焦化廢水厭氧氨氧化生物脫氮應用研究.pdf

1、焦化廢水是煤在高溫干餾過程中以及煤氣凈化、化學產品精制過程中形成的廢水,其中含有酚、氨氮、氰、苯、吡啶、吲哚和喹啉等幾十種污染物,成分復雜,污染物濃度高、色度高、毒性大,性質非常穩定,是一種典型的難降解有機廢水。這些物質的超標排放對人類、水產、農作物都構成了很大危害。如何改善和解決焦化廢水對環境的污染問題,加快焦化廢水的治理力度,已成為焦化行業當前迫切需要解決的課題。由于焦化廢水氨氮濃度比較高,生物脫氮技術成為焦化廢水生物處理的主要技術

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,與傳統的硝化反硝化脫氮工藝相比具有諸多優勢。本文將厭氧氨氧化(ANAMMOX)工藝應用于工業焦化廢水的處理,研究了厭氧氨氧化反應器的啟動、用焦化廢水短程硝化工藝的出水研究厭氧氨氧化反應器啟動運行參數及其工藝方面的優化,并采用分子生物學方法對反應器培養的優勢菌種進行鑒定。主要結果如下:
　　(1)分別研究了厭氧生物膜反應器和上流式厭氧污泥床(UASB)對含氨氮和亞

3、硝酸鹽廢水厭氧氨氧化反應器的啟動進行對比研究。并對氮素廢水厭氧氨氧化反應器啟動的工藝條件進行優化。實驗結果表明:由于ANAMMOX菌生長緩慢,實驗進行100多天達到了系統穩定。完成了厭氧氨氧化菌的培養與馴化。兩種反應器相比較而言,厭氧生物膜反應器先于UASB啟動成功并達到穩定。從最終的去除效果上來看,厭氧生物膜反應器更好。實驗后期系統運行穩定后,兩個反應器對氨氮的去除率最高分別可達70％和90%,對亞硝酸鹽氮的去除率最高可達75%和92

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

5、氧化反應器的啟動及運行進行研究。實驗結果表明,在厭氧34℃,pH在7.5～8.5,HRT在33h的條件下,經過115天成功啟動厭氧氨氧化反應器。進水氨氮、亞硝酸氮濃度分別可達80 mg/L和90 mg/L左右,總氮負荷可達160 mg·L-1·d-1。氨氮和亞硝酸氮的去除率最高分別達86%和98%,總氮去除率可達75%。在處理焦化廢水中提高NO2--N濃度對ANAMMOX菌有抑制作用,微生物對NO2--N的耐受范圍在87.5～110mg

6、/L。將反應器內基質濃度降低進行恢復兩個星期,反應器逐步恢復其轉化能力。用氣相-質譜(GC-MS)對反應前后有機物變化分析表明,酚類是焦化廢水中較易被生物利用的有機物,ANAMMOX過程對苯酚類有機物有去除能力。反應器啟動過程中污泥的顏色逐漸變淺,隨著厭氧氨氧化菌活性的提高,生物膜變為棕褐色。其形狀大部分為不太規則的橢球狀菌。
　　(3)應用分子生物學手段對焦化廢水厭氧氨氧化反應器中的菌種研究。本研究采用活性污泥總DNA的提取、微