焦化廢水厭氧氨氧化生物脫氮應(yīng)用研究.pdf

1、焦化廢水是煤在高溫干餾過(guò)程中以及煤氣凈化、化學(xué)產(chǎn)品精制過(guò)程中形成的廢水,其中含有酚、氨氮、氰、苯、吡啶、吲哚和喹啉等幾十種污染物,成分復(fù)雜,污染物濃度高、色度高、毒性大,性質(zhì)非常穩(wěn)定,是一種典型的難降解有機(jī)廢水。這些物質(zhì)的超標(biāo)排放對(duì)人類、水產(chǎn)、農(nóng)作物都構(gòu)成了很大危害。如何改善和解決焦化廢水對(duì)環(huán)境的污染問(wèn)題,加快焦化廢水的治理力度,已成為焦化行業(yè)當(dāng)前迫切需要解決的課題。由于焦化廢水氨氮濃度比較高,生物脫氮技術(shù)成為焦化廢水生物處理的主要技術(shù)

2、。厭氧氨氧化(ANAMMOX)作為一種新型的高效污水處理生物脫氮技術(shù),與傳統(tǒng)的硝化反硝化脫氮工藝相比具有諸多優(yōu)勢(shì)。本文將厭氧氨氧化(ANAMMOX)工藝應(yīng)用于工業(yè)焦化廢水的處理,研究了厭氧氨氧化反應(yīng)器的啟動(dòng)、用焦化廢水短程硝化工藝的出水研究厭氧氨氧化反應(yīng)器啟動(dòng)運(yùn)行參數(shù)及其工藝方面的優(yōu)化,并采用分子生物學(xué)方法對(duì)反應(yīng)器培養(yǎng)的優(yōu)勢(shì)菌種進(jìn)行鑒定。主要結(jié)果如下:
　　(1)分別研究了厭氧生物膜反應(yīng)器和上流式厭氧污泥床(UASB)對(duì)含氨氮和亞

3、硝酸鹽廢水厭氧氨氧化反應(yīng)器的啟動(dòng)進(jìn)行對(duì)比研究。并對(duì)氮素廢水厭氧氨氧化反應(yīng)器啟動(dòng)的工藝條件進(jìn)行優(yōu)化。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:由于ANAMMOX菌生長(zhǎng)緩慢,實(shí)驗(yàn)進(jìn)行100多天達(dá)到了系統(tǒng)穩(wěn)定。完成了厭氧氨氧化菌的培養(yǎng)與馴化。兩種反應(yīng)器相比較而言,厭氧生物膜反應(yīng)器先于UASB啟動(dòng)成功并達(dá)到穩(wěn)定。從最終的去除效果上來(lái)看,厭氧生物膜反應(yīng)器更好。實(shí)驗(yàn)后期系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定后,兩個(gè)反應(yīng)器對(duì)氨氮的去除率最高分別可達(dá)70％和90%,對(duì)亞硝酸鹽氮的去除率最高可達(dá)75%和92

4、%。整個(gè)實(shí)驗(yàn)階段反應(yīng)器內(nèi)的氧化還原電位ORP均為正值,ANAMMOX菌處于一種較高的氧化態(tài)。掃描電鏡觀察并染色,細(xì)菌形狀以球狀為主,為革蘭氏陰性菌。在啟動(dòng)過(guò)程中細(xì)菌的形貌發(fā)生了一定變化:UASB中的細(xì)菌處于游離態(tài),由于沒有填料較松散,而厭氧生物膜反應(yīng)器的細(xì)菌附著在填料上,較密實(shí)。
　　(2)采用厭氧生物膜反應(yīng)器,以焦化廢水短程硝化出水為研究對(duì)象,用取自攀鋼煤化工廠焦化廢水生化處理系統(tǒng)的污泥為種泥,對(duì)含氨氮和亞硝酸鹽的焦化廢水厭氧氨

5、氧化反應(yīng)器的啟動(dòng)及運(yùn)行進(jìn)行研究。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,在厭氧34℃,pH在7.5～8.5,HRT在33h的條件下,經(jīng)過(guò)115天成功啟動(dòng)厭氧氨氧化反應(yīng)器。進(jìn)水氨氮、亞硝酸氮濃度分別可達(dá)80 mg/L和90 mg/L左右,總氮負(fù)荷可達(dá)160 mg·L-1·d-1。氨氮和亞硝酸氮的去除率最高分別達(dá)86%和98%,總氮去除率可達(dá)75%。在處理焦化廢水中提高NO2--N濃度對(duì)ANAMMOX菌有抑制作用,微生物對(duì)NO2--N的耐受范圍在87.5～110mg

6、/L。將反應(yīng)器內(nèi)基質(zhì)濃度降低進(jìn)行恢復(fù)兩個(gè)星期,反應(yīng)器逐步恢復(fù)其轉(zhuǎn)化能力。用氣相-質(zhì)譜(GC-MS)對(duì)反應(yīng)前后有機(jī)物變化分析表明,酚類是焦化廢水中較易被生物利用的有機(jī)物,ANAMMOX過(guò)程對(duì)苯酚類有機(jī)物有去除能力。反應(yīng)器啟動(dòng)過(guò)程中污泥的顏色逐漸變淺,隨著厭氧氨氧化菌活性的提高,生物膜變?yōu)樽睾稚Ｆ湫螤畲蟛糠譃椴惶?guī)則的橢球狀菌。
　　(3)應(yīng)用分子生物學(xué)手段對(duì)焦化廢水厭氧氨氧化反應(yīng)器中的菌種研究。本研究采用活性污泥總DNA的提取、微