混凝气浮在焦化废水生化尾水深度处理中的应用

［摘要］在利用混凝气浮-曝气生物滤池深度处理焦化生化尾水的工艺中，为了提高曝气生物滤池的运行周期，减少反冲洗次数，必须有效地去除进入曝气生物滤池的原水悬浮物。作者结合实际工程介绍了混凝气浮在焦化生化尾水深度处理中的应用情况，优化了最佳加药量，为焦化生化尾水的深度处理提供参考。

［关键词］混凝气浮；焦化废水生化尾水；曝气生物滤池

［中图分类号］X703.1 ［文献标识码］B ［文章编号］1005-829X（2010）07-0084-03

Application of coagulation-air floatation to the advanced treatment of coking wastewater after biochemical processes

Liu Jianping， Zhao Na， Xiao Lin， Xu Yan

Abstract：In the process of the advanced treatment of coking wastewater after biochemical processes with coagulation air floatation-BAF， and in order to improve the operational cycle and reduce the times of BAF backwashing， the suspended solids of raw water flowing into BAF must be effectively removed. Combined with practical engineering，the application of coagulation air floatation to the advanced treatment of coking wastewater after biochemical processes is introduced. And the amount of flocculant added is optimized. It provides reference for the advanced treatment of coking wastewater after biochemical processes.

Key words：coagulation air floatation； coking wastewater after biochemical processes； biological aerated filter

在污水处理工艺中，固液分离技术占有重要地位，对于相对密度接近于1 的微小悬浮物的去除，气浮分离是最有效的分离方法，已被广泛用于各种污水处理工程中。笔者介绍了混凝气浮在处理焦化生化尾水中的应用情况，为国内外的同行提供参考。

1 焦化生化尾水的水质特点

焦化废水是一种典型的含有难降解有机化合物的工业废水， 目前较为成熟的处理方法是生化法。但是经过生化处理后的焦化尾水往往达不到国家规定的排放标准，成为水处理中的一大难题。本工程结合江苏省某钢厂的实际情况， 将经A2/O 处理后的焦化生化尾水与厂区内的生活污水及钢厂杂排水相混合， 使焦化生化尾水的B ／ C 提高到0.3以上， 用混凝气浮-曝气生物滤池为主体的工艺深度处理焦化尾水。混合后的焦化生化尾水水质：COD 260.3 mg/L、氨氮32.4 mg/L、TP 7.9 mg/L、SS219.7 mg/L、pH=7.7。

2 工艺流程

工艺流程如图1 所示。

从图1 可以看出：厂区内的三路污水（经过粗格栅去除了较大的悬浮物后）首先进入配水井，在配水井中充分混合后再进入组合气浮系统。气浮系统由4 部分组成，即：加药混凝系统（加药反应区）、压力溶气系统、溶气释放系统和气浮分离系统。加药反应区分三级：一级反应区投加絮凝剂PAC，并装有叶片式搅拌器，二级反应区投加助凝剂PAM，装有框式搅拌器，为了增加反应时间，使絮凝体进一步长大，增设了三级反应区。在3 个反应区中，搅拌器的转速均可根据具体的运行情况， 在5～20 r/min 之间调整。含有大量絮凝体的反应区混合液通过配水堰和配水墙进入气浮池， 在气浮池中实现泥水分离。产生的浮渣通过刮泥机和排泥管道自流进入污泥浓缩池。

3 气浮系统的主要设备与药剂

气浮池的配套设备有FA550 溶气装置，FG 系列刮沫机，叶片式搅拌器，框式搅拌器，缓冲池及水位调节装置等。溶气装置包括溶气罐、溶气释放器、回流泵、空压机、液位计、压力表、安全阀等。

主要试剂包括聚合氯化铝试剂（PAC）、聚丙烯酰胺（PAM）。

4 主要设计参数

本工程中组合气浮池由3 个池子组成，总的处理水量为1 770 t/h， 单个池子的处理量约为600m3/h。单个池子尺寸为23.5 m×14.0 m×3.5 m，ΗRT=1.9 h，溶气水水量回流比为0.3，溶气压力为0.50～0.55 MPa。释放气泡直径30 μm，气固比≥0.01。

5 影响因素与结果讨论

5.1 加药量对处理效果的影响

调试初期，进水水质不太稳定。进水主要为厂区杂排水，水中污染物较少，SS 质量浓度<20 mg/L。针对这种水质对气浮最佳加药量进行了研究。

PAC 投加质量浓度分别为5、10、15 mg/L，PAM投加质量浓度分别为0.5、1.0、1.5、mg/L 条件下污水的COD、SS、TP 去除率情况见表1。

表1 调试初期污水处理效果

根据表1 的结果，并综合考虑气浮的利用效率和费用，在COD 去除效果不小于40%，SS 不小于85%的前提下，建议调试初期PAC、PAM 最佳投加质量浓度分别为10、2.0 mg/L。

调试第二阶段，焦化尾水少量进入处理站，同时生活水间断进入，其余来水为厂区杂排水。进水水质：COD≤120 mg/L， 氨氮≤30 mg/L，TP≤10 mg/L，SS≤100 mg/L，pH 为6.0~9.0。运行证明，针对这样的水质， 按调试初期的加药量（PAC 10 mg/L，PAM 2.0mg/L）， 虽然对COD、SS、TP 仍有一定的去除效果，但搅拌池中形成的絮体质量变差， 为了寻求理想的处理效果，对PAC 的加药量进行了调整，结果如表2 所示。

表2 调试第二阶段污水处理效果

在当前水质条件下，PAC、PAM 投加质量浓度分别为17.5、2.0 mg/L 时，形成絮体较小，但已经达到气浮池的预期处理效果。为了提高经济效益，对PAM 加药量也进行了调整，处理效果见表3。

表3 调整PAM 时污水处理效果

从表3 可以看出，当PAC 投加质量浓度为17.5mg/L 时，降低PAM 用量只是使絮体效果变差，对处理效果影响并不是很大。但PAM 投加质量浓度降至1.5 mg/L 时，气浮的利用效率有一定程度的降低，但考虑处理效果不影响后续处理工艺的运行， 建议在此水质条件下， 将PAC 和PAM 投加质量浓度分别调至17.5、1.5 mg/L。此时搅拌池内的絮体大约5 mm左右，数量很多。

调试第三阶段， 厂区杂排水依然流量稳定，焦化尾水水量增加1 倍， 生活水流量稳定进入处理站。进水水质颜色焦黄色且发黑，COD≤200 mg/L，氨氮≤50 mg/L，TP≤10 mg/L，SS≤400 mg/L，pH 为6.0~9.0。

由于这一阶段的进水水质发生了较大的变化，按照调试第二阶段的PAC 和PAM 的投药量投加处理后，从缓冲池可以看到出水变得浑浊，通过实验和综合分析，最终确定PAC 和PAM 的投加质量浓度分别为20、1.8 mg/L。尽管此后每天的进水水质有一定的波动，但出水水质比较稳定，能够达到后续生物处理所需的水质要求。COD 去除率可达40% 左右，SS去除率可达70%~90%，TP 去除率可达30%~50%。絮体大约3 mm左右，数量很多。

图2 是2008 年10 月3 日—12 月31 日气浮系统调试过程中进出水的pH 变化情况。

5.2 对溶气水的控制

在气浮系统的整个调试过程中，虽然加药量随着水质的变化而不断变化，但是有些参数在运行过程中应尽量保持不变，以保证气浮系统稳定有效地运行，发挥最大的处理能力。

5.2.1溶气罐参数的控制

本工程中溶气系统采用射流吸气原理， 加气开关调到自动位置， 水泵的工作压力0.3~0.5 MPa 左右，溶气压力控制在0.50~0.55 MPa 左右。一般情况下，压力越高，水量越大，微气泡密度越高；反之则越少。空气由空压机提供，由于溶气水不断将罐内空气带走，罐内空气逐渐减少，水位不断上升；当水位上升至一定位置时，浮球液位控制系统将空压机开启；相反则停止。本工程中将水位控制在罐内容积的1/3～2/3 处。通过运行可以看出，溶气水通过出水阀进入释放器，池中出现大量微气泡使水变为乳白色。

5.2.2回流比的选择

回流比是经过气浮设备处理后回流的水量与总水量之比，它直接影响到气浮的处理效果。本工程选用的回流比为30%。

5.3 气浮出水堰方式和高度的确定

气浮池出水堰是根据污水处理站的水量来设计的，出水堰的高度由气浮池水位和渣槽高度决定，各出水堰口高度要水平。出水堰要保证均匀出水，另外要保证气浮池内水位以便刮渣机正常工作，使浮渣能够顺利地进入渣槽中。

5.4 刮渣机的选择

刮渣机是专门为气浮净水工艺中的矩形钢筋混凝土气浮池配套的设备。本工程采用行车式刮渣机。刮渣机由行程开关控制，能在轨道上往返运动，自动定时刮沫和撇渣，也可手动操作。

6 气浮法的优缺点

气浮系统的优点：结构简单、体积小、溶气效率高；运行稳定；电控安全、自动化程度高、操作方便；还可以根据不同的污水特性， 气浮在不同的处理工艺中的位置，通过调整溶气水泵、射流器、释放器、使整个系统能够很好地和污水处理工艺、污水水质相匹配。因此，气浮法可以充分发挥溶气系统的最大效率，极大地提高污水处理效果。另外气浮系统也存在不足：气浮系统有一定的处理限制，当进水中的悬浮物超过一定浓度时，出水中悬浮物浓度升高，造成释放器堵塞，溶气罐工作噪音较大。

7 结论

（1）混凝气浮系统的处理效果稳定且有效，即使进水超标、水质水量波动较大仍能够达到预期的处理效果，完全能够满足曝气生物滤池对SS 的严格要求。

（2）通过实验及现场应用，确定最终比较合理的运行参数： 溶气罐的压力0.50~0.55 MPa， 回流比30%，即回流水量大约为180 m3/h。

（3）当SS≤100 mg/L 时，PAC 和PAM 的最佳投加质量浓度分别为17.5、1.5 mg/L；当SS≤400 mg/L时，PAC 和PAM 的最佳投加质量浓度分别为20、1.8 mg/L。

（4）气浮加药对出水的pH 没有影响。

［参考文献］

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［2］ 魏在山，徐晓军，宁平，等. 气浮法处理废水的研究及进展［J］. 安全与环境学报，2001，1（4）：14－18.

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［作者简介］ 刘剑平（1963— ），1985 年毕业于东北重型机械学院，副教授。