运用活性污泥法处理焦化废水

时间：2007-05-22 来源： 作者：

一、引言:

焦化废水是煤制焦碳、煤气净化、及焦化产品回收过程中产生的废水。

炼焦废水中主要的组成成分包括有酚类化合物、硫氰化物、氰化物、氨氮与其他难以分解的有机物等物质。其污染物组成复杂、浓度高、毒性大。

主要来源有：

（1）剩余氨水，是煤干馏及煤气冷却过程中产生的废水；

（2）煤气净化过程中产生的废水，如煤气终冷水和粗苯分离水等；

（3）焦油加工、古马隆生产等过程产生的废水；

（4）其它场合产生的废水。其中剩余氨水占总废水量的一半以上，也是氨氮的主要来源。

焦化废水排放量大，属以含酚为主的高浓度有机废水，水质成分复杂，除了氨、氰、硫氰根等无机污染物外，还含有酚、油类、吡啶、喹啉、蒽等杂环及多环芳香族化合物(PAHs) 。焦化废水成分（见下表）复杂、多变，且含有许多难以生物降解的芳香族有机物、杂环及多环化合物，是一种公认的难处理的工业废水。

序号  物质类别  质量百分比(%)   所占TOC 浓度(mg/L)

1苯酚类及其衍生物  60.08 ;189.85

2喹啉类化合物13.47 ;42.57

3本类及其衍生物9.84 ; 31.09

4吡啶类化合物2.42 ;7.647

5萘类化合物1.45 ;4.582

6吲哚类1.14;3.602

7咔唑类0.95;3.002

8 呋喃类1.67;5.277

9咪唑类1.60;5.056

10吡咯类1.29;4.076

11联苯、三联苯类2.09; 6.604

12三环以上化合物1.80; 5.688

13 吩噻嗪类0.84;2.654

14噻吩类1.36;4.290

二、影响

总的来讲，焦化废水是一种成分复杂、氨氮和COD 浓度高、可生化性差的工业废水。其中含有的大量氨氮对受纳水体的影响主要有以下几个方面：

（1）消耗受纳水体中的氧。氧化1g NH3-N 需耗氧4.57g ，致使水中溶解氧急剧下降，出现亏氧，造成水质变坏，甚至恶臭；

（2）致使水体富营养化，促使藻类等水生植物过度繁殖，生长。过多水生植物枯烂，使水质变坏；

（3）使鱼类中毒，其致死浓度为游离氨0.3～3.0mg/L；

（4）影响饮用水的消毒；

三、目前技术现状

活性污泥法是在城市污水和含有有机物工业废水的经济有效的处理技术上发展起来的方法，这种处理法与1913 年在英国的曼彻斯特市,由Arden 和Rockett 所开创。活性污泥法是以存在于污水中的各种有机污染物为培养基，在溶解氧存在的条件下，对混合微生物群进行连续培养，并通过凝聚、吸附、氧化分解和沉淀作用，以去除有机污染物的一种污水处理方法。

国内现有的焦化厂废水处理大多采用常规的活性污泥法，污水中氨氮去除效果不好，CODCr、BOD5 的去除效果也较差。采用传统活性污泥法处理后的焦化废水，特别是CODCr、NH3—N 两项指标，很难达标。为了提高CODCr 及NH3-N 的去除率，近年来人们从工艺流程、反应器及微生物强化技术等几方面着手，进行了大量的研究开发工作。

1、生物脱氮A/O、A2/O 及其它组合工艺<BR>20 世纪90 年代初期法国、德国和澳大利亚等国的焦化厂相继使用A/O （硝化/反硝化）技术进行污水脱氮处理。在我国，厌氧/好氧(A/O) 处理焦化废水的实验室研究开始于20 世纪80 年代末。目前，人们对焦化废水生物脱氮的研究与应用主要集中在厌氧-缺氧/好氧(A2/O)和序批式间歇反应器(SBR)工艺。众多研究表明，反硝化－硝化工艺对于降低出水CODCr、NH3-N 浓度是一种行之有效的方法。目前，从工艺上讲，专家们普遍认为(A/O)工艺是处理焦化废水较好的一种工艺，也适合我国现有焦化处理设施的改造。

缺氧段（A）的作用是脱氮装置的关键部位之一,目前采用加填料(载体) 的生物膜法,没有充氧现象,其脱氮效率好、经济可靠。好氧（O）的溶解氧控制在3~6mg/L 范围内，先由反应器中碳化菌降解易降解的含碳化合物，再由亚硝酸盐菌(Nitrosomonas) 和硝酸菌(Nitrobacters) 两类菌的协同作用下将NH4+ 氧化为NO2-和NO3-, 完成硝化反应。

2、微生物菌剂强化技术

生物强化技术，就是为了提高废水处理系统的处理能力，而向该系统中投加从自然界中筛选的用于处理焦化废水的优势菌种或通过基因组合技术产生的高效菌种（目前，基因工程菌在我国禁止使用），以去除某一种或某一类有害物质的方法。投入的生物菌剂与底质之间的作用主要包括直接作用和共生代谢作用。针对目前我国焦化废水处理现状，将生物强化技术与生化工艺技术相结合无疑是一条比较实用的思路。生物膜法、活性污泥法或加入生物菌剂，都是利用生物的分解能力来处理废水中的污染物。但是他们都有几个共同的缺点：生物种类不全，生物数量不足，分解污染物的能力欠佳。

现在，很多废水处理工程都采用一种新的生物菌剂：High Solution Bacteria （高分解能力细菌），简称：H．S．B．，就是把微生物经过筛选及驯化，将多种微生物构成分解链（生物链）种植在污水处理槽内进行分解污染物。其特点如下：

1）H．S．B．菌群本身没有毒性，无致病性，不会产生二次公害；

2）分解或降低废水的COD、SS、BOD5 浓度及含量上造成的污染速<BR>度快而且效果好；

3）消除NH3 、H2 S、P 及有机酸的能力强，能够出臭；

4）设备简单，操作成本低廉，故障率低；

5）污泥产生量少，每去除1 公斤COD 产生的剩余污泥约1 公斤；

6）CODC 、BOD5的分解能力约为15~35kg/ m3 ?d，N 的去除率在85%以上，P 的去除率在90% 以上；

7） 污泥的沉降性能好，紧密度高，稳定性高；

8）由试运行到符合排放标准需要的时间短。

3、高效生物反应器技术

从废水生物处理的发展历程来看，工艺是研究的一个方面，开发高效反应器是另一重要方面。生物膜反应器用于焦化废水处理近年来受到研究者们的普遍重视。生物流化床、固定床、GAC 膨胀床、生物转盘、加半软性填料的固定膜系统在处理焦化废水时均取得较好效果,生物流化床用于焦化废水处理在国外已得到推广应用。

Paul Sutton 等人用生物流化床反应器(FBR)对加拿大Algome 钢厂焦化废水的应用处理进行了工程试验研究，其中废水流量为40m3/h ，含酚质量浓度高达1000mg/L，CODCr4000mg/L 加入一定量的稀释水以控制水温。2 周后，生物流化床反应器出水中酚的去除率达99％；5 周后，硫氰酸盐的质量浓度降至5mg/L 以下，出水CODCr 小于100mg/L，氨氮小于15mg/L 。

4、固定化微生物技术在焦化废水处理中的应用

固定化微生物技术，是国际上从20 世纪60 年代后期开始迅速发展的一项技术，它是通过化学或物理手段将游离的微生物固定在载体上使其高度密集，并使其保持活性反复利用的方法。可用多孔陶粒、活性炭、活性炭载体、组合填料等吸附自固定化混合硝化菌种来处理焦化废水。

四、工艺流程及具体操作一般的焦化废水处理工艺的流程图如下：

稀释水

首先，在进入事故池之前要进行焦油的清除。焦化废水含有大量的焦油，例如某钢铁厂蒸氨废水的含油量为100~500mg/L ，这对后续的生化处理能力有很大影响，比如管道的堵塞，生物菌剂的大量死亡等等，最后导致出水水质的不达标。一般要求进生化池的含油量不超过50mg/L ，为此可以针对蒸氨原水除油进行改造，使进生化系统的油量降至20~30mg/L 。剩余氨水进入蒸氨前增设一套除油设施及集油池、剩余氨水池、氨水泵、焦油泵，使蒸氨原水中的含油量由100-500mg/L 降到20-40mg/L 。即剩余氨水进入隔油池除去极易除去的油后，进入除油器进行气浮除油，除油后的剩余氨水自流到剩余氨水槽，由氨水泵送至现有剩余氨水蒸氨装置蒸氨，脱出的焦油自流进入集油槽，再用泵送到冷凝鼓风工段的机械化澄清池分离、回用。

其中好氧（缺氧）过程中的主要反应如下（以H．S．B．为例）：

反应代表式：CxHyOZ+(x+y/4-z/2)O2

 xCO2 + y/H2O 细胞合成：

nCxHyOz+nNH3+n(x+y/4-z/2-5)O2     (C5H7NO2)n+n(x-5)CO2+2n(y-4)H2O

细胞分解：(C5H7NO2)n+5n O2       5nCO2+2n H2O

硝化反应：NH3+ H2O    NH4++OH —

2 NH4++3 O2     2NO2 —+2 H2O+4H+

2NO2 —+ O2    2NO3 —

缺氧脱氮反应方程：6 NO3 —+5CH3OH      3N2+5CO2+7 H2O+6 OH —

NO3 —+1.08 CH3OH+0.24H2CO

 0.056C5H7NO2+0.47N2+1.68 H2O+HCO3 — NO2 —+0.67 CH3OH+o.53 H2CO

0.04 C5H7NO2+0.48 N2+1.23

H2O+ HCO3 — 8 NO2 —+5CH3COOH

 4N2+10 CO2+8 OH —+6 H2O     8 NO2 —+3CH3COOH

4N2+6 CO2+8 OH —+2 H2O

上一页 页码：[1 2 3 >>] 下一页 共3页