摘要：介绍了厌氧水解（酸化）法工艺的机理、特点、适用范围和影响因素；并根据焦化废水的水质特点，采用厌氧水解法进行焦化含酚废水预处理，设计两种焦化废水处理方案，对处理后废水中酚含量进行检测分析，结果表明，处理后的废水中酚含量大大降低，出水水质达到排放标准。
关键词：焦化含酚废水；预处理技术；厌氧水解
中图分类号：Ｘ７８４；Ｘ７０３．１文献标识码：Ａ文章编号：0439－８114（２０11）11－2214-03
Pretreatment Technology and Its Application in Treating Coking Wastewater with Phenol
ＺＨＯＵ Ｈｏｎｇ－ｘｉｎｇ
（Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ ｏｆ Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ， Ｔａｎｇｓｈａｎ Ｃｏｌｌｅｇｅ， Ｔａｎｇｓｈａｎ ０６３０００， Ｈｅｂｅｉ， Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ： The principle， characteristic， application scope and influencing factors of aerobic hydrolysis was introduced. Two treatment schemes of coking wastewater was designed aｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｔｈｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ ｏｆ ｃｏｋｉｎｇ ｗａｓｔｅｗａｔｅｒ； and ｔｈｅ ｃｏｋｉｎｇ ｗａｓｔｅｗａｔｅｒ ｗｉｔｈ ｐｈｅｎｏｌ ｗａｓ ｐｒｅｔｒｅａｔｅｄ ｕｓｉｎｇ ｔｈｅ ａｎａｅｒｏｂｉｃ ｈｙｄｒｏｌｙｓｉｓ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ａｎｄ ｔｈｅ ｃｏｎｔｅｎｔ ｏｆ ｐｈｅｎｏｌ in treated water ｗａｓ ａｎａｌｙｚｅｄ． Ｔｈｅ ｃｏｎｔｅｎｔ ｏｆ ｐｈｅｎｏｌ ｉｎ ｃｏｋｉｎｇ ｗａｓｔｅｗａｔｅｒ ｄｅｃｒｅａｓｅｄ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙ． Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔ ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ ａｎａｅｒｏｂｉｃ ｈｙｄｒｏｌｙｓｉｓ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｗａｓ ｆｅａｓｉｂｌｅ ｉｎ ｔｒｅａｔｉｎｇ ｃｏｋｉｎｇ ｗａｓｔｅｗａｔｅｒ ｗｉｔｈ ｐｈｅｎｏｌ as the outlet water quality met the discharge standard．
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ： ｃｏｋｉｎｇ wastewater with phenols； ｐｒｅｔｒｅａｔｍｅｎｔ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ； ａｅｒｏｂｉｃ ｈｙｄｒｏｌｙｓｉｓ
焦化含酚废水的处理一般采用两级废水处理的方式，第一级为预处理，将高浓度的酚（２～１２ ｇ／Ｌ）降到２００～３００ ｍｇ／Ｌ以下，并适当降低水中污染物浓度，然后进行第二级生化处理，使其达标排放。本文主要介绍了厌氧水解法进行焦化含酚废水预处理，该法可以大幅度降低水中的酚含量，回收酚钠盐，有较好的经济效益；同时设计两种焦化废水处理的方案，对处理后焦化废水中酚含量的检测分析表明厌氧水解法是一种可行的焦化废水处理技术。
１厌氧水解（酸化）法
１．１厌氧水解（酸化）法
厌氧水解（酸化）法是近年来出现的一种新的废水处理工艺，它不仅能改善废水的可生化性，还可去除一定量的有机物，因而在废水处理尤其是有毒、难降解废水处理领域中逐渐得到广泛的应用［１］。
１．１．１厌氧水解工艺的作用机理将厌氧消化控制在水解（酸化）阶段，利用水解发酵作用，在短时间内使焦化废水中的不溶性有机物溶解，可溶性难降解有机物分子结构发生变化，部分环状物开环，大分子降解为小分子，从而减轻好氧阶段的处理负荷和对好氧微生物的抑制作用，提高化学需氧量（ＣＯＤ）和氨氮（ＮＨ４－Ｎ）的去除率［２］。
１．１．２厌氧水解工艺与厌氧工艺的区别①作用时间长短不同。厌氧水解工艺只进行到厌氧反应的第一阶段或前两个阶段，不需集气，时间短，易于指导实践，而厌氧工艺要经历三个阶段，耗时长，一般需集气。②作用菌种不同。水解工艺中的微生物主要是兼性微生物，而厌氧工艺第三阶段的产甲烷菌是严格的专性厌氧菌。③作用菌种的特性和要求的环境条件不同。水解工艺中的兼性微生物在自然界中数量多，繁殖速度快，在缺氧（微氧或无氧，ＤＯ为０．３～０．５ ｍｇ／Ｌ）条件下起作用，而厌氧工艺则在厌氧（绝对无氧，ＤＯ为０ ｍｇ／Ｌ）条件下进行。
１．２厌氧水解工艺的特点
１）污水经水解处理后，五日生化需氧量（ＢＯＤ５）与ＣＯＤｃｒ的比值明显提高，可生化性大大改善，同时ＣＯＤ去除率不断提高，降低了好氧处理中对硝化菌的抑制作用，提高了ＮＨ４－Ｎ去除率［３］。
２）相对厌氧处理而言，水解反应的水力停留时间（ＨＲＴ）较短，水解反应一般在４～１８ ｈ内完成。
３）水解工艺运行稳定，受外界气温变化影响小，水温范围广，一般为５～４０ ℃。
４）水解池效率高，占地面积小，且反应器可在常温和低氧条件下运行，不需外界提供热能和氧，节约能耗，运行费用低［４］。
１．３厌氧水解工艺的适用范围
１）有机物种类。分子量大的可生物降解的有机污染物、硝基苯、染料的发色基团、苯酚、印染行业所用化学浆料ＰＶＡ分子等。
２）工业废水种类。食品生产废水，啤酒废水，发酵、酿造工业废水，生物制药及合成制药废水，制革废水，石油化工废水，特种化工废水，化工染料生产及纺织印染废水等。
３）ＣＯＤ浓度范围。目前工业规模的水解工艺处理装置能够处理ＣＯＤ进水浓度１０ ０００～１５ ０００ ｍｇ／Ｌ的高浓度有机废水。
１．４厌氧水解工艺的影响因素
１）污水的水质。水解的难易程度随被处理污水的基质不同而存在差异，污染物的水解速率随粒径的大小而变化，粒径大的污染物水解速率小。
２）温度。水解酸化细菌对温度的变化不很敏感，在一定温度范围内，温度变化对ＣＯＤ去除率影响较小。
３）进水ＣＯＤ浓度。通过研究ＣＯＤ及其去除率的关系，可知进水ＣＯＤ愈高，其去除率也愈大［５］。
４）水力停留时间。有研究证明，ＣＯＤ、ＢＯＤ５的去除率及ＢＯＤ５／ＣＯＤｃｒ值随ＨＲＴ的增加而变化，规律是先上升后下降。因此，选择ＢＯＤ５／ＣＯＤｃｒ达到最大时的ＨＲＴ为最佳值［６］。
２采用厌氧水解法处理焦化废水的实例应用
试验设计２个方案，分别为水解酸化好氧工艺和水解酸化催化氧化工艺。
２．１水解酸化好氧工艺
焦化废水中存在较多的易降解有机物，可以作为厌氧酸化处理中微生物生长代谢的初级能源和碳源，满足了厌氧微生物降解难降解有机物的共基质营养条件。水解酸化好氧工艺的设计步骤为：原水→酸化→好氧→酸化→好氧→出水；分为两个阶段，第一阶段为厌氧水解（酸化）阶段，第二阶段包括两次好氧一次酸化阶段。焦化废水经厌氧酸化处理后，可以提高难降解有机物的好氧生物降解性能，为后续的好氧生物处理创造良好条件。酸化阶段水力停留时间约２４ ｈ，好氧阶段为４８ ｈ。
焦化废水的酚含量为７２．２１ ｍｇ／Ｌ，经第一阶段的酸化后酚含量为２３．１ ｍｇ／Ｌ，酚的去除率为６８．０１％。第二阶段的第一个好氧阶段，在好氧过程进行到２４ ｈ时，酚的含量迅速下降，酚的去除率上升至９９．０２％（表１），此后酚的含量下降速率变化较小，酚去除率变化也较小。经过两次酸化两次好氧处理后，焦化废水中酚的含量大大降低，出水中酚含量为０．１９ ｍｇ／Ｌ，达到国家《污水综合排放标准》（ＧＢ ８９７８－９６）第二类污染物二级排放标准，去除率为９９．７4％。
２．２水解酸化催化氧化工艺
水解酸化催化氧化工艺采用酸化加催化氧化两个阶段处理，步骤为：原水→酸化→催化氧化→出水。由表２和图1可知，酸化和催化氧化两个阶段在对酚的去除中都起到了不可或缺的作用。前一阶段经过４８ ｈ的酸化过程，使废水中酚的含量下降到６．５４ ｍｇ／Ｌ，去除率达到９０．９４％，而后一阶段，仅仅经过１．５ ｈ的催化氧化，废水中酚的含量急剧下降到０．４７ ｍｇ／Ｌ，达到了出水水质的要求。
２．３小结
将厌氧工艺控制在水解酸化阶段的厌氧水解处理焦化含酚废水取得了较好的效果，两种方法酚的去除率均达99%以上，大幅度降低了水中的酚含量，可回收酚钠盐，有较好的经济效益；这表明厌氧水解法是一种可行的焦化废水处理技术。同时由于不需要曝气而大大降低了生产运行成本，在我国一些经济欠发达地区，这种能耗小并能达到一定处理效果的处理工艺具有一定的优势。
参考文献：
［１］ 杨平，王彬． 生物法处理焦化废水评述［Ｊ］． 化工环保，２００１，２１（３）：１４４－１４８．
［２］ 徐亚同，黄民生． 废水生物处理的运行管理与异常对策［Ｍ］． 北京：化学工业出版社，２００３．
［３］ 尹承龙，单忠健，曾锦之． 焦化废水处理存在的问题及其解决对策［Ｊ］． 给水排水，２０００，２６（６）：３５－３７．
［４］ 孙德智． 环境工程中的高级氧化技术［Ｍ］． 北京：化学工业出版社，２００２． ２７７．
［５］ 杨元林，周云巍． 高浓度焦化废水处理工艺探讨［Ｊ］． 机械管理开发，２００１，６４（４）：４１－４２．
［６］ 张瑜，江白茹． 钢铁工业焦化废水治理技术研究［Ｊ］． 工业安全与环保，２００２，２８（７）：５－７．
注：本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文
相关热词搜索： 预处理 焦化 废水 技术