提要:　以一個(gè)產(chǎn)焦規(guī)模60萬t/a的焦化廠為例，采用實(shí)際設(shè)計(jì)或試驗(yàn)給定的工藝參數(shù)進(jìn)行計(jì)算，得出了利用普通生化、A/O生物脫氮和催化濕式氧化三種技術(shù)處理同一焦化源頭廢水--剩余氨水的運(yùn)行費(fèi)用，依次為25.35元/m3、28.77元/m3和29.72元/m3，三者之間并沒有顯著差異，可以為焦化企業(yè)所接受。 關(guān)鍵詞:　普通生化法　A/O生物脫氮　催化濕式氧化　運(yùn)行費(fèi)用　比較　　　 　　 0　引言 　催化濕式氧化處理技術(shù)和A/O生物脫氮污水處理技術(shù)是90年代初期先后開發(fā)出來的焦化廢水處理技術(shù)，兩者均能較好地將焦化廢水中的COD組分和氨氮污染物氧化降解掉，使廢水中的各項(xiàng)污染指標(biāo)達(dá)標(biāo)排放。催化濕式氧化處理技術(shù)還能將生物難于降解的稠環(huán)芳烴化合物BaP等有效處理掉，并能脫色、除臭、殺菌，處理后的出水可達(dá)到回用要求(出水水質(zhì)見表 1)。與普通生化法相比，對(duì)一個(gè)年產(chǎn)45萬t焦炭規(guī)模的焦化廠而言，兩種技術(shù)每年均可減少污染物氨氮和CODCr的外排量達(dá)到百噸左右，具有顯著的環(huán)境效益。 　表1　三種處理技術(shù)的出水水質(zhì) 處理工藝 出水水質(zhì) CODCr(mg/L) NH3－N(mg/L) BaP(μg/L) 普通生化法 200 180 25 A/O生物脫氮法 100　10　20 催化濕式氧化法 ＜50 ＜10 ＜2 　　但近10年過去了，這兩種性能優(yōu)良的水處理技術(shù)并沒有在實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用中發(fā)揮其應(yīng)有的作用。其中A/O生物脫氮處理技術(shù)只在寶鋼焦化廠等為數(shù)甚少的幾家企業(yè)使用，催化濕式氧化處理技術(shù)目前還沒有一家焦化廠(或煤氣廠)采用，這與我國目前水環(huán)境受氨氮污染影響較為嚴(yán)重的局面極不相稱。 　其原因主要是由于催化濕式氧化處理技術(shù)是在高溫、高壓條件下將廢水中的有害污染物氧化掉，其催化劑為貴重金屬化合物；而A/O生物脫氮處理工藝的設(shè)備設(shè)施也相對(duì)比同等規(guī)模的普通生化處理工藝的設(shè)備設(shè)施要大，其工藝運(yùn)行過程中還使用了價(jià)格不菲的碳酸氫鈉或其他堿源，因而與普通生化法相比，兩者的單位運(yùn)行費(fèi)用均要高得多。也正如此，人們有理由認(rèn)為：兩種焦化廢水處理技術(shù)雖具有良好的污水處理效果，但其昂貴的操作運(yùn)行費(fèi)用是許多企業(yè)難以承受的。 　由于三種廢水處理方法技術(shù)上的差異，對(duì)進(jìn)水水質(zhì)的要求各不相同；使得對(duì)同一焦化廠源頭廢水而言，所要求的預(yù)處理?xiàng)l件也不盡相同，廢水處理設(shè)施的規(guī)模也不一樣。在這樣的前提下，單純以廢水處理設(shè)施本身的單位運(yùn)行費(fèi)用來比較，進(jìn)而得出結(jié)論的做法就缺乏一定的科學(xué)性。本著探討兩種廢水處理技術(shù)的應(yīng)用前景出發(fā)，筆者在此就催化濕式氧化技術(shù)和 A/O生物脫氮處理技術(shù)的運(yùn)行費(fèi)用與現(xiàn)有焦化廠廣泛采用的普通生化處理技術(shù)的運(yùn)行費(fèi)用進(jìn)行比較性研究，以供設(shè)計(jì)部門及焦化廠、煤氣廠等企業(yè)單位領(lǐng)導(dǎo)人在進(jìn)行焦化廢水處理方案決策時(shí)參考。 1　進(jìn)行費(fèi)用計(jì)算比較的前提條件 　焦化廢水系煤在高溫干餾過程中以及煤氣凈化、化學(xué)產(chǎn)品精制過程中形成的廢水，這是一股組成復(fù)雜、濃度高、毒性大、難降解的工業(yè)廢水，其中主要由剩余氨水(煤氣冷凝液)形成。 　當(dāng)采用普通生化處理工藝和A/O生物脫氮處理工藝時(shí)，由于廢水中的COD組分和氨氮濃度均較高，為保證處理工藝的正常運(yùn)行，廢水須先進(jìn)行蒸氨等預(yù)處理；而催化濕式氧化處理技術(shù)則不需進(jìn)行蒸氨預(yù)處理。因此，在運(yùn)行費(fèi)用計(jì)算比較時(shí)，普通生化處理工藝和A/O生物脫氮處理工藝還需包括這部分的費(fèi)用。 　又鑒于焦化工藝，尤其是煤氣凈化和化工產(chǎn)品回收工藝繁多，各種工藝的廢水排放源及產(chǎn)生的焦化廢水水質(zhì)也不盡相同。比較而言，煤氣凈化工藝為生產(chǎn)硫銨及脫硫脫氰工藝時(shí)，其排放的廢水最適宜采用催化濕式氧化工藝處理。 　因此，為取同一基準(zhǔn)進(jìn)行運(yùn)行費(fèi)用計(jì)算，今按年產(chǎn)焦炭60萬t規(guī)模的焦化廠，回收及煤氣凈化工藝按硫銨、且設(shè)有脫硫脫氰裝置(如FRC或TH工藝)，蒸氨中一律按脫固定氨考慮。此時(shí)其待處理的剩余氨水、粗苯分離水等共約15m3/h。三種處理技術(shù)方案的工藝路線如下所示。 　(1)普通生化混凝處理工藝(見圖1)：  剩余氨水→蒸氨汽提吹脫→生化處理→混 凝 處 理→外排 　　　　　　↑　　↑　　　↑　　　　↑　　↑　　　　 　　　　　NaOH　　蒸氣　　稀釋水　　NaOH　混凝劑 　圖1　普通生化處理 　(2)A/O生物脫氮混凝處理工藝(見圖2)： 剩余氨水→蒸氨汽提吹脫→A/O生物脫氮→混 凝 處 理→外排 　　　　　↑　　↑　　　↑　　↑　　　　↑　　↑　　 　　　　NaOH　蒸氣　Na2CO3 少量稀釋水　NaOH　混凝劑 　圖2　A/O生物脫氮處理 　(3)催化濕式氧化處理(見圖3)：  剩余氨水→催化濕式氧化處理→外排 　　　　　　　　↑ 　　　　　　　NaOH 　圖3　催化濕式氧化處理 　其處理水量按進(jìn)生化處理裝置、A/O生物脫氮裝置及催化反應(yīng)裝置的水量計(jì)，分別為60m3/h、50m3/h、15m3/h。處理工藝條件為：蒸氨、普通生化處理、A/O生物脫氮工藝參數(shù)按目前通用參數(shù)選取，催化濕式氧化工藝參數(shù)則按小試結(jié)果所列參數(shù)進(jìn)行計(jì)算。據(jù)此計(jì)算得出三種處理工藝的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)如表2所示(處理水量均以15m3/h計(jì))。 2　運(yùn)行費(fèi)用的比較計(jì)算 　2.1　運(yùn)行費(fèi)用的計(jì)算條件 　在此進(jìn)行計(jì)算的各種價(jià)格如下所示。 　(1)原材料價(jià)格： 　氫氧化鈉(30%)：400元/t 　Na2CO3：1200元/t 　聚合硫酸鐵：350元/t 　磷酸(85%)：2150元/t 　表2　技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo) 項(xiàng)目 單位 普通生化 A/O生物脫氮 催化濕式氧化 原材料 消耗 NaOH(30%) t/a 940 935 876 Na2CO3 t/a 　 490 　 聚合硫酸鐵(PFS) t/a 160 135 　 磷酸(85%) t/a 30 25 　 動(dòng)力消耗 工業(yè)水 m3/a 210000 140000 　 電耗量 kW·h/a 630000 450000 3540200 蒸氣 t/a 28380 27830 　 煤氣量 m3/a 　 　 1251500 循環(huán)水 m3/h 100 100 45 其它 基建投資 萬元 700 750 773 定員 人 22 22 10 　 　　(2)動(dòng)力價(jià)格： 　工業(yè)水：1.0元/m3 　電：0.4元/(kW·h) 　蒸氣：45元/t 　煤氣：0.9元/m3 　循環(huán)水：0.15元/m3 　(3)工人工資及附加費(fèi)：12 000元/(人·年)。 　(4)催化劑的更換費(fèi)用： 　催化劑運(yùn)行5年后，全部更換，一次更換費(fèi)用為40萬元/m3。 　(5)車間經(jīng)費(fèi)：包括折舊、大中小修及其它。 　對(duì)催化濕式氧化技術(shù)而言，因催化劑5年一更換，已經(jīng)折舊過，故折舊時(shí)應(yīng)扣除這部分費(fèi)用，其裝置運(yùn)行按20年計(jì)，折舊率為每年5%(基建投資扣除回收費(fèi)用)。大中小修及其它費(fèi)用則按設(shè)備投資費(fèi)用的5%取值。其它廢水處理方法，折舊和大中小修等費(fèi)用均按其基建投資的 5%取值。 　(6)費(fèi)用計(jì)算時(shí)，不考慮土地的使用費(fèi)以及排放廢水所需交納的排污費(fèi)和污染物超標(biāo)排放的懲罰費(fèi)。 　2.2　計(jì)算結(jié)果 　依據(jù)上述計(jì)算條件，得到表3所示的計(jì)算結(jié)果。到此可知，從廢水源頭算起，普通生化法、A/O生物脫氮技術(shù)和催化濕式氧化技術(shù)三者的單位運(yùn)行費(fèi)用分別為：25.35元/m3、28.77元/m3、29.72元/m3；三者之比為1∶1.135∶1.172。與前者相比，A/O生物脫氮技術(shù)和催化濕式氧化技術(shù)的單位運(yùn)行費(fèi)用雖然要高，但其間沒有顯著性差異，能夠?yàn)槲覈够瘡S(煤氣廠)等企業(yè)單位所接受。而只考慮廢水處理裝置，不計(jì)蒸氨等預(yù)處理設(shè)施的費(fèi)用，并以廢水處理設(shè)施的規(guī)模計(jì)算，則普通生化法的運(yùn)行費(fèi)用不高于5元/m3，A/O 生物脫氮技術(shù)的運(yùn)行費(fèi)用在8元/m3，將近前者的兩倍；而催化濕式氧化處理技術(shù)的運(yùn)行費(fèi)用仍為29.72元 /m3，為普通生化法的5～6倍之多。這樣進(jìn)行費(fèi)用比較顯然有失公允。 　表3　三種處理技術(shù)的運(yùn)行費(fèi)用結(jié)果 項(xiàng)目 單位 普通生化 A/O生物脫氮 催化濕式氧化 原材料 消耗 NaOH(30%) 元 376000 374000 350400 Na2CO3 元 　 588000 　 聚合硫酸鐵(PFS) 元 56000 47250 　 磷酸(85%) 元 64500 53750 　 動(dòng)力消耗 工業(yè)水 元 210000 140000 　 電耗量 元 252000 180000 1416080 蒸氣 元 1277100 1252350 　 煤氣量 元 　 　 1126350 循環(huán)水 元 131400 131400 59130 工人工資及附加費(fèi) 元 264000 264000 120000 催化劑更換費(fèi)用 元 　 　 600000 折舊 元 350000 375000 116500 大中小修及其它 元 350000 375000 116500 合計(jì) 元 3331000 3780750 3904960 單位操作費(fèi)用 元/m3 25.35 28.77 29.72 3　結(jié)論及建議 　從上述計(jì)算結(jié)果可以看出，催化濕式氧化處理技術(shù)和A/O生物脫氮處理技術(shù)的運(yùn)行費(fèi)用與普通生化法相比并沒有顯著的差異，三者之差最大不超過20%。如若再考慮土地的使用費(fèi)、排污費(fèi)和超標(biāo)懲罰費(fèi)，在某種程度上，普通生化的處理費(fèi)用還有可能較A/O生物脫氮技術(shù)和催化濕式氧化技術(shù)的處理費(fèi)用為高。因此，從治理污染、保護(hù)環(huán)境出發(fā)，筆者建議企業(yè)決策人和設(shè)計(jì)部門應(yīng)盡力推廣實(shí)施A/O生物脫氮處理技術(shù)和發(fā)展催化濕式氧化處理技術(shù)，將現(xiàn)有焦化廠(煤氣廠)的普通生化處理工程的改造工作盡快提到日程上來。