EGSB反应器同步处理焦化废水和剩余污泥的研究

摘要

焦化废水中污染物质成分复杂，不但含有挥发酚、氰化物、硫氰化物、NH3-N等污染物，还含有吲哚、吡啶、喹啉等难降解的多环及杂环芳香族污染物，是一种典型的有毒、难生物降解的工业废水。焦化废水的处理一直是我国工业废水污染控制的一大难题。目前，国内多数企业采用 A2/O及其改进工艺等活性污泥工艺处理焦化废水，这些工艺的生化处理出水难以满足日益提高的环保要求，同时还面临着占地面积大、运行成本高以及产生大量剩余污泥等问题。
　　采用两级微氧膨胀颗粒污泥床（EGSB）反应器处理实际焦化废水，在无排泥条件下连续运行228d。考察了EGSB反应器对焦化废水中主要污染物的去除特性，并对焦化废水和剩余污泥的同步处理进行了研究。
　　两级EGSB反应器接种实验室前期研究过程中用于处理焦化废水的颗粒污泥，使用实际焦化废水启动反应器。经过76d，一级EGSB反应器（EGSB I）的容积负荷（VLR）达到了4.04kgCOD/(m3·d)，系统对COD的去除率稳定在80.0％以上，EGSB反应器底部小颗粒污泥增多，污泥由深黑色变为灰黑色，MLVSS/MLSS也有所提高，反应器启动成功。
　　在反应器内温度为27.5~31.5℃左右、总水力停留时间（HRT）为24h、液体上升流速（vup）为2.7m/h左右、反应器进水口处的DO浓度为0~0.01mg/L时，处理焦化废水的两级EGSB反应器能够长期高效稳定运行。
　　两级EGSB反应器稳定运行后，系统能够去除97.7%的硫氰化物、88.3%的氰化物、75.9%的COD、94.1%的BOD5、82.1%的NH3-N、91.0%的NO3--N和75.0%的TN，相应的平均出水浓度分别为5.9mg/L、0.07mg/L、178mg/L、16mg/L、7.4mg/L、6.0mg/L和31.2mg/L。系统对挥发酚的去除比较彻底，出水中没有检测到挥发酚。系统出水挥发酚、氰化物、BOD5和NH3-N浓度均小于《炼焦化学工业污染物排放标准》（GB16171-2012）中的直接排放限值。其中挥发酚、硫氰化物、氰化物、COD、NO3--N和TN等主要是在EGSB I内被去除的，而NH3-N主要是在二级EGSB反应器（EGSB II）中被去除的。从紫外-可见光（UV-Vis）吸收光谱图分析可知，EGSB I可以去除大部分多环和杂环芳香族化合物，但对苯衍生物的去除能力有限；废水经EGSB II处理后，苯衍生物部分得到去除，部分发生开环氧化，转化为其它中间产物。
　　整个运行期间，两级EGSB反应器内的MLSS分别为22.4~38.6g/L和20.9~30.4g/L，保持了较高的污泥浓度。两级EGSB反应器内的MLVSS/MLSS分别在0.356~0.489和0.344~0.434之间，虽然比其它生物处理工艺的污泥活性低，但对焦化废水中的污染物仍具有较高的去除率。EGSB I污泥表观产率平均为0.01kgMLVSS/kgCOD，处于较低水平。
　　由于EGSB反应器的微氧状态、低污泥负荷、理论上无限长的污泥停留时间（SRT）以及发达的微生物生态链，使得两级微氧EGSB反应器在处理焦化废水时无剩余污泥排放是可行的，并从理论上证明了EGSB反应器同步处理焦化废水和剩余污泥的可行性。

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第1章 绪论

1.1 焦化废水的来源、水质特点及危害

1.2 焦化废水生物处理技术现状

1.3 污水处理中的剩余污泥减量技术

1.4 膨胀颗粒污泥床（EGSB）反应器概述

1.5 课题的来源、研究意义以及研究内容

第2章 试验装置与分析方法

2.1 试验装置

2.2 试验用水

2.3 接种污泥

2.4 试验分析项目及测定方法

2.5 试验各阶段运行时间

2.6 本章小结

第3章 EGSB反应器的启动

3.1 反应器的启动方法

3.2 反应器启动运行情况

3.3 反应器启动影响因素分析

3.4 启动过程中污泥性质和性能变化情况

3.5 启动过程中反应器产气情况

3.6 本章小结

第4章 EGSB反应器处理焦化废水的研究

4.1 两级EGSB反应器在各阶段运行条件

4.2 两级EGSB反应器处理焦化废水的运行效能

4.3 紫外-可见光（UV-Vis）吸收光谱图

4.4 本章小结

第5章 EGSB反应器处理剩余污泥的研究

5.1 污泥浓度的变化

5.2 污泥活性的变化

5.3 进出水SS的变化

5.4 污泥表观产率

5.5 EGSB反应器处理剩余污泥的影响因素分析

5.6 EGSB反应器同步处理焦化废水和剩余污泥理论分析

5.7 本章小结

结论与建议

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果

致谢