1、目录两种活性污泥处理系统处理焦化废水的效果比较1摘要11.引言32. 材料和方法53结果64结论9COKE OVEN WASTEWATER TREATMENT BY TWO ACTIVATED SLUDGE SYSTEMS10ABSTRACT111.INTRODUCTION122. MATERIALS AND METHODS143. RESULTS154. CONCLUSIONS19REFERENCES2020两种活性污泥处理系统处理焦化废水的效果比较 C.A. PAPADIMITRIOUX. DABOUP. SAMARASG.P. SAKELLAROPOULOS摘要在这项研究中，使用了两种活
2、性污泥处理系统CSTR工艺和SBR工艺来处理焦化废水，其曝气池均为狭长的条形池。这两种污泥处理系统反应器使用的活性污泥都接种自城市污水水处理厂。在操作流程的第一个反应阶段，将城市污水和合成废水混合后进水，流入反应池中。让污泥中的微生物完全适应合成废水，这大约需要60天左右。反应池中的操作可分为三个不同的阶段。第一个阶段，主要是处理含有高浓度的有机物但是不含有毒物质的合成废水。在这段时期内，两个污泥处理系统反应池中的COD和BOD5的去除效率可分别达到95和98。在SBR反应器中，营养物质的去除效率，比CSTR反应器中的效率更高。在第二个阶段，添加进入反应池的酚的浓度高达300mg/L。酚被加入
3、反应池之后，大约过了20天便开始降解。在这段时期内，没有观察到添加的酚对营养物去除效率有什么影响，但是，两个污泥处理系统反应池中的有机物质的去除效率都略微降低了。在第三个阶段，酚在水体中的浓度逐渐增加，高达1000mg/L，与此同时，加入到混合水体中的氰化物和硫氰化物的浓度分别达到20mg/L和250mg/L。这个时期的混合水体，是和焦化废水完全一样的。添加进入反应池的酚和氰化物的浓度持续增加，使得CSTR反应池中的活性污泥微生物发生不可逆转的反应，与此同时，SBR工艺在抵抗和降解有毒化合物方面，显示出了更强的的能力。这个时期的开始，其显著特征是活性污泥中悬浮固体的稳定性降低，并且伴随着有机物
4、质和营养物质的去除效率下降。这段时期，水体特征的监测报告的结果显示，在SBR反应池中去除了90的有机负荷、85的营养物质和超过90的苯酚和氰化物，然而，在CSTR反应池中的去除效率分别只有75、65和80。关键词：SBR CSTR 酚 氰化物 焦炉 活性污泥1.引言在当今，生物废水处理系统被用来处理含有难以降解和有毒化合物的工业废水。和一般的工业废水不同的是，焦化厂的废水包含有氨、氰化物、硫氰化物和许多有毒的有机污染物，例如酚类、单环和多环含氮化合物和多环芳烃类。由于这些混合物的存在，所以限制了生物系统对这种废水的处理。历史上，关于焦化废水的处理，起源于70年代的中国，最早建设了传统活性污泥处
5、理的单元设备。然而从这些设备中出来的、处理过的废水并不符合国际排放标准。为了解决这个问题，和发现最适合的处理技术，现在大量的调查都投入到这种特种废水中的研究中。Lim报告说，生物处理过程结合Fenton氧化作用，焦化废水也许能够得到有效处理。不过，这种方法有一定的缺陷，为了减少操作成本，焦化废水在处理之前必须要用海水稀释过。然而，增加的盐分有可能会对活性污泥的沉淀和分解产生不利的影响，而且可能会降低活性污泥微生物的存活数量。Ghose提出了一种物理化学处理模式，通过在二次沉砂池中加入石灰浆来处理焦化厂废水，同时，通过人造沸石圆柱，可以有效的实现氮的去除。此外，在真空过滤之前，必须加入化学药品，
6、用以改善污泥的脱水特性。另一方面，结合使用生物铁活性污泥处理，强化污泥的絮凝情况，用来有效低去除酚类、氰化物和BOD5。这样，通过生物氧化和生物絮凝的结合过程，活性污泥可以得到净化，为了提高去除效率，这两个过程都必须外加深度处理。污泥中的微生物的质量和生理学状态是最重要的因素。Suschka正在集中研究含酚焦炭的焦化废物的处理，其侧重点在于不稳定的情况下，废水的处理。不稳定性主要和废水的水质特征有关。其他的一些研究把重心放在特殊化合物的行为特性和生物降解上，主要是关于奎宁、氰化物和含氮物质等等。在最近的研究中，焦化厂的废水的处理在厌氧厌氧好氧生物膜系统和厌氧好样生物膜系统中进行，结果显示，第一
7、种结构系统比第二种能够更好的去除氮。为了提高整个降解过程的稳定性，构建了一个两步生物处理步骤的方法，包括一个活性污泥处理单元，以及处理单元后的硝化作用反应器。然而，仍然没有有力的证据表明，有一种成功的处理焦化废水的方法，能够使得有机的和无机的污染物都得到有效的去除。在用来处理工业废水的生物系统中，比较有效率的是序批式活性污泥法处理系统（SBR）。在SBR系统中的进行的反应步骤和单元操作，和在传统活性污泥中反应和操作相似。不同的是，SBR系统的所有后续阶段都在一个独立的容器中进行。由此对空间的需要被减少到最小，除了这一长远的好处之外，还克服了和这个结构有关的其他的缺陷。所以，SBR系统能够解决那
8、些一般是由其他技术处理的各种不同类型的废水。这个系统的研发源于50年代后期这段时间。自从那以后，为了评估这个系统的效用和效率，又做了好几项研究调查。虽然序批式活性污泥法处理系统（SBR）最初是用来去除COD的，但研究显示在这些系统中，氮化合反应过程进行得非常顺利。其他研究的开展主要是侧重于SBR系统对营养物质的去除效率，使处理过的废水能够符合严格的废水排放标准。Umble和Ketchum用SBR系统来去除城市污水的生物营养物质，在每12小时一个循环的周期中，被去除的BOD5、TSS和NH3-N分别减少了98、90和95。在这个研究计划中，关于焦化废水的治理，要监测这两种不同的系统：传统生物处理
9、的单元系统和序批式活性污泥法处理系统。2. 材料和方法（1）廊道式条形反应池在这项研究中用了两种廊道式条形反应池，图1a和图1b分别展示了一个连续流活性污泥系统反应池和一个序批式活性污泥系统反应池相应的流程图。活性污泥反应池中的菌种从Thessaloniki的城市污水处理厂接种获得。每个反应单元加入大约2升的活性污泥，最初的阶段用城市污水培养大约3个星期。高浓度的合成废水逐量的添加到反应池单元系统中，这一过程的适应期需要超过两个月。在这项研究中，用合成废水来模拟焦化废水。合成废水用下列分析标准物质来准备：833mg/L的葡萄糖（PANREAC），2000mg/L的醋酸钠（J.T.Baker），
10、100mg/L的N氯化钠（J.T.Baker），50mg/L的 二水合氯化钙（J.T.Baker），20mg/L的氯化钾（J.T.Baker），600mg/L的氯化铵（J.T.Baker）和333mg/L的三水合磷酸氢二钾（J.T.Baker）。其他成分例如，酚、硫氰化物和氰化物的浓度分别高达800mg/L、200mg/L和100mg/L。（2）物理和化学的监测被监测到的BOD5，混合液悬浮固体（MLSS），悬浮固体（SS），NO3，NH4+，NO2,COD,酚和氰化物和甲基苯乙烯一致。Figure 1. Flow diagrams of the continuous bench scale
11、activated sludge reactor (A) and the sequential batchreactor (B)3结果在这两种反应器中，用各种成分的流入和流出浓度做为操作时间的一个应变函数，正如图1a-f所示。在活性污泥微生物适应了人造焦化基质之后，对两个系统开始监测。流入水流中所含的酚的范围从700到1200mg/L，同时相应的去除效率超过99，在SBR系统单元中，监测指示流入水流的完全降解，流出水流所含的酚的值在1.0到4.6mg/L之间。然而，流入水流中增加的酚含量达到800mg/L，CSTR反应池的运作就会受到影响，导致下列的操作问题：1. 有机负荷的去除能力降低（BO
12、D、COD）。 2. 氮化合反应的效率降低。 3. 限制酚的降解，导致流出水流中的酚的浓度范围在10到60mg/L之间。 4. 絮凝能力的降低。研究证明，SBR系统中活性污泥微生物被比相应的CSTR系统中的微生物，对各种流入水流中的酚的含量有更强的抵制能力，并且呈现出更高的恢复速率和短时间内有效操作的重新建立。水流中增加的酚可能影响这两种系统的有机物质的去除效率。这两个反应池中的流入水流中的COD的含量和相应的流出水流的含量，做为操作时间的一个应变参数呈现在图2b中，同时相应的BOD5的值显示在图2e中。含有高浓度的酚的流入水流，进入对SBR反应池，没有造成影响，处理后为高质量的流出水流：CO
13、D的浓度值在270到550mg/L之间（图2b），相应的COD的去除效率在87到95之间，与此同时，流出水流中的BOD5的浓度值在60到152mg/L之间，相应的去除效率在95%到98之间。然而，增加的酚的极大的影响了CSTR系统中的运作：在CSTR系统中的流出水流监测到了比较高的COD值，其范围295到1500mg/L之间，COD的去除效率约在67到93之间，表现得比较差。除此之外，CSTR系统的流出水流的BOD5的浓度含量在150到500mg/L之间变化，导致BOD5的去除效率在82.5到95之间。CSTR系统中流出水流的质量的下降，和酚对活性污泥中特定种类微生物的产生潜在毒性作用有关联。
14、Figure 2 Influent and effluent concentration of a) MLSS, b) COD, c) N NH4, d) SS, e) BOD5,f) phenol, as function of operation time, in the bench scale activated sludge reactors两个反应池的流入水流和流出水流的NH4-N浓度都呈现在图2c中，做为操作时间的应变参数。在SBR反应池中，流出水流的NH4-N的浓度在2到23mg/L之间变化，相应的去除率93到99之间。在CSTR系统单元中观察到更高的水流值，在25到91mg/L
15、之间变化，相应的去除效率在83到95之间。硝化过程例如氨氧化成硝酸盐，不受添加的酚的影响，同时在延长的操作时间里，SBR系统和CSTR系统相比，其运作显得更有效率，因此流出水流的氨值更低。这两种系统中的流出水流的悬浮固体浓度做为操作时间的应变参数显示在图2d中。在CSTR系统单元中，流出水流的SS含量超过流入水流中苯酚的浓度，其含量高达500mg/L，同时相应在SBR系统中的数值维持在100mg/L以下。两个廊道式条形反应池中流入水流和流出水流中的氰化物浓度的变化显示在图3中，做为操作时间的应变参数。在这段时期内，流入水流中的氰化物浓度在70到270mg/L中间变化，SBR系统中流出水流的浓度范围在1.1和2.8mg/L之间，相应的去除效率约为97到99，指示出氰化物几乎完全去除。然而，在CSTR系统单元中观察到了更高的流出浓度，高达36mg/L，去除效率在76到99之间。SBR系统单元的活性污泥微生物很好的适应了添加的氰化物，使得去除得到强化。立法机构关于氰化物的规定措施是非常严格的，规定流出水流低于1mg/L（Morper and Jell，2000）。Figure 3
