在用焦化廢水對顆粒污泥進(jìn)行馴化時(shí)，隨著有機(jī)負(fù)荷的不斷降低及進(jìn)水中焦化廢水比例的不斷增加，顆粒污泥形狀變?yōu)榻茩E球形，粒徑減小，其中粒徑多為1.7×1.5mm的個(gè)體。ASBR反應(yīng)器中接種的顆粒污泥以甲烷八疊球菌為主體。

焦化廢水是在生產(chǎn)焦炭、煤氣、焦油及其它焦化產(chǎn)品的過程中產(chǎn)生的廢水。由于焦化廢水含高濃度的氨氮和許多難生物降解有機(jī)物，對環(huán)境危害較大。厭氧預(yù)處理可以將焦化廢水中難以生物降解的有機(jī)物轉(zhuǎn)化為一些易于生物降解的有機(jī)物，為后續(xù)的好氧生物降解創(chuàng)造良好條件，從而提高整個(gè)系統(tǒng)的處理效率。本課題研究厭氧序批式反應(yīng)器（ASBR）對焦化廢水進(jìn)行預(yù)處理的可行性及工藝特性。

1 試驗(yàn)材料與方法

1.1 ASBR反應(yīng)器實(shí)驗(yàn)運(yùn)行系統(tǒng)

小試規(guī)模ASBR反應(yīng)器置于35℃恒溫室中。實(shí)驗(yàn)用水取自太原市煤氣公司焦化廠經(jīng)過除油、蒸氨工序之后的焦化廢水。實(shí)驗(yàn)裝置如圖1所示。

1.2 生物化學(xué)甲烷勢（BMP）測定方法

容積為500mL的葡萄糖瓶作為生物化學(xué)甲烷勢（BMP）測定用反應(yīng)器。BMP的測定步驟：取100mL顆粒污泥置于500mL的葡萄糖瓶中，加適量的背景無機(jī)營養(yǎng)液和350mL的焦化廢水中（ρ(CODcr)=800mg/L），用氮?dú)獯底咂咸烟瞧恐械目諝庖员ＷC厭氧狀態(tài)并用醫(yī)用橡皮塞密封瓶口。將葡萄糖瓶置于35℃的環(huán)境中進(jìn)行培養(yǎng)。

同時(shí)進(jìn)行空白測定：即在另一葡萄糖瓶中只加入100mL的顆粒污泥，而不加入焦化廢水，其它步驟同上。每日分別記錄水樣和空白的甲烷產(chǎn)氣量，直至產(chǎn)氣停止。由于葡萄糖瓶中排出的氣體包含有甲烷和CO2，而CO2不能代表厭氧條件下CODcr的相應(yīng)減少量，故應(yīng)將產(chǎn)生的CO2用0.1mol/L的NaOH吸收。當(dāng)水樣和空白都不再產(chǎn)氣時(shí)，BMP測定結(jié)束。此時(shí)，水樣總產(chǎn)氣量減去空白總產(chǎn)氣量就是BMP的測定結(jié)果。

1.3 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

①用焦化廢水對ASBR反應(yīng)器中的以蔗糖為基質(zhì)培養(yǎng)的厭氧顆粒污泥進(jìn)行馴化；

②測定焦化廢水的BMP；

③研究ASBR工藝厭氧預(yù)處理焦化廢水的工藝條件和工藝特性。

2 結(jié)果與討論

2.1 馴化過程

實(shí)驗(yàn)中采用逐步增加以蔗糖為基質(zhì)的進(jìn)水中焦化廢水所占CODcr的比例，同時(shí)逐步降低有機(jī)負(fù)荷的方法對以蔗糖為基質(zhì)培養(yǎng)出來的接種厭氧顆粒污泥進(jìn)行馴化，使微生物逐步適應(yīng)低濃度有毒難降解的焦化廢水的特性。馴化歷時(shí)共225d。馴化后顆粒污泥穩(wěn)定。

2.2 BMP的測定

對顆粒污泥經(jīng)175d處理焦化廢水的馴化后，取少量的顆粒污泥對焦化廢水進(jìn)行BMP測定。用BMP來評價(jià)厭氧工藝對焦化廢水可能達(dá)到的最大處理效率。應(yīng)該指出，BMP和BOD5一樣，是廢水中有機(jī)污染物生物轉(zhuǎn)化的評價(jià)指標(biāo)，BMP不等于厭氧工藝中所能去除的有機(jī)物數(shù)量，只有在動態(tài)工藝試驗(yàn)中，才能最終確定有多少有機(jī)污染物可以轉(zhuǎn)化為甲烷[2]。

BMP測定表明，厭氧處理焦化廢水時(shí)，CODcr的最大甲烷化率為41.9%。

2.3 ASBR最佳工藝參數(shù)的正交試驗(yàn)

根據(jù)馴化過程的經(jīng)驗(yàn)，可以確定影響CODcr去除率的3個(gè)重要因素分別為：進(jìn)水時(shí)間與反應(yīng)時(shí)間的比值（tf/tr）、沼氣攪拌強(qiáng)度和間歇攪拌方式。為了選擇出最佳的ASBR運(yùn)行條件，完成馴化后，對進(jìn)水時(shí)間與反應(yīng)時(shí)間的比值、攪拌強(qiáng)度、間歇攪拌方式這3個(gè)對處理效率影響明顯的運(yùn)行條件通過正交試驗(yàn)做出選擇。實(shí)驗(yàn)中運(yùn)行周期為24h，進(jìn)水pH控制在7.0～8.0，沉淀時(shí)間為1h。

ASBR厭氧預(yù)處理焦化廢水的最佳運(yùn)行條件為：tf/tr值為0.5；攪拌強(qiáng)度為300mL/min；間歇攪拌方式為100s/45min。

在上述正交試驗(yàn)所選定的最佳工藝參數(shù)下穩(wěn)定運(yùn)行了53d。ASBR反應(yīng)器進(jìn)水焦化廢水CODcr的質(zhì)量濃度為416～1304mg/L，進(jìn)水氨氮的質(zhì)量濃度為230～668mg/L，進(jìn)水堿度為500～840mg/L，進(jìn)水pH值為7.0～8.0。每次新取的水樣穩(wěn)定運(yùn)行2～3d后，CODcr去除率可穩(wěn)定在30%～40%，與BMP測定結(jié)果吻合。

2.4 顆粒污泥狀態(tài)

接種顆粒污泥粒徑一般為2～3mm。在用焦化廢水對顆粒污泥進(jìn)行馴化時(shí)，隨著有機(jī)負(fù)荷的不斷降低及進(jìn)水中焦化廢水比例的不斷增加，顆粒污泥形狀變?yōu)榻茩E球形，粒徑減小，其中粒徑多為1.7×1.5mm的個(gè)體。ASBR反應(yīng)器中接種的顆粒污泥以甲烷八疊球菌為主體。在ASBR厭氧預(yù)處理焦化廢水實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)，采用電鏡掃描技術(shù)（SEM）對ASBR反應(yīng)器中顆粒污泥的微生物相進(jìn)行了觀察，觀察結(jié)果表明反應(yīng)器中的顆粒污泥以甲烷絲狀菌為主體，也發(fā)現(xiàn)有少量的甲烷八疊球菌。實(shí)驗(yàn)接種顆粒污泥是用蔗糖培養(yǎng)而成，蔗糖為易生物降解物質(zhì)，進(jìn)水CODcr的質(zhì)量濃度達(dá)7200mg/L，反應(yīng)器中乙酸濃度高，顆粒污泥以甲烷八疊球菌為主。焦化廢水中CODcr的質(zhì)量濃度較低，大多數(shù)情況下低于1000mg/L，焦化廢水為難生物降解有機(jī)物，ASBR反應(yīng)器中乙酸濃度低，在低乙酸濃度環(huán)境下，甲烷絲狀菌成為優(yōu)勢菌而大量繁殖。

通過以上的實(shí)驗(yàn)工作和分析討論，可得出如下結(jié)論：

①BMP測定表明，厭氧處理時(shí)焦化廢水中CODcr甲烷化率的極限比例為41.9%；

②對生物有抑制和毒害作用的低濃度焦化廢水不會使ASBH中顆粒污泥解體；

③ASBR厭氧預(yù)處理焦化廢水的重要工藝條件為：進(jìn)水時(shí)間與反應(yīng)時(shí)間之比值（tf/tr）、攪拌強(qiáng)度、間歇攪拌方式。進(jìn)水時(shí)間與反應(yīng)時(shí)間之比值取0.5，沼氣攪拌強(qiáng)度取300mL/min，間歇攪拌方式取100s/45min；

④用ASBR厭氧預(yù)處理焦化廢水時(shí)，在中溫35℃下運(yùn)行，反應(yīng)器中ρ(MLSS)值為22.9g/L，運(yùn)行周期取24h（其中進(jìn)水7.2h，反應(yīng)14.3h，沉淀2.0h，排水0.5h）。當(dāng)進(jìn)水CODcr的質(zhì)量濃度為416～1304mg/L，有機(jī)負(fù)荷（CODcr）為0.17～0.54g/(L·d)時(shí)，CODcr去除率為30%～40%，出水SS的質(zhì)量濃度小于150mg/L。
 
 
 

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