提要:　以一個產焦規模60萬t/a的焦化廠為例，采用實際設計或試驗給定的工藝參數進行計算，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處理同一焦化源頭廢水--剩余氨水的運行費用，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，可以為焦化企業所接受。 關鍵詞:　普通生化法　A/O生物脫氮　催化濕式氧化　運行費用　比較　　　 　　 0　引言 　催化濕式氧化處理技術和A/O生物脫氮污水處理技術是90年代初期先后開發出來的焦化廢水處理技術，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，使廢水中的各項污染指標達標排放。催化濕式氧化處理技術還能將生物難于降解的稠環芳烴化合物BaP等有效處理掉，并能脫色、除臭、殺菌，處理后的出水可達到回用要求(出水水質見表 1)。與普通生化法相比，對一個年產45萬t焦炭規模的焦化廠而言，兩種技術每年均可減少污染物氨氮和CODCr的外排量達到百噸左右，具有顯著的環境效益。 　表1　三種處理技術的出水水質 處理工藝 出水水質 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，這兩種性能優良的水處理技術并沒有在實際生產應用中發揮其應有的作用。其中A/O生物脫氮處理技術只在寶鋼焦化廠等為數甚少的幾家企業使用，催化濕式氧化處理技術目前還沒有一家焦化廠(或煤氣廠)采用，這與我國目前水環境受氨氮污染影響較為嚴重的局面極不相稱。 　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備設施也相對比同等規模的普通生化處理工藝的設備設施要大，其工藝運行過程中還使用了價格不菲的碳酸氫鈉或其他堿源，因而與普通生化法相比，兩者的單位運行費用均要高得多。也正如此，人們有理由認為：兩種焦化廢水處理技術雖具有良好的污水處理效果，但其昂貴的操作運行費用是許多企業難以承受的。 　由于三種廢水處理方法技術上的差異，對進水水質的要求各不相同；使得對同一焦化廠源頭廢水而言，所要求的預處理條件也不盡相同，廢水處理設施的規模也不一樣。在這樣的前提下，單純以廢水處理設施本身的單位運行費用來比較，進而得出結論的做法就缺乏一定的科學性。本著探討兩種廢水處理技術的應用前景出發，筆者在此就催化濕式氧化技術和 A/O生物脫氮處理技術的運行費用與現有焦化廠廣泛采用的普通生化處理技術的運行費用進行比較性研究，以供設計部門及焦化廠、煤氣廠等企業單位領導人在進行焦化廢水處理方案決策時參考。 1　進行費用計算比較的前提條件 　焦化廢水系煤在高溫干餾過程中以及煤氣凈化、化學產品精制過程中形成的廢水，這是一股組成復雜、濃度高、毒性大、難降解的工業廢水，其中主要由剩余氨水(煤氣冷凝液)形成。 　當采用普通生化處理工藝和A/O生物脫氮處理工藝時，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行，廢水須先進行蒸氨等預處理；而催化濕式氧化處理技術則不需進行蒸氨預處理。因此，在運行費用計算比較時，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用。 　又鑒于焦化工藝，尤其是煤氣凈化和化工產品回收工藝繁多，各種工藝的廢水排放源及產生的焦化廢水水質也不盡相同。比較而言，煤氣凈化工藝為生產硫銨及脫硫脫氰工藝時，其排放的廢水最適宜采用催化濕式氧化工藝處理。 　因此，為取同一基準進行運行費用計算，今按年產焦炭60萬t規模的焦化廠，回收及煤氣凈化工藝按硫銨、且設有脫硫脫氰裝置(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 　其處理水量按進生化處理裝置、A/O生物脫氮裝置及催化反應裝置的水量計，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生物脫氮工藝參數按目前通用參數選取，催化濕式氧化工藝參數則按小試結果所列參數進行計算。據此計算得出三種處理工藝的技術經濟指標如表2所示(處理水量均以15m3/h計)。 2　運行費用的比較計算 　2.1　運行費用的計算條件 　在此進行計算的各種價格如下所示。 　(1)原材料價格： 　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　技術經濟指標 項目 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 　 動力消耗 工業水 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)動力價格： 　工業水：1.0元/m3 　電：0.4元/(kW·h) 　蒸氣：45元/t 　煤氣：0.9元/m3 　循環水：0.15元/m3 　(3)工人工資及附加費：12 000元/(人·年)。 　(4)催化劑的更換費用： 　催化劑運行5年后，全部更換，一次更換費用為40萬元/m3。 　(5)車間經費：包括折舊、大中小修及其它。 　對催化濕式氧化技術而言，因催化劑5年一更換，已經折舊過，故折舊時應扣除這部分費用，其裝置運行按20年計，折舊率為每年5%(基建投資扣除回收費用)。大中小修及其它費用則按設備投資費用的5%取值。其它廢水處理方法，折舊和大中小修等費用均按其基建投資的 5%取值。 　(6)費用計算時，不考慮土地的使用費以及排放廢水所需交納的排污費和污染物超標排放的懲罰費。 　2.2　計算結果 　依據上述計算條件，得到表3所示的計算結果。到此可知，從廢水源頭算起，普通生化法、A/O生物脫氮技術和催化濕式氧化技術三者的單位運行費用分別為：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生物脫氮技術和催化濕式氧化技術的單位運行費用雖然要高，但其間沒有顯著性差異，能夠為我國焦化廠(煤氣廠)等企業單位所接受。而只考慮廢水處理裝置，不計蒸氨等預處理設施的費用，并以廢水處理設施的規模計算，則普通生化法的運行費用不高于5元/m3，A/O 生物脫氮技術的運行費用在8元/m3，將近前者的兩倍；而催化濕式氧化處理技術的運行費用仍為29.72元 /m3，為普通生化法的5～6倍之多。這樣進行費用比較顯然有失公允。 　表3　三種處理技術的運行費用結果 項目 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 　 動力消耗 工業水 元 210000 140000 　 電耗量 元 252000 180000 1416080 蒸氣 元 1277100 1252350 　 煤氣量 元 　 　 1126350 循環水 元 131400 131400 59130 工人工資及附加費 元 264000 264000 120000 催化劑更換費用 元 　 　 600000 折舊 元 350000 375000 116500 大中小修及其它 元 350000 375000 116500 合計 元 3331000 3780750 3904960 單位操作費用 元/m3 25.35 28.77 29.72 3　結論及建議 　從上述計算結果可以看出，催化濕式氧化處理技術和A/O生物脫氮處理技術的運行費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、排污費和超標懲罰費，在某種程度上，普通生化的處理費用還有可能較A/O生物脫氮技術和催化濕式氧化技術的處理費用為高。因此，從治理污染、保護環境出發，筆者建議企業決策人和設計部門應盡力推廣實施A/O生物脫氮處理技術和發展催化濕式氧化處理技術，將現有焦化廠(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。