利用短程脱氮工艺处理煤化工废水

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1、利用短程脱氮工艺处理煤化工废水煤化工是一项耗水量高、污染物含量高的产业，随着我国环保法规的日益严格，煤化工废水的“分质盐零排放”已经成为了必然趋势，对于新建煤化工项目而言，煤化工废水处理流程通常为：预处理—生化处理—深度处理—含盐水处理—浓盐水处理—蒸发结晶，其中含盐水处理单元一般采用双膜工艺（超滤+反渗透）。对于双膜工艺而言，若来水中的氨氮浓度偏高，会造成微生物在膜上的滋生，导致膜的污堵，同时由于反渗透对氨氮的截留率不高，来水氨氮浓度偏高会导致产水中的氨氮超标。在分盐的情况下，硝酸盐和亚硝酸盐会影响结

2、晶盐的品质和盐的回收率。因此，作为氨氮和总氮的主要控制手段之一，生物脱氮在煤化工废水处理领域受到广泛关注。煤化工废水中硬度、难降解有机污染物等物质对脱氮微生物活性的抑制是脱氮工艺所面临的最为棘手的问题。同时，煤化工废水水量大、氨氮含量高的特点，导致了煤化工废水生化单元所需的碳源量较大，造成生化单元的运行成本较高。短程硝化反硝化工艺以其节省碳源、降低需氧量、缩短水力停留时间、减小所需碱度等优点，在污水处理领域日益受到重视，但该工艺在煤化工废水中应用较少。本研究针对煤化工废水水量大、氨氮含量高、抑制性物质多

3、的特点，将经过生物强化的短程脱氮工艺应用于低B/C的煤化工实际废水中，考察了其对氨氮、总氮去除的效果，并对系统短程硝化效果进行了评价，最后对系统的活性污泥微生物群落结构进行了分析。1材料与方法1.1废水水质实验用水取自中国石化某煤化工企业的污水单元调节池，其pH8.83、全盐质量浓度2080mg/L、氨氮143.5mg/L、总氮157mg/L、COD223mg/L、BOD39mg/L、碱度888mg/L。1.2污泥体系7以中国石化某公司含氨污水处理系统的活性污泥为种泥，以大连石油化工研究院自主研发的菌剂

4、作为接种的脱氮微生物，在种泥和菌剂的体积比为9:1的情况下，建立本实验的活性污泥体系。菌剂由具有硝化功能的微生物（以Nitrosomonas菌属、Nitrobacter菌属为主）和具有反硝化功能的微生物（以Hyphomicrobium菌属、Ignavibacterium菌属为主）组成，其中具有硝化功能的微生物占比15%以上，具有反硝化功能的微生物占比30%以上。1.3实验方法SBR实验装置如图1所示。1—空气；2—流量计；3—搅拌机；4—曝气器；5—排泥口；6—取样口。实验采用SBR工艺，每周期6h，其

5、中反应4h，其余时间为沉降和排水。反应器的有效体积为1.5L，pH控制在7.5~8.5，好氧段DO控制在0.5~2.5mg/L，厌氧段DO控制在0.1~0.5mg/L，温度控制在28~35℃。污泥按照MLSS为3000mg/L左右接种至反应体系。7实验分为两个阶段：进水负荷提高阶段和间歇曝气比（好氧曝气和缺氧搅拌的时间比）调整阶段。进水负荷提高阶段（第1周期—第33周期）的间歇曝气比为3:1，根据出水的氨氮和总氮浓度，逐步提高反应器的进水负荷；该阶段的运行方式为瞬时进水，一段曝气2h、缺氧搅拌1h、二段

6、曝气1h、沉淀1h、排水1h。在间歇曝气比调整阶段（第34周期—第38周期），初始的进水氨氮负荷和间歇曝气比分别为0.31kg/（m3·d）和2.7:1.3，根据出水的氨氮和总氮浓度，调整进水氨氮负荷和间歇曝气比；当间歇曝气比为2.7:1.3时，该阶段的运行方式为瞬时进水，一段曝气2h、缺氧搅拌1.3h、二段曝气0.7h、沉淀1h、排水1h，当间歇曝气比为3:1时，该阶段的运行方式与进水负荷提高阶段的运行方式相同。1.4实验仪器和分析方法常用仪器包括：SartoriusAG型精密pH计，德国赛多利斯公司

7、；DR2800型水质分析仪，美国哈希公司；BT-210S型电子分析天平，德国赛多利斯公司；HQd型溶氧仪，美国哈希公司。NH3-N浓度采用蒸馏和滴定法测定；NO2--N浓度采用分光光度法测定；总氮浓度采用碱性过硫酸钾消解紫外分光光度法；溶解氧（DO）和温度采用溶氧仪测定；pH采用pH计测定；COD采用重铬酸盐法测定；污泥浓度（以MLSS计）采用重量法测定。2结果与讨论2.1氨氮处理效果考察了反应器对煤化工废水中氨氮的去除效果，结果见图2。7由图2可知，进水氨氮由5mg/L最终提升至80mg/L左右，进水

8、氨氮负荷由0.04kg/（m³·d）最终提升至0.34kg/（m³·d）左右，在此过程中，氨氮去除负荷由0.02kg/（m³·d）提升至0.32kg/（m³·d）左右。前33个周期中，将间歇曝气比控制在3:1，此时除第7个周期外（出水氨氮为10.4mg/L），即使不断提高进水氨氮负荷，都可以保证出水氨氮低于8mg/L，满足《石油炼制工业污染物排放标准》（GB31570—2015）和《石油化学工业污染物排放标准》（GB31571—2015）中