鋼鐵企業是工業用水大戶，約占第五位，長期以來，環保問題一直緊隨鋼鐵企業，有效處理鋼鐵企業帶來的污染勢在必行。一方面，鋼鐵行業是工業化國家經濟發展的支柱行業，對國民經濟建設的發展具有巨大的推動作用；另一方面，鋼鐵產業屬于能源、資源消耗大的密集型行業，既為社會創造出大量財富，又排放出大量污染物。隨著水資源的日益短缺、用水成本的不斷增加，以及環境保護政策的不斷加強和環境保護標準的不斷提高，對鋼鐵工業廢水進行有效處理并使其達到回用標準或將污染物徹底去除減少環境污染勢在必行。

   某特大型鋼鐵企業綜合廢水含有煉鋼、煉鐵、焦化、冷軋、生活等各廠排出的綜合廢水，成分復雜，水質階段性波動，該廢水B/C比小于0.2，總氮含量較高，出水水質需達到《鋼鐵工業水污染物排放標準（GB13456—2012）》中的排放標準，某企業經過多年運營總結，采用物化沉淀—前置反硝化接觸池—曝氣生物濾池—后置反硝化濾池—深度化學氧化相結合的處理工藝，處理該鋼鐵企業綜合廢水，出水水質完全達到國家排放標準限制要求。

1、廢水處理廠水質、水量及處理要求

   該鋼鐵企業綜合廢水水量平均為2000m3/h，經過處理后，出水水質需達到《鋼鐵工業水污染物排放標準（GB13456—2012）》中的要求，部分裝置設計進出水指標如表1所示。

2、處理工藝流程及簡介

   工藝流程如圖1所示。來自鋼鐵廠的綜合廢水經過提升后首先進入沉淀池，在混凝劑的作用下，廢水中的膠體和細微懸浮物凝聚成絮凝體，然后予以分離去除，沉淀池出水進入前置反硝化接觸池，原水中的硝酸鹽氮穩定脫除。在此過程中，部分有機物得以協同消耗降解，減輕后續單元運行壓力，然后廢水進入后續曝氣生物濾池，進行碳化及硝化反應，脫除廢水中的COD的同時將氨氮轉換為硝酸鹽氮，曝氣生物濾池出水后進入后置反硝化濾池，在反硝化濾池的缺氧環境中進行反硝化反應，進一步去除水中總氮。從反硝化濾池出水后，進入沙濾池，砂濾池出水進入催化氧化池，在催化劑作用下，廢水中無法生物降解的有機物被礦化，廢水得到完全凈化。

3、運行研究

3.1 總氮脫除工藝研究

   本工程中，總氮的有效脫除是系統運行的難點之一，由于原水中BOD較低，同時進水中含有部分硝酸鹽氮，僅靠一級反硝化裝置出水TN難以穩定達標。因此，本處理系統分別設置前置及后置反硝化裝置，其中，前置反硝化裝置內裝有簾式懸掛填料，后置反硝化裝置內填充生物陶粒。廢水首先進入前置反硝化裝置，原水中的硝酸鹽氮得以脫除，在此過程中，部分有機物協同脫除，為后續更為精密的生物濾池減輕負擔，氨態氮進入曝氣生物濾池轉化為硝酸鹽氮，隨后進入后置反硝化濾池，在外加碳源的作用下，完成總氮的最終脫除。

   通過以上工藝流程研發，經過多年運行實踐，得到系統總氮脫除效果如圖2所示。

   由圖2可以看出：經過前置反硝化濾池后，原水中大部分硝態氮得以降解，剩余約10mg/L，總氮為30mg/L左右，經過后置反硝化濾池后，出水總氮穩定小于15mg/L，系統進水COD為60~90mg/L，經過全流程處理后，出水COD穩定小于50mg/L。

3.2 總氮脫除藥劑研究

   運行初期，本系統以葡萄糖作為外加碳源，由于葡萄糖為多分子有機物，不易被反硝化細菌直接利用，造成反硝化濾池產泥量大，出水濁度高，濾池堵塞嚴重，需要頻繁進行反洗，不僅操作壓力大，同時為系統的穩定運行帶來巨大風險。

   有研究表明，采用不同的碳源對反硝化細菌的培養可產生不同影響，為探索不同碳源對總氮脫除效果影響，進行了中試試驗，分別選取乙酸、甲醇及葡萄糖進行對比，經過約1.5個月中試后，總氮脫除結果如圖3所示。

   圖3表明：碳源由葡萄糖更換為乙酸及甲醇后，反硝化細菌很快完成適應，穩定運行后，投加乙酸及甲醇均取得了良好效果，試驗進水總氮為20~30mg/L，出水總氮均為10mg/L左右，總氮脫除效果優于投加葡萄糖組。

   根據不同試驗組碳源投加情況，整理結果如表2所示。

   由表2所示：對比葡萄糖，利用乙酸、甲醇作為反硝化碳源效果更優，處理相同當量的總氮投加量會更少，同時系統反洗周期明顯降低，出水水質更好。

3.3 有機物穩定達標研究

   本工程進水B/C比為0.2，可生化性較差，同時，向脫除總氮系統中投加了碳源，易造成系統出水有機物升高現象，出水有機物穩定達標難度大。為此，系統末端設置了臭氧催化氧化裝置，形成了混凝沉淀—生化處理—深度化學氧化處理體系。首先，通過物化沉淀去除廢水中的膠體及微小懸浮顆粒，部分有機物同時得以沉淀脫除，然后，廢水進入生化處理單元，在生物硝化—反硝化協同作用下，進一步降低有機物，最后，利用臭氧的強氧化能力對系統進行保安，保障出水有機物穩定達標，經過運營統計，系統有機物變化情況如圖4所示。

   由圖4所示：系統進水COD為60~90mg/L，經過混凝及生化處理后，出水COD為50mg/L左右，經過臭氧深度氧化后，最終出水COD穩定小于50mg/L。

4、取得的效果

   該工程于2015年末竣工，隨后進行調試運行，系統處理水量2000m3/h，經過一段時間的系統調試及探索，系統已經穩定運行，操作維護順暢，處理出水見表3。由表3可知，出水水質優于《鋼鐵工業水污染物排放標準（GB13456—2012）》中的水質指標。

5、結語

（1）采用物化沉淀—前置反硝化接觸池—曝氣生物濾池—后置反硝化濾池—深度化學氧化相結合的處理鋼鐵綜合廢水，效果良好，進水總氮30~60mg/L，COD60~90mg/L，經過處理后，出水總氮穩定小于15mg/L，COD小于50mg/L。

（2）應用前置與后置反硝化組合工藝，可有效解決進水總氮高，水質波動大的問題，廢水首先進入前置反硝化裝置，原水中的硝酸鹽氮可降低10mg/L，在此過程中，部分有機物協同脫除，為后續更為精密的生物濾池減輕負擔，在外加碳源的作用下，后置反硝化濾池完成總氮的深度脫除。

（3）對比葡萄糖，利用乙酸、甲醇作為反硝化碳源效果更優，處理相同當量的總氮投加量會更少，同時系統反洗周期明顯降低，出水水質更好。

（4）系統末端設置臭氧催化氧化裝置，形成混凝沉淀—生化處理—深度化學氧化處理體系，可有效保障出水有機物穩定達標。