生物活性炭技术深度处理焦化废水的研究

李圆圆

(太原学院环境科学与工程系，山西 太原 030032)

引 言

化工工厂在进行炼焦及煤气净化等工作时，会产生大量焦化废水，其中含有类型多样的有机物，构成成分非常复杂，而且其中的成分大多都是致畸致癌物质，对于人体的危害非常大。因此，有关部门需要加强对焦化废水处理工作的重视，并且采用有效的方式，对其进行深度处理，借此减少其中的有害物质，降低焦化废水的危害性。

1 实验材料与方法

1.1 实验材料

这一研究实验主要材料为高效复合菌以及焦化废水。高效复合菌是由多株高效降解菌按照1∶1的比例混合而成，其中的每一种菌株都能够分别降解焦化废水中的一种有机物，这些菌株来源于实验室的研究成果。焦化废水则来源于相关焦化厂的生化处理车间。高效复合菌与活性炭组合在一起形成了生物活性炭，并能够对焦化废水进行处理，促使焦化废水能够达到再生水的标准。

1.2 实验方式

在对生物活性炭技术进行实验研究时，会采用上进下出的实验方法，让焦化废水与生物活性炭有一个全面的接触，这样则能够促使两者充分反应，借此取得良好的实验效果，使其能够在具体的焦化废水处理工作中得到有效的应用。在实验中，需要在高位槽中储备相应的焦化废水，并且要借助流量计对其进水流量予以合理调节，然后再利用空气泵对其予以曝气处理，接着使处理之后的废水能够流经活性炭柱的上方位置，促使活性炭柱的吸附作用在废水中发挥出来。实验研究人员若想使生物活性炭能够保持高效率的状态，则需要进行定期的反复冲洗工作[1]。

另外，在开始进行生物活性炭技术的研究实验时，相关研究人员通常使用物理循环的方法，进行活性炭的挂膜实验，并且还会按照一定的科学比例，对组合起来的高效符合菌进行稀释，之后在将其与相关营养液进行混合，以此融入到高位槽之中。与此同时，研究人员需要采用上流式的方法，促使混合起来的溶液经过活性炭柱的底部位置，从其上方出水口的位置流出来，而且实验研究人员需要每天对进出、口的OD600进行认真检测，借此对活性炭的挂膜情况予以合理判断。相关研究人员若是发现挂膜成功，则可以将适量的焦化废水加入到高位槽之中，并借助挂膜成功的活性炭对焦化废水进行处理，以此观察处理现象。

在这一研究实验中，所使用的废水水质指标通常为：COD为250 mg/L～ 300 mg/L，UV为2 542.52～3.14，pH为7～9。

而实验中所使用的活性炭指标则为：比表面积为1 000 m2/g～1 200 m2/g，堆积密度为490 g/L～500 g/L,碘吸附值≤1 000 mg/g，颗粒直径保持在2 mm。

1.3 实验分析方法

在研究实验过程中，可以采用重铬酸钾法对COD进行检测；在对实验中的UV254进行检测时，相关研究人员可以使用UV-2000型紫外分光光度计；而实验研究人员在进行色度的检测工作时，需要稀释倍数的方法；另外，研究人员在实验过程中还需要对活性炭上存在的生物量予以有效检测，则需要使用磷脂法，确保检测的准确性[2]。此外，实验研究人员在对脱氢酶活性进行测定时采用的方式为从活性炭柱的出水口位置取下小部分的湿炭，然后按照特定的顺序将缓冲溶液以及葡萄糖-TTC溶液放入其中，而且还要在避光的环境中对其予以有效培养，并将甲醛当作相关反应的终止剂，以此实现对脱氢酶活性的有效测定。

2 实验结果分析

2.1 活性炭挂膜期间的OD600的变化情况

在进行活性炭挂膜的过程中，需要将进水量调节为2 mL/min的流速，其曝气量则需调节为0.25 mL/min的流速。在活性炭的整个挂膜过程中，进出水的OD600在其中处于一种上升的状态，但是，在活性炭柱的挂膜初期，进、出水之间的OD600差异量相对较大，究其原因，则是由于大量的细菌被生物活性炭吸附，使得出水口的细菌少于入水口，造成二者之间的差距增大。另外，随着活性炭柱自身挂膜时间的不断延长，其所吸附的细菌也会变得比初期更多，这样也会促使进出水之间的OD600差异量逐渐降低，同时也说明生物活性炭已经开始呈现出吸附度饱和的现象，在这种情况下，就可以初步判断出活性炭挂膜成功。

2.2 扫描电镜的分析结果

通过对扫描电镜结果进行分析，可以得出，活性炭柱在实验初期以及后期的挂膜过程中，其自身的表面都附着不同量的细菌。就活性炭柱的挂膜初期来说，其表面所附着的细菌数量是比较少的；不过，在活性炭柱的挂膜后期，其表面附着的细菌会变得非常多。而且随着活性炭柱自身挂膜时间的变长，那么附着在其表面的微生物就会逐渐形成相应的生物膜，最终成为生物活性炭，这样则能够促使细菌在活性炭表面的生长状态更加稳定，同时也能够实现生物活性炭对焦化废水中有机物的有效降解。

2.3 出水水质的分析

其一，COD的变化情况。实验研究人员若是发现活性炭已经挂膜成功，就需要将相关进水量调节为3.0 mL/min，将曝气量调节为0.25 L/min。同时还要保持每天取样的频率，以此对出水水质进行科学分析。在实验开展的初期阶段，会出现COD脱除率较高的情况，而出现这种现象的主要原因，则是由于实验前期的焦化废水处理，基本是借助活性炭自身的吸附作用，而且在这一研究实验运行几天之后，活性炭柱会吸附更多的杂质，在这种情况下，出水COD就会逐渐提升，而孔容量则会逐渐减少，COD的脱出率就会逐渐降低。在这一期间，微生物自身还处于适应阶段，其自身的降解作用还没有充分发挥出来。当整个研究实验运行7 d后，出水COD的变化状态就会稳定下来，这时的COD脱除则主要是微生物的降解，其能将其降低到60 mg/L以下，COD的脱出率也会达到75%以上。

其二，UV254与COD的变化趋势大体呈现出一致的现象，而当研究实验的运行呈现稳定状态后，出水UV254就会降低到大约0.3，而且其自身的平均脱出率也基本超出75%，这样则表明，相关吸光值处在254 nm范围的物质通常都会受到有效的降解，进而对焦化废水中含有的有机物进行有效处理。此外，在实验的前7 d，色度的脱除率会呈现出下降的趋势，在7 d之后，色度脱除率则会出现“先上升，后稳定”的状态，同时，其出水色度也会处于30度的范围之内，而脱除率则能够达到90%以上。由此可见，色度的变化趋势与COD基本一致，也是在实验运行初期由活性炭吸附去除，在7 d之后，生物膜在活性碳的表面上形成，大量的繁殖的微生物则会将自身的降解作用充分发挥出来，而色度的脱除率也会逐渐上升。

3 结语

通过上述分析，生物活性炭技术在焦化废水深度处理中的有效应用，能够在一定程度上减少焦化废水中含有的有毒有害物质，降低其自身的危害性以及污染度，这对于工业的发展也有一定的推动作用。因此，相关部门要对生物活性炭技术予以重视，并且结合实际情况，将这一技术有效应用到废水的深度处理工作中，充分发挥出其自身的效用，避免焦化废水对环境及人体健康造成危害。