焦化廢水的水質復雜，且含有酚、氨氮、氰化物、硫氰化物等多種難降解、毒性污染物。目前的廢水處理方法，多采用A/O 及其變形工藝，其中O 段為活性污泥法，由于O 段反應器內的生物相單一，易受到毒性污染物的抑制作用，這樣導致有機化合物的去除率大幅下降。與UASB 反應器相比，EGSB 由于具有高回流和高上升流速，使之可以稀釋、快速降解抑制性及毒性污染物〔1, 2〕；其次，顆粒污泥的形成，可以保證反應器高污泥濃度，同時為產(chǎn)甲烷菌等嚴格厭氧菌提供了一個厭氧環(huán)境。通入適量的氧，不會降低產(chǎn)甲烷菌的活性； 而且反應器里面生物相的多樣性和彼此間的協(xié)同代謝作用，還可以降低有毒中間體的積累，提高系統(tǒng)穩(wěn)定性〔3, 4〕。
目前，有學者對EGSB 反應器在微氧條件下的運行特性進行了研究，當反應器進水采用自配水，適量氧的加入，并沒有對產(chǎn)甲烷菌產(chǎn)生毒害抑制作用〔5〕；還有學者采用兩級UASB 反應器處理焦化廢水，由于UASB 反應器較低的上升流速，COD 的最大去除率只有55%~60%〔6〕�；谏鲜銮闆r，筆者進一步討論EGSB 反應器中曝氣量對焦化廢水處理效果的影響，并同時考察液體上升流速及進水COD 對COD 去除率的影響，以期為今后EGSB 反應器高效處理焦化廢水的工程實踐提供理論依據(jù)。
1 實驗材料與方法
1.1 EGSB 反應器
實驗所用EGSB 反應器總體積為18 L，反應區(qū)體積為12 L，內徑為100 mm，高徑比為17∶1；沉淀區(qū)體積為6 L，內徑為140 mm。反應器采用保溫棉與地熱輻射膜包裹，并用水浴鍋對進水進行加熱，以維持反應器的溫度在30～35 ℃。實驗裝置如圖 1 所示。
圖 1 EGSB 反應器工藝流程
1.2 接種污泥和實驗用水
厭氧EGSB 反應器內的顆粒污泥是通過接種市政消化污泥并用啤酒自配水培養(yǎng)、馴化得到的，待反應器穩(wěn)定運行后，開始向回流柱里面曝氣，使反應器內部厭氧顆粒污泥處于微氧環(huán)境。
實驗所用焦化廢水取自太原煤氣化集團第一焦化廠和第二焦化廠的調節(jié)池，其COD 為500～1 740mg/L，pH 為8.0～9.2，色度為126～401 倍，濁度為55～80 NTU，焦化廢水中小蘇打添加量為3 g/L。
1.3 分析測試方法
COD 用重鉻酸鉀法〔7〕；pH 用pHS-3C 酸度計；色度用稀釋倍數(shù)法；濁度用便攜式濁度計法。
顆粒污泥的粒徑采用篩分法，污泥濃度（MLSS）采用重量法測定。
2 結果與討論
2.1 進水COD 對COD 去除率的影響
實驗分為三個階段：第一階段（0～18 d）；第二階段（19～44 d）；第三階段（45～53 d）。進水流量控制在1 L/h，曝氣量為4 000 mL/min，液體上升流速（Vup ）為2.4 m/h。實驗分析了不同進水COD 下，EGSB 反應器處理焦化廢水的運行情況，結果如圖 2 所示。
圖 2 進水COD 對COD 去除率的影響
第一階段，當進水COD 控制在500~733 mg/L之間時，開始得到的COD 去除率為35%，隨著反應器的不斷運行，出水COD 逐漸減小，相應的去除率不斷提高，最后的3 d 時間里，去除率穩(wěn)定在75%左右。從第19 天開始，將進水COD 提高到1 340~1 740mg/L，這時COD 去除率快速下降，一直降到9%。到35～44 d，去除率有所提高，最終穩(wěn)定在37%左右。從第45 天開始，再次降低進水COD，一直降到650mg/L，這時的去除率開始上升，達到62%，反應器穩(wěn)定運行5 d 后，去除率繼續(xù)上升，并達到76%。這可能是由于反應器內存在著大量進行共代謝作用的厭氧和好氧菌群，當曝氣量一定時，微生物可以最大程度地利用溶解氧（DO）來降解廢水中的COD，當廢水有機物濃度升高時，DO 這時已經(jīng)成為制約因素，使得好氧菌不能得到足夠的氧來及時降解廢水中的有害物質，不能為產(chǎn)甲烷菌等厭氧菌提供一個有利的代謝環(huán)境〔8〕，所以導致第二階段COD 去除率的快速大幅下降。
2.2 曝氣量對COD 去除率的影響
EGSB 反應器加入適量的氧可以提高COD 去除率，但對于不同的進水濃度，所需的曝氣量是不同的。為此，分別考察了進水流量為1 L/h，Vup=2.4 m/h時，曝氣量對不同進水COD 時的處理效果的影響，結果如圖 3、4 所示。
圖 3 曝氣量對COD（500~733 mg/L）去除率的影響
圖 4 曝氣量對COD（1 340~1 740 mg/L）去除率的影響
由圖 3 可見，反應器處理低COD 濃度的進水時，第1 天的COD 去除率為34%，到第3 天達到61%。從第6 天開始，將曝氣量提高到8 000 mL/min，COD 去除率不斷提高，由67%上升到74%。接下來繼續(xù)加大反應器的曝氣量，并控制在15 000 mL/min，在最初2 天，反應器的去除效果穩(wěn)步提升，最高達到82%，隨著反應器繼續(xù)運行，COD 去除率逐漸下降到62%。由圖 4 可見，處理高COD 濃度的進水時，曝氣量為4 000 mL/min 時，COD 平均去除率為28%，曝氣量為8 000 mL/min 時，COD 平均去除率提高到52%，繼續(xù)提高曝氣量到15 000 mL/min 時，去除率達到58%，隨后開始下降。對比圖 3、4 可以發(fā)現(xiàn)，通過增加曝氣量，為反應器補充一定的DO 可以提高反應器的去除效果，與15 000 mL/min 相比，8 000 mL/min 時的曝氣量，更有利于反應器的穩(wěn)定運行；曝氣量由4 000 mL/min 提高到8 000 mL/min，COD 為500~733 mg/L 和1 340~1 740 mg/L 的焦化廢水，去除效果達到穩(wěn)定時所用的時間分別為2 d和5 d。
2.3 液體上升流速對COD 去除率的影響
液體上升流速是保證EGSB 反應器高效穩(wěn)定運行的關鍵，Vup過低使得污泥床層不能實現(xiàn)有效膨脹，影響到泥水間的傳質效果，導致反應器的去除效果較差；盡管在EGSB 反應器里，上升流速與基質去除之間存在的關系還不是很清楚，但是，污泥的尺寸似乎起著非常重要的作用〔9〕。下面，通過逐步提高液體上升流速，來觀察COD 的去除率及污泥的粒徑分布。
反應器的曝氣量為8 000 mL/min，進水COD 控制在1 340~1 740 mg/L，考察反應器的不同Vup對COD 去除率的影響，結果如圖 5 所示。
圖 5 Vup對COD 去除率的影響
由圖 5 可見，Vup從2.4 m/h 增加到2.9 m/h 時，COD 去除率由50%提高到71%；將上升流速繼續(xù)提高到3.5 m/h 時，COD 去除率由71%增加到74%，但后續(xù)COD 去除率開始下降，一直降到42%。這可能是由于Vup為2.4 m/h 時，污泥主要集中于反應器中下部，泥水間傳質效果差，污水中的有機物不能被有效去除；而提高到3.5 m/h 時上升水流形成較大的剪切力，對顆粒污泥造成一定的破壞，降低了反應器內的污泥質量濃度，不利于反應器的長期穩(wěn)定運行〔10〕，因此Vup控制在2.9 m/h 較合適，具體污泥質量濃度和粒徑分布見表 1、表 2。
由表 2 可見，Vup由2.4 m/h 增加到2.9 m/h 時，大粒徑污泥的比例在增多，0.8～1.25 mm 粒徑分布的污泥質量分數(shù)增加了2%，粒徑為0.45～0.80 mm 的顆粒污泥則由24%增加到53%；當Vup由2.9 m/h 增加到3.5 m/h 時，0.8～1.25 mm 和0.45～0.80 mm 粒徑分布的顆粒污泥分別減小了6%和47%，0～0.45 mm粒徑分布的顆粒污泥則由原來的36%增加到91%。觀察發(fā)現(xiàn)，上升流速的適當提高可以使得厭氧污泥顆�；�，污泥平均粒徑增大；但是過高的上升流速會對反應器中的顆粒污泥形成過度剪切，甚至破壞，導致污泥解體，隨出水一同流失。而形成的顆粒污泥，構成了空間上的好氧、微氧及厭氧環(huán)境，污泥外層絲狀菌占優(yōu)勢，內層則以桿菌、絲狀菌、球菌等混生為主；不同類型細菌緊密排列，可以及時轉移、降解一些毒性有機物的中間代謝產(chǎn)物，降低對甲烷菌的抑制作用，提高反應器的處理效率〔11〕。具體參見http://m.northcarolinalenders.com更多相關技術文檔。
3 結論
（1）微氧EGSB 反應器在處理低濃度的焦化廢水時，COD 的去除效果較好，達到62%~82%。
（2）提高曝氣量可以明顯改善焦化廢水中COD的去除效果，適宜的曝氣量為8 000 mL/min，當COD為500~733 mg/L 和1 340~1 740 mg/L 時，去除率分別為82%和58%。
（3）通過提高Vup ，可以強化反應器中泥水兩相間的傳質效果，進而提高焦化廢水中COD 的去除效果；但過高的Vup會導致EGSB 反應器內顆粒污泥的破壞甚至解體，不利于反應器的長久穩(wěn)定運行，因此，合適的Vup為2.9 m/h。
