概述

        焦化廢水是一種高COD、高酚值、高氨氮的處理難度較大的工業(yè)有機廢水。20世紀80年代以來，國內(nèi)焦化廢水的處理多采用兩段生化法、延時曝氣法、強生化法(如生物鐵法、生物炭法)等方法，其中以A/O法(厭氧一好氧活性污泥法)處理效果最好，但A/O法初期投資及運行費用較大，1m³水直接處理費用約為7.4元，一般焦化企業(yè)難以承受。

        曝氣生物濾池(Biological  Aerated  Filter,簡稱BAF)是在生物接觸氧化工藝的基礎(chǔ)上引入飲用水處理中的的過濾思想而產(chǎn)生的一種好氧生物膜法廢水處理工藝。其基本原理是在一級處理是在一級處理基礎(chǔ)上，以顆粒狀填料及其附著生長的生物膜為處理介質(zhì)，充分發(fā)揮生物代謝作用、物理過濾作用、膜及填料的物理吸咐作用以及反應(yīng)器內(nèi)生物多級捕食作用，實現(xiàn)污染物在同一單元反應(yīng)器內(nèi)去除。該工藝有容積負荷高、水力負荷大、水力停留時間短、出水水質(zhì)好、占地面積小、基建投資少、能耗及運行成本低等優(yōu)點。本研究將探討其應(yīng)用于難降解焦化廢水處理的可行性，為焦化廢水有效處理尋求新方法。

1試驗方法與材料

        1.1廢水來源及水質(zhì)
    
        試驗廢水取自馬鞍山鋼鐵公司焦化廠，其水質(zhì)指表1。 表1焦化廢水水質(zhì)

         1.2 實驗材料    

        BAF反應(yīng)器用圓柱形有機玻璃柱制作，高1.55 m,直徑0.11m,容積14.7 L，內(nèi)裝8.7 L粉煤灰陶粒濾料，濾料層高1.1 m。采用上向流方式進水(池底進水)，濾板、長柄濾頭布水，上部排水，燒結(jié)砂芯曝氣（YL-888型氣泵),2臺BTOO-SOM型恒流泵供水。
    
        粉煤灰陶粒濾料參數(shù):粒徑3-5 mm，堆積密度0.89 g/cm³，破碎率0.07%，比表面積4.8 m²/g，孔隙率35%，磨損率5.3%，鹽酸可溶率0.5%。曝氣生物濾池構(gòu)造示意見圖1。

        1.3工藝流程與試驗方法

        1.3.1工藝流程
    
        試驗工藝流程見圖2。焦化廢水經(jīng)調(diào)節(jié)沉淀池由恒流泵注入BAF底部，經(jīng)過長柄濾頭進入濾料層。同時由氣泵向濾料層進行曝氣充氧，出水經(jīng)反沖洗水池(貯水池)外排。每隔一段時間反沖洗一次，采用氣水聯(lián)合反沖洗。方法是:先用氣反沖5  min，再啟動水泵，氣水同時反沖洗5 min，最后用水沖洗5-8 min。反沖洗采用反應(yīng)器處理出水(即圖2中的反沖洗水池)。反沖洗脫落的生物膜、污泥等雜質(zhì)隨反沖洗排水回流至調(diào)節(jié)沉淀池，沉淀污泥經(jīng)集泥池外排。

        1.3.2運行參數(shù)
    
        氣水比0.5～1；反沖洗周期為7 ～8d，氣水聯(lián)合反沖洗，氣、水反沖洗強度均為5-8sL/（s*m²）、反沖洗時間為15-18 min;水力負荷1.05 ~ 2.5rn³/ ( m²*h)。

        1.3.3水樣采集方法
   
         每隔1h分別在調(diào)節(jié)沉淀池和反沖洗水池各采樣二次，采樣水量200 mL，并將各次水樣混合在一起得到各取樣口混合樣(共6次1 200 mL)，這樣可盡可能消除或避免一次采樣引起的偶然誤差，取樣位置為液面下3 cm處。

        1.4  BAF生物膜的培養(yǎng)
    
        BAF生物膜培養(yǎng)采用連續(xù)進水法?；静僮鞣椒ㄊ?將采自馬鋼焦化廠廢水處理站活性污泥適量加入淘米水攪拌后連續(xù)加入反應(yīng)器并進行曝氣，連續(xù)進淘米水3天后，停止加污泥，進水改用白來水稀釋后的低濃度焦化廢水并投加少量磷酸氫二鉀以增加廢水中的磷含量，控制反應(yīng)器混合液呈弱堿性，20天后濾池濾料上生長了薄薄一層生物膜。顯微鏡下脫落生物膜的鏡檢結(jié)果見圖3、圖4，可見生物膜中有許多纖毛類原生動物如草履蟲、漫游蟲、豆形蟲等。這些指示性原生動物標志著生物膜生長成熟。同時反應(yīng)器對廢水中的COD}}去除率達到了70 %，此時認為生物膜培養(yǎng)成功，可進行條件試驗。 

         2.2酚、氰的去除效果

        BAF對焦化廢水中酚、氰的去除效果見表2。由表2可以看出，當平均水力負荷為0.12m³/(m²*h)時，BAF對廢水中的酚、氰平均去除率分別達98 0%和96%以上，出水達到了GB 13456-92國家一級排放標準。圖6  BAF對焦化廢水中NH₃-N的去除

2.3對氨氮的去除效果
    
        進水NH₃-N為160 mg/L時，BAF在不同水力負荷下對焦化廢水中NH₃-N的去除效果見圖6。由圖6可見，BAF對焦化廢水中NH₃-N去除效果較差，當水力負荷為0.1m³/(m²*h)時，BAF對NH₃-N的去除率僅為45 %。同時，隨著水力負荷增長，其去除率逐漸減小，當水力負荷達到0.25 m³/(m²*h)時，出水濃度反而比進水濃度大。主要原因是
反應(yīng)器內(nèi)COD_Cr, NH₃-N濃度較高，抑制了廢水中硝化菌的代謝，同時隨著含氮有機物分解，造成了出水NH₃-N濃度升高。

        3結(jié)論
    
        (1)當水力負荷小于0.20 m³/(m²*h)時，單級BAF能有效地去除焦化廢水中的CODCr,酚、氰，去除率均大于90%，其中出水CODCr達到GB 13456-92國家二級排放標準，酚、氰低于一級排放標準。
    
        (2)單級BAF對焦化廢水中NH₃-N去除效果較差，當水力負荷為0 .1 m³/(m²*h)時，去除率僅為45%。而當水力負荷提高到0.25 m³/(m²*h)時，出水NH₃-N濃度高于進水NH₃-N濃度，去除率為負值。而且不能脫去焦化廢水的色度，處理后廢水仍為淺醬油色。
    
        (3)應(yīng)用單級BAF工藝處理焦化廢水，要使出水完全達標，需采用兩段曝氣生物濾池：一段為脫碳濾池用于脫碳，另一段為硝化濾池用于脫氮。
 

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