生物移动流化床焦化废水处理技术试验研究

1、作者简介李桂菊（1969），1992年毕业于陕西科技大学，副教授，博士。电话E-mail ：liguij。收稿日期20090620（修改稿）9Atwater J ，A kse J R ，Mckinnis J A ，et al. Low temperature aque -ous phase catalytic oxidation of phenol J . Chemosphere ，1997，34（1）：203-212.10Levec J ，Smith J. Oxidation of acetic acid solutions in a trickle-bed rea

2、ctor J . J. AIchE ，1976，22（10）：159-168.11谭亚军，蒋展鹏，祝万鹏，等. 有机污染物湿式氧化降解中Cu系催化剂的稳定性J . 环境科学，2000，21（7）：82-85. 12韩利华，李国江，芮玉兰，等. 高浓度焦化废水湿式氧化铜系催化剂的研制J . 环境污染治理技术与设备，2003，4（3）：19-22. 13Imamura S ，Nakamura M ，Kawabata N ，et al. Wet oxidation poly（ethylene glycol ）catalyzed by manganese -cerium composite oxide

3、 J . Ind. Eng. Chem. Prod. Res. Dev. ，1986，25（1）：34-37. 14S ，U O ，Orel B ，et al . CWO of phenol on twodifferently prepared CuO -CeO 2catalysts J . Appl. Catal. B ：En -vironmental ，2000，28（2）：113-125.15Garg A . Mishra I M ，Chand S. Catalytic wet oxidation of the pre -treated synthetic pulp and paperm

4、ill effluent under moderate con -ditions J . Chemosphere ，2007，66（9）：1799-1805.16Akolekar D B ，Bhargava S K ，Shirgoankar I ，et al. An environ -mental solution for organic pollutant removal from paper and pulp industrial waste liquor J . Applied Catalysis A ：General ，2002，236（1/2）：255-262.17雷乐成，汪大翚.

5、水处理高级氧化技术M . 北京：化学工业出版社，2001：179-181.18杜鸿章，房廉清，江义，等. 焦化污水湿式氧化净化技术J . 工业水处理，1996，16（6）：11-13.19杜鸿章，戴锡海，王斌，等. 催化湿式氧化法治理H -酸母液废水的研究J . 工业水处理，2004，24（9）：25-27.生物移动流化床焦化废水处理技术试验研究摘要悬浮载体生物流化床是一种全新的反应器，作者介绍了该反应器的特点及试验方法，并对焦化废水中有机物的去除效果进行了研究，考察了水力停留时间、温度、pH 、曝气量、填料填充比等对处理效果的影响。结果表明，反应器对COD 的平均去除率达到50%。关键词悬浮

6、载体；生物流化床；焦化废水中图分类号X703.1文献标识码B文章编号1005829X （2009）11001404马龙丽1，2，3，李素芹1，2，熊国宏1，2，苍大强1，2（1. 教育部生态与循环冶金重点实验室，北京100083；2. 北京科技大学冶金与生态工程学院生态系，北京100083；3. 南昌长力钢铁股份有限公司，江西南昌330012）Abstract ：Suspended carriers biological fluid bed is a new style of reactor. Its characteristics and experimental methods are i

7、ntroduced. And the removal efficiency of organic compounds in coking wastewater has been stud -ied. The effects of the influential factors ，such as hydraulic retention time ，temperature ，pH ，aeration amount ，and filling ratio of fillers on the treatment efficiency are investigated. The results show

8、that the average removal rate of COD could reach 50%.Key words ：suspended carriers ；biological fluid bed ；coking wastewaterStudy on the treatment of coking wastewater by suspendedcarriers bio -fluid bed reactorMa Longli 1，2，3，Li Suqin 1，2，Xiong Guohong 1，2，Cang Daqiang 1，2（1. Key Lab of Ecology and

9、Cycling Metallurgy ，Department of Education ，eijing 100083，China ；2.Department of Ecological Science and Engineering ，School of Metallurgical and Ecological Engineering ，University of Science and Technology Beijing ，Beijing 100083，China ；3.Nanchang Changli Iron and Steel Co. ，Ltd. ，Nanchang 330012，C

10、hina ）流化床反应器是一种实现固体颗粒与气相、液相、气液相之间混合传质、传热的设备。与传统活性污泥法及生物膜法相比，生物流化床法具有单位容积反应器内的微生物浓度高、耐冲击负荷能力强、试验研究、第29卷第11期2009年11月工业水处理Industrial Water TreatmentVol.29No.11Nov. ，200914工业水处理200911，29（11）传质效率高、处理效果好、占地面积小的特点。近年来，我国对生物流化床进行了大量的试验研究1-5。随着废水处理技术的不断发展，高效、低耗和处理难降解有机物废水是生物流化床的发展方向之一。1试验条件及工艺流程试验所用焦化废水取自唐山钢

11、铁厂的焦化废水厂，其原水水质：浊度14NTU ，悬浮物200mg/L ，pH 69，氰化物15mg/L ，COD 1886mg/L ，氨氮220.8mg/L 。试验装置自己设计，由有机玻璃制成，直径15cm ，高60cm 。采取底部进水的方式，下面设计有气室，采用钛板曝气（不容易让微生物附着），上方设计有3个出水口，可以在不同的高度分别取水样。按配方配制人工合成模拟城市污水，作为基础培养液，使用时可按需要增加浓度，这种模拟城市污水的COD 为174mg/L，总氮约27.5mg/L，氨氮约7.2mg/L。配后需实测。启动时以较低浓度的营养液为培养基质，在挂膜后，增加营养液基质浓度，当生物膜成熟后

12、开始添加工业高浓度有机废水（焦化废水），并逐步增加其所占的比例。直至进水全部为焦化废水为止。2高效复合微生物的培养与驯化2.1生物填料的选择选用载体，大连宇都环境工程技术有限公司所 生产的微生物膜载体，尺寸10mm 10mm ，比表面积1200m 2/m3，载体的湿密度接近于水，挂膜后约等于1kg/L，表面亲水性强，微生物附着力好；生物膜活性高，外表面膜的厚度维持在10200m ，内表面膜的厚度随负荷而变化；具有高效的脱氮除磷功能。2.2启动与挂膜挂膜是影响流化床反应器处理效果的一个重要方面。挂膜期主要考虑膜的生长，因此采用较高的基质浓度和相应的氧气供给，运行36h 可观察到载体表面滋生一层薄

13、薄的乳白色生物膜，随着营养物质的不断供给，生物膜增厚，颜色也逐渐由乳白色转变成灰白色至浅褐色，此时生物膜已接近或已达到成熟稳定生长期。然后开始减少易利用基质的浓度，逐渐增加焦化废水的含量，使菌种适应毒害有机废水环境。驯化过程中发现，在初期没有加入焦化废水之前，微生物生长良好，一两天后载体上附着一层薄的生物膜，微生物活性良好，出水COD下降明显。逐日增加焦化废水的比例后，生物膜的生长会出现较明显的变化规律：开始时受抑制，生物活性下降，出水污染负荷上升，之后有所恢复，生物活性增强，生物膜恢复生长，出水污染负荷下降。为避免焦化废水增加过快，超过微生物的忍耐极限而导致实验失败，驯化过程中都是在生物膜趋

14、于适应后才增加进水的负荷。随着载体上附着越来越多的生物膜，载体的表观密度逐渐会下降，变得更轻，更容易流化，同时下降区的载体下降速度变慢。在本试验中，通过镜检，培养驯化结束后，形成较好的微生物膜，有原生动物出现，经鉴别其优势种主要是固着型的纤毛虫（钟虫、累枝虫）。2.3微生物驯化过程在培养成熟的活性污泥混合液中，继续闷曝换水，在换水时加入并逐渐增加焦化废水的比重，其加入量按每次100m L 递增直至全部进水为焦化废水，经10d 的驯化过程测得对焦化废水中COD 、氨氮、酚的去除率分别达到88%、80%、99%。试验所用焦化废水取自唐山钢铁厂的焦化废水厂；好氧污泥取自海淀区清河污水处理厂曝气池的回

15、流污泥，污泥的MLSS=4500mg/L，SVI=65mL/g，载体挂膜前后对比如图1所示。3处理过程中影响因素分析与讨论3.1水力停留时间对处理效果的影响考察了生物流化床内污水停留时间（HRT ）对COD 去除率的影响，结果见图2。由图2可看出，随着反应时间的进行，COD 及NH 3-N 去除率呈波浪式上升，出水中COD 变化幅度不大，而出水中NH 3-N 变化幅度很大，这说明硝化菌对环境条件要求较高，适应能力较差。去除率时而会下降是由于反应马龙丽，等：生物移动流化床焦化废水处理技术试验研究15工业水处理200911，29（11）过程中一些有机氮化物及氰化物、硫氰化物转化为NH 3-N 所造

16、成的；反应5、5.5、6h 时，去除效果都比较好，反应6h 时，去除效率最大，但考虑到能耗及3个反应时间内COD 及NH 3-N 去除率相差不是很大，而反应5、5.5h 时，两者的NH 3-N 去除率基本相当，而反应6h 时，COD 的去除率比较高，综合考虑以上原因，所以确定6h 为复合生物反应器的最佳反应时间。图2HRT 对处理效果的影响3.2温度对处理效果的影响温度是影响微生物生长的重要因素。微生物的生理活动与周围的温度有密切的关系，在本试验中，由于没有设计控温装置，所以为适应微生物的生长需求选择室温温度较高的春夏季节进行，并考察了温度对处理效果的影响，结果见图3。 由图3可看出：在23左

17、右时去除率分别达到了一个较高的水平。由于该试验主要靠附着在载体填料上的生物膜对污水中污染物的生化降解作用使污水得到净化，另外由于微生物的生长有一个最适温度，所以根据试验中生物膜中的优势菌的种类，可得到一个处理效果最好的最适温度。在工业应用中应该尽可能筛选可以适应较大温度变化的菌种，以更好地改变目前低温水处理效果差的现状。3.3pH 对处理效果的影响pH 是影响微生物生理生化的重要因子，环境pH 的变化会引起微生物细胞表面特性的变化，从而引起细胞体生理生化过程的变化，最终影响微生物的代谢与生长。实验中采用盐酸、氢氧化钠溶液对进水pH 进行调整，以观察pH 对生物处理的影响，结果见图4。图4pH

18、对处理效果的影响由图4可以看出：当pH 为7.09.0时，该反应器对焦化废水的COD 去除率约为76%90%，pH 为8.5左右时最佳。当pH 为8.08.9时，NH 3-N 去除率约为75%89%，pH 为8.5时最佳，当pH 为7和9时，NH 3-N 去除率明显下降，这可能是由于水中pH 改变，引起微生物表面电荷改变，从而影响了微生物对NH 3-N 的吸收和降解；过高的pH 会抑制硝化杆菌的活动，影响硝化过程，从而降低了反应器对NH 3-N 的去除率；在适宜的pH 范围内，适当地提高pH 可以提高NH 3-N 的去除率；与活性污泥法相比，生物流化床适宜的pH 范围较广，这进一步体现了生物膜

19、中的微生物适应能力强，对冲击负荷承受力大的特点。3.4曝气量对处理效果的影响曝气量体现了水中溶解氧的量，环境溶解氧量需要大于一定水平才会不致因缺氧而影响好氧细菌的呼吸速率。在流化床设计定型以后，实际操作中只能通过改变进气流量来改变流化床的传质效能，进气流量对氧传递效率的影响在一定的气体流量范围内，增加流量有利于氧传递效率的提高。试验中固定HRT ，改变曝气量，考察了曝气量对处理效果的影响，结果见图5。由图5可知，曝气量为1L/min时，处理效果达到最高，随着进气量的增加，过高的气体流量下氧传试验研究16工业水处理200911，29（11） 作者简介马龙丽（1983），2009年毕业于北京科技大

20、学。电话E-mail ：malongli。收稿日期20090717（修改稿）马龙丽，等：生物移动流化床焦化废水处理技术试验研究一种反渗透阻垢剂的制备方法李孟，罗斌华.CN 101186393国内外水处理技术信息本发明涉及一种反渗透阻垢剂的制备方法，其步骤为：（1）在容器中加入三聚氰胺1份、质量分数为30%40%的水解马来酸酐13份、氯化铵13份、甲醛13份，搅拌溶解后，（805）下反应0.52h ；（2）再加入尿素13份、氯化铵13份、甲醛13份，（905）下反应24h ；（3）再加入质量分数为15%30%的聚丙烯酸13份、质量分数为0.5%2%的阳离子聚丙烯酰胺13

21、份，（705）下反应0.51h ；（4）冷却至室温，成品；上述原料的份数为质量份。本发明方法制备的反渗透阻垢剂为多元高分子共聚物，它特别适用于金属氧化物、硅以及致垢盐类含量高的水质，其阻垢效能高（阻垢率在95%以上）且不与残留凝聚剂或富铝富铁的硅化合物发生凝聚形成不溶聚合物。递效率反而有所降低，这是因为高的气体流速会使从分布器出来的气泡变大，同时发生严重的聚并，导致气液相之间的界面面积反而减小，不利于氧传质的进行。同时由于过大的气体流速，会对生物膜产生冲击作用，不利于生物膜的挂膜生长而影响处理效果。由本试验来看，最适的曝气量应该在1L/min左右。3.5填料填充比对处理效果的影响通过试验考察了

22、填料填充比对处理效果的影响，结果见图6。由图6可以看出，在填料填充比为30%40%时，COD 和NH 3-N 去除率均达到很好的效果，当继续增加容器内填料的体积，污染物的去除率有少量下降，但是尚能保持在60%左右。另外，增加填料填充比会使为保持流化态所需的曝气量增加，使消耗的能源增加，因此实践中应综合考虑选择适当的填料填充比。4综合分析试验期间，该反应器对COD 的去除效果见图7。由图7可知，随着试验的进行，反应器中加入的焦化废水量不断增加，在生物膜培养阶段，随着试验天数的增加，当进水COD 较低时，COD 去除率处于稳定增加的阶段，当进水COD 突然增加，即有一定的浓度冲击的情况下，在浓度突