焦化废水生物处理基础研究及其工艺设计

丁晓军 吴洁

（东台市环境科学研究所 江苏东台 224200）

焦化废水生物处理基础研究及其工艺设计

丁晓军 吴洁

（东台市环境科学研究所 江苏东台 224200）

本文中从生物处理焦化废水的多种菌中选出了四种优势菌进行了降解实验，之后将优势菌进行了混合和固定化操作得出了一种高效复合菌，使用水解—好氧两段式SBR处理了焦化废水中的喹啉和吡啶两种难生物降解污染物，分析实验数据得出了优势菌处理焦化废水的最佳温度和pH值条件。其次通过控制变量法对废水浓度和水力停留时间两个因素进行实验得出了处理焦化废水的最佳水力停留时间和废水浓度。

焦化废水；SBR法；降解率

自1980年以来，我国国民经济迅速发展，尤其是炼焦制气产业的发展更为迅猛，焦化制气行业工厂不断扩大其生产规模。未经处理或者处理后不达标就直接排放到环境中，将造成江海、湖泊、河流等地表水以及地下水的污染，引起水质恶化，水生生物死亡或者变异，更加剧了水资源的紧缺程度[1]。

焦化厂中高温条件下干馏煤、天然气的纯化和其他化工产品的精炼工艺过程中都会伴随着焦化废水的产生。焦化废水的成分较为复杂，它含有上百种的溶解性有机物，其中有80%以上的酚，部分单环、多环芳香族有机物，含氮、磷、硫的杂环化合物，此外还有一些无机盐类无机物。焦化废水一般含有1～3g/L的COD浓度，200mg/L的氨氮浓度，属于较难生物处理的高浓度工业废水。尤其是焦化废水的脱氮处理已经成为了当今急需解决的环境问题之一[2]。

1 优势菌株的筛选

实验开始时本人选用了肉汤作为培养基对营养变形杆菌、45号杆菌、巨大芽孢杆菌和枯草芽孢杆菌4种菌进行培养，结果发现用751-GW分光光度计测量时发现肉汤本身带有的少量棕黄色会影响测定，说明培养基颜色对实验的测定有较大的影响。所以之后在实验中选用了葡萄糖作为培养基，四种菌株曝气了5h之后，经测量和分析，计算出它们对喹啉的去除率。结果见表1

表1 四种菌株对喹啉的去除率

2 优势菌株的降解特性

2.1 温度对菌株降解速率的影响

分别在10℃、20℃、30℃、40℃、50℃下对四种细菌进行5h的曝气，再用它们处理喹啉废水，测量计算出去除率并制作曲线图，图中有四条折线，每条折线代表一种细菌，经过实验得出四种细菌在40℃左右时的降解率最高。具体数据见图1。

图1 不同温度的吡啶去除率

图2 pH值不同时四种菌对吡啶的去除率

2.2 pH值对菌株降解率的影响

将四种细菌分别在 pH为 5、6、7、8、9、10时进行 5h曝气之后，测定并计算出各自对吡啶的去除率，得出结论在pH为7左右时降解率最大。数据见图2。

3 水解-好氧两段SBR处理焦化废水

不同的水力停留时间和浓度条件下焦化废水的处理效果也不同。实验时用0.9%的生理盐水冲洗富集培养筛选出来的营养变形杆菌和其他优势菌株，再加入盛有活性污泥的好氧反应器中。实验通过控制变量法进行测定水力停留时间和废水浓度两项影响因素对焦化废水处理的去除率影响。通过实验测定得出这样的结论：①浓度不变时，厌氧水解和好氧曝气处理分别在12h和18h时的降解率较高，此时的系统耗能较少且去除率高。②相同的水力停留时间下，高浓度的废水处理效果优于低浓度废水的处理效果。这是因为低负荷时水中COD、氨氮等细菌的营养物质较少，不能满足微生物生长的需求，一些微生物进行内源呼吸，污泥活性较低，此时的处理率较低；当进水负荷高时营养物质相对充足，微生物大量生长繁殖，对废水的降解也相对较高[3]。

4 SBR法过程动力学基础研究情况

目前人们对SBR法处理废水的动力学研究有以下几方面：细菌繁殖、酶促反应以及反应器中流体扩散的动力学，逐渐掌握了生物处理的内在原理和规律。结合实际处理系统建立数学模型和试验法来测定得出可靠的生化动力学参数，从而可以定量化设计方法。这周生化动力学主要有底物降解动力学和微生物降解动力学两方面。前者研究的是底物浓度和生物量对降解的影响，后者则是研究微生物增长与底物浓度、生物量等因素间的关系。

5 结语

本文主要通过生态筛选富集处理焦化废水的优势菌株和对它们的固定化，研究了高效处理焦化废水的难生物降解污染物的操作条件和运行参数，并且对SBR法处理焦化废水的反应动力学进行了研究，得出了反应操作的最佳温度为40℃和最佳pH值为7；运行参数中最佳水力停留时间厌氧水解和好氧曝气分别为12h和18h。实际降解焦化废水工作中要结合具体情况选择最佳工艺和适合的优势菌株，通过科学地控制反应条件、进水负荷和水力停留时间等运行参数，达到最好的去除效果。

[1]赵月龙.焦化废水生物处理基础研究及其工艺设计.太原理工大学,2004,05.

[2]刘尚超，王光辉，薛改凤.焦化废水生物处理技术研究进展.天津大学,武钢技术,2008,02.

[3]陈雪松,许惠英,李成平.SBR用于焦化废水生物处理的试验研究.环境污染治理技术与设备,2005,06.

丁晓军（1983—），男，汉族，本科，江苏东台人，主要从事环境影响评价及环境工程。