颗粒污泥+好氧污泥处理焦化废水中氨氮的研究

樊红辉 任小朋

(四川建筑职业技术学院，四川 德阳 618000)

颗粒污泥+好氧污泥处理焦化废水中氨氮的研究

樊红辉 任小朋

(四川建筑职业技术学院，四川 德阳 618000)

采用好氧污泥协同微氧颗粒污泥技术对焦化废水中的氨氮进行处理，研究了其去除效果及影响因素，结果表明，微氧颗粒污泥+好氧污泥工艺对焦化废水中的氨氮有很好的去除效果，去除率可达80%以上；好氧阶段曝气时间和pH值对氨氮去除效果的影响较大，而整个系统运行稳定后停止运行1个月，对氨氮的去除效果无明显影响。

焦化废水，氨氮，EGSB反应器，微氧颗粒污泥，好氧污泥

焦化废水中氨氮污染物的含量较高，我国焦化产业每年排放的氨氮量达到数万吨。众所周知，氨氮是水体富营养化的主要因素；此外，废水中氨氮具有不稳定性，在亚硝化菌的作用下会转化成具有致畸、致癌作用的亚硝酸盐[1-3]。因此，焦化废水中氨氮的去除至关重要。然而，目前国内外常用的焦化废水的处理方法仍采用普通生物处理，这些处理方法虽然能保证酚、氰等污染物处理效果基本达标，但对出水中化学需氧量(COD)和氨氮的排放，却很难达到排放标准[4-6]。颗粒膨胀污泥床(EGSB反应器)设有的回流系统和高效的传质效果，对焦化废水中难降解污染物质的去除起到重要作用。同时，采用微氧技术向EGSB反应器中充入适量氧气，使EGSB反应器内形成厌氧与好氧共存的微氧环境，这种微氧颗粒膨胀污泥床技术对焦化废水中难降解污染物质以及氨氮的去除提供了可能[7，8]。本课题组前期采用两级微氧EGSB反应器系统对焦化废水进行处理，实验结果表明：该工艺对COD的去除效果较高，但是对氨氮的去除效果不理想[7]。分析原因可能是微氧EGSB反应器中的微氧条件以及相对较高上升流速，不能保证反应器内足够的硝化菌。考虑到硅藻土对废水中氮污染物有吸附作用，因此本实验采用微氧颗粒污泥与硅藻土结合的技术，并由好氧活性污泥与其协同处理的技术研究对焦化废水中的氨氮进行去除。

1 实验材料与方法

1.1 实验装置

本研究采用微氧颗粒污泥(加有硅藻土)+好氧活性污泥的技术，去除废水中的氨氮。将适量硅藻土加至图1的EGSB反应器(微氧)中，焦化废水首先由该EGSB反应器处理后，取部分处理水注入图2的量筒进行第二阶段的好氧去除研究。实验所用EGSB反应器高度为2.3 m，有效容积为18 L。其中，反应区高为1.7 m，内径为100 mm，有效容积为12 L；沉淀区高为0.6 m，内径为140 mm，有效容积为6 L。具体的工艺流程如图1所示。该工艺的曝气头设在回流柱中，借助回流作用保证反应器内的微氧条件。实验的好氧处理阶段是在量筒小实验中完成，如图2所示。

1.2 实验材料

1)微氧颗粒污泥。实验所用微氧颗粒污泥包括两种：一种是本课题组在前期微氧EGSB反应器处理焦化废水研究中已经培养驯化成功的颗粒污泥；另一部分是后期培养的消化污泥。前期污泥由市政消化污泥经焦化废水驯化所得；后期污泥由焦化厂泥饼及污水处理厂消化污泥共同培养所得。

2)焦化废水。取自太原煤气化集团第二焦化厂的调节池内焦化废水，该水质基本参数为：COD浓度为1 100 mg/L～2 900 mg/L，氨氮浓度为50 mg/L～260 mg/L，pH值为8.3～9.2。

3)好氧活性污泥。实验所用好氧活性污泥是在温度选取35 ℃时，将焦化厂泥饼和市政消化污泥，以及生活污水接种所得的种泥，经过20 d培养出的消化污泥，该活性污泥呈棕褐色，并且呈絮状体。

1.3 分析项目及方法

氨氮(NH3-N)：纳式试剂光度法；溶解氧(DO)：碘量法。

2 实验结果及讨论

1)好氧污泥协同微氧颗粒污泥对焦化废水中氨氮去除效果的研究。

颗粒污泥(微氧)处理阶段，采用连续进水、连续出水的运行方式，pH控制在8.7～9.2，MLSS平均值取31.7 g/L，进水T取23 ℃～29 ℃，曝气量取10 000 mL/min，反应器内水温由水浴锅控制在25 ℃左右。另外，第1天向反应器中投加硅藻土60 g，第2天开始每天投加6 g，当整个微氧、好氧系统将氨氮去除效果达标后，中止继续加入硅藻土。在好氧活性污泥系统中，采用间歇进水、间歇出水的方式，MLSS平均值取21.65 g/L，实验T取30 ℃，进水pH设定为8，曝气量取2 000 mL/min，每天连续曝气18 h以保证反应器中DO浓度大于2 mg/L。停止曝气后静沉30 min,取上清液分析。实验结果见图3，图4。该实验结果显示，好氧污泥协同微氧颗粒污泥技术对氨氮的总去除率达到87%～99%，出水中氨氮浓度降至0.2 mg/L～10 mg/L，满足氨氮浓度低于15 mg/L该一级排放标准。因此，采用好氧污泥协同微氧颗粒污泥技术处理焦化废水，可使出水中氨氮浓度达标。

2)曝气时间在好氧污泥处理阶段对氨氮处理效果的影响。

取微氧EGSB反应器出水500 mL，将其pH值调至8.0，注入好氧量筒内进行好氧处理，反应温度控制在30 ℃，曝气量取2 000 mL/min，曝气T依次取2 h，6 h，18 h及24 h。研究曝气时间长短不同，好氧系统对氨氮去除效果的影响。同样的方法取3次水样做该实验，实验结果见图5。

实验结果显示，曝气时间为2 h，6 h，18 h，24 h，氨氮去除率分别为15%～22%，24%～47%，88%～97%，96%～99%。在好氧系统中，氨氮的去除率跟曝气时间有关，并随曝气时间的增加而提高，当曝气时间为18 h～24 h时，氨氮的去除效率高，去除效果好。分析该原因为：反应过程中曝气时间的适度增加，可以提高好氧系统中DO的含量，当该含量达到适宜的范围，将利于好氧阶段硝化细菌的硝化作用，最终达到氨氮得以高效去除的效果。

3)pH值在好氧活性污泥系统中对氨氮去除效果的影响。

从微氧EGSB反应器中取出水水样1 500 mL，将该水样平均分为3份，3份水样的pH值分别调为5.8，8.0，9.5之后，注入3个相同的好氧系统中。反应T均取30 ℃，曝气量取2 000 mL/min，曝气T取18 h。观察研究好氧处理系统中，不同pH值对氨氮去除效果有无影响。同样的方法取3次水样做该实验，实验结果见图6。

实验结果显示pH值取5.8，8.0，9.5时，氨氮去除率分别为52%～59%，86%～93%，53%～62%。当pH值取8.0时，系统对氨氮的去除率明显超出pH值取5.8或9.5。分析该原因为：在好氧反应过程中，硝化菌发挥作用的最佳pH范围为8.0～8.4。若pH值低于或者高于这个范围，硝化菌的活性都会大幅度降低，从而降低好氧阶段对氨氮的去除率。

4)短期的系统停止运行，对好氧污泥协同微氧颗粒污泥技术去除氨氮效果的影响。

当好氧污泥协同微氧颗粒污泥技术去除氨氮的效果达到高效、稳定运行后，继续运行1周，之后将整个系统停止运行1个月。再次重新启动该系统，观察系统停止运行对氨氮去除效果的影响。实验结果见图7，该数据是系统重启3 d后开始取水样测得。

实验结果显示，微氧颗粒污泥阶段氨氮的去除率为8%～36%，好氧污泥阶段氨氮的去除率为76%～99%，好氧污泥协同微氧颗粒污泥技术对氨氮的总去除率为87%～99%。测定数据开始的前3天，好氧阶段对氨氮的去除率低于80%，而从第4天起，氨氮去除率提高至80%以上，去除率也保持稳定。分析该原因为：1个月对整个系统的停止运行，对微氧颗粒污泥处理效果没有明显影响，但会影响到好氧污泥的活性，该好氧污泥会在短时间内恢复其活性。总的来说，好氧污泥协同微氧颗粒污泥技术在短期内停止运行，对整个系统去除氨氮效果没有明显影响。

3 结语

1)好氧污泥协同微氧颗粒污泥技术处理焦化废水时，对废水中氨氮的去除效果较好，并能保证出水氨氮浓度满足GB 8978-1996污水综合排放标准一级排放标准。2)在好氧污泥协同微氧颗粒污泥技术处理焦化废水时，好氧系统曝气时间对氨氮去除效果的影响较大，当曝气时间为18 h～24 h时，氨氮去除效果最佳。3)在好氧污泥协同微氧颗粒污泥技术处理焦化废水时，好氧系统pH值对氨氮去除效果的影响较明显，好氧系统最适宜的pH值应控制在8.0～8.4。4)当整个系统运行稳定后停止运行1个月，对整个工艺的再次启用及处理效果不会产生明显影响，并且好氧污泥活性的恢复比较快。

[1] 胡钰贤，郭亚兵.焦化废水及其处理技术[J].机械工程与自动化,2004(5):98-100.

[2] D.H.K.李.环境与健康[M].北京:人民卫生出版社,1986:529-549.

[3] 周 彤.污水的零费用脱氮[J].给水排水,2000,26(2):37-39.

[4] Li Y M,Gu G W,Zhao J F,et al.Treatment of coke-plant wastewater by biofilm systems for removal of organic compounds and nitrogen[J].Chemosphere，2003(52):997-1005.

[5] 刘 伟，游 海，姚 嫚，等.AO和OAO工艺对焦化废水处理效果的比较[J].燃料与化工,2012,43(1):55-57.

[6] Zhao W T,Huang X,Lee D J.Enhanced treatment of coke plant wastewater using an anaerobic-anoxic-oxicmembrane bioreactor system[J].Separation and Purification Technology,2009(66):279-286.

[7] 董春娟，刘 晓，吕炳南.常温处理生活污水微氧EGSB反应器启动运行特性研究[J].南京理工大学学报，2011，35(2):284-288.

[8] 耿炤宇.处理焦化废水微氧EGSB反应器启动和运行特性研究[D].太原:太原理工大学环境科学与工程学院，2011.

[9] 白生云.好氧活性污泥法污水处理鼓风机选型及节能[J].山西建筑，2014，40(13)：142-143.

Study on ammonia nitrogen treatment in coking wastewater with granular sludge+ aerobic sludge

FAN Hong-hui REN Xiao-peng

(Sichuan Vocational College of Building, Deyang 618000, China)

The paper processes the ammonia nitrogen in coking wastewater with granular sludge+ aerobic sludge, and studies its demolishing effect and influencing factors. Results show that: granular sludge+ aerobic sludge technology has good effect for demolishing ammonia nitrogen in coking wastewater, and its demolishing effect reaches 80%; aeration time and pH value has great impact upon ammonia nitrogen demolishment at aerobic phase, and will have no impact upon ammonia nitrogen after one-month stable system operation.

coking wastewater, ammonia nitrogen, EGSB reactor, microaerobic granular sludge, aerobic sludge

1009-6825(2014)31-0135-03

2014-08-23

樊红辉(1985- )，女，硕士，助教

X703

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