強(qiáng)化A/O-BAF-IBAC組合工藝處理煤氣廢水的效能研究

【摘要】： 煤氣廢水是一種水質(zhì)成分復(fù)雜、污染物種類繁多、生物毒性大的高濃度有機(jī)廢水,具有COD濃度高、可生化性差、水質(zhì)水量變化大、色度高等特點(diǎn),是一種極難處理的工業(yè)廢水。目前,生物法是煤氣廢水處理的主要方法,采用的工藝主要是活性污泥法,該工藝在處理過程中存在的主要問題是系統(tǒng)運(yùn)行不穩(wěn)定、對(duì)難降解有機(jī)物和NH_4~+-N去除效果差等。本研究試圖通過增加物理化學(xué)預(yù)處理法、改善生物處理的生化環(huán)境、添加固體礦物材料(硅藻土)、改變系統(tǒng)反應(yīng)器構(gòu)型及采用臭氧預(yù)氧化等方法,強(qiáng)化傳統(tǒng)煤氣廢水生物處理效果。 根據(jù)煤氣廢水的水質(zhì)特征,本文提出:“酸化預(yù)處理-強(qiáng)化A/O-BAF-O_3-固定化生物活性炭(IBAC)”組合工藝處理煤氣廢水工藝路線,并開展了長(zhǎng)時(shí)間的小試和中試實(shí)驗(yàn)研究。該工藝較好的解決了煤氣廢水中毒性物質(zhì)對(duì)NH_4~+-N和難降解有機(jī)物降解的抑制作用,提高了COD和NH_4~+-N的總體去除效果。強(qiáng)化A/O-BAF生物處理工藝中,第一級(jí)好氧單元采用的是普通活性污泥法,在運(yùn)行中穩(wěn)定性較差,處理效果不理想,需要采取強(qiáng)化措施。本文采用硅藻土添加劑強(qiáng)化普通活性污泥工藝。由于煤氣廢水COD和NH_4~+-N含量高、濃度變化幅度大,本研究采用以顆?；钚蕴亢头惺癁樯镙d體的生物膜反應(yīng)器構(gòu)型作為缺氧池和二級(jí)好氧反應(yīng)器構(gòu)型,利用其對(duì)污染物吸附-生物再生和吸附-脫附原理,提高了COD和NH_4~+-N的去除效果,減小了出水COD和NH_4~+-N濃度的變化幅度。煤氣廢水生物處理出水可生化性較差,而單獨(dú)采用物理化學(xué)法處理成本較高,需要通過化學(xué)法預(yù)氧化提高廢水的可生化性,再接續(xù)生物處。本文采用O_3-固定化生物活性炭(IBAC)深度處理煤氣廢水生物處理出水,取得良好效果。 煤氣廢水小試實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,酸化除油預(yù)處理可以有效地去除煤氣廢水中難生物降解的乳化焦油,改善污泥性狀,強(qiáng)化后續(xù)生物處理效果;在廢水酸化除油過程中添加少量小顆粒礦物材料,可以改善析出有機(jī)絮體的結(jié)構(gòu)和密度,加速絮體的沉降,提高沉淀物的脫水率,強(qiáng)化廢水處理效果?！皬?qiáng)化A/O-BAF”生物處理段在進(jìn)水COD較高的條件下可以穩(wěn)定運(yùn)行,其中一級(jí)好氧單元起到至關(guān)重要的作用。系統(tǒng)在平均進(jìn)水COD為2210mg·L~(-1)、NH_4~+-N含量為244mg·L~(-1)的條件下,COD和NH_4~+-N去除率分別可達(dá)87.6%和80%,提高了常規(guī)的煤氣廢水生物處理功效;減少系統(tǒng)水力停留時(shí)間(HRT)后,對(duì)系統(tǒng)COD去除率影響不大,但影響NH_4~+-N去除效果,NH_4~+-N去除率降為67%。臭氧預(yù)氧化可以有效地去除廢水的色度,對(duì)COD有一定的去除作用,在240mg·L~(-1)的投量下可以提高廢水的可生化性;廢水O_3-IBAC系統(tǒng)對(duì)COD去除效果較好,出水平均為87mg·L~(-1),可以達(dá)到廢水排放標(biāo)準(zhǔn)對(duì)COD的要求;對(duì)NH_4~+-N的去除效果一般,處理出水的NH_4~+-N平均濃度為45mg·L~(-1),總?cè)コ蕿?9%。 煤氣廢水生物處理中試實(shí)驗(yàn)表明,生物處理系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定,有機(jī)污染物去除效果好。其中,一級(jí)好氧單元的揮發(fā)酚的去除率可以達(dá)到99%,出水一般低于0.5mg·L~(-1),已達(dá)國(guó)家一級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn),而該單元的COD和總酚的去除效果也很好,分別可達(dá)到80%和85%,強(qiáng)于小試實(shí)驗(yàn)結(jié)果;在進(jìn)水COD大于2000mg·L~(-1)的條件下,系統(tǒng)總體COD和總酚的去除效果較好,去除率分別為83%和87%;系統(tǒng)COD容積負(fù)荷的變化對(duì)COD和酚類的去除率影響不大,然而提高負(fù)荷后,生物處理反應(yīng)器中的水溫應(yīng)注意控制;生物處理系統(tǒng)NH_4~+-N去除效果較差,總?cè)コ蕿?5%左右,低于小試實(shí)驗(yàn)結(jié)果,其中一級(jí)好氧單元NH_4~+-N去除率降低了22%,二級(jí)好氧單元NH_4~+-N去除率降低了36%,推測(cè)主要原因由于曝氣生物濾池的操作控制問題引起的。 本文通過實(shí)驗(yàn)考查了硅藻土添加劑對(duì)降解煤氣廢水微生物活性的強(qiáng)化效果,并研究了其強(qiáng)化機(jī)制。實(shí)驗(yàn)表明,硅藻土添加劑對(duì)微生物的活性具有明顯的強(qiáng)化作用,每分鐘溶解氧消耗量最高可增加27%左右;通過對(duì)比分析添加硅藻土及粉末活性炭對(duì)廢水COD、揮發(fā)酚、pH、總酚和溶解氧濃度的影響特征,認(rèn)為硅藻土對(duì)酚類物質(zhì)的吸附及固體表面對(duì)溶解氧的富集作用是其強(qiáng)化微生物活性的主要機(jī)制。 色譜-質(zhì)譜聯(lián)機(jī)(GC-MS)測(cè)試結(jié)果表明,廢水生物處理過程中,有機(jī)物種類明顯減少。缺氧單元主要去除一些結(jié)構(gòu)復(fù)雜的有機(jī)物;廢水中的有機(jī)污染物經(jīng)過一級(jí)好氧單元處理后,大部分的短鏈烴和結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單的酚、酮、羧酸和脂類被降解,而一些結(jié)構(gòu)復(fù)雜的雜環(huán)烴類和芳香烴類則殘留下來(lái);廢水經(jīng)二級(jí)好氧單元處理后,有機(jī)物種類進(jìn)一步減少,主要?dú)埩粝乱恍┓枷阃头枷沲ヮ惢衔铩? 【關(guān)鍵詞】：煤氣廢水 生物處理 強(qiáng)化A/O-BAF工藝 硅藻土 固定化生物活性炭
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2010
【分類號(hào)】：X703.1
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-15
• 第1章 緒論15-31
• 1.1 課題背景15-18
• 1.1.1 我國(guó)水資源現(xiàn)狀15-16
• 1.1.2 煤氣廢水的特征及危害16-18
• 1.2 煤氣廢水處理技術(shù)現(xiàn)狀18-29
• 1.2.1 物理化學(xué)處理技術(shù)18-19
• 1.2.2 生物處理技術(shù)19-28
• 1.2.3 深度處理技術(shù)28-29
• 1.3 課題研究的目的、意義和主要研究?jī)?nèi)容29-31
• 1.3.1 課題研究的目的、意義29-30
• 1.3.2 主要研究?jī)?nèi)容30-31
• 第2章 實(shí)驗(yàn)材料與方法31-45
• 2.1 煤氣廢水處理工藝的提出31-37
• 2.1.1 哈爾濱氣化廠煤氣廢水特征及處理現(xiàn)狀31-34
• 2.1.2 現(xiàn)有三級(jí)好氧處理工藝存在問題34
• 2.1.3 前期研究成果總結(jié)34-35
• 2.1.4 酸化預(yù)處理-強(qiáng)化A/O-BAF-IBAC組合工藝的提出35-37
• 2.2 煤氣廢水水質(zhì)特征與處理目標(biāo)37-38
• 2.2.1 實(shí)驗(yàn)用水37
• 2.2.2 處理目標(biāo)37-38
• 2.3 小試系統(tǒng)及各處理單元工藝說明38-42
• 2.3.1 酸化除油預(yù)處理段39
• 2.3.2 生物處理段39-41
• 2.3.3 深度處理段41-42
• 2.4 中試系統(tǒng)及各處理單元工藝說明42-43
• 2.5 分析測(cè)試項(xiàng)目及分析方法43-45
• 第3章 煤氣廢水小試實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析45-72
• 3.1 酸化預(yù)處理實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析45-50
• 3.1.1 酸化處理對(duì)廢水水質(zhì)指標(biāo)的影響46-48
• 3.1.2 酸化處理對(duì)有機(jī)污染物分子量分布的影響48
• 3.1.3 礦物材料添加劑對(duì)廢水酸化處理效果的影響48-50
• 3.2 生物處理段運(yùn)行結(jié)果與分析50-65
• 3.2.1 缺氧單元運(yùn)行特征及其處理效果50-55
• 3.2.2 硅藻土-活性污泥單元運(yùn)行特征及其處理效果55-60
• 3.2.3 系統(tǒng)及其各單元處理功效60-62
• 3.2.4 水力停留時(shí)間(HRT)對(duì)處理效果的影響62-65
• 3.3 深度處理段運(yùn)行結(jié)果與分析65-70
• 3.3.1 臭氧氧化對(duì)廢水COD和“三氮”的去除效果66-68
• 3.3.2 臭氧氧化對(duì)廢水可生化性的影響68-69
• 3.3.3 O_3-IBAC系統(tǒng)運(yùn)行狀況及其COD和NH_4~+-N的去除效果69-70
• 3.4 本章小結(jié)70-72
• 第4章 煤氣廢水中試實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析72-96
• 4.1 中試實(shí)驗(yàn)研究?jī)?nèi)容與方法72-73
• 4.2 廢水酸化除油預(yù)處理效果與分析73-76
• 4.2.1 廢水氧化時(shí)間對(duì)酸化處理去除COD和總氨的影響74-75
• 4.2.2 廢水氧化時(shí)間對(duì)酸化處理去除分類和油的影響75
• 4.2.3 廢水酸化預(yù)處理工藝段的暫停及其對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行的影響75-76
• 4.3 生物處理中試實(shí)驗(yàn)效果與分析76-86
• 4.3.1 生物處理系統(tǒng)運(yùn)行特征76-78
• 4.3.2 系統(tǒng)對(duì)COD的去除特征78-79
• 4.3.3 系統(tǒng)對(duì)酚類物質(zhì)的去除特征79-81
• 4.3.4 系統(tǒng)對(duì)總氨的去除特征81-82
• 4.3.5 廢水中氨的組成及其去除機(jī)制82-85
• 4.3.6 COD容積負(fù)荷變化對(duì)廢水處理效果的影響85
• 4.3.7 溫度的變化特征及其對(duì)處理效果的影響85-86
• 4.4 深度處理中試實(shí)驗(yàn)效果與分析86-89
• 4.4.1 混凝過濾段運(yùn)行效果86-87
• 4.4.2 O_3-IBAC運(yùn)行效果與分析87-88
• 4.4.3 固定化生物活性炭柱反沖洗周期及沖洗方式88-89
• 4.5 改造方案及技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析89-95
• 4.5.1 改造方案89-92
• 4.5.2 技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析92-95
• 4.6 本章小結(jié)95-96
• 第5章 生物處理系統(tǒng)強(qiáng)化機(jī)制與有機(jī)污染物在生物處理過程中的變化特征96-114
• 5.1 固體添加劑強(qiáng)化傳統(tǒng)活性污泥工藝機(jī)制探討96-105
• 5.1.1 強(qiáng)化傳統(tǒng)活性污泥法運(yùn)行穩(wěn)定性的主要措施及其局限性96-97
• 5.1.2 硅藻土的特性97-98
• 5.1.3 硅藻土添加劑對(duì)降解煤氣廢水微生物活性的影響98-102
• 5.1.4 強(qiáng)化機(jī)制探討102-105
• 5.2 有機(jī)污染物在生物處理過程中的變化特征105-112
• 5.2.1 實(shí)驗(yàn)方法及材料105-106
• 5.2.2 測(cè)試結(jié)果與分析106-112
• 5.3 本章小結(jié)112-114
• 結(jié)論114-116
• 參考文獻(xiàn)116-126
• 攻讀博士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文126-128
• 致謝128-129
• 個(gè)人簡(jiǎn)歷129

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流動(dòng)床生物膜生物處理技術(shù)的理論研究與工程應(yīng)用    潘曉麗

遼河油田采油污水處理技術(shù)研究    潘紅磊

鹽水入侵和微生物防治的實(shí)驗(yàn)研究    宇文睿

海水沖廁地區(qū)污水脫氮研究    孔范龍

超聲—催化氧化—生物組合技術(shù)處理垃圾滲濾液的研究    胡學(xué)偉

常溫條件下UASB反應(yīng)器處理低濃度有機(jī)廢水運(yùn)行特性研究    王捷

微電解-Fenton試劑法預(yù)處理難生物降解工業(yè)廢水的試驗(yàn)研究    譚明

擔(dān)子菌連續(xù)開放預(yù)處理玉米秸稈轉(zhuǎn)化乙醇的工藝研究    許楊