焦化废水是一种含有高浓度难降解有机物和高浓度氨氮的工业废水,具有水质复杂、水量大和毒性高等特点。目前国内普遍采用A/O、A2/O等生物脱氮工艺对焦化废水进行处理。2012年,国家环保部颁发了焦化废水处理新标准《炼焦化学工业污染物排放标准》(GB 16171-2012),新标准对氨氮的排放限值从15mg/L降至1Omg/L,增加了对总氮的排放限值(20mg/L),这对脱氮效率提出了更高的要求。但由于焦化废水具有水质复杂和毒性大的特点,使得生物高效脱氮的难度较大,企业采用以“物化法”为主的深度处理工艺处理尾水,增加了企业的运行费用。NO2--N作为反硝化过程中的一种重要中间产物,不仅对反硝化菌产生抑制,也会使后续好氧段需氧量增大,能耗增加。因此,本实验拟对焦化废水特征有机污染物在缺氧反硝化段的降解进行研究,旨在对焦化废水缺氧反硝化工艺的设计和运行进行优化,并通过反硝化过程中pH和ORP的变化对在线监测和控制整个反硝化过程提供理论依据。本文以焦化废水特征有机污染物苯酚、喹啉、吲哚和吡啶为碳源,以NaN03为反硝化氮源,在不同的初始进水COD/NO3--N条件下,通过对反硝化过程中NO2--N的积累特征、COD降解特征、反硝化动力学特征、pH和ORP变化规律进行了研究与分析,提出在线监测和控制反硝化过程的可行性策略,得到以下主要结果:1、不同COD/NO3--N下,反硝化过程中均出现了 NO2--N积累现象。在COD/NO3--N依次为2.5、6、9、13和17时,NO2--N达到最大积累量的时间从140min减小至60min,NO2--N的最大积累量从36.2mg/L降至16.3mg/L,NO2--N最大积累率从51.7%降至23.1%。2、以焦化废水特征有机污染物为反硝化碳源时,NO2--N积累的原因主要有两方面,与喹啉、吡啶和吲哚本身的毒性有关;与硝酸盐还原酶和亚硝酸盐还原酶对电子供体的竞争作用有关。3、基于完全反硝化且COD去除率最高的进水条件为,进水COD/NO3--N为6,即以焦化废水特征有机污染物为反硝化碳源的最佳碳氮比为6。4、在NO2--N积累阶段,COD/NO3--N从2.5增至17时,NO3--N 比还原速率依从 0.129 gN/(gVSS.d)增至 0.262 gN/(gVSS-d),增加了 2.03 倍;NO2--N比还原速率从 0.058 gN/(gVSS·d)增至 0.188 gN/(gVSS-d),增加了 3.24 倍。每组不同的COD/NO3--N条件下,NO3--N比还原速率均大于NO2--N 比还原速率,这是导致反硝化过程中NO2--N积累的直接原因。在NO2--N还原阶段,每组NO3--N比还原速率均小于NO2--N 比还原速率。5、在NO2--N积累阶段,NO2--N 比积累速率在COD/NO3--N为2.5～17时,分别为 0.071、0.070、0.072、0.071 和 0.074 gN/(gVSS.d),基本保持不变。6、COD/NO3--N为依次为2.5、6、9、13和17时,在NO2--N积累阶段,pH值呈现下降趋势;在NO2--N还原阶段,pH值呈现上升趋势。在COD/NO3--N为6～17时,反硝化结束后,pH值又呈现缓慢下降的趋势。反硝化过程中pH曲线呈现先下降后上升的趋势,主要是由反硝化过程中NO2--N积累引起的;反硝化结束后pH值较反硝化初始阶段pH值低,主要是喹啉等含氮杂环在反硝化过程中产生了酸性中间产物,导致反硝化结束后pH值降低。7、COD/NO3--N依次为2.5、6、9、13和17时,在NO2--N积累最高点前后,ORP曲线呈先缓慢上升再下降的趋势;反硝化结束后,ORP值匀速缓慢降低。8、dpH/dt和dORP/dt曲线都可以很好的表征不同COD/NO3--N下的反硝化过程的NO2--N积累量最高点和反硝化结束点;d2pH/dt2曲线不能表征反硝化进行程度;d2ORP/dt2曲线可以表征COD/NO3--N为6、9和13时的反硝化结束点,不能表征COD/NO3--N为2.5时的反硝化过程,不能准确表征COD/NO3--N为17时的反硝化结束点。