焦化廢水是一種高濃度、難處理的工業廢水，經生化處理后的出水往往難以達標排放，通常被稱為焦化尾水。焦化尾水的再處理不是因為造價過高難以實施就是處理效果不佳，一直以來沒有找到行之有效的方法。本工程將焦化尾水與含有生活污水的廠區雜排水相混合，使B/C 提高到0.3 以上，提高了焦化尾水的可生化性，并采用抗沖擊性好、凈化能力強的BAF 作為主體工藝，對其進行再處理〔1〕。該工程運行至今已近4 a，出水穩定達到《污水綜合排放標準》（GB 8978-1996）中的一級排放要求，主要設備故障率為零，成為該廠的亮點工程。
1 工程背景及進出水水質
江蘇某鋼鐵集團投產了Ⅰ～Ⅲ期焦化廢水的生物處理站。隨著生產規模的不斷擴大，廠區的沖渣廢水和生活污水量不斷增加，過去的一級處理工藝已無法滿足需要。為進一步提高焦化廢水的處理效果并實施節能減排，減少水資源的浪費，提高經濟效益和環境效益，該公司決定建設一個4 萬m3/d 的污水處理及回用工程，處理站出水絕大部分將回用至生產線及用作道路澆灑和綠化用水。
該項目總投資約4 千萬，占地面積約11 000 m2，設計處理規模為4 萬m3/d，總變化系數Kz=1.30。運行初期受廠內條件限制，進水流量只有25 000 m3/d。處理污水主要為鋼廠雜排水、焦化尾水及廠區的生活污水，進、出水水質見表1。
2 工藝流程及說明
根據原水水質和處理后的出水要求，確定以BAF-微絮凝凈水裝置為主體工藝，氣浮為預處理工藝。工藝流程見圖1。
從圖1 可以看出，3 股廢水首先進入配水井混合，再進入氣浮預處理裝置進行泥水分離，浮渣通過刮渣機刮入渣槽，自流進入儲泥池，清水由提升泵送至BAF。BAF 由兩級串聯組成，每級分10 個池子，主要去除COD、SS 等；BAF 出水自流進入中間水池。中間水池儲水部分供BAF 反沖洗用水，其余經加壓送至全自動凈水器進行過濾。全自動凈水器出水流入回用水池。回用水池分兩個區，其中的綠化用水需加藥消毒。BAF 和全自動凈水器的反沖洗出水自流進入集水池，經自然沉降，上清液送入配水井，底泥送入儲泥池。集水池分兩個區，一區為污泥沉淀區，二區為清水區，兼具調節和沉淀雙重作用。儲泥池的污泥經螺桿泵送至帶式壓濾機壓泥，泥餅外運。
3 主要構筑物及設備
3.1 組合氣浮裝置
氣浮技術是在待處理水中通入大量分散的微氣泡，使之黏附在雜質絮粒的表面，形成整體密度小于水的團粒上浮到水面，實現固液或液液分離的凈水方法〔2〕。設計采用3 套獨立的氣浮系統，每套由5 部分組成：混凝系統（加藥反應區）、溶氣系統、分離系統、排渣系統和緩沖池，結構尺寸為23.5 m×14.0 m×3.5 m。
（1）加藥反應區。由三級攪拌系統構成，攪拌速度依次減慢，分別為20、8、5 r/min；絮凝劑選用PAC、PAM，采用電子計量泵分別在一級攪拌池和二級攪拌池前投加。
（2）溶氣系統。溶氣系統由溶氣罐、釋放器、回流水泵、空壓機、液位浮球控制、壓力表、安全閥等組成。該處理廠采用FA550 溶氣系統裝置。
（3）分離系統。該氣浮系統選用平流式氣浮池。污水中的絮體與微氣泡在這個區域相遇混合、接觸、黏附、分離。
（4）排渣系統。由刮渣機、渣槽、排渣管道組成。該工程采用行車式刮渣機，刮渣機由行程開關控制，能在軌道上往復運動，自動定時刮沫和撇渣，也可手動操作。
（5）緩沖池即氣浮系統的清水區。
3.2 曝氣生物濾池（BAF）
BAF 是20 世紀80 年代后期開發的一種污水處理新工藝，兼具生物膜法和活性污泥法的許多優點，其基本原理是在一級處理的基礎上，以粒徑5 mm左右的粒狀濾料及其表面附著生長的生物膜為處理介質，利用生物膜的生物代謝作用、濾料的物理過濾作用和它們的物理吸附作用以及反應器內生物多級捕食作用，完成有害物質在同種單一反應器內的去除。該工程設計曝氣生物濾池分為兩級，每級由并列的10 個池體組成，并分成兩大組，每組5 個池體，采用全地上鋼筋混凝土結構，其設計參數為：
一級曝氣生物濾池（單池）結構尺寸為8.4 m×7.9 m×6.9 m，陶粒填料粒徑4～8 mm，水力負荷2.83m3/（m2·h），濾料COD 負荷2.95 kg/（m3·d），氣水比為2∶1，必要時可增加到3∶1。
二級曝氣生物濾池（單池）結構尺寸為8.4 m×7.9 m×5.9 m，陶粒填料粒徑4～8 mm，水力負荷2.83m3/（m2·h），濾料COD 負荷2.95 kg/（m3·d），氣水比為2∶1。
3.3 微絮凝凈水裝置
過濾系統采用上海某廠生產的微絮凝凈水系統。其應用情況并不理想，自動裝置經常出現故障，無法正常使用，后經改裝增加了電動裝置，使反沖洗由原先的自動變成了強制電動控制，該裝置還存在其他一些使用問題。凈水裝置實質就是一個砂濾池，其主要作用是進一步去除水體中的懸浮物，保證回用水清澈透明，因此按照濾池的設計就能滿足要求。
3.4 自動控制系統
系統設計時充分考慮了完整性和可靠性要求，進行了單元化、模塊化的設計。該系統分成三級控制層：設備層、控制層、監控管理層。
設備層：采用集中控制、分散操作的設計原則，設置合理的現場操作箱，為了保證系統的安全性和檢修方便，動力控制系統集中安裝控制。
控制層：采用Quantum CPU 486 處理器的PLC及在線式智能化儀表，完成各工藝段的參數測量、采集、控制現場設備層。
監控管理層：整個監控系統可實現對PLC 控制層和現場設備層的監控、組態及自動、手動控制，操作人員和系統維護工程師可在各自的操作權限下對相應的數據報表、設備運行參數進行管理和修改。
4 調試與運行結果分析
4.1 運行參數的確定
調試前對整個系統要進行清水試水檢查，確保無泄漏后，通清水進行試運行，確保設備運行正常后才能進入調試階段。
通過4 個月的調試，逐漸熟悉了污水處理站設備的運行方式，了解了設備的運行參數和規律，確定了較好的運行參數。
（1）氣浮系統。氣浮系統的調試主要是確定最佳的加藥量和溶氣系統的工作參數。根據該工程中氣浮進出水水質確定最佳加藥量為PAC 20 mg/L，PAM 1.8 mg/L；溶氣系統水泵的工作壓力為0.3~0.5 MPa；溶氣壓力0.5~0.55 MPa；回流比為30%，釋放微米氣泡直徑為30 μm。
（2）曝氣生物濾池。曝氣生物濾池采用復合式接種掛膜方式（接種污泥取自焦化廠A2/O 工藝污泥濃縮池），首先用提升泵將污泥分4 批打入曝氣生物濾池悶曝4 d，之后采用分階段進水全流程試運行來培養生物膜。水質及微生物的檢測結果表明微生物掛膜迅速，對水質有較強的適應能力。
曝氣生物濾池的反沖洗由中央工控機進行全自動控制。最佳反沖洗參數為：水反沖洗強度5.83L/（m2·s），氣反沖洗強度16 L/（m2·s）。此外，根據各池堵塞狀況并參考其他文獻資料，確定反洗周期為7 d，各反沖階段時間分配：氣洗時間5 min，氣水聯合洗時間3 min，水漂洗時間5 min，總反洗時間為17 min（包含開閥、閉閥時間）。反洗后，大約6 h 出水恢復到反洗前的處理效果。實踐證明按上述反沖強度和時間操作，系統運行穩定，出水無大的波動。
（3）微絮凝裝置。通過對非電控凈水設備的水質及運行情況的監測，確定最佳加藥量為PAC 5 mg/L、PAM 1 mg/L。
4.2 運行結果分析
該工程自調試成功以來，運行狀況良好，系統出水各項指標均能達到《污水綜合排放標準》（GB8978-1996）中一級排放標準要求。具體水質情況及去除效果見表2。
從表2 可以看出，各處理單元對廢水中污染物的去除率較高。
5 運行成本分析
處理站總裝機容量為1 855 kW，目前每天的耗電量是12 000 kW·h，日耗電費為7 200 元，折合0.288 元/m3。日耗PAC 460 kg，藥費920 元/d；日耗PAM 30 kg，藥費900 元/d；其他藥劑費50 元/d；藥劑費合計1 870 元/d，折合0.075 元/m3。年工資福利費用按30.6 萬元計算，折合0.023 元/m3。的直接處理費用是0.386 元/m3。考慮到站區的其他運行費用，主要包括設備折舊費、維修基金費、管理費等，每年按183.97 萬元計，折合為0.252 元/m3。因此水廠的運行費用為0.637 元/m3。具體參見更多相關技術文檔。
6 結論
（1）采用氣浮作為預處理工藝，不僅處理效果好、運行費用低，并且能夠保證BAF 的進水水質，以減少反沖洗頻率。
（2）該工藝生物處理采用曝氣生物濾池，具有流程簡單、容積負荷高、水力負荷大、水力停留時間短、占地面積小、無需污泥回流、不存在污泥膨脹、基建及運行成本低、出水水質好等優點。
（3）微絮凝凈水系統工作穩定性差，在以后的設計中不宜采用，可由常規的濾池替代。
（4）整個工藝占地面積小，系統運行穩定，出水水質能夠達到綠化及回用要求。
（5）合理選擇BAF 的反沖洗周期，是防止濾料板結及影響生物膜生長厚度的關鍵因素，也是控制BAF 正常運行的關鍵因素之一。
