四段式生物反應(yīng)器復(fù)合工藝深度處理焦化廢水研究.pdf

1、焦化廢水是煤化工煉焦制氣產(chǎn)業(yè)的副產(chǎn)物，屬高濃度、難生物降解的有機(jī)工業(yè)廢水，對我國的水環(huán)境造成了嚴(yán)重的污染。焦化廢水中有機(jī)物濃度高，難降解物種類多，色度高，導(dǎo)致處理難度大，運(yùn)行費用高。因而，焦化廢水的穩(wěn)定、全面達(dá)標(biāo)以及降低運(yùn)行費用已成為當(dāng)今廢水處理界公認(rèn)的難題。
　　本論文面對我國國民經(jīng)濟(jì)的重大需求和環(huán)境保護(hù)的重大問題，針對焦化廢水處理現(xiàn)狀，從研究固定化優(yōu)勢復(fù)合菌入手，探索了適合現(xiàn)狀焦化廢水處理廠（站）原位增強(qiáng)的技術(shù)。通過單元生物技

2、術(shù)優(yōu)化研究，開發(fā)了四段式生物反應(yīng)器復(fù)合工藝，使焦化廢水COD和NH4+-N全面達(dá)標(biāo)，并通過對工藝核心反應(yīng)器的動力學(xué)研究為工藝的實際應(yīng)用提供指導(dǎo)；利用煉焦過程的中間產(chǎn)物，研究了焦化廢水深度處理脫色工藝，確定了高效廉價的焦化廢水深度處理新型改性脫色吸附劑，為焦化廢水的再生回用提供了技術(shù)支持。
　　利用從焦化廠曝氣池和缺氧池污泥中分離、篩選得到的高效優(yōu)勢復(fù)合菌，通過新型生物載體的固定，投加至厭氧水解-好氧兩段SBR反應(yīng)器中進(jìn)行生物強(qiáng)化，

3、對其處理焦化廢水進(jìn)行研究。結(jié)果顯示，高效復(fù)合菌對降解焦化廢水中的難降解有機(jī)物有明顯優(yōu)勢，反應(yīng)器對COD的去除率達(dá)到80.38％，對NH4+-N的去除率達(dá)到68.37%，較投加高效復(fù)合菌前分別提高20%和38%以上。固定化優(yōu)勢復(fù)合菌對A-O處理工藝的生物強(qiáng)化，可為現(xiàn)狀焦化廢水處理廠（站）進(jìn)行原位增強(qiáng)提供關(guān)鍵技術(shù)。
　　在對幾種典型焦化廢水處理工藝環(huán)境影響因子的研究中發(fā)現(xiàn)，單一復(fù)合反應(yīng)器中生物相豐富，有較強(qiáng)的抵抗沖擊負(fù)荷的能力，反應(yīng)器

4、中的污泥濃度高達(dá)16600mg/L，反應(yīng)器對焦化廢水中COD和NH4+-N的降解效率較傳統(tǒng)活性污泥曝氣池分別提高30%和55%以上；水解酸化反應(yīng)器可將焦化廢水的B/C比由0.27~0.30提高到0.32~0.40，平均提高26.3%，改善了后續(xù)好氧處理反應(yīng)器對基質(zhì)的降解效率；厭氧水解和好氧活性污泥反應(yīng)器的復(fù)合，使得好氧反應(yīng)器對COD的去除率從常規(guī)活性污泥法的58%提高至70%，提高了12%，且厭氧反應(yīng)器的兼氧環(huán)境，使得復(fù)合工藝較單一復(fù)合

5、反應(yīng)器工藝反硝化率提高16.5%；厭氧水解、好氧活性污泥反應(yīng)器和復(fù)合生物反應(yīng)器的復(fù)合，對焦化廢水中的有機(jī)物經(jīng)過水解酸化和兩級好氧處理，使得廢水中的難降解有機(jī)物被多種類群的微生物高效降解，尤其好氧活性污泥反應(yīng)器與復(fù)合生物反應(yīng)器的復(fù)合，使得工藝系統(tǒng)對COD的去除率高達(dá)90%以上，NH4+-N硝化率達(dá)85%以上，可使處理焦化廢水中COD和NH4+-N濃度分別低于100mg/L和15mg/L。
　　研究確定了厭氧水解-缺氧-好氧活性污泥反

6、應(yīng)器-復(fù)合生物反應(yīng)器的復(fù)合工藝是針對難降解焦化廢水基質(zhì)條件的四段式最佳復(fù)合工藝。復(fù)合工藝對焦化廢水中的高濃度難降解有機(jī)物通過厭氧水解及兩級好氧去除，對廢水中的NH4+-N污染物通過好氧硝化和缺氧反硝化脫除，使得出水全面達(dá)標(biāo)。復(fù)合工藝的各段水力停留時間比為1:1.2:1.9:0.8；由于復(fù)合生物反應(yīng)器中的高污泥量、高降解特性，溶解氧濃度是活性污泥反應(yīng)器的3倍以上；工藝系統(tǒng)兩級好氧單元進(jìn)水COD污泥負(fù)荷及NH4+-N污泥負(fù)荷分別是傳統(tǒng)單一好

7、氧活性污泥反應(yīng)器的1.2倍和1.4倍以上。在最佳影響因子控制下，復(fù)合工藝系統(tǒng)除對焦化廢水中COD和NH4+-N的去除率分別達(dá)到90%和85%外，反硝化率達(dá)到75%以上。
　　對水解酸化提高焦化廢水可生化性進(jìn)行動力學(xué)研究發(fā)現(xiàn)，經(jīng)水解酸化處理后，活性污泥系統(tǒng)的動力學(xué)半速率常數(shù)Ks從常規(guī)活性污泥法的101.998下降至71.899，最大比基質(zhì)降解速率K從0.00224上升至0.00304，較大程度地改善了焦化廢水的生物抑制作用和可生化性

8、；對好氧SBR反應(yīng)器處理焦化廢水的反應(yīng)過程進(jìn)行動力學(xué)研究后得出，底物降解過程動力學(xué)減速增殖速度常數(shù)km值為1.0×10-5；對生物強(qiáng)化好氧SBR反應(yīng)器處理焦化廢水進(jìn)行動力學(xué)研究，得出二級生化反應(yīng)去除焦化廢水中COD的動力學(xué)方程，其速率常數(shù)為0.0298。
　　研究了焦化廢水的深度處理脫色，對活性炭、粉煤灰、焦炭與新型改性半焦對焦化廢水吸附脫色的研究發(fā)現(xiàn)，新型改性半焦對焦化廢水深度處理的脫色率高達(dá)92.3%，是活性炭的1.06倍，粉

9、煤灰的1.94倍，焦炭的1.14倍。從吸附劑原料的易得性、制備成本和吸附處理的運(yùn)行費用綜合比較，半焦吸附效果與活性炭相似，而其運(yùn)行費用只有活性炭的60%。半焦是一種具有廣闊工程應(yīng)用前景的新型焦化廢水脫色吸附劑，吸附飽和后可繼續(xù)再生利用，深度處理后的焦化廢水可工業(yè)回用。
　　對試驗研究確定的焦化廢水四段式最佳復(fù)合工藝在工程實際中的應(yīng)用進(jìn)行計算和分析，在滿足國家一級排放標(biāo)準(zhǔn)的前提下，該復(fù)合工藝處理單位水量的建設(shè)費用約為4200元/m3