一种利用固定化小球藻处理煤化工废水的方法

技术领域

本发明公开了一种利用固定化小球藻处理煤化工废水的方法，属于工业废水处理工程领域。

背景技术

煤化工废水具有高有机质、高氨氮的特点，主要以酚类化合物为主，同时含有大量的含氮杂环类化合物(NHCs)、多环芳香烃类化合物(PAHs)、长链烷烃类化合物、氨氮、氰等有毒有害物质。其中，煤化工废水中芳香烃环状化合物成分所占比例较高，研究显示酚类、NHCs和PAHs所占有机质比例高于80％。煤化工废水可生化性差、生物毒性高，排放不当会对自然环境造成严重影响。

常规处理工艺如厌氧生物处理、缺氧生物处理和好氧生物处理，均是基于细菌微生物条件下的处理工艺，无法实现碳封存和资源化利用。

发明内容

根据现有技术的不足，本发明提供了一种利用固定化小球藻处理煤化工废水的方法，不仅可以实现对煤化工废水污染物处理，还可以降解污染物从而实现碳封存和资源化利用。具体地，本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种利用固定化小球藻处理煤化工废水的方法，包括以下步骤：

将小球藻液和聚丙烯生物填料放入反应器混合，形成小球藻生物膜；

对煤化工废水进行稀释处理；

将稀释处理后的煤化工废水通入到含有所述小球藻生物膜的反应器中，调节水力停留时间、搅拌转速、温度和光照强度，完成所述方法。

进一步地，所述小球藻生物膜的结构为所述小球藻液中的小球藻吸附在所述聚丙烯生物填料表面。

进一步地，所述小球藻液的浓度为1000～2000万Cell/ml。

优选地，所述小球藻液的浓度为1500万Cell/ml。

进一步地，所述小球藻液的使用量为4％～11％。

进一步地，所述聚丙烯生物填料的使用量为反应器容积的10％～40％。

优选地，所述聚丙烯生物填料的使用量为反应器容积的40％。

进一步地，所述小球藻生物膜的形成条件包括在控制水力停留时间48～96h、转速50～150rpm/min、温度20～40℃和光照强度5000～15000Lux的条件下运行10～15天。

优选地，所述小球藻生物膜的形成条件包括在控制水力停留时间72h、转速90rpm/min、温度30℃和光照强度10000Lux的条件下运行12天。

进一步地，所述水力停留时间为48～96h，所述搅拌转速为50～150rpm/min，所述温度为20～40℃，所述光照强度为5000～15000Lux。

优选地，所述水力停留时间为48h，所述搅拌转速为90rpm/min，所述温度为30℃，所述光照强度为10000Lux。

进一步地，所述煤化工废水稀释处理后的总酚浓度为0～100mg/L。

进一步地，所述煤化工废水稀释处理后的pH为6.5～8.5。

本发明的有益效果：

(1)本发明能实现对煤化工废水中总酚浓度和COD浓度的有效降低。

(2)本发明使用的小球藻能将煤化工废水中的污染物降解，被小球藻吸收促进小球藻生物质的累积，从而实现碳封存。

(3)在聚丙烯生物填料的使用量为40％、转速为90rpm/min、温度为30℃、光照强度为10000Lux、水力停留时间为48h、煤化工废水的pH为6.8～7.2和煤化工废水的总酚浓度为100mg/L的条件下，对煤化工废水中的总酚降解率＞96.25％，对煤化工废水中的COD降解率＞86.99％。

附图说明

图1为实施例2的固定化小球藻装置与固定化厌氧生物膜反应器对于煤化工废水中酚类物质的降解对比图。

图2为实施例2的固定化小球藻装置与固定化厌氧生物膜反应器对于煤化工废水中COD的降解对比图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清晰、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创新性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1：

一种利用固定化小球藻处理煤化工废水的方法，具体包括以下步骤：

(1)将小球藻液和聚丙烯生物填料放入反应器中，控制聚丙烯生物填料的使用量为40％，控制小球藻液浓度为1500万Cell/ml，投加小球藻液体积为6％，设置水力停留时间为72h、搅拌转速为90rpm/min、温度为30℃和光照强度为10000Lux，反应器运行12天。

(2)对煤化工废水进行处理，控制煤化工废水的总酚浓度为100mg/L，COD浓度250～300mg/L，pH为6.8～7.2。

(3)将处理后的煤化工废水通入到上述反应器中，设置水力停留时间为48h、搅拌转速为90rpm/min、温度为30℃和光照强度为10000Lux，完成对煤化工废水的处理，采用快速消解分光光度法测定处理后的煤化工废水中COD的浓度，通过福林酚法测定处理后的煤化工废水中总酚的浓度，采用丙酮研磨并紫外分光光度计测定小球藻细胞叶绿素a含量，Bligh-Dyer法测定小球藻细胞油脂的产率。

实验结论：

在聚丙烯生物填料填充率为40％、转速90rpm/min、进水pH6.8～7.2、温度30℃、光照强度10000Lux、水力停留时间48h和总酚浓度100mg/L的条件下，该固定化小球藻对煤化工废水中的污染物具有较好的处理和碳封存效果；该固定化小球藻装置对COD的降解率为86.99％，总酚降解率为96.25％，无CO

实施例2：

一种利用固定化小球藻处理煤化工废水的方法，具体包括以下步骤：

(1)固定化小球藻：将小球藻液和聚丙烯生物填料放入反应器中，控制聚丙烯生物填料的使用量为40％，控制小球藻液浓度为15000万Cell/ml，投加小球藻液体积为6％，控制水力停留时间72h、转速90rpm/min、温度30℃和光照强度10000Lux，反应器运行12天。

(2)固定化厌氧生物膜反应器：将厌氧污泥和聚丙烯生物填料放入固定化厌氧生物膜反应器中，控制聚丙烯生物填料的使用量为40％，控制厌氧污泥浓度为4000mg/L，控制水力停留时间72h、转速90rpm/min和温度30℃，并进行遮光设置，反应器运行12天。

(3)对煤化工废水进行处理，将煤化工废水中总酚浓度控制为10～100mg/L，控制煤化工废水进水pH为6.8～7.2。

(4)将处理好的煤化工废水分别通入到步骤(1)和步骤(2)中的反应器，控制水力停留时间48h、转速90rpm/min、温度30℃和光照强度10000Lux(固定化厌氧生物膜反应器进行遮光处理)，两个反应器对煤化工废水中总酚和COD的处理效果如图1和图2所示。

实验结论：

(1)当煤化工废水中总酚浓度为25、75、100和150mg/L(相应COD浓度约为70、210、280和420mg/L)时，固定化厌氧生物膜反应器对总酚的降解率分别为86.00％、67.58％、56.35％和42.13％(相应COD降解率为77.25％、63.99％、57.50％和45.78％)，固定化小球藻对总酚的降解率分别为100.00％、100.00％、96.25％和50.34％(相应COD降解率为94.33％、90.35％、86.99％和45.25％)，相比于传统固定化厌氧生物膜反应器，固定化小球藻对煤化工废水具有更好的处理效果；

(2)进水总酚浓度不大于100mg/L时，该固定化小球藻反应器始终保持较高降解率和较好稳定性；当进水总酚浓度超过100mg/L时，由于酚类物质的急性毒性作用，微藻开始泛黄，直至失去降解转化效果，因此需要严格控制进水中的酚类物质浓度。

以上所述的实施例对本发明的技术方案和有益效果进行了详细说明，应理解的是以上所述仅为本发明的具体实施例，并不用于限制本发明。凡在本发明的原则范围内所做的任何修改、补充和等同替换等，均应包含在本发明的保护范围之内。