概述焦化废水处理工艺研究
传统焦化废水处理工艺所面临的主要问题仍然是COD 和氨氮难以达标排放,国内外对于焦化废水处理进行的改进目前已不仅仅局限于A2 / O 工艺,更注重于对A 或O 段反应器高效运行特性的研究。高速反应器的出现给焦化废水的高效处理提供了新的思路。目前已有研究者用厌氧折流反应器(anaerobicbaffled reactor,ABR)、流化床、移动床生物膜反应器(moving bed biofilm reactor process,MBBR)、膜生物反应器( membrane bio-reactor, MBR)、膨胀颗粒污泥床反应器( expended granular sludge blanket reactor,EGSB)等高速反应器对焦化废水进行处理,效果明显。
但目前高速反应器处理焦化废水所面临的一个突出问题仍然是污泥的驯化培养问题,焦化废水成分复杂,污染物种类繁多,且毒性成分和难降解物质多,对接种污泥会造成很大冲击,进而会延长污泥的驯化期。有研究者利用焦化废水来驯化ASBR 反应器内用高浓度蔗糖自配水培养的颗粒污泥,但驯化期长达225 d,稳定运行时COD 负荷率仅仅为0. 37 ~ 0. 54 kg COD·(m3 ·d) - 1 ,COD 去除率也仅仅为38% ~50% 。也有研究者用焦化废水,通过逐渐提高焦化废水投加比例的方式,驯化处理啤酒废水EGSB 反应器内颗粒污泥,也需6 个月才能完成处理焦化废水EGSB 反应器的启动,COD 去除率达到56. 2% (进水COD 2 200 mg·L - 1 左右,有机负荷5. 6 kg COD·(m3 ·d) - 1 左右)。由此可见,启动期长,COD 去除率偏低仍然是处理焦化废水高速反应器驯化污泥时所面临的主要问题。
目前对于反应器快速启动的研究多关注反应器的运行参数(比如,液体上升流速、回流比、运行温度等) ,但由于焦化废水中含有大量毒性难降解物质,更为关键的是各种毒性污染物质降解菌之间会形成竞争抑制,进而会延长反应器的启动期。为此,对于处理焦化废水反应器的快速启动,还需要更多地关注各种污染物质降解菌电子受体的需求、有机碳营养(共基质代谢)和无机碳营养的需求等。有研究表明 ,焦化废水中的硫氢化物在厌氧、缺氧和好氧条件下都能转化生成S2 - 、SO4^2-或单质S,酚类也和硫氢化物一样能够在缺氧条件下以NO3- 为电子受体进行降解去除。景雪利用淀粉废水作为共基质,提高活性污泥法焦化废水处理系统处理效率,COD 去除率从60% ~ 70% 提高到了75% ~85% 。也有研究提出焦化废水中某些毒性污染物质之间会形成基质竞争,尤其是无机碳基质的竞争。对于含大量毒性污染物质的焦化废水的高效处理,不仅要利用共基质代谢,更要依托微生物种间协同代谢作用,颗粒污泥的形成更加优化微生物之间的这种协作,使得焦化废水的处理效率大幅提高,但是高活性颗粒污泥的培养是关键。本研究对22 ~ 27 ℃ 时微氧运行、有机营养物添加、无机碳营养添加条件下焦化废水驯化颗粒污泥的污染物质去除效果进行实验研究,以寻求一种快速培养处理焦化废水颗粒污泥的有效方法。
进水和回流水分别采用蠕动泵加压,两者合流进入EGSB 反应器。回流水收集到曝气柱内,通过给曝气柱内回流水曝气的方式来给颗粒污泥床供氧,并通过控制曝气柱内曝气量来控制EGSB 反应器内溶解氧量。对进出水氧化还原电位(ORP)进行监测以调节曝气量,进而控制EGSB 反应器内的氧化还原状态。
1. 2接种污泥
实验接种的颗粒污泥为实验室前期研究过程中培养的颗粒污泥(常温下,在EGSB 反应器中接种市政消化污泥和少量颗粒污泥,然后用啤酒废水快速启动反应器,并稳定运行,COD 去除率达到90% 以上,污泥具有很高的活性)。其中,EGSB I 内MLSS 为38. 6 g·L - 1 ,MLVSS/ MLSS 为0. 69;EGSB II 内MLSS 为34. 9 g·L - 1 ,MLVSS/ MLSS 为0. 64。
1. 3实验用水
分别取自以下2 个焦化厂:
太原煤化集团第二焦化厂调节池:COD、NH3 -N、挥发酚、氰化物和SCN - 的浓度分别为1 120 ~ 2 940、32 ~ 258、253 ~ 624、0. 08 ~ 4. 36 和152 ~ 404 mg·L - 1 ,pH 在8. 31 ~ 9. 13 之间。
太原市梗阳实业集团有限公司焦化公司经蒸氨、隔油处理后的焦化废水:COD、BOD5 、NH3 -N、挥发酚、氰化物和SCN - 的浓度分别为548 ~ 1 927、104 ~ 496、37 ~ 103、5. 37 ~ 352. 5、0. 1 ~ 5. 93 和205. 5 ~ 539. 9mg·L - 1 ,pH 在8. 86 ~ 9. 71 之间。
1. 4分析测试方法
COD、酚类和CN - 的测定采用国家标准法[15] ;SCN - 的测定采用美国标准方法[16] ;pH 的测定采用雷磁PHS-3C 酸度计。
1. 5实验方法
温度在22 ~ 27 ℃ 范围,接种由啤酒废水培养的厌氧颗粒污泥于EGSB 反应器内,然后用焦化废水驯化以快速培养高效处理焦化废水的双膨胀颗粒污泥。EGSB 反应器进水水质(COD)的变化情况为:1 800mg·L - 1 左右(啤酒废水)→1 500 mg·L - 1 左右(高氨氮焦化废水)→2 000 mg·L - 1 左右(粘稠发黑低氨氮焦化废水)→700 mg·L - 1 左右(高氨氮焦化废水)。同期运行厌氧和微氧两个EGSB 反应器,高效处理焦化废水颗粒污泥的快速培养通过以下几个阶段进行:
1)第1 ~ 78 天:微氧EGSB 反应器内曝气量为600 ~ 3 000 mL·min - 1 ,与厌氧EGSB 反应器对比考察微氧曝气对焦化废水中毒性污染物质的强化去除作用;
2)第79 ~ 127 天:厌氧和微氧EGSB 反应器内同时添加有机碳营养阶段(适量的啤酒、乙酸钙和酵母膏等):
3)第128 ~ 220 天:厌氧和微氧EGSB 反应器内同时添加无机碳营养阶段(适量的碳酸氢钠)。
2结果与讨论
2. 1厌氧和微氧时COD 去除率的变化
处理啤酒废水的颗粒污泥开始处理焦化废水后,焦化废水中大量毒性污染物质对颗粒污泥的活性产生冲击,COD 去除率大幅降低(90% 左右突降至40% 左右),如何快速恢复颗粒污泥活性,或者说如何快速完成焦化废水驯化颗粒污泥的过程,实验中同步运行了厌氧和微氧EGSB 反应器,对比考察微氧曝气对焦化废水中毒性污染物质的强化去除作用。欢迎了解更多关于与的相关信息，欢迎前来了解咨询。