焦化废水短程硝化技术研究 摘要：针对焦化废水多采用生化法进行处理，但传统的生物脱氮工艺运行控制复杂、流程长、耗氧量大、基建投资和运行费用高本论文通过研究生物脱氮新工艺—短程硝化来解决这些实际问题以生物滤池为反应载体，研究短程硝化技术，实验结果表明，在室温条件下，进水氨氮浓度为50mg/L，添加无极碳源，进水pH控制在7.8~8.3之间，间歇曝气，HRT时间为23h，历时29天，可挂膜成功氨氮去除率可达到99.08%为实现短程硝化过程中，pH控制在7.5以上，8.0以下；HRT为23h，DO在1.0~1.5mg/L，可实现最佳亚硝氮累积关键词：焦化废水 生物脱氮 短程硝化 亚硝氮累积ABSTRACT According to the coking wastewater, people often take the biochemical method for processing. But the traditional biological nitrogen removal process is running control complex, taking long process, using lots of oxygen, cost much money for investment in infrastructure and operation. This thesis, through the research of new biological nitrogen removal process –shortcut nitrification to solve these practical problem. As biofilter is reaction carrier, shortcut nitrification and denitrification technology research. The experiment results show that, under the condition of room temperature, C进水氨氮为50mg/L，adding nonpolar carbon source, control the pH between 7.8 and 8.3, intermittent aeration, HRT for 23h and lasting 29 days could hanging the membrane success. The ammonia nitrogen removal rate can reach 99.08%. In order to realization of shortcut nitrification process, one needs to control the pH between 7.5 and 8.0, DO in 1.0 mg/L and 1.5 mg/L，it could achieve optimal nitrite nitrogen accumulation. Keywords: coking wastewater , biological nitrogen removal , shortcut nitrifications , nitrite accumilted目录第一章 文献综述 11.1前言 11.2 国内外研究现状及发展动态分析 21.2.1 焦化废水处理的研究现状 21.2.2 生物滤池的研究现状 31.2.3 生物脱氮技术的研究现状 41.2.4 短程硝化的影响因素 5第二章 实验方法 102.1实验药品及实验仪器 102.1.1主要实验药品 102.1.2主要实验仪器 102.1.3实验分析项目及测定方法 112.2实验方法 112.2.1实验装置 112.2.1填料的选择 112.3实验内容 132.3.1污泥驯化 132.3.2污泥运行阶段 142.3.3提高进水浓度 183.1 污泥驯化结果与分析 193.2 污泥运行阶段结果与分析 193.3提高进水氨氮浓度结果与分析 224.1结论 234.2展望 23参考文献 2525第一章 文献综述1.1前言焦化废水作为钢铁行业的主要废水之一，其特点是水量大、成分复杂、可生化性差。
目前，焦化废水多采用生化法进行处理，但传统的生物脱氮工艺运行控制复杂、流程长、耗氧量大、基建投资和运行费用高近年来，各国学者致力于开发生物脱氮新工艺来解决这些实际问题，并取得了一定进展与传统的硝化反硝化工艺相比，短程硝化反硝化工艺具有以下优点：①硝化阶段可减少20%左右的需氧量，降低了能耗；②反硝化阶段可减少40%左右的有机碳源，降低了运行费用；③占地面积小，反应器容积可减小30%~40%；④具有较高的反硝化速率；⑤污泥产量低（硝化过程可少产污泥为33%~35%，反硝化过程可少产污泥约55%）；⑥投碱量少因此，对于C/N值较低的焦化废水处理，亚硝化型反硝化具有重要的现实意义控制硝化反应条件，使硝化反应进行到亚硝态氮阶段并实现稳定的亚硝态氮积累，是短程硝化反硝化稳定运行的关键基于以上因素，我将通过对生物滤池脱氮工艺的研究，从生物滤池挂膜情况以及在不同操作条件下生物滤池的脱氮效能和机理来确定控制亚硝化的最佳工艺条件，希望以此解决焦化废水脱氮难、贵、久的问题通过本课题的研究，对于完善控制硝化反应条件，使硝化反应进行到亚硝态氮阶段并实现稳定的亚硝态氮积累，以保证短程硝化反硝化稳定运行，解决城市高氨氮污水处理问题，具有重要意义。
本课题有以下三点目的：（1）了解生物滤池工艺；（2）污泥载体挂膜研究与分析；（3）短程硝化最佳工艺条件的确定1.2 国内外研究现状及发展动态分析1.2.1 焦化废水处理的研究现状 从焦化废水的性质可知，焦化废水危害较大，属高COD值、高酚、高氨氮量的处理难度较大的一种工业有机污水，这种废水若不经处理就直接排放会使水生物中毒甚至死亡，对人类也会产生重大毒害作用，因此其处理研究受到人们的普遍重视常采用的焦化废水处理方法总体上可分为物理法、化学法和生物法三种1.2.1.1物理法物理法主要是利用物理作用分离废水中呈悬浮态的污染物，在其处理过程中不改变污染物的化学性质常用的物理法有:吹脱法、吸附法、萃取法、浮选法、反渗透法等这些方法或难度大或成本高，对焦化废水而言实用价值小物理法中对氨氮去除效果较高的是吹脱法吹脱法的优点是:最为经济且操作简便;容易控制，除氮效果稳定但它只能处理氨氮，氨吹脱于大气可造成空气污染，对低温地可能空气入口处结冰，有结垢问题1.2.1.2化学法化学法是利用化学反应的作用，去除污染物或改变污染物的性质它包括向废水中投加各类絮凝剂，使之与水中的污染物起化学反应，生成不溶于水或难溶于水的化合物，析出沉淀，使废水得到净化的化学沉淀法;利用液氯、臭氧等强氧化剂氧化分解废水中污染物的化学氧化法:利用电解的原理，在阴阳两极分别发生氧化和还原反应，使水体达到净化的电解法等。
还有折点加氯法、离子交换法、活性炭吸附法等化学法中化学沉淀法是处理氨氮较为有效的方法，该法尤其适用于处理高浓度的氨氮废水，但经化学沉淀后，废水中氨态氮和磷酸根的残留浓度还是比较高的因此一般将此法置于生物处理之前废水处理后出水中残留有氛，直接排入水体对鱼类会有影响，必须附设去除余氯的工艺设施(如活性碳过滤)离子交换法是用沸石或离子交换树脂作为除氨的离子交换体对氨氮浓度约10-50mgA的废水，离子交换法脱除氨氮的效率可达到93%-97%操作温度变化和毒性化合物对氨氮的去除效率影响较小离子交换法的缺点是离子交换树脂用量大，再生频繁，废水先要进行预处理以去除悬浮物，因此处理成本高1.2.1.3生物法生物法也称为生物化学法，简称为生化法生化处理法是处理污水中应用最广泛且比较有效的一种方法，它利用微生物的代谢作用分解废水中的有机物在自然界存在着种类繁多、数量巨大、依赖各种有初物生存和繁殖的微生物，它们不仅具有氧化分解有机物的能力，而且具有分布范围广、繁殖力强、容易发生变异等特性，因此，广泛应用于处理焦化废水另外与物理法、化学法相比，生物法处理费用较低1.2.2 生物滤池的研究现状普通生物滤池法(简称滤池法) 在英、美等发达国家应用十分广泛,具有对污水水质、水量适应性较强、污泥产量较低、易于维护和节约能耗的优点,对我国中小型城镇的污水处理亦具有良好应用。
普通滤池的滤床由滤料组成滤料是微生物生长栖息的场所，理想的滤料应具备下述特性：(1)能为微生物附着提供大量的面积；(2)使污水以液膜状态流过生物膜；(3)有足够的空隙率，保证通风（即保证氧的供给）和使脱落的生物膜能随水流出滤池；(4)不被微生物分解, 也不抑制微生物的生长，有较好的化学性能；(5)有一定的机械强度；(6)价格低廉生物滤池机理大体如下：污水通过布水设备连续地、均匀地喷洒到滤床表面上，在重力作用下，污水以水滴的形式向下渗沥，或以波状薄膜的形式向下渗流最后，污水到达排水系统，流出滤池污水流过滤床时，有一部分污水、污染物和细菌附着在滤料表面上，微生物便在滤料表面大量繁殖，不久，形成一层充满微生物的黏膜，称为生物膜这个起始阶段称为挂膜，是生物滤池的成熟期污水流过成熟滤床时，污水中的有机污染物被生物膜中的微生物吸附、降解，从而得到净化生物膜表层生长的是好氧和兼性微生物，其厚度约2mm在这里，有机污染物经微生物好氧代谢而降解，终点产物是H2O、CO2、NH3 等由于氧在生物膜表层已耗尽, 生物膜内层的微生物处于厌氧状态在这里, 进行的是有机物的厌氧代谢, 终点产物是有机酸, 乙醇、醛和H2S 等。
由于微生物的不断繁殖，生物膜不断加厚，超过一定厚度后，吸附有机物在传递到生物膜内层的微生物以前，已被代谢掉此时，内层微生物因得不到充分的营养而进入内源代谢，失去其黏附在滤料上的性质，脱落下来随水流出滤池，滤料表面再重新长出新的生物膜为了提高生物脱氮的效果，在总结已有的生物脱氮的基础上，科学工作者开发和正在开发着一些新型的生物脱氮反应器，如曝气生物滤池就是其中的代表1.2.3 生物脱氮技术的研究现状污水脱氮技术可分为生物脱氮和物理化学方法脱氮在生物脱氮系统，不但要去除有机物，还要将污水中的有机氮和氨氮通过硝化和反硝化作用转化为氮气，最终从污水中去除物理化学脱氮方法不包括有机氮转化为氨氮和氨氮氧化成硝酸盐的过程，通常只能去除氨氮一般来说，物理化学脱氮方法需要的运行费用比较高，容易造成二次污染而生物脱氮方法具有处理效果好，不存在二次污染，有运行稳定，操作简单，经济等优点因此，废水生物脱氮技术在近年已在生产实践中应用得比较广泛了生物脱氮包括以下三个过程：（1）同化过程，污水中的一部分氨氮被同化为新细胞物质，以剩余污泥的形式去除；（2）硝化过程，即硝化菌将氨氮氧化为硝态氮；（3）反硝化过程，即反硝化菌将硝态氮转化为氮气，然后氮气再从污水中释放进入大气。
废水中的氮主要以有机氮（胺基、氨基硝基化合物及其它有机含氮化合物）和无机氮（氨、亚硝酸盐、硝酸盐等）两种形式存在在生物处理过程中，有机氮首先被异养型的微生物氧化分解成为氨氮，即所谓的氨化作用，然后经硝化过程（硝化作用）转变为NH2OH、NO2－和NO3－，最后通过反硝化作用使硝态氮转化成为氮气逸入大气氨化过程在生物处理过程中很容易实现生物脱氮过程主要由硝化和反硝化两个过程完成。