1.概况
邯钢焦化厂现有42孔JN58-Ⅱ型焦炉1座，45孔JN43-80型焦炉1座，42孔JN43-80型焦炉2座，45孔JN60-6型焦炉2座，以及相应的煤气净化车间和配套环保设施，年产焦炭204万t。原配套废水处理工艺由焦耐院设计，1999年建成投产，设计标准执行《钢铁工业水污染物排放标准》GB13456-92二级排放标准，采用A-A/O工艺，处理能力为100m3/h。经过多次局部改造，由于工艺流程局限，设备大部分腐蚀损坏，生产操作问题越来越突出，严重影响出水指标。随着国家对环保要求的日益提高，邯钢于2010年年初对该工艺进行技术升级改造，改造后为A/O法废水处理工艺，达到国家一级排放标准。
2.焦化废水处理工艺
2.1废水来源及水质特点
焦化废水主要来自炼焦和煤气净化过程中产生的废水，以及化产品精制过程中产生的废液，煤气净化过程中产生的剩余氨水是废水的主要来源。
焦化废水是难处理的工艺废水之一，含有酚类、多环芳香族化合物以及含氮、氧、硫的杂环化合物等多种有机和无机化合物。焦化废水中易降解的有机物主要是酚类化合物、吡咯、萘、呋喃、苯唑类，而吡啶、咔唑、联苯、三联苯等多为难降解有机物。
焦化废水的水质因炼焦参数控制和煤气净化工艺不同而差异很大，邯钢焦化厂废水水质见表1。
2.2A/O法废水处理工艺流程
进站污水首先进入调节池。当污水中含有较多油类物质时，将进水切换进入隔油沉淀池，去除重油后再自流进入调节池。各种污水在调节池内进行水质、水量的均衡，调节池出水经泵提升送入气浮系统。在此投加混凝剂，污水中的轻油、重油及有机胶体在气浮单元得以去除，气浮池出水自流进入A/O池前端的生化提升泵房。在泵房集水井内，回流混合液与气浮出水混合，一并提升进入A/O池。在A/O池中，利用微生物的新陈代谢作用去除污水中的大部分污染物，如酚、氰化物、COD、BOD5、铵氮。A/O池出水经二沉池泥水分离后，上清液依次自流进入混合反应池、混凝沉淀池，在混合反应池投加混凝剂进一步去除SS和COD，确保出水达标。混凝沉淀池上清液自流进入排放水池暂存，部分出水回用，多余部分由泵送去熄焦。
污水处理系统产生的污泥主要有生化系统剩余污泥和混凝沉淀化学污泥。剩余污泥经浓缩后，由剩余污泥泵送入压滤机脱水处理；混凝沉淀池化学污泥由混凝污泥泵送至浓缩池；气浮池浮渣排入浮渣池暂存，全部固体废物定期外运至焦炉焚烧(图1)。
3.优化改造
3.1预处理系统改造
预处理效率直接影响整个生化系统能否正常运行，加强预处理系统功能是这次改造的重点之一。
(1)原系统仅对重油进行处理，且隔油池设备已老化。本次改造新建隔油池，并增加气浮装置及配套加药系统，不仅对重油进行比较彻底去除，而且通过加絮凝剂PAC降低水中的悬浮物、悬浮油的含量，加FeSO4降低污水中S2-及有机胶体。气浮机又可以产生微小气泡使悬浮物、油等物质漂浮，通过刮渣机去除，为后续生物处理打下良好基础。
(2)在调节池中增加潜水搅拌机，使调节池真正起到调节水量、水质的作用，不受废水高峰流量和浓度变化的影响。原调节池仅能调节水量，由于未设潜水搅拌机，随着时间的推移，调节池中沉淀物日益增多，降低了调节池的调节功能。
另外，在原调节池中分出一格体积为780m3作为事故池，当来水严重超标时可排入事故池，避免对生物处理系统的冲击，从而保证系统的正常运行。
3.2生化系统改造
(1)A池由膜法改为悬浮污泥法。膜法工艺在焦化废水实际运行过程发现，由于A池内水力条件远不如生活污水工程中的水力条件，在运行一段时间以后，已经成熟、老化的生物膜无法从半软性填料上脱落，无法形成新老生物膜“新老交替"的良性循环，使A池内生物膜“粘结"在半软性填料上，从而导致系统无法正常运行。而悬浮污泥法设备配套简单，不需生物填料、布水器等复杂设备，降低了动力消耗，搅拌机使泥水混合更均匀，生产操作简单，系统更加稳定可靠。
(2)好氧池扩容。原好氧池增加了1m有效高度，同时增加了2组好氧池，废水在生化系统的停留时间由54h增加到72h。实践表明，氨氮在好氧系统24h后才能开始硝化反应，池容扩大，延长了停留时间，减小了污泥负荷，使硝化反应更彻底，同时也提高了COD去除率。
另外，对供风系统也进行了改造，原来使用的是双螺旋曝气头，气泡大，氧利用率仅为8%；改造后更换为微孔曝气头，氧的利用率提高到25%，节省了动力消耗，年节电131.4万kW.h，废水处理成本降低0.82元/t。同时微孔供氧，有利于微生物的吸收，不易破坏菌胶团，更易保持细菌的正常活性。
(3)A-O段由外回流改为内回流方式，如图2所示。
改造后，A/O工艺兼有推流和局部完全混合功能，100%外回流和200%～400%内回流取代了原有的全部外回流，使系统具有极强的缓冲能力，可以适应焦化废水波动大的特点。实际应用表明，生化段具有很强的抗冲击负荷能力，当氨氮高达500mg/L时，系统仍可以正常运行，甚至能承受氨氮高达700mg/L以上的短时间冲击。
4.影响因素分析
4.1温度
适宜的温度可以提高菌种的繁殖能力，增强微生物的活性。A池的适宜温度为28～35℃，O池的适宜温度为28～33℃，低于15℃或高于40℃时微生物会逐渐失去活性，处理效果会急速恶化。
4.2pH值
活性微生物最适宜的pH=7.0～8.0，pH<5时，活性污泥中的原生动物将全部消失，大多数微生物的活动受到抑制，极易产生污泥膨胀现象。pH>9时菌胶团会解体，也会产生污泥膨胀的现象。
4.3营养物质
微生物营养物质的缺失会影响微生物的代谢，降低活性，诱发污泥膨胀，使出水恶化，焦化废水中富含氮元素，而缺少磷元素，因此日常操作中需向系统投加磷元素。理论上微生物对氮、磷的需求比例是BOD5∶N∶P=100∶5∶1，实际生产中低于这个比例，在二沉池出水磷元素的含量要≥2mg/L。
4.4溶解氧
好氧池生化过程的需氧量包括有机物转化所需氧量和硝化过程所需氧量两部分，溶解氧过低无法进行硝化反应或反应不完全，溶解氧过高则微生物会自身氧化分解。邯钢焦化厂好氧池溶解氧控制在2～6mg/L。
4.5进水水质
稳定合格的进水水质是整个生化稳定运行的基础，只有蒸氨和预处理功能的良好发挥，才能保证水源的水质。实践表明，进入生化系统的水质除了稳定COD和酚氰的浓度外，挥发氨≤50mg/L，氨氮≤200mg/L，硫化物≤10mg/L，油≤10mg/L。
5.运行效果
改造后，焦化废水处理系统生产运行稳定，废水排放达到了国家一级排放标准，详见表2。
6.结语
焦化废水处理在原工序的基础上对预处理、生化处理等进行优化改进，提高了处理效果，达到了国家一级排放标准。进一步研究和探讨废水深度处理技术，提高处理标准，实现废水的循环利用。
