水解酸化-A2/O –MBR-BAC 組合工藝處理焦化廢水 試驗研究
吳英i，涂小平，曹斌，韓巧玲
(西安陜鼓動力股份有限公司水處理事業(yè)部，西安 710075) [摘要] 為解決焦化行業(yè)廢水處理不達(dá)標(biāo)的問題， 試驗研究了水解酸化-A2/O-膜生物反應(yīng) 器(MBR)-活性炭過濾(BAC) 的組合工藝處理焦化廢水的可行性。結(jié)果表明，進(jìn)水 NH3-N 在 88mg/L 左右時，出水 NH3-N 的質(zhì)量濃度穩(wěn)定在 3mg/L 左右，工藝對 NH3-N 的去除率能達(dá) 到 96%。同時，進(jìn)水 CODCr 的質(zhì)量濃度在 970mg/L 左右，出水 CODCr 去除率能達(dá)到 90%， 出水滿足《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》 （GB8978-1996)一級標(biāo)準(zhǔn)。試驗結(jié)果表明該工藝對焦化廢水 有很好的處理效果。 [關(guān)鍵詞] 焦化廢水；水解酸化；A2/O；MBR；BAC [中圖分類號] X703.1 [文獻(xiàn)標(biāo)識碼] A [文章編號]

Study on Coking Wastewater Treatment Using Hydrolysis acidification-A2/O-MBR-BAC Combination Process
Wu Ying, Tu Xiaoping, Cao Bin，Han Qiaoling (Department of Water & Wastewater, Xi’an Shaangu Power Co. Ltd., Xi’an 710075 China )

Abstract:

Hydrolysis acidification pretreatment-A2/O-membrane bio-reactor (MBR)-activated

carbon filter (BAC) treatment for coking wastewater was studied to solve substandard discharge. When influent NH3-N was 88mg/L, the effluent NH3-N got 3 mg/L stably, which indicated a high NH3-N removal efficiency of 96% was achieved. Simultaneously, the CODCr removal efficiency of 90% was achieved when influent CODCr was 970mg/L, effluent was up to the 《Comprehensive sewage discharge standard 》(GB8978-1996）. Results showed that coking wastewater could be well treated using this process.

Key words: coking wastewater; Hydrolysis acidification; A2/O; MBR; BAC
焦化廢水是一種典型的難降解高氨氮工業(yè)廢水，成分復(fù)雜、較難處理，是工 業(yè)廢水排放中的一個突出問題[1]。目前，在中、高負(fù)荷條件下，傳統(tǒng)的單一 A2/O 工藝對焦化廢水的處理效率不高，不能達(dá)到穩(wěn)定排放標(biāo)準(zhǔn)[2-4]。特別是硝化效果 不佳，出水氨氮大多超標(biāo)。在傳統(tǒng)的 A2/O 工藝前加上水解酸化預(yù)處理單元，可 有效地降低進(jìn)入主生物處理單元的有機(jī)負(fù)荷，并且在控制 A2/O 中厭氧段適宜條 件下，可進(jìn)一步提高系統(tǒng)的有機(jī)物降解能力。而生物處理-深度處理相結(jié)合的工 藝，也能使焦化廢水達(dá)到更好的處理效果。 為解決焦化廢水處理不達(dá)標(biāo)的問題，特別是氨氮的超標(biāo)問題，本試驗采用水 解酸化-A2/O-膜生物反應(yīng)器(MBR)-活性炭過濾(BAC)的處理工藝，在傳統(tǒng) A2/O 生物段前，增加一級缺氧水解酸化工藝進(jìn)行預(yù)處理，并且以 MBR 和 BAC 強(qiáng)化

深度處理，使焦化廢水達(dá)到更好的處理效果。

1 試驗部分
1.1 工藝流程與試驗裝置 原水經(jīng)水解酸化池預(yù)處理后進(jìn)入 A2/O 反應(yīng)器，然后進(jìn)入 MBR 膜生物反應(yīng) 器，經(jīng)過泥水分離后最后進(jìn)入 BAC 活性炭濾池。工藝流程見圖 1 所示。MBR 采 用一體式膜生物反應(yīng)器，所用膜組件為日本三菱麗陽 (Mitsibushi Royan) 微濾 膜。 膜材料為聚乙烯 (PE) 材質(zhì)， 膜孔徑 0.4μm， 膜面積 0.2m2， 膜通量 10.0L/m2 · h； 活性炭濾池采用 3 格過濾，濾料為圓柱形顆�；钚蕴�。
混合液回流 進(jìn)水 水解酸化池 厭氧池 缺氧池 好氧池 進(jìn)空氣 MBR BAC 出水

剩余污泥

污泥回流泵

圖 1 工藝流程 Figure 1 Schematic diagram of process

1.2 原水水質(zhì)及運行參數(shù) 原水取自于陜西某焦化廠蒸氨后廢水，經(jīng)生活污水按 1:3 稀釋后 (焦化原水 1，生活污水 3) 進(jìn)入流程，進(jìn)水流量保持為 2L/h。稀釋后水質(zhì)指標(biāo)見表 1。A2/O 及 MBR 反應(yīng)池內(nèi)接種污泥取自西安某污水廠 CASS 池內(nèi)曝氣活性污泥進(jìn)行接種 培養(yǎng)。
表 1 試驗進(jìn)水水質(zhì) Table 1 Characteristics of influent 項目 CODCr / mg· L BOD5 / mg· -1 L NH3-N / mg· -1 L -1 SS / mg· L 色度 / 度 pH
-1

數(shù)值 880~1110 209~287 63~117 120~180 200~250 8.1~9.0

各工藝單元的停留時間分別為： 水解酸化預(yù)處理池 30h，A2/O 反應(yīng)器 30h （厭氧池 6h，缺氧池 6h，好氧池 18h） ，MBR 池為 6h，活性炭濾池為 3h。經(jīng)過 2 優(yōu)化后，A /O 反應(yīng)器混合液回流比為 300%，MBR 池污泥回流比確定為 200％。 保持 A2/O 反應(yīng)器中好氧池中的溶解氧濃度在 3～5mg/L，污泥濃度為 3~5 g/L； 缺氧段溶解氧濃度 0.2~0.5mg/L，堿度控制在 200mg/L 左右；厭氧段溶解氧質(zhì)量 濃度小于 0.2mg/L。MBR 內(nèi)溶解氧濃度保持在 3~4mg/L，污泥濃度保持在 10~12 g/L；采用真空泵間歇抽吸出水，運行 12min，2min 停止。

1.3 分析方法 CODCr 采用連華科技 5B-1F 型消解儀及 5B-3F 型 CODCr 快速測定儀測定； BOD5 采用哈希 BOD TrakⅡ 26197-00 裝置測定；NH3-N 采用納氏試劑分光光度 法檢測； 色度采用目視比色法測定； 采用重量法測定； SS 微生物形態(tài)由 XSP-8CA 型顯微鏡觀察得到； MBR 抽吸壓力由 U 型壓力計測得。

2 結(jié)果及討論
在前期污泥培養(yǎng)馴化成熟和優(yōu)化 A2/O 工藝的各項參數(shù)的條件下，試驗監(jiān)測 了水解酸化-A2/O-MBR-BAC 組合工藝連續(xù)穩(wěn)定運行 20d 期間廢水的各項指標(biāo)降 解情況。 2.1 硝化效果 如圖 2 所示，進(jìn)水 NH3-N 的質(zhì)量濃度保持在 63~117mg/L 之間，進(jìn)水平均 NH3-N 濃度為 88mg/L，出水 NH3-N 平均質(zhì)量濃度為 3mg/L，平均去除率達(dá)到了 96%。并且在整個運行過程中氨氮的去除率一直保持在比較穩(wěn)定的數(shù)值。試驗結(jié) 果表明，工藝對 NH3-N 有非常高的去除率，微生物硝化作用進(jìn)行得比較完全。
120 100
-1

100 80 60

N H 3- N / m g L

60 40 40 20 0 0 2 4 6 8 時 間 /d 10 12 14 16 進(jìn)水 出水 去除率 20 0

圖 2 NH3-N 去除效果 Figure 2 Removal efficiency of NH3-N

試驗發(fā)現(xiàn)， 單獨的 A2/O 工藝對氨氮的去除率占到 70%左右，經(jīng)過 A2/O 工 藝的出水 NH3-N 質(zhì)量濃度約為 25-30mg/L。說明傳統(tǒng)的 A2/O 工藝雖然有較好的 脫氮效果，但單獨的該工藝處理焦化廢水很難達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。而該組合工藝氨氮 去除率比較高，主要原因表現(xiàn)在以下幾方面：首先，預(yù)水解酸化單元可對進(jìn)水 CODCr 實現(xiàn)部分去除，因此后續(xù)好氧池內(nèi)可利用的 CODCr 含量相對于氨氮含量 較低。在低碳源條件下，異養(yǎng)菌的競爭優(yōu)勢被弱化，從而增強(qiáng)了硝化細(xì)菌的競爭 力，利于硝化細(xì)菌的增殖。其次，接種污泥來自成熟的 CASS 曝氣池，污泥穩(wěn)定 性好，活性強(qiáng)，對原水適應(yīng)性較強(qiáng)。第三，MBR 反應(yīng)器中的膜組件對硝化菌的 截留作用可使生長速率較慢、 世代周期較長的硝化細(xì)菌完全存留在系統(tǒng)內(nèi)并保持 較高的濃度，從而保持較高的硝化活性。經(jīng)過 MBR 和 BAC 的深度處理后，該 組合工藝的最終出水 NH3-N 的質(zhì)量濃度達(dá)到了 3mg/L。結(jié)果表明，水解酸化 -A2/O-MBR-BAC 的組合工藝對焦化廢水中的氨氮有很好的去除作用，該工藝運 行穩(wěn)定，適用于焦化廢水的硝化處理。 2.2 有機(jī)物去除效果 如圖 3 所示，工藝進(jìn)水 CODCr 濃度控制在 880~1110mg/L 之間，整個穩(wěn)定運 行過程中進(jìn)水平均 CODCr 濃度為 970mg/L。其出水平均 CODCr 的質(zhì)量濃度可達(dá)

去 除 率 /%

80

到 97mg/L，平均去除率可達(dá)到 90%。試驗結(jié)果表明，水解酸化-A2/O-MBR-BAC 串聯(lián)工藝在脫氮的同時，可以有效地去除廢水中的有機(jī)物，在有機(jī)負(fù)荷較高的情 況下，CODCr 去除率能夠達(dá)到 90%以上，出水可達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。 試驗監(jiān)測結(jié)果顯示， 單獨的 A2/O 工藝對焦化廢水的 CODCr 去除率在 70%左 右。而本試驗中組合工藝對 CODCr 去除率為 90%以上，其優(yōu)勢主要體現(xiàn)在：水 解酸化段的預(yù)處理作用將大分子物質(zhì)降解為小分子物質(zhì)， 提高了焦化廢水的可生 化性，降低了后續(xù)處理的有機(jī)物負(fù)荷；膜分離能維持系統(tǒng)較高的污泥濃度，并且 實現(xiàn)較長的泥齡，使分離難降解有機(jī)物的菌種得以繁殖富集；另外，膜組件的高 效截留作用也可以進(jìn)一步的去除溶解性有機(jī)物，提高 CODCr 的去除率。

1200 1000 800

100 80 60

-1

COD/mgL

600 400 200 0 0 1 2 3 4 5 6

進(jìn)水

出水

去除率 40 20 0

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

時 間 /d

圖 3 CODCr 去除效果 Figure 3 Removal efficiency of CODCr

為更全面地了解有機(jī)物的降解情況，試驗對進(jìn)水和出水的 CODCr、生化需氧 量(BOD5)進(jìn)行了監(jiān)測，結(jié)果如表 2 所示。
表 2 CODCr、BOD5 監(jiān)測結(jié)果 Table 2 Results of CODCr & BOD5 指標(biāo) ρ（CODCr/mg· ) L ρ (BOD5/mg· -1) L m (BOD5) / m (CODCr)
-1

進(jìn)水 865.80 215 0.25

出水 94.90 27 0.28

從試驗結(jié)果可以看出，進(jìn)水的 CODCr 負(fù)荷比較高，并且 B/C 比較低，可生 化性差。但經(jīng)過水解酸化-A2/O-MBR-BAC 串聯(lián)工藝的處理，廢水 BOD5 的質(zhì)量 濃度降到了 30mg/L 以下，達(dá)到國家《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB8978-1996)一級標(biāo) 準(zhǔn)。 說明該組合工藝能夠有效地改善焦化廢水的可生化性， 并很好的降解有機(jī)物。 2.3 色度和懸浮物去除效果 試驗還監(jiān)測了焦化廢水色度和 SS、濁度的變化情況，見表 3 所示。進(jìn)水色 度為 200~250 度左右，出水色度為 30 度左右，去除率為 85%~88%，表明組合工 藝對焦化廢水的色度有很好的去除效果。試驗還監(jiān)測到，經(jīng)生化段處理后的色度 為 100 度，去除率僅為 50%~60%，而經(jīng)過活性炭過濾后的最終出水色度達(dá)到了 30 度左右。結(jié)果表明，活性炭濾池對焦化廢水的色度有很好的吸附作用。進(jìn)水 SS 的質(zhì)量濃度為 120~180mg/L 左右， 而經(jīng)過膜生物反應(yīng)器后的出水濁度非常低， 平均濁度保持在 1.0NTU 以下，說明 MBR 對懸浮物的截留作用非常顯著。

去 除 率 /%

表 3 色度和懸浮物的去除效果 Table3 Removal efficiency of chroma & suspended matter 項目 色度（度） SS（mg/L） 濁度（NTU） 進(jìn)水 200~250 120~180 — 出水 30 — 1.0

2.4 微生物生長情況 試驗中，為更好地了解 A2/O 及 MBR 池內(nèi)活性污泥的狀態(tài)，觀察微生物生 長與廢水處理效果之間的關(guān)系，多次取反應(yīng)器內(nèi)污泥進(jìn)行了顯微鏡觀察。觀察結(jié) 果表明大量的累枝蟲屬及少量的輪蟲繁殖于活性污泥中。 累枝蟲的大量繁殖表明 污泥的活性好，易成絮體，且沉降性能好，系統(tǒng)溶解氧量正常，出水穩(wěn)定，是廢 水處理效果較好的指示生物。而少量輪蟲的出現(xiàn)也同樣表明污泥活性好，污水的 處理效果良好[5]。微生物的生長指示情況和該工藝對廢水的降解效果相一致，說 明該工藝適于焦化廢水的處理，且對有機(jī)物有很好的去除效果。 2.5 膜污染 考察膜污染的一個重要指標(biāo)是真空泵的抽吸壓力(與膜通量成反比)。試驗在 恒流抽吸出水的條件下，觀察 MBR 真空抽吸泵的抽吸壓力，可以有效地監(jiān)測膜 污染的情況并及時對膜組件進(jìn)行反沖和清洗，有效控制膜污染。 試驗中 MBR 真空抽吸泵的抽吸壓力隨時間呈上升的趨勢(如圖 5 所示)，說 明試驗過程中隨著膜污染的發(fā)生，膜通量在不斷下降。膜通量的下降會導(dǎo)致過濾 效果降低，因此需對膜組件進(jìn)行清洗。一般情況下，當(dāng)抽吸壓力接近 20kPa 時， 需要對膜組件進(jìn)行水洗、氣洗或化學(xué)清洗，使壓力恢復(fù)到接近初始值。
18 15

抽 吸 壓 力 /kPa

12 9 6 3 0 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30

時 間 /d

圖 4 MBR 抽吸壓力隨時間變化 Figure 4 Suction pressure of MBR as a function of time

如圖所示為 2 個周期的壓力變化。膜組件運行 13d 后壓差達(dá)到了 17kPa，需 要對其進(jìn)行清洗。試驗先用清水對膜組件進(jìn)行浸泡清洗，發(fā)現(xiàn)其膜通量只能得到 部分恢復(fù)。采用 0.1%NaClO 對膜組件進(jìn)行化學(xué)清洗，具體步驟如下：取出膜組 件，清水沖洗 30min，去除表面一些大的懸浮物，然后用清水浸泡 30min；再用 0.1%NaClO 浸泡 12h，去除膜孔內(nèi)污染物；最后用清水浸泡 30min，再反復(fù)用清 水沖洗。 清洗后的膜組件抽吸壓力可達(dá)到與初始值相當(dāng)。試驗結(jié)果說明，焦化 廢水中的某些物質(zhì)對膜組件產(chǎn)生了有機(jī)化學(xué)污染，通過化學(xué)清洗能有效消除。

3 結(jié)論

(1) 水解酸化-A2/O-MBR-BAC 組合工藝對焦化廢水有很好的去除作用，對 NH3-N 的去除率可達(dá)到 96%，平均出水 NH3-N 穩(wěn)定在 3mg/L 左右，硝化作用進(jìn) 行得非常完全。組合工藝在脫氮的同時，對 CODCr 也保持著較好的去除效果， CODCr 平均去除率達(dá)到 90%，出水 CODCr 濃度能達(dá)到國家《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》 (GB8978-1996)以下。 (2) 工藝運行過程中活性污泥性能良好，累枝蟲大量繁殖，輪蟲少量出現(xiàn)， 表明廢水處理效果好。 (3)焦化廢水中的某些物質(zhì)對 MBR 膜組件產(chǎn)生了有機(jī)化學(xué)污染，可通過 NaClO 清洗得到恢復(fù)。

[參考文獻(xiàn)] [1] 潘碌亭, 吳錦峰. 焦化廢水處理技術(shù)的研究現(xiàn)狀與進(jìn)展[J]. 環(huán)境科學(xué)與技術(shù), 2010, 33(10): 86-91. [2]梁冰, 邢奕, 譙耕. A/O—接觸氧化工藝處理焦化廢水[J]. 給水排水，2010, 47(12): 59-62. [3] 王安東, 涂小平, 袁宏林, 等. 預(yù)處理+A2/O+活性炭過濾處理焦化廢水的實驗研究 [J]. 安徽化工, 2010, 36(4): 71-72. [4] Zhaoxiang Yu, Rong Qi, Yanjun Yin. Treatment of coke plant wastewater by A/O fixed biofilm system [J].Science in China Series B: Chemistry, 2005, 56 (5):107-114. [5] 王喜全, 胡筱敏, 馬英群, 等. 焦化廢水中氨氮及 COD 降解技術(shù)[J]. 環(huán)境工程, 2011, 30(1): 26-28.

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作者簡介：吳英(1985- )，女，四川巴中人，工程師，碩士。2010 年畢業(yè)于哈爾濱工程大學(xué)環(huán)境工程專業(yè)， 主要從事水處理技術(shù)研發(fā)方面工作。電話：02981871838，E-mail：wuying031021@126.com