论文摘要
焦化废水是煤制焦碳、煤气净化及焦化产品回收过程中产生的废水。焦化废水成分复杂,水质随原料煤的组成和炼焦工艺而变化。煤中碳、氢、氧、氮、硫等元素,在干馏过程中转变成各种氧、氮、硫的有机和无机化合物。我国是世界第一大焦碳生产、出口国,焦化行业废水排放量相当大。据国家冶金行业权威机构的最新统计,国内90%以上的焦化企业对焦化废水的处理效果不理想,不能达标排放。焦化废水的大量排放,不但会对环境造成严重污染,同时也直接威胁到人类的健康。所以,改善和解决焦化废水对环境的污染问题已是当务之急。曝气生物滤池（BAF）处理焦化废水切实可行,且高效、稳定;这种工艺集过滤、生物吸附和生物氧化于一体,相对于无填料的其他生物膜处理技术,有挂膜期短、挂膜稳定等优点;生物膜面积也更大,微生物密度更高;生物膜对反硝化/硝化细菌固定、截留作用更优异;还具有基建费用低,管理维护成本低等优点。因此,近年来关于BAF的研究与应用逐渐成为热点,国外已有大量采用该工艺的处理厂投入使用,我国在此领域技术与应用发展也相当迅速。焦化废水中包含有机污染物种类众多,各种物质的物理化学性质各异,而GC-MS法的特性决定了它在焦化废水分析方面发挥不可替代的作用。GC-MS法分析检测流程是将焦化废水样品进行前处理以后注入GC,分离成单个组分并进入MS,则可得到各组分的质谱图,每种化合物的质谱图是每个组分的特征,因此而对组分定性,由组分的色谱图则可得到组分的含量。目前已有研究利用GC-MS法对焦化废水作分析,也有学者尝试用固相萃取法对焦化废水水样萃取前处理。本文基于BAF工艺,设计了一种A2-O2生物滤池处理系统。对该系统的挂膜,出水水质,以及运行参数的考察,表明采用市售焦碳作为填料挂膜期短,处理效果良好,稳定。系统进水有机负荷承受力较好,进水COD与NH4-N浓度分别为1800-2800 mg/L和100-200 mg/L;在较小回流比和较短水力停留时间条件下对焦化废水降解效果为COD:87.6%、NH4-N:84.6%、酚:≥99%;优化运行参数,将水力停留时间和回流比分别延长后,处理效果得到一定提高,出水COD降为约200mg/L,NH4-N浓度可达到国家一级排放标准。焦化废水各项污染指标在经过各个反应池后逐级降低,其中缺氧段A2对于COD去除幅度最大,NH4-N浓度在好氧段O1下降最为显著,挥发酚类仅在A1和A2阶段的去除率就可达到90%以上,由此可知,挥发酚类的去除主要为生物降解,而非曝气吹脱。另外,我们还利用GC-MS法对焦化废水和分别经厌氧、缺氧、好氧处理后的水样做定性分析,并分析了各反应池中不同有机物的处理机理,发现有机物的去除受其本身分子结构、降解优势菌生长繁殖条件等多种因素影响。不同物质去除机理各异。对比固相萃取和液-液萃取后水样GC-MS检测结果发现,固相萃取法相对于液-液萃取法吸附效率更高,但其可萃取有机物种类范围较小,不适合作为主要前处理方法,可以作为液-液萃取技术的补充、辅助手段。