焦化廢水作為鋼鐵行業的副產物，屬于劇毒性有機廢水，按1t焦炭產生約0.6t廢水，2015年我國焦化廢水產量達2.93億噸, 占全國廢水總量的1.32%.其中, 由于廢水中高濃度的酚類對生物反應的抑制作用, 使焦化廢水的處理比生活污水要困難很多, 需要較長的水力停留時間降解難降解有機物, 從而造成了焦化廢水的處理表現出高能耗和高費耗的現象.其中, 以OAO工藝為核心的武漢某焦化廢水處理廠處理焦化廢水噸水費用高達約43 CNY·m-3, 是以2007年價格水平下我國污水處理費用1.0~2.0 CNY·m-3的10倍以上, 是2008年用傳統活性污泥法處理生活污水并達到回用標準費用的5~8倍, 表明廢水處理工程運行中的能量消耗與水量和水質相關.能耗在未來污水處理廠運行費用中所占的比重會越來越大, 逐漸成為新建污水處理廠工藝選擇的主要考慮因素。
水處理技術的發展由關注處理效率模式逐漸轉向追求能效以實現節能減排.現有的污、廢水處理工程能耗研究主要有兩種類型：其一是通過對大量的廢水處理工程進行調研, 得到實際讀表數據, 然后進行數據統計分析;其二是通過統計現場安裝設備的總裝機功率, 結合設備利用率, 獲得能耗估算值.這兩種類型雖然能粗略得到能耗數據, 但難以準確評估工藝各個部分的能耗水平, 缺乏與廢水水質、運行操作等因素的結合.目前為止, 針對焦化廢水處理工程能耗的研究仍處于空白階段, 非常不利于了解焦化廢水處理耗能原因與整個行業的節能減排。
本研究擬建立基于國內外實際焦化廢水處理工程通式(預處理+生物處理+深度處理)下的不同耗能單元模型加權的總運行能耗模型, 該模型能夠提供與水質、水量相關聯, 能反映當前工藝流程、設備水平、管理能力的廢水處理能耗的響應數據。主要內容包括：
（1）以OHO流化床工藝為核心的實際焦化廢水處理工程為案例, 根據耗能設備、處理目標和單元功能不同將整個處理工程進行耗能單元系統分解, 通過分析各單元系統耗能原理, 用實際工程參數優化, 得到各單元系統能耗估算模型;
（2）將各個單元系統模型加權得出工程系統總運行能耗模型, 然后分別采用HRT法和24 h法模型對實際工程運行數據計算能耗值與實際工程24h讀表電耗值比較評價模型預測的準確性, 得到兩種計算方法下各單元系統的能耗值、能耗分布規律以及水質、水量對噸水電耗和能耗分布的影響.研究目標為單元系統和工程系統之間的耗能建立數學描述關系, 有助于考察能耗構成及其對歸一化的能耗指標的貢獻, 為廢水處理工程尋找節能降耗控制節點提供依據。
系統性地分析了以OHO流化床為核心工藝的實際工程, 得到了基于能耗設備、處理目標和單元功能分類下各單元系統的能耗模型和工程系統總運行綜合能耗模型, 用實際讀表數據和水質監測數據驗證了HRT算法和24 h算法的可靠性， 將工程系統分解為氣浮、廢水輸送、泥渣輸送、鼓風曝氣、混合、脫水、加藥以及公用的8個耗能單元系統, 然后通過8個單元系統能耗加權計算求得工程系統總運行能耗。
焦化廢水處理工程的運行能耗主要影響因素為水量、污泥量、水質、溶解氧、硝化液回流比, 而水質因素可以歸一化為進水COD和總氮濃度, 據此, 可以用較少的參數快速核算已建、估算未建焦化廢水處理工程的能耗;在24 h算法和HRT法模型法當中, *使用HRT算法作為焦化廢水處理工程不同工藝能耗比較的統一衡量標準;通過單元系統的能耗占比分析發現, 工藝、設備與管理的耗能權重明顯下降, 指明了節能的方向和控制點主要為適合于水質特征的工藝, 即優化的工藝是節能的根本。
