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【摘要】本文以实际焦化废水为对象，采用不同规格的球形轻质陶粒作填料，在上向流厌氧/缺氧/两级好氧生物滤池中对其进行了处理。该工艺的厌氧段强化了对难降解物质的去除及部分水解功能，缺氧段强化了反硝化脱氮功能，好氧第一级强化了对有机物的去除功能，第二级强化了对氨氮的硝化去除功能。
【关键词】厌氧/缺氧/两级好氧；生物滤池；焦化废水
1.试验部分
1.1试验装置及工艺流程
反应器全部为上流式圆柱形结构，由有机玻璃制成，直径为400mm，高为6000mm。4个反应器内均放置了不同级配、不同粒径的球形轻质陶粒填料及卵石垫层。厌氧柱A1的垫层下方留有500mm高的空床，保留了部分UASB的功能，相当于复合式厌氧滤池，主要目的是减少运行过程中的堵塞；缺氧柱A2为反硝化脱氮生物滤池，好氧段为两级曝气生物滤池（BIOFOR工艺），好氧柱C主要去除有机物，N柱主要去除氨氮。焦化废水经过气浮、隔油、蒸氨后从厌氧柱底部进入反应器，上部出水与好氧柱N的部分回流水混合后从缺氧柱底部进入反应器，上部出水进入好氧柱C，C柱出水从底部进入好氧柱N，N柱出水部分回流，其余排放。好氧柱C、N的曝气系统都安装在底部垫层中，气、水同向升流。
1.2工艺参数
总水力停留时间为24h，其中A1柱为12h，A2、C、N柱各为4 h；混合液回流比为（3~4）∶1；厌氧、缺氧、好氧反应器均被控制在常温下运行，实际运行水温为20~25℃；用磷酸控制进水pH=6.5~7.5，好氧段通过投加20g/L的NaHCO3溶液使其pH值维持在6.5~7.5；好氧段的DO控制在2~4mg/L，缺氧段DO<1 mg/L。
1.3反应器的启动
1.3.1缺氧、好氧反应器挂膜
将气浮、隔油、蒸氨后的焦化废水（COD为1300~1700mg/L、NH3-N为180~350mg/L）用自来水稀释至COD为500~700mg/L、NH3-N为50~150mg/L后进入好氧柱C和N。好氧柱C、N用该厂活性污泥池排出的污泥进行接种。接种后将反应器通满水，停止进水并闷曝1~2 d后排掉上清液，然后再继续通水、曝气。在一周内逐渐增大流量，10d内达到正常进水值，稳定约7d后测量进、出水COD，若去除率稳定在50%以上则认为好氧段的挂膜完成。缺氧段挂膜也用该厂活性污泥池排出的污泥进行接种，方法与好氧段的类似。接种后将该厂经气浮、隔油、蒸氨后的焦化废水与好氧柱N的出水按1∶3的比例配水后进入缺氧柱A2，不曝气，使流量在15d内逐渐增大，20d内达到正常值，稳定约15d后测量进、出水NO-3-N，若去除率稳定在30%以上则认为缺氧段的挂膜完成。
1.3.2厌氧反应器挂膜
由于现场没有厌氧污泥可以接种，故厌氧段挂膜采取自然挂膜法。在蒸氨后的焦化废水（COD为1300~1700mg/L、NH3-N为150~284mg/L）中加入适量磷酸盐，控制pH值后进入厌氧段，出水全部回流。循环15~20d后更换新鲜废水，再循环。直到对COD的去除率稳定在20%以上时，即认为厌氧段挂膜完成。挂膜后厌氧出水经重力流依次流入缺氧柱、好氧柱C和N，整个挂膜时间需80~90d。至此，反应器的启动全部完成，进入试验取样阶段。
1.4取样与水质分析方法
所有反应器挂膜完成投入正常运行后开始取样。由于现场分析条件的限制，取样后对所有水质项目的分析需5~7d，在两个月内共取得了8组数据。水样分析方法如下：COD采用重铬酸钾法；BOD5采用接种培养法；氨氮采用纳氏试剂分光光度法；亚硝酸盐氮采用重氮化偶合分光光度法；硝酸盐氮采用镉柱还原法；温度及溶解氧用便携式溶解氧测定仪测定。
2.试验结果与讨论
2.1厌氧柱A1对污染物的去除
厌氧段进水COD、BOD5、NH3-N浓度的平均值分别为1 161. 5、271. 9、230.mg/L，相应的出水平均值分别为810.8、172. 0、171.6mg/L，平均去除率分别为30. 2%、36.7%和25.5%。研究表明，厌氧段虽然对COD的去除率不是很高，但实际上焦化废水的组成已发生了较大的变化：难降解化合物中部分得到了完全去除，部分进行了不完全水解，并产生了一些新的易降解化合物（补充了已去除的COD量）。试验显示对BOD5的去除率仍稍高于COD，这说明厌氧过程对易降解化合物的去除速率远远快于对难降解化合物的降解及水解速率，厌氧过程和好氧过程一样，对易降解物质也是优先去除的。厌氧处理后，对NH3-N的去除率并不高，一方面是因为厌氧氨氧化过程进行得较慢，对NH3-N的削减量少，另一方面部分有机氮转化为氨氮，因此废水中的氨氮还有待于后续工艺的进一步去除。
2.2缺氧柱A2对污染物的去除
缺氧段对NO-3-N的去除较果较好，在进水NO-3-N平均值为76. 7 mg/L时，其出水平均值为27. 98 mg/L，平均去除率达63. 5%。缺氧段对COD的去除率小于好氧段和厌氧段，这说明当HRT较短时，缺氧段微生物主要是利用易降解有机物作反硝化碳源，对难降解有机物的降解作用较小，大多停留在水解产物阶段。缺氧段NH3-N浓度的变化没有明显规律。出水氨氮浓度有时比进水高，有时比进水低，这说明，一方面缺氧段的兼性微生物对NH3-N有一定程度的削减，另一方面还能将部分有机氮转化为NH3-N。虽然这些转化和削减在缺氧状态下都不会占居主导地位，但过高的氨氮浓度可能是导致NO-2-N积累的主要原因。
2.3好氧柱C、N对污染物的去除
在只强化缺氧柱的反硝化功能的前提下，4h的停留时间已足够进行反硝化作用。实际上在好氧柱C和N的床层的不同位置，陶粒上生物膜内层不同程度地存在着兼性菌甚至厌氧菌，也不同程度地进行着硝化和反硝化反应，只不过这种作用不是该柱的主要功能、宏观上反应不明显而已。好氧柱N的出水COD和NH3-N浓度平均值分别为94.3mg/L和3.26mg/L，平均去除率分别为26.6%和93.2%。可见，通过两级好氧对COD和NH3-N进行强化处理，使它们得到了较大程度的去除，保证了出水达标排放。
2.4整个系统对污染物的去除
受现场条件所限，只对第八个水样进行了原水和最终出水的TOC、氰化物和酚类的分析，结合前面的数据。
系统对焦化废水中的污染物均有较好的去除效果，对酚类几乎能全部去除。系统出水的BOD5浓度非常低，说明系统对易降解物质的去除较为彻底，剩余大部分为在系统中无法去除的难降解物质。
3.结论
3.1采用厌氧/缺氧/好氧生物滤池处理焦化废水，在混合液回流比为（3~4）∶1、总水力停留时间为24h（其中厌氧段为12h、缺氧段为4h、好氧段為8h）的条件下，系统对COD、BOD5、NH3-N、酚类、氰化物、TOC的去除率分别为91.8%、95.0%、98.5%、99.8%、93.8%、91. 2%，出水水质达到国家二级排放标准。
3.2厌氧滤池通过水解作用能将大分子、难降解物质转化为小分子、易降解物质，但整个过程对易降解物质是优先去除的。反硝化缺氧滤池在4h的水力停留时间内能有效进行反硝化脱氮，但有时会出现亚硝酸盐积累现象。第一级好氧生物滤池对经厌氧/缺氧处理后的有机物有较好的去除效果，第二级好氧生物滤池对氨氮有较好的去除效果。■
【参考文献】
［１］肖文胜，徐文国，杨桔才.曝气生物滤池中生物膜的活性研究[J].北京理工大学学报，2003，(5)：655-657.
【关键词】厌氧/缺氧/两级好氧；生物滤池；焦化废水
1.试验部分
1.1试验装置及工艺流程
反应器全部为上流式圆柱形结构，由有机玻璃制成，直径为400mm，高为6000mm。4个反应器内均放置了不同级配、不同粒径的球形轻质陶粒填料及卵石垫层。厌氧柱A1的垫层下方留有500mm高的空床，保留了部分UASB的功能，相当于复合式厌氧滤池，主要目的是减少运行过程中的堵塞；缺氧柱A2为反硝化脱氮生物滤池，好氧段为两级曝气生物滤池（BIOFOR工艺），好氧柱C主要去除有机物，N柱主要去除氨氮。焦化废水经过气浮、隔油、蒸氨后从厌氧柱底部进入反应器，上部出水与好氧柱N的部分回流水混合后从缺氧柱底部进入反应器，上部出水进入好氧柱C，C柱出水从底部进入好氧柱N，N柱出水部分回流，其余排放。好氧柱C、N的曝气系统都安装在底部垫层中，气、水同向升流。
1.2工艺参数
总水力停留时间为24h，其中A1柱为12h，A2、C、N柱各为4 h；混合液回流比为（3~4）∶1；厌氧、缺氧、好氧反应器均被控制在常温下运行，实际运行水温为20~25℃；用磷酸控制进水pH=6.5~7.5，好氧段通过投加20g/L的NaHCO3溶液使其pH值维持在6.5~7.5；好氧段的DO控制在2~4mg/L，缺氧段DO<1 mg/L。
1.3反应器的启动
1.3.1缺氧、好氧反应器挂膜
将气浮、隔油、蒸氨后的焦化废水（COD为1300~1700mg/L、NH3-N为180~350mg/L）用自来水稀释至COD为500~700mg/L、NH3-N为50~150mg/L后进入好氧柱C和N。好氧柱C、N用该厂活性污泥池排出的污泥进行接种。接种后将反应器通满水，停止进水并闷曝1~2 d后排掉上清液，然后再继续通水、曝气。在一周内逐渐增大流量，10d内达到正常进水值，稳定约7d后测量进、出水COD，若去除率稳定在50%以上则认为好氧段的挂膜完成。缺氧段挂膜也用该厂活性污泥池排出的污泥进行接种，方法与好氧段的类似。接种后将该厂经气浮、隔油、蒸氨后的焦化废水与好氧柱N的出水按1∶3的比例配水后进入缺氧柱A2，不曝气，使流量在15d内逐渐增大，20d内达到正常值，稳定约15d后测量进、出水NO-3-N，若去除率稳定在30%以上则认为缺氧段的挂膜完成。
1.3.2厌氧反应器挂膜
由于现场没有厌氧污泥可以接种，故厌氧段挂膜采取自然挂膜法。在蒸氨后的焦化废水（COD为1300~1700mg/L、NH3-N为150~284mg/L）中加入适量磷酸盐，控制pH值后进入厌氧段，出水全部回流。循环15~20d后更换新鲜废水，再循环。直到对COD的去除率稳定在20%以上时，即认为厌氧段挂膜完成。挂膜后厌氧出水经重力流依次流入缺氧柱、好氧柱C和N，整个挂膜时间需80~90d。至此，反应器的启动全部完成，进入试验取样阶段。
1.4取样与水质分析方法
所有反应器挂膜完成投入正常运行后开始取样。由于现场分析条件的限制，取样后对所有水质项目的分析需5~7d，在两个月内共取得了8组数据。水样分析方法如下：COD采用重铬酸钾法；BOD5采用接种培养法；氨氮采用纳氏试剂分光光度法；亚硝酸盐氮采用重氮化偶合分光光度法；硝酸盐氮采用镉柱还原法；温度及溶解氧用便携式溶解氧测定仪测定。
2.试验结果与讨论
2.1厌氧柱A1对污染物的去除
厌氧段进水COD、BOD5、NH3-N浓度的平均值分别为1 161. 5、271. 9、230.mg/L，相应的出水平均值分别为810.8、172. 0、171.6mg/L，平均去除率分别为30. 2%、36.7%和25.5%。研究表明，厌氧段虽然对COD的去除率不是很高，但实际上焦化废水的组成已发生了较大的变化：难降解化合物中部分得到了完全去除，部分进行了不完全水解，并产生了一些新的易降解化合物（补充了已去除的COD量）。试验显示对BOD5的去除率仍稍高于COD，这说明厌氧过程对易降解化合物的去除速率远远快于对难降解化合物的降解及水解速率，厌氧过程和好氧过程一样，对易降解物质也是优先去除的。厌氧处理后，对NH3-N的去除率并不高，一方面是因为厌氧氨氧化过程进行得较慢，对NH3-N的削减量少，另一方面部分有机氮转化为氨氮，因此废水中的氨氮还有待于后续工艺的进一步去除。
2.2缺氧柱A2对污染物的去除
缺氧段对NO-3-N的去除较果较好，在进水NO-3-N平均值为76. 7 mg/L时，其出水平均值为27. 98 mg/L，平均去除率达63. 5%。缺氧段对COD的去除率小于好氧段和厌氧段，这说明当HRT较短时，缺氧段微生物主要是利用易降解有机物作反硝化碳源，对难降解有机物的降解作用较小，大多停留在水解产物阶段。缺氧段NH3-N浓度的变化没有明显规律。出水氨氮浓度有时比进水高，有时比进水低，这说明，一方面缺氧段的兼性微生物对NH3-N有一定程度的削减，另一方面还能将部分有机氮转化为NH3-N。虽然这些转化和削减在缺氧状态下都不会占居主导地位，但过高的氨氮浓度可能是导致NO-2-N积累的主要原因。
2.3好氧柱C、N对污染物的去除
在只强化缺氧柱的反硝化功能的前提下，4h的停留时间已足够进行反硝化作用。实际上在好氧柱C和N的床层的不同位置，陶粒上生物膜内层不同程度地存在着兼性菌甚至厌氧菌，也不同程度地进行着硝化和反硝化反应，只不过这种作用不是该柱的主要功能、宏观上反应不明显而已。好氧柱N的出水COD和NH3-N浓度平均值分别为94.3mg/L和3.26mg/L，平均去除率分别为26.6%和93.2%。可见，通过两级好氧对COD和NH3-N进行强化处理，使它们得到了较大程度的去除，保证了出水达标排放。
2.4整个系统对污染物的去除
受现场条件所限，只对第八个水样进行了原水和最终出水的TOC、氰化物和酚类的分析，结合前面的数据。
系统对焦化废水中的污染物均有较好的去除效果，对酚类几乎能全部去除。系统出水的BOD5浓度非常低，说明系统对易降解物质的去除较为彻底，剩余大部分为在系统中无法去除的难降解物质。
3.结论
3.1采用厌氧/缺氧/好氧生物滤池处理焦化废水，在混合液回流比为（3~4）∶1、总水力停留时间为24h（其中厌氧段为12h、缺氧段为4h、好氧段為8h）的条件下，系统对COD、BOD5、NH3-N、酚类、氰化物、TOC的去除率分别为91.8%、95.0%、98.5%、99.8%、93.8%、91. 2%，出水水质达到国家二级排放标准。
3.2厌氧滤池通过水解作用能将大分子、难降解物质转化为小分子、易降解物质，但整个过程对易降解物质是优先去除的。反硝化缺氧滤池在4h的水力停留时间内能有效进行反硝化脱氮，但有时会出现亚硝酸盐积累现象。第一级好氧生物滤池对经厌氧/缺氧处理后的有机物有较好的去除效果，第二级好氧生物滤池对氨氮有较好的去除效果。■
【参考文献】
［１］肖文胜，徐文国，杨桔才.曝气生物滤池中生物膜的活性研究[J].北京理工大学学报，2003，(5)：655-657.