本溪北营钢铁(集团)股份有限公司焦化厂三区污水站目前需要接纳一区、二区焦化废水集中处理，水量增大为140m3/h，超出原设计处理能力;同时因三区污水站建设较早，部分设备和管道出现老化损坏现象，故需进行较大规模的改造。且北营焦化厂蒸氨废水产生量约140m3/h，如回用于工业循环水系统和高炉冲渣，每天可节省约3000m3的水量。中水回用于工业循环水时对水质要求较高，须在原有污水处理系统的基础上增加深度处理系统才可满足工业循环水的需要。综合评估现有的污水系统，要想实现污水系统稳定达标，需对污水系统进行优化改造。

   A-A-O活性污泥处理工艺具有运行费用低、操作简单等优点，广泛地应用于焦化废水处理行业中。同时也具有抗冲击能力差，运行效果不稳定且受冲击后恢复时间长等缺点，成为制约保证焦化废水处理效果长期稳定合格的主要因素，具体体现在以下3个方面。

   (1)进入焦化废水处理系统的原水水质和水量波动较大，原水pH值控制较高且不精确。

   (2)生化系统曝气效果不理想，曝气头检修难度大，好氧消泡系统喷头易堵塞，对菌胶团的影响较大，碱度稳定控制困难。

   (3)后混加药量不精确，吨水处理成本高，出水指标波动大，浊度超标影响中水系统超滤膜、反渗透膜的稳定运行。

   为了解决上述问题，本钢集团北营焦化厂的研究人员分别对预处理系统、生化系统、后混系统进行优化改造，取得了显著的成效。

   为了实现废水长期稳定达标并将废水综合利用，需要采用零稀释、零排放的运营模式，以确保水处理系统在零稀释条件下能连续稳定运行，各项工艺参数和出水指标均达到设计标准要求，该单位运营技术人员在改造过程中结合以前的运营经验对A-A-O工艺进行了一系列的优化与改进，具体包括预处理工艺的优化与改进、生化系统的优化与改进和后混系统的优化与改进3个方面。

1、预处理工艺的优化与改进

   对预处理系统的优化和改进，包括以下4个方面。

   (1)新安装多相混容纳米气浮设备。多相混溶气浮作为一种新型气浮设备，能够更方便、高效地的去除焦化废水中的油脂类、胶状物和悬浮固体，同时，结合针对浮渣设置的螺旋输送起和喷洒消泡装置，使得进入生化系统的水质得到良好的保障。

   (2)气浮出水进厌氧吸水井加电动调节阀，并将厌氧吸水井液位与电动调节阀实现连锁，这样不仅可以让厌氧吸水井液位保持稳定，避免因液位波动造成进入系统的流量波动进而影响系统负荷变化，同时还大大减轻了员工反复调节厌氧井液位的工作量，可以让员工将更多的精力投入到其他生产参数的调节与控制中。

   (3)在调节池内安装推流器，这样就保证了进入系统的水量、水质、水温、pH始终处于相对稳定的状态，对于系统的稳定运行提供了有力的保证。

   (4)对3个区来水安装在线监测装置以及时掌握原水水质变化情况。3区废水处理系统承担的是北营焦化厂3个区的蒸氨废水处理工作，而每个区的剩余氨水发生量、生产工况、蒸氨塔形式等都不相同，因此导致每个区的蒸氨效果都不相同，为了达到该项目设计的进水指标要求，及时发现和掌握每个区的实时来水水质，该项目在每个区的来水管道上都分别安装了一套在线氨氮检测装置和COD检测装置，可根据来水情况每1~24h之间任意设定时间对来水指标进行自动采样检测，并将数据发送到中控室，中控室电脑上设定水质报警范围，一旦某个区指标超标，岗位工会第一时间将信息发布到废水预警群中，相关作业区会根据应急处置预案进行减水或停水操作，待指标恢复正常后再恢复送水量，从而保证了进入三区废水系统的原水都是合格的原水。从在线检测设备投入使用至今已先后数十次发现三个区的原水异常情况，并及时对异常废水进行处理，避免了对系统的冲击和影响，其作用不言而喻。

2、生化系统的优化与改进

   (1)好氧池更换为旋插式可提升曝气器。好氧池采用推缺氧池流出的废水自流入推流式活性污泥曝气池，在此完成的硝化过程。由于好氧池中的硝化菌为严格的好氧菌，需要混合液中维持一定的溶解氧浓度才能进行增殖，而溶解氧的提供需要借助鼓风机和曝气器。三区原有系统的微孔曝气器出现大量脱落，检修更换需将系统彻底放空，严重影响曝气效果。鉴于原有系统的弊端，该项目将好氧池曝气器更换为旋插式可提升曝气器，在满足系统溶氧供给的同时，还大大方便了今后出现故障时的检修，解决了长期困扰曝气池运行过程中因曝气器脱落无法停产检修更换而导致系统处理能力下降的问题。好氧池在更换旋插式可提升曝气器后，由于充氧效率提升，使得生化风机由原来的两运转一备用变成一运转两备用，每台生化风机的功率为二百千瓦，不说每年的材料消耗费用和维修工时费，单电费一项每年就可节省约80万元。与此同时，为了预防生化系统或预曝气系统风机突然停电或是遇到其他紧急情况，现场负责人员提出将预曝气风机出口管路与好氧池生化风机出口管路相连通，这样就可以实现供氧系统的备用切换，为系统的稳定运行增添了一道保障。

   (2)好氧池消泡方式由用末端混合液消泡改为用缺氧池出水消泡。原工程初步设计采用好氧池末端混合液对好氧池进行消泡，投产后在运行的过程中发现这一设计存在下列弊端：一是混合液经过潜水泵提升输送由喷头喷出的过程中污泥絮体被打散，好氧池出水沉降比居高不下，且处理效果不理想，有时会超过设计的生化出水指标;二是采用混合液消泡会出现喷出的水雾随风四处飘散，腐蚀池上曝气管道及护栏，且严重影响环境的目视效果;三是混合液消泡过程中并不能取得很好的消泡效果，需辅助消泡剂进行消泡，如果喷洒消泡剂不及时，就会造成好氧池中泡沫溢出廊道的问题，既污染环境又增加人力进行清扫的劳动成本。北营焦化厂相关技术人员在经过多次研究论证后，提出用缺氧池出水替代好氧池混合液进行消泡，同时对好氧池的消泡喷头进行整体压低，使其不高于池面走道。该项优化改造相比于用好氧池混合液消泡具有如下优势：一是缺氧池出水消泡不会增加好氧池负荷，也不会缩短废水在好氧池和二沉池中的停留时间;二是缺氧池出水相对于好氧池混合液悬浮物要少很多，不会堵塞喷头和影响目视效果;三是这样避免了好氧池混合液中的污泥絮体被打散，有利于提高处理效果;四是喷头被压低后就解决了泡沫溢出廊道的问题等优势。

   好氧池消泡系统经改造后，系统的出水COD和氨氮指标有了明显的下降，沉降比也呈下降趋势，污泥浓度升高，池上泡沫不再溢出，目视效果大大提升，另外消泡剂不再使用，水中的硅离子含量减少，减轻了中水系统膜污染的风险。

   (3)好氧池加药方式的改进。此项改进同样是北营焦化厂技术人员在运行过程中提出并实施的。众所周知，好氧池中的的硝化菌为自养好氧菌，在好氧条件下，将废水中NH3-N氧化为NO3-N，此过程消耗废水中碳酸盐碱度计)，一方面需中和过程产生的H+，另一方面，硝化菌细胞生长需要消耗一定量碱度。每硝化1g氨氮，需消耗7.14g碱度(以CaCO3计)。因此需要在此投加适量Na2CO3，以补充碱度。同时，投加碳酸钠的另一个作用是对好氧池的pH进行调整，给微生物创造一个最佳的生存环境，进而进行污染物的降解代谢。而碳酸钠作为缓蚀剂，要想快速调整系统pH，其效果没有液碱好。在权衡药剂投加成本和系统运行稳定后，北营焦化厂技术人员提出通过降低蒸氨塔液碱投加量以适当提高进水氨氮，同时将节省下来的液碱投加的好氧池中以稳定系统的PH和碱度，此项建议实施后，在保证系统碱度不低于300mg/L的情况下，每天可节省1.4t的纯碱投加量，每年可节省10.8万元的药剂费用。

   总结：经过生化系统一系列的优化与完善，使系统的出水标准满足COD<400mg/L(基本在300mg/L左右)，达到了预期的目标要求，为后混系统创造了良好的进水条件。

3、后混系统的优化与改进

   混凝过程是工业废水处理中最基本也是极为重要的处理过程，通过向废水中投加一些药剂及深度处理药剂，使水中难以沉淀的颗粒能互相聚合而形成胶体，然后与水体中的杂质结合形成更大的絮凝体，沉降到沉淀池底部，从而使水质得到净化。北营焦化厂的项目运行人员对后混系统的优化和改进上主要有以下2点。

   (1)在后混运行过程中，需要投加净水剂、聚铁、液碱、阴离子聚丙烯酰胺等药剂，在这些药剂中又以净水剂的投加成本为最高，如何在保证后混设定出水指标的前提下减少净水剂的投加量就成了重大的攻关课题。北营焦化厂的项目运行人员在实践中与药剂供应方发现投加在废水中的净水剂尚有可循环利用的价值，于是提出将混凝沉淀池的污泥进行部分回流的方案，以减少净水剂的投加量。这一方案在实施后每天可节省约0.5t的净水剂，每年可节省约160万元的药剂成本，另外，混凝沉淀池污泥回流后也增加了池内的污泥凝聚沉降性能，保证了中水运行的关键指标浊度有了进一步的降低。

   (2)在后混出水进入中水之前安装纤维转盘过滤器。后混加药系统在运行的过程中一旦出现加药设备故障或是加药调节不及时，就可能造成出水浊度快速升高，不符合中水的进水要求，导致中水系统停运。为了避免出现这种情况，该项目在后混出水进入中水前安装了纤维转盘过滤器，一旦出水浊度升高，超过设定标准，纤维转盘过滤器自动启动，通过转盘上的纤维滤布将悬浮物过滤下去，为中水系统的稳定运行做好铺垫。

4、结语

   北营焦化水处理的运营人员通过对A-A-O系统一系列的优化与改进措施，实现了生化系统长期稳定运行，焦化废水处理系统是一系列处理工序的整体组合，每一道工序都为下一道工序做铺垫，只有将各道工序的处理能力发挥到最大，才能保证整个系统的处理效果最佳。