工业废水篇：焦化废水脱氮方法之生物脱氮技术介绍

北极星环保网讯:焦化废水是一种典型的难降解有机废水，主要是在煤高温炼焦、煤气净化、产品回收及焦油、粗苯精制过程中产生的工业废水。焦化废水水量大，水质复杂，含有焦油、苯、酚、氰化物、氨氮、硫化物等污染物，是典型的有毒、有害的工业废水。以前，我国有相当比例的焦化厂采用传统的活性污泥法处理焦化废水，这种方法是让生物絮凝体及活性污泥与废水中的有机物充分接触;溶解性的有机物被细胞所吸收和吸附，并最终氧化为最终产物(主要是CO2)。非溶解性有机物先被转化为溶解性有机物，然后被代谢和利用。但是采用该方法，出水中的酚、氰、BOD5基本达标，而CODCr、NH3-N等污染物指标均难于达标，特别是对NH3-N污染物，几乎没有降解作用。过量CODCr和NH3-N超标排放对人类、水产、农作物都构成了很大危害。

近年来我国焦化行业随着钢铁生产的快速增长取得了长足发展，我国在跃居世界焦炭第一生产大国的同时，焦化废水的超标排放也对环境造成了严重的污染。如何加快焦化污水的治理力度，推进清洁生产的步伐，已成为焦化行业当前极为紧迫的任务。

1我国焦化废水脱氮治理现状

近年来，人们从微生物、反应器及工艺流程几方面着手，研究开发了生物强化技术：生物流化床，固定化生物处理技术及生物脱氮技术等。

这些技术的发展使得大多数有机物质实现了生物降解处理，出水水质得到了很大改善，使得生物处理技术成为一项很有发展前景的废水处理技术。本文仅对焦化废水脱氮卓有成效的方法——生物脱氮技术进行介绍。

2生物脱氮技术及其应用

焦化废水处理的主要目的是去除废水中的CODCr和NH3-N，生物脱氮技术是较经济、实效、无污染转移、易操作掌握的典型工艺技术。它是利用微生物的生物化学作用，将废水中的氨氮经硝化和反硝化反应，转变成无害的氮气而除去。生物脱氮的机理是废水中的氨氮在好氧的条件下，首先被氧化为亚硝酸盐和硝酸盐，此过程被称为硝化反应，然后在缺氧的条件下被反硝化菌还原为氮气，实现总氮的脱除，这个过程称为反硝化反应。

目前用于焦化废水生物脱氮的工艺主要有缺氧-好氧(A/O)法、厌氧-缺氧-好氧(A-A/O)法和SBR法等，另外A/O-O法也是A/O工艺的延伸,同属于以缺氧-好氧为基本流程的生物脱氮工艺。

2.1：A/O法

A/O工艺流程是废水首先进入缺氧池，然后进入好氧池，沉淀池上层清液部分回流至缺氧池，污泥则回流至好氧池。在好氧池中，发生硝化反应，氨氮被氧化为亚硝酸盐氮和硝酸盐氮，在缺氧池中，回水中的硝态氮与原水中的有机碳发生反硝化反应，硝态氮被还原为氮气而逸出，实现总氮的脱除和CODCr的降解。刘柒变等通过对A/O法处理焦化废水中氨氮的工艺及影响因素的研究，认为控制较高的pH值，较长的污泥龄及C/N>2.86等参数，有利于提高脱氮效率。另外，温度和回流比也是重要的影响因素。

合肥钢铁集团公司焦化厂、安阳钢铁公司焦化厂、昆明焦化制气厂采用A/O(缺氧/好氧)法生物脱氮工艺，运行结果表明该工艺运行稳定可靠，废水处理效果良好，但是处理设施规模大，投资费用高。上海宝钢焦化厂将原有的A/O生物脱氮工艺改为A/O-O工艺，污水处理效果优于A/O工艺，运行成本有所降低，效果明显。山西某焦化厂采用A/O法为主的工艺处理焦化废水，经过污泥的培养、驯化、调试运行，外排水中的主要污染物指标达到了《污水综合排放标准》(GB8978-1996)中的一级标准，CODCr和NH3-N去除率达90%-96%。

2.2：A-A/O法

该工艺特点在于在一般缺氧/好氧工艺的基础上增加厌氧工段。在厌氧段，废水中难以降解的有机物开环变为链状化合物，链长的化合物开链为链短的化合物。这些有机物进入缺氧段就能成为可利用的碳源，因而处理效果较A/O法好，且勿需投加碳源，氨氮去除率大于60%，但厌氧段的操作条件较难控制。杨平对攀钢焦化废水进行了A-A/O法生物脱氮中试研究，试验表明，流化床生物脱氮A-A/O法工艺处理焦化废水氨氮具有较好的效果，进水氨氮平均470mg/L,出水平均10.33mg/L,达到了一级排放标准。

3焦化废水脱氮技术的优化工艺

焦化废水的排放破坏了生态环境，造成了巨大的经济损失，给焦化企业的生存和社会环境带来了巨大压力。焦化废水作为一种典型的含有难降解有机物工业废水，其治理技术与工艺改进已成为业内热点课题。针对现有A/O脱氮工艺的缺陷，优化并开发新型脱氮工艺势在必行。

3.1：A/O-O工艺

目前国内生物脱氮技术存在的共性难题主要是细菌成活率较低，处理规模偏小，脱氮效率不稳定，净化效果较差。近10余年来，我国多家焦化企业在应用A/O工艺的基础上，对生物脱氮技术进行优化为A/O-O工艺，该工艺的特点是可以适当地控制第一好氧段(O1)的溶解氧的量,该段没能完全氧化的氨氮及COD保证在第二好氧段(O2)进一步氧化,不但提高了对废水中污染因子的降解能力,而且还降低了运行成本。

3. 2：SBR工艺

A/O 法虽然处理效果好，但工程投资大、运行费用高。SBR 工艺是一种间歇运行的活性污泥法废水处理工艺，是对A/O 法的改进，它在同一反应器内，通过程序化控制充水、曝气反应、沉淀、排水、排泥等5 个阶段，顺序完成缺氧、厌氧和好氧过程，实现对废水的生化处理。实践证明SBR 生物脱氮工艺是一种新的、不需要外加碳源的脱氮方法，具有操作灵活、能适应多种处理要求的新工艺。为提高焦化废水的可生化性，先通过缺氧反应，再进入SBR 反应系统，从而形成了缺氧-SBR 法。SBR 工艺用于生物脱氮时，可获得比常规活性污泥法好得多的效果。罗建中等对此方法进行了研究，试验结果表明：先对焦化废水进行曝气吹脱，10 h 氨氮去除率达73.7%;用缺氧-SBR 工艺处理焦化废水，进水质量浓度COD 1 474 mg/L ，NH3-N 826.8 mg/L 时，缺氧SBR 10 h ，曝气SBR 10 h，沉降2 h ，出水COD 186 mg/L，NH3-N 290.25 mg/L ，去除率分别达到88%和65% 。

4 结语

焦化生产过程中产生的废水，给环境带来持久性有机污染物的危害已经出现，加剧了我国环境形势的严峻性，焦化废水脱氮治理的这一世界性环保难题，我国目前采用的A/O 法，技术手段尚有局限，必须优化其工艺路线并开发新的污水净化技术，实现焦化废水处理的高效化、大型化和实用化。焦化企业要严格执行环境保护的基本国策，加大废水治理力度，促进经济与环境的协调发展，创建节约型“清洁型”循环发展型的焦化企业。

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