（环境工程专业论文）oao工艺应用高效优势菌处理焦化废水.pdf

摘要 摘要 焦化生产过程中排放出的废水由于含有大量的氨氮、酚、油、氰等物质， 具有很强的毒害性。在炼焦和煤气净化过程工艺、化工产品的精制过程中都会 产生焦化废水，焦化废水的主要来源还是蒸氦工艺过程中产生的剩余氨水。焦 化废水是一种非常典型的含有难降解有机化合物的工业废水，主要是因其所含 的污染物种类有含氮、氧、硫的杂环化合物等以及酚类、多环芳香族化合物都 不易降解。如果不经适当的处理就排放，会对环境造成严重的污染。对于焦化 废水的处理，一直是国内外废水处理领域的一大难题。目前焦化废水的处理都 是以“生物法+ 物化法”处理的方法，而高效菌生物强化法具有不改变现有工艺、 处理成本低廉和处理效果明显等优点而成为废水处理领域的研究热点。 新钢集团公司焦炉技改工程项目焦化废水处理工程子项目是新钢三期技改 配套项目，采用浙江汉蓝研制的高效优势菌种h s b e m b m 经自行培养后对气 浮后的新钢焦化废水进行生物强化处理，研究了其对系统中的c o d e r 和氨氮的 降解特性，并对影响系统运行的p h 值、温度、d o 、碳氮比及污泥龄等因素讨 论分析，根据实际运行状况确定其最佳运行参数，得出结论如下： 在焦化废水处理系统中添加h s b e m b m , 通过驯化培养形成高效活性污 泥，从而形成高效的污染物降解链，对废水中的c o d e r 、氨氮等具有很好的降解效 果；而且高效活性污泥具有沉降性好、紧密、稳定、剩余污泥产量少等特点。 在0 a o 工艺系统中处理高浓度的焦化废水时，处理效果比较理想，可 去除系统9 8 以上的c o d e r ，氨氮的去除率可达到9 9 以上。i a s b e m a l v f f 优势 菌去除氨氮和c o d e r 等难降解有机物的能力独特。 在h s b e m b m 高效菌的作用下，要实现并满足脱氮的要求，只需调整 不同的工艺参数及s v i ，控制碳氮比在2 5 以上即可有效脱氮，而不需要传统的 控制b o d 5 与t k n ( 总凯氏氮) 之比为5 - - 一8 。 关键词：焦化废水；o a o 工艺；高效优势菌 a b s t r a c t a b s t r a c t c o k i n gp r o d u c t i o np r o c e s se m i tl a r g em o u n t so fp h e n o l ，c y a n i d e ，a m m o n i a n i t r o g e n ，o i l ，t o x i c ，h a r m f u ls u b s t a n c e si nt h ew a s t e w a t e r c o k i n gw a s t e w a t e rf r o m c o k i n ga n dg a sp u r i f i c a t i o np r o c e s sa n dc h e m i c a lp r o d u c t so fr e f i n i n gp r o c e s s ， w h e r e i nt h es t e a m i n gh e l i u mp r o d u c e di nt h ep r o c e s so fs u r p l u sa m m o n i aw a t e ra s m a i ns o u r c e s c o k i n gw a s t e w a t e rc o n t a i n i n gp o l l u t a n t si n c l u d i n gp h e n o l ，p o l y c y c l i c a r o m a t i ch y d r o c a r b o n sa n dn i t r o g e n ，o x y g e n ，s u l f u rh e t e r o c y c l i cc o m p o u n d s e t c ，i sa t y p i c a lc o n t a i n i n gr e f r a c t o r yo r g a n i cc o m p o u n d si nw a s t e w a t e r i fn o tt r e a t e d p r o p e r l yd i s c h a r g e d , c a l lc a u s es e r i o u sp o l l u t i o nt ot h ee n v i r o n m e n t f o rt h et r e a t m e n t o fc o k i n gw a s t e w a t e r , a th o m ea n da b r o a dh a sb e e nab i gp r o b l e mi nt h ef i e l do f w a s t e w a t e rt r e a t m e n t a tp r e s e n tt h et r e a t m e n to fc o k i n gw a s t e w a t e ri sa b i o l o g i c a l + p h y s i c o c h e m i c a lm e t h o d ”p r o c e s s i n gm e t h o d s ，a n de f f i c i e n tb i o l o g i c a ls t r e n g t h e n l a wh a sn oc h a n g eo ft h ee x i s t i n gp r o c e s s ，l o wp r o c e s s i n gc o s ta n dt h ep r o c e s s i n g e f f e c to fo b v i o u sa d v a n t a g e sa n db e c o m e sah o t s p o ti nt h ef i e l do fw a s t e w a t e r t r e a t r n e n t i r o na n ds t e e lg r o u pc o m p a n yo fc o k eo v e np r o j e c tf o rc o k i n gw a s t e w a t e r t r e a t m e n tp r o j e c to fj i a n g x ix i n y ui st h en e wt h r e et e c h n i c a lt r a n s f o r m a t i o np r o j e c t ， t h ez h e j i a n gh a n l a nd e v e l o p e de f f i c i e n td o m i n a n ts t r a i nh s b e m b m b yo w nc u l t u r e o nt h ef l o t a t i o no fi r o na n ds t e e lg r o u pc o m p a n y c o k i n gw a s t ew a t e rb yb i o l o g i c a l e n h a n c e dt r e a t m e n t ，r e s e a r c ho nt h e s y s t e mo fc o d e ra n da m m o n i an i t r o g e n d e g r a d a t i o nc h a r a c t e r i s t i c s ，a n dt h ee f f e c t so fp hv a l u e ，t e m p e r a t u r eo fs y s t e m o p e r a t i o n ，d o 。c a r b o nn i t r o g e nr a t i oa n ds l u d g ea g ea n do t h e rf a c t o r sd i s c u s s e d ， a c c o r d i n gt ot h e a c t u a lo p e r a t i n gc o n d i t i o n st od e t e r m i n et h eo p t i m a l o p e r a t i o n p a r a m e t e r s ，t h ec o n c l u s i o ni sa sf o l l o w s ： 1 1 1t h ec o k i n gw a s t e w a t e rt r e a t m e n ts y s t e mt oa d dah s b e m b m p a g e t h r o u g h d o m e s t i c a t i o ne f f i c i e n tf o r m a t i o no fa c t i v a t e ds l u d g e ，t h e r e b yf o r m i n gt h ee f f i c i e n t d e g r a d a t i o no fp o l l u t a n t si nw a s t e w a t e ro nt h ec h a i n ，c o d e r , a m m o n i an i t r o g e na n d h a s g o o dd e g r a d a t i o n e f f e c ta n d h i g he f f i c i e n c y ；a c t i v a t e d s l u d g eh a sg o o d s e t t l e a b i l i t y , c l o s e ，s t a b i l i t y , s l u d g ep r o d u c t i o na n dl e s sf e a t u r e ss u c ha s i i i a b s t r a c t i n0 a ot e c h n o l o g ys y s t e mi nt r e a t m e n to fh i g hc o n c e n t r a t i o nc o k i n g w a s t e w a t e r , t r e a t m e n te f f e c ti sm o r ei d e a l c a l lb er e m o v e df r o mt h es y s t e mb ym o r e t h a n9 8 c o d e r , a m m o n i an i t r o g e nr e m o v a lr a t ec a l lr e a c h9 9 o ra b o v e h s b e m b mro fd o m i n a n tb a c t e r i af o rr e m o v a lo fa m m o n i an i t r o g e na n dc o d e r d i f f i c u l tt od e g r a d et h eo r g a n i ca b i l i t yu n i q u e d u r i n gt h eh s b e m b mb a t t e r yu n d e rt h e a c t i o no fh i g he f f i c i e n tb a c t e r i a , t o r e a l i z ea n ds a t i s f yn i t r o g e nr e q u i r e m e n t s ，o n l yn e e d st oa d j u s tt h ed i f f e r e n tp r o c e s s p a r a m e t e r sa n dt h ec o n t r o lo fs v i t h er a t i oo fc a r b o n t on i t r o g e ni n2 5 a b o v ec a l lb e e f f e c t i v en i t r o g e nr e m o v a l ，w i t h o u tt h en e e df o rc o n v e n t i o n a lb o d 5c o n t r o la n d t k n ( t o t a lk j e l d a h ln i t r o g e n ) i s5t 0 8 k e yw o r d s ：c o k ep l a n tw a s t e w a r t e r t ；o a op r o c e s s ；h i g h l ye f f e c t i v eb a c t e r i a 第1 章前言 第1 章前言 地球表面的7 2 虽然都被水覆盖着，但是其中淡水资源却是有限，仅 仅只占所有水资源的o 7 5 ，而且有将近7 0 的淡水被固定在南极和格陵 兰的冰层中，其余多为土壤水分或深层地下水，不能被人类利用。我国就 是一个严重缺水的国家。而且我国长江、黄河、淮河、辽河、海河、松花 江和珠江7 大江河水系，均已经受到不同程度的水域污染。据统计，全国 6 6 0 座城市中有4 0 0 多座城市缺水，三分之二的城市存在供水不足，全国城 市年缺水量为6 0 亿立方米左右，其中缺水比较严重的城市有1 1 0 个。淡水 资源总量为2 8 0 0 0 亿立方米，占全球水资源的6 ，到2 0 世纪末，全国6 0 0 多座城市中，供水不足的城市达到4 0 0 多个，而其中缺水比较严重的城市 达到了1 1 0 个，全国城市缺水总量为6 0 亿立方米。根据预测在2 0 3 0 年中 国全国人口总数将会达到16 亿，届时人均水资源量将只有17 5 0 立方米左 右。在充分考虑节水情况下，预计用水总量为7 0 0 0 亿至8 0 0 0 亿立方米， 要求供水能力比现在增长1 3 0 0 亿至2 3 0 0 亿立方米，全国实际可利用水资 源量接近合理利用水量上限，水资源开发难度极大。减少用水量和将已用的 水适当处理后回用是保证健康生活、社会经济发展的必要条件。 焦化生产的过程中排放出的废水由于含有大量的氨氮、酚、油、氰等物质， 具有很强的毒害性。在炼焦工艺、煤气净化过程工艺、化工产品精制工艺过程 中都会产生焦化废水，焦化废水的主要来源还是蒸氦工艺过程中产生的剩余氨 水。焦化废水是一种非常典型的含有难降解有机化合物的工业废水，主要是因 其所含的污染物种类有含氮、氧、硫的杂环化合物等以及酚类、多环芳香族化 合物都不易降解。如果不经适当的处理就排放，会对环境造成严重的污染。 随着社会的不断发展进步，人们对环境的认识也不断深入，国家对环保的 要求也更加严格。因此，开发经济有效的焦化废水处理技术的重要性是不言而 喻的。 第2 章文献综述 第2 章文献综述 2 1 焦化废水来源、组分及水质特点 2 1 1 焦化废水来源 焦化废水是一种含有挥发酚、多环芳烃及氧、硫、氮等杂环化合物的工业 废水，主要是来自于炼焦、煤气在高温干馏、净化及副产品回收等过程，具有 高c o d e r 、高酚值、高氨氮等特点，是很难于降解的一种有机工业废水。焦化 生产工艺流程及污水来源如图2 1 所示： 煞炭 图2 1焦化厂生产工艺流程及废水来源 焦化厂生产的过程表明，焦化废水主要l h - - - 股生产污水汇集而成【l - 4 - 2- 第2 章文献综述 1 ) 高温裂解和荒煤气冷却产生剩余氨水的废水：炼焦原料煤表面水以及化 合水在高温炼焦的过程中挥发溢出以及裂解析出，并随着荒煤气进入初冷和冷 凝工段，在初冷合冷凝过程中与其他沸点比较低的有机废液冷凝而成。其废水 量占全厂排放量一半以上，此为焦化厂废水主要排放源，其水质很复杂、组分种 类繁多并且污染物浓度较高，不仅含有n h 3 - n 、c n 、s c n 等无机污染物，还 含有一些毒性较大的有机物，如酚、油类和其它稠环、杂环芳香烃化合物等， 是目前比较难以处理废水之- - 5 8 。 2 ) 煤气净化过程和粗苯分离槽的排水等：包括煤气终冷过程的直接冷却水， 洗苯和洗萘过程的直接冷却水以及粗苯加工过程中的直接蒸汽冷凝的分离水。 此股废水含污染物为酚、氰和其它有机物组分等，不含氨，而且浓度相对比较 低。 3 ) 化学产品生产的分离水：在苯、酚等化学产品粗、精制加工过程中水蒸 汽冷凝和化学化产品沉降的分离产物，及各种贮液槽定期和事故排出废水。该 废水主要含有芳烃类、酸、碱等，水量比较少，污染物的浓度较低。 2 1 2 焦化废水水质 在焦化厂生产工艺过程中伴随着种类繁多的污染物，不论是从选煤、炼焦 到煤气净化及化学产品回收各个环节。而对于不同的焦化厂来说，由于焦煤品 质高低、不同的炼焦操作和工艺条件，产生的废水水质成分相差也非常大，也 就是说是焦炉配煤的变化、炼焦炭化时间、温度以及蒸氨时的温度的不同，产 生的焦化废水成分也就迥异。通常焦化废水水质如下：c o d c r 3 0 0 0 3 8 0 0 m g l 、 氨氮3 0 0 m g l 、油5 0 - 7 0 m g l 、酚6 0 0 - 9 0 0 m g l 、氰10 m g l 左右。国内一些焦 化企业的废水水质参见表2 1 ，表2 2 是焦化厂主要生产工序排放废水的水质情 况。 表2 1我国十家钢企业焦化废水排放统计 3 第2 章文献综述 鬻8 9 5 0 0 15 0 05 5 0 10 010 0 2 5 03 0 0 0 , - 一5 0 0 0 篙8 3 0 0 - - 5 0 05 邯2 5 阶3 5 0 010 0 2 5 015 0 0 - 4 5 0 0 粗苯分离水 7 83 0 0 5 0 01 0 0 3 5 01 0 0 - 3 5 05 0 3 0 01 5 0 0 2 5 0 0 精苯分离水 6 - 8 1 0 0 3 0 0 2 0 0 4 0 02 0 0 3 0 0 5 0 1 0 01 0 0 0 1 5 0 0 焦油加工分离水 7 - l15 0 0 0 - - 8 0 0 01 0 0 2 0 02 0 0 5 0 01 5 0 0 2 5 0 01 5 0 0 0 2 0 0 0 0 硫酸钠污水 4 - 77 0 0 0 2 0 0 0 05 1 51 0 0 0 - - 2 0 0 05 03 0 0 0 0 5 0 0 0 0 煤气水封槽排水 5 0 1 0 01 0 2 01 06 01 0 0 0 2 0 0 0 酚盐蒸吹分离水 2 0 0 0 3 0 0 0 微量4 0 0 0 - - 8 0 0 0 3 5 0 03 0 0 0 0 8 0 0 0 沥青池排水 1 0 0 2 0 055 0 1 0 01 0 0 1 5 0 泵房地坪排水 1 5 0 0 2 5 0 0 1 05 0 01 0 0 0 2 0 0 0 化验室排水 1 0 0 3 0 01 04 0 05 0 01 0 0 0 洗罐站排水 1 0 0 - 1 5 0 1 0 2 0 0 3 0 0 2 0 0 0 1 3 0 0 0 古马隆洗涤污水 3 1 01 0 0 6 0 01 0 0 0 5 0 0 03 0 0 0 1 0 0 0 0 古马隆蒸馏分离水 6 - 81 0 0 0 1 5 0 0 1 0 0 0 - - - 5 0 0 0 1 3 ： 尽管各个焦化厂的废水水质相差较大，但它们还是有着许多相同的特点【9 4 第2 章文献综述 1 ) 废水成分复杂：焦化废水中主要有c o d c r 、氨氮、氰化物、酚类、油等 污染物，可分为无机物和有机物两大类，其中有机物主要是酚类、单环和多环 芳烃化合物以及含氮、氧、硫等杂环的化合物等；无机物多数是以铵盐的形式 存在焦化废水的一般组成见表1 3 。 表1 3 焦化废水的一般组成 2 ) 污染物难降解，可生化性差：焦化废水中b o d 5 c o d c r 比值为0 3 左右， 由于含有大量的生物降解困难的污染物，造成可生化性差。 3 ) 氨氮浓度高：氨氮浓度一般在2 0 0 m g l 以上，导致出水水质总氮偏高， 且因消耗水中大量的溶解氧，容易造成水体富营养化。 4 ) 废水水质、水量不稳定，波动幅度大：焦化废水是由各焦化生产工序的 废水汇合组成，每道工序产生废水不仅时间是不同，其水质与水量也存在相当 大的差异。这些都是焦化废水的处理困难的直接影响因素。 5 ) 有毒污染物多，对环境危害大：焦化废水中含有如c n 一、s c n 以及多环 芳烃、杂环化合物等对生物和人体有害的剧毒和致癌物质。c n 和s c n 在一定 条件下可转化成氢氰酸，低浓度可致人死亡，多环芳烃和杂环化合物等属于“三 致”物质，对人体健康会造成严重伤害。 2 1 3 焦化废水的危害 1 ) 对人体的毒害作用【1 4 1 6 ： 焦化废水中酚类化合物是一种原型毒物，它能够通过与人的皮肤、粘膜接 触发生反应，形成不溶性蛋白质，使细胞失去活力。被酚污染的水如被人长期 饮用会引发头晕、贫血以及各种神经系统疾病。而焦化废水中的氰化物也是剧 毒物质，在进入生物体后会抑制细胞内呼吸酶系统。水中氰化物在p h 值小于8 5 时可以水解生成氢氰酸，而氢氰酸的人均致死量( 口服) 很低，仅需o 3 0 5 r a g l 【1 7 - 1 9 。 5 第2 章文献综述 2 ) 对水体及水生物的危害： 焦化废水中污染物大量消耗水中溶解氧，破坏水体中溶解氧的平衡系统， 从而导致水体使用功能的破坏。水体中的酚在浓度达到0 1 0 2 m e d l 时，鱼类就 会有酚味，浓度高时将在场鱼类的大量死亡【2 0 】。 3 ) 对农作物的危害： 当含酚( 10 0 7 5 0 m g l ) 焦化废水不经处理或处理不达标就直接排入灌溉 区，会造成农作物枯死或减产。因此，对焦化各生产工序过程中产生的废水不 仅必须进行严格的处理且必须处理达标才能允许排放。 2 2 焦化废水处理现状和生物处理技术 2 2 1 焦化废水处理现状 快速发展的现代工业伴随而来的是日益加剧的环境污染现状以及逐渐减少 的可利用水资源，要实现可持续发展，废水处理达标排放势在必行。然而目前 废水处理的一大难题就是焦化废水的处理，由于含有大量难生物降解的有机物 质，对环境污染严重。近年来研究人员试图通过改变炼焦工艺，从源头上来消 除污染物的排放，结果表明是不可实现的。因此寻求一个经济上合理、技术上 高效可行的方法就显得很有必要。单一的处理方法对于不仅成分复杂而且含有 大量难降解有机物的焦化废水来说，要想实现达标排放是几乎不可能的，所以 现目前国内外焦化厂 2 1 2 2 都是采取多种处理方法结合使用来满足焦化废水处 理后的达标排放要求。一直以来，研究人员吧生物法处理焦化废水作为主体工 艺来重点研究。生物法可分为活性污泥法和生物膜法两大类，由于其具有运行 费用低廉、操作简单、基本无二次污染等优点 2 3 ，国内大多是两种方法组合对 焦化废水进行处理。 2 2 2 焦化废水生物处理技术 我国早年新建的焦化厂大多采用焦化废水处理方法是传统的活性污泥法。 其基本流程如图2 2 所示。这种方法是让生物絮凝体及活性污泥与废水中的污染 物( 有机物) 充分接触。将非溶有机物先转化成溶解性有机物，然后被微生物 代谢利用；微生物吸收和吸附溶解性的有机物，并将其氧化成水和c 0 2 。但是 采用该处理方法时，出水水质的c o d e r 、氨氮等各项污染物指标均不能达标， 6 第2 章文献综述 尤其是氨氮，基本没有降解作m 2 4 。后来在此基础之上逐渐演化出了a o 、a a o 、o a o 等工艺并得到广泛应用。 图2 2 生物法基本流程 2 2 2 1a o 工艺 a o 工艺是在传统的活性污泥法的基础上在好氧池前增加一个缺氧池演变 而来，基本流程如图2 3 所示。其工艺基本原理是在充分利用好氧菌降解废水中 的有机物的同时利用硝化菌和反硝化菌脱除废水中的氨氮和总氮。废水中有机 物在好氧池中被好氧菌降解，氨氮在硝化菌的作用下被氧化为n 0 3 一和n o 广； n 0 3 和n o 广回流到兼氧池中，反硝化菌利用焦化废水中的碳源进行反硝化作 用进行脱氮处理，消除废水中的氮元素。 滋会液刚流 图2 3 a oj ：艺基本流程 2 2 2 2m a o 工艺 a a o 工艺是a o 工艺的一个改进，在缺氧池之前添加了一个厌氧水解酸 化池起到厌氧酸化的作用 2 5 】。其基本流程如图2 4 所示。 7 第2 章文献综述 淝会液酬漉 图2 4 a a o 工艺基本流程 芳环的裂解是生物降解杂环和芳香族化合物的关键步骤；好氧微生物是很 难降解这类物质，这是因为其降解酶不足使其芳环开环。而厌氧微生物 2 6 】具有 的开环酶与好氧微生物则完全不同，且另外可通过还原代谢使苯环加氢裂解。 根据仇雁翎 1 0 】等人的研究表明，厌氧酸化阶段能将有毒物质转化为无毒物质从 而降低焦化废水的毒性，使a o 生物脱氮更有利地进行。 2 2 2 3 o a o 工艺 o a o 工艺相比a o 工艺在前面多一级预曝气池，预曝气池中的好氧生物 会降解废水中的一部分有机物负荷和对生物脱氮有抑制作用的有毒有害物质， 为后续的生物脱氮工艺提供良好的条件【2 7 】。其基本流程如图2 5 。 通过o a o 工艺的好氧预曝处理，可以在以适当控制进入生物脱氮系统的 c o d c r 同时也会有效去除焦化废水中对生物脱氮有抑制或毒害的酚、氰等物质， 减少废水水质对生物脱氮的影响，使硝化作用顺利进行 2 8 。 图2 5o a o 工艺基本流程 2 2 - 2 4 生物强化技术 生物强化技术产生于上7 0 年代中期，由于其可直接对现有的污水处理系统 进行改造，并明显可能提高其处理效果。生物强化技术是指在是指通过向传统 8 第2 章文献综述 的生物处理系统中引入具有特定功能的微生物，提高有效微生物的浓度，增强 对难降解有机物的降解能力，提高其降解速率，并改善原有生物处理体系对难 降解有机物的去除效能。以起到提高废水处理效果的手段和方法。而投加高效 菌种的方法是生物强化技术的主要研究热点。为了提高废水处理系统的处理能 力，通过向废水处理系统中投加从自然界筛选出的优势菌种或通过基因组合技 术改良产生的高效菌种，可以更加高效地降解有机污染物。生物强化技术的关 键性因素在于投加的高效菌株。目前已经分离出的一些难降解有机物的菌种， 如表2 4 所示 2 9 。 表2 4 一些难降解有机物的菌种 难降解有机物 菌株难降解有机物菌株 2 ，4 ，仁三硝基甲苯 2 ，仁二硝基甲苯p s e u d o m o n a s 1 ，3 一二硝基甲苯 萘 2 ，仁二氯甲苯 二硝基甲苯 p s e u d c e p a c i ah c v ( 方祝二氯苯 厕 p s e u d o m o n a sp u t i d a p s e u d o m o n a sp u t i d a f 1 p s e u d o m o n a ss p j s l 5 0 p s e u d o m o n a ss pq f l p s e u d s p m l c a l i g e n e s 2 ，4 ，仁三氯苯酚印 3 ，仁二氯苯胺p s e u d 4 一氯一二硝基苯酚d e n i t r i f i c a n s ( n t b 1 ，4 一二氯联苯 4 一一肖基苯酚 3 氯，4 氯苯胺 三氯乙烯 2 _ 氯甲烷 f l a v o b a c t e r i as p p s e u d s p p s e u do u c i d o v o r a n s c a z b 2 ，4 一二硝基苯酚 多氯联苯 五氯酚 p s e u d d m l d m 2 h y p h o m i c r o b i u md m 2 m e t h y l o t r o p h i c 篙e 耙u d j = 0 7 2 m 删o n a sc e p a l i ac 四氯化碳 扮 一 g 4 n t r o s o m o n a se u r o p a l a x a n t h o b a c t e rp y 2 k l e b s i e l l a p n e u m o m a e ( 质粒p s v 2 1 l r h o d o c o c c u s e r y t h r o p o l i s f l a v o b a c t e r i u ms p p s e u d c e p a c i a f 么c c l l o ) m y c o b a c t e r i u m c h l o r o p h e n o l i c u r n p c p l s p h i n g o m o n a s c h l o r o p h e n o l i c ar a 2 f t o o b a c t e r i u m s p i 有质糊 a r t r o b 口c t e rs p w o o d i i e c o l i k l 2 9 第2 章文献综述 投加优势菌种方法要取得成功，是由以下两种因素决定的。一、实际废水 中的目标污染物浓度要远远低于用于优势菌种驯化培养的浓度。二、废水处理 系统中投加的优势菌种面临的是一个复杂竞争的生态环境，很有可能被原生动 物捕食的可能，优势菌种在污泥系统中必须保持相当的浓度和代谢活力才能达 到良好的处理效果；同时废水中含有很多种污染物，有的可能会被优势菌种优 先利用而影响目标污染物的降解，有一些则可能对优势菌种有抑制作用。而直 到现在，高效菌株的筛选的评价指标大多都是以微生物降解污染物的能力。然 而根据这种指标筛选得出的菌种应用于实际废水处理中时有两个方面 3 0 】的问 题应值得我们注意。一是致病菌也有可能通过筛选得到，可能会对环境造成负 面的影响；二是筛选出的菌株一般缺少对其的活性和原位扩增潜力进行深入探 究。例如，假单胞e a e m g i n o s a 菌种 3 1 】不适合应用于工程实例中，因为其是多 功能革兰氏阴性细菌，很可能会引发严重的呼吸道疾病和肺炎。 2 3 研究背景、内容、意义 2 3 1 研究背景、意义 目前我国大部分的焦化厂和煤气厂的焦化废水处理工艺，大多都改造为 a o 、刖o 、o a o 等处理工艺，而抛弃了传统的活性污泥法，表2 5 是其所 采用的废水处理工艺以及进、出水c o d c r 和氨氮处理情况。由表可以看出，即 使是采用新的废水处理工艺，加强了对酚、c o d c r 、氨氮的去除效果，但是大部 分企业对于c o d c r 和氨氮的去除，还是难以稳定达标，必须寻求合适的改进方 法，来提高废水处理效率。本研究通过对新钢焦炉技改项目焦化废水处理工程 实践，找寻利用高效优势菌处理焦化废水中难降解有机物过程中产生的影响处 理效率的因素，为如何在不改变现有处理设施条件下提高生物处理效率提供技 术支持。 表2 5国内一些焦化厂的处理工艺和效果 1 0 第2 章文献综述 2 3 2 研究内容 本研究是利用浙江汉蓝的高效菌种h s b e m b m ，投加于新钢o a o 焦化废 水处理系统，考察处理生物增强作用工艺对处理效果的影响，具体的工程实践 研究内容为： 1 ) 在o o 系统中投加高效菌种h s b e m b m ，生物强化处理新钢焦化废 水，并研究此期间对系统中的c o d e r 和氨氮的降解特性。 2 ) 对影响系统运行的p h 值、温度、d o 、碳氮比及污泥龄等因素讨论分析， 根据实际运行状况确定最佳运行参数。 第3 章工程技术方案 3 1 工程概况 第3 章工程技术方案 新钢公司焦化厂现有4 m 焦炉四座，年产焦炭1 3 0 万吨。建设项目包括： 3 5 0 m 2 烧结机一台；6 m 焦炉两座；2 5 0 0 m 3 高炉两座；2 1 0 吨转炉两座；3 0 0 万 吨热轧薄板轧机一套，其中6 m 焦炉两座共投资7 5 亿元。处理规模设计要求为 1 5 0 m 3 t 1 ，采用生化处理工艺( 即硝化反硝化结合混凝沉淀) 使处理后的废水水 质达到钢铁工业水污染物排放标准( g b l3 4 5 6 9 2 ) 中的一级排放标准。 3 2 工艺设计 3 2 1 处理水量、水质 新钢焦化厂水量资料如表3 1 ： 表3 1 新钢焦化厂水量资料 霉 废水名称 盖，符量主要污染物 处理方式 】 新厂蒸氨废水 4 5 1 洗罐废水04 2 各工段油槽分离水及放空液 6 3 初冷器及终冷塔煤气冷凝液0 6 4 碳酸钠废液 5 焦炉上升管水封水、煤气冷凝水0 5 6 牵炉套薏产萼率尹水动力厂1 2 6 “ 个、焦化厂7 个) 。 焦炉煤气管道水封水( 动力厂1 6 口 “ 个、焦化厂5 个、炭素厂2 个) 。 1 2 挥发酚、黔恐羹然蒜妻耋 c o 、d 婆c r 、氨氮、石茎花筠蒹甚翥蟊 油类 矗莲川”一“ n a 2 c 0 3 、n a h c o 3 、挥发酚、氰化 物、c o d c r 、氨氮、 石油类 挥发酚、氰化物、 c o d c r 、氨氮、石 油类 与蒸氨废水一起 进入生化污水处 理站 送至熄焦沉淀池， 循环使用 挥发酚、氰化物、 c o d c r 、氨氮、石直接外排 油类、悬浮物 第3 章工程技术方案 根据新钢规划要求，新厂蒸氨废水和老厂蒸氨废水汇总进入废水站处理， 进入废水处理站处理的废水水质水量见表3 2 ： 表3 2 废水处理站处理的废水水质水量表 3 2 2 设计水量、水质 依据新钢公司各类废水指标资料，需要进入废水处理站处理的废水共有4 股合计113m 3 h ，通过加权计算分析废水水质，依据工程经验确定废水处理规 模按1 5 0m 3 h 设计，可以满足焦化厂外排水( 含循环水系统排污水) 要求。不 足部分( 3 7 m 3 h ) 需兑入部分循环系统的排污水。兑入部分循环系统的排污水 1 3 第3 章工程技术方案 进行监测管理和清污分流，确保兑入水的水质稳定，兑入的部分循环系统的排 污水和蒸氨废水纳入焦化废水处理站。 设计废水水质为表3 3 所示： 表3 3 设计废水水质 污染物质名称综合废水的水质 p h c o d c r 氨氮 石油类 挥发酚 氰化物 6 8 3 5 0 0 m g l - 4 0 0 0 m g l ( 4 0 0 m g i 5 0 m g 1 ( 7 0 0 m g i ( 1 5 m g l 3 2 3 排放要求 采用h s b e m b m + 0 1 a 0 2 环境治理微生物技术生化处理为主、辅以混凝 气浮等物化处理的污水治理工艺，处理后出水可控制达到国家钢铁行业排放标 准( g b l 3 4 5 6 1 9 9 2 ) 中的一级标准( 表3 4 ) 。 表3 4 国家钢铁行业排放标准( g b l 3 4 5 6 - 1 9 9 2 ) 焦化废水排放一级标准 项目一级标准 p h 值 化学需氧量( c o d c r ) 氨氮 石油类 挥发酚 氰化物 悬浮物 6 - 9 s 1 0 0m g l s 1 5m g l 鄂m l 郢5 m g l 郢5 m g l 夕0 m g l 3 2 4 废水处理方案 3 2 - 4 1 工艺技术方案选择 采用连续式o a o ( 新型硝化反硝化) 处理工艺 间歇序批式工艺( s b r ) 一般适用于水质变动大、水量较小的废水处理，且 容积利用率低，频繁进出水控制的管理操作难度较大，所以根据新钢焦化厂每 1 4 第3 章工程技术方案 天的废水量较大，且场地较狭窄及现有处理工艺实际情况，采用连续式处理工 艺。 3 2 4 2 废水处理工艺流程： 废水( 斩广蒸蒙废 水、老厂蒸氨废 兑八的污水 絮凝删、勖凝荆 图3 1 废水处理工艺流程框图 或圈用 第3 章工程技术方案 3 2 4 3 该工艺处理焦化废水与传统工艺比较状况见表3 5 表3 5o a o 工艺处理焦化废水与传统工艺状况比较 工艺流程说明： 由炼焦、蒸氨等车间排出的废水( 老厂、新厂蒸氨废水和地坪冲洗水) ，首 先在隔油池进行物理隔油处理。煤气水封水则由生产车间用槽罐车运至水封水 池，通过提升泵送入隔油池。隔油池上设有刮油刮渣机处理浮油，浮油经刮油 板刮至出水端的浮油收集槽，在重力的作用下排入贮油池。贮油池底部设集油 斗，每个集油斗都设有排油阀，人工定期清理重油。除去重油和轻油后的废水 进入调节池。废油收集后集中于贮油池中，送煤场进行配煤或者回收利用。 废水隔油处理后自流至调节池；并兑入部分系统的排污水，进行均质、均 量；同时设事故调节池一座，对事故用水调节起到调节作用。 均化后废水由泵组送入气浮池做化学除油处理，污水中的小油珠和s s 被气 浮装置产水的小气泡粘附，从而浮上水面被刮除，废油收集后储于贮渣池中， 送煤场进行配煤或者回收利用。气浮处理后的渣通过泵组排至污泥浓缩池。 废水经气浮处理后自流入初曝池，初曝池的目的主要是去除废水中大量抑 制脱氮菌属生长的c n 。、s c n ，为了节省污泥处理系统，同时为确保废水处理 效果，将h s b e m b m 优势菌投入到初曝池中；污泥回流比设定约为7 5 ，初 曝池出水自流至初沉池进行泥水分离后回流至初曝池。 设内附刮泥机初沉池两座。主要功能是对初曝池自流而来的混合液进行固 液分离，出水自流至a 0 2 段，底流污泥用污泥回流泵提升至初曝池入口处，剩 余污泥排至污泥浓缩池作固废处理。 1 6 第3 章工程技术方案 脱碳、脱氮处理单元由兼氧池、好氧池、二沉池组成。初沉池出水自流至 该单元，这一单元组合的生化处理工艺是针对废水有机物浓度高、氨氮含量高， 依据同类废水处理运行结果而设置的；池中投加h s b e m b m 高效菌，通过不 断调整其生存环境，发挥不同环境下表现不同特性的属性，完成硝化、反硝化 的脱氮过程，同时完成脱碳任务。生化处理单元中，兼氧池、好氧池、二沉池 之间的水流实现自流。兼氧段采用无氧搅拌，好氧采取鼓风曝气，保持各构筑 物内混合液处于完全混合或悬浮状态。好氧池、兼氧池之间设置内循环系统， 硝化液回流比为2 0 0 ，以确保脱氮效果；二沉池沉淀污泥通过回流至兼氧池， 污泥回流比为7 5 。 设两座二沉池，池内安装刮泥机。该池对后曝气池的混合液起到固液分离 作用，出水自流进入反应池，污泥用泵提升回流至后兼氧池进口处，剩余污泥 则排至污泥浓缩池作固废处理。 二沉池出水达标情况下，出水由超越管直接流至外排口。 加药反应池和终沉池的设置是在二沉淀出水未达标情况下的生化出水的保 险措施。终沉池的泥渣经浓缩池后去污泥脱水，压滤后干泥外运泥饼掺煤处理， 根据类似工程经验，采用本处理工艺，整个生化过程剩余生化污泥量较少。 为确保出水水质回用或外排，考虑设置过滤工艺，通过活性碳过滤器对出 水作进一步深度处理，并设置相应的过滤加压泵和反洗泵。 浓缩池的分离水、压滤机压滤出水和活性碳过滤器反冲洗水汇入集水池， 通过泵提升入调节池。 污泥处理装置采用带式压滤机一台。 3 2 4 4 主要设计参数 本工程设计参数根据实际情况确定设计规模：1 5 0 m 3 h ，即3 6 0 0 m 3 d ，主 要设计参数如下： 隔油池停留时间： 7 8 h 调节池停留时间：2 0 8 h 事故池停留时间：9 6 h 初曝池停留时间：2 7 8 h 初曝池溶解氧：2 - - 5 m g l 初沉池停留时间：4 8 h 1 7 第3 章工程技术方案 第4 章系统的调试运行 第4 章系统的调试运行 自2 0 1 0 年8 月中旬开始至2 0 1 1 年1 1 月进入调试运行，分污泥培养驯化和 稳定运行两个阶段。 4 1 污泥的驯化培养 2 0 1 0 年8 月1 0 日，向各池中注入工业用水，控制水池水位在中水位，将h s b e m b m 微生物菌种及活性炭粉末投入各池并激活。随后有将适量磷盐、c 源和n 源等营养液投加进去，并控制相应环境条件，按需培养相应的优势菌。 从2 0 1 0 年8 月1 5 日开始，间断性向各池注入原水，对各池c o d e r 、氨氮、硝 氮等各项数据进行分析，根据分析数据对各项指标及进水量进行调节，控制进 水量和进水时间，逐渐增加。兼氧池中主要培养用来降解焦化废水中c o d e r 的 好氧菌，由于进水c o d e r 浓度一般较高，而且其中难降解物质成分比例很大， 因此控制溶解氧浓度在2 5m g l 。 兼氧池的溶解氧控制在不高于0 5m g l ，好氧阶段的溶解氧控制在2 - 4 m g l ， 好氧池由于硝化反应，应控制将p h 为7 0 8 4 ，用碳酸钠调节p h 值并作为无机 c 源的补充，待稳定后用氢氧化钠进行调节。2 0 1 0 年1 0 月2 日，好氧池的硝氮 浓度达到15 0m g l ，完成硝化反应。 厌氧池的硝氮浓度到3 0 m g l ，随即开始降低，在整个厌氧池可以看到闪光 的针眼泡。池子开始启动反硝化反应。至2 0 1 0 年1 0 月4 日，基本完成生化池 的各项功能，污泥的驯化培养阶段结束。 4 1 1 兼氧池的c o d c r 降解 在此阶段，由图4 1 可知，兼氧池进水c o d c ，浓度在4 0 0 0 6 0 0 0 m g l ，出水 平均浓度在1 5 0 0 m g l 左右。经过一个多月的驯化培养，污泥浓度达到4 9 l ，降 解c