关键词: 焦化废水; A -O 生物膜; 氨氮; COD

                  焦化废水排放量大, 废水成分复杂, 水质随原 料煤的组成和炼焦工艺而变化。煤中碳、氢、氧、 氮、硫等元素, 在干馏过程中转变成各种氧、氮、 硫的有机和无机化合物, 致使焦化废水成为典型的 含有难降解有机污染物的工业废水。焦化废水 的 COD较高, 属难生物降解有机废水, 废水中除 了氢化氰、硫氰根等无机污染物以外, 还含有酚、 苯类、有机氮类 (喹啉、苯胺等 ) 萘、蒽及多环 芳香族化合物 ( PAH s) 。国内目前用于焦化废 水处理最普遍方法就是生物处理法, 其中以 A -O 法处理效果最好。但是, 经传统的 A -O 法处理 过的焦化废水, 其 COD, NH4 -N 两项指标很难达 到国家排放标准。固定化微生物技术是用化学或物 理的手段, 将游离细胞或酶定位于限定的区域, 使 其保持活性并可反复利用的方法。 20 世纪 80 年代 后, 随着各种新型填料的发展, 固定化微生物技术 受到了广泛关注。肖美兰等将固定化微生 物用于处理垃圾渗滤液, 处理效果明显, 出水达到 国家标准。该试验将固定化微生物技术和 A -O 工 艺相结合, 采用 HSLL - 2型载体和高效微生物菌 群 ( B350), 组成 A -O 生物膜系统, 并对焦化厂 的焦化废水进行了处理试验。通过对进水出水的氨氮和 COD 的检测分析, 并对系统处理酒钢焦化厂 的焦化废水的可行性进行了研究, 为实际运行积累 经验和提供设计依据。

                       1 试验装置与材料

                     1１１废水来源与水质

                     试验用水采用某焦化厂现有气浮池的出水, 其 水质分析数据见表 1。

                       112 试验材料

                       在生物膜系统中, 填料的选择非常关键, 该实 验采用 HSLL - 2型载体是 FPUFS载体的系列产品, 这种悬浮载体采用化学稳定的高分子材料经特殊表 面化学处理制成, 具有大孔结构, 孔径为 013 ~ 017 mm, 比表面积达到 80~ 120 m2 /g, 湿密度为 110 g /cm3, 可悬浮与水中, 表面具有特殊化学性 能牢固的固定微生物, 载体内部有足够大的空间,提供细菌生长和繁殖, 防止生物膜的堵塞。采用特 种高效微生物 B350, 是一种对有机物及工业废水 有极高降解作用的干态产品, 尤其是对石油类物质 有特效, 广泛用作油田和炼油厂污水处理及除油。 对于处理异味、脂肪族碳氢化合物、芳香族化合 物、酚类化合物等都有较好的降解效果。特点是能 承受较高的有机负荷、细胞生长快、利用率高、有 利于工厂的运行稳定。

                    113 工艺流程

                      图 1为生物膜系统处理焦化废水的工艺流程, 反应器内径为 484 mm, 高 115 m, 有效水深为 1125 m。1号反应器为絮凝沉淀池, 试验中设置该 反应器可改善焦化废水预处理的效果。 2号和 3号 反应器为厌氧生物滤池, 4号和 5号反应器为好氧 曝气生物滤池。厌氧生物滤池和好氧曝气生物滤池 的容积比为 1：1。

                   气浮池的出水经水泵提升至高位水箱, 使进水 的水位和流量保持稳定。经投加絮凝剂聚合铝后, 进入絮凝沉淀池, 再进入 2个厌氧生物滤池和好氧 曝气生物滤池。絮凝剂的投加量为 50 mg /L。考虑 到焦化废水中缺乏微生物生长所需的磷元素, 在 2 号池中补加磷 4 mg /L。在 4 号和 5 号好氧曝气生 物滤池的底部设有压缩空气复合曝气装置, 提供曝 气生物滤池所需的氧, 空气用量由流量计进行计 量, 气水比为 30B1。对废水流量进行测定, 并将 测定结果换算为反应器的水力停留时间。测定的水 质指标主要是进水、厌氧生物滤池和好氧曝气生物 滤池出水的 COD 和氨氮。分为将厌氧生物滤池厌 氧出水不加稀释水 (水力停留时间 35 h) 和厌氧 出水加入 1倍稀释水 (水力停留时间 3715 h) 2种 情况分别进行试验, 以考察稀释水对处理效果的影 响。

                   114 微生物的驯化

                    厌氧生物滤池和好氧曝气生物滤池的微生物培养和驯化同时进行, 在各厌氧生物滤池和好氧曝气 生物滤池中投加高效微生物和硝化助剂, 开始时不 连续进水, 采用 / 闷曝 0 的方法驯化微生物, 等 到有一定的处理效果后开始连续进水, 并逐渐增大 进水量。通过一段时间的适应过程, 微生物对 COD已经有了较好的分解能力, 但由于硝化菌是 一种自养菌, 它的驯化速度要慢一些, 使得硝化反 应还是没有明显效果。

                     2 试验结果与分析

                      211 COD的去除效果 

经过 15 d的运行, 发现厌氧出水没有稀释的 情况下, COD 去除率达到 9317%; 厌氧出水稀释 一倍后, COD 的去除率达到 9616%, 去除效果明 显提高。这是由于焦化废水的成分比较复杂, 其中 含有不少污染物成分对微生物具有不同程度的毒 性, 会抑制微生物的活性, 特别是对好氧处理, 这 种抑制就显得更加明显, 所以在厌氧出水中加入稀 释水, 可以减少焦化废水对微生物的毒性。厌氧生 物滤池对有机物的去除贡献要高于好氧曝气生物滤 池, 其对 COD 的去除量约占系统总去除量的 70% 左右。这是因为在厌氧生物滤中反硝化反应需要碳 源, 大部分 COD 在这里作为电子供体被消耗。经过反硝化后, 系统中速效可利用碳源被大量消耗 掉, 就为好氧硝化菌提供了一个很好的低碳环境, 促进了硝化的进行。厌氧出水 COD 去除效果如图 2所示。

                      212 氨氮去除效果

                  从图 3中可以看出, 当厌氧出水未经稀释, 氨 氮的去除效果为 6918% ; 当厌氧出水经 1倍稀释 后, 平均去除率为 7813%。在相近的水力条件下, 厌氧出水未经稀释的条件下氨氮的去除效果明显比 厌氧出水经 1倍稀释后的效果差。在两种情况下, 最终出水浓度都未达到排放标准不大于 25 mg /L的 要求。这是因为: ① 试验所用焦化废水的 pH 变化 范围很大, 硝化反应要求 pH 值不低于 715, 最佳 反应范围应在 815左右。而硝化反应的过程中要消 耗碱度, 使 pH 值下降, 试验期间对加碱量无法控 制, 致使硝化反应受到了抑制。② 缺氧的水力停 留时间较短, 使反硝化不完全，使得反硝化 反应的产物 NO2 -N 累积, 抑制了硝化反应。③ 好氧硝化对于 COD 进入系统的碳源比较敏感 , 曝气生物滤池的 COD 浓度过高, 也会抑制硝化反 应。
 

                    213 挥发酚、氰化物的去除效果 

                   在水力停留时间为 35 h、厌氧出水口处未加稀 释水的条件下, 反应器对挥发酚、氰化物的去除效 果见表 2。 从表 2中可以看出, 反应器对酚、氰化物去除 率都达到了 98% 以上而且主要的去除是在曝气生 物滤池, 出水酚指标达到了排放标准 015 mg /L, 但氰化物略高于 015 mg /L的标准, 分析其原因主 要是由于试验时的水力停留时间不足, 以及没有在厌氧出水时加入稀释水以减低焦化废水的毒性。

                      214 有机负荷和氨氮负荷对处理效果的影响

                      在系统的水力负荷不变的情况下, 通过增加进 水 COD 浓度和 NH4 -N 浓度提高生物膜系统的有 机负荷率。随着进水 COD负荷和氨氮负荷的增加, 相应 COD 的去除率逐渐增加, 而 NH4 -N 去除率 却随 COD 负荷的增大不断下降。由于当 COD 浓度 不断增加, 有利于异养菌的繁殖, 消耗了水中的溶 解氧, 拟制了硝化菌的生长和硝化反应, 从而大大 加快了 COD 的去除速率。NH4 -N 去除率低的主 要原因是硝化菌受到基质的抑制，而且由于硝 化反应的产物 NO3 -N 和 NO2 -N 在系统中不断地 增加, 抑制了硝化细菌的繁殖, 导致了反应器硝化 能力的降低。而 COD 去除率的逐渐提高, 则说明 氨氮浓度的增大没有抑制异养细菌, 反而有利于异 养细菌的繁殖。随着 COD 和氨氮负荷不断提高, 其去除率仍保持在 90% 和 80% 以上, 说明该反应 器在一定范围内有良好的耐冲击负荷性能。 

                        3 结 论

                        厌氧 -好氧曝气生物膜系统能够处理焦化废水 中的 COD, 出水浓度达到国家二级排水标准。由 于焦化废水的 pH值变化比较大, 使得反应器的最 终氨氮出水浓度没有达到不大于 25 mg /L的标准, 为了保证硝化反应去除氨氮的效果, 曝气生物滤池 出水的 pH 值不应该小于 715, 否则应该在进水中 加入适当的碱以调节 pH 值, 也可以适当地增加厌 氧反应的时间, 以确保氨氮的去除效果。采用 A - O 生物膜系统处理焦化废水, 应有良好的预处理设 备, 以降低进水中的悬浮物和焦油浓度。厌氧池出 水加以稀释, 可以减少焦化废水的毒性, 提高处理 的效果, 稀释比为 1B1。由于进水 COD和 NH4 -N负荷对硝化反应的影响较大, 为了保持出水水质稳 定, 应尽量避免有机物和 NH4 -N 的冲击负荷对硝 化反应的影响。

                     原标题：生物膜系统处理焦化废水的研究

                     原作者：王海燕, 杨 帆， 吴军年