焦化廢水生物處理基礎研究及其工藝設計

丁曉軍 吳潔

（東臺市環境科學研究所 江蘇東臺 224200）

焦化廢水生物處理基礎研究及其工藝設計

丁曉軍 吳潔

（東臺市環境科學研究所 江蘇東臺 224200）

本文中從生物處理焦化廢水的多種菌中選出了四種優勢菌進行了降解實驗，之后將優勢菌進行了混合和固定化操作得出了一種高效復合菌，使用水解—好氧兩段式SBR處理了焦化廢水中的喹啉和吡啶兩種難生物降解污染物，分析實驗數據得出了優勢菌處理焦化廢水的最佳溫度和pH值條件。其次通過控制變量法對廢水濃度和水力停留時間兩個因素進行實驗得出了處理焦化廢水的最佳水力停留時間和廢水濃度。

焦化廢水；SBR法；降解率

自1980年以來，我國國民經濟迅速發展，尤其是煉焦制氣產業的發展更為迅猛，焦化制氣行業工廠不斷擴大其生產規模。未經處理或者處理后不達標就直接排放到環境中，將造成江海、湖泊、河流等地表水以及地下水的污染，引起水質惡化，水生生物死亡或者變異，更加劇了水資源的緊缺程度[1]。

焦化廠中高溫條件下干餾煤、天然氣的純化和其他化工產品的精煉工藝過程中都會伴隨著焦化廢水的產生。焦化廢水的成分較為復雜，它含有上百種的溶解性有機物，其中有80%以上的酚，部分單環、多環芳香族有機物，含氮、磷、硫的雜環化合物，此外還有一些無機鹽類無機物。焦化廢水一般含有1～3g/L的COD濃度，200mg/L的氨氮濃度，屬于較難生物處理的高濃度工業廢水。尤其是焦化廢水的脫氮處理已經成為了當今急需解決的環境問題之一[2]。

1 優勢菌株的篩選

實驗開始時本人選用了肉湯作為培養基對營養變形桿菌、45號桿菌、巨大芽孢桿菌和枯草芽孢桿菌4種菌進行培養，結果發現用751-GW分光光度計測量時發現肉湯本身帶有的少量棕黃色會影響測定，說明培養基顏色對實驗的測定有較大的影響。所以之后在實驗中選用了葡萄糖作為培養基，四種菌株曝氣了5h之后，經測量和分析，計算出它們對喹啉的去除率。結果見表1

表1 四種菌株對喹啉的去除率

2 優勢菌株的降解特性

2.1 溫度對菌株降解速率的影響

分別在10℃、20℃、30℃、40℃、50℃下對四種細菌進行5h的曝氣，再用它們處理喹啉廢水，測量計算出去除率并制作曲線圖，圖中有四條折線，每條折線代表一種細菌，經過實驗得出四種細菌在40℃左右時的降解率最高。具體數據見圖1。

圖1 不同溫度的吡啶去除率

圖2 pH值不同時四種菌對吡啶的去除率

2.2 pH值對菌株降解率的影響

將四種細菌分別在 pH為 5、6、7、8、9、10時進行 5h曝氣之后，測定并計算出各自對吡啶的去除率，得出結論在pH為7左右時降解率最大。數據見圖2。

3 水解-好氧兩段SBR處理焦化廢水

不同的水力停留時間和濃度條件下焦化廢水的處理效果也不同。實驗時用0.9%的生理鹽水沖洗富集培養篩選出來的營養變形桿菌和其他優勢菌株，再加入盛有活性污泥的好氧反應器中。實驗通過控制變量法進行測定水力停留時間和廢水濃度兩項影響因素對焦化廢水處理的去除率影響。通過實驗測定得出這樣的結論：①濃度不變時，厭氧水解和好氧曝氣處理分別在12h和18h時的降解率較高，此時的系統耗能較少且去除率高。②相同的水力停留時間下，高濃度的廢水處理效果優于低濃度廢水的處理效果。這是因為低負荷時水中COD、氨氮等細菌的營養物質較少，不能滿足微生物生長的需求，一些微生物進行內源呼吸，污泥活性較低，此時的處理率較低；當進水負荷高時營養物質相對充足，微生物大量生長繁殖，對廢水的降解也相對較高[3]。

4 SBR法過程動力學基礎研究情況

目前人們對SBR法處理廢水的動力學研究有以下幾方面：細菌繁殖、酶促反應以及反應器中流體擴散的動力學，逐漸掌握了生物處理的內在原理和規律。結合實際處理系統建立數學模型和試驗法來測定得出可靠的生化動力學參數，從而可以定量化設計方法。這周生化動力學主要有底物降解動力學和微生物降解動力學兩方面。前者研究的是底物濃度和生物量對降解的影響，后者則是研究微生物增長與底物濃度、生物量等因素間的關系。

5 結語

本文主要通過生態篩選富集處理焦化廢水的優勢菌株和對它們的固定化，研究了高效處理焦化廢水的難生物降解污染物的操作條件和運行參數，并且對SBR法處理焦化廢水的反應動力學進行了研究，得出了反應操作的最佳溫度為40℃和最佳pH值為7；運行參數中最佳水力停留時間厭氧水解和好氧曝氣分別為12h和18h。實際降解焦化廢水工作中要結合具體情況選擇最佳工藝和適合的優勢菌株，通過科學地控制反應條件、進水負荷和水力停留時間等運行參數，達到最好的去除效果。

[1]趙月龍.焦化廢水生物處理基礎研究及其工藝設計.太原理工大學,2004,05.

[2]劉尚超，王光輝，薛改鳳.焦化廢水生物處理技術研究進展.天津大學,武鋼技術,2008,02.

[3]陳雪松,許惠英,李成平.SBR用于焦化廢水生物處理的試驗研究.環境污染治理技術與設備,2005,06.

丁曉軍（1983—），男，漢族，本科，江蘇東臺人，主要從事環境影響評價及環境工程。