OAO工艺应用高效优势菌处理焦化废水.pdf
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1、A B S T R A C T I n0 A - Ot e c h n o l o g ys y s t e mi nt r e a t m e n to fh i g hc o n c e n t r a t i o nc o k i n g w a s t e w a t e r , t r e a t m e n te f f e c ti sm o r ei d e a l c a nb er e m o v e df r o mt h es y s t e mb ym o r e t h a n9 8 C O D c r , a m m o n i an i t r o g e nr
2、 e m o v a lr a t ec a nr e a c h9 9 o ra b o v e H S B E M B Mro fd o m i n a n tb a c t e r i af o rr e m o v a lo fa m m o n i an i t r o g e na n dC O D c r d i f f i c u l tt od e g r a d et h eo r g a n i ca b i l i t y u n i q u e D u r i n gt h eH S B E M B Mb a t t e r y u n d e rt h ea c t
3、 i o no fh i g he f f i c i e n tb a c t e r i a , t o r e a l i z ea n ds a t i s f y n i t r o g e nr e q u i r e m e n t s o n l yn e e d st oa d j u s tt h ed i f f e r e n tp r o c e s s p a r a m e t e r sa n dt h ec o n t r o lo fS V I t h er a t i oo fc a r b o nt on i t r o g e ni n2 5 a b
4、o v eC a nb e e f f e c t i v en i t r o g e nr e m o v a l ,w i t h o u tt h en e e df o rc o n v e n t i o n a lB O D 5c o n t r o la n d T K N ( t o t a lK j e l d a h ln i t r o g e n ) i s5t 0 8 K e vW o r d s :C o k ep l a n tw a s t e w a r t e r t :O A Op r o c e s s ;H i g h l ye f f e c t
5、i v eb a c t e r i a I V 目录 第1 章 第2 章 2 1 2 2 2 3 第3 章 3 1 3 2 目录 前言1 文献综述2 焦化废水来源、组分及水质特点2 2 1 1 焦化废水来源2 2 1 2 焦化废水水质3 2 1 3 焦化废水的危害5 焦化废水处理现状和生物处理技术6 2 2 1 焦化废水处理现状6 2 2 2 焦化废水生物处理技术6 研究背景、内容、意义1O 2 3 1 研究背景、意义1O 2 3 2 研究内容11 工程技术方案1 2 工程概况1 2 工艺设计1 2 3 2 1 处理水量、水质1 2 3 2 2 设计水量、水质1 3 1 4 1 4 19 1
6、9 19 2 0 2 0 2 1 21 目录 4 1 6 好氧池的同时硝化反硝化现象2 2 4 2 系统的稳定运行阶段2 2 4 3 分析讨论2 5 4 3 1 酸碱度( P H ) 的控制2 5 4 _ 3 2 溶解氧的控制2 6 4 3 3 温度( T ) 的控制2 7 4 3 4 污泥龄的控制2 7 第1 章前言 第1 章前言 地球表面的7 2 虽然都被水覆盖着,但是其中淡水资源却是有限,仅 仅只占所有水资源的O 7 5 ,而且有将近7 0 的淡水被固定在南极和格陵 兰的冰层中,其余多为土壤水分或深层地下水,不能被人类利用。我国就 是一个严重缺水的国家。而且我国长江、黄河、淮河、辽河、海
7、河、松花 江和珠江7 大江河水系,均已经受到不同程度的水域污染。据统计,全国 6 6 0 座城市中有4 0 0 多座城市缺水,三分之二的城市存在供水不足,全国城 市年缺水量为6 0 亿立方米左右,其中缺水比较严重的城市有1 1 0 个。淡水 资源总量为2 8 0 0 0 亿立方米,占全球水资源的6 ,到2 0 世纪末,全国6 0 0 多座城市中,供水不足的城市达到4 0 0 多个,而其中缺水比较严重的城市 达到了1 1 0 个,全国城市缺水总量为6 0 亿立方米。根据预测在2 0 3 0 年中 国全国人口总数将会达到16 亿,届时人均水资源量将只有17 5 0 立方米左 右。在充分考虑节水情况
8、下,预计用水总量为7 0 0 0 亿至8 0 0 0 亿立方米, 要求供水能力比现在增长1 3 0 0 亿至2 3 0 0 亿立方米,全国实际可利用水资 源量接近合理利用水量上限,水资源开发难度极大。减少用水量和将已用的 水适当处理后回用是保证健康生活、社会经济发展的必要条件。 焦化生产的过程中排放出的废水由于含有大量的氨氮、酚、油、氰等物质, 具有很强的毒害性。在炼焦工艺、煤气净化过程工艺、化工产品精制工艺过程 中都会产生焦化废水,焦化废水的主要来源还是蒸氦工艺过程中产生的剩余氨 第2 章文献综述 第2 章文献综述 2 1 焦化废水来源、组分及水质特点 2 1 1 焦化废水来源 焦化废水是一
9、种含有挥发酚、多环芳烃及氧、硫、氮等杂环化合物的工业 废水,主要是来自于炼焦、煤气在高温干馏、净化及副产品回收等过程,具有 高C O D e r 、高酚值、高氨氮等特点,是很难于降解的一种有机工业废水。焦化 生产工艺流程及污水来源如图2 1 所示: 图2 1焦化厂生产工艺流程及废水来源 焦化厂生产的过程表明,焦化废水主要由三股生产污水汇集而成 1 4 】: 2一 第2 章文献综述 1 ) 高温裂解和荒煤气冷却产生剩余氨水的废水:炼焦原料煤表面水以及化 合水在高温炼焦的过程中挥发溢出以及裂解析出,并随着荒煤气进入初冷和冷 凝工段,在初冷合冷凝过程中与其他沸点比较低的有机废液冷凝而成。其废水 量占
10、全厂排放量半以上,此为焦化厂废水主要排放源,其水质很复杂、组分种 类繁多并且污染物浓度较高,不仅含有N H 3 N 、C N 、S C N 等无机污染物,还 含有一些毒性较大的有机物,如酚、油类和其它稠环、杂环芳香烃化合物等, 是目前比较难以处理废水之- - 5 8 。 2 ) 煤气净化过程和粗苯分离槽的排水等:包括煤气终冷过程的直接冷却水, 洗苯和洗萘过程的直接冷却水以及粗苯;b n - r 过程中的直接蒸汽冷凝的分离水。 此股废水含污染物为酚、氰和其它有机物组分等,不含氨,而且浓度相对比较 低。 3 ) 化学产品生产的分离水:在苯、酚等化学产品粗、精制加工过程中水蒸 汽冷凝和化学化产品沉降
11、的分离产物,及各种贮液槽定期和事故排出废水。该 废水主要含有芳烃类、酸、碱等,水量比较少,污染物的浓度较低。 2 1 2 焦化废水水质 在焦化厂生产工艺过程中伴随着种类繁多的污染物,不论是从选煤、炼焦 到煤气净化及化学产品回收各个环节。而对于不同的焦化厂来说,由于焦煤品 质高低、不同的炼焦操作和工艺条件,产生的废水水质成分相差也非常大,也 第2 章文献综述 鬻8 9 5 0 0 1 5 0 05 5 0 1 0 01 0 0 2 5 03 0 0 0 “ - - 5 0 0 0 蒸氨塔后 83 0 0 - - 一5 0 05 “ 1 52 5 0 0 3 5 0 01 0 0 2 5 01 5
12、 0 0 4 5 0 0 ( 已脱酚) 粗苯分离水 7 83 0 0 5 0 010 0 3 5 010 0 3 5 05 0 3 0 015 0 0 2 5 0 0 精苯分离水 6 81 0 0 3 0 02 0 0 4 0 02 0 0 3 0 05 0 1 0 01 0 0 01 5 0 0 焦油加工分离水 7 - 1 1 5 0 0 0 “ - 8 0 0 01 0 0 2 0 02 0 0 5 0 0 15 0 0 2 5 0 015 0 0 0 2 0 0 0 0 硫酸钠污水 4 7 7 0 0 0 2 0 0 0 05 1510 0 0 2 0 0 0 5 0 3 0 0 0 0
13、 5 0 0 0 0 煤气水封槽排水 5 0 1 0 01 0 2 01 06 01 0 0 0 2 0 0 0 酚盐蒸吹分离水 2 0 0 0 3 0 0 0 微量4 0 0 0 8 0 0 0 3 5 0 03 0 0 0 0 8 0 0 0 沥青池排水1 0 0 2 0 0 5 5 0 1 0 0 1 0 0 1 5 0 泵房地坪排水 15 0 0 2 5 0 01 0 5 0 0 1 0 0 0 2 0 0 0 化验室排水 1 0 0 3 0 01 04 0 05 0 01 0 0 0 洗罐站排水 1 0 0 1 5 01 02 0 0 3 0 02 0 0 0 1 3 0 0 0 古
14、马隆洗涤污水 3 1 01 0 0 6 0 01 0 0 0 5 0 0 03 0 0 0 1 0 0 0 0 占马隆蒸馏分离水 6 81 0 0 0 1 5 0 0 1 0 0 0 5 0 0 0 1 3 : 尽管各个焦化厂的废水水质相差较大,但它们还是有着许多相同的特点 9 - 4 第2 章文献综述 1 ) 废水成分复杂:焦化废水中主要有C O D c r 、氨氮、氰化物、酚类、油等 污染物,可分为无机物和有机物两大类,其中有机物主要是酚类、单环和多环 芳烃化合物以及含氮、氧、硫等杂环的化合物等;无机物多数是以铵盐的形式 存在焦化废水的一般组成见表1 3 。 表1 3 焦化废水的一般组成
15、2 ) 污染物难降解,可生化性差:焦化废水中B O D s C O D c r 比值为0 3 左右, 由于含有大量的生物降解困难的污染物,造成可生化性差。 3 ) 氨氮浓度高:氨氮浓度一般在2 0 0 m g L 以上,导致出水水质总氮偏高, 且因消耗水中大量的溶解氧,容易造成水体富营养化。 4 ) 废水水质、水量不稳定,波动幅度大:焦化废水是由各焦化生产工序的 废水汇合组成,每道工序产生废水不仅时间是不同,其水质与水量也存在相当 大的差异。这些都是焦化废水的处理困难的直接影响因素。 5 ) 有毒污染物多,对环境危害大:焦化废水中含有如C N 、S C N 以及多环 芳烃、杂环化合物等对生物和
16、人体有害的剧毒和致癌物质。C N 和S C N 在一定 条件下可转化成氢氰酸,低浓度可致人死亡,多环芳烃和杂环化合物等属于“三 致”物质,对人体健康会造成严重伤害。 2 1 3 焦化废水的危害 1 ) 对人体的毒害作用【1 4 1 6 : 焦化废水中酚类化合物是一种原型毒物,它能够通过与人的皮肤、粘膜接 触发生反应,形成不溶性蛋白质,使细胞失去活力。被酚污染的水如被人长期 饮用会引发头晕、贫血以及各种神经系统疾病。而焦化废水中的氰化物也是剧 毒物质,在进入生物体后会抑制细胞内呼吸酶系统。水中氰化物在P H 值小于8 5 时可以水解生成氢氰酸,而氢氰酸的人均致死量( 口服) 很低,仅需0 3 0
17、 5 m g L 1 7 - 1 9 。 5 第2 章文献综述 2 ) 对水体及水生物的危害: 焦化废水中污染物大量消耗水中溶解氧,破坏水体中溶解氧的平衡系统, 从而导致水体使用功能的破坏。水体中的酚在浓度达到0 1 0 2 m g L 时,鱼类就 会有酚味,浓度高时将在场鱼类的大量死E = 2 0 】。 3 ) 对农作物的危害: 当含酚( 1 0 0 “ - - 7 5 0 m g L ) 焦化废水不经处理或处理不达标就直接排入灌溉 区,会造成农作物枯死或减产。因此,对焦化各生产工序过程中产生的废水不 仅必须进行严格的处理且必须处理达标才能允许排放。 2 2 焦化废水处理现状和生物处理技术
18、2 2 1 焦化废水处理现状 快速发展的现代工业伴随而来的是日益加剧的环境污染现状以及逐渐减少 的可利用水资源,要实现可持续发展,废水处理达标排放势在必行。然而目前 废水处理的一大难题就是焦化废水的处理,由于含有大量难生物降解的有机物 质,对环境污染严重。近年来研究人员试图通过改变炼焦工艺,从源头上来消 除污染物的排放,结果表明是不可实现的。因此寻求一个经济上合理、技术上 高效可行的方法就显得很有必要。单一的处理方法对于不仅成分复杂而且含有 大量难降解有机物的焦化废水来说,要想实现达标排放是几乎不可能的,所以 现目前国内外焦化厂【2 1 - 2 2 都是采取多种处理方法结合使用来满足焦化废水处
19、 理后的达标排放要求。一直以来,研究人员吧生物法处理焦化废水作为主体工 艺来重点研究。生物法可分为活性污泥法和生物膜法两大类,由于其具有运行 费用低廉、操作简单、基本无二次污染等优点 2 3 ,国内大多是两种方法组合对 焦化废水进行处理。 2 2 2 焦化废水生物处理技术 我国早年新建的焦化厂大多采用焦化废水处理方法是传统的活性污泥法。 其基本流程如图2 2 所示。这种方法是让生物絮凝体及活性污泥与废水中的污染 物( 有机物) 充分接触。将非溶有机物先转化成溶解性有机物,然后被微生物 代谢利用;微生物吸收和吸附溶解性的有机物,并将其氧化成水和C 0 2 。但是 采用该处理方法时,出水水质的C
20、O D c r 、氨氮等各项污染物指标均不能达标, 6 第2 章文献综述 尤其是氨氮,基本没有降解作m 2 4 。后来在此基础之上逐渐演化出了A O 、A A O 、O A O 等工艺并得到广泛应用。 图2 2 生物法基本i j i c 程 2 2 2 1 A O 工艺 A O 工艺是在传统的活性污泥法的基础上在好氧池前增加一个缺氧池演变 而来,基本流程如图2 3 所示。其工艺基本原理是在充分利用好氧菌降解废水中 的有机物的同时利用硝化菌和反硝化菌脱除废水中的氨氮和总氮。废水中有机 物在好氧池中被好氧菌降解,氨氮在硝化菌的作用下被氧化为N 0 3 一和N 0 2 - ; N 0 3 一和N 0
21、 2 - 回流到兼氧池中,反硝化菌利用焦化废水中的碳源进行反硝化作 用进行脱氮处理,消除废水中的氮元素。 澎沦渣M 浠 图2 3 A OJ :艺基本流程 2 2 2 2 A A O 工艺 A A O 工艺是A O 工艺的一个改进,在缺氧池之前添加了一个厌氧水解酸 化池起到厌氧酸化的作用【2 5 】。其基本流程如图2 4 所示。 7 第2 章文献综述 混会液叫流 图2 4 A A o 工艺基本流程 芳环的裂解是生物降解杂环和芳香族化合物的关键步骤;好氧微生物是很 难降解这类物质,这是因为其降解酶不足使其芳环开环。而厌氧微生物 2 6 1 具有 的开环酶与好氧微生物则完全不同,且另外可通过还原代谢
22、使苯环加氢裂解。 根据仇雁翎 1 0 】等人的研究表明,厌氧酸化阶段能将有毒物质转化为无毒物质从 而降低焦化废水的毒性,使A O 生物脱氮更有利地进行。 2 2 2 3O A O 工艺 O A O 工艺相比A O 工艺在前面多一级预曝气池,预曝气池中的好氧生物 会降解废水中的一部分有机物负荷和对生物脱氮有抑制作用的有毒有害物质, 为后续的生物脱氮工艺提供良好的条件 2 7 】。其基本流程如图2 5 。 通过O A O 工艺的好氧预曝处理,可以在以适当控制进入生物脱氮系统的 C O D c r 同时也会有效去除焦化废水中对生物脱氮有抑制或毒害的酚、氰等物质, 减少废水水质对生物脱氮的影响,使硝化
23、作用j i r 页N 进7 亍 2 8 1 。 图2 5O A O 工艺基本流程 2 2 2 4 生物强化技术 生物强化技术产生于上7 0 年代中期,由于其可直接对现有的污水处理系统 进行改造,并明显可能提高其处理效果。生物强化技术是指在是指通过向传统 8 第2 章文献综述 的生物处理系统中引入具有特定功能的微生物,提高有效微生物的浓度,增强 对难降解有机物的降解能力,提高其降解速率,并改善原有生物处理体系对难 降解有机物的去除效能。以起到提高废水处理效果的手段和方法。而投加高效 菌种的方法是生物强化技术的主要研究热点。为了提高废水处理系统的处理能 力,通过向废水处理系统中投加从自然界筛选出的
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