焦化废水是一种高浓度、难处理的工业废水，经生化处理后的出水往往难以达标排放，通常被称为焦化尾水。焦化尾水的再处理不是因为造价过高难以实施就是处理效果不佳，一直以来没有找到行之有效的方法。本工程将焦化尾水与含有生活污水的厂区杂排水相混合，使B/C 提高到0.3 以上，提高了焦化尾水的可生化性，并采用抗冲击性好、净化能力强的BAF 作为主体工艺，对其进行再处理〔1〕。该工程运行至今已近4 a，出水稳定达到《污水综合排放标准》（GB 8978-1996）中的一级排放要求，主要设备故障率为零，成为该厂的亮点工程。
1 工程背景及进出水水质
江苏某钢铁集团投产了Ⅰ～Ⅲ期焦化废水的生物处理站。随着生产规模的不断扩大，厂区的冲渣废水和生活污水量不断增加，过去的一级处理工艺已无法满足需要。为进一步提高焦化废水的处理效果并实施节能减排，减少水资源的浪费，提高经济效益和环境效益，该公司决定建设一个4 万m3/d 的污水处理及回用工程，处理站出水绝大部分将回用至生产线及用作道路浇洒和绿化用水。
该项目总投资约4 千万，占地面积约11 000 m2，设计处理规模为4 万m3/d，总变化系数Kz=1.30。运行初期受厂内条件限制，进水流量只有25 000 m3/d。处理污水主要为钢厂杂排水、焦化尾水及厂区的生活污水，进、出水水质见表1。
2 工艺流程及说明
根据原水水质和处理后的出水要求，确定以BAF-微絮凝净水装置为主体工艺，气浮为预处理工艺。工艺流程见图1。
从图1 可以看出，3 股废水首先进入配水井混合，再进入气浮预处理装置进行泥水分离，浮渣通过刮渣机刮入渣槽，自流进入储泥池，清水由提升泵送至BAF。BAF 由两级串联组成，每级分10 个池子，主要去除COD、SS 等；BAF 出水自流进入中间水池。中间水池储水部分供BAF 反冲洗用水，其余经加压送至全自动净水器进行过滤。全自动净水器出水流入回用水池。回用水池分两个区，其中的绿化用水需加药消毒。BAF 和全自动净水器的反冲洗出水自流进入集水池，经自然沉降，上清液送入配水井，底泥送入储泥池。集水池分两个区，一区为污泥沉淀区，二区为清水区，兼具调节和沉淀双重作用。储泥池的污泥经螺杆泵送至带式压滤机压泥，泥饼外运。
3 主要构筑物及设备
3.1 组合气浮装置
气浮技术是在待处理水中通入大量分散的微气泡，使之黏附在杂质絮粒的表面，形成整体密度小于水的团粒上浮到水面，实现固液或液液分离的净水方法〔2〕。设计采用3 套独立的气浮系统，每套由5 部分组成：混凝系统（加药反应区）、溶气系统、分离系统、排渣系统和缓冲池，结构尺寸为23.5 m×14.0 m×3.5 m。
（1）加药反应区。由三级搅拌系统构成，搅拌速度依次减慢，分别为20、8、5 r/min；絮凝剂选用PAC、PAM，采用电子计量泵分别在一级搅拌池和二级搅拌池前投加。
（2）溶气系统。溶气系统由溶气罐、释放器、回流水泵、空压机、液位浮球控制、压力表、安全阀等组成。该处理厂采用FA550 溶气系统装置。
（3）分离系统。该气浮系统选用平流式气浮池。污水中的絮体与微气泡在这个区域相遇混合、接触、黏附、分离。
（4）排渣系统。由刮渣机、渣槽、排渣管道组成。该工程采用行车式刮渣机，刮渣机由行程开关控制，能在轨道上往复运动，自动定时刮沫和撇渣，也可手动操作。
（5）缓冲池即气浮系统的清水区。
3.2 曝气生物滤池（BAF）
BAF 是20 世纪80 年代后期开发的一种污水处理新工艺，兼具生物膜法和活性污泥法的许多优点，其基本原理是在一级处理的基础上，以粒径5 mm左右的粒状滤料及其表面附着生长的生物膜为处理介质，利用生物膜的生物代谢作用、滤料的物理过滤作用和它们的物理吸附作用以及反应器内生物多级捕食作用，完成有害物质在同种单一反应器内的去除。该工程设计曝气生物滤池分为两级，每级由并列的10 个池体组成，并分成两大组，每组5 个池体，采用全地上钢筋混凝土结构，其设计参数为：
一级曝气生物滤池（单池）结构尺寸为8.4 m×7.9 m×6.9 m，陶粒填料粒径4～8 mm，水力负荷2.83m3/（m2·h），滤料COD 负荷2.95 kg/（m3·d），气水比为2∶1，必要时可增加到3∶1。
二级曝气生物滤池（单池）结构尺寸为8.4 m×7.9 m×5.9 m，陶粒填料粒径4～8 mm，水力负荷2.83m3/（m2·h），滤料COD 负荷2.95 kg/（m3·d），气水比为2∶1。
3.3 微絮凝净水装置
过滤系统采用上海某厂生产的微絮凝净水系统。其应用情况并不理想，自动装置经常出现故障，无法正常使用，后经改装增加了电动装置，使反冲洗由原先的自动变成了强制电动控制，该装置还存在其他一些使用问题。净水装置实质就是一个砂滤池，其主要作用是进一步去除水体中的悬浮物，保证回用水清澈透明，因此按照滤池的设计就能满足要求。
3.4 自动控制系统
系统设计时充分考虑了完整性和可靠性要求，进行了单元化、模块化的设计。该系统分成三级控制层：设备层、控制层、监控管理层。
设备层：采用集中控制、分散操作的设计原则，设置合理的现场操作箱，为了保证系统的安全性和检修方便，动力控制系统集中安装控制。
控制层：采用Quantum CPU 486 处理器的PLC及在线式智能化仪表，完成各工艺段的参数测量、采集、控制现场设备层。
监控管理层：整个监控系统可实现对PLC 控制层和现场设备层的监控、组态及自动、手动控制，操作人员和系统维护工程师可在各自的操作权限下对相应的数据报表、设备运行参数进行管理和修改。
4 调试与运行结果分析
4.1 运行参数的确定
调试前对整个系统要进行清水试水检查，确保无泄漏后，通清水进行试运行，确保设备运行正常后才能进入调试阶段。
通过4 个月的调试，逐渐熟悉了污水处理站设备的运行方式，了解了设备的运行参数和规律，确定了较好的运行参数。
（1）气浮系统。气浮系统的调试主要是确定最佳的加药量和溶气系统的工作参数。根据该工程中气浮进出水水质确定最佳加药量为PAC 20 mg/L，PAM 1.8 mg/L；溶气系统水泵的工作压力为0.3～0.5 MPa；溶气压力0.5～0.55 MPa；回流比为30%，释放微米气泡直径为30 μm。
（2）曝气生物滤池。曝气生物滤池采用复合式接种挂膜方式（接种污泥取自焦化厂A2/O 工艺污泥浓缩池），首先用提升泵将污泥分4 批打入曝气生物滤池闷曝4 d，之后采用分阶段进水全流程试运行来培养生物膜。水质及微生物的检测结果表明微生物挂膜迅速，对水质有较强的适应能力。
曝气生物滤池的反冲洗由中央工控机进行全自动控制。最佳反冲洗参数为：水反冲洗强度5.83L/（m2·s），气反冲洗强度16 L/（m2·s）。此外，根据各池堵塞状况并参考其他文献资料，确定反洗周期为7 d，各反冲阶段时间分配：气洗时间5 min，气水联合洗时间3 min，水漂洗时间5 min，总反洗时间为17 min（包含开阀、闭阀时间）。反洗后，大约6 h 出水恢复到反洗前的处理效果。实践证明按上述反冲强度和时间操作，系统运行稳定，出水无大的波动。
（3）微絮凝装置。通过对非电控净水设备的水质及运行情况的监测，确定最佳加药量为PAC 5 mg/L、PAM 1 mg/L。
4.2 运行结果分析
该工程自调试成功以来，运行状况良好，系统出水各项指标均能达到《污水综合排放标准》（GB8978-1996）中一级排放标准要求。具体水质情况及去除效果见表2。
从表2 可以看出，各处理单元对废水中污染物的去除率较高。
5 运行成本分析
处理站总装机容量为1 855 kW，目前每天的耗电量是12 000 kW·h，日耗电费为7 200 元，折合0.288 元/m3。日耗PAC 460 kg，药费920 元/d；日耗PAM 30 kg，药费900 元/d；其他药剂费50 元/d；药剂费合计1 870 元/d，折合0.075 元/m3。年工资福利费用按30.6 万元计算，折合0.023 元/m3。污水的直接处理费用是0.386 元/m3。考虑到站区的其他运行费用，主要包括设备折旧费、维修基金费、管理费等，每年按183.97 万元计，折合为0.252 元/m3。因此水厂的运行费用为0.637 元/m3。。
6 结论
（1）采用气浮作为预处理工艺，不仅处理效果好、运行费用低，并且能够保证BAF 的进水水质，以减少反冲洗频率。
（2）该工艺生物处理采用曝气生物滤池，具有流程简单、容积负荷高、水力负荷大、水力停留时间短、占地面积小、无需污泥回流、不存在污泥膨胀、基建及运行成本低、出水水质好等优点。
（3）微絮凝净水系统工作稳定性差，在以后的设计中不宜采用，可由常规的滤池替代。
（4）整个工艺占地面积小，系统运行稳定，出水水质能够达到绿化及回用要求。
（5）合理选择BAF 的反冲洗周期，是防止滤料板结及影响生物膜生长厚度的关键因素，也是控制BAF 正常运行的关键因素之一。
