多段式生物接触氧化法处理焦化废水实验研究

梁启煜，王迎春，赵佳悦，刘志刚，宋晓皎

(山西能源学院能源与动力工程系，山西 晋中 030600)

生物接触氧化法是生物滤池与活性污泥的组合工艺，兼具两者的优点，广泛应用于处理城市和工业污水[9-10]。本文利用多段式生物反应器对某焦化厂焦化废水进行实验研究，验证多段式生物处理技术处理焦化废水达标排放的可能性。

1 实 验

1.1 实验装置

图1 反应器装置示意图Fig.1 Schematic diagram of reactor

实验装置由有机玻璃加工制成，配有一个储水箱，储存缺氧池出水，由蠕动泵从进水桶中抽取实验用水，污水在反应器中流程如图1所示。反应器总体积60 L，共分为8格，水流呈上进下出、下进上出的方式从1格流入8格流出，每格内均设置填料架，填料架上捆绑软性纤维填料，底部放置曝气头，连接曝气泵，每格由独立流量控制阀门控制曝气量。在2、4、6、8格设置pH在线监测装置。

1.2 原水水质

原水取自某焦化厂净化车间厌氧池出水，主要指标如表1所示。

表1 原水水质指标Table 1 Influent water quality

1.3 测定方法

水质指标按照《水和废水监测分析方法》[11]测定，温度和溶解氧(Dissolved Oxygen，DO)采用便携式溶解氧测定仪测定(JPBJ-608，上海仪电科学仪器股份有限公司)。pH使用pH计检测(PHSJ-4F，上海仪电科学仪器股份有限公司)。

1.4 实验方法

实验过程分为闷曝、生物膜驯化、正常运行三个阶段。

反应器中加入取自净化车间好氧池的活性污泥40 L，污泥浓度1.58 g/L，保持温度在22～26 ℃，pH在7～7.5，闷曝2天，实现生物膜挂膜。

闷曝结束后，开始驯化培养生物膜，，将原水稀释后维持进水COD在750 mg/L左右，保持水力停留时间HRT为6天，温度与pH条件保持不变，连续运行7天，当COD去除率保持稳定，达到80%左右时，生物膜培养驯化完成，可以开始正常运行。

正常运行阶段，逐渐降低原水稀释比例提高进水COD至进水为不稀释原水，并逐渐缩短水力停留时间HRT至1.6天，检测出水COD含量，考察反应器处理效果。

2 结果与讨论

2.1 COD去除效果

图2 COD去除情况Fig.2 COD removal effect

实验过程中COD去除情况如图2所示。生物膜驯化过程持续7天，保持进水COD在750 mg/L左右，去除率从第5天开始达到80%左右，并保持稳定。因此，在第8天提高进水COD到1100 mg/L左右，缩短水力停留时间至2.5天，COD去除率没有出现明显下降，仍维持在80%左右，说明生物膜培养驯化完成，反应器启动完成。反应器能在较短时间内启动完成，主要是因为接种污泥来自原系统好氧池，污泥中的微生物对废水有一定的适应性，因此可以在较短时间内完成驯化。

从第12天开始，提高进水COD至1800左右，水力停留时间缩短至1.6天，出水COD基本保持在250 mg/L，第25天，进水不再稀释，直接通入原水持续运行，虽然进水COD在运行过程中出现波动，但反应器运行仍保持稳定，出水COD基本保持在260 mg/L左右，去除率稳定在90%，说明反应器不仅有较好的COD效果，还具备较好的抗冲击负荷能力。

2.2 NH3-N去除效果

反应器氨氮的去除主要通过硝化和反硝化过程实现。在反应器运行的第15天开始，对进出水氨氮浓度进行了检测，结果如图3所示。实验过程中进水氨氮浓度随COD浓度上升而逐渐增加，由45 mg/L上升至70 mg/L左右，出水氨氮浓度始终保持在5 mg/L左右，说明反应器内已经建立起较为稳定的硝化-反硝化过程。

图3 进出水氨氮浓度Fig.3 Influent and effluent nitrogen concentrations

2.3 不同段处理情况

图4 不同位置COD去除效果Fig.4 COD removal effect in each compartment

在反应器稳定运行后，在第27天取第2、4、6、8格水样进行检测COD，检测结果见图4。图4中曲线为出水COD，柱状图表示不同格室COD去除量。当进水COD为2818 mg/L时，第2格COD为425 mg/L，第4格COD为407 mg/L，第6格COD为384 mg/L，第8格COD为251 mg/L，可见COD去除主要集中在前两格完成，去除量为2393 mg/L，占进水COD的84%，从2格往后COD去除量明显下降，仅在第8格有所上升。分析原因可能是前两段反应器中COD浓度较高，易降解有机物浓度高，营养充分，生物膜培养良好，微生物代谢旺盛，污水中的大部分有机物得以降解，后几段易降解的有机物已经大部分降解，剩余是难降解有机物，微生物可利用的有机物不足，代谢受阻，COD去除量明显下降。而在第8格去除量有所上升可能是由于经过前几段的处理，部分难降解有机物被分解，生物膜可利用有机物浓度增加，代谢效率上升，COD去除量有所增加。对2、4、6、8格溶解氧进行了测定，结果见图5，可以看到，第2格溶解氧含量明显低于其他几格，说明在前2格生物有氧代谢旺盛，对应的COD去除量也最高，这也验证了之前的分析。

图5 不同位置溶解氧含量Fig.5 Dissolved oxygen in each compartment

3 结 论

运用多段式生物接触氧化法处理焦化废水，出水COD能达到200～260 mg/L。出水氨氮浓度达到8 mg/L以下，相比于传统的活性污泥法有较好的处理效果，该工艺运行稳定，具有一定的抗冲击能力。多段式生物接触氧化法去除COD主要集中在前几段，在实际工程应用过程应充分发挥不同格室的处理特点，合理设计反应器，获得最优的处理效果。