聚硅酸铝铁与HSB菌种处理煤气洗涤废水

摘要：研究了投加聚硅酸铝铁混凝的化学预处理与投加H.S.B微生物菌种的O-A-O处理工艺联用处理高浓度煤气洗涤废水。结果表明，废水中CODCr、氨氮、挥发酚、焦油分别为1781.1mg/L、287.55mg/L、2.18mg/L、172mg/L，经处理后CODCr<100mg/1、氨氮<10mg/L、挥发酚<0.3mg/L、焦油<10mg/L，各指标处理效率都超过90%。处理后废水各项指标均达到了《污水综合排放标准》（GB8978-1996）的一级标准。
　　关键词：煤气洗涤废水、聚硅酸铝铁、H.S.B菌种、混凝、续批式反应器(SBR)
　　前言
　　煤气洗涤废水是煤气生产过程中，用来洗涤和冷却煤气的废水。煤气洗涤废水中的主要污染物为挥发酚、氨氮、悬浮物、氰化物、有机油、苯并芘等，是典型的有毒有害工业废水。本研究拟将采用新型混凝剂聚硅酸铝铁（PSAF）与高分解能力细菌（HSBhighsolutionbacteria）联合处理煤气洗涤废水，预期直接对不稀释的废水进行处理并使该废水经处理后达到《污水综合排放标准》（GB8978-1996）一级标准。
　　1废水水质
　　废水水质情况见表1。
　　表1废水水质
　　项目    pH    CODCr
　　（mg/L）    挥发酚
　　（mg/L）    NH3-N
　　（mg/L）    SS
　　（mg/L）    焦油
　　（mg/L）
　　数值    8.3    1700~2000    2.20    250～300    500~600    100～200
　　2试验材料与装置
　　混凝剂聚硅酸铝铁（PSAF）为自制。其方法为：取含一定SiO2浓度的硅酸钠溶液，然后用20%的硫酸调节pH值，控制反应时间进行聚合。当聚合到一定程度(呈现淡蓝色)时[1]依次加入一定量的硫酸铝、氯化铁溶液，搅拌，陈化一定时间后，得聚硅酸铝铁混凝剂。HSB菌种购于北京嘉华派特森环保科技有限公司。废水取自衡阳市某厂煤气发生炉的煤气洗涤废水。
　　3试验方法
　　3.1混凝沉淀试验
　　取六个1000mL烧杯，每个分别放入800mL试验水样，投加混凝剂聚硅酸铝铁，快速(240r/min)搅拌1.0min后，再慢速(60r/min)搅拌10min。最后停止搅拌，静置30min，取上层清液进行分析，测定指标为焦油与悬浮物。
　　3.2生物试验方法
　　为使菌种适应高浓度的煤气洗涤废水体系，首先对HSB菌种进行驯化。对厌氧菌与好氧菌分别进行驯化，细菌投加量为100mL/L。分五个阶段驯化，废水与蒸馏水的比值从1：6、1：4、1：2、1：1到不稀释。
　　驯化完成后进入整体运行阶段，高浓度煤气洗涤废水经混凝后进入初次曝气续批式反应器(sequencingbatchreactor，SBR)，然后经过厌氧SBR工艺，最后进入二次曝气SBR工艺。经过三个工艺处理后的水一部分回流到厌氧SBR阶段，另一部分作为最终出水排出[2]-[3]。试验工艺流程如图1所示。
　　
　　图1试验流程图图2混凝剂投加量对混凝效果的影响
　　4试验结果与分析
　　4.1混凝剂聚硅酸铝铁投加量的影响
　　在烧杯实验中，改变混凝剂投加量，测定废水中悬浮物与焦油，确定后续实验中的最佳混凝剂投加量。图2为不同混凝剂投加量下的混凝效果。
　　由图2可知，煤气洗涤废水经混凝处理后，水中悬浮物、焦油明显下降。当投加量超过150mg/L时悬浮物去除率达到最大，而焦油去除率增加趋缓，故混凝剂的用量确定为150mg/L。
　　4.2各反应器停留时间的影响
　　混凝沉淀预处理过的废水抽入驯化好的各池，先考查厌氧SBR工艺时间及二次曝气SBR工艺时间对CODCr、氨氮去除率的影响，确定最佳的工艺时间，五组工艺如表2所示，实验结果如表3所示。
　　表2各组工艺时间对比
　　编号    SBR工艺时间/h
　　    一次曝气    厌氧    二次曝气
　　1    6    12    16
　　2    6    24    16
　　3    6    24    32
　　4    6    48    16
　　5    6    48    32
　　
　　表3工艺中各阶段指数变化情况
　　编号    原水    一次曝气SBR    厌氧SBR    二次曝气SBR    去除率
　　    CODCr    NH3-N    CODCr    NH3-N    CODCr    NH3-N    CODCr    NH3-N    CODCr    NH3-N
　　1    2382.4    287.5    1429.4    216.5    824.6    114.4    98.6    72.8    95.86    74.68
　　2    2382.4    287.5    1429.4    216.5    682.5    48.7    89.1    12.8    96.26    95.55
　　3    2382.4    287.5    1429.4    216.5    682.5    48.7    72.8    4.9    96.94    98.30
　　4    2382.4    287.5    1429.4    216.5    663.2    42.3    126.4    40.5    94.69    85.91
　　5    2382.4    287.5    1429.4    216.5    663.2    42.3    88.5    10.7    96.28    96.28
　　由表3及表4可知，工艺3对CODCr及NH3-N均有较好的去除，分别可达96.94%、96.21%对一次曝气阶段，停留时间为6小时，取自经验值；厌氧阶段由工艺3与工艺4的对比可知，延长厌氧停留时间，污染物去除率没有大幅提高，为成本考虑确定为24h；二次曝气阶段曝气时间取32小时更能保证出水水质达标。故取各池的停留时间分别为6h、24h、32h。
　　4.3最佳组合下煤气洗涤废水处理后的水质
　　在正式工艺流程中，混凝池中投加150mg/L聚硅酸铝铁，初曝池停留时间为6h，厌氧池停留时间为24h，好氧池停留时间为32h。最终出水水质见表4。
　　表4出水水质
　　项目    PH    CODCr（mg/L）    挥发酚（mg/L）    NH3-N（mg/L）    SS（mg/L）    焦油（mg/L）
　　数值    7.1    74.81    0.12    7.15    <20    <10
　　5结论
　　采用聚硅酸铝铁混凝预处理后再用投加HSB菌种的O-A-O工艺处理煤气洗涤废水，处理效果优良，挥发酚，氨氮、CODCr去除率皆超过90%，处理后的废水满足《污水综合排放标准》GB8978-1996一级排放标准。处理后废水中挥发酚，氨氮、CODCr浓度分别为：0.12mg/L、7.15mg/L、74.81mg/L，有效地实现了对高浓度煤气洗涤废水的直接处理，为煤气洗涤废水处理的工程化应用提供较好的借鉴。
　　参考文献
　　[1]谢娟、王新强•聚硅酸铝铁絮凝剂处理造纸黑液研究[J]•工业用水与废水•2005，36（4）：24～28。
　　[2]熊欢伟，杨平，高效生化反应器处理焦化废水研究进展［J］，四川化工，2007，10（4）：35～38。
　　[3]赵晓帅，牛钰，国内焦化废水处理技术探讨[J]，中国环境管理干部学院学报，2008，18（2）：79～82。