投菌法应用于A_2O工艺处理焦化废水的中试研究_李捍东

投菌法应用于A2O工艺处理焦化废水的中试研究李捍东(中国环境科学研究院,北京100012)凌海波(武汉大学资源与环境科学学院,武汉430079)王强(哈尔滨工业大学市政与环境工程学院,哈尔滨150001)李柳李立敏(石家庄焦化集团有限责任公司,河北050031)摘要为寻找一种不经稀释直接处理焦化废水的途径,本中试将投菌法与A2O工艺结合,对石家庄焦化厂焦化废水进行处理研究。通过对焦化废水进行GC-MS分析,选择出焦化废水中含量较高的难降解物质,然后进行单一碳源优势菌培养,获得优势菌群。优势菌群投加于工艺的好氧段。整个中试过程分为污泥的培养及驯化阶段,稳定运行阶段及冲击恢复阶段。经过半年的实验,整套工艺具有较好的稳定性及抗冲击能力。对未经稀释的焦化废水的CODCr平均去除率为94.2%,氨氮平均去除率为85.6%。关键词焦化废水投菌法A2O工艺目前,国内外用于去除焦化废水中CODCr和NH3-N的方法主要是生物法[1],其中又以普通活性污泥法和厌氧-好氧法(AO法)为主,但目前仍少见能够直接将焦化废水不经稀释处理达标的报道。在我国,因含多环芳烃及杂环化合物,大部分企业经生物法处理后,出水CODCr不能达标排放[2]。并且这类物质对常规生物处理系统中的微生物具有生物陌生性及毒性,很难在短时间内被活性污泥中的微生物利用而进入物质循环,有时还会使处理系统出现事故,微生物受抑制,数量减少或大量微生物中毒死亡,致使活性污泥处理系统出水水质恶化。因此针对焦化废水所含的特殊难降解物质进行菌种筛选,以获得对降解有机物有效的优势菌种,就成为提高焦化废水处理效果的一种有效途径,目前投菌法在德、日、爱尔兰等国已经投入工业应用[3～5],在国内则尚处于实验室研究阶段。本研究为石家庄焦化厂焦化废水改造工程的中试实验,目前该厂采用二次水稀释后活性污泥法处理,但出水仍不能达标。通过GC-MS分析,针对该厂焦化废水中含量较高的难降解物质进行菌种筛选,获得优势菌群后,将优势菌群投加到A2O工艺中,以期获得一种不经稀释直接降解焦化废水的生化处理途径。1实验1.1污水来源及水质石家庄焦化厂生产工艺中采用德国K-K公司的克劳斯炉设施,该设施脱氨效果较好(150mgL左右),但是该工艺经蒸氨后出水CODCr浓度较高(5000～6000mgL)。与当前大多数焦化厂的工艺相比,其焦化废水具有CODCr浓度偏高,氨氮浓度略低的特点,其水质主要污染指标见表1。表1石家庄焦化厂废水水质情况pHCODCrmg·L-1NH3-Nmg·L-1挥发酚mg·L-1总氰mg·L-1硫化物mg·L-1含油mg·L-1SSmg·L-1色度倍8～9.55000～6000150110010200<10<1001000～20001.2优势菌种的筛选及培育1.2.1优势菌种的碳源的确定通过运用GC-MS分析测得石家庄焦化厂焦化废水水质发现,该厂废水组分极为复杂,其中多为酚、萘、喹啉、吡啶等大分子多环芳烃和杂环类化合物,很难被微生物所降解。具体所含物质为:苯酚21.50%,甲基苯酚5.14%,3-甲基苯酚28.98%,2,6-二甲基苯酚3.22%,异喹啉14.09%,3-苯基-2-丙烯腈1.32%,2-甲基氰苯12.58%,1-H-3-丙醛吲哚酸0.47%,萘5.66%,2-萘酚0.05%,2-甲基-1-萘酚0.10%,吖啶0.39%,吡啶3.4%。可见,焦化废水中所含主要物质为苯酚、二甲基苯酚、异喹啉、甲基氰苯、萘及吡啶等难降解物质。为了筛选出有针对性的高效优势菌种,以石家庄焦化厂二沉池污泥为菌源,分别以苯酚、甲基苯酚、异喹啉、萘、吡啶、甲基氰苯为唯一碳源筛选菌种。21环境工程2005年10月第23卷第5期DOI:10.13205/j.hjgc.2005.05.0061.2.2优势菌种的筛选[6]配制含磷酸盐缓冲溶液及少量的(NH4)2SO4、KH2PO4、MgSO4、FeSO4、CaCl2等物质的驯化培养基,高压灭菌后分别投加上述几种物质为唯一碳源,培养基pH值调节至7.0。充分曝气活化活性污泥,分5个周期(每个周期7d)逐步提高碳源的浓度,酚、甲基苯酚的最终浓度为300mgL,其余4种的最终浓度为100mgL。通过反复培养,划线分离获得单一菌落,保存到斜面培养基。将获得的菌种对目标碳源进行降解实验,选择降解效果明显的作为优势菌种。并将各种单一碳源下获得的优势菌种混合,作为降解焦化废水的优势菌群。1.2.3优势菌群的扩大培养将上述菌种接种至液体培养基,培养3d,当菌数达到1×108个mL时,按1∶10比例进行再次扩培,循环扩培至满足实验需要。1.3工艺流程本次实验处理焦化废水的具体工艺见图1。图1A2O工艺处理流程图本工艺进水接自焦化厂生化处理站进水口,水量为0.2m3h。调节池起调节均质作用。厌氧酸