（市政工程专业论文）HTS反应器在焦化废水处理中的应用研究.pdf

摘要 摘要 焦化废水有机污染物浓度高、成分复杂，含有多种难生物降解的物质，处理起来非 常困难，本文论述了一种新的反应器h t s 法在焦化废水生化处理中的应用。用h t s 反 应器处理焦化废水其核心工艺是生物接触氧化法和s b r 工艺的结合，即在s b r 的反应 器内内置生物填料。本反应器采用德国p e l l a 填料。生物接触氧化法和s b r 工艺都是 比较成熟的工艺，但在高浓度的焦化废水处理中尚属首次应用。 本论文首先对国内外焦化废水的处理现状做了论述和分析，以唐钢炼焦制气厂的焦 化废水为例，跟踪监钡4 并分析了焦化废水水质特点和有机物组成。详细论述了h t s 反 应器的设计结构和处理原理。根据h t s 反应器的反应原理进行设计计算，制作出一套 小型模拟试验装置。论文通过小试和工程实践研究了h t s 反应器的工艺运行参数和运 行条件和各工况的处理水平。确定了进水c o d 、氨氮负荷，p h 值和反应最佳温度。通 过污泥培养驯化过程的试验和分析研究了污泥的成长特性，比较了多种工况的污泥成长 过程和污水处理效果。 研究表明，这种基于生物接触氧化理论和s b r 理论的工艺处理焦化废水在一定运行 条件下是可行的。论文最后对h t s 反应器用于焦化废水处理中的不足之处和设计缺陷 提出了改进意见。 关键词焦化废水；h t s 反应器；生物接触氧化 北京工业大学工学硕士学位论文 a b s t r a c t t h ec o n s i s t e n c yo fo r g a n i cp o l l u t a n ti nc o k i n gw a s t ew a t e ri sv e r yh i g h f u r t h e r m o r e ， t h ec o m p o s i t i o no fo r g a n i s mi sc o m p l i c a t e d ，c o n t a i n i n gm a n yk i n d so fu n d e c o m p o s a b l e t h i n g s s o ，c o k i n gw a s t ew a t e ri sv e r yd i f f i c u l tt od e a lw i t h h e r d i n g t o w e rs y s t e m ( h t s ) i s an e ws y s t e mt ot r e a tw a s t ew a t e ri nb i o c h e m i c a lw a y i t sa p p l i c a t i o ni nc o k i n gw a s t ew a t e r t r e a t m e n th a sb e e nd i s c u s s e di nt h i st e x t t h ek e r n e lo fh t si st h ec o m b i n a t i o no fc a t a l y t i c a n ds b r s o m ef i l l i n gi sp u t t e di nt h er e a c t i o nd e v i c e so fs b r t h en a m eo ff i l l i n gi s “p e l i a ”，m a d ei ng e r m a n y t h et e c h n o l o g yo fc a t a l y t i co x i d a t i o na n ds b ra r em a t u r e t e c h n o l o g y b u ti ti st h ef i r s tt i m et oa p p l yi nc o k i n gw a s t ew a t e rt r e a t m e n t a st h ee x a m p l e ，t h ew a s t ew a t e ro ft a n gg a n gc o k i n gp l a n th a sb e e ns c o u t e df o rl o n g t i m e w em o n i t o r e da n da n a l y z e dt h eq u a l i t yc h a r a c t e r i s t i ca n do r g a n i cc o m p o n e n t t h e d e s i g ns t r u c t u r ea n dt h eh a n d l ep r i n c i p l eo fr e a c t i o nd e v i c e so fh t sh a v eb e e nd i s c u s s e dt o t h ed e t a l l w ec a l c u l a t e da n dd e s i g n e das m a l l s i z es i m u l a t e dt e s td e v i c ea c c o r d i n gt or e a c t i o n d e v i c eo fh t s b o t hi n t r i e sa n de n g i n e e r i n gp r a c t i c ew ec h a n g et h eo p e r a t i o n a lc o n d i t i o n a n do p e r a t i n gm o d e ，t h e n ，t h et r e a t m e n tl e v e la n dp a r a m e t e ri nd i f f e r e n tc o n d i t i o nw e r e r e g i s t e r e d ，s t u d i e da n da n a l y z e d t h ec o da n da m m o n i an i t r o g e nl o a do fi n f l u e n c e ，p h sv a l u ea n do p t i m u mt e m p e r a t u r e o f r e a c t i o nh a v eb e e nd i s c u s s e da n dd e f i n e d w i t hr e s e a r c h i n gp r o p e r t yo fs l u d g ed u r i n gc u l t i v a t i o na n dg r o 叭h ，w ec o m p a r e da n d a n a l y z e dt h eg r o w t hc o u r s eo fs l u d g ea n ds e w a g ed i s p o s a le f f e do fs o m ek i n d so fo p e r a t i n g m o d e s t h es h o r t c o m i n ga n dd e s i g nd e f e c tt h a tt h i ss y s t e ma p p l i c a t i o ni nt r e a t m e n to fc o k i n g w a s t ew a t e rw e r eh a n d l e d f i n a l l y ，w eh a v eg i y e no u ri m p r o v e m e n to p i n i o n k e yw o r d s ：c o k i n gw a s t ew a t e r ；h t sr e a c t o r ；b i o l o g yc o n t a c to x i d a t i o n i i 独创性声明 本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研 究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他 人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得北京工业大学或其它教育机构 的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均 已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 签名：2日期 关于论文使用授权的说明 丝些缈f 7 本人完全了解北京工业大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权 保留送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅：学校可以公布论文的全部或部 分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。 ( 保密盼论文在解密后应遵守此规定) 签名夏彦 导师签名日期：略石多 第1 章绪论 1 1 课题背景 1 1 1 焦化废水概述 第1 章绪论 1 、焦化废水来源及水质特征 焦化厂是以煤为原料，通过焦炉炼焦 i 】，为金属冶炼提供焦炭，炼焦化学产 品中煤焦油、氨、粗苯、煤气等都是化学工业的主要原料。焦化废水是煤制焦、 煤气净化及焦化产品回收等过程中产生的废水。焦化废水的主要来源有三个【2 l ： 一是剩余氨水，它是在煤千馏及煤气冷凝中产生出来的废水，水量占焦化废水总 量的一半以上；二是在煤气净化过程中产生出来的废水，如煤气终冷水和粗苯分 离水等；三是焦油、粗苯精制过程产生的废水。( 如图1 - 1 所示) 焦化废水污染 物浓度高口1 、成分复杂，含有多种难以生物降解的有机物 4 , 5 1 ( 如表1 1 ) 。焦化 废水的c o d 值通常在2 0 0 0 6 0 0 0 m g l ，n h 3 - n 值通常在2 0 0 - 2 0 0 0 m g l ，氨氮浓度 高【6 ，”，而且波动较大，处理起来比较困难。 吉马隆废水 图1 1 焦化废水的主要来源 焦炭 北京工业大学工学硕士学位论文 2 、焦化废水的预处理 焦化废水通常要经过萃取脱酚、脱硫、蒸氨、隔油池除重油、气浮池除轻油 等过程才能进入生化处理设施。否则过高的酚类、硫化物等还原性物质会大量消 耗生化池中的溶解氧。油类会附着在活性污泥的表面，油类含量过高将严重影响 微生物的呼吸过程和传质过程，过量的油会抑制微生物的成长代谢 8 一。一般进 生化池之前油含量要控制在l o m g l 以下。 表1 - 1 焦化废水中主要有机物类别及含量 序号物质类别质量百分数t o c 浓度m g l 1 l 苯酚类及其衍生物 6 0 0 8 1 8 9 8 5 2 喹啉类化合物 1 3 4 7 4 2 5 7 3 苯类及其衍生物 9 8 43 1 0 9 4 吡啶类化合物 2 4 27 6 4 7 5 萘类化合物 1 4 5 4 5 8 2 6 吲哚类 1 1 43 6 0 2 7咔唑类o 9 53 0 0 2 8 呋喃类 1 6 7 5 2 7 7 9 咪唑类 i 6 05 0 5 6 1 0 吡咯类 1 2 94 0 7 6 l l 联苯、三联苯类 2 0 96 6 0 4 1 2 三环以上化合物 1 8 05 6 8 8 1 3 吩噻嗉类 0 8 42 6 5 4 1 4 噻吩类1 3 64 2 9 0 由表l - l 可知，焦化废水是富含芳香族化合物及杂环化合物的典型废水。其 中苯酚及其衍生物所占比例最大，占总质量百分比的6 0 0 8 。其次为喹啉类化 合物和苯及其衍生物，所占比例分别为1 3 4 7 和9 8 4 。杂环化合物和多环芳 烃( 如吡啶类、萘类、吲哚类、联苯类等) 所占比例在o 1 3 0 一i 6 2 之间，其质 量百分比共为1 6 6 1 。 1 1 2 国内外焦化废水处理现状 对于焦化废水，目前国内外处理方法主要有：延时曝气法，a o 法，a 2 o 法，a 0 2 法等。s b r 法、s m s b r 法，n d ( n i t e d e n i t e 硝化和反硝化) 工艺，催化 2 第1 章绪论 湿式氧化法等在焦化废水处理中的应用目前尚处于试验研究阶段。 1 1 常规活性污泥法 我国9 0 年代前焦化厂采用的废水生物处理工艺大多仍为传统的活性污泥 法，处理后废水中的c o d 和氨氮很难达到排放标准，虽然部分厂家通过延长水 力停留时问或增加污泥浓度来改善出水水质，但收效甚微。 2 ) 延时曝气法及生物铁法 为了改善出水水质，国内外许多焦化厂采用了延时曝气的处理方法 1 0 , 1 1 , 1 2 】。 延时曝气虽然可提高对酚类等易降解物质的去除率，但对于喹啉、异喹啉、吲哚、 毗啶、联苯等难降解物的去除效果并不理想。而且延时曝气法对氨氮的去除几乎 没有改善。焦化废水中含有大量难降解物质，仅靠提高曝气时闻无法达到排放标 准。日本扇岛焦化厂的进水c o d m n 为1 2 0 0 m g l ，在曝气3 0 h 后仍有1 5 0 m g l 。 此外，国内一些焦化厂为了改善出水水质，向曝气池中投加铁盐( 俗称生物铁法) 或活性炭。投加铁盐虽然能提高c o d 去除率，但增加了排泥量，产生污泥处理 问题。活性炭本身价格昂贵，再生困难，使得运行成本大大提高。 3 1 a o 法，a 2 o 法和a d 0 2 法 为了有效的去除氨氮，国内一些焦化厂采用厌氧、好氧、兼氧结合使用的 生化处理方法 1 3 , 1 4 】，通过硝化菌及反硝化菌的作用达到脱氮的目的1 5 】。a o 法， , c o 法和a 0 2 法，都是基于这一思想。例如首钢焦化厂采用的a 0 2 法，宝钢焦 化厂一期采用a o 法( 工艺流程图如图1 - 2 ) 1 6 1 后又进行工艺改造。虽然上述工 艺具有明显的脱氮效果，但是污泥回流比过高，工程投资大，运行费用高，耐冲 击负荷能力较差，出水水质也难以达标。通常都加上过滤、活性炭吸附等后续处 理措施。 a 2 o 法即厌氧酸化缺氧好氧。焦化废水首先进入厌氧段进行水解酸化，经 过该步反应后，废水中部分大分子、难降解有机物转化为小分子、易被好氧微生 物降解的有机物，这些有机物进入缺氧段就能成为可被反硝化菌所利用的碳源，同 时减轻了好氧段的负担。在缺氧段，反硝化菌利用厌氧酸化后的有机物作为电子 供体，从沉淀池回流的上清液中的n 0 2 n 和n 0 3 n 作为电子受体，将n o x n 还原 成气态氮释出。反硝化出水再流经好氧段，在这里，残余的有机物被氧化，氨和含氮 化合物被硝化。经过厌氧、缺氧和好氧微生物的协同作用，能够使c o d 和氨氮的 去除率大大提高，从而使出水水质得到改善。 北京工业大学工学硕士学位论文 回流泥混凝沉淀池 图l - 2 上海宝钢焦化厂生化处理部分工艺流程图 4 ) s b r 法和s m s b r 法 s b r 法的优点 1 7 , 1 8 蝗将同步去除b o d 、脱氮的a 2 o 工艺集于一池，无污泥 循环和混合液的内循环，能耗低。国内已有学者致力于s b r 工艺及“厌氧+ s b r ” 法在焦化废水处理中的可行性研究f 1 9 ，但目前尚未有在实际工程中的应用实例。 s m s b r ( s u b m e r g e dm e m b r a n es e q u e n c i n gb a t c hr e a c t o r ) 工艺即一体化膜 一序批式生物反应器。是将膜过滤和s b r 工艺相结合的产物。理论上也可以去 除焦化废水中的有机物和氮。上海交大和同济大学的李春杰2 0 ，2 1 2 2 、顾国维等人 在此方向上取得了一定的研究成果。工程应用尚无实例。 5 ) 催化湿式氧化法 催化湿式氧化处理技术是在一定的温度压力下在催化剂的作用下，用空气或 氧气将废水中的氨氮和有机物氧化，最终转化为无害的n 2 和c 0 2 排放【2 3 1 。该工 艺一般需要高温( 5 0 。c 3 5 0 。c ) 高压( 0 5m p a 2 0 m p a ) 因此只有在处理少量水 时才有优势。找到反应温度、压力都不太高的催化剂是本工艺能处理大批废水的 突破口。 在国外，催化湿式氧化技术已成功应用于焦化废水的处理【2 “。而国内，目前 几乎没有工业化的处理设旌。日本大阪煤气公司成功开发了催化湿式氧化装置， 日处理量6 0 m 3 。上海宝钢焦炉气洗涤废水采用了湿式氧化技术，是日本进口的。 综上所述，目前国内焦化废水还没有一种既高效又经济的处理工艺【蚓。许多 新的工艺组合和生化处理办法都有待于进一步的试验和工程验证。 d 第l 荦锚论 1 2 课题的提出及意义 目前国内绝大多数焦化厂的实际出水并不能达标排放。鉴于含高浓度有机物 和氨氮的废水对环境造成的重大危害，焦化废水中有机物的进一步去除和生物脱 氮已日益引起人们的重视。国内许多高校和科研院所都在致力于此方面的研究。 为此，国家科技部已于2 0 0 4 年7 月已将对焦化废水处理的研究列为“十五”国 家科技攻关计划重大项目水安全保障技术研究所属课题钢铁企业用水处理 与污水回用技术集成研究与示范工程的子课题之一。探索一种新型高效的处理 工艺处理焦化废水具有十分重大的意义。 附：“十五”国家科技攻关课题 钢铁企业用水处理与污水回用技术集成研究与示范工程 子课题1 、钢铁企业用水设计分析与分级管理优化方案 子课题2 、钢铁企业外排污水综合处理与回用技术集成研究 至逯题3 ：基丝运盔堑型直煎丝堡撞苤塞盛班壅 子课题4 、污水处理厂出水脱盐处理集成技术研究 北京工业大学工学硕士学位论文 第2 章研究目的及主要内容 本课题为“十五”国家科技攻关课题予课题3 的一个组成部分，重点研究 引进德国技术h t s ( h e r d i n gt o w e rs y s t e m ) 反应器在焦化废水中的应甩。 2 1h t s 反应器概述 2 1 1 概述 h t s 反应器是德国h e r d i n g 公司的国际专利技术。该反应器是s b r 工艺和 生物膜法的结合体，它采用序批式反应，并且在反应器中加有p e l i a 特种生物 填料( 如附图一照片所示) 。系统的核心元件是p e l i a 生物块，是一种合成材料， 由聚乙烯、粘土及其它无机添加剂组成，从而形成2 1 x m 到8 0 0 9 r n 大小不等的孔。 亲水、厌水成分及大范围的孑l 径用于大量不同的菌种，而这些菌种为复杂工业废 水降解所必需。p e l i a 生物填料具有轻质、坚固、挂膜迅速、耐腐蚀等优点。 h t s 反应器在工艺设计上综合了a o 法、生物膜接触氧化法的共同优点，具有 很好的氧传导率，并通过塔式结构达到对氧气的优化利用。该工艺已成功应用于 啤酒废水、豆制品废水、屠宰废水等领域的处理，对c o d 和n h 3 一n 有理想的 去除效果。该工艺在焦化废水中的应用还有待进一步研究，本课题就是针对该处 理方案做的实验室及工程应用探索。 2 1 2 理论分析 h t s 反应器是s b r 法和生物膜法的结合工艺，综合了两者的共同优点。s b r 法在焦化废水处理中应用的实验研究。 1 s b r 工艺 s b r ( s e q u e n c i n gb a t c hr e a c t o r ) 工艺是一种间歇运行的活性污泥法废水处 理工艺，兼均化、初沉、生物降解、终沉等功能于一池运行时，废水分批进入池 中，在活性污泥的作用下得到降解净化，沉降后，净化水排出池外。根据s b r 的运行功能，可把整个过程分为进水期、反应期、沉降期、排水期、闲置期，各 个运行期在时间上是按序排列的，称为一个运行周期。在一个运行周期中，各个 阶段的运行时间，反应器内混合液体积的变化，以及运行状态等都可以根据具体 第2 章研究目的及= i z - 要内容 i i 废水性质、出水质量与运行功能要求等灵活掌握。如在进水阶段，可按只进水不 曝气的限制性曝气方式进行，也可按边进水边曝气的非限制性曝气方式进行，在 反应阶段，可以始终曝气，为了生物脱氮也可以曝气后搅拌，或者曝气、搅拌交 替进行，其剩余污泥量可以在闲置阶段排放，也可以在排水阶段或反应阶段后期 排放，可见，对于单一s b r 来说，不存在空间上控制障碍，只要在时间上进行 有效地控制与变换，就能达到多种功能的要求，非常灵活。 在s b r 的周期运行中可以人为地调整各反应段的运行时间，灵活的加入兼 氧过程。并可适时调整反应器中的溶解氧，创造出适应好氧菌、兼氧菌、硝化菌 反硝化菌共生的适宜环境，从而在单个s b r 反应器内实现生物脱氮和脱碳。 s b r 法的另一优势是稀释效应。假定前一批次的废水得到有效降解，则反 应器内的c o d 、n h 3 - n 浓度都会很低，一定排出比的情况下，第二批的高浓度 进水会得到很快的稀释，使得反应器内的起始c o d 、9 9 3 一n 浓度都不至于过高， 降低负荷，有利于对高浓度有机废水的处理 2 6 1 ，而且整个水处理系统得耐冲击能 力会得到明显提高。 由于s b r 工艺对有机物的降解是随着时问的推移进行的，因此在运行过程 中可通过对液位计、电磁阀、自动计时器及可编程序控制器等自控仪表的应用实 现工艺过程的自动化。p h 计、d o 仪、c o d 在线仪、o r p 、电导率等仪表仪器 也便于在系统运行过程中考察工况，指导运行。 国内已有许多学者致力于s b r 工艺在焦化废水生化处理中应用的可行住研 究，并取得定成果。也有学者在s b r 工艺前端加上厌氧池，即“厌氧+ s b r ” 法。废水经过缺氧预处理之后，部分难生物降解的有机物酸化，提高了焦化废水的 可生化性，同时进行了反硝化f 2 7 , 2 8 ，脱氮效果也得到明显提高。 2 生物接触氧化理论 h t s 工艺是在反应器中加入生物填料，具有生物接触氧化法的典型特征。 污水在填料表面流动，经过一段时问的接触，填料的表露生成一种膜状污泥 生物膜。生物膜是生物高度密集的物质，在膜的表面和一定深度的内部生长繁殖 了大量各种类型微生物和微型动物，并形成有机污染物一细菌一原生动物( 后生 动物) 的食物链。在生物膜内、外，生物膜与水层之间进行着多种物质的传递过 程( 如图2 - 1 所示) 。 北京工业大学工学硕士学位论文 图2 - 1 生物膜法的物质传递过程 生物接触氧化法是目前工业废水处理中采用最广泛的一种方法。兼具活性 污泥法和生物膜两者的优点。生物接触氧化法的优点主要有： 1 ) 可以在反应池内形成液固气三相共存体系，有利于氧的转移 2 ) 在生物膜上可形成高浓度的活性污泥量，能够接受较高的有机负荷率 3 ) 由于厌氧层的存在和有机污染物的传递，创造了好氧厌氧菌共生的外 部环境，有利于高浓度有机物的降解 4 ) 剩余污泥量少，一般不会产生污泥膨胀现象 2 2 研究目的 h t s 反应器在焦化废水生化处理中实际应用的一些具体参数需要进一步 探索。例如进水水温，c o d 、n h 3 一n 负荷，曝气、兼氧时间，溶解氧浓度，p h 值，污泥浓度等工艺参数都需要在实验和工程实际中进摸索、修正。p e l i a 填料 的实际挂膜情况及污污泥产率需要进一步考察。因此，本课题的主要研究目的有 下面几点： l 、探索焦化废水的水质组成及生物特性； 2 、考察h t s 反应器在焦化废水处理应用的可行性； 3 、通过小试探索h t s 系统的最佳运行工况参数，并在生产实践过程 中调整工艺参数； 4 、发现不足、提出修改意见。 第2 章研究目的及主要内窖 2 3 主要研究内容 本课题通过对h t s 的小型模拟装置和h t s 实际反应器的污泥接种、驯 化、培养，重点考察活性污泥的成长代谢过程及其对c o d 、n h 3 n 、酚、氰等 物质的降解效率。调整外部条件，如进水水温，c o d 、n h 3 一n 负荷；曝气、兼 氧时间，溶解氧浓度，排出比，p h 值考察各因素对生化处理的影响程度，找到 脱碳菌、硝化菌、反硝化菌共生的适宜条件2 9 1 ，从而更有效的降解有机物和 n h 3 - n 。 本试验所用废水取自唐山钢铁公司炼焦制气厂( 简称唐钢焦化厂) 。 9 北京1 = 业大学工学硕上学位论文 第3 章初步试验 3 1 试验概况 3 1 1 试验目的 h t s 反应器是引进技术，该系统在国内外是首次应用于焦化废水的处理。为 了摸索反应器特性，为生产规模的h t s 反应器提供运行参数，特进行本试验。 3 1 20 # 试验装置的设计计算 根据h e r d i n g 公司的样图比例，并依据s b r 法的工程计算方法 3 0 , 3 1 ， 设计计算一套模拟试验装置o “小试装置。 矿试验装置采用内径2 0 0 m m 的有机玻璃管制作。 装置有效容积： 1 0 9 9 l 高度h = 3 5 m 保护高h = 0 2 m 填料高度1 1 0 = o 1 4 m ，填料总体积o 1 4 r e x0 2 m o 0 3 2 m - - - - 8 9 6 c m 3 反应器截面积a = 】0 9 9 0 0 0 ( h _ h ) = o 0 3 1 4 m 2 排出比与高度 设计排出比 l 6l 51 ，41 3l ，2 排水高度( m ) o 5 80 7 0o 8 81 1 01 7 5 开孔标高( m )2 7 0 02 6 0 02 4 0 02 2 0 0 1 6 0 0 排水时间取3 0 m i n 流速v = o 8 m s 理论孔径d m i n = 4 o l m m ( 排出比1 6 ) ；d m a x = 6 9 7 m m ( 排出比1 2 ) 由于加工制作的困难，统一取出水t l t l 径8 m m ，通过止水夹调节排水速度 控制排放时间。 需氧量计算 按气水比2 0 7 0 计算 布气量在o 0 9m 0 9 m 气体流速5 8 m s 第3 章初步试验 臣至再芽丑1 吲宣l 一有一 布1 羹t 平口 心 里韭亘堕 飞 l 心 ? 东 片， 托h 意目 囊槲然黜勰箍勰叠燃嘴勰瓣 ；：i ；：；：i ? ：裂；。，。 m 1 目# * t 2 目，b # 自* # m 图3 - 10 讣试装置图 布气干管孔径1 3 5 m m ，取1 5 m m 布气盘小孑l ：小孔孔径3 r m m ，周边均匀开孑l1 2 个。 布气方式：采用圆盘周边开口式布气装置，保证布气均匀：布气圆盘和进 气干管以丝扣联接，便于拆卸、清洗。 承托片和压片将p e l a 填料固定在反应器下端，防止其随水流浮动。 北京工业大学工学硕士学位论文 装置底部附有支架，上部附固定件。装置如图3 1 3 ，2 试验中水质监测指标及检测方法 3 2 1 物理性指标： 各项指标所用检测方法 1 ) 温度：水银温度计，温度探头。 2 ) 色度：稀释倍数法 3 ) m l s s ：重量法 4 ) m l v s s ；重量法 3 2 2 化学性指标： c o d 。b o d 。、t o c t 3 2 1 ，i c 】，n h 。一n 、，凯氏氮，t n ，p h 值，酚，氰化物，d o 各项指标所用检测方法 i ) c o d 。：化学耗氧量 c o d 。，是指用强氧化剂重铬酸钾使被测废水中有机物进行化学氧化时所消耗 的氧量。它能在短时问内测得( 相对1 3 0 0 ) ，指导生产运行较为方便。采用重铬 酸钾法测定。 2 ) b o d 。：五日生化需氧量 b o d 。是指一升废水中的有机污染物在2 0 。c 、在好氧微生物作用下进行氧化分 解五天内所消耗的溶氧量。 3 ) n j 3 一n 滴定法和氨氮快速测定仪 4 ) 凯氏氮消解滴定法 5 ) r o c 、t nt o c 、t n 分析仪 6 ) p h 值：p h 试纸、p h 讨 7 ) 酚4 一氨基安替比林直接光度法 8 ) 氰化物异烟酸一比唑啉酮光度法 9 ) d 0碘量法和快速测定仪 1 0 ) n 0 2 一n 离子色谱法 t 1 ) n 0 3 一n 离子色谱法 1 2 第3 章初步试验 3 。3 小型模拟试验第一阶段 先后以首钢、唐钢焦化厂废水作为研究对象做初步试验，接种及培养微生 物，初步摸索焦化废水的特性。采用0 4 试验装置，试验从2 0 0 4 年3 月1 3 日开始。 本试验以空压机作为气源，以时间继电器控制空压机，设定曝气时间。通 过观察r o ( 溶解氧) 仪调节气阀开关大小，调节曝气量。 3 3 1 微生物的第一次接种 1 ) 配水，加泥：取首钢焦化厂二沉池污泥为整个试验装置总体积的1 1 0 约i o l 倒入反应器内，取唐钢焦化厂气浮池出水5 2 l ( c o d = 2 6 0 0 m g l ) ，加清水至最 高液位3 3 m ，混合均匀后，测得混合液的c o d = 1 5 0 m g l 。 2 ) 闷曝：持续曝气4 8 h ，以溶解氧仪器调节空压机出气阀，曝气量约o 5 2 m 3 t l 。 3 ) 污泥性状描述：污泥在1 6 x1 0 倍显微镜下看到亮褐色菌胶团，边缘比较 清晰，但没有原生动物出现。 3 3 2 污泥活性的恢复和处理负荷的逐步提高 表3 - 1 初步培养情况表 日 水温排出进水c o d出水c o d c o d 进水出水曝气 去除n m n n 1 3 一n s v ( ) 时间 期 比 ( m g l )( m g l ) 塞 ( m g l ) ( m g l )( h ) 3 1 51 6l 31 5 01 3 6o 0 92 02 128 3 1 61 6 1 3 1 6 2 1 j o o 0 71 8 6i 8 42 3 1 71 6i 31 8 l1 1 2o 3 82 5 62 l2 5t 2 3 1 81 6l 31 9 61 2 40 3 72 6 92 6 72 5 8 3 1 9 1 6 5l 32 0 51 3 5o 3 43 1 23 0 22 5l 0 3 2 01 7 1 3 2 1 51 4 2o 3 43 63 731 0 3 2 i1 81 32 4 81 5 4 o 3 8 3 6 53 631 0 3 2 2171 32 8 71 6 70 4 24 l4 0 731 0 3 2 31 7 1 3 3 2 2 1 8 l 0 4 4 4 64 5 5 3 1 0 3 2 4 t 6 5l 33 2 01 8 00 4 44 8 24 8 331 0 3 2 51 6 5l 34 0 2 3 2 5 0 1 9 5 0 44 631 0 3 2 61 4l 21 5 61 5 10 0 31 5 31 4 53 58 3 2 71 4l 31 6 81 4 80 1 21 4 51 339 3 2 81 7l 339 5 3 2 91 7 51 31 2 41 1 20 1 01 41 3 239 3 3 01 2 81 35 1 45 l o0 0 l1 91 8 531 0 3 3 l 1 338 5 4 11 3 2 1 3 4 2 0 4 2 0 0 0 0 2 3 4 2 53 9 4 2 1 2 6l 33 5l o 4 31 4l 33 2 0 2 8 0 0 1 3 2 4 7 2 44 】0 5 4 4 1 3l 3 4 1 2 4 51 3l 33 2 0 2 8 0 0 1 3 3 6 23 1 7 4 1 0 4 6 1 341 0 48l 3 3 1 _ 42 8 741 0 北京t 业大学t 学硕士学位论文 i i i 按照排出比1 3 ，曝气8 h 1 2 h ，保持d o 在2 一- 4 m g l ，静沉2 h ，排水，检测排 水水质，并定期取泥镜检。起始的c o d 配水浓度控制在1 5 0 m g l 灰右，每3 天 提高约5 0 m g l ，至到c o d 浓度达到5 0 0 m g l 。逐步增大负荷，适应微生物成长 代谢的需要。 试验说明：本阶段试验每天处理水2 批次左右，每次进水3 6 l 。每天 对一批进出水水质进行检测分析。由于是初步试验，曝气时间根据经验定 在8 - 1 2 h ，来做较大调整。在序批过程中尚未安排兼氧搅拌过程。 试验原始数据如表3 - 1 所示。 3 3 3 第一次接种培养结论分析 1 、由于水温较低( 1 2 1 7 。c ) 对微生物的生长代谢不利，污泥增长极为缓 慢，2 3 天的时间内污泥3 0 m i n 沉降比s v 从2 涨到4 。 2 、由于反应器内总体c o d 、n h 3 - n 浓度不高，污泥活性恢复较快，在3 月2 3 日的镜检中发现原生动物，这说明出水水质较好1 3 5 , 3 6 1 ，同时也说明反应器 中的c o d 负衙过低，微生物由于营养物质不够丰富处于内源呼吸期 3 7 , 3 8 ，增值 非常缓慢。 3 、c o d 及n h 3 一n 的去除率不太理想，尤其是对n h 3 一n 的降解非常有限。 原因是硝化菌在低温下难以生长繁殖，后期反应器内n h 3 - n 出现大量积累。为 避免高氨氮对不成熟污泥的冲击，3 月2 6 日进行了一次较大排出比的换水，降 低系统内的n h 3 n 浓度。 4 、由于受到3 月3 0 日降温( 1 2 8 。c ) 的冲击，污泥活性受到较大破坏， 处理水的c o d 去除率明显下降，去除效果极差。 3 3 4 污泥的第二次接种和培养 0 拌实验装置于2 0 0 4 年4 月1 8 日运往唐钢焦化厂污水处理现场，放置于室内。 从唐山市东郊污水处理厂取污泥1 7 k g 脱水污泥，进约1 1 0 浓度的唐钢焦化废水 ( c o d = 1 6 0 m l ) 9 0 l ，混合均匀后持续曝气2 d ，p h = 7 7 5 控制溶解氧在 2 0 - 4 0 m g l 水温2 2 。c 。两天后污泥中的微生物活性得到初步恢复，由于c o d 和 n h 3 - n 浓度都比较低，镜检时可见到少量豆形虫、钟虫、累枝虫等原生动物。前 一周的c o d 检测数据如表3 - 2 ： 1 4 进水出水 目期曝气时间去除率( ：s v ( )生物相描述 c o d ( m g l ) c o d ( m g l ) 4 2 21 6 05 86 3 88 0菌胶团较松散原生动物未检出 4 2 32 3 0 1 6 h 5 7 57 5 o 7 8 发现豆形虫 4 2 4 3 0 01 6 h7 47 5 37 8 发现钟虫、豆形虫 4 2 51 7 2 1 6 h7 35 7 68 o 原生动物未检出 4 2 6 8 51 6 h8 1 54 17 9 原生动物末检m 4 2 71 4 81 6 h9 2 63 7 48 o 原生动物未检出 4 3 02 2 71 6 h1 4 63 5 78 o 原生动物束检出 5 13 0 01 6 h1 3 75 4 38 5菌胶团边缘较清晰 起始的污泥3 0 m i n 沉降比约为8 ，进水c o d 浓度控制的较低，进水采用焦化 厂气浮后水稀释2 0 倍。此后逐步减小稀释倍数，提高c o d 浓度。因为担心高浓 度有机废水对微生物的冲击，排出比按1 6 控制。 c o d 的平均去除率为4 1 8 ，污泥增长缓慢。在刚开始的几天里出现的 原生动物是原有生活污泥中带入的，1 0 天以后的原生动物是污泥渐渐适应了此 稀释后焦化废水的体现。 。日期配水* c o d ( m g l )出水c o d 抽g 几) 去除率( )s v ( )生物相描述 5 33 0 01 2 2 5 9 38 5 4 3 9 51 6 95 7 29 5 5 4 0 01 8 95 2 89 5 63 5 91 7 8 5 0 49 5 5 7 4 0 22 2 04 5 38 5 8 4 3 0 2 3 7 4 4 98 5 5 g 4 0 81 9 15 3 28 5 5 1 0 3 9 62 2 14 4 29 5 1 l3 6 21 8 74 8 39 5 1 24 2 61 9 2 5 4 99 5 1 34 6 12 3 l 4 9 99 5 1 4 4 3 7 2 5 5 4 1 69 5 1 55 0 92 5 0 5 0 99 5 1 6 4 8 82 8 6 4 1 49 5 5 1 74 7 52 7 44 2 39 5 1 84 8 72 5 3 4 8 o9 5 5 1 94 8 82 4 64 9 69 5 5 2 15 2 72 7 94 7 1g 5 2 25 6 82 6 55 3 31 0 5 2 35 7 83 5 53 8 6 1 0 5 2 46 0 73 5 24 2 0l o 配水c o d 浓度是指进完污水并混匀静沉后上清液的c o d 浓度，代表了反应周期刚开 始时的水质状况。 在不改变曝气时间和p h 值等的条件下逐步增加c o d 负荷，污泥缓慢增艮， 北京丁业大学t 学硕士学位论义 但是由于污水中c o d 和n h 。一n 的较高污泥中的原生动物逐渐消失。在培养的过 程中少量加入磷盐( n a i l ：p 0 。) 并定时排泥( 排泥量为5 0 0 m l 2 d ) 。 如表3 - 3 ，污泥增长非常缓慢，c o d 去除率在5 0 左右。此时的污泥已基 本适应了焦化废水的特性。 由表3 3 可以看出出水的c o d 浓度在缓慢增加，这说明废水中含有部分不 可生物降解的物质慢慢积累。 3 3 5 曝气时闻的确定 o “装置的污泥培养4 5 天( 4 月2 2 至6 月7 日) 后，3 0 r a i n 沉降比涨至 2 0 2 1 ，并且基本不再上涨。为了确定最佳曝气时间，特对废水中c o d 及 n h ，一n 浓度随曝气时间的变化做了不同进水c o d 浓度的时间变化曲线。 表3 - 4 ，3 - 5 中曝气时间o h 时的值为进水的c o d 及n h 3 一n 浓度。分别取了 4 组不同浓度水平的进水c o d 及n h 3 - n 。 表3 - 4c o d 浓度随曝气时间变化表 曝气时间( h ) c o d ( m g l )c o d ( m g l )c o d ( m g l )c o d ( m g l ) o2 5 84 3 06 8 78 0 3 1 2 3 2 3 0 l4 1 37 1 9 22 0 02 5 43 2 i6 8 9 31 8 3 2 3 2 3 1 5 6 7 3 41 4 61 8 23 2 16 1 4 51 2 41 8 23 2 25 3 2 61 2 41 7 93 1 64 4 0 7 1 2 l1 7 63 1 9 4 4 4 81 2 l1 7 73 2 04 5 0 9 1 1 81 8 03 5 14 3 8 1 01 1 9l7 83 “4 3 7 1 l1 1 81 7 63 1 44 3 8 1 21 1 91 7 53 1 34 3 0 1 31 2 11 6 93 1 34 3 2 j 4 1 2 0 1 7 13 l l4 3 1 1 51 2 11 7 l3 0 74 2 9 1 63 0 5 4 2 9 1 73 0 24 2 7 1 83 0 34 2 9 1 9 3 0 4 4 2 9 2 03 0 14 2 9 第3 章初步试验 9 0 0 8 0 0 7 0 0 6 0 0 磐5 0 0 o4 0 0 83 0 0 2 0 0 l o o 0 乜 k白 龟 曝气时间( h ) 图3 2c o d 浓度随曝气时间变化图 表3 - 5 n h 3 n 浓度随曝气时间变化表 一系列】 _ 系n 2 十系列3 * 系列4 曝气时间( h ) n h 3 一n ( m e u )n h r 稍r m g , r l )n i t 3 一n ( 1 1 3 9 l )n h 。悄f m e ) u ) o2 5 54 6 36 4 5 1 0 3 2 l2 3 64 3 86 4 51 0 4 22 4 1 4 2 36 31 0 2 6 32 44 2 16 1l o o 3 42 3l 4 26 2 11 0 2 1 52 2 94 0 1 5 81 0 3 4 6 2 2 63 2 85 7 39 9 6 72 1 4 3 9 65 4 39 9 6 82 0 93 8 55 6 69 7 1 91 9 。6 3 6 25 1 2 9 8 2 1 01 9 83 2 ，45 3 49 8 2 1 11 8 7 3 0 24 8 79 6 3 1 2 1 9 63 1 65 09 5 7 1 31 7 了 3 2 24 9 69 8 3 1 41 7 82 8 44 6 59 7 1 1 5 1 6 22 6 34 7 29 4 5 1 61 6 72 5 44 4 49 5 4 1 7 1 4 62 54 3 49 4 1 1 81 4 。22 5 i4 4 ，29 4 2 1 9 1 4 12 5 34 4 19 2 3 2 01 4 2 2 4 94 3 89 2 7 1 7 北京工业大学工学碗j ：学位论文 p h _ | 刊h - 1 m _ 一 135791 11 31 51 71 92 l 曝气时间( h ) o 一系列】 唧系列2 十系列3 - _ 系列4 图3 - 3n h 3 - n 浓度随曝气时间变化表 由图3 2 ，3 3 表3 - 4 ，3 - 5 可以看出： 1 1c o d 的降解一