一种焦化废水生物强化cod降解和抗冲击性能提升的方法
阅读说明：本技术 一种焦化废水生物强化cod降解和抗冲击性能提升的方法 (Method for biologically enhancing COD (chemical oxygen demand) degradation and improving impact resistance of coking wastewater ) 是由 王洪洋 林玉姣 于 2021-05-31 设计创作，主要内容包括：本发明公开一种用于焦化废水生化处理COD降解及抗冲击性能提升的方法。利用生物强化技术强化现有的生化工艺,培养大量抗氰化物、硫化物毒性、高COD耐受性、高含盐量的优势菌种群。在生化系统増设生态因子发生装置,通过每日批次投加具有抗氰化物、硫化物毒性、高COD耐受性、高含盐量的优势菌种群、生物促剂和基质类似物,达到提高废水处理效果和使系统稳定的一种工艺方法。(The invention discloses a method for degrading COD (chemical oxygen demand) and improving impact resistance in biochemical treatment of coking wastewater. The existing biochemical process is enhanced by a biological enhancement technology, and a large number of dominant bacteria populations with cyanide resistance, sulfide toxicity resistance, high COD tolerance and high salt content are cultured. An ecological factor generating device is added in a biochemical system, and a dominant bacterium population, a biological promoter and a substrate analogue which have cyanide resistance, sulfide toxicity resistance, high COD tolerance and high salt content are added every day in batches, so that the process method for improving the wastewater treatment effect and stabilizing the system is achieved.)
技术领域
本发明涉及焦化废水处理领域，达到提高废水处理效果和使系统稳定的一种工艺方法，特别涉及一种适合焦化废水特点的生物强化微生物技术方法。
背景技术
焦化废水是一类成分复杂毒性大，污染物浓度高且难降解，水量大且水质波动大，高氨氮且难处理的工业废水。焦化废水经过蒸氨脱除大部分的氨氮，进入气浮去除一部分的油类，然后进入生化活性污泥进行处理，生化处理完后进入物化段用混凝药剂进一步去除废水中的有机物和其他污染物，出水达标后外排至系统外部，一般外排至自然水体或是厂区内部回用 (高炉冲渣等)。在这个处理过程中生化段承担了最大的处理负荷，一般生化段去除COD 在90％以上，氨氮在生化段基本上全部降解成硝态氮，然后再利用反硝化菌将其转变成氮气达到脱总氮的目标。生化部分处理污染物的主要媒介是微生物，而微生物很容易因生存环境的变化冲击导致大批量的死亡，因此微生物很容易受到上游来水水质的波动造成的冲击，一旦冲击生物细菌大批量死亡，将导致出水水质恶化，影响后序排水水质及厂内回用。
随着生物强化技术和生物发酵技术的发展，利用一些专属特效菌种，通过生物发酵法对微生物进行扩培，增大微生物丰富度，需在不进行工艺大改的前提下，提升系统对高浓度废水的耐受力，最终达到生化系统稳定运行的目的。
发明内容
因此，本发明要解决的技术问题是，提供一种用于焦化废水生化处理COD降解及抗冲击性能提升的方法。
本发明的技术方案是，一种焦化废水生物强化COD降解和抗冲击性能提升的方法，包括生物处理工程系统，所述生物处理工程系统中的好氧槽和缺氧槽都与DST生态因子发生装置连接，将微生物菌种、生物促剂和基质类似物加入到DST生态因子发生装置进行活化，所述生物促剂与微生物菌种的质量比例为4-6:1；活化后得到混合物在焦化废水中分批次投加，所述混合物投加的比例为0.001～0.8kg/m3；所述微生物菌种为抗氰化物、耐硫化物毒性、高COD耐受性、耐高含盐量的复合高效优势菌种群。
生态因子发生装置活化处理条件：常温常压，活化培菌12-24h。
生物促剂中含有丰富的营养物质和多种天然生物激素，维生素，以及多种有益生物酶，同时含有解毒成分，能快速修复受损壁，让优势菌种群能快速适应毒性水质。
生物促剂中含有的丰富营养物质能促进微生物的新陈代谢，加快生化反应的进行。
生物促剂中含有生物酶，可打开苯环，使其成为直链烃或使复杂的脂烃和芳烃的支链脱落，此时微生物就很容易再对其进行彻底的生物降解。通过脱落造成生物毒性的官能团，形成无毒或毒性较小易被生物吸收分解的物质，从而降低废水的毒性。
根据本发明的一种焦化废水生物强化COD降解和抗冲击性能提升的方法，优选的是，所述基质类似物选自原浓污水。即待处理的废水。用待处理的废水活化后的菌群，对焦化废水的处理效果较好。原浓污水与生物促剂与微生物菌种总重量的比例约为10-60：3-7。即液体与固体比例。
根据本发明的一种焦化废水生物强化COD降解和抗冲击性能提升的方法，优选的是，复合高效优势菌种群选自以下成分的两种及两种以上：耐盐耐毒沼化菌、耐盐耐毒芽孢杆菌、耐盐耐毒硝化菌、耐盐耐毒反硝化菌。
根据本发明的一种焦化废水生物强化COD降解和抗冲击性能提升的方法，优选的是，所述复合高效优势菌种群的制备方法包括：
(1)从试管斜面上挑取生化细菌，接种到装有无菌培养基的摇瓶上进行发酵，斜面培养以及摇床培养温度为35-38℃，摇床转速为140-180转/分钟，培养时间为18-24小时，制得一级种子液；所述无菌培养基为蛋白胨、牛肉膏粉、氯化钠、琼脂和净化除菌后的焦化废水，生化细菌与培养基的比例为1～2：100；
(2)将步骤(1)所得的一级种子液接种到装有无菌培养基的发酵罐中进行发酵，发酵罐培养温度为35-38℃，搅拌速度为140-180转/分钟，通气量为4-7m3/h，发酵时间为36-48 小时，制得二级种子液；所述无菌培养基为蛋白胨、牛肉膏、大豆粉、玉米粉、葡萄糖中的一种或几种，以及净化除菌后的焦化废水；菌种与培养基的比例为2～4：100；
(3)将步骤(2)所得的二级种子液进行喷雾干燥、粉碎混合后，制得菌种成品。
(4)将步骤(3)所得的菌种成品根据处理水质要求进行复配，得复合高效优势菌种群。
步骤(1)中，所述无菌培养基中的水可以为经离心去除粗颗粒和过滤除菌后的焦化废水。灭菌温度115-125℃，20-30min。
步骤(2)中，所述无菌培养基中的水可以为经离心去除粗颗粒和过滤除菌后的焦化废水。灭菌温度115-125℃，20-30min。
步骤(1)和步骤(2)中培养基用水采用净化除菌后的焦化废水，针对含焦化废水的培养基，培养出来的菌种对焦化废水具有优良的降解作用。而且可以资源化利用废水。
进一步地，复合高效优势菌种群的制备方法中，步骤(1)中，摇床培养时候的装液量为容器的十分之一～五分之四。例如，500ml三角瓶装液量为50-200ml。
进一步地，复合高效优势菌种群的制备方法中，在步骤(1)所述生化细菌为耐盐耐毒沼化菌、耐盐耐毒芽孢杆菌、耐盐耐毒硝化菌或者耐盐耐毒反硝化菌中的两种或两种以上。
步骤(4)中复配时，耐盐耐毒沼化菌、耐盐耐毒芽孢杆菌、耐盐耐毒硝化菌、耐盐耐毒反硝化菌采用两种或者两种以上。根据水质情况一般采用2-3种复配，也可以采用四种，耐盐耐毒沼化菌、耐盐耐毒芽孢杆菌、耐盐耐毒硝化菌、耐盐耐毒反硝化菌复配质量比例为0.1-10：0.1-10：0.1-10：0.1-10。
如果是两种复配，就用其对应两种的比例复配；如果是三种复配，就用对应的三种比例。更优选的是，耐盐耐毒沼化菌、耐盐耐毒芽孢杆菌、耐盐耐毒硝化菌、耐盐耐毒反硝化菌复配质量比例为，0.5～4：0.5～4：0.5～4：0.5～4。耐盐耐毒沼化菌、耐盐耐毒芽孢杆菌、耐盐耐毒硝化菌、耐盐耐毒反硝化菌皆来自于深圳市佛嘉环保科技有限公司生产的耐盐菌。
进一步地，复合高效优势菌种群的制备方法中，
步骤(1)所述无菌培养基的组分：蛋白胨0.5-2wt％、牛肉膏0.1-0.5wt％、氯化钠0.2-0.8wt％、琼脂1.2-1.8wt％；
步骤(2)所述无菌培养基中蛋白胨0.5-2wt％、牛肉膏0.1-1wt％、大豆粉0.1-0.3wt％、玉米粉0.2-0.4wt％、葡萄糖0.4-0.6wt％。
进一步地，复合高效优势菌种群的制备方法中，所述步骤(3)中，所述二级种子液有效活菌总数不低于2×108cfu/L。
进一步地，复合高效优势菌种群的制备方法中，所述步骤(3)中，所述喷雾干燥机的入口温度为为140～300℃，出口温度为80～90℃，转速为8000～10000rpm。
本发明采用生物强化技术应用于焦化废水生化处理单元，大幅提高系统耐氨(包括苯胺，硝基苯胺等)，耐氰化物，耐硫化物等毒性物质及高盐水的能力，大幅提高系统对难降解物质的降解能力，从而提高系统的稳定性和耐冲击性。
上述方法制备得到的菌种群，既能忍耐焦化废水的毒性，也可以充分利用营养物质，可培养大量具有降解焦化废水的复合高效优势菌群。
为了实现上述目的，利用生物强化技术强化现有的生化工艺，培养大量抗氰化物、硫化物毒性、高COD耐受性、高含盐量的优势菌种群。在生化系统増设生态因子发生装置，通过每日批次投加具有抗氰化物、硫化物毒性、高COD耐受性、高含盐量的优势菌种群、生物促剂和基质类似物，达到提高废水处理效果和使系统稳定的一种工艺方法。
本发明不改变现有的生化处理工艺，而是利用生物强化技术强化现有的生化工艺。生物强化技术是指在生物处理工程系统中増设DST生态因子发生装置，通过每日批次投加具有特定功能的微生物(复合高效优势微生物菌种)、生物促剂和基质类似物(原浓污水)，达到稳定系统和提高废水处理效果。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
本发明制备的处理焦化废水的菌种由含焦化废水原水的培养基分离培养，这些菌种能最大程度的承受焦化废水的毒性，并能够利用水中的营养物质优势生长，对焦化废水中的长链烷烃类、氮杂环类、多环芳烃类等难降解物质具有特定的降解效果，并且可以根据废水中的组成和比例灵活调节，提高对废水中难降解物质的处理效果。经过生物发酵法扩培后，投加至焦化废水处理系统，提高了生化处理效果，处理后生化出水COD<250mg/L。
引入原体系中不存在、对硫氰化物、高盐废水有耐受性的优势外源微生物再经系统废水驯化，富集，筛选，培养后投加至厌氧、好氧处理单元，改善微生物的群落结构，增加耐冲击能力。当系统遭受高负荷或者有毒物质冲击时，能缩短受冲击恢复时间，保持稳定的处理效果。水质恢复正常后，硝化系统能力在10天内能恢复正常，恢复时间要比未采用该技术的系统快40％以上。
附图说明
图1是本发明的流程图。
图2是生态因子发生装置示意图。
图3a和图3b是生态因子发生装置的侧视图。
具体实施方式
实施例1
焦化废水处理采用蒸氨+厌氧+好氧+后置反硝化+物化工艺，进水COD为 4000～5000mg/L，氨氮浓度为80-100mg/L，原有生化出水COD为250-300mg/L，氨氮为 3-5mg/L。由于废水没有溶剂系统，加上上游工艺的排水减量操作，现进水污染物浓度处于极高水平，进水氨氮、COD、总氮、总酚等数据超过设计指标，生化系统受冲击。在生化系统増设生态因子发生装置，将微生物菌种、生物促剂和基质类似物加入到DST生态因子发生装置进行活化，活化条件是常温常压，活化时间12小时，好氧菌增加2小时的曝气时间，所述生物促剂与微生物菌种、基质类似物的质量比例为4:1：40，活化后的混合物按重量比1-2％向好氧池中批次投加具有抗氰化物毒性、高COD耐受性的优势菌种群。结果显示，该菌种投加后，经过2-3天时间的适应期后，出水COD和氨氮开始逐步降低，8天后出水COD 和NH3-N分别降至194mg/L和0.87mg/L。说明该菌种加入生化系统后，明显强化和稳定了生化处理效果，提升生化系统COD和氨氮降解能力20％以上。生物促剂选用深圳市佛嘉环保科技有限公司生产的FJHB006生物促生剂，菌种来自于深圳市佛嘉环保科技有限公司生产的耐盐菌。
该微生物菌剂各组分微生物的比例：耐盐耐毒沼化菌、耐盐耐毒芽孢杆菌、耐盐耐毒硝化菌或者耐盐耐毒反硝化菌的重量比为1:1.5:1:1。
实施例2
青山基地的焦化废水装置的处理大致工艺是：溶剂→蒸氨→生化处理→物化处理→外排或回用。进水COD为2000～3500mg/L，总氮浓度为200-300mg/L，原有生化出水COD为250-300mg/L。但是前端工艺设备老化运行不稳定，造成进水COD在7000～9000mg/L，硫氰化物1500～2000mg/L，严重超过设计值,导致调整槽水质严重恶化。此外，焦化废水中带有大量无机盐，实验测得再曝气沉淀池中SO4 2-和Cl-浓度分别为5802mg·L-1，1713mg·L-1。对系统产生极大冲击，微生物大量死亡，降低生化效率，影响最终出水水质。在生化系统増设生态因子发生装置，将微生物菌种、生物促剂和基质类似物加入到DST生态因子发生装置进行活化，活化条件是常温常压，活化时间24小时，好氧菌增加2小时的曝气时间，所述生物促剂与微生物菌种、基质类似物的质量比例为6:1：30，活化后的混合物按重量比1-2％向好氧池中批次投加具有抗氰化物、硫氰化物毒性、高COD耐受性、高含盐量的优势菌种群。结果显示，该菌种投加后，经过2-3天时间的适应期后，出水COD和总氮开始逐步降低，10天后出水COD和TN分别降至220mg/L和55mg/L。说明该菌种加入生化系统后，明显强化和稳定了生化处理效果，提升生化系统COD降解能力20％以上。生物促剂选用深圳市佛嘉环保科技有限公司生产的FJHB006生物促生剂，菌种来自于深圳市佛嘉环保科技有限公司生产的耐盐菌。
该微生物菌剂各组分微生物的比例：耐盐耐毒沼化菌、耐盐耐毒芽孢杆菌、耐盐耐毒硝化菌或者耐盐耐毒反硝化菌的重量比为2:2:1:1。
实施例3
某基地焦化废水处理厂采用溶剂脱酚+蒸氨+厌氧+好氧+后置反硝化+物化工艺，进水 COD为1500～2000mg/L，氨氮浓度为200-300mg/L，原有生化出水COD为200-350mg/L，氨氮为15-20mg/L。装置稳定运行情况下，在生化系统増设生态因子发生装置，将微生物菌种、生物促剂和基质类似物加入到DST生态因子发生装置进行活化，活化条件是常温常压，活化时间24小时，所述生物促剂与微生物菌种、基质类似物的质量比例为4:1：40，活化后的混合物按重量比1-2％向好氧池中投加菌种成品。结果显示，该菌种投加后，经过2-3天时间的适应期后，出水COD和氨氮开始逐步降低，7天后出水COD和NH3-N分别降至125mg/L 和1.5mg/L。说明该菌种加入系统后，明显强化了生化处理效果，提升生化系统COD和氨氮降解能力30％以上。生物促剂选用深圳市佛嘉环保科技有限公司生产的FJHB006生物促生剂，菌种来自于深圳市佛嘉环保科技有限公司生产的耐盐菌。
该微生物菌剂各组分微生物的比例：耐盐耐毒沼化菌、耐盐耐毒硝化菌、耐盐耐毒反硝化菌的重量比为2:1:0.5。
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