（环境工程专业论文）焦化废水a2o2工艺投加优势菌去除cod试验研究.pdf

太原理工大学硕士研究生学位论文 焦化废水a 2 0 2 工艺投加优势菌去除c o d 试验研究 摘要 焦化废水是一种有机物和氨氮浓度较高的难生化降解的有机废水。传 统的处理方法为活性污泥法，对难生物降解的有机物及氨氮处理效果较差。 本课题根据焦化废水的水质特点，以太原市煤气公司第二焦化厂的焦化废 水为研究对象，采用a 1 a 2 一o 。0 2 生物膜工艺，并在0 2 段投加优势菌，对系统 去除高浓度c o d 进行了较为系统的试验研究。 研究结果表明：投加优势菌后的a 2 0 2 生物膜工艺在焦化废水平均进水 流量为5 5 l d ，进水c o d 为8 1 7 4 - - - 1 8 7 4 2 m g l ，氨氮为1 4 4 4 6 8 7 9 3 m g l ， p h 值为7 0 8 2 的水质条件，平均回流比为3 2 7 的情况下，系统总的c o d 处 理效率平均为9 2 0 1 ，系统总的氨氮处理效率平均为9 7 2 2 。 厌氧池进水温度范围2 4 , - - 3 6 5 ，反应器出水水温范围2 5 8 , - - 3 3 5 。c ；进 水p h 值在7 0 8 2 之间，出水p h 值为6 7 8 7 ；进水溶解氧浓度范围 0 0 - - 2 5 m g l ，而厌氧池出水溶解氧浓度在0 1 o 3 m g l 之间。厌氧池在此环 境条件下，在系统进水污染物浓度情况下，平均h r t 为8 4 h 时，c o d 和氨氮 平均去除率为10 2 和9 9 5 。 缺氧池进水温度为2 5 8 3 3 5 ，p h 值为6 7 8 6 9 ，d o 浓度为 o 1 o 3 m g l ；回流硝化液温度为2 6 5 3 2 3 。c ，p h 值为6 肚7 8 9 ，d o 浓度为 2 3 , - 4 7 m g l ，碱度为2 5 2 3 5 7 7 0 3 m g l ( 以c a c 0 3 计) ，回流比为1 3 7 4 0 9 。 在此条件下，缺氧池出水水温为2 6 9 3 2 1 ，p h 值为6 4 0 8 1 4 ，碱度在 4 3 2 3 3 5 6 0 3 5 m g , 之间，缺氧池水力停留时间在6 0 5 8 0 1 h 之间，d o 浓度 为0 3 1 0 m g l ( 平均值为0 7 m g l ) ，c o d 去除率平均值为8 2 1 5 ，经过考虑 回流比的稀释作用后，c o d 的平均去除率仍然有4 2 1 5 。 太原理工大学硕士研究生学位论文 好氧池i ( 0 1 ) 在其进水温度为2 6 9 - 3 2 1 ，p h 值为6 4 8 1 4 ，d o 浓度为 0 3 1 0 m g l ，碱度为4 3 2 3 - 5 6 0 3 5 m g l ( 以c a c 0 3 计) 的条件下，处理c o d 为 9 1 5 - 4 9 9 3 m g l ( 平均2 0 7 8 m g l ) ，氨氮为1 3 7 - 3 0 5 9 9 m g l ( 平均为 1 1 3 9 3 m g l ) 的缺氧池出水，以1 6 o 2 1 1 8 h ( 平均为1 8 4 5 h ) 的h r t ，2 4 7 2 9 1 的温度，5 8 - 7 9 7 的p h 值，3 1 9 5 - 5 0 0 1 2m g l 的碱度，处理后出水d o 浓 度范围2 3 6 1 m g l ( 平均4 6 m g l ) ，c o d 为5 0 9 4 4 7 3 m g l ( 平均1 4 6 3 m g l ) ， c o d 平均去除率为2 7 4 3 ，氨氮3 1 - 1 0 1 2 2 m g l ( 平均2 1 8 6 m g l ) ，平均去 除率为7 5 2 6 。 该工艺总体效果控制的关键工艺段为好氧段( 0 2 ) ，因为在此投加优势 菌，主要控制系统最终出水c o d ，使其得以大幅降低。实验结果表明：好 氧段( 0 2 ) 在其进水温度为2 4 7 2 9 1 ，p n 值为5 8 7 9 7 ，d o 浓度为 2 3 6 1 m g l ，碱度为3 1 9 5 - 5 0 0 1 2m g l ( 以c a c 0 3 计) 的条件下，处理c o d 为5 0 9 - 4 4 7 3 m g l ( 平均1 4 6 3 m g l ) ，氨氮为3 1 - 1 0 1 2 2 m g l ( 平均为 2 1 8 6 m g l ) 的好氧池1 ( 0 1 ) 出水，以1 3 7 - 1 8 13 h ( 平均为15 8 3 h ) 的h r t ， 2 6 5 3 2 3 c 的温度，6 0 - 7 8 9 的p r i 值，2 5 2 3 - 5 7 7 0 3m g l 的碱度，处理后出 水d o 浓度范围2 3 - - 4 7 m g l ( 平均3 2 m g l ) ，c o d 为2 3 4 - - 2 0 8 8 m g l ( 平均 10 4 6 m g l ) ，c o d 平均去除率为2 2 5 6 ，氨氮0 9 - 8 7 2 3 m g l ( 平均 2 3 9 8 m g l ) ，平均去除率为4 8 5 3 。 采用投加优势菌的a 2 0 2 工艺处理焦化废水，在进水c o d 浓度不断升高 的情况下，能够使出水c o d 浓度达到污水综合排放标准( g b 8 9 7 8 19 9 6 ) 中的二级排放标准( c o d 15 0 m g l ) 。工艺经济合理，技术可行，效果稳定。 关键字：焦化废水，h 2 0 2 生物膜工艺，优势菌，难降解有机物 i i 太原理工大学硕士研究生学位论文 t h ee x p e r i m e n t a ls t u d yo fc o dr e m o v a l f r o mt h ec o k ep l a n tw a s t e 7 ：a t e rb ya d d l n gt h e p r e p o n d e r a n tb a c i l l ii na 2 0 2p r o c e s s a b s t r a c t c o k e p l a n t w a s t e w a t e ri sat y p i c a l ，c o n t a i n i n g h i g h c o n c e n t r a t i o n a m m o n i a c a ln i t r o g e n ，a n dd i f f i c u l tb i o d e g r a d a t i o n a li n d u s t r yw a s t e w a t e r t h e t r a d i t i o n a lm e t h o dt od e a lw i t ht h ec o k ep l a n tw a s t e w a t e ri sam e a n su s i n gb y t h ea c t i v ed r e g g ym u d ，w h i c hh a sl e s se f f e c to nt h eh a r d d e g r a d e ds u b s t a n c ea n d a m m o n i a c a ln i t r o g e n a c c o r d i n gt oc h a r a c t e r i s t i co ft h ec o k ep l a n tw a s t e w a t e r , t h ep a p e rs t u d i e dt h en i t r o g e nr e m o v a lm e c h a n i s ma n de f f e c ti nd e t a i lb ya 2 o z p r o c e s s ，d u r i n gw h i c ha l s oa d d e dt h ep r e p o n d e r a n tb a c i l l ia tt h ep r o c e s so fo a n dm a d et h es y s t e m i cs t u d yo fw i p i n go f ft h eh i g hc h r o m ac o d ，t ot r e a tt h e c o k ew a s t e w a t e ro ft h es e c o n dc o k ep l a n tw h i c hb e l o n g st ot a i y u a nc o a lg a s c o m p a n y t h ep a p e re x p e r i m e n t a lr e s u l t sd e m o n s t r a t e d ：t h ea v e r a g el e v e lr a t eo ft h e i n p o u r i n gc o k ep l a n tw a s t e w a t e rc o u l dr e a c h5 5 l db ya z o zp r o c e s so fa d d i n g t h e p r e p o n d e r a n t b a c i l l i t h ei n f l u e n tc o dc o n c e n t r a t i o nc o u l d r e a c h 817 4 18 7 4 2 m g la n da m m o n i a c a ln i t r o g e nc o u l dr e a c h l 4 4 4 - - 6 8 7 9 3 m g l o n t h ec o n d i t i o nt h a tt h ew a t e r c o u l dt h el e v e lo fp h7 0 - 8 2a n dt h ea v e r a g er a t eo f c i r c u m f l u e n c ew a s3 2 7 ，t h ee f f i u e n tc o da n dn h 3 - nr e m o v a lr a t e c o n c e n t r a t i o nc o u l da c h i e v e9 2 0 1 a n d9 7 2 2 r e s p e c t i v e l y t h et e m p e r a t u r eo fi n f l u e n tw a s t e w a t e ri na n a e r o b i cp o o lw a s2 4 3 6 5 c w h i l et h a to ft h er e a c t o rw a s2 5 8 33 5 1 1 1 ep hv a l u eo fi n f l u e n tw a s t e w a t e r w a s7 o 8 2w h i l et h ep hv a l u eo fe f f i u e n tw a s t e w a t e rw a s6 7 8 7 t h ec h r o m a t 、 o ft h ei n f l u e n tw a s t e w a t e ro fd i s s o l v i n go x y g e nw a s0 o 2 5 m g lw h i l et h a to f i l l 太原理工大学硕士研究生学位论文 t h ew a s t e w a t e ri na n a e r o b i cp o o lw a s0 1 - - 0 3 m 班t h ea v e r a g eh r tw a s a n a e r o b i cp o o l ，t h ea v e r a g er a t eo fc o da n da m m o n i a c a ln i t r o g e nr e m o v a l c o u l da c h i e v e10 2 a n d9 9 5 r e s p e c t i v e l y , w h e nt h et o t a lh r to ft h ew h o l e s y s t e mw a s8 4h o u r s t h et e m p e r a t u r eo fi n f l u e n tw a s t e w a t e ri na n o x i cp o o lw a s2 5 8 - 3 3 5 a n dt h ep hv a l u ew a s6 7 - 8 6 9 ，t h ec h r o m ao fd oo 1 - 0 3 m g l t h e t e m p e r a t u r eo f t h ec i r c u m f l u e n c en i t r a t i o nl i q u i dw a s2 6 5 3 2 3 c ，t h ep hv a l u e w a s6 0 7 8 9 ，t h ec h r o m ao fd o 2 3 , - - 4 7 m g l ，a l k a l i n i t y w a s 2 5 2 3 - 5 7 7 0 3 m g l ( m e a s u r e db yc a c 0 3 ) ，t h er a t i oo ft h ec i r c u m f l u e n c ew a s 1 37 4 0 9 u n d e rt h i sc o n d i t i o n ，t h et e m p e r a t u r eo ft h ei n f l u e n tw a s t e w a t e ri n a n o x i cp o o lw a s2 6 9 - 3 2 1 , t h ep hv a l u ew a s6 4 0 - 8 14 ，a l k a l i n i t yw a s 4 3 2 3 3 - 5 6 0 3 5 m g l ，t h es e t t l et i m eo ft h ew a s t e w a t e ri na n o x i cp o o lw a s 6 0 5 n 8 o l h ，t h ec h r o m ao fd ow a s0 3 - 1 o m g l ( t h ea v e r a g ew a s0 7 m g l ) ， t h ea v e r a g er e m o v a lr a t i oo fc o d8 2 15 a f t e rc o n s i d e r i n gt h ed i l u t i n ge f f e c t o f t h ec i r c u m f l u e n c e ，t h ea v e r a g er e m o v a lr a t i oo f w a ss t i l l4 2 15 i nt h ef i r s ta e r o b i c p o o l ( 0 1 ) ，t h er e m o v a l r a t i oo fc o dw a s 91 5 - 4 9 9 3 m g l ( t h ea v e r a g ew a s2 0 7 8 m g l ) ，t h a to fa m m o n i a c a ln i t r o g e n r e m o v a lw a s13 7 - 3 0 5 9 9 m g l ( t h ea v e r a g ew a s113 9 3 m g l ) w h e nt h e t e m p e r a t u r eo f t h ew a s t e w a t e rw a s2 6 9 - 3 2 1 ，t h ep hv a l u ew a s6 4 - - 8 14 ，t h e c h o r m ao fd ow a s0 3 - 1 0 m g l ，a l k a l i n i t yw a s4 3 2 3 - 5 6 0 3 5 m g l ( m e a s u r e d b yc a c o s ) u n d e rt h e w h o l ec o n d i t i o n ，t h er a t i oo fr e m o v a lc o dw a s 9 1 5 - 4 9 9 3 m g l ( t h ea v e r a g ew a s2 0 7 8 r a g l ) ，a m m o n i a c a ln i t r o g e nr e m o v a l w a s1 3 7 - 3 0 5 9 9 m g l ( t h ea v e r a g ew a s11 3 9 3 m g l ) u s e dt h e1 6 m 之1 1 8 ho f h r t ( t h ea v e r a g ew a s18 4 5 h ) ，t h et e m p e r a t u r ew a s2 4 7 2 9 1 ，t h ep hv a l u e w a s5 8 - 7 9 7 ，t h e a l k a l i n i t yw a s3 19 5 - 5 0 0 12m g l ，t h ec h r o m ao f d e a l i n g d ow a s2 3 - 6 1m g l ( t h ea v e r a g ew a s4 6 m g l ) ，c o dw a s5 0 9 - 4 4 7 3 m g l ( t h e a v e r a g e 14 6 3 m g l ) ，t h ea v e r a g er e m o v a lr a t i oo fc o dw a s2 7 4 3 ， i v 太原理工大学硕士研究生学位论文 a m m o n i a c a l n i t r o g e n r e m o v a lw a s3 1 - 101 2 2 m g l ( t h e a v e r a g e w a s 21 8 6 m g l ) ，t h ea v e r a g er e m o v a lr a t i ow a s7 5 2 6 t h ek e ys t a g eo ft h ep r o c e s sc o n t r o l l i n gw a sa e r o b i cr e a c t o r ( 0 2 ) ，i nw h i c h p u tt h ep r e d o m i n a n c eb a c t e r i u mc o u l dc o n t r o lt h el a s te f f i u e n tc o d a n dl e ti t r e d u c eq u i c k l y t h ee x p e r i m e n t a lr e s u l ts h o w e d ：t h ea e r o b i cs t a g e ( 0 2 ) o fd e f l t w i 也c o dw a s 5 0 9 4 4 7 3 m g l ( t h ea v e r a g ew a s 14 6 3 r a g l ) ，a m m o n i a c a l n i t r o g e n w a s3 1 - 10 1 2 2 m g l ( t h e a v e r a g e w a s21 8 6 m g l ) w h e nt 1 1 e t e m p e r a t u r eo ft h ee f f i u e n tw a s t e w a t e rw a s2 4 7 - 2 9 1 ，t h ep hv a l u ew a s 5 8 7 9 7 ，t h ec h r o m ao fd ow a s2 3 6 1 m g l ，a l k a l i n i t yw a s3 1 9 5 5 0 0 1 2 m g l ( m e a s u r e db yc a c 0 3 ) a tt h ef i r s t a e r o b i cr e a c t o r ( 0 1 ) ，t h ec h r o m ao f 舶u e n td ow a s2 3 4 7 m g l ( t h ea v e r a g e w a s3 2 m g l ) ，t h ec o dw a s 2 3 4 2 0 8 8 m g l ( t h ea v e r a g ew a s1 0 4 6 m g l ) ，t h ea v e r a g er e m o v a lr a t i o o f c o dw a s2 2 5 6 ，a m m o n i a c a ln i t r o g e nw a s0 9 - 8 7 2 3 m g l ( t h ea v e r a g ew a s 2 3 9 8 m g l ) ，t h ea v e r a g er e m o v a l r a t i ow a s4 8 5 3 w h e nt h eh r tw a s 1 3 7 1 8 1 3 h ( t h ea v e r a g ew a s 1 5 8 3 h ，t h et e m p e r a t u r ew a s2 6 5 - 3 2 3 c ，t h ep h v a l u ew a s6 o 7 8 9 ，a l k a l i n i t yw a s2 5 2 3 - 5 7 7 0 3m g l i tw i l lm a k et h ec h r o m ao fe f f l u e n tc o dr e a c ht h es e c o n d a r yn a t i o n a l s t a n d a r d ( c o d 150 m g l ) a b o u t “t h e s t a n d a r do fs e w a g e c o m p r e h e n s i v e d i s c h a r g e ( g b 8 9 7 8 19 9 6 ) t oa d o p t t h ea n a e r o b i c a n o x i c a e r o b i c a e r o b i c b i o l o g i c a lr e a c t o r ( a 2 0 2 ) ，i nw h i c hp u tp r e d o m i n a n c eb a c t e r i u mt od e a lw i t h c o k ep l a n tw a s t e w a t e rw h e nt h ec h r o m ao fe f f l u e n to fc o d i n c r e a s e sc o n s t a n t l y t h i st e c h n o l o g yi se c o n o m i ca n dt e c h n i q u ef e a s i b l ea n dh a ss t a b l ee f f e c t k e y w o r d ：c o k ep l a n tw a s t e w a e r t ，a n a e r o b i c a n o x i c a e r o b i c - a e r o b i cb i o f i l m p r o c e s s ，p r e d o m i n a n c eb a c t e r i u m ，h a r d d e g r a d e ds u b s t a n c e v 太原理工大学硕士研究生学位论文 符号说明 论文中出现的主要符号及其对应中文含义列于下表中，以供参阅。其它符号在 论文中的出现处均有说明。 符号对应表 t h ec o r r e s p o n d i n gm e a n i n go f t h es i g n s 1 符号中文含义备注 2n h 4 + 一n 氨氮也写作n h 3 一n 3 n 0 3 一一n 硝酸盐氮 也写作n 0 3 4 n 0 2 一一n 亚硝酸盐氮 也写作n 0 2 5 n o x 一一n 硝态氮包括硝酸盐氮和亚硝酸盐氮 6 n h 3 氨气气态 7 n 2氮气气体 8 b o d 5 五日生化需氧量也写作b o d 9c o d 化学需氧量 单位：m g l l od o 溶解氧 单位：m g l 1 1t温度( 水温) 单位： 1 2h r t 水力停留时间单位：h 1 3s r t 污泥停留时间单位：d 1 4c n 碳氮比无量纲 1 5 p hp h 值 无量纲 x 声明尸明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在指导教师的指导下， 独立进行研究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文 不包含其他个人或集体已经发表或撰写过的科研成果。对本文的研究 做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本声明的 法律责任由本人承担。 论文作者签名：盘查疆日期：如p 6 军6 - # 刀e 关于学位论文使用权的说明 本人完全了解太原理工大学有关保管、使用学位论文的规定，其 中包括：学校有权保管、并向有关部门送交学位论文的原件与复印 件；学校可以采用影印、缩印或其它复制手段复制并保存学位论文； 学校可允许学位论文被查阅或借阅；学校可以学术交流为目的， 复制赠送和交换学位论文；学校可以公布学位论文的全部或部分内 容( 保密学位论文在解密后遵守此规定) 。 签名：鱼盔丝日期：丝! 竖星塑塑 导师签名： e ti 彰i ：里二守：兰! 兰 太原理工大学硕士研究生学位论文 第一章引言 1 1 课题提出的背景及意义 1 1 1 课题提出的背景 2 0 0 6 年全球及我国经济继续向好。在全球经济加快增长、钢铁等产业高需求的拉动 下，2 0 0 6 年成为全球焦炭最高消费年。预计2 0 0 7 年随着政府宏观调控、结构调整的不 断深入，技术创新、产业结构逐步优化升级，我国焦炭产需基本平衡，中国焦化业将进 入平稳发展时期。我国焦炭产量从2 0 0 0 年的1 2 1 8 4 万吨增至2 0 0 5 年的约2 4 3 亿吨( 中 国炼焦行业协会根据国家统计局规模以上企业统计数的初步估计数 ) ，五年年平均增幅 达1 4 8 2 。2 0 0 5 年世界焦炭产量达4 7 亿吨，我国焦炭产量占全球总产量比重约5 3 。 预计2 0 0 6 年全球焦炭产量将突破5 亿吨，2 0 0 6 年我国钢铁冶金等生产高增长，预计全 年生铁产量将超过4 亿吨，同比增产约6 0 0 0 万吨，增长2 0 ，增耗焦炭约3 0 0 0 万吨。 2 0 0 6 年全球焦炭表观消费将突破5 亿吨，全球增耗焦炭约3 5 0 0 万吨以上，2 0 0 7 年随着 钢铁冶金、化工有色、机械铸造等行业的进一步发展，相应将带动焦炭需求再增加3 0 0 0 万吨左右。我国工业化、城镇化、新农村建设的加快，钢铁需求还会增加，进而拉动焦 炭需求的增加和焦炭业的发展。预计2 0 0 6 年国内焦炭消费将达2 7 5 亿吨左右；2 0 0 7 年 按粗钢、生铁产量等增长1 0 计，2 0 0 7 年我国焦炭消费将超过2 ，9 5 亿吨。 以山西省为例【l j ，作为中国最大的焦炭生产基地，焦化行业是其支柱产业，在创造 经济效益的同时，它也造成了严重的环境污染和生态破坏。焦化工业占全省工业总产值 的1 3 ，而废水和废气排放量却占到全省相应排放总量的3 0 和4 0 以上，全省9 5 以上的焦炭生产企业无法做到长期稳定达标排放，焦化行业成为山西环境污染最严重 的行业之一。全省大气、水污染，主要集中在几个大中城市和附近区域。随着焦化企业 的迅猛发展，已经发展到2 0 0 多家，焦化生产造成的污染已由点成片，大致分布在中部 北起原平，经古交、清徐、介休、灵石、霍州、洪洞、临汾、襄汾、河津一带；东南部 襄垣、潞城、沁源片；西北部河保片和离柳片。据环保部门监测，这些地区水污染也相 当严重，炼焦区附近地表水中化学耗氧量、挥发酚、氨氮等污染指标超标3 至1 0 倍， 是全省地表水的主要污染物。近年来，新一轮的无序发展加剧了环境污染，在临汾、吕 梁等一些焦化企业集中区域，焦炭生产总量和排污总量不断增加，环境质量严重恶化， 太原理工大学硕士研究生学位论文 甚至使一些地区失去了人类生存的基本条件。故而，对山西焦化工业实行污染物总量控 制势在必行。 焦化行业是高污染行业，生产所带来的废气废水严重的污染了周边环境和江河湖 泊，影响了人民群众的生活生产，阻碍了经济的可持续发展。近两年来，政府加大了对 焦化行业的宏观调控，出台了一系列的政策法规，例如焦化行业准入条件、产业结 构调整指导目录等等，控制生产能力，做到清洁生产，做到节能降耗减排。2 0 0 6 年以 来，山西省取缔了大量落后生产能力，2 0 0 6 年全省生产焦炭9 2 0 2 万吨，其中，大机焦生 产7 0 1 6 万吨，同比增长2 4 7 5 ，比重由2 0 0 5 年的7 0 4 7 提高至0 2 0 0 6 年的7 6 2 5 。并力争 至u 2 0 lo 年让焦炭企业减少至015 0 家，全省焦炭产量控制在8 0 0 0 万吨以内。 由于经济或技术原因，干法熄焦、烟尘集中处理等新技术在焦化企业中应用还较少， 炼焦产生的废水量还较大。然而，对焦化废水的处理由于经济和技术上的原因，尚没有 一套成熟的、技术经济的工艺或方法可供推广。在科学发展观与和谐社会主义思想的指 导下，为实现山西省的蓝天碧水工程，发展循环经济，建设资源节约型环境友好型社会， 政府加大了对环境治理的投入和技术开发，本课题的研究是在此背景下开展起来的。 1 1 2 研究意义 焦化废水是一种世界公认的难处理的工业废水，主要是由于其含有大量的酚、氢化 物和多种杂环和多环芳烃化合物，这些都是难生物降解的物质。目前随着世界上对焦炭 需求量不断的增加，我国焦炭产量也是逐年的增加，截至到2 0 0 4 年已经超过了2 亿吨。 机械化焦炉每生产1 吨焦炭，就要产生1 1 8 m 3 1 8 3 m 3 废水，仅山西省全年就产生7 6 7 0 万m 3 l1 8 9 5 万岔焦化废水。 焦化废水中污染物浓度因生产工艺、废水收集和炼焦煤质而异，c o d 浓度一般为 2 5 0 0 - - - , 4 5 0 0 m g l ，氨氮浓度一般为4 0 0 - - 1 0 0 0 m g l ，是一种典型的有毒的含有高浓度氨 氮的难生物降解的工业废水。而焦化废水未经脱氮处理的排放，会引起缓流水体的富营 养化，使水中藻类异常增殖，不仅有损水体外观，而且当大量藻类死亡时会消耗水中的 溶解氧，而一些藻类蛋白类毒素可富集在水产生物体内，并通过食物链使人中毒。同时， 氨氮对鱼类和其它生物有较大毒性，对某些金属有腐蚀作用，还对给水投氯消毒带来不 利影响，使加氯量成倍增加【2 1 。 针对焦化废水难降解物质和有毒物质含量大、朋j + 一含量高且不易处理的特点， 太原理工大学白晓平、陈启斌等人运用a - o 及其变形工艺、单一s b r ( 复合生物反应器) 工艺、a m - o 工艺、a - o - m 工艺和a 卜a 2 一o - m 工艺处理焦化废水，进行了固定化高效优 2 太原理工大学硕士研究生学位论文 势菌处理焦化废水动力学基础研究。通过对各试验工艺试验结果的分析和比较发现，a 1 ( 水解酸化) 一a 2 ( 缺氧反硝化) 一o ( 好氧活性污泥) - m ( 好氧生物膜) 四段s b r 工艺 处理效果稳定且出水水质好，能使焦化废水处理后出水c o d 和n h 4 + 一n 分别达到污 水综合排放标准( g b 8 9 7 8 一1 9 9 6 ) 中第二类污染物最高允许排放要求的二级标准和一级 标准，即：c o d 1 5 0 m g l ，n h 4 + 一n 1 5 m g l 。该工艺经济合理，技术可行，是处理焦 化废水较适宜的生物处理工艺。张计宏与孟建丽通过a 1 a 2 o - m 工艺的更进一步的深入 研究，确定了该工艺的最佳运行参数。冯海军和王瑞珂进行了a 1 - a 2 0 1 - 0 2 四段膜法工 艺对焦化废水的进一步研究，进行污泥驯化、挂膜、调节各环境因子对系统的影响，最 终出水基本达到排放标准。高富丽和惠金枝进行了a 1 a 2 0 1 0 2 四段膜法工艺对焦化废 水的更进一步研究，并将a 2 段( 缺氧段) 对有机污染物去除能力进行深入研究，最终 出水基本达到排放标准。 本课题在前人的基础上，利用前人获得的成果，充分吸取其试验的优点，并根据当 前的焦化废水研究领域的其它成果，运用彳j 一，仍仍四段生物膜组合工艺处理高浓度焦 化废水的方法，在对进水不稀释的情况下，进行如下调整：将a 2 段( 缺氧段) 对有机污 染物去除能力进行进一步研究；与此同时在仍段投加优势菌，与未投加优势菌时系统对 焦化废水处理效果进行比较。 1 2 课题研究的目的及内容 1 2 1 研究目的 针对焦化废水污染严重，难处理，排放量大的特点，以及当前尚没有一套技术成熟、 经济适用的焦化废水处理工艺的现状。本课题选择在已有的研究工作和成果的基础上， 继续深入研究，将对未加稀释的焦化废水进行处理，进水水质( c o d = 3 0 0 0 , - 4 0 0 0m g l ， n h 4 + 一n 在1 0 0 0m g l 左右) ，进一步优似l - a a - 0 1 0 2 四段生物膜组合工艺的运行参数 和条件，并在仍段投加优势菌，以提高处理效果。使出水的c o d c , 和n h 4 + 一n 分别达到 污水综合排放标准( g b 8 9 7 8 - 1 9 9 6 ) 中规定的二级和一级排放标准( 即c o d 1 5 0 m g l ，n h 4 + 一n 1 5 m g l ) ，为工艺在生产实践中的应用和推广提供理论支持和优 化参数。 1 2 2 研究内容 本课题的研究是在已有一定的研究基础和成果的基础上继续前面的研究，同时有多 人合作的情况下展开的，本人负责研究的主要内容有： 3 太原理工大学硕士研究生学位论文 1 进一步考察a 2 | d 2 生物膜工艺各反应器的运行条件，如进水浓度、p h 值、水力停 留时间、回流比、溶解氧和温度等对c o d 去除效果的影响，以及去除c o d 和脱氮之间的 影响； 2 投加优势菌。试验不同的运行参数和环境条件对仍一仍段反应器的c o d 、氨氮处 理效果的影响，从而确定最优的组合参数。运行参数和环境条件包括：水力停留时间、 曝气量( d o ) 、回流比、温度、p h 值、碱度、碳源等等； 3 在生物膜生长稳定的条件下，结合已有的研究成果，在已有的研究基础上，逐 步提高焦化废水的浓度( 直至不稀释) ，校核已经确定的最优的组合参数。运行参数和 环境条件包括：水力停留时间、曝气量( d o ) 、回流比、温度、p h 值、碱度、碳源等等。 4 太原理工大学硕士研究生学位论文 第二章文献综述 2 1 焦化废水概述 2 1 1 焦化废水来源 焦化废水是在煤高温炼焦、煤气净化、焦化产品回收及精制过程中产生的工业废水 1 3 。焦化生产工艺流程及污水来源如下图2 1 所示： 焦油加工 焦油精制分离 精 苯 分 离 水 煤叫 备煤h焦炉h 焦炭加工卜焦炭 除尘污水 l 除尘污水 赢赢丽际葫 古马隆污水 煤气脱氨 煤气终冷卜终冷污水 煤气脱苯 煤气脱硫 煤气管道水封水 净煤气 图2 1 焦化生产工艺流程及污水来| 3 1 f i g 2 - 1c o k i n gp r o c e s sf l o wd i a g r a z na n ds o u r c e so f t h ew a s t e w a t e r 焦化生产工艺过程表明【4 卅，焦化废水由四部分生产污水汇合而成： 1 ) 剩余的含氨废水( 或经蒸氨后的废水) ：主要由装炉煤中的外在水分、煤在炼 焦过程中形成的化合水组成。该污水含酚约6 0 0 1 2 0 0 m g l ，c o d 约3 0 0 0 m g l ， 含n h 3 约2 0 0 - 、- 3 0 0 m g l 。 2 ) 煤气终冷循环排污水( 或经黄血盐脱氰后污水) ：在进行煤气的最终冷却时， 煤气中一定数量的酚、萘、氰化物、硫化物及吡啶盐等进入冷却水中。为保证煤 气的终冷温度和减轻脱苯蒸馏设备的腐蚀，终冷循环水须部分用新水更换，而排 出一定量的含酚、氰化物污水。该污水含酚约15 0 m g l ，氰化物约8 0 - - 15 0 m g l ， 5 徘磊卜黎坌水滁辱一 太原理工大学硕士研究生学位论文 c o d 约1 5 0 0 m g l ，油约2 0 0 m g l ，并有少量硫化物。 3 ) 化学产品分离水：在化学产品粗、精制加工过程中的水蒸汽冷凝水和化产 品沉降分离产物，以及各种贮槽定期和事故排出的污水。该废水主要含芳烃类、 酸、碱、盐等。 4 ) 化工产品车间跑、冒、滴、漏产生的污水：这类污水较为复杂，包含的主要污 染物为芳烃、碱、酸，这类污水的c o d 含量一般都比较高。 2 1 2 焦化废水组分 焦化产品多属芳香族和杂环类化合物，因此，焦化废水中含有大量的芳香族化合物 和杂环化合物，例如酚类、苯类及吡啶类等有机物，其中以酚类含量最多。此外，还含 有氰酸盐、硫代硫酸盐、硫氰酸盐及氨等无机物1 7 1 。 何刮8 】等人对焦化废水进行g c m s 分析，共检出51 种有机物，全部属各类芳香族化 合物和杂环化合物，其中苯酚类及其衍生物占到6 0 0 8 ，喹啉类占到1 3 4 7 ，苯类及其 衍生物占到9 8 4 ，这三类物质构成了焦化废水中的主要有机物。以毗啶类、萘类、吲 哚类、联苯类为代表的杂环化合物及多环芳烃在焦化废水中的比例在0 1 3 - 1 2 6 之间。 构成焦化废水的其它剩余污染物占1 6 6 1 。 2 1 3 焦化废水的特点 焦化废水的水质特点因焦化生产工艺、废水收集成分和炼焦煤质而异，不过它们都 有许多共同点 1 3 7 】1 1 3 8 】，表现在： 1 ) 废水量大、污染物浓度高 焦化废水量大，污染物复杂，浓度高。一般情况下焦化废水的主要污染物浓度如表 2 - 1 。 表2 1焦化废水的主要污染物浓度 t a b l e2 - 1t h ec o n c e n t r a t i o no f t h em a i np o l l u t a n t si nc o k ep l a n tw a s t e w a t e r 成分含量成分含量 c o d o 2 5 0 0 4 5 0 0氰化物10 - - - - 2 0 b o d s 12 0 0 2 0 0 0 n h 3 - n 4 0 0 - - 1 0 0 0 酚 1 5 0 2 0 0硫化物6 1 5 油分 2 0 0 1 0 0 0 p h 6 5 8 5 2 ) 难降解物质多，可生化性差 国内大多数焦化厂废水处理二级出水中c o d ，n h 3 - n 去除率低，其中c o d 普遍介于 6 太原理工大学硕士研究生学位论文 3 0 0 - - - 6 0 0 m g l 之间，二级出水c o d 不能达标的主要原因就在于焦化废水中难降解有机污 染物在生物处理系统中浓度高，难去除。 焦化废水有机物( 以c o d 计) 含量高，但b o d s c o d 值低，一般为0 3 o 4 ，废水可生 化性差，而且废水中所含有机物也多为芳香族化合物和稠环化合物及吲哚、吡啶、喹啉 等杂环化合物。 3 ) 成分复杂 焦化废水所含污染物可分为无机物和有机物两大类，无机物一般以铵盐形式存在， 包括( m 。) 2 c o , 、n h 4 朋d 3 、( 懈4 ) 2 j s d 4 、n h 4 c l 、n h 4 c n 、n h 4 傩、n h 。s c n 、 呻。) ：s ：d 3 等，它们是焦化废水中n h 4 + 一的一部分；有机物以酚类化合物为主，包 括苯酚、酚的同系物以及萘、葸、苯并比等多环类化合物，另外还有杂环类化合物，包 括二氮杂苯、氮杂苊、氮杂菲、吡啶、喹啉、吲哚等。 4 ) 水质、水量波动大 由于焦化废水来自于不同的工序，而每个工序产生废水的时间是不同的，同时废水 的水质与水量也有很大的区别。这就给处理工艺带来了很大的冲击负荷的可能性，如 n h 3 - n 变化系数有些可高达2 7 ，c o d 变化系数可达2 3 ，酚氰浓度变化系数达3 3 和 3 4 ，这也是一种处理方法不能适合于全部焦化厂的原因。 5 ) 有毒物质多 含有危害水生生物和人体的剧毒物质及致癌物质。剧毒物质包括一些氰化物和硫化 物，通过反应可以转化为h c n ，以低浓度致死；或者转化为n h 4 + 一n ，对硝化菌产生 抑制作用