水解酸化-A2/O –MBR-BAC 组合工艺处理焦化废水 试验研究
吴英i，涂小平，曹斌，韩巧玲
(西安陕鼓动力股份有限公司水处理事业部，西安 710075) [摘要] 为解决焦化行业废水处理不达标的问题， 试验研究了水解酸化-A2/O-膜生物反应 器(MBR)-活性炭过滤(BAC) 的组合工艺处理焦化废水的可行性。结果表明，进水 NH3-N 在 88mg/L 左右时，出水 NH3-N 的质量浓度稳定在 3mg/L 左右，工艺对 NH3-N 的去除率能达 到 96%。同时，进水 CODCr 的质量浓度在 970mg/L 左右，出水 CODCr 去除率能达到 90%， 出水满足《污水综合排放标准》 （GB8978-1996)一级标准。试验结果表明该工艺对焦化废水 有很好的处理效果。 [关键词] 焦化废水；水解酸化；A2/O；MBR；BAC [中图分类号] X703.1 [文献标识码] A [文章编号]

Study on Coking Wastewater Treatment Using Hydrolysis acidification-A2/O-MBR-BAC Combination Process
Wu Ying, Tu Xiaoping, Cao Bin，Han Qiaoling (Department of Water & Wastewater, Xi’an Shaangu Power Co. Ltd., Xi’an 710075 China )

Abstract:

Hydrolysis acidification pretreatment-A2/O-membrane bio-reactor (MBR)-activated

carbon filter (BAC) treatment for coking wastewater was studied to solve substandard discharge. When influent NH3-N was 88mg/L, the effluent NH3-N got 3 mg/L stably, which indicated a high NH3-N removal efficiency of 96% was achieved. Simultaneously, the CODCr removal efficiency of 90% was achieved when influent CODCr was 970mg/L, effluent was up to the 《Comprehensive sewage discharge standard 》(GB8978-1996）. Results showed that coking wastewater could be well treated using this process.

Key words: coking wastewater; Hydrolysis acidification; A2/O; MBR; BAC
焦化废水是一种典型的难降解高氨氮工业废水，成分复杂、较难处理，是工 业废水排放中的一个突出问题[1]。目前，在中、高负荷条件下，传统的单一 A2/O 工艺对焦化废水的处理效率不高，不能达到稳定排放标准[2-4]。特别是硝化效果 不佳，出水氨氮大多超标。在传统的 A2/O 工艺前加上水解酸化预处理单元，可 有效地降低进入主生物处理单元的有机负荷，并且在控制 A2/O 中厌氧段适宜条 件下，可进一步提高系统的有机物降解能力。而生物处理-深度处理相结合的工 艺，也能使焦化废水达到更好的处理效果。 为解决焦化废水处理不达标的问题，特别是氨氮的超标问题，本试验采用水 解酸化-A2/O-膜生物反应器(MBR)-活性炭过滤(BAC)的处理工艺，在传统 A2/O 生物段前，增加一级缺氧水解酸化工艺进行预处理，并且以 MBR 和 BAC 强化

深度处理，使焦化废水达到更好的处理效果。

1 试验部分
1.1 工艺流程与试验装置 原水经水解酸化池预处理后进入 A2/O 反应器，然后进入 MBR 膜生物反应 器，经过泥水分离后最后进入 BAC 活性炭滤池。工艺流程见图 1 所示。MBR 采 用一体式膜生物反应器，所用膜组件为日本三菱丽阳 (Mitsibushi Royan) 微滤 膜。 膜材料为聚乙烯 (PE) 材质， 膜孔径 0.4μm， 膜面积 0.2m2， 膜通量 10.0L/m2 · h； 活性炭滤池采用 3 格过滤，滤料为圆柱形颗粒活性炭。
混合液回流 进水 水解酸化池 厌氧池 缺氧池 好氧池 进空气 MBR BAC 出水

剩余污泥

污泥回流泵

图 1 工艺流程 Figure 1 Schematic diagram of process

1.2 原水水质及运行参数 原水取自于陕西某焦化厂蒸氨后废水，经生活污水按 1:3 稀释后 (焦化原水 1，生活污水 3) 进入流程，进水流量保持为 2L/h。稀释后水质指标见表 1。A2/O 及 MBR 反应池内接种污泥取自西安某污水厂 CASS 池内曝气活性污泥进行接种 培养。
表 1 试验进水水质 Table 1 Characteristics of influent 项目 CODCr / mg· L BOD5 / mg· -1 L NH3-N / mg· -1 L -1 SS / mg· L 色度 / 度 pH
-1

数值 880~1110 209~287 63~117 120~180 200~250 8.1~9.0

各工艺单元的停留时间分别为： 水解酸化预处理池 30h，A2/O 反应器 30h （厌氧池 6h，缺氧池 6h，好氧池 18h） ，MBR 池为 6h，活性炭滤池为 3h。经过 2 优化后，A /O 反应器混合液回流比为 300%，MBR 池污泥回流比确定为 200％。 保持 A2/O 反应器中好氧池中的溶解氧浓度在 3～5mg/L，污泥浓度为 3~5 g/L； 缺氧段溶解氧浓度 0.2~0.5mg/L，碱度控制在 200mg/L 左右；厌氧段溶解氧质量 浓度小于 0.2mg/L。MBR 内溶解氧浓度保持在 3~4mg/L，污泥浓度保持在 10~12 g/L；采用真空泵间歇抽吸出水，运行 12min，2min 停止。

1.3 分析方法 CODCr 采用连华科技 5B-1F 型消解仪及 5B-3F 型 CODCr 快速测定仪测定； BOD5 采用哈希 BOD TrakⅡ 26197-00 装置测定；NH3-N 采用纳氏试剂分光光度 法检测； 色度采用目视比色法测定； 采用重量法测定； SS 微生物形态由 XSP-8CA 型显微镜观察得到； MBR 抽吸压力由 U 型压力计测得。

2 结果及讨论
在前期污泥培养驯化成熟和优化 A2/O 工艺的各项参数的条件下，试验监测 了水解酸化-A2/O-MBR-BAC 组合工艺连续稳定运行 20d 期间废水的各项指标降 解情况。 2.1 硝化效果 如图 2 所示，进水 NH3-N 的质量浓度保持在 63~117mg/L 之间，进水平均 NH3-N 浓度为 88mg/L，出水 NH3-N 平均质量浓度为 3mg/L，平均去除率达到了 96%。并且在整个运行过程中氨氮的去除率一直保持在比较稳定的数值。试验结 果表明，工艺对 NH3-N 有非常高的去除率，微生物硝化作用进行得比较完全。
120 100
-1

100 80 60

N H 3- N / m g L

60 40 40 20 0 0 2 4 6 8 时 间 /d 10 12 14 16 进水 出水 去除率 20 0

图 2 NH3-N 去除效果 Figure 2 Removal efficiency of NH3-N

试验发现， 单独的 A2/O 工艺对氨氮的去除率占到 70%左右，经过 A2/O 工 艺的出水 NH3-N 质量浓度约为 25-30mg/L。说明传统的 A2/O 工艺虽然有较好的 脱氮效果，但单独的该工艺处理焦化废水很难达到排放标准。而该组合工艺氨氮 去除率比较高，主要原因表现在以下几方面：首先，预水解酸化单元可对进水 CODCr 实现部分去除，因此后续好氧池内可利用的 CODCr 含量相对于氨氮含量 较低。在低碳源条件下，异养菌的竞争优势被弱化，从而增强了硝化细菌的竞争 力，利于硝化细菌的增殖。其次，接种污泥来自成熟的 CASS 曝气池，污泥稳定 性好，活性强，对原水适应性较强。第三，MBR 反应器中的膜组件对硝化菌的 截留作用可使生长速率较慢、 世代周期较长的硝化细菌完全存留在系统内并保持 较高的浓度，从而保持较高的硝化活性。经过 MBR 和 BAC 的深度处理后，该 组合工艺的最终出水 NH3-N 的质量浓度达到了 3mg/L。结果表明，水解酸化 -A2/O-MBR-BAC 的组合工艺对焦化废水中的氨氮有很好的去除作用，该工艺运 行稳定，适用于焦化废水的硝化处理。 2.2 有机物去除效果 如图 3 所示，工艺进水 CODCr 浓度控制在 880~1110mg/L 之间，整个稳定运 行过程中进水平均 CODCr 浓度为 970mg/L。其出水平均 CODCr 的质量浓度可达

去 除 率 /%

80

到 97mg/L，平均去除率可达到 90%。试验结果表明，水解酸化-A2/O-MBR-BAC 串联工艺在脱氮的同时，可以有效地去除废水中的有机物，在有机负荷较高的情 况下，CODCr 去除率能够达到 90%以上，出水可达到排放标准。 试验监测结果显示， 单独的 A2/O 工艺对焦化废水的 CODCr 去除率在 70%左 右。而本试验中组合工艺对 CODCr 去除率为 90%以上，其优势主要体现在：水 解酸化段的预处理作用将大分子物质降解为小分子物质， 提高了焦化废水的可生 化性，降低了后续处理的有机物负荷；膜分离能维持系统较高的污泥浓度，并且 实现较长的泥龄，使分离难降解有机物的菌种得以繁殖富集；另外，膜组件的高 效截留作用也可以进一步的去除溶解性有机物，提高 CODCr 的去除率。

1200 1000 800

100 80 60

-1

COD/mgL

600 400 200 0 0 1 2 3 4 5 6

进水

出水

去除率 40 20 0

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

时 间 /d

图 3 CODCr 去除效果 Figure 3 Removal efficiency of CODCr

为更全面地了解有机物的降解情况，试验对进水和出水的 CODCr、生化需氧 量(BOD5)进行了监测，结果如表 2 所示。
表 2 CODCr、BOD5 监测结果 Table 2 Results of CODCr & BOD5 指标 ρ（CODCr/mg· ) L ρ (BOD5/mg· -1) L m (BOD5) / m (CODCr)
-1

进水 865.80 215 0.25

出水 94.90 27 0.28

从试验结果可以看出，进水的 CODCr 负荷比较高，并且 B/C 比较低，可生 化性差。但经过水解酸化-A2/O-MBR-BAC 串联工艺的处理，废水 BOD5 的质量 浓度降到了 30mg/L 以下，达到国家《污水综合排放标准》(GB8978-1996)一级标 准。 说明该组合工艺能够有效地改善焦化废水的可生化性， 并很好的降解有机物。 2.3 色度和悬浮物去除效果 试验还监测了焦化废水色度和 SS、浊度的变化情况，见表 3 所示。进水色 度为 200~250 度左右，出水色度为 30 度左右，去除率为 85%~88%，表明组合工 艺对焦化废水的色度有很好的去除效果。试验还监测到，经生化段处理后的色度 为 100 度，去除率仅为 50%~60%，而经过活性炭过滤后的最终出水色度达到了 30 度左右。结果表明，活性炭滤池对焦化废水的色度有很好的吸附作用。进水 SS 的质量浓度为 120~180mg/L 左右， 而经过膜生物反应器后的出水浊度非常低， 平均浊度保持在 1.0NTU 以下，说明 MBR 对悬浮物的截留作用非常显著。

去 除 率 /%

表 3 色度和悬浮物的去除效果 Table3 Removal efficiency of chroma & suspended matter 项目 色度（度） SS（mg/L） 浊度（NTU） 进水 200~250 120~180 — 出水 30 — 1.0

2.4 微生物生长情况 试验中，为更好地了解 A2/O 及 MBR 池内活性污泥的状态，观察微生物生 长与废水处理效果之间的关系，多次取反应器内污泥进行了显微镜观察。观察结 果表明大量的累枝虫属及少量的轮虫繁殖于活性污泥中。 累枝虫的大量繁殖表明 污泥的活性好，易成絮体，且沉降性能好，系统溶解氧量正常，出水稳定，是废 水处理效果较好的指示生物。而少量轮虫的出现也同样表明污泥活性好，污水的 处理效果良好[5]。微生物的生长指示情况和该工艺对废水的降解效果相一致，说 明该工艺适于焦化废水的处理，且对有机物有很好的去除效果。 2.5 膜污染 考察膜污染的一个重要指标是真空泵的抽吸压力(与膜通量成反比)。试验在 恒流抽吸出水的条件下，观察 MBR 真空抽吸泵的抽吸压力，可以有效地监测膜 污染的情况并及时对膜组件进行反冲和清洗，有效控制膜污染。 试验中 MBR 真空抽吸泵的抽吸压力随时间呈上升的趋势(如图 5 所示)，说 明试验过程中随着膜污染的发生，膜通量在不断下降。膜通量的下降会导致过滤 效果降低，因此需对膜组件进行清洗。一般情况下，当抽吸压力接近 20kPa 时， 需要对膜组件进行水洗、气洗或化学清洗，使压力恢复到接近初始值。
18 15

抽 吸 压 力 /kPa

12 9 6 3 0 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30

时 间 /d

图 4 MBR 抽吸压力随时间变化 Figure 4 Suction pressure of MBR as a function of time

如图所示为 2 个周期的压力变化。膜组件运行 13d 后压差达到了 17kPa，需 要对其进行清洗。试验先用清水对膜组件进行浸泡清洗，发现其膜通量只能得到 部分恢复。采用 0.1%NaClO 对膜组件进行化学清洗，具体步骤如下：取出膜组 件，清水冲洗 30min，去除表面一些大的悬浮物，然后用清水浸泡 30min；再用 0.1%NaClO 浸泡 12h，去除膜孔内污染物；最后用清水浸泡 30min，再反复用清 水冲洗。 清洗后的膜组件抽吸压力可达到与初始值相当。试验结果说明，焦化 废水中的某些物质对膜组件产生了有机化学污染，通过化学清洗能有效消除。

3 结论

(1) 水解酸化-A2/O-MBR-BAC 组合工艺对焦化废水有很好的去除作用，对 NH3-N 的去除率可达到 96%，平均出水 NH3-N 稳定在 3mg/L 左右，硝化作用进 行得非常完全。组合工艺在脱氮的同时，对 CODCr 也保持着较好的去除效果， CODCr 平均去除率达到 90%，出水 CODCr 浓度能达到国家《污水综合排放标准》 (GB8978-1996)以下。 (2) 工艺运行过程中活性污泥性能良好，累枝虫大量繁殖，轮虫少量出现， 表明废水处理效果好。 (3)焦化废水中的某些物质对 MBR 膜组件产生了有机化学污染，可通过 NaClO 清洗得到恢复。

[参考文献] [1] 潘碌亭, 吴锦峰. 焦化废水处理技术的研究现状与进展[J]. 环境科学与技术, 2010, 33(10): 86-91. [2]梁冰, 邢奕, 谯耕. A/O—接触氧化工艺处理焦化废水[J]. 给水排水，2010, 47(12): 59-62. [3] 王安东, 涂小平, 袁宏林, 等. 预处理+A2/O+活性炭过滤处理焦化废水的实验研究 [J]. 安徽化工, 2010, 36(4): 71-72. [4] Zhaoxiang Yu, Rong Qi, Yanjun Yin. Treatment of coke plant wastewater by A/O fixed biofilm system [J].Science in China Series B: Chemistry, 2005, 56 (5):107-114. [5] 王喜全, 胡筱敏, 马英群, 等. 焦化废水中氨氮及 COD 降解技术[J]. 环境工程, 2011, 30(1): 26-28.

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作者简介：吴英(1985- )，女，四川巴中人，工程师，硕士。2010 年毕业于哈尔滨工程大学环境工程专业， 主要从事水处理技术研发方面工作。电话：02981871838，E-mail：wuying031021@126.com