微生物激活酶在煤低温干馏废水生化处理系统调试中的试验研究.pdf

酒钢科技 2023 年第 4 期-20-微生物激活酶在煤低温干馏废水生化处理系统调试中的试验研究魏志东，向 超（酒钢集团宏汇公司，甘肃，嘉峪关，735100）摘要：甘肃宏汇能源化工有限公司煤低温干馏废水成份复杂、污染物浓度高、生物毒性大、处理难度大，如何快速调试启动废水生化处理系统达到设计能力，已经成为制约煤低温干馏生产主装置投产的重要因素之一。通过采用微生物激活酶技术结合活性污泥，快速激活微生物菌群，在 15 天内调试启动了生化系统，达到了设计处理能力，出水可以达到GB16171-2012 直接排放标准的要求进行稳定排放。关键词：煤低温干馏废水；微生物激活酶Experimental Study of Microbial Activating Enzyme in Commissioning of Biochemical Treatment System for Low Temperature Coal Distillation WastewaterWei Zhidong,Xiang Chao(Honghui Company of Jiuquan Iron and Steel(Group)Corporation,Jiayuguan,Gansu,735100)Abstract:The low temperature coal distillation wastewater in Gansu Honghui Energy and Chemical Co.,Ltd.has complex components,high pollutant concentration,high biological toxicity and great difficulty in treatment.How to quickly debug and start the wastewater biochemical treatment system to reach the design capacity has become one of the important factors restricting the production of the main unit of low temperature coal distillation.Through the use of microbial activation enzyme technology combined with activated sludge to quickly activate microbial flora,the biochemical system was commissioned and started within 15 days,reaching the design treatment capacity and the effluent can meet the requirements of GB16171-2012 direct discharge standard for stable discharge.Key words:coal low-temperature distillation wastewater;microbial activating enzyme酒钢科技 2023 年第 4 期-21-1 前 言煤低温干馏废水主要来源于干馏炉的剩余氨水、煤焦油加氢等生产过程产生的高浓度废水，其废水组成成分复杂，含有大量焦油类、氨氮、氰类、酚类等主要污染物，其特性是有机物污染物种类多、浓度高、毒性大、色度高、难降解，CODcr 值可达到 500020000mg/L，是典型的含有高浓度、难降解有机污染物的工业废水。其具体特点如下：对微生物有毒害的物质种类多，包括焦油、粉尘、酚类、各种复杂的芳烃类、氨氮、硫化物等；废水成份复杂导致处理难度大。废水外观上呈现深褐色，色度高，粘度大，含有的焦油类物质容易导致水体乳化，还有难以降解的有害物质，大大增加了处理难度；废水水质随原煤产地、原煤质量和生产工艺的不同而有很大区别。煤低温干馏废水主要来自于煤气净化过程中产生的冷凝水，但由于炉型不同，加热温度不一样，导致废水组成成分存在很大差异，一般认为煤低温干馏废水相对其他煤低温干馏废水水质成分更加复杂、各污染指标也更高；废水中有机物浓度高、毒性大，生化处理难度大，且有些化合物例如 CN-、SCN-等在生化系统内相互转换，导致废水处理系统工艺参数的设计难度增加1-4。煤低温干馏废水成份过于复杂、毒性强的特点决定了其处理工艺的特殊性，仅靠某一种物理、化学或者物理化学方法处理难以达到污水处理外排指标要求。在整个废水处理过程中，要从以下三个方面进行整体考虑：一是废水中有价值的成分的再回收、再利用，例如焦油、酚类、氨等提取后可重新作为原料或作为产品外销；二是通过一系列复杂的生化及物化的方法处理废水使其满足国家废水排放标准；三是通过膜过滤等相关工艺技术处理废水使其达到回用水标准，同时产生的浓盐水采用蒸发结晶等技术达到“零排放”要求。处理煤低温干馏废水的一般工艺流程见图 1。酚类、氨等提取后可重新作为原料或作为产品外销；二是通过一系列复杂的生化及物化的方法处理废水使其满足国家废水排放标准；三是通过膜过滤等相关工艺技术处理废水使其达到回用水标准，同时产生的浓盐水采用蒸发结晶等技术达到“零排放”要求。处理煤低温干馏废水的一般工艺流程见图 1。图 1 煤低温干馏废水处理一般解决方案2 生化系统调试方案2.1 微生物说明及作用本项目生化系统微生物来源于 HSBEMBM微生物制剂，制剂中含有多属多种的环境微生物，主要由芽孢杆菌属、假单胞菌属、乳杆菌属、硝化菌、光合细菌等，来源于自然界，根据目标污染物的生物代谢途径，筛选针对性的微生物，经过特殊驯化及强化，再组配构建的高效微生物菌群。在生化系统各处理段中，根据各段生化系统功能和作用污染物含量及特点不同，经过一段时酒钢科技 2023 年第 4 期-22-表 1 生化系统 A 系列好氧池原有污泥主要指标间的适应驯化，针对系统中不同的污染物可以形成不同的、高效的污染物降解生物链。结合“A/O”流程的生物流化态工艺的处理系统，运行中在“硝化-反硝化”的同时实现了“短程硝化-反硝化”、“同时硝化-反硝化”、“好氧反硝化”、“厌氧氨氧化”等有别于常用工艺的新型脱氮途径。同时针对煤化工等废水中芳香族化合物、总氰化物、硫氰酸盐等有毒有害物质具有较强分解能力，达到高效、经济脱氮和去除有机物的目的。2.2 生化系统调试方案生化调试微生物驯化、扩培等过程一般长达36 个月，如果出现冲击等因素，调试周期有的甚至达到 12 个月。目前在生化调试过程中常见的有三种方案：采用其他类似污水处理厂剩余污泥接种、驯化、培养，这也是目前比较常用的方法，但因各废水处理厂水质差异性较大，且调试需要污泥量较大，污泥需要较长时间适应新的废水环境，导致调试周期一般较长。采用环保用微生物菌剂。调试周期可以缩短，微生物系统处理效率也较常规活性污泥高，但调试过程技术性较强，需要一定技术指导，且微生物菌剂价值较高，需要精细化管理及控制5-6。采用微生物激活酶结合活性污泥，快速激活、扩培污泥微生物菌群。具有调试启动快，操作控制简单等优势。3 试验研究3.1 微生物激活酶技术原理微生物激活酶是基于环境治理微生物技术研发的一种用于污水生化系统受冲击后恢复、休眠微生物系统激活、微生物菌群重新构建的快速复壮的微生物酶制剂。主要原理是污水处理体系中，通过一定周期内投加微生物酶制剂，利用制剂中生物酶体外分解有毒有害物质，降低废水对微生物毒性，并通过制剂中优势菌种，快速构建适合废水新的微生物代谢生物链，形成稳定的菌群。微生物激活酶是利用废水特征污染物微生物代谢动力学特性，采用生物工程高密度发酵技术，培养产生的酶，并保留发酵浓缩液菌种活体，通过冷冻干燥形成的粉体制剂，属于多种微生物菌和生物酶的复合产品。3.2 宏汇公司污水处理生化处理段原有污泥情况甘肃宏汇能源化工有限公司配套的煤低温干馏废水处理系统于 2017 年建成调试投产运行至2019 年后，废水生化处理系统停运 2 年多，导致生化池内活性污泥大量矿化，活性较低，2023 年1 月需对该系统进行重新调试达标。由于预留调试时间较紧，经专家论证后采用微生物激活酶进行生化调试启动作为污水处理生化系统调试的首选方案。生化系统 A、B 系列好氧池原有污泥主要指标见表 1、表 2。项目名称指标要求检测数据单项结论外观污泥呈褐色或深褐色，絮体明显，沉降性良好，沉降后上清液透明污泥呈褐色，偏黄，絮体不明显，沉降性差，沉降后上清液不透明/有效活菌数 a/万/mL 100.39硝化细菌和亚硝化细菌数 b/万/mL 0.650.009硝化细菌和亚硝化细菌比例/%6.52.31MLVSS/MLSS0.60.750.451酒钢科技 2023 年第 4 期-23-表 2 生化系统 B 系列好氧池原有污泥主要指标3.3 生化处理系统及微生物激活、复壮方法3.3.1 生化处理系统微生物激活装置主要由调节池、初曝池、一沉池、复合脱氮池、好氧池、缺氧池、二沉池、及混凝装置构成。3.3.2 微生物激活、复壮方法 2023 年 1 月中旬，通过蒸汽加热、曝气等使生化系统内污泥混合均匀，温度达到 25以上，曝气池 DO 维持 4mg/L 以上，开启污泥回流、硝化液回流等设备达到污泥能正常循环。投加微生物激活酶：根据本项目三段相对独立的生化污泥系统池容大小，按 500600mg/L 均匀投加，每天检测各系统上清液 COD、氨氮等指标。连续投加生物酶 10 天后，开始逐步进废水处理，逐步达到设计负荷。3.3.3 分析方法 污水中的 CODcr 使用水和废水监测分析方法（第四版）7中规定的重铬酸钾法（A）测定；NH3-N 使用水和废水监测分析方法（第四版）中规定的滴定法（A）测定；总氮使用碱性过硫酸钾消解紫外分光光度计法（HJ636-2012）8进行测定。4 效果与分析通过小试试验后，基本可以判断生化系统内现有存活的微生物对原水中有机物降解效率较低，在有毒有害物质已经稀释 5 倍的基础上，控制微生物较适合的环境条件下，初曝池、好氧 1、好氧 2 曝气 72h 后，微生物对 COD 去除率分别为 51.5%、44.2%、20.8%，现有微生物种群对原水中有机物不能充分降解，且分解周期过长。结合污泥检测报告数据，污泥无机质含量比例过高，主要菌种浓度较低，无法满足生化系统正常运行的最低要求。需要对系统内微生物种群进行重新调配、扩培及驯化，才能达到原设计要求。本项目从 2023 年 1 月中旬，通过蒸汽加热、曝气等使生化系统内污泥混合均匀，温度达到25以上，曝气池 DO 维持 4mg/L 以上，开启污泥回流、硝化液回流等设备达到污泥能正常循环。投加微生物激活酶：根据本项目三段相对独立的生化污泥系统池容大小，按 500600mg/L 均匀投加，每天检测各系统上清液 COD、氨氮等指标。微生物激活酶投加后，二月、三月生化系统各池主要运行指标见表 3。项目名称指标要求检测数据单项结论外观污泥呈褐色或深褐色，絮体明显，沉降性良好，沉降后上清液透明污泥呈褐色，偏黄，絮体不明显，沉降性差，沉降后上清液不透明/有效活菌数 a/万/mL 101.15硝化细菌和亚硝化细菌数 b/万/mL 0.650.062硝化细菌和亚硝化细菌比例/%6.55.4MLVSS/MLSS0.60.750.512备注：a-指可在 NA 培养基（营养琼脂）上生长的细菌总数；b-指所有能够进行硝化和亚消化反应的细菌总数酒钢科技 2023 年第 4 期-24-表 3 二月、三月生化系统各池主要运行指标日期COD/mg/L氨氮/mg/L总氮/mg/L调节池二沉池混凝调节池二沉池调节池二沉池2023 年 2 月 1 日2862.7137.1/670.46.72898.620.252023 年 2 月 2 日2280.0148.0/547.15.46647.313.522023 年 2 月 3 日2310.7147.4/542.28.13626.618.552023 年 2 月 4 日2341.1134.9/507.29.53724.219.732023 年 2 月 5 日2200.0132.0/498.12.94591.215.302023 年 2 月 6 日2280.0128.0/416.8未检出469.913.892023 年 2 月 7 日1903.8104.2/308.9未检出381.219.002023 年 2 月 8 日1365.4108.4/229.8未检出283.723.432023 年 2 月 9 日1155.491.6/198.9未检出218.612.712023 年 2 月 10 日1935.482.7/416.1未检出966.66.432023 年 2 月 11 日2040.088.0/399.0未检出425.66.282023 年 2 月 12 日1173.993.1/238.9未检出242.35.952023 年 2 月 13 日1137.997.5/221.4未检出251.110.202023 年 2 月 14 日1004.0136.5/201.0未检出221.68.672023 年 2 月 15 日642.6152.6/136.4未检出183.15.872023 年 2 月 16 日960.0140.0/238.2未检出263.06.242023 年 2 月 17 日1354.4141.4/339.0未检出493.67.582023 年 2 月 18 日876.5153.4/227.5未检出469.99.092023 年 2 月 19 日840.0152.0/123.9未检出162.48.292023 年 2 月 20 日1992.0163.3/367.6未检出555.78.072023 年 2 月 21 日1440.0144.0/198.9未检出233.47.692023 年 2 月 22 日1553.8163.3/325.0未检出475.854.392023 年 2 月 23 日1200.0136.0/268.3未检出449.252.112023 年 2 月 24 日1212.7137.2/211.2未检出357.654.982023 年 2 月 25 日1920.0126.0/185.1未检出209.838.282023 年 2 月 26 日1120.0120.0/227.1未检出304.451.742023 年 2 月 27 日1240.0128.0/248.3未检出313.270.222023 年 2 月 28 日1880.0132.0/168.5未检出251.185.522023 年 3 月 1 日1796.8147.4/81.6未检出118.193.052023 年 3 月 2 日1513.9143.4/258.7未检出351.7101.482023 年 3 月 3 日1106.6122.5/128.3未检出222.593.69酒钢科技 2023 年第 4 期-25-2023 年 3 月 4 日750.994.938.3273.1未检出232.194.172023 年 3 月 5 日1124.5104.444.5885.7未检出83.5120.182023 年 3 月 6 日1249.9125.045.1594.4未检出63.3122.992023 年 3 月 7 日1309.4130.963.4977.3未检出50.4118.562023 年 3 月 8 日1513.9143.467.7374.9未检出52.8118.992023 年 3 月 9 日1507.8154.856.9891.8未检出122.7111.832023 年 3 月 10 日1309.4158.746.1845.4未检出94.674.062023 年 3 月 11 日1383.2175.962.9935.5未检出89.418.032023 年 3 月 12 日1963.8144.632.1383.1未检出73.55.022023 年 3 月 13 日1717.1131.515.9426.9未检出69.37.982023 年 3 月 14 日1185.6168.017.9029.7未检出67.96.942023 年 3 月 15 日1760.0140.627.0023.8未检出62.86.52023 年 3 月 16 日1726.9176.756.22249.5未检出264.16.132023 年 3 月 17 日1325.3192.843.00155.0未检出160.25.612023 年 3 月 18 日1792.0178.229.70105.9未检出109.37.392023 年 3 月 19 日1876.5187.347.81151.0未检出151.77.312023 年 3 月 20 日1080.0164.050.00196.7未检出204.87.54平均值1525.3137.643.8223.5/298.237.1连续投加生物酶 10 天后，开始逐步进废水处理，逐步达到设计负荷，15 天后生化进水流量达到设计流量，进水氨氮 200300mg/L，COD 20003000mg/L，生化处理后二沉池出水 COD 100150mg/L，氨 氮 小 于 1mg/L 以 下，总 氮 小于 10mg/L，系统内污泥指标 MLVSS/MLSS 达到0.650.7 左右，有机物去除，硝化/反硝化等脱氮反应明显。5 结 论本文对宏汇公司污水处理生化系统的低活性污泥连续投加 10 日微生物激活酶进行微生物激活处理，在污泥活性提高后，继续投加 5 日微生物激活酶的同时，逐步将生化进水提高到设计流量、设计水质，即进水流量 50m/h，进水氨氮200300mg/L，COD 20003000mg/L。根据表 3 数据分析，可得出以下结论：利用微生物激活酶对微生物进行激活、复壮后，生化处理后二沉池出水COD100150mg/L，氨氮小于 1mg/L 以下，总氮小于 10mg/L，系统内污泥指标 MLVSS/MLSS 达到 0.650.7 左右，有机物去除，硝化/反硝化等脱氮反应明显，活性污泥活性明显提高，活性污泥激活、复壮周期仅1015 天。微生物激活酶在本项目废水处理生化调试具有显著优势。因此，结合本项目废水特点，微生物激活酶技术在类似废水项目具有可行性，能够解决目前煤化工等高浓度难降解废水生化调试遇到的调试周期长、物料消耗大、处理效率低等难题，具有较大的市场应用前景。（下转第 19 页）酒钢科技 2023 年第 4 期-19-的情况下可利用 C 的高温性能作为阻黏骨料，达到有效阻止铜渣高温还原后的渣相、金属熔液之间的黏结。在煤粉配比为 30%、生石灰配比为 8%，还原温度1280，还原时间90min进行深度还原-磁选后，铁精矿撇可提高至 84.08%，金属回收率为 92.55%，铁资源回收效果较好。对 磁 选 尾 矿 进 行 重 选 回 收 剩 余 的 碳粉，碳的回收率为 76.82%，最终 C 回收率为33.55%，这部分碳可作为中间产品返回至铜渣配矿利用，回收利用后新增配比降低至 19.94%即可达到 30%的煤粉配比要求，即节约碳粉33%以上。参考文献1 王林松,高志勇,等.铜渣综合回收利用研究进展 J.化工进展,2021,10.2 邱廷省,周丽萍,等.铜冶炼渣直接还原焙烧-磁选回收铜、铁试验研究 J.金属矿山,2020,09.3 高恩霞,王宁,等.铜渣与高炉灰共还原-磁选回收铁试验 J.有色金属,2022,05.4 徐露,库建刚,等.从铜渣中回收铁的研究进展 J.现代化工,2016,02.5 倪文,贾岩,等.难选鲕状赤铁矿深度还原-磁选实验研究 J.北京科技大学学报,2010,03.6 黄希祜.钢铁冶金原理(3 版)M.北京:冶金工业出版社.2005.作者简介:王友胜（1986-）男，汉，贵州毕节人，助理工程师，2009 年毕业于贵州大学矿物加工工程专业，现在酒钢集团技术中心主要从事选矿及烧结技术研究工作，邮箱：。参考文献1 范世祥,向超,等.HSBEMBM 环境治理微生物技术在煤化工废水处理中的应用 J.煤炭加工与综合利用,2017,06.2 李景云.煤化工废水处理工艺的研究 D.河北工业大学,2015.3 戎益枫,徐建权.分散生活污水一体化处理工艺试验研究 J.净水技术,2009,06.4 单明军,吕艳丽,等.焦化废水处理技术 M.北京:化学工业出版社.2007.5 苏本森.微生物在污水处理中的应用 J.山东环境,2000,01.6 杨德菊,朱崇梅.浅析微生物在活性污泥法污水处理中的应用 J.化工设计通讯,2017,11.7 国家环境保护总局.水和废水监测分析方法（第四版）Z.8 环境保护部.碱性过硫酸钾消解紫外分光光度计法 Z.作者简介:魏志东（1990-）男，汉，甘肃天水人，助理工程师，2013 年毕业于中国石油大学（华东）材料化学专业，现在酒钢集团宏汇公司主要从事污水处理技术工作，邮箱：。（上接第 25 页）