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焦化废水中氨氮及 COD 降解技术 王喜全 1， 2 胡筱敏 1 马英群 2 邢剑南 2 1. 东北大学资源与土木工程学院， 沈阳 110004;2. 辽宁科技大学化工学院环境工程系， 辽宁 鞍山 114051 摘要 采用 A － A/O 流程， 即一级厌氧加上一个缺氧好氧流程处理焦化厂生物脱酚后的污水， 可去除 70 以上的矿物 油及总氮， COD、 氨氮、 BOD5的去除率也达 90 以上， 而酚的去处率可达 100 。并对影响氨氮、 COD 降解的各种因素 及条件进行了试验。 关键词 焦化污水; A － A/O 法;氨氮; COD DEGRADATION TECHNOLOGY OF NH3- N AND COD IN COKING SEWAGE Wang Xiquan1， 2Hu Xiaomin1Ma Yingqun2Xing Jiannan2 1. School of Resources and Civil Engineering，Northeastern University，Shenyang 114004， China; 2. Dept. of Environmental Engineering，School of Chemical Engineering，Liaoning University of Science and Technology，Anshan 114051，China AbstractThe coking sewage was treated with anaerobic-anoxic/aerobic technological process. After treatment，more than 70 of mineral oil and total nitride，more than 90 of COD，BOD5， ammonia and 100 of phenol in the sewage were removed. At the same time，different factors and conditions influencing the degradation of NH3-N and COD were tested. Keywordscoking sewage;A － A/O process;NH3-N;COD 0引言 焦化厂在生产过程中产生大量毒性很强的污水， 含有多种有害物质， 虽经常规的活性污泥法生化处 理， 仍有些污染物指标达不到国家排放标准， 其中氨 氮、 COD 即是如此。本文选择 A － A/O 流程， 即一级 厌氧加一个缺氧好氧流程， 较好地解决了焦化污水中 氨氮及 COD 的脱除问题。 1工艺流程及试验装置 1. 1工艺流程的选择 污水脱氮的方法较多， 其中生化法脱氮经济可 靠， 常在大量的污水处理过程中被采用。生化法又 可分为多种流程， 在确定生化脱氮工艺时应综合考 虑以下几个方面的因素 1 脱氮效率高， 处理流程 简单， 装置尽量小型化; 2 不外加有机碳源， 尽量降 低调整碱度所需的加药量; 3 试验装置要具有灵活 的可变性， 以适应多种试验用途的要求。基于以上 考虑， 选用 A － A /O 流程， 即一级厌氧加上一个缺 氧好氧流程， 处理流程见图 1。 1原水贮槽; 2厌氧柱; 3缺氧槽; 4曝气池; 5沉淀池;6混凝沉淀池; 7污水泵;8污泥泵; 9污水泵 图 1 A － A /O 工艺流程 工艺流程中设立厌氧段的目的在于利用厌氧菌 的硝化作用来降解焦化废水中的某些难生物降解的 物质， 以提高污水的可生化性， 增加水中碳源的有效 利用率。为便于切换， 厌氧段共设置 3 个厌氧柱， 可 串联使用也可单独使用。柱内置软性纤维填料， 以增 加污泥浓度。缺氧段是脱氮装置的关键部位之一， 为 62 环境工程 2011 年 2 月第 29 卷第 1 期 提高脱氮效率， 在缺氧段安装来水与回流水的水力混 合器及其他装置， 在缺氧柱内亦装填软性纤维填料。 水力混合器的使用克服了常用的搅拌浆法引起水的 充氧及生物膜法存在的厌氧来水与回流液混合不充 分的缺点， 可大幅度地提高脱氮效率， 且安装水力混 合器的设备投资和运行费用都比使用搅拌浆为低。 为了调节水力停留时间， 在缺氧柱不同高度处设置 4 个出水管。好氧段为推流式曝气池， 采用微孔曝气， 曝气池的末端设置不同高度的 8 个出水管， 以便调节 曝气时间。曝气池出水经辐射式沉淀池进行泥水分 离， 上层清液再经混凝沉淀处理后外排。回流液采用 泥水分别回流的方式， 上清液返回缺氧段入口进行脱 氮， 污泥回流到曝气池入口。 1. 2试验装置 试验装置的设计处理能力为500 L/h。各种设备 及装置的指标如表 1 所示。 表 1各种试验装置一览表 名称型号与规格 /mm容量数量 厌氧柱500 4 5500. 492 m31 厌氧柱300 4 0000. 339 m32 缺氧柱1 100 1 1002. 455 m31 曝气池2 700 1 000 3 3107. 580 m31 混凝沉淀池1 100 1 1001. 648 m31 沉淀池1 100 1 6001. 563 m31 原水贮槽1 500 1 200 1 2002. 16 m31 柱塞式计量泵ZJ － 630 /5630 L/h5 柱塞式计量泵1ZJT － 4. 37 /54. 37 L/h3 2试验结果及讨论 2. 1试验结果 从 2002 年 3 月上旬开始活性污泥驯化， 至 4 月 底驯化结束， 5 月至 7 月为水质调整期， 8 月至 11 月 正式进行条件试验。试验中的原水直接取自于焦化 厂生物脱酚浮选池出口， 进入试验装置前未再进行任 何预处理， 因此试验条件与生产实际运行情况完全吻 合， 所得试验结果完全适用于实际生产的运行情况。 试验期间曝气池的运行参数为 气水比 40∶ 1 ～ 80∶ 1， 夏季水温高， 水中的溶解氧浓度低， 气水比采用上限， 其余季节为下限; 水中的溶解氧控制为 3 ～ 5 mg/L， 污泥 质 量 浓 度 控 制 为 3. 6 ～ 10. 9 g/L，平 均 为 6. 8 g/L; 30 min 沉 降 比 SV 为 19 ～ 64 ， SVI 在 41 ～ 70 mL/g。由于硝化菌的繁殖速度慢， 为保持足 够的菌量， 试验过程中活性污泥除出水带走很小一分 部外， 不另排污泥， 污泥 100 回流， 污泥泥龄平均为 48. 6 d; 水温原水为 35 ～ 16 ℃ ， 处理后出水为 31 ～ 14 ℃ 。试验结果数据统计列于表 2。 2. 2结果分析 2. 2. 1去除效率 从表 2 可以看出， 经本流程处理后， 矿物油及总 氮的去除效率 70 ， 其他各项指标的去除效率都接 近或超过 90 ， 其中酚的去除率达到 100 。 2. 2. 2厌氧段的作用 厌氧处理是在无氧的条件下通过厌氧微生物的 作用， 分解转化各种有机物。厌氧处理可使某些在好 氧处理过程中难降解的物质降解， 使这些难降解的高 表 2试验数据统计表 mg/L 月份 ρ CODρ BOD5 ρ 氨氮 ρ 总氮 ρ 酚 ρ 氰化物ρ 硫化物 ρ 矿物油 进水 出水 去除 效率 / 进水 出水 去除 效率 / 进水 出水 去除 效率 / 进水 出水 去除 效率 / 进水 出水 去除 效率 / 进水 出水 去除 效率 / 进水 出水 去除 效率 / 进水 出水 去除 效率 / 05 06 07 08 09 10 11 1780 1547 1817 2475 2023 2077 2285 252 205 206 292 142 125 154 85. 8 86. 7 88. 7 88. 2 93. 0 94. 0 93. 3 335 585 622 676 698 727 782 26. 8 27. 2 24. 2 25. 5 18. 5 17. 2 23. 4 92. 1 95. 3 96. 1 96. 2 97. 3 97. 8 97. 1 207. 4 179. 8 189. 3 198. 8 217. 8 181. 5 249. 2 3. 6 2. 8 2. 3 3. 5 2. 9 2. 2 4. 2 98. 2 98. 4 98. 8 98. 3 98. 7 98. 9 98. 3 215. 8 200. 7 277. 8 287. 3 250. 2 232. 4 321. 4 86. 6 73. 2 93. 5 89. 7 58. 5 39. 8 70. 5 59. 9 63. 5 66. 3 68. 8 76. 6 82. 8 78. 2 192. 3 184. 7 172. 4 159. 8 289. 5 278. 0 339. 2 0 0 0 0. 12 0. 19 0. 15 0. 23 100 100 100 99. 9 99. 9 99. 9 99. 9 4. 72 3. 90 4. 40 5. 40 3. 62 2. 92 5. 25 1. 33 0. 31 0. 25 0. 61 0. 26 0. 19 0. 40 71. 8 92. 3 94. 3 88. 9 92. 8 93. 5 92. 4 9. 65 9. 69 12. 64 11. 43 9. 87 8. 48 6. 52 0. 64 0. 45 0. 35 0. 37 0. 42 0. 20 0. 40 93. 4 95. 4 97. 2 96. 8 95. 7 97. 6 93. 9 52. 4 38. 0 17. 2 35. 5 44. 5 19. 0 20. 4 18. 8 10. 5 6. 0 8. 5 6. 5 3. 5 6. 6 64. 1 72. 3 65. 1 76. 1 85. 4 81. 6 67. 6 均值89. 796. 098. 570. 910089. 295. 773. 1 分子物质低分子化， 并使有机悬浮物水解， 为下一步 的好氧处理创造条件。根据化验结果， 经过厌氧段处 理后， 水中的 COD 平均下降 2. 9 ， BOD5平均提高 13. 2 ; 氨氮平均提高 5. 7 ， 而硝酸盐氮和亚硝酸 盐氮 则 分 别 下 降 6. 5 和 97. 5 ; 氰 化 物 也 降 低 61. 8 。这说明经过厌氧处理后确实发生了厌氧降 72 环境工程 2011 年 2 月第 29 卷第 1 期 解作用， 提高了污水的可生化性， 尤其是一些难好氧 降解的有机氮化合物经厌氧降解后转变为氨氮， 提高 了焦化水的可生化性和碳源的有效利用率， 为脱氮和 硝化创造了有利条件。 2. 3影响 COD、 氨氮等降解的因素 2. 3. 1水力停留时间 HRT 与降解效率的关系 HRT 是一个涉及到基建投资、 占地面积等因素 的重要参数， 包括厌氧、 缺氧、 好氧 3 部分。通过试 验， HRT 在 27 ～ 35 h比较合适。试验选择 HRT 为 32 h， 即厌氧6 h， 缺氧8 h， 好氧18 h。此时 COD、 氨氮 等指标的去除率都能达到最高值。 2. 3. 2pH 值对硝化反应的影响 细菌需要在合适的 pH 值范围内才能生存， pH 值影响硝化反应及反硝化反应的速率， 影响硝酸盐和 亚硝酸盐的比值， 另外， pH 值是用酸碱来调节的， 因 此， 它还影响运行费用。通过试验确定厌氧段及缺氧 段 pH 值控制范围为 8. 2 ～ 7. 6， 好氧段为 7. 4 ～ 7. 0。 2. 3. 3回流比与脱氮率的关系 在单级 A/O 流程中， 最大脱氮率 R 与硝化液回 流比 r 存在着如下关系R r/ 1 r 。在碳源充足 的条件下， 增加回流比可提高脱氮率。通过试验观察 到， 在回流比较小时， 随着回流比的增大， 总氮脱除率 迅速提高， 但当回流比达到 5 以上时， 再增大回流比， 总氮脱除率上升幅度就很小了， 但回流比增大， 动力 消耗也增加。综合考虑回流比取 5. 5 较合适。 2. 3. 4碳氮比对脱氮率的影响 低碳氮比有利于硝化反应， 而高碳氮比对脱氮反 应有利， 碳氮比是控制脱氮率的主要因素之一。根据 实践， 一般认为 ρ BOD5 /ρ TN ≥4 ～ 5， ρ COD / ρ TN ≥9 时， 可不外加碳源而完全脱氮。鞍钢化工 总厂 的 ρ BOD5 /ρ TN平均值为 2. 66，ρ COD / ρ TN 平均值为 7. 48， 若非外加碳源， 不可能完全脱 氮， 实际脱氮率为 71 ， 与此值是吻合的。投加甲醇 等有机物， 可增加碳氮比， 提高脱氮率， 但会提高运行 成本， 造成二次污染。 参考文献 ［1 ］ 何燧源. 环境化学［M］ . 4 版. 上海 华东理工大学出版社， 2000 186- 190. ［2 ］ 鞠兴华， 王喜全. 厌氧 － 好氧处理马铃薯加工废水［J］ . 贵州 环保科技， 1999， 5 1 25- 27. ［3 ］ 郭大陆. 焦化水氨氮、 COD 降解技术中试研究报告［J］ . 鞍钢 环保， 1998， 6 1 37- 48. 作者通信处王喜全114051辽宁省鞍山市辽宁科技大学化工 学院环境工程系 电话 0412 5929634 E- mailwxq_as 163. com 2010 － 04 － 30 櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅 收稿 上接第 4 页 为 1. 1 ～ 5. 6 ， 水 样 3 各 水 质 指 标 变 化 率 为 － 3. 4 ～ 6. 2 较之进水有明显的下降， 尤以 SS、 NH3-N和 TP 等的出水变化率较为稳定。另外， 各项 出水水质指标中 SS、 COD、 NH3-N、 TP 等指标均达到 一级 A 排放标准， BOD5和 TN 则接近于该标准。故 本反应器具有一定的承受水质变化冲击的能力。 3结论 1 相对 PAC 和硫酸铝等常规混凝剂， 活化硅藻 土因存在混凝吸附双重作用， 故对污水厂尾水中的 SS、 NH3-N、 COD、 BOD5、 TP、 TN、 UV254等的去除具有 明显优势， 且其价格相对便宜。 2 当原水流量和水质变化时， 一体化活化硅藻 土反应器具有一定的承受冲击负荷的能力， 并能确保 出水水质稳定， 基本达到 GB 189182002 一级 A 排 放标准。 3 本研究中的一体化活化硅藻土反应器可应用 于污水厂深度处理中， 以提高尾水水质。 参考文献 ［1 ］ Aldegs Y，Khraisheh M，Tutunji M F. 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