張光海

（青島鴻瑞電力工程咨詢有限公司 山東青島 266100）

0 引言

焦化廢水是一種有毒難降解的工業(yè)有機(jī)廢水[1]，具有有機(jī)物濃度高、組分復(fù)雜、組分難降解、無(wú)機(jī)組分中含鹽量高、氨氮高、色度、揮發(fā)性、泡沫等污染形態(tài)特征。目前，焦化廢水的處理多采用A/A/O工藝。研究顯示，厭氧段對(duì)焦化廢水中的大部分難降解有機(jī)物，如多環(huán)芳烴、雜環(huán)化合物等具有良好的厭氧生物轉(zhuǎn)化率，在后續(xù)好氧段經(jīng)過(guò)生物降解能力的提高后可以有效降解。此外，厭氧段的厭氧微生物還具有一定的脫毒和難降解物質(zhì)利用的特性，本研究采用新型蜂窩狀細(xì)胞壁厭氧生物濾池作為厭氧段處理焦化廢水，研究了蜂窩胞壁厭氧生物濾池在A/A/O泥水回流工藝中的作用。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)裝置

焦化廢水經(jīng)原水提升泵提升至高位水池后，自動(dòng)進(jìn)入細(xì)胞壁厭氧生物濾池，出水依次經(jīng)過(guò)缺氧池和好氧池。好氧池中的污泥水回流至缺氧池，回流比為3：1，最終出水通過(guò)膜。實(shí)驗(yàn)中，蜂窩式細(xì)胞壁厭氧生物濾池主要由細(xì)胞體、蜂窩式細(xì)胞壁纖維濾料、曝氣系統(tǒng)和配水系統(tǒng)組成。池體有效容積為0.4m3，池體密封，池內(nèi)部氣體通過(guò)氣泵循環(huán)，池內(nèi)液體通過(guò)氣舉作用循環(huán)流動(dòng)，完全混合。

1.2 原水水質(zhì)

試驗(yàn)用焦化廢水的水質(zhì)，COD為1529～2985mg/L，NH3-N為78.3～253.2mg/L，TN 為 186～650mg/L，水溫為 7.3℃～25℃，pH 值為 7.5～9.5。

1.3 分析方法

使用重鉻酸鉀法測(cè)定COD，使用納氏試劑分光光度法測(cè)定NH3-N，使用過(guò)硫酸鉀氧化-紫外分光光度法測(cè)定TN，使用pH計(jì)測(cè)定pH值。

2 結(jié)果與討論

2.1 水解酸化作用

在蜂窩胞壁厭氧生物濾池中，焦化廢水中難生物降解的有機(jī)物發(fā)生水解、酸化等反應(yīng)，水中大分子的雜環(huán)和稠環(huán)芳烴（特別是難生物降解有機(jī)物）開環(huán)或開鏈，部分有害物質(zhì)被降解，增加了廢水的可生化性，生成的易生物降解的有機(jī)物作為反硝化的碳源和能源。由于厭氧池的氨化作用，出水氨氮濃度增加，在一定的氨氮濃度范圍內(nèi)，COD去除率也會(huì)增加，因?yàn)榘钡獙?duì)去除COD的異氧菌幾乎無(wú)抑制作用，反而為其提供了繁殖所需的有機(jī)底物。隨著氨氮負(fù)荷的增大，降解有機(jī)物的異氧菌因底物充足、競(jìng)爭(zhēng)減小而活躍起來(lái)，對(duì)COD去除率也提高。

實(shí)驗(yàn)中COD進(jìn)水平均值2290.1mg/L，厭氧出水1556.5mg/L，蜂窩胞壁厭氧生物濾池對(duì)COD的去除率在12.3%～55.9%，平均為32.5%，與傳統(tǒng)A-A-O厭氧反應(yīng)器相比，COD的去除率提高了15%左右。主要是因?yàn)榉涓C式細(xì)胞壁厭氧生物濾池有兩個(gè)優(yōu)點(diǎn)：①采用蜂窩室壁纖維濾料，蜂窩室壁形成的六邊形直管具有很大的高徑比，消除了濾料中的逆流、短流和池內(nèi)死角，提高了反應(yīng)器的容積效率。②池內(nèi)液體通過(guò)氣舉形成循環(huán)流動(dòng)，使上升流區(qū)處于明顯的完全混合狀態(tài)，下降流區(qū)處于明顯的推流狀態(tài)。良好的循環(huán)流態(tài)使焦化廢水與濾料上的微生物充分接觸，增大了容積負(fù)荷，將有機(jī)負(fù)荷與水力負(fù)荷分離。

實(shí)驗(yàn)中厭氧濾池的水力停留時(shí)間為38.0h，且池內(nèi)微生物濃度高。如果將填料上的生物膜量以MLSS計(jì)，MLSS高達(dá)11.73mg/L。根據(jù)研究顯示[2]，大多數(shù)生物轉(zhuǎn)化是微生物濃度和接觸時(shí)間的函數(shù)，難降解有機(jī)物的特點(diǎn)是生物降解非常緩慢。因此，接觸時(shí)間長(zhǎng)，微生物濃度高，可將原水中難生物降解的大分子有機(jī)物充分水解酸化為易生物降解的有機(jī)物，不僅提高了廢水的可生物降解性，同時(shí)也為缺氧池的反硝化提供了碳源和能量，還去除了大量的COD。

由此之外，出水氨氮濃度高于進(jìn)水氨氮濃度，厭氧濾池發(fā)生厭氧氨化反應(yīng)，平均氨化率為25.2%。這是因?yàn)椋捍蠓肿雍袡C(jī)物在厭氧水解還原條件下脫除氨基，從而使厭氧出水的氨氮濃度升高。有研究證實(shí)[3]，廢水中部分有機(jī)氮可以在厭氧條件下轉(zhuǎn)化為氨氮，使氨氮含量增加，效果良好的氨化反應(yīng)有利于后續(xù)脫氮處理。伴隨著進(jìn)水氨氮濃度的增加，降低了氨化率。這是因?yàn)閰捬鯙V池中高濃度的氨氮增加了pH值和游離NH3的比例。游離NH3對(duì)微生物有毒害作用，抑制了微生物的活性，進(jìn)而對(duì)氨化效果產(chǎn)生影響。

TN進(jìn)水平均值477.0mg/L，厭氧出水372.3mg/L，經(jīng)過(guò)厭氧濾池后，TN的平均去除率為22.4%。厭氧濾池對(duì)TN的去除率不高，TN的去除主要是微生物自身的同化作用。

2.2 抗沖擊負(fù)荷和緩沖作用

蜂窩胞壁厭氧生物濾池中的蜂窩胞壁纖維濾料充分發(fā)揮了纖維濾料在生化處理中的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)改善了水流流態(tài)，克服了現(xiàn)有纖維濾料存在的缺陷，通過(guò)與循環(huán)流的生化反應(yīng)器結(jié)合，能使有機(jī)負(fù)荷與水力負(fù)荷分離，從而使污水處理全系統(tǒng)具有高容積效率和高負(fù)荷的特點(diǎn)，通過(guò)提高B/C比，改善出水COD，取得較普通厭氧濾池2～3倍的處理效率。具有氣提升循環(huán)流的厭氧濾池與普通厭氧濾池相比有兩個(gè)優(yōu)點(diǎn)：循環(huán)流具有劇烈的縱向混合能力，具有很高的稀釋倍數(shù)，高濃度的進(jìn)水能夠在池內(nèi)迅速混合稀釋，因此提高了對(duì)進(jìn)水濃度的耐受力；由于反應(yīng)條件和容積效率的提高，厭氧池出水COD濃度有大幅度的下降，起到了抗沖擊負(fù)荷和緩沖作用，降低了出水有機(jī)物負(fù)荷，有利于后續(xù)處理。

COD進(jìn)水負(fù)荷與去除負(fù)荷大致成一直線關(guān)系，當(dāng)COD進(jìn)水負(fù)荷高達(dá)3.0kg/（m3·d）時(shí)，去除負(fù)荷并未下降，表明蜂窩胞壁厭氧生物濾池可以在高負(fù)荷下運(yùn)行，且在高負(fù)荷下更能顯示其經(jīng)濟(jì)性。蜂窩胞壁厭氧生物濾池在應(yīng)付沖擊負(fù)荷方面表現(xiàn)出較強(qiáng)的承受力，這與其采用氣提升所形成的良好混合流態(tài)有關(guān)，這種流態(tài)可使進(jìn)水中高濃度的有機(jī)物得到很好的稀釋。

2.3 調(diào)節(jié)pH值和毒性削減作用

蜂窩胞壁厭氧生物濾池內(nèi)的微生物進(jìn)行酸化作用，使池內(nèi)的污水較焦化廢水原水pH值下降了1個(gè)單位，起到了自動(dòng)調(diào)節(jié)pH值的作用。

原水經(jīng)過(guò)厭氧濾池后pH值平均下降了1個(gè)單位。這是因?yàn)椋阂环矫妫瑥U水中的有機(jī)物在厭氧濾池內(nèi)發(fā)生水解酸化形成酸，使pH值下降；另一方面，含氮有機(jī)物在厭氧濾池內(nèi)發(fā)生厭氧氨化作用形成氨氮，使pH值略有上升。在水解酸化和氨化作用的共同影響下，廢水的pH值呈現(xiàn)下降趨勢(shì)。

蜂窩胞壁厭氧生物濾池對(duì)焦化廢水的毒性削減作用表現(xiàn)在兩個(gè)方面：水解酸化作用使含氮有機(jī)物得到降解和轉(zhuǎn)化，而焦化廢水的毒性與其有機(jī)氮的含量有一定關(guān)系，所以經(jīng)過(guò)厭氧池后廢水的毒性得到削減；附著生長(zhǎng)系統(tǒng)對(duì)生物固體的保留能力可使得活性生物體在被沖出反應(yīng)器之前已經(jīng)得到馴化，這種特性使附著生長(zhǎng)系統(tǒng)特別適合有毒的焦化廢水處理。

3 結(jié)論

（1）蜂窩胞壁厭氧生物濾池作為A/A/O泥水回流工藝的厭氧段，起到了明顯的水解酸化作用、抗沖擊負(fù)荷和緩沖作用，調(diào)節(jié)pH值和毒性削減作用。

（2）蜂窩胞壁厭氧生物濾池可以直接處理焦化廢水，且厭氧氨化效果好。蜂窩胞壁厭氧生物濾池在A/A/O工藝中厭氧段的作用優(yōu)于傳統(tǒng)形式的厭氧生物濾池。