生物酶技術(shù)在焦化廢水處理中的應(yīng)用
應(yīng)用生物酶技術(shù)處理焦化廢水是目前焦化領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)之一。特別是隨著鋼鐵產(chǎn)業(yè)近年來(lái)的迅猛發(fā)展，該項(xiàng)研究工作對(duì)國(guó)家節(jié)能減排產(chǎn)業(yè)政策具有十分重要的意義。目前，在焦化廢水處理中AAO工藝應(yīng)用比較廣泛，但由于焦化廢水中除含有焦油外，還含有酚、苯并芘、蒽、萘、吡啶和喹啉等多環(huán)芳烴，它們降解難度大，使外排廢水中的CODCr難以達(dá)到國(guó)家一級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)（GB 8978-1996)。本課題采用英國(guó)WANDX公司的組合生物酶技術(shù)，于2008年3月在太鋼焦化廠的AAO廢水處理工藝中進(jìn)行了工程化實(shí)驗(yàn)研究，重點(diǎn)完成了新型生物酶體系的構(gòu)建、維護(hù)等工作，探討了焦化廢水處理的效果和特點(diǎn)。
1 太鋼焦化廢水處理流程
太鋼焦化廠的廢水處理工藝采用2組并聯(lián)的AAO工藝，處理廢水約200m3/h，經(jīng)調(diào)節(jié)后廢水中CODCr達(dá)到1500mg/L。該工藝是將蒸氨廢水經(jīng)隔油、氣浮處理后送入?yún)捬醭，出水與二沉池的回流水混合后進(jìn)入缺氧池，經(jīng)過(guò)缺氧池處理后的廢水再送入好氧池，最后通過(guò)二沉池進(jìn)行泥水分離。該廢水處理工藝的特點(diǎn)是在反硝化過(guò)程中不采用混合液回流，而是采用二沉池出水回流。同時(shí)，由于厭氧池設(shè)計(jì)得比較小，致使廢水在該池的水力停留時(shí)間比較短，約為10 h。厭氧池只能起到水解作用，酸化過(guò)程不顯著。經(jīng)檢測(cè)，二沉池出水的CODCr在200 mg/L 左右，生產(chǎn)中必須每天持續(xù)加入大量的化學(xué)絮凝劑才能使出水的CODCr小于150 mg/L ，勉強(qiáng)達(dá)到國(guó)家二級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)。實(shí)際上，絮凝劑的加入僅能去除廢水中懸浮的CODCr和膠體CODCr，對(duì)溶解性CODCr去除效果極為有限。因此，需在化學(xué)絮凝劑中再添加一定量的強(qiáng)氧化劑，才能氧化分解那些溶解在水中但不能被生化降解的有機(jī)物，同時(shí)也造成了二次污染。
2 組合生物酶技術(shù)的應(yīng)用
組合生物酶技術(shù)是在傳統(tǒng)生化降解的基礎(chǔ)上增加了生物酶和輔酶數(shù)量，以發(fā)揮生化系統(tǒng)各種酶的抗毒能力、抗沖擊能力，特別是加強(qiáng)了難降解有機(jī)物的催化分解作用。在構(gòu)建組合生物酶體系的過(guò)程中，達(dá)到改良系統(tǒng)微生物體系，培養(yǎng)和馴化出具有特殊降解功能的優(yōu)勢(shì)菌群。因此，選擇生物酶及相應(yīng)的輔酶來(lái)催化降解廢水中的難降解有機(jī)物，可以有效提高廢水中污染物的生化去除率。組合生物酶廢水處理工藝流程見(jiàn)圖1。
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圖1 組合生物酶廢水處理的工藝流程
2.1 生物酶體系的構(gòu)建
構(gòu)建合理的生物酶體系是廢水生化處理的重要基礎(chǔ)。2008年3～6月，太鋼焦化廠在原AAO工藝的基礎(chǔ)上，按運(yùn)行參數(shù)分別在不同生化池里加入酶-590、酶-440、酶-SS-560、酶-550和酶-700等5種生物酶。不同種類的生物酶組合使用，可以發(fā)揮多種酶的協(xié)同作用和功能。這些酶可以催化微生物對(duì)廢水中酚、萘、吡啶、喹啉、蒽、苯胺、苯并芘等雜環(huán)芳烴的降解，促進(jìn)厭氧菌和兼氧菌的繁殖生長(zhǎng)，加速?gòu)U水中非溶解性CODCr轉(zhuǎn)變?yōu)槿芙庑訡ODCr，以提高微生物的抗鹽性等。該體系中的4種輔酶(Bio-CO-G、Bio-CO-GC、Bio-CO-F和Bio-CO-P)能減少生物酶在生化系統(tǒng)中的損耗，達(dá)到構(gòu)建組合生物酶體系的目的。實(shí)驗(yàn)中，在缺氧池和好氧池中分別加入配制好的主酶700kg，輔酶6000kg。使廢水中原來(lái)難以生化降解的芳環(huán)類物質(zhì)分解為小分子，發(fā)揮了組合生物酶多功能降解的作用。在生產(chǎn)實(shí)踐中，經(jīng)組合酶生化作用后，出水CODCr逐步下降至100mg/L以下。
2.2 組合生物酶體系的維護(hù)
組合生物酶體系的維護(hù)對(duì)維持穩(wěn)定的降解作用具有十分重要的作用。在新構(gòu)建的組合生物酶體系形成以后，由于生物酶體系內(nèi)會(huì)有少量損耗，生物膜的脫落及排泥過(guò)程也會(huì)帶走部分酶成分。因此，對(duì)組合酶體系要補(bǔ)充流失的生物酶及輔酶，以確保組合酶體系能夠穩(wěn)定、健康。實(shí)踐表明，為維護(hù)組合酶體系，每周需加入生物酶15kg和輔酶200kg。在生物酶體系的維護(hù)中，需要將主酶和部分輔酶一起溶解在容器中，水溫控制在20～30℃，時(shí)間為18～24h。在攪拌溶解后即可加入生化廢水處理系統(tǒng)中。
2.3 采用組合生物酶技術(shù)的效果
采用組合生物酶技術(shù)后，由于多種生物酶的催化和協(xié)同作用，使一些難以生化降解的多環(huán)芳香族化合物可以被組合微生物利用，最終外排水中COD？蛇_(dá)到100mg/L以下，滿足國(guó)家一級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)。為進(jìn)一步降低廢水中的CODCr，還可以通過(guò)添加絮凝劑的方法來(lái)深度處理廢水中的懸浮性CODCr和膠體性CODCr，使處理后廢水中的CODCr達(dá)到85mg/L以下。同時(shí)，組合生物酶技術(shù)可以使生化體系中微生物的抗鹽度從1.5%～2％提高到5%～6%。
2.4 組合生物酶體系對(duì)泡沫的消減作用
太鋼焦化廠廢水中含有表面活性劑成分，在好氧池曝氣過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量泡沫，特別是陰天更為嚴(yán)重。其中部分泡沫會(huì)從池中溢出引起池外設(shè)施的污染和腐蝕。在采用組合生物酶技術(shù)后，好氧池外溢的泡沫大幅減少，僅在池的表面存在一薄層。由于組合生物酶對(duì)表面活性劑的吸附作用較強(qiáng)，同時(shí)酶560對(duì)表面活性劑的生化降解具有較強(qiáng)的促進(jìn)作用，這些都可以有效降低好氧池表面泡沫的聚集。采用組合生物酶技術(shù)前后對(duì)比見(jiàn)圖2和圖3。
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圖2 加組合酶前好氧池表面的泡沫狀況
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圖3加組合酶后好氧池表面的泡沫狀況
2.5 組合酶體系可減輕氨氮的沖擊作用
為了使出水氨氮能夠達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，依據(jù)生化池設(shè)計(jì)要求，蒸氨廢水中氨氮需要控制在50～200mg/L。若進(jìn)水中氨氮含量高于400 mg/L ，出水中氨氮就會(huì)超過(guò)15 mg/L ，導(dǎo)致外排廢水達(dá)不到國(guó)家一級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)。應(yīng)用組合生物酶技術(shù)后，在我廠實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，因一次蒸氨工序的原因，進(jìn)入廢水系統(tǒng)的氨氮超過(guò)了600mg/L，在進(jìn)水時(shí)間超過(guò)8h后，出水氨氮經(jīng)檢測(cè)并沒(méi)有超標(biāo)。可見(jiàn)，組合生物酶處理技術(shù)可有效提高生化系統(tǒng)抗氨氮沖擊。
3 經(jīng)濟(jì)效益
組合生物酶技術(shù)可以在原AAO工藝的基礎(chǔ)上進(jìn)行技術(shù)改進(jìn)而實(shí)現(xiàn)，不需再增加基建投資。但該方法需要有一段組合生物酶的培養(yǎng)時(shí)間，一般約需3～4個(gè)月才能逐步建立新的組合生物酶體系。與化學(xué)加藥方法相比，要達(dá)到同樣的出水排放指標(biāo)，組合生物酶技術(shù)的運(yùn)行費(fèi)用僅為化學(xué)加藥方法的50%。以目前太鋼焦化廠廢水處理工序?yàn)槔，采用后續(xù)加藥處理法，特別是添加化學(xué)氧化劑后，廢水處理成本約為3.5元/t，廢水處理按200m3 /h計(jì)算，每年需費(fèi)用600萬(wàn)元（不包括所產(chǎn)生的化學(xué)污泥處理費(fèi)）。采用組合生物酶技術(shù)后，處理成本僅為1.5元／t，每年的運(yùn)行費(fèi)用為200萬(wàn)元。同時(shí)，組合生物酶技術(shù)可以減少?gòu)U水生化處理后的CODCr排放量，減少泡沫飛濺，有利于環(huán)境的保護(hù)，可見(jiàn)，組合生物酶技術(shù)具有很高的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。
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