[发明专利]煤气废水和焦化废水的生物处理方法

说明书

技术领域

本发明涉及废水处理方法，具体涉及煤气废水和焦化废水的生物处理方法。

背景技术

煤气废水和焦化废水均属煤转化废水，是在煤气发生、炼焦及焦化产品回收过程中产生的废水。酚类物质是废水中有机物的主要组成部分，约占总有机物的60％～80％，包扩单元酚、二元酚及多元酚；另外还含有多环芳烃(PAHs)，含氮、氧及硫的杂环化合物，其中许多物质属致突变物；废水中无机化合物主要有氰化物、硫氰化物和大量的氨，均属我国严格控制排放的污染物。因此，煤气废水如不经处理直接排放到周围水体中，将会造成严重的环境污染。

早期煤气废水都采用传统的活性污泥法处理，传统的活性污泥法处理废水时容易受冲击而造成运行失败，其过长的水力停留时间及高比例的稀释要求也降低了其处理效率，另外传统活性污泥法处理出水的COD值较高，且对NH₃—N基本没有去除作用。针对传统活性污泥法的这些缺点，前人又研究开发了两级或多级活性污泥法、活性污泥—SBR法、PAC—活性污泥法及流化床生物处理法(FBR)等工艺。多级活性污泥法可有效去除废水中NH₃—N，但对COD去除效果不好；活性污泥法—SBR法总体处理效果较好，但处理水量小、运行管理难度大；PAC—活性污泥法可有效强化废水中有机物及色度的去除功效，但由于PAC价格高，投量较大，难以回收再生，所以该工艺在实际工程也难以应用；FBR法是一种较新应用于处理煤气废水的工艺，系统水力停留时间短，酚及COD去除效率很高，但NH₃—N去除效果不好，出水COD也较高。

八十年代以后，一些研究者开始探讨利用厌氧生物法处理煤气废水，采用工艺主要有UASB法、厌氧滤床法(AF)及活性炭厌氧流化床法(AFB)等。由于煤气废水中含有多种抑制产甲烷菌活性的成分，会造成乙酸的积累，所以在采用UASB工艺处理实际废水时必须高倍稀释才能使厌氧消化顺利进行；AF法AFB法处理煤气废水时，需要用活性炭作为生物载体吸附抑制性物质，吸附过程与生物再生作用同时并存，大大地提高了活性炭的使用效率。尽管如此，该工艺运行费用仍然很高，实际操作较复杂，目前难以实现产业化。

酚类及其它芳香化合物的厌氧消化主要有两类菌群来完成，一是将酚转变为乙酸的菌群，还有就是将乙酸转变为甲烷的菌群，而煤气废水中抑制物质主要影响的是产甲烷菌。针对这个特点，一些研究者开始探讨利用厌氧或缺氧对煤气废水进行水解酸化，作为预处理手段再与好氧微生物处理工艺联合。所采用的工艺主要有厌氧—好氧法(A—O)、厌氧—缺氧—好氧法(A₁—A₂—O)等，采用厌氧和好氧联合工艺处理煤气废水比单一活性污泥法工艺具有明显的优势，它利用了厌氧和好氧菌群的各自不同的降解特性，强化了总体处理效果。但该工艺要求入水COD浓度较低，处理高浓度的煤气及焦化废水需要较高比例的稀释，一般出水COD较高。

对于实际煤气废水，相对于厌氧菌，好氧菌可接受较高浓度的废水，Harrison等(2001)实验研究了酚类在好氧和厌氧条件下的降解特征，发现好氧生物开始降解酚类的浓度是660mg/L，而厌氧条件下总酚低于195mg/L时才可被降解，且主要降解p-甲酚；在好氧环境中，煤气废水中主要有机污染物酚类去除效率较高；而在厌氧环境下，酚类去除效率很低，对o-甲酚没有去除效果，且产甲烷菌易受煤气废水中多种成分的抑制。Schnell等(2000)对比分析了活性污泥法(AS)、好氧塘(ASB)和兼氧塘(FSB)处理含氯酚的废水，认为AS工艺在延时曝气条件下可有效去除氯酚，去除率可达85％，FSB工艺中厌氧带对氯酚去除意义不大。然而，在厌氧环境下，一些诸如吡啶、甲基吡啶、喹啉、茆及芘等难降解有机物明显减少，废水的可生化性得到提高。