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技術(shù)文章
Technical articles
更新時(shí)間：2017-09-28
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焦化廢水是一種含有大量有毒有害物質(zhì)的有機(jī)廢水。其有機(jī)組分除85％的酚類化合物以外，還包括脂肪族化合物、雜環(huán)化合物和多環(huán)芳香族化合物等[1]。一般來講，酚類物質(zhì)比較容易被生物降解，而雜環(huán)化合物、多環(huán)化合物等則難以被生物降解。正是由于這些難降解物質(zhì)的存在，使得焦化廢水經(jīng)普通活性污泥法處理后其出水水質(zhì)不能達(dá)到國家規(guī)定的排放標(biāo)準(zhǔn)。據(jù)對(duì)24家焦化廠污水處理系統(tǒng)出水水質(zhì)的統(tǒng)計(jì)：CODcr含量低于150mg/L者，僅占12.5％，低于200mg/L者僅占29.2％[2]。為此，現(xiàn)有的焦化廢水處理工藝必須進(jìn)行技術(shù)改造。我們選擇了焦化廢水中比較具有代表性的3種難降解物質(zhì)——喹啉、吲哚和吡啶，再加上焦化廢水中含量高的酚（采用苯酚），構(gòu)成了試驗(yàn)?zāi)M廢水。通過試驗(yàn)研究，以了解難降解物質(zhì)在焦化廢水中的處理性能，為提高焦化廢水的處理效果及工藝改進(jìn)提供必要的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。
1 試驗(yàn)材料與方法
1.1 工藝流程與試驗(yàn)裝置
經(jīng)分析與篩選，工藝流程選擇中溫水解（酸化）、好氧兩段SBR工藝。試驗(yàn)采用的兩個(gè)反應(yīng)器均為圓柱型。其中水解（酸化）段的反應(yīng)器有效容積為5L，好氧段反應(yīng)器的有效容積為3L。工藝流程見圖1。其中，水解（酸化）段用溫控儀控制水溫在35℃左右，好氧段用可自動(dòng)控溫的加熱棒控制水溫在20℃左右。
1.2 試驗(yàn)用水水質(zhì)
試驗(yàn)采用模擬廢水，其中4種污染物的大致濃度為：苯酚500mg/L、喹啉100mg/L、吲哚40mg/L、吡啶40mg/L。并配以NaH2PO4和NH4Cl作為磷源和氮源，碳、氮、磷的比例為：m(C):m(N):m(P)=100:5:1。
1.3 試驗(yàn)測(cè)定項(xiàng)目及方法
每天對(duì)4種污染物的濃度、pH、DO進(jìn)行測(cè)定，定期測(cè)定CODcr。其中4種污染物的測(cè)定，水解段采用液相色譜法，好氧段采用紫外分光光度法；DO的測(cè)定采用YSI Model 58型溶解氧測(cè)定儀；CODcr的測(cè)定采用30min回流法。
2 試驗(yàn)結(jié)果與分析
2.1 好氧段不同入流時(shí)間對(duì)處理效果的影響
在SBR工藝系統(tǒng)中人流時(shí)間是一個(gè)很重要的參數(shù)，對(duì)于有毒性的污水，如果入流期過短，則會(huì)因?yàn)槿肓髌诘幕|(zhì)積累形成抑制，此時(shí)，所積累的濃度越大，反應(yīng)速度反而減小，從而延長(zhǎng)了反應(yīng)周期；如果入流期過長(zhǎng)，則反應(yīng)速度較低，也會(huì)延長(zhǎng)反應(yīng)周期。因此，有必要在SBR藝中控制入流時(shí)間，使反應(yīng)不受抑制的影響，同時(shí)又獲得較高的反應(yīng)速度。
為了確定好氧段的佳入流時(shí)間，我們采用了3種入流時(shí)段：2h、4h、6h進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究（其中好氧段的進(jìn)水均經(jīng)過8h的中溫水解《酸化》，相應(yīng)的反應(yīng)時(shí)間分別為6h、4h和2h，實(shí)驗(yàn)處理效果見表1、表2、表3所示。
表1 2h入流、6h反應(yīng)時(shí)的處理效果 | ||||||
水樣 | 污染物濃度/(mg·L-1) | pH | ||||
苯酚 | 喹啉 | 吲哚 | 吡啶 | CODcr | ||
好氧進(jìn)水＊ | 306 | 17.1 | 12.4 | 25.8 | 1256 | 7.37 |
好氧出水 | 0 | 10.6 | 8.09 | 12.8 | 72.4 | 7.92 |
去除率/％ | 100 | 38.0 | 34.8 | 50.4 | 94.2 |
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其中：MLSS=5.2g/L SVI=68.1
注：＊：好氧進(jìn)水為經(jīng)8h水解（酸化）后的出水，數(shù)值為多次測(cè)定結(jié)果的平均值
表2 4h入流、4h反應(yīng)時(shí)的處理效果 | ||||||
水樣 | 污染物濃度/(mg·L-1) | pH | ||||
苯酚 | 喹啉 | 吲哚 | 吡啶 | CODcr | ||
好氧進(jìn)水 | 306 | 17.1 | 12.4 | 25.8 | 1295 | 7.40 |
好氧出水 | 0 | 5.87 | 3.75 | 5.99 | 42.5 | 7.87 |
去除率/％ | 100 | 65.7 | 69.8 | 76.8 | 96.7 |
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其中：MLSS=5.0g/L SVI=70.3
表3 6h入流、2h反應(yīng)時(shí)的處理效果 | ||||||
水樣 | 污染物濃度/(mg·L-1) | pH | ||||
苯酚 | 喹啉 | 吲哚 | 吡啶 | CODcr | ||
好氧進(jìn)水 | 306 | 17.1 | 12.4 | 25.8 | 1324 | 7.42 |
好氧出水 | 0 | 13.7 | 9.23 | 15.2 | 103 | 7.88 |
去除率/％ | 100 | 19.9 | 25.0 | 41.1 | 92.2 |
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其中：MLSS=5.3g/L SVI=75.4
從以上實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可以看到：在3種入流條件下，當(dāng)反應(yīng)結(jié)束時(shí)，苯酚的去除率達(dá)到100％，喹啉、吲哚以及吡啶都有不同程度的降解，但以4h入流條件下，反應(yīng)結(jié)束時(shí)降解程度大。4h入流、4h反應(yīng)時(shí)的處理效果均優(yōu)于其他狀態(tài)的處理效果。苯酚、喹啉、吲哚和吡啶的去除率分別達(dá)到100％、65.7％和69.8％。圖2、圖3、圖4分別為入流時(shí)間2h、4h、6h時(shí)3種難降解物質(zhì)的降解曲線對(duì)比圖。從圖中可以看到，在入流時(shí)間為4h時(shí)降解速率快，出水中喹啉、吲哚和吡啶的濃度也低，因此，我們選定4h為佳入流時(shí)間，在后面討論不同的水解（酸化）時(shí)間對(duì)好氧段處理效果的影響時(shí)，入流時(shí)間均采用4h。
2.2 不同水解（酸化）時(shí)間對(duì)處理效果的影響
確定了佳入流時(shí)間后，在此入流條件下，我們又分別對(duì)不同水解（酸化）時(shí)間對(duì)好氧段處理效果的影響做了實(shí)驗(yàn)研究，水解時(shí)間分別取6h、4h、2h，然后進(jìn)行8h（入流4h，反應(yīng)4h）的好氧處理，對(duì)其處理效果進(jìn)行對(duì)比，擬確定一個(gè)對(duì)模擬廢水比較適合的水解（酸化）時(shí)間。水解（酸化）6h、4h、2h后，經(jīng)8h好氧處理后的結(jié)果見表4、表5及表6，水解（酸化）時(shí)間為8h時(shí)的處理效果見表2。
表4 水解6h時(shí)的處理效果 | ||||||
水樣 | 污染物濃度/(mg·L-1) | pH | ||||
苯酚 | 喹啉 | 吲哚 | 吡啶 | CODcr | ||
好氧進(jìn)水 | 323.6 | 19.65 | 13.1 | 26.5 | 1137 | 7.43 |
好氧出水 | 0 | 7.20 | 3.08 | 4.16 | 50.7 | 7.93 |
去除率/％ | 100 | 63.3 | 76.5 | 84.3 | 95.5 |
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其中：MLSS=5.6g/L SVI=80.0
其中：MLSS=5.8g/L SVI=78.2
表5 水解4h時(shí)的處理效果 | ||||||
水樣 | 污染物濃度/(mg·L-1) | pH | ||||
苯酚 | 喹啉 | 吲哚 | 吡啶 | CODcr | ||
好氧進(jìn)水 | 345.7 | 24.6 | 14.9 | 30.2 | 1226 | 7.42 |
好氧出水 | 0 | 8.56 | 3.28 | 8.65 | 52.8 | |
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