微氧颗粒污泥与生物电极耦合焦化废水强化处理方法及处理装置与流程

本发明涉及环保技术领域，具体涉及一种以微氧颗粒污泥与生物电极耦合的焦化废水强化处理方法，以及适用于该处理方法的处理装置。

背景技术：

焦化行业的废水处理不仅要考虑处理后达到《污水综合排放标准》的问题，同时还涉及到循环使用不得外排的问题。焦化废水中含有酚类、含氮杂环物质、多环芳烃物质、硫酸盐、硫氰化物、氰化物等大量难处理的毒性污染物质，这些物质如果没有适当处理就排放到环境中，会严重威胁水体安全和公众健康。

焦化废水的治理是一道世界性难题。目前焦化废水生物处理所采用的a²/o工艺，其中a1、a2、o段均可以考虑采用活性污泥系统、生物膜系统或二者的组合系统。此工艺虽然能在一定程度上去除焦化废水中的污染物质，但出水cod降到一定程度后，就很难再降下去，难以达到国家排放标准。然而最关键的是，这些剩余的cod中包括了大量的毒性、致癌性物质如萘类、多环芳烃、scn等。也就是说，目前焦化废水处理中cod达标排放成为突破的重难点，必须考虑开发新的工艺，进一步解决焦化废水中这些污染物质的去除问题。

如果考虑到后续的循环使用，则难降解cod问题、氨氮造成的硝酸盐累积问题（tn去除率难以提高）、硫酸盐含量高的问题（导致设备管道腐蚀穿孔进而影响循环使用）都是需要重点解决的。

行业内目前普遍考虑采用深度处理工艺解决此类难题。常用的深度处理工艺包括有混凝沉淀法、吸附法、高级氧化法、膜分离法等，但单一方法处理效果并不能满足要求，而且各方法都存在着处理成本较高的问题。组合工艺又存在着流程复杂、运行费用高、有二次污染等问题。

针对目前焦化废水采用复杂处理工艺流程（物化预处理（除渣、除油、脱酚、蒸氨）+生物处理+后混凝沉淀工艺）仍然仅能满足基本达标排放，排放的焦化废水仍会对水体产生不利影响的现状，解决办法并不能简单地考虑继续不断增加后续的处理单元，尤其是增加一些投资和运行费用都很高的处理单元（膜工艺、高级氧化法等），这样势必会导致整个工艺流程越来越复杂。

一种行之有效的方法是考虑回归到主流处理工艺——生物处理单元的优化，最终依托更为简单、节能、高效的工艺流程来解决焦化废水处理的难题。为此，针对焦化废水水量大、成分复杂，含有高浓度氨氮和许多难生物降解有机物，以及一些毒性有害污染物质（包括具有腐蚀性的硫酸盐），对环境危害较大的特点，研究和开发工艺流程简单、节能、环保、高效的焦化废水回用工艺和设备势在必行。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种微氧颗粒污泥与生物电极耦合焦化废水强化处理方法，以最终实现焦化废水的高效低耗处理和回用。

提供一种适合于所述微氧颗粒污泥与生物电极耦合焦化废水强化处理方法的处理装置，是本发明的另一发明目的。

以下给出了本发明所述的微氧颗粒污泥与生物电极耦合焦化废水强化处理方法。

a、设置两个反应器分别作为一级反应器和二级反应器，并在两个反应器内均装填有颗粒污泥，微氧条件下借助出水循环形成微氧膨胀颗粒污泥床；在一级反应器内不同高度处分别设置第一生物阳极和第二生物阳极；在二级反应器内沿中心轴设置同样附着微生物的生物阴极，贴近二级反应器内壁设置与所述生物阴极同轴的环状的第三生物阳极。

其中，位于二级反应器内的生物阴极分别与位于一级反应器内的第一生物阳极和第二生物阳极形成两对分室生物电极，与二级反应器内的第三生物阳极形成一对同室生物电极。

b、焦化废水由一级反应器底部进入一级反应器中，其中的污染物质经微氧膨胀颗粒污泥床的生物降解作用，以及两对分室生物电极的生物电化学耦合作用，被降解处理，得到一级处理水由顶部排出。

c、上述形成的一级处理水一部分进入一级曝气回流柱，经曝气后自一级反应器底部回流到一级反应器内，另一部分由二级反应器底部进入到二级反应器中。

d、进入二级反应器内的一级处理水，其中剩余的污染物质经微氧膨胀颗粒污泥床生物降解作用，以及两对分室生物电极和一对同室生物电极的生物电化学耦合作用，再次被降解处理，得到二级处理水由顶部排出。

e、形成的二级处理水一部分进入二级曝气回流柱，经曝气后自二级反应器底部回流到二级反应器内，一部分返回由一级反应器底部进入一级反应器中，一部分直接排放。

单位时间内，直接排放的二级处理水体积与进入一级反应器的焦化废水体积相同；进入二级反应器的一级处理水体积等于进入一级反应器的焦化废水体积与返回至一级反应器的二级处理水体积之和。

以上过程连续进行。

本发明上述的焦化废水强化处理方法中，所述一级反应器和二级反应器始终是在微氧状态下处理废水的，保持反应器内处于微氧状态的方法是以曝气的方式对进入反应器内的回流水进行适量供氧。

进而，本发明是通过对一级反应器和二级反应器内氧化还原电位的监测，来控制一级曝气回流柱和二级曝气回流柱内的曝气量大小，以实现向各自反应器内的适量供氧的。

具体地，本发明是通过对曝气量大小的适度调节，将一级反应器内的氧化还原电位控制在-30～90mv，二级反应器内的氧化还原电位控制在-15～150mv。

本发明上述的三对生物电极中，生物阳极通过产电微生物降解污染物，并将产生的电子通过阳极传递给阴极，阴极负责接收电子并传递给电子受体，从而降解污染物质，同时阴极附着的微生物能够进一步强化电子接收和传递，进一步强化污染物的去除。

本发明通过在一级反应器内不同高度处设置生物阳极，与二级反应器内的生物阴极分别形成分室生物电极，逐步实现从反应器下部到上部的“易降解cod作为阳极电子供体”到“氨氮作为阳极电子供体”的转变。继而，在二级反应器内依托中部位置的一对内外同轴套环设置、外阳内阴的同室生物电极，实现难降解cod作为阳极的电子供体。

具体地，本发明所述的生物电极中，一级反应器内两个生物阳极的高度位置和阳极表面积可以根据污染物质去除效果进行调整；进而，一级反应器内两个生物阳极与二级反应器内生物阴极的相对面积，以及二级反应器内生物阳极和生物阴极的相对面积也可以根据污染物质去除效果进行调整。

本发明针对传统焦化废水生化+深度处理工艺流程复杂、能耗高，不符合低碳经济要求的不足，提供了一种工艺简单、结构紧凑、运行成本低、处理效果好的，能同步高效处理焦化废水中的高浓度氨氮、硫酸盐及各类毒性难降解有害污染物质的微氧颗粒污泥与生物电极耦合的一体化工艺。

本发明的焦化废水强化处理方法采用了两级泥水高效传质反应器构型，利用微氧颗粒污泥与生物电极分室耦合和同室耦合所形成的组合系统，对焦化废水进行高效处理。一方面，依托两级微氧颗粒污泥反应器内的高活性、高浓度微氧颗粒污泥的微环境优势、丰富微生物菌群优势、种间强化传质优势和泥水强化传质优势，实现焦化废水中cod、氨氮、tn、酚类、硫氰化物、氰化物等的同步高效去除；另一方面，依托三对生物电极耦联系统进一步强化系统内的难降解cod和累积的氨氮、硝酸盐和硫酸盐的去除，以最终实现焦化废水的高效低耗处理和回用。

更进一步地，本发明借助两级反应器所形成的高达40～50g∙l^-1的高活性颗粒污泥浓度、颗粒污泥这种特殊的微生物群聚体内部的高效传质（包括物质和电子）、微氧条件下所形成的无数厌氧-缺氧-好氧共存的微环境，以及能够将生物处理和生物电化学作用有效耦合，从而能够在22～26℃的常温下高效处理焦化废水。虽然也可以进一步将反应器的温度提升到30℃左右，但无需保持在35℃左右的常规中温运行条件，可以大幅降低能耗。

进而，本发明同时还提供了一种适用于上述微氧颗粒污泥与生物电极耦合焦化废水强化处理方法的、由以下处理单元连接组成的微氧颗粒污泥与生物电极耦合焦化废水强化处理装置。

a、一级反应器，在所述一级反应器底部设置有布水装置连接一级反应器进水管；反应器中上部内壁设置有突块，将反应器分隔为反应区和沉淀区；反应区装填有颗粒污泥，所述颗粒污泥形成的污泥床在微氧条件下，并在液体上升流速作用下处于膨胀状态；在反应区内不同高度处分别设置第一生物阳极和第二生物阳极；三相分离装置设置在反应器上部沉淀区，与突块一起用于进行反应器内气液固的分离；在沉淀区上部位置设有出水槽，一级反应器出水管连接在出水槽的底部；一级反应器产生的一级处理水通过出水槽上的出水堰从沉淀区流至出水槽，排出一级反应器。

b、一级曝气回流柱，内部设置有曝气头，一级曝气回流柱的进口连接一级反应器出水管，出口连接一级反应器进水管，用于将流入曝气装置中的一级处理水适度供氧后再回流至一级反应器中。

c、二级反应器，其底部通过布水装置连接的二级反应器进水管与一级反应器出水管连通，用于将一级处理水引入二级反应器内；在二级反应器中上部内壁设置有突块，将反应器分隔为反应区和沉淀区；反应区装填有颗粒污泥，所述颗粒污泥形成的污泥床在微氧条件下，并在液体上升流速作用下处于膨胀状态；在反应区中部沿中心轴设置生物阴极，贴近二级反应器内壁设置与所述生物阴极同轴套环设置的第三生物阳极；三相分离装置设置在反应器上部沉淀区，与突块一起用于进行反应器内气液固的分离；在沉淀区上部位置设有出水槽，二级反应器出水管连接在出水槽的底部；二级反应器产生的二级处理水通过出水槽上的出水堰从沉淀区流至出水槽，排出二级反应器。

d、二级曝气回流柱，内部设置有曝气头，二级曝气回流柱的进口连接二级反应器出水管，出口连接二级反应器进水管，用于将流入曝气装置中的二级处理水适度供氧后再回流至二级反应器中。

e、回流管，连接在二级反应器出水管与一级反应器进水管之间，用于将部分二级处理水返回至一级反应器内。

进一步地，本发明所述的微氧颗粒污泥与生物电极耦合焦化废水强化处理装置还可以包括一个用于贮存焦化废水的废水贮罐，所述废水贮罐的出水口与一级反应器上的一级反应器进水管连接，用于将焦化废水通入一级反应器中。

本发明还在所述两个三相分离装置的上方连接有气体收集管，用于收集焦化废水处理过程中产生的气体。

本发明还在所述第一曝气回流柱和第二曝气回流柱的上部安装有释气管，用于排放曝气过程中的多余气体。

进一步地，本发明所述处理装置中，设置于一级反应器内的第一生物阳极和第二生物阳极均为石墨刷，其中第一生物阳极设置在反应器下部，第二生物阳极位于第一生物阳极的上方位置。

二级反应器内的第三生物阳极为设置在反应器中部并包裹在反应器内壁的不锈钢编织网，生物阴极为设置在反应器中部中心轴位置的不锈钢棒。

常规的选择，在所述处理装置用于连接所述处理单元的每条连接管路上，均设置有水泵用于驱动水的流动，并设置有阀门用于控制和调节管路内的水流量。

本发明有采用了上述的微氧颗粒污泥与双生物电极耦合焦化废水强化处理方法和处理装置，成功实现了生物“双催化”电解系统与微氧颗粒污泥生物系统的同室和分室双耦合。借助微氧颗粒污泥生物系统，同步实现了焦化废水中cod、氨氮、酚类、硫氰化物和氰化物的高效去除；借助生物“双催化”电解系统更快速的释放电子、传递电子和接收电子能力，以及生物电解系统与微氧生物系统的分室耦合和同室耦合，进一步强化了焦化废水中cod、氨氮、酚类、硫氰化物和氰化物的去除。

更为重要的是，本发明强化了焦化废水中难降解cod、累积亚硝酸盐和硫酸盐的同步高效去除。进而实现了微能耗（微氧曝气、外加微电压）焦化废水全方位高效处理——包括高浓度氨氮、高浓度难降解污染物质、毒性有害污染物质、累积硝酸盐、累积具有腐蚀性的硫酸盐等。

本发明解决了传统焦化废水处理工艺流程复杂、深度处理单元投资和运行费用高、具有腐蚀性的高硫酸盐影响后续回用的难题，具有工艺流程简单、整体系统结构紧凑、占地面积小、系统处理效率高、能耗低、符合低碳经济要求的特点。

本发明的特点之一是依托两级微氧颗粒污泥反应器实现“多重耦合”，强化焦化废水中cod、氨氮、酚类、硫氰化物和氰化物的同步去除。

众所周知，焦化废水水质复杂，含有大量毒性污染物质，焦化废水处理不仅要关注脱氨问题，同时也需要关注脱氮问题。传统焦化废水处理的a²/o、a/o或a²/o²工艺，即使在a或o段采用生物膜进行强化，出水cod和氨氮仍然难以达标排放。目前需要更多地关注反应器的结构优化和微生物学优化。本发明借助“多重耦合”强化焦化废水中各种污染物质的去除。耦合一：微氧与颗粒污泥耦合。微氧条件能够借助颗粒污泥的结构，在颗粒污泥表面及不同深度形成好氧-微氧-厌氧条件，进而能够在颗粒污泥反应器内形成无数好氧-微氧-厌氧的微环境，实现焦化废水中各种污染物质的同步高效去除。耦合二：高浓度污泥与高丰富度微生物菌群的耦合。本发明反应器构型的优势一方面保证了反应器内高污泥浓度，另一方面保证了颗粒污泥内不同代谢种群紧密结构和各种微生物菌群的高活性，同时微氧条件更进一步促进了颗粒污泥微观结构中高丰富度的微生物菌群，进而依托该高浓度污泥和高丰富度微生物菌群的耦合，强化焦化废水中各种污染物质的去除。耦合三：种间电子传递和种间物质传递的耦合。紧密结构的颗粒污泥保证了多种微生物菌群间的种间电子传递的高效进行，同时也保证了种间代谢产物的及时传递，进而保证了各种微生物反应的高效进行，强化焦化废水中各种污染物质的去除。

本发明的特点之二是多方式耦合强化硝酸盐的去除，以解决二级反应器内硝酸盐累积的问题。

硝酸盐累积是焦化废水生物处理tn去除率难以提高的直接因素。硝酸盐生物去除的最终物质载体是n2，但必须有电子供体才能完成此物质转化。传统反硝化都是利用有机碳源作为电子供体，但对于焦化废水而言，二级生物反应器内是在有机碳源极度缺乏的情况下出现硝酸盐累积的，所以此条件是无法保证正常反硝化的，最终导致两级生物处理系统tn去除率难以提高。本发明依托回流反硝化（不添加有机碳源）、厌氧氨氧化、生物电极硝酸盐还原等多方式耦合解决硝酸盐累积问题，进而提高tn去除率。耦合方式一：不添加有机碳源，将二级反应器含高硝酸盐出水回流至一级反应器，利用一级反应器内高浓度易降解cod完成高效反硝化。耦合方式二：不需要消耗有机碳源，通过厌氧氨氧化在两级反应器内实现氨氮和硝酸盐的同步高效去除。耦合方式三：不需要消耗有机碳源，在二级反应器内通过接受生物阳极传递给生物阴极的电子实现硝酸盐还原（阳极电子来源一方面可以依托有机污染物，另一方面更为重要的是可以依托氨氮，也就是本发明更为重要的是依托生物双电极实现氨氮给硝酸盐的有效电子传递！）。

本发明的特点之三是多方式耦合强化硫酸盐去除，以解决二级反应器内硫酸盐累积的问题。

焦化废水本身含有大量硫酸盐，同时在硫氰化物降解过程中还会产生大量硫酸盐。传统焦化废水生物处理过程并不能解决高浓度硫酸盐累积的问题，高浓度硫酸盐的排放不仅影响水体安全，而且由于其腐蚀性也影响焦化废水的回用。本发明一方面将二级反应器高硫酸盐出水回流至一级反应器，利用一级反应器内高浓度易降解cod实现硫酸盐还原降解，另一方面，在二级反应器内通过接受生物阳极传递给生物阴极的电子实现硫酸盐的还原，更为重要的是，利用生物阴极的生物强化作用实现硫酸盐的高效还原。同时需要注意的是，硫酸盐与硝酸盐相比，在一级反应器内的还原处于竞争有机碳源的劣势，所以对于硫酸盐的还原，更多的是依靠获取生物阳极传递给生物阴极的电子（此电子同样可以依托有机物，也可以依托氨氮等物质），并依托生物阴极的硫酸盐还原菌的生物强化作用完成。

本发明的特点之四是依托阴极硫酸盐还原菌的富集强化硫酸盐依托阴极接收电子还原，避免与甲烷菌竞争有机物。

传统焦化废水生物处理系统的硫酸盐去除率很低，主要是由于焦化废水可生化性较低，能用于硝酸盐或硫酸盐还原的有机物较少，而与硫酸盐相比，硝酸盐更易获取有机物进行还原。为此，当焦化废水生物处理系统存在大量硝酸盐累积的时候，很难实现硫酸盐的高去除。更进一步地，当系统中硝酸盐累积问题解决后，硫酸盐还原菌会与产甲烷菌竞争有机物，但由于颗粒污泥的存在，保证了依托颗粒污泥内部环境的甲烷菌的优势条件（同时硫酸盐还原菌不易附着于颗粒污泥表面，易流失）。但由于硫酸盐还原菌利用基质范围较宽，可以在某种条件下与产甲烷菌保持优势互补共存。本发明更进一步地依托生物催化电解系统，依托生物强化电子从阳极传递给阴极，继而传递给硫酸盐还原菌，保证了在不与产甲烷菌竞争电子（有机物）的情况下，高效去除硫酸盐。

本发明的特点之五是依托微氧消化和生物电解的耦合，强化焦化废水中难降解cod的去除。

首先，生物电解系统的嵌入，能够丰富原有微氧消化系统的微生物菌群，强化难降解毒性污染物质的处理；其次，依托阳极产电菌群的强降解毒性难降解污染物质的能力，并结合与微氧消化系统内的产甲烷菌所形成的快速种间电子传递渠道，进一步强化难降解cod的去除。

本发明的特点之六是依托生物阳极和生物阴极的分室耦联与同室耦联，实现焦化废水中难降解cod的强化去除。

焦化废水的生物可降解性是相对较低的，本发明在依托微氧颗粒污泥所具有的独特的对各种基质转化的力能学和动力学优势的基础上（保证了各种微生物菌群的高活性和对污染物质，尤其是一些毒性难降解污染物质的强降解性），又充分利用了生物阳极和生物阴极的耦联强化焦化废水中难降解cod的去除。

生物阳极最核心的是附着的产电菌群，该菌群是一群具有胞外电子传递功能的菌，这类菌依托阳极，不仅具有很强的降解有机污染物质能力，更为重要的是能够将高分子复杂有机物直接降为低分子有机物，强化难降解毒性污染物质的降解效果，而且能依托阳极高效传递电子能力将电子及时传递给阴极，进一步强化难降解毒性污染物质的去除效果。生物阴极最核心的是依托二级反应器内电子受体的微生物菌群，本系统中优势菌群是硝酸盐还原菌和硫酸盐还原菌。依托优势菌群强化阴极位置的电子传递和接收利用效率，继而强化污染物质的去除。为此，本发明依托一级反应器内生物阳极和二级反应器内生物阴极分室耦联以及二级反应器内生物阳极与生物阴极的同室耦联，实现二级反应器内难降解cod的强化去除。

本发明的特点之七是二级反应器内生物阳极与生物阴极的内外同轴套环设置。

对于生物电极系统，生物阳极是速率限制电极，为此，增加阳极的相对表面积是很关键的。本发明采用在二级反应器内生物阳极和生物阴极同轴内外套环设置的结构，阴极在内，阳极在外，能够同时保证阳极的面积优势和两个电极之间的距离优势，强化二级反应器内难降解cod的去除。

附图说明

图1是本发明微氧颗粒污泥与生物电极耦合焦化废水强化处理装置的结构示意图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不是限制本发明的保护范围。本领域普通技术人员在不脱离本发明原理和宗旨的情况下，针对这些实施例进行的各种变化、修改、替换和变型，均应包含在本发明的保护范围之内。

实施例1。

微氧颗粒污泥与生物电极耦合焦化废水强化处理装置的结构如图1所示，由废水贮罐1、一级反应器5、一级曝气回流柱11、二级反应器17和二级曝气回流柱24构成。

废水贮罐1用于贮存焦化废水，其出水口通过阀门27和一级反应器进水泵2与一级反应器5上的一级反应器进水管3连接，用于将焦化废水通入一级反应器5中。

一级反应器5和二级反应器17均包括反应区和沉淀区两部分，其中，反应区与沉淀区体积比为2:1、内径比为0.7:1；反应区的高径比为17:1；沉淀区的高径比为4.5:1。在一级反应器5和二级反应器17的反应区内均装填有用于降解焦化废水中污染物质的微氧颗粒污泥。

一级反应器5和二级反应器17的底部各设置一个布水装置4，并在两个布水装置4的下方分别连接一级反应器进水管3和二级反应器进水管16；上部各设置有突块7和三相分离装置8。其中，突块7设置在反应区和沉淀区之间，三相分离装置8设置在沉淀区，用于进行反应器内气液固的分离。在两个三相分离装置8的上方还连接有气体收集管14，用于收集焦化废水处理过程中产生的气体。在一级反应器5和二级反应器17的沉淀区上部位置各设有出水堰28的出水槽22，一级反应器出水管29和二级反应器出水管21分别连接在各自反应器出水槽22的底部，分别用于排放一级处理水和二级处理水。

在一级反应器5反应区的下部和上部分别设置第一生物阳极6和第二生物阳极9，分别与外部电源20连接，并分别与二级反应器内的生物阴极18组成两对分室生物电极，用于进行两个反应器之间的生物电化学作用。

在二级反应器17的底部设置有二级反应器进水管16，其与一级反应器沉淀区出水槽底部的一级反应器出水管29相连，经阀门27、二级反应器进水泵15进入二级反应器底部位置，用于将一级处理水输送至二级反应器底部。在二级反应器17反应区中部位置内外同轴套环设置一对同室生物电极，其中贴近二级反应器内壁的外环为第三生物阳极19，在内部中心轴位置的为生物阴极18，分别与外部电源20连接，用于进行二级反应器内的生物电化学作用。

在一级曝气回流柱11和二级曝气回流柱24内分别设置有曝气头12，用于向曝气装置中的废水适度供氧；在两个曝气回流柱上均安装有带有阀门27的释气管10。

一级曝气回流柱11的进口连接一级反应器出水管29，出口与一级反应器进水管3连接，经过阀门27将部分一级处理水输送至一级曝气回流柱11，完后通过一级反应器回流泵13经一级反应器进水管3将经过适度曝气的一级处理水回流至一级反应器5底部，用于向一级反应器提供溶解氧。

二级曝气回流柱24的进口连接二级反应器出水管21，出口与二级反应器进水管16连接，经过阀门27将部分二级处理水输送至二级曝气回流柱24，完后通过二级反应器回流泵25经二级反应器进水管16将经过适度曝气的二级处理水回流至二级反应器17底部，用于向二级反应器提供溶解氧。

在二级反应器出水管21和一级反应器5的底部之间还设置有二级反应器至一级反应器的回流管23，经阀门27，将部分二级处理水通过二级反应器至一级反应器的回流泵26回流至一级反应器5的底部。

进入一级反应器5的焦化废水经过微氧膨胀颗粒污泥床生物降解作用和两对分室生物电极的生物电化学耦合作用，被降解处理后得到一级处理水。微氧颗粒污泥、一级处理水和处理过程中产生的气体经过位于反应器上部的突块7和三相分离器装置8分离。其中气体经过气体收集管14被收集或直接排放，微氧颗粒污泥与一级处理水彻底分离后，微氧颗粒污泥返回到一级反应器5中，一级处理水被分成两部分，一部分进入一级曝气回流柱11，经适当曝气后从一级反应器5底部经布水装置返回到一级反应器内，另一部分直接进入二级反应器17。

进入一级曝气回流柱11中的一级处理水经充分曝气后，经一级反应器回流泵13回流到一级反应器5中。

进入二级反应器17的一级处理水经微氧膨胀颗粒污泥床生物降解作用，以及两对分室生物电极与一对同室生物电极的生物电化学耦合作用，再次被降解处理后得到二级处理水。微氧颗粒污泥、二级处理水和处理过程中产生的气体经过位于反应器上部的突块7和三相分离装置8分离后，微氧颗粒污泥返回到二级反应器17中，气体由气体收集管14收集或直接排放，二级处理水分成三部分，一部分直接排放，一部分进入二级曝气回流柱24中，经适当曝气后从二级反应器17底部经布水装置返回到二级反应器中，一部分作为二级反应器至一级反应器回流水，通过回流泵26经回流管23由一级反应器进水管3直接回流至一级反应器5中。

进入二级曝气回流柱24中的二级处理水经充分曝气后，由二级反应器回流泵25通过二级反应器进水管16回流到二级反应器17中。

以上过程连续进行。

上述微氧颗粒污泥与生物电极耦合焦化废水强化处理装置的整个运行过程可以考虑采用启动和稳定运行两个阶段。其中启动阶段主要是两级反应器内阳极产电功能菌、阴极受电功能菌和微氧颗粒污泥的驯化培养。在实际运行过程中，可以考虑采用培养基进行阳极产电功能菌群和阴极受电功能菌群的驯化培养，完后将附着产电功能菌群和受电功能菌群的电极插入反应器内稳定运行。也可以考虑直接运行两级耦合电极的微氧颗粒污泥反应器直接处理焦化废水来培养产电功能菌群和受电功能菌群。阳极培养基多采用一些易降解的低碳物质，比如乙酸钠；阴极培养基需要考虑保证与实际运行处理焦化废水生物反应器相近的硫酸盐浓度；微氧颗粒污泥可以考虑取自处理焦化废水稳定运行的颗粒污泥反应器。

实施例2。

取太原某焦化厂调节池焦化废水作为待处理水，该焦化废水的cod、nh3-n、挥发酚、氰化物和scn^-浓度分别为1120～2940mg·l^-1、32～258mg·l^-1、253～624mg·l^-1、0.08～4.36mg·l^-1和152～404mg·l^-1，ph值在8.31～9.13之间。

颗粒污泥取自处理焦化废水高效稳定运行的颗粒污泥反应器，以其装填一级反应器和二级反应器。

焦化废水进入上述微氧颗粒污泥与生物电极耦合焦化废水强化处理装置内（此时电极尚处于外置驯化培养产电功能菌群和受电功能菌群状态。其中，阳极培养基采用乙酸钠进行驯化，阴极培养基采用硫酸盐进行驯化。一级反应器和二级反应器均处于单纯的微氧颗粒污泥状态，其中一级反应器回流柱曝气量为10000ml·min^-1，二级反应器回流柱曝气量为8000ml·min^-1），22～26℃环境温度下稳定运行，hrt12.0h，cod、氨氮、酚类、scn、cn、硝酸盐的去除率分别为69.1%～76.5%、76.2%～88.4%、82%～87.4%、81.8%～91.1%、87.9%～92.0%、83.6%～89.2%，硫酸盐累积达到54.5%。

将完成驯化的附着有阳极功能菌的2个微生物电极插入一级反应器后（二级反应器内阴极未附着功能菌），反应器运行效果并没有明显变化，运行10天后，氨氮去除率出现缓慢提升，运行20天后，cod去除率也出现缓慢提升，硫酸盐累积开始缓慢下降。在第28天时，cod和氨氮去除率分别提升至72.7%～79.6%，硫酸盐累积降至7.5%。

将附着阳极功能菌的一个微生物阳极插入二级反应器，同时用附着阴极功能菌的生物阴极替换二级反应器原有的阴极后，驯化适应10天后，cod去除率出现进一步提升、硫酸盐出现正去除，后续逐步提升，继而微氧颗粒污泥与生物电极耦合焦化废水强化处理装置始终能高效稳定运行，cod、氨氮、酚类、scn、cn、硝酸盐和硫酸盐的去除率分别为84.5%～92.8%、89.8%～100%、100%、97.6%～99.7%、94.7%～100%、87.6%～96.9%和45.6%～62.7%。

实施例3。

取太原某焦化厂调节池焦化废水作为待处理水，该焦化废水的cod、nh3-n、挥发酚、氰化物和scn^-的浓度分别为1120～2940mg·l^-1、32～258mg·l^-1、253～624mg·l^-1、0.08～4.36mg·l^-1和152～404mg·l^-1，ph值在8.31～9.13之间。

颗粒污泥取自处理焦化废水高效稳定运行的颗粒污泥反应器，以其装填一级反应器和二级反应器。

待处理焦化废水进入上述微氧颗粒污泥与生物电极耦合焦化废水强化处理装置内（电极尚处于外置驯化培养产电功能菌群和受电功能菌群状态，未置于剩余污泥处理反应器内，其中，从一级反应器取水驯化培养需放置一级反应器的两个阳极；从二级反应器内取水驯化培养需放置到二级反应器的一对电极。一级反应器和二级反应器均处于单纯的微氧颗粒污泥状态，其中一级反应器和二级反应器的回流柱的曝气量均为10000ml·min^-1），在运行温度29～31℃、hrt12h条件下稳定运行，后完成驯化的附着有阳极产电功能菌群和阴极受电功能菌群的微生物电极分别插入一级反应器和二级反应器，经过10～15天的快速适应期，稳定高效运行，cod、氨氮、酚类、scn、cn、硝酸盐和硫酸盐的去除率分别为85.3%～91.8%、89.8%～98.7%、98.7%～100%、96.6%～99.8%、96.7%～100%、88.6%～95.9%和48.6%～68.7%。

实施例4。

取太原市某焦化公司经蒸氨、隔油处理后的焦化废水作为待处理水，该焦化废水的cod、nh3-n、挥发酚、氰化物和scn^-的浓度分别为548～1927mg·l^-1、37～103mg·l^-1、5.37～352.5mg·l^-1、0.1～5.93mg·l^-1和205.5～539.9mg·l^-1，ph值在8.86～9.71之间。

颗粒污泥取自处理焦化废水高效稳定运行的颗粒污泥反应器，以其装填一级反应器和二级反应器。待处理焦化废水进入上述微氧颗粒污泥与生物电极耦合焦化废水强化处理装置内（电极直接置于两级反应器内，两级反应器回流柱曝气量均为10000ml·min^-1），在29～31℃环境下运行，hrt为12h时，cod、氨氮、酚类、scn、cn、硝酸盐和硫酸盐去除率逐步由65.1%～72.5%、74.2%～85.4%、84.6%～89.4%、82.8%～89.1%、86.4%～91.2%、84.6%～90.2%和(-7.5%)～(-1.7%)提升至84.8%～90.2%、89.8%～98.7%、98.9%～99.8%、97.6%～99.5%、98.7%～100%、89.6%～96.5%和52.4%～68.7%，并稳定高效运行。