2.2生物处理
生物处理是通过微生物的新陈代谢作用实现污染物的分解转化，可以有效的去除废水中的大部分污染物成分，同时也是最为经济的处理方式，是焦化废水处理的主导技术。2.2.1厌氧水解酸化目前严格的厌氧反应在焦化废水中的应用报道较少。在水解酸化反应过程中，废水所含的甲酚、苯酚、二甲酚等酚类化合物，及以喹啉、吲哚为代表的含氮杂环化合物大部分得到了转化和降解，为后续的处理提供易于氧化分析的有机底物，即提高了焦化废水的可生化性［19］。在厌氧池内，采用投加填料的生物膜法，再辅以轻度搅拌，可提高微生物浓度及活性。邵林广等［20］用生物膜对焦化废水水解酸化。在4.5～5h内，BOD5/COD和BOD5值同时达到最大，随着时间的延长，BOD5/COD和BOD5的值都相应降低。厌氧水解酸化反应器内pH值宜控制在6～8，水温宜在20～30)℃。2.2.2生物脱氮目前，国内外焦化废水处理脱氮工艺较多，生化处理阶段采用的工艺主要有A/O、A2/O、A/O2和A2/O2。A/O工艺是生物脱氮的最基本流程，20世纪90年代已应用于宝山钢铁厂、安阳钢铁厂及临汾钢铁厂，目前国内大部分焦化废水处理工艺为A/O法，其特点是在好氧池前增加一段缺氧处理，通过前置反硝化实现生物脱氮。任源等［21］研究发现厌氧阶段对废水COD的去除率为10%～15%，大分子复杂有机物分解为有机酸、有机醇类，该过程使废水BOD5/COD由0.3提高到0.45。A2/O工艺在A/O工艺前增设厌氧水解环节，使大分子难降解物质转化为小分子物质，提高废水的可生化性。何苗等［22］对焦化废水进行厌氧酸化处理后发现，废水可生化性提高，部分(不溶性)大分子有机物转化为可溶性物质。邵林广等［24］对A2/O工艺与A/O工艺对比试验显示，A2/O工艺的对COD、氨氮的去除效果比A2/O工艺有明显改善，而且抗冲击负荷能力提高。短程硝化反硝化工艺，是指将硝化过程控制在HNO2阶段终止，直接进行反硝化。与A/O工艺相比，该工艺可承受的氨氮负荷高，对于C/N较低的焦化废水处理具有重要的现实意义。薛占强等［23］采用短程硝化反硝化工艺处理焦化废水，控制温度为(35±1)℃、溶解氧浓度为2.0～3.0mg/L时，去除焦化废水中大部分有机污染物的同时能实现短程硝化反硝化并有效去除氨氮。2.2.3固定化微生物技术固定化微生物(细胞)技术是指将特选的微生物游离细胞或酶通过化学或物理的手段固定在特定的载体上，使其保持活性并在适宜条件下大量增殖的方法。该技术有利于提高反应器内特殊微生物的浓度，抵抗不利环境的影响。常见的制备方法主要有吸附法、交联法、共价结合法、包埋法等。张彬彬等［24］将筛选出的HDCMＲ高效复合微生物菌剂固定化于酶载体中，其密度接近于水，在池内处于流化状态，传质效率极高，从而使废水的基质降解速度加快，同时大幅提高了单位体积菌群生物量，提高了系统抗氨氮冲击负荷。孙艳等［25］在北京焦化厂废水中分离得到1种以苯酚为唯一碳源的菌株，采用海藻酸钠对其进行包埋固定，考察固定化细胞的性能。结果表明，固定化细胞最大反应速度和底物饱和常数均大幅提高，抗耐性明显强于未固定化的游离悬浮相。2.2.4生物强化技术生物强化技术是指通过向传统的生物处理系统中投加高效降解微生物，增强对难降解有机物的降解能力，提高其降解速率，并改善原有生物处理体系对难降解有机物的去除效能［26］。焦化废水中污染物种类复杂，部分难降解污染物对微生物体系有抑制作用，生物强化技术可在不改变现有工艺规模的情况下，提高系统的整体处理能力，强化难降解污染物的降解效果，在现有生化系统基础上引入生物强化技术是焦化废水提标改造的一条实用思路。解宏端等［27］采用生物强化技术，向活性污泥系统中投加高效菌剂，考察其对焦化废水处理的改善效果。在高效菌液投加比(V菌液/V焦化废水)为0.3%、水力停留时间为15h时，系统对COD去除率为85.60%，远高于未投菌的对照组(60.87%)，表明在原有处理设施中投加高效菌液可以提高系统处理能力。彭湃［28］等以焦化废水处理工艺中的厌氧池出水为实验对象，添加自行研发的环保菌剂，考察其对实际焦化废水COD去除效果，利用聚合酶链式反应和变性梯度凝胶电泳联合技术(PCＲ－DGGE)分析添加环保菌剂前后生化系统中污泥微生物群落的变化。研究表明:通过添加环保菌剂，中试系统出水COD平均去除率比活性污泥系统提高了18%;PCＲ－DGGE结果显示，经过菌剂强化后的生化系统中污泥微生物的种类更加丰富，优势微生物由原先的14种增加到了23种。2.2.5膜分离法膜分离法是一种具有巨大潜力和实用性的废水处理技术，其原理是以选择性透过膜为分离介质，通过在膜两边施加一个推动力(如浓度差、压力差、电位差等)，使废水中的组分选择性的透过膜，从而达到分离净化的目的。膜分离技术应用于废水处理具有能耗低、效率高和工艺简单等特点。目前，应用的膜分离技术主要有微滤、超滤、纳滤和反渗透［29］。近年来，在焦化废水深度处理领域，研究与应用较多的是超滤－反渗透的双膜法焦化废水处理工艺，经超滤－反渗透处理后的焦化废水，出水符合工业循环冷却水水质标准，可回用于净环补充水、锅炉软水补给水，甚至部分替代新水。穆明明［30］等人对生化处理后的出水采用“砂虑+超滤+纳滤+反渗透”工艺进行深度处理，处理后的出水远优于《炼焦化学工业污染物排放标准》(GB16171－2012)的排放标准的要求。3结语
焦化废水是典型的高浓度、有毒难降解的工业废水，通过对焦化废水污染控制技术的研究，同时随着《炼焦化学工业污染物排放标准》(GB16171－2012)颁布，单一的处理技术无法满足排放标准的要求。需要深入源头开展污染控制，大力推广清洁生产技术，如改进焦化生产工艺、采用更为先进的生产设备等。在此基础上进一步分析水质特征，采用适当的预处理技术，合理优化生化处理工艺，同时辅以膜或其他深度处理技术，以保证废水达标排放或回用。
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