粉末活性炭固固定高效菌降解焦化废水的中试研究

第３５卷第６期Ｖｂｌ．３５Ｎｏ．６河北工业大学学报ＪＯＵＲＮＡＬ０ＦＨＥＢＥＩＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹ０ＦＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ２００６年１２月Ｄｅｃｅｍｂｅｒ２００６文章编号：１００７－２３７３（２００６）０６．００４３．０６粉末活性炭固定高效菌降解焦化废水的中试研究张洪起１，李立敏１’２，李柳２，徐军富３（１．河北工业大学教务处，天津３００１３０；２．石家庄焦化集团有限责任公司，河北０５００３１；３．宁波恒洁水处理工程有限公司，浙江３１５８００）摘要为了探索高效菌应用于工程中降解高浓度焦化废水的有效方法，投加ＨＥＮＧＪＩＥ高效混合菌制剂和作为载体的粉末活性炭于Ｏ，ＡＯ：工艺中，进行中试试验．试验结果表明：此方法可以很好地固定高效茵，对未经稀释的高浓度焦化废水进行直接处理．在水里停留时间为８４ｈ，进水ＣＯＤ浓度平均值为５４３５．７ｍｇ／Ｌ时，出水ＣＯＤ浓度为３６９．３ｍｇ／Ｌ，ＣＯＤ去除率为９３．１７％；进水ＮＨ，－Ｎ浓度平均值为６７．８０ｍｇ／Ｌ，出水ＮＨ，－Ｎ浓度为１．０４ｍｇ／Ｌ，Ｎｉｌ，－Ｎ去除率为９８．１８％．色度为１００～２００倍．除ＣＯＤ与色度外，其他检测项目均可达到一级排放标准．茵剂一次投加，投茵量小，操作简单，适合工程应用．关键词粉末活性炭；高效菌；焦化废水；Ｏ。

ＡＯ：工艺中图分类号Ｘ７０３文献标识码ＡＰｉｌｏｔＥｘｐｅｒｉｍｅｎｔｏｆＣｏｋｅ—ｐｌａｎｔＷａｓｔｗａｔｅｒＴｒｅａｔｍｅｎｔｗｉｔｈＨｉ曲１ｙＥｆｉｅｃｔｉｖｅＢａｃｔｅｒｉａＩｍｍｏｂｉｌｉｎｇｂｙＰｏｗｄｅｒｅｄＡｃｔｉｖｅＣａｒｂｏｎＺＨＡＮＧＨｏｎｇ．ｑｉｌ，ＬＩＬｉ．ｍｉｎｌ，一，ＬＩＬｉｕ２，ＸＵＪｕｎ．ｆｕ３（１．Ｄｅａｎ’ｓＯｆｆｉｃｅ，ＨｅｂｅｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｔｉａｎｊｉｎ３００１３０，Ｃｈｉｎａ；２．ＳｈｉｊｉａｚｈｕａｎｇＣｏｋｅ＆ＣｈｅｍｉｃａｌＧｒｏｕｐ，Ｈｅｂｅｉ０５００３１，Ｃｈｉｎａ；３．ＮｉｎｇｂｏＨｅｎｇｊｉｅＷａｓｔｅｒｗａｔｅｒＴｒｅａｔｍｅｎｔＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＧｒｏｐ，Ｚｈｅｊｉａｎｇ３１５８００，Ｃｈｉｎａ）ＡｂｓｔｒａｃｔＴｏｅｘｐｌｏｒｅｔｈｅｅｆｆｅｃｔｉｖｅｍｅｔｈｏｄｏｆｔｒｅａｔｉｎｇｃｏｋｅ・ｐｌａｎｔｗａｓｔｅｗａｔｅｒｗｉｔｈｈｉｇｈｌｙｅｆｆｅｃｔｉｖｅｂａｃｔｅｒｉａ，ｗｅｃａｒｒｉｅｄｏｕｔａｐｉｌｏｔｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｂｙａｄｄｉｎｇＨＥＮＧＪＩＥｈｉｇｈｌｙｅｆｆｅｃｔｉｖｅｍｉｘｅｄｂａｃｔｅｒｉａａｎｄＰｏｗｅｒｅｄａｃｔｉｖａｔｅｄｃａｒｂｏｎａｓｃａｒｒｉｅｒｔｏＯ，Ａ０２ｓｙｓｔｅｍ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｄｅｍｏｎｓｔｒａｔｅｓｔｈａｔｔｈｉｓｐｒｏｃｅｓｓｃａｎｔｒｅａｔｈｉｇｈｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｃｏｋｅ—ｐｌａｎｔｗａｓｔｅｗａｔｅｒｗｉｔｈｏｕｔｄｉｌｕｔｉｏｎ．ＷｈｅｎｔｈｅＨＲＴｉｓ８４ｈｏｕｒｓ，ｔｈｅａｖｅｒａｇｅｉｎｆｌｕｅｎｔａｎｄｅｆｆｌｕｅｎｔｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｏｆＣＯＤｉｓ５４３５．７ｍｇ／Ｌａｎｄ３６９．３ｍｇ／Ｌ，ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ，ｔｈｅｒｅｍｏｖａｌｒａｔｅｏｆＣＯＤｉｓ９３．１７％；ＴｈｅａｖｅｒａｇｅｉｎｆｌｕｅｎｔａｎｄｅｆｆｌｕｅｎｔｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｏｆＮＨ３一Ｎｉｓ６７．８０ｍｇ／Ｌａｎｄ１．０４ｍｇＺ－，ｔｈｅｒｅｍｏｖａｌｒａｔｅｏｆＮＨ３－Ｎｉｓ９８．１８％．ＥｘｃｅｐｔｆｏｒＣＯＤａｎｄｃｈｒｏｍａ（１００－２００），ｏｔｈｅｒｉｔｅｍｓｄｅｔｅｃｔｅｄＣａｎｒｅａｃｈｔｈｅｓｔａｔｅｄｉｓｃｈａｒｇｅｓｔａｎｄａｒｄｓ．Ｍｏｒｅｏｖｅｒ，ｉｔｎｅｅｄｓｓｍａｌｌｅｒｍｏｕｎｔｏｆｂａｃｔｅｒｉａ、ｓｈｏｒｔｅｒｓｔａｒｔｕｐｔｉｍｅ．ＴｈｅｏｐｅｒａｔｉｏｎｉｓｓｉｍｐｌｅａｎｄＣａｌｌｂｅｅａｓｉｌｙａｐｐｌｉｅｄｔｏｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ．ＫｅｙｗｏｒｄｓＰｏｗｅｒｅｄＡｃｔｉｖａｔｅｄＣａｒｂｏｎ（ｎ～Ｃ）；ｈｉｇｈｌｙｅｆｆｅｃｔｉｖｅｂａｃｔｅｒｉａ；ｃｏｋｅ－ｐｌａｎｔｗａｓｔｅｗａｔｅｒ；ＯｘＡ０２ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ焦化废水是一种高浓度、多组分的难降解工业废水，其中含有大量有毒有害的物质．随着人们环保意识的提高，其治理越来越受到重视．但是也正因为其含有的难生物降解的有机物，使焦化废水的治理成为废水处理领域的一大难题．目前，国内大多数焦化厂采用生化方法处理焦化废水，其中又以普通活性污泥法为主，一般都是将进水稀释到ＣＯＤｅｒ浓度在２０００ｍｇ／Ｌ以下，但是出水一般仍在２００～４００ｍｇ／Ｌ之间，达不到国家排放标准．虽然新建或改建的焦化废水处理装置一般采用ＡＯ、Ａ，Ａ２０或Ｏ。

ＡＯ：工艺，出水水质有所改善，但是大部分企业经生物法处理后，出水ＣＯＤｅｒ仍不能达标排放“１，并且进水仍需稀释．生物强化技术是通过在生物处理体系中投加具有特定功能的微生物来改善原有处理体系的处理效果，尤其是难降解有机物的去除．投加的微生物可以来源于原来的处理体系，经过驯化、富集、筛选、培养达到一定数量后投加，也可以是原来不存在的外源微生物．生物强化技术由于能在不扩充现有水处收稿日期：２００６－０２－２２作者简介：张洪起（１９７３．），男（汉族），实验师河北工业大学学报第３５卷理设施的基础上，增强所谓难降解污染物的降解效率，提高水处理的范围和能力，因而近年来在现代废水处理中的应用日益受到重视．针对目前我国焦化废水处理现状，将生物强化技术与普通生化工艺相结合，无疑是一个比较实用的思路．解决高浓度焦化废水直接处理的问题，应首先从生物法处理的主体——微生物去考虑．从理论上来说，不论哪种有机物都是可以生物降解的．研究降解某一特定污染物的高效菌是近年来的研究降解焦化废水的热门课题，并且筛选出了多种具有高效降解焦化废水或其中某一类污染物的高效菌．目前投菌法在德国、日本、爱尔兰等国已经投入工业应用［２－３］但是在国内尚处于实验室研究阶段，工程应用的不多．投菌法成功的关键在于首先找到能降解所处理废水中难降解污染物的高效菌，其次能有合适的方法固定微生物使其能存留于处理系统中，最后，提供此高效菌生长繁殖的合适条件并使所有微生物形成一个互相依存的有机整体．直接投加高效菌于具有自然菌的系统中进行强化，高效菌可能因为不适应所处的环境，竞争不过系统中的原有优势菌而逐渐被淘汰，因此，只投加高效混合菌于水处理体系中对保留高效菌及其生长繁殖方面有很大优势．为了探索高效菌应用于工程中降解高浓度焦化废水的有效方法，本文进行了投加一种ＨＥＮＧＪＩＥ高效混合菌制剂于Ｏ。

ＡＯ：工艺中降解高浓度、未稀释的焦化废水的中试试验．１中试试验１．１水质情况河北某焦化厂引进德国的全负压煤气净化回收工艺，采用ＡＳ循环洗氨脱硫，全厂所有废水均进入净化系统，再经过脱酸蒸氨送入现有活性污泥法生化处理系统．此焦化废水水质情况如表１．表１焦化废水水质表Ｔａｂ．１Ｔｈｅｑｕａｆｉｔｙｏｆｃｏｋｅ－ｐｌａｎｔｗａｓｔｅｗａｔｅｒ由于蒸氨系统效果好，此废水ＮＨ，－Ｎ含量较低．但是由于化工系统产品多及焦化废水没有脱酚等原因，形成酚、硫化物含量高，一些难降解有机污染物含量也高的特点．通过ＧＣ．ＭＳ分析（委托中科院理化所分析）可知，该焦化废水组成极为复杂，除酚类化合物外，其它为萘、喹啉、吡啶等大分子多环芳烃和杂环类化合物，很难被常规的微生物所降解．具体所含物质为：苯酚２１．５０％，甲基苯酚５．１４％，３．甲基苯酚２８．９８％，２，６．二甲基苯酚３．２２％，喹啉１４．０９％，３．苯基２．丙烯腈１．３２％，２．甲基氰苯１２．５８％，１．Ｈ．３．丙醛吲哚酸０．４７％，萘５．６６％，２．萘酚Ｏ．０５％，２．甲基一１．萘酚０．１０％，吖啶０．３９％，吡啶３．４％．１．２试验方案１．２．１菌及载体的选择由于该废水难降解，有机物含量高，因此我们采用投加对此类有机物具有高效降解力的ＨＥＮＧＪＩＥ混合菌制剂来提高ＣＯＤ的去除率．ＨＥＮＧＪＩＥ高效混合菌制剂是由１００多种细菌组成的一个有机的混合菌群，其中既有针对焦化废水中难降解污染物而筛选的高效的好氧菌、厌氧菌，还有大量的兼性菌．在中试试验开始前，对菌剂扩培时，逐步加入该焦化废水对其进行驯化．因为粉末活性炭具有巨大的比表面积和很强的吸附性，在水处理中一般用作吸附剂，以吸附除去废水的色度、气味、有机污染物等，但是因为吸附饱和后再生困难，限制了它的广泛应用．在本试验中，利用粉末活性炭的吸附作用固定高效菌，使其被活性炭吸附形成大的絮体，减少高效菌的流失，增强污泥絮体的沉降性８１．活性炭既能吸附有机物（尤其对于芳族化合物有特定的吸附）又能吸附大量酶，延长了有机物在处理系统的停留时间，有利于强化微生物对难降解物质的处理．第６期张洪起，等：粉末活性炭固定高效菌降解焦化废水的中试研究４５１．２．２工艺流程的选择该废水ＣＯＤ浓度很高，设计试验采用Ｏ，ＡＯ：工艺．首先在Ｏ。

段在好氧微生物的作用下，废水中的易降解有机物降解为二氧化碳和水，去处废水中的大部分ＣＯＤ及可在好氧条件下降解的有毒物质，如酚类化合物、硫化物、硫氰酸根等，减轻Ｏ：段的ＣＯＤ负荷，保障硝化反应的顺利进行，Ｏ，段停留时间为２０ｈ．在兼氧段利用好氧回流混合液中的ＮＯ：－Ｎ和ＮＯ，－Ｎ进行反硝化，将硝态氮转化为氮气而实现彻底脱氮，同时还可以降解一些难降解的有机物作为反硝化反应的碳源，Ａ段停留时间为３５ｈ．Ｏ：段的主要作用是进行硝化反应将ＮＨ；－Ｎ转化为ＮＯ；－Ｎ或Ｎｏｉ．Ｎ，Ｏ：段停留时间为２５ｈ．水量为２５０Ｌｍ．流程图如图１所示．图１Ｏ，ＡＯ：工艺流程图Ｆｉｇ．１ＦｉｇｕｒｅｏｆＯｌＡ０２ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｃａｌｐｒｏｃｅｓｓ１．３污泥的培养与驯化从２００５年７月１９日向各池中加入半池自来水后，再向系统内投菌及粉末活性炭，菌剂的量为池容的ｏ．５％，活性碳为池容的１％．利用不同的环境条件，培养出适合条件的不同的优势菌．从７月２０日开始，间歇向各池子进原水，Ｏ。

池因为主要培养好氧降解焦化废水中ＣＯＤ的细菌，因此进水量较大，约为５０Ｌ／ｈ，Ａ池和０２池约为３０Ｌ／ｈ，并且投加营养液、葡萄糖和适量磷酸三钠，Ｏ。

池独立培养．Ａ池与Ｏ：连接培养．Ｏ，和Ｏ：的ＤＯ控制为３～４ｍｇ／Ｌ，Ｏ：的ｐＨ控制为７．５～８．０，用碳酸钠调节ｐＨ值．根据分析的各池ＣＯＤ和ＮＨ，一Ｎ浓度数据调节各项指标及进水量，进水量及进水时间逐渐增长．第１４天，开始连续进水，水量为１００Ｌ／ｈ．至第２５天，进水量升为１５０Ｌ／ｈ．开始检测ＮＯ；．Ｎ时，结果Ｏ。

池ＮＯｉ－Ｎ浓度为已经为３．９８ｍｇ／Ｌ．Ｏ：池仅为０．３２ｍｇ／Ｌ．为了促进Ｏ：池硝化反应的启动，断开ｏ。