以葡萄糖为共基质驯化活性污泥及其深度处理焦化废水的应用
技术领域
本发明属于焦化废水处理
技术领域
，特别涉及一种以葡萄糖为共基质驯化活性污泥及其深度处理焦化废水的应用。背景技术
焦化废水是煤的焦化、煤气净化、焦炭回收、煤液化过程中产生的典型工业废水，其成分复杂多变，毒性大。经二级生化处理后的出水中仍含有多种难降解有机物，如酚、氰、脂肪类化合物、杂环化合物等，可生化性差，无法直接达标排放。因此，如何高效率低成本地去除焦化废水中的难降解有机污染物已经成为污水处理领域亟待解决的问题。
生物处理由于操作简单、运行成本低等特点而被广泛应用。其中微生物共代谢是通过生物法来代谢和矿化有机物特别是难降解有机物的一种重要方式，因此可通过外加共代谢基质来强化微生物共代谢作用，使焦化废水的难降解有机物进一步降解。目前利用微生物共代谢深度处理焦化废水的工程化应用研究仍比较匮乏。
驯化出适应焦化废水的高效降解菌是生物处理系统能否发挥作用的关键，直接决定活性污泥系统对焦化废水中有机物的去除效果，因此，研究一种短时间且低成本的能够有效用于焦化废水深度处理的活性污泥驯化方法具有重要意义。
发明内容
为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种以葡萄糖为共基质驯化活性污泥及其深度处理焦化废水的应用，其驯化用时短，成本低，且可深度处理焦化废水。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种以葡萄糖为共基质驯化可深度处理焦化废水的活性污泥的方法，包括如下步骤：
步骤1)，取活性污泥并对其进行曝气，恢复其活性后再进行驯化；
步骤2)，采用SBR工艺，向反应器中投加微生物的生长基质，并按反应器有效体积的10％的比例投加焦化废水，剩余空间用去离子水补充，每个梯度停留时间12d，控制曝气强度、进水和排水；
步骤3)，每72h为一个运行周期，使SBR的DO控制在3.0±0.5mg/L，水温T为20.1～21.5℃，pH值为8.45～8.86，污泥龄为25～30d，每个周期排水比为60％；
步骤4)，至混合液悬浮固体浓度(MLSS)达到3500±150mg/L后，混合液的污泥沉降比为15％～20％，再按有效体积为10％的比例梯度逐步提高焦化废水投加量，进行下一个梯度的驯化。
本发明以葡萄糖为共基质驯化得到的活性污泥可用于焦化废水的深度处理。在SBR反应器中利用驯化后的活性污泥对焦化废水二级生化出水进行深度处理，废水处理量为2.5L，接种污泥量MLSS为6000mg/L，DO为3.0±0.5mg/L，所述活性污泥能有效降低焦化废水中的COD和NH4 +-N的浓度，同时也使废水中的苯酚、喹啉和吡啶得到降解。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
能够驯化出适应焦化废水二级生化出水的B/C比低、难降解有机物浓度比例高等水质特点的活性污泥。
驯化过程成本低廉；本发明所述方法只需添加适量葡萄糖等营养元素，即可使微生物共代谢作用得到加强，有效提高了活性污泥微生物对难降解有机物的适应性和降解效率，同时也降低后续深度处理药剂的使用量，节省运行成本。
本发明所述方法可使难降解有机物的耐受菌得到富集，促进生物出水中的吡啶、喹啉、苯酚等大部分有机物发生降解。
附图说明
图1是本发明驯化过程中进水和出水的官能团变化示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例详细说明本发明的实施方式。
本发明一种以葡萄糖为共基质驯化可深度处理焦化废水的活性污泥的方法，主要包括如下步骤：
步骤1)，取活性污泥并对其进行曝气，恢复其活性后再进行驯化。本发明采用的活性污泥为城市污水处理厂二沉池的剩余污泥，接种污泥量为4500mg/L。
步骤2)，取焦化废水处理厂经缺氧-好氧生物处理后的二沉池出水为焦化废水。采用SBR工艺，反应器有效体积为3L，以葡萄糖为300mg/L为浓度标准，按C:N:P＝100:5:1的比例向反应器中投加葡萄糖、NH4Cl和NaH2PO4·2H2O为微生物的生长基质，并按反应器有效体积的10％的比例投加焦化废水，剩余空间用去离子水补充，每个梯度停留时间12d，利用转子流量计、蠕动泵和虹吸装置分别控制SBR的曝气强度、进水和排水。
步骤3)，SBR的进水时间为10min，好氧反应65h，沉淀6.5h后，滗水20min，合计72h，为一个运行周期，使SBR的DO控制在3.0±0.5mg/L，水温T为20.1～21.5℃，pH值为8.45～8.86，污泥龄为25～30d，每个周期排水比为60％；
步骤4)，至混合液悬浮固体浓度(MLSS)达到3500±150mg/L后，混合液的污泥沉降比为15％～20％，再按有效体积为10％的比例梯度逐步提高焦化废水投加量，进行下一个梯度的驯化，至驯化浓度为100％后即可结束驯化。
以下是本发明的具体实施例。
实施例1
本实施例中，SBR的有效容积为3L，反应器进水COD约为210mg/L，进水氨氮为4.3mg/L，温度为20.1～21.5℃，MLSS为3500±150mg/L，pH为8.45～8.86，DO为3.0±0.5mg/L。
本实施例中，SBR系统活性污泥驯化过程如下：
1)污泥接种量为4500mg/L，向SBR中加入10％浓度的焦化废水，其余体积用去离子水代替，使反应器有效体积达3L。
2)开启转子流量计，对SBR进行曝气，维持池中混合液的溶解氧为2.5～3.5mg/L，温度为21.3～22.6℃，pH为8.45～8.86。
3)开启焦化废水进水泵，初始焦化废水进水量为300mL，剩余体积用去离子水补充。
4)按照C:N:P＝100:5:1的原则，投加葡萄糖、NH4Cl和NaH2PO4·2H2O作为营养素
5)SBR一个运行周期为72h，即进水10min，连续曝气65h，静沉6.5h，排水20min。
6)利用虹吸装置进行排水，每周期排水比为60％，污泥龄为25～30天。
7)每个梯度停留时间12d，SBR系统中的MLSS达到3500±150mg/L，污泥沉降比(SV)为15％～20％。
8)按照4个运行周期提高10％进水浓度，逐步增加焦化废水投加量，至驯化浓度为100％(即原水浓度)，累计40个运行周期，反应器的操作参数稳定，即SBR系统活性污泥的驯化结束。
9)本实施应用案例中，驯化后系统中的COD和氨氮的浓度均有所降低。具体信息见在表1显示。
10)本实施应用案例中，驯化后系统中的苯酚、喹啉、吡啶等有机物种类减少，转化为小分子化合物。具体信息见在表2和图1显示。
11)本实施应用案例中，驯化后，有机物降解菌Thaurea、Pesudomonas和Blastocatella的相对丰度由接种时的1.25％、0.06％和0.02％分别增加到8.91％、3.35％和10.76％，得到富集。
应用实施例1经成功驯化的活性污泥，处理焦化废水二级生化出水，其具体应用步骤与效果如下：
实施例2
本实施案例中，SBR的有效容积为3L，反应器进水COD为254mg/L，进水氨氮为4.5mg/L，温度为20.9～22.5℃，MLSS为6500±150mg/L，pH为8.64～8.79，DO为3.0±0.5mg/L。
1)污泥接种量MLSS 6000mg/L，向SBR中加入焦化废水处理厂经缺氧-好氧生物处理后的二沉池出水，使反应器有效体积达2.5L。
2)开启转子流量计，对SBR进行曝气，维持池中混合液的溶解氧为2.5～3.5mg/L，温度为20.9～22.5℃，pH为8.64～8.79。
3)开启焦化废水进水泵，以300mL/min的流量至反应器有效体积为2.5L。
4)以葡萄糖为200mg/L和400mg/L的浓度为标准，分别记作低碳源组和高碳源组，按照C:N:P＝100:5:1的原则，分别向反应器投加NH4Cl和NaH2PO4·2H2O作为营养素。
6)葡萄糖作为共基质加入到反应器中，反应器中污泥量MLSS可达到6500±150mg/L。
7)SBR一个运行周期为72h，即进水10min，连续曝气65h，静沉6.5h，排水20min。
8)利用虹吸装置进行排水，每周期排水比为64％，污泥龄为25～30天。
9)本实施例中，经过7个运行周期后，测得系统中的COD和氨氮的浓度均有所降低。具体信息见在表3显示。
表1驯化过程中常规水质指标的变化
表2驯化过程中进水和出水的有机物种类变化
表3驯化后系统中的常规水质指标变化
水质指标
原水
低碳源组
去除率(％)
高碳源组
去除率(％)
COD(mg/L)
254.21
220.80
13.14％
226.39
10.94％
NH<sub>4</sub><sup>+</sup>-N(mg/L)
4.51
3.42
24.19％
3.54
21.51％
由此可见，本发明具有驯化效率高、操作简单、成本低等特点。经驯化后的微生物能够适应焦化废水二级生化出水的B/C比低、难降解有机物浓度比例高等水质特点，能够有效代谢苯酚、吡啶、喹啉等多类难降解有机物，Thaurea和Pesudomonas等具有强降解能力的菌得到富集，混合液的污泥沉降性良好，沉降比为15％～20％。本发明有利于焦化废水深度处理的工程化应用，特别适合于焦化废水等难降解有机废水深度处理的活性污泥培养驯化，为工业废水的处理提供有效手段。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
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