生物酶技术在焦化废水处理中的应用
应用生物酶技术处理焦化废水是目前焦化领域研究的热点之一。特别是随着钢铁产业近年来的迅猛发展，该项研究工作对国家节能减排产业政策具有十分重要的意义。目前，在焦化废水处理中AAO工艺应用比较广泛，但由于焦化废水中除含有焦油外，还含有酚、苯并芘、蒽、萘、吡啶和喹啉等多环芳烃，它们降解难度大，使外排废水中的CODCr难以达到国家一级排放标准（GB 8978-1996)。本课题采用英国WANDX公司的组合生物酶技术，于2008年3月在太钢焦化厂的AAO废水处理工艺中进行了工程化实验研究，重点完成了新型生物酶体系的构建、维护等工作，探讨了焦化废水处理的效果和特点。
1 太钢焦化废水处理流程
太钢焦化厂的废水处理工艺采用2组并联的AAO工艺，处理废水约200m3/h，经调节后废水中CODCr达到1500mg/L。该工艺是将蒸氨废水经隔油、气浮处理后送入厌氧池，出水与二沉池的回流水混合后进入缺氧池，经过缺氧池处理后的废水再送入好氧池，最后通过二沉池进行泥水分离。该废水处理工艺的特点是在反硝化过程中不采用混合液回流，而是采用二沉池出水回流。同时，由于厌氧池设计得比较小，致使废水在该池的水力停留时间比较短，约为10 h。厌氧池只能起到水解作用，酸化过程不显著。经检测，二沉池出水的CODCr在200 mg/L 左右，生产中必须每天持续加入大量的化学絮凝剂才能使出水的CODCr小于150 mg/L ，勉强达到国家二级排放标准。实际上，絮凝剂的加入仅能去除废水中悬浮的CODCr和胶体CODCr，对溶解性CODCr去除效果极为有限。因此，需在化学絮凝剂中再添加一定量的强氧化剂，才能氧化分解那些溶解在水中但不能被生化降解的有机物，同时也造成了二次污染。
2 组合生物酶技术的应用
组合生物酶技术是在传统生化降解的基础上增加了生物酶和辅酶数量，以发挥生化系统各种酶的抗毒能力、抗冲击能力，特别是加强了难降解有机物的催化分解作用。在构建组合生物酶体系的过程中，达到改良系统微生物体系，培养和驯化出具有特殊降解功能的优势菌群。因此，选择生物酶及相应的辅酶来催化降解废水中的难降解有机物，可以有效提高废水中污染物的生化去除率。组合生物酶废水处理工艺流程见图1。
 |
图1 组合生物酶废水处理的工艺流程
2.1 生物酶体系的构建
构建合理的生物酶体系是废水生化处理的重要基础。2008年3～6月，太钢焦化厂在原AAO工艺的基础上，按运行参数分别在不同生化池里加入酶-590、酶-440、酶-SS-560、酶-550和酶-700等5种生物酶。不同种类的生物酶组合使用，可以发挥多种酶的协同作用和功能。这些酶可以催化微生物对废水中酚、萘、吡啶、喹啉、蒽、苯胺、苯并芘等杂环芳烃的降解，促进厌氧菌和兼氧菌的繁殖生长，加速废水中非溶解性CODCr转变为溶解性CODCr，以提高微生物的抗盐性等。该体系中的4种辅酶(Bio-CO-G、Bio-CO-GC、Bio-CO-F和Bio-CO-P)能减少生物酶在生化系统中的损耗，达到构建组合生物酶体系的目的。实验中，在缺氧池和好氧池中分别加入配制好的主酶700kg，辅酶6000kg。使废水中原来难以生化降解的芳环类物质分解为小分子，发挥了组合生物酶多功能降解的作用。在生产实践中，经组合酶生化作用后，出水CODCr逐步下降至100mg/L以下。
2.2 组合生物酶体系的维护
组合生物酶体系的维护对维持稳定的降解作用具有十分重要的作用。在新构建的组合生物酶体系形成以后，由于生物酶体系内会有少量损耗，生物膜的脱落及排泥过程也会带走部分酶成分。因此，对组合酶体系要补充流失的生物酶及辅酶，以确保组合酶体系能够稳定、健康。实践表明，为维护组合酶体系，每周需加入生物酶15kg和辅酶200kg。在生物酶体系的维护中，需要将主酶和部分辅酶一起溶解在容器中，水温控制在20～30℃，时间为18～24h。在搅拌溶解后即可加入生化废水处理系统中。
2.3 采用组合生物酶技术的效果
采用组合生物酶技术后，由于多种生物酶的催化和协同作用，使一些难以生化降解的多环芳香族化合物可以被组合微生物利用，最终外排水中COD。可达到100mg/L以下，满足国家一级排放标准。为进一步降低废水中的CODCr，还可以通过添加絮凝剂的方法来深度处理废水中的悬浮性CODCr和胶体性CODCr，使处理后废水中的CODCr达到85mg/L以下。同时，组合生物酶技术可以使生化体系中微生物的抗盐度从1.5%～2％提高到5%～6%。
2.4 组合生物酶体系对泡沫的消减作用
太钢焦化厂废水中含有表面活性剂成分，在好氧池曝气过程中会产生大量泡沫，特别是阴天更为严重。其中部分泡沫会从池中溢出引起池外设施的污染和腐蚀。在采用组合生物酶技术后，好氧池外溢的泡沫大幅减少，仅在池的表面存在一薄层。由于组合生物酶对表面活性剂的吸附作用较强，同时酶560对表面活性剂的生化降解具有较强的促进作用，这些都可以有效降低好氧池表面泡沫的聚集。采用组合生物酶技术前后对比见图2和图3。
 |
图2 加组合酶前好氧池表面的泡沫状况
 |
图3加组合酶后好氧池表面的泡沫状况
2.5 组合酶体系可减轻氨氮的冲击作用
为了使出水氨氮能够达到排放标准，依据生化池设计要求，蒸氨废水中氨氮需要控制在50～200mg/L。若进水中氨氮含量高于400 mg/L ，出水中氨氮就会超过15 mg/L ，导致外排废水达不到国家一级排放标准。应用组合生物酶技术后，在我厂实际生产过程中，因一次蒸氨工序的原因，进入废水系统的氨氮超过了600mg/L，在进水时间超过8h后，出水氨氮经检测并没有超标。可见，组合生物酶处理技术可有效提高生化系统抗氨氮冲击。
3 经济效益
组合生物酶技术可以在原AAO工艺的基础上进行技术改进而实现，不需再增加基建投资。但该方法需要有一段组合生物酶的培养时间，一般约需3～4个月才能逐步建立新的组合生物酶体系。与化学加药方法相比，要达到同样的出水排放指标，组合生物酶技术的运行费用仅为化学加药方法的50%。以目前太钢焦化厂废水处理工序为例，采用后续加药处理法，特别是添加化学氧化剂后，废水处理成本约为3.5元/t，废水处理按200m3 /h计算，每年需费用600万元（不包括所产生的化学污泥处理费）。采用组合生物酶技术后，处理成本仅为1.5元／t，每年的运行费用为200万元。同时，组合生物酶技术可以减少废水生化处理后的CODCr排放量，减少泡沫飞溅，有利于环境的保护，可见，组合生物酶技术具有很高的经济效益和社会效益。
使用微信“扫一扫”功能添加“谷腾环保网”
