CN111675347A - 一种完全混合式厌氧生物膜处理煤化工废水的方法 - Google Patents

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CN111675347A CN202010451382.5A CN202010451382A CN111675347A CN 111675347 A CN111675347 A CN 111675347A CN 202010451382 A CN202010451382 A CN 202010451382A CN 111675347 A CN111675347 A CN 111675347A
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Abstract

一种完全混合式厌氧生物膜处理煤化工废水的方法，涉及一种处理煤化工废水的方法。本发明是要解决现有煤化工废水传统厌氧处理方法水力停留时间长、污染物去除效率低和厌氧污泥流失严重的技术问题。本发明在厌氧反应器内采用以聚氨酯填料为厌氧生物膜的载体，通过搅拌设备使聚氨酯填料呈流化状态。相比传统厌氧工艺，厌氧污泥不易流失；相比传统生物膜工艺，不易发生填料堵塞和短流的问题，增大了煤化工废水与填料的接触面积，强化了煤化工废水与填料之间的生物传质过程。本发明采用完全混合的形式，总酚去除率为75％～81％，COD去除率为78％～87％。本发明应用于废水处理。

Description

一种完全混合式厌氧生物膜处理煤化工废水的方法
技术领域
本发明涉及一种处理煤化工废水的方法。
背景技术
煤化工废水具有废水产生量大、酚类污染物含量高、水质成分复杂且具有微生物抑制性等特点，废水处理难度大一定程度上制约了煤化工产业的发展。厌氧工艺常用于煤化工废水工艺流程前端，以起到改善废水可生化性，减轻后续工艺有机负荷等作用。但是以厌氧污泥为主体的传统厌氧工艺多存在水力停留时间长、去除效率低和污泥流失严重等问题。
发明内容
本发明是要解决在处理煤化工废水时，现有以厌氧污泥为主体的传统厌氧工艺多存在水力停留时间长、去除效率低和污泥流失严重的技术问题，而提供一种完全混合式厌氧生物膜处理煤化工废水的方法。
本发明的完全混合式厌氧生物膜处理煤化工废水的方法是按以下步骤进行的：
一、挂膜：将填料加到反应器内，然后将好氧污泥与水的混合物也置于反应器内挂膜至填料表面在显微镜下能观察到菌胶团为止，将好氧污泥排空；再将厌氧污泥与水的混合物置于反应器内，此时反应器内混合液的COD数值为A，厌氧污泥与水的混合物在反应器内挂膜至反应器的出水COD数值为B，且B与A相比COD的去除率为30％～40％则挂膜完成；
所述的好氧污泥与水的混合物中好氧污泥的浓度为3000mg/L～4000mg/L；
所述的厌氧污泥与水的混合物中厌氧污泥的浓度为9000mg/L～12000mg/L；
所述的填料为聚氨酯，且填料的填充率为反应器容积的30％～50％；
所述的好氧污泥与水的混合物的投加量为反应器容积的1/6～1/4；
所述的厌氧污泥与水的混合物的投加量为反应器容积的1/6～1/4；
二、启动阶段：
①、将待处理的煤化工废水由反应器顶部进入反应器中，封闭反应器，反应器内温度设置为33℃～37℃，搅拌的转速为60rpm～120rpm，在此条件下连续运行12h～13h，停止搅拌，反应器在33℃～37℃温度下静置15min～40min，然后将反应器内一半的废水从反应器底部流出；
本步骤中所述的待处理的煤化工废水中总酚的浓度为25mg/L～50mg/L；
本步骤中所述的待处理的煤化工废水的COD为1800mg/L～2200mg/L，是通过向待处理的煤化工废水中加入碳源实现的；
本步骤中在待处理的煤化工废水加入反应器之前先加入碳酸氢钠使得本步骤中最后反应器的出水pH值为6.8～7.2；
②、将待处理的煤化工废水由反应器顶部进入反应器中，封闭反应器，反应器内温度设置为33℃～37℃，搅拌的转速为60rpm～120rpm，在此条件下连续运行12h～13h，停止搅拌，反应器在33℃～37℃温度下静置15min～40min，然后将反应器内一半的废水从反应器底部流出；
本步骤中加入的待处理的煤化工废水中总酚的浓度比步骤①中加入的待处理的煤化工废水中总酚的浓度高25mg/L～100mg/L；
本步骤中加入的待处理的煤化工废水的COD为1800mg/L～2200mg/L，是通过向待处理的煤化工废水中加入碳源实现的；
本步骤中加入的待处理的煤化工废水在加入反应器前先加入碳酸氢钠使得本步骤中最后反应器的出水pH值为6.8～7.2；
本步骤中加入的待处理的煤化工废水与步骤一①中流出的废水体积相同；
③、重复步骤②的操作至将待处理的煤化工废水由反应器顶部进入反应器后反应器中的废水中总酚的浓度为450mg/L～550mg/L，封闭反应器，反应器内温度设置为33℃～37℃，搅拌的转速为60rpm～120rpm，在此条件下连续运行12h～13h，停止搅拌，反应器在33℃～37℃温度下静置15min～40min，然后将反应器内一半的废水从反应器底部流出；
④、将待处理的煤化工废水由反应器顶部进入反应器中，封闭反应器，反应器内温度设置为33℃～37℃，搅拌的转速为60rpm～120rpm，在此条件下连续运行12h～13h，停止搅拌，反应器在33℃～37℃温度下静置15min～40min，然后将反应器内一半的废水从反应器底部流出；
本步骤中加入的待处理的煤化工废水中总酚的浓度为450mg/L～550mg/L；
本步骤中加入的待处理的煤化工废水在加入反应器前先加入碳酸氢钠使得本步骤中最后反应器的出水pH值为6.8～7.2；
本步骤中加入的待处理的煤化工废水与步骤一③中最后一次流出的废水体积相同；
本步骤中加入的待处理的煤化工废水的COD为1800mg/L～2200mg/L，是通过向待处理的煤化工废水中加入碳源实现的；
⑤、重复步骤④的操作至连续3次反应器出水的总酚浓度与上一次反应器出水的总酚浓度的差值的绝对值小于10mg/L为止；
三、工艺稳定运行阶段：
①、将待处理的煤化工废水由反应器顶部进入反应器中，封闭反应器，反应器内温度设置为33℃～37℃，搅拌的转速为60rpm～120rpm，在此条件下连续运行18h～30h，停止搅拌，反应器在33℃～37℃温度下静置15min～40min，然后将反应器内一半的废水从反应器底部流出；
本步骤中加入的待处理的煤化工废水的COD为1800mg/L～2200mg/L，是通过向待处理的煤化工废水中加入碳源实现的；
本步骤中加入的待处理的煤化工废水中总酚的浓度为450mg/L～550mg/L；
本步骤中加入的待处理的煤化工废水在加入反应器前先加入碳酸氢钠使得碳酸氢钠的浓度为20mmol/L～40mmol/L；
本步骤中加入的待处理的煤化工废水与步骤二中最后一次流出的废水体积相同；
②、重复步骤①的操作至待处理的煤化工废水全部处理完为止。
总酚是所有酚类物质的总称。
本发明以附着生长的生物膜为主体，采用完全混合式厌氧生物膜工艺处理煤化工废水，通过搅拌装置使附着厌氧生物膜的填料以一定流态与煤化工废水中污染物充分反应，改善传统厌氧生物膜工艺易发生填料堵塞和短流问题和以厌氧污泥为主体的传统厌氧工艺的污泥易流失的问题。
因为总酚的毒性特别强，本申请在步骤二的启动阶段中将进水中总酚的浓度逐步增加，以免高浓度的总酚抑制微生物活性，影响废水的去除效果。
本发明的有益效果：
1、本发明在厌氧反应器内采用生物膜法，以聚氨酯填料为生物载体，相比传统厌氧工艺，生物量不易流失，相比传统生物膜工艺，不易发生填料堵塞和短流的问题，增大了煤化工废水与填料的接触面积，强化了煤化工废水与填料之间的生物传质过程；
2、本发明采用完全混合的形式，最终反应器底部流出的废水中总酚的去除率为75％～81％(与步骤三中进入反应器中的待处理的煤化工废水相比)，COD的去除率为78％～87％(步骤三中进入反应器中的待处理的煤化工废水相比)；
3、本发明在厌氧反应器内采用生物膜法，更耐冲击负荷。
具体实施方式
具体实施方式一：本实施方式为一种完全混合式厌氧生物膜处理煤化工废水的方法，具体是按以下步骤进行的：
一、挂膜：将填料加到反应器内，然后将好氧污泥与水的混合物也置于反应器内挂膜至填料表面在显微镜下能观察到菌胶团为止，将好氧污泥排空；再将厌氧污泥与水的混合物置于反应器内，此时反应器内混合液的COD数值为A，厌氧污泥与水的混合物在反应器内挂膜至反应器的出水COD数值为B，且B与A相比COD的去除率为30％～40％则挂膜完成；
所述的好氧污泥与水的混合物中好氧污泥的浓度为3000mg/L～4000mg/L；
所述的厌氧污泥与水的混合物中厌氧污泥的浓度为9000mg/L～12000mg/L；
所述的填料为聚氨酯，且填料的填充率为反应器容积的30％～50％；
所述的好氧污泥与水的混合物的投加量为反应器容积的1/6～1/4；
所述的厌氧污泥与水的混合物的投加量为反应器容积的1/6～1/4；
二、启动阶段：
①、将待处理的煤化工废水由反应器顶部进入反应器中，封闭反应器，反应器内温度设置为33℃～37℃，搅拌的转速为60rpm～120rpm，在此条件下连续运行12h～13h，停止搅拌，反应器在33℃～37℃温度下静置15min～40min，然后将反应器内一半的废水从反应器底部流出；
本步骤中所述的待处理的煤化工废水中总酚的浓度为25mg/L～50mg/L；
本步骤中所述的待处理的煤化工废水的COD为1800mg/L～2200mg/L，是通过向待处理的煤化工废水中加入碳源实现的；
本步骤中在待处理的煤化工废水加入反应器之前先加入碳酸氢钠使得本步骤中最后反应器的出水pH值为6.8～7.2；
②、将待处理的煤化工废水由反应器顶部进入反应器中，封闭反应器，反应器内温度设置为33℃～37℃，搅拌的转速为60rpm～120rpm，在此条件下连续运行12h～13h，停止搅拌，反应器在33℃～37℃温度下静置15min～40min，然后将反应器内一半的废水从反应器底部流出；
本步骤中加入的待处理的煤化工废水中总酚的浓度比步骤①中加入的待处理的煤化工废水中总酚的浓度高25mg/L～100mg/L；
本步骤中加入的待处理的煤化工废水的COD为1800mg/L～2200mg/L，是通过向待处理的煤化工废水中加入碳源实现的；
本步骤中加入的待处理的煤化工废水在加入反应器前先加入碳酸氢钠使得本步骤中最后反应器的出水pH值为6.8～7.2；
本步骤中加入的待处理的煤化工废水与步骤一①中流出的废水体积相同；
③、重复步骤②的操作至将待处理的煤化工废水由反应器顶部进入反应器后反应器中的废水中总酚的浓度为450mg/L～550mg/L，封闭反应器，反应器内温度设置为33℃～37℃，搅拌的转速为60rpm～120rpm，在此条件下连续运行12h～13h，停止搅拌，反应器在33℃～37℃温度下静置15min～40min，然后将反应器内一半的废水从反应器底部流出；
④、将待处理的煤化工废水由反应器顶部进入反应器中，封闭反应器，反应器内温度设置为33℃～37℃，搅拌的转速为60rpm～120rpm，在此条件下连续运行12h～13h，停止搅拌，反应器在33℃～37℃温度下静置15min～40min，然后将反应器内一半的废水从反应器底部流出；
本步骤中加入的待处理的煤化工废水中总酚的浓度为450mg/L～550mg/L；
本步骤中加入的待处理的煤化工废水在加入反应器前先加入碳酸氢钠使得本步骤中最后反应器的出水pH值为6.8～7.2；
本步骤中加入的待处理的煤化工废水与步骤一③中最后一次流出的废水体积相同；
本步骤中加入的待处理的煤化工废水的COD为1800mg/L～2200mg/L，是通过向待处理的煤化工废水中加入碳源实现的；
⑤、重复步骤④的操作至连续3次反应器出水的总酚浓度与上一次反应器出水的总酚浓度的差值的绝对值小于10mg/L为止；
三、工艺稳定运行阶段：
①、将待处理的煤化工废水由反应器顶部进入反应器中，封闭反应器，反应器内温度设置为33℃～37℃，搅拌的转速为60rpm～120rpm，在此条件下连续运行18h～30h，停止搅拌，反应器在33℃～37℃温度下静置15min～40min，然后将反应器内一半的废水从反应器底部流出；
本步骤中加入的待处理的煤化工废水的COD为1800mg/L～2200mg/L，是通过向待处理的煤化工废水中加入碳源实现的；
本步骤中加入的待处理的煤化工废水中总酚的浓度为450mg/L～550mg/L；
本步骤中加入的待处理的煤化工废水在加入反应器前先加入碳酸氢钠使得碳酸氢钠的浓度为20mmol/L～40mmol/L；
本步骤中加入的待处理的煤化工废水与步骤二中最后一次流出的废水体积相同；
②、重复步骤①的操作至待处理的煤化工废水全部处理完为止。
具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是：步骤一中所述的填料为边长为10mm的正方体。其他与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二不同的是：步骤一中所述的好氧污泥为城市污水厂二沉池底泥经间歇曝气培养的好氧污泥。其他与具体实施方式一或二相同。
具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三之一不同的是：步骤一中所述的厌氧污泥为污泥浓缩池的底泥或水厂厌氧反应器内的絮状污泥。其他与具体实施方式一至三之一相同。
具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式四不同的是：步骤二①中在此条件下连续运行12h，停止搅拌。其他与具体实施方式四相同。
用以下试验对本发明进行验证：
试验一：本试验为一种完全混合式厌氧生物膜处理煤化工废水的方法，具体是按以下步骤进行的：
一、挂膜：将填料加到反应器内，然后将好氧污泥与水的混合物也置于反应器内挂膜至填料表面在显微镜下能观察到菌胶团为止，将好氧污泥排空；再将的厌氧污泥与水的混合物置于反应器内，此时反应器内混合液的COD数值为A，厌氧污泥与水的混合物在反应器内挂膜至反应器的出水COD数值为B，且B与A相比COD的去除率为30％则挂膜完成；
所述的好氧污泥与水的混合物中好氧污泥的浓度为3000mg/L；
所述的厌氧污泥与水的混合物中厌氧污泥的浓度为9000mg/L；
所述的填料为聚氨酯，且是边长为10mm的正方体，且填料的填充率为反应器容积的30％；
所述的好氧污泥与水的混合物的投加量为反应器容积的1/5；
所述的厌氧污泥与水的混合物的投加量为反应器容积的1/5；
所述的好氧污泥为城市污水厂二沉池底泥经间歇曝气培养的好氧污泥；
所述的厌氧污泥为污泥浓缩池的底泥或水厂厌氧反应器内的絮状污泥；
二、启动阶段：
①、将待处理的煤化工废水由反应器顶部进入反应器中，封闭反应器，反应器内温度设置为35℃，搅拌的转速为120rpm，在此条件下连续运行12h，停止搅拌，反应器在35℃温度下静置30min，然后将反应器内一半的废水从反应器底部流出；
本步骤中所述的待处理的煤化工废水中总酚的浓度为25mg/L；
本步骤中所述的待处理的煤化工废水的COD为2000mg/L，是通过向待处理的煤化工废水中加入蔗糖实现的；
本步骤中在待处理的煤化工废水加入反应器之前先加入碳酸氢钠使得本步骤中最后反应器的出水pH值为7；
②、将待处理的煤化工废水由反应器顶部进入反应器中，封闭反应器，反应器内温度设置为35℃，搅拌的转速为120rpm，在此条件下连续运行12h，停止搅拌，反应器在35℃温度下静置30min，然后将反应器内一半的废水从反应器底部流出；
本步骤中加入的待处理的煤化工废水中总酚的浓度比步骤①中加入的待处理的煤化工废水中总酚的浓度高50mg/L；
本步骤中加入的待处理的煤化工废水的COD为2000mg/L，是通过向待处理的煤化工废水中加入蔗糖实现的；
本步骤中加入的待处理的煤化工废水在加入反应器前先加入碳酸氢钠使得本步骤中最后反应器的出水pH值为7；
本步骤中加入的待处理的煤化工废水与步骤一①中流出的废水体积相同；
③、重复步骤②的操作至将待处理的煤化工废水由反应器顶部进入反应器后反应器中的废水中总酚的浓度为500mg/L，封闭反应器，反应器内温度设置为35℃，搅拌的转速为120rpm，在此条件下连续运行12h，停止搅拌，反应器在35℃温度下静置30min，然后将反应器内一半的废水从反应器底部流出；
④、将待处理的煤化工废水由反应器顶部进入反应器中，封闭反应器，反应器内温度设置为35℃，搅拌的转速为120rpm，在此条件下连续运行12h，停止搅拌，反应器在35℃温度下静置30min，然后将反应器内一半的废水从反应器底部流出；
本步骤中加入的待处理的煤化工废水中总酚的浓度为500mg/L；
本步骤中加入的待处理的煤化工废水在加入反应器前先加入碳酸氢钠使得本步骤中最后反应器的出水pH值为7；
本步骤中加入的待处理的煤化工废水与步骤一③中最后一次流出的废水体积相同；
本步骤中加入的待处理的煤化工废水的COD为2000mg/L，是通过向待处理的煤化工废水中加入蔗糖实现的；
⑤、重复步骤④的操作至连续3次反应器出水的总酚浓度与上一次反应器出水的总酚浓度的差值的绝对值小于10mg/L为止；
三、工艺稳定运行阶段：
①、将待处理的煤化工废水由反应器顶部进入反应器中，封闭反应器，反应器内温度设置为35℃，搅拌的转速为120rpm，在此条件下连续运行24h，停止搅拌，反应器在35℃温度下静置30min，然后将反应器内一半的废水从反应器底部流出；
本步骤中加入的待处理的煤化工废水的COD为2000mg/L，是通过向待处理的煤化工废水中加入蔗糖实现的；
本步骤中加入的待处理的煤化工废水中总酚的浓度为500mg/L；
本步骤中加入的待处理的煤化工废水在加入反应器前先加入碳酸氢钠使得碳酸氢钠的浓度为30mmol/L；
本步骤中加入的待处理的煤化工废水与步骤二中最后一次流出的废水体积相同；
②、重复步骤①的操作至待处理的煤化工废水全部处理完为止。
本试验采用完全混合的形式，最终反应器底部流出的废水中总酚的去除率为75％～81％(与步骤三中进入反应器中的待处理的煤化工废水相比)，COD的去除率为78％～87％(步骤三中进入反应器中的待处理的煤化工废水相比)。

Claims (5)

1.一种完全混合式厌氧生物膜处理煤化工废水的方法，其特征在于完全混合式厌氧生物膜处理煤化工废水的方法是按以下步骤进行的：
一、挂膜：将填料加到反应器内，然后将好氧污泥与水的混合物也置于反应器内挂膜至填料表面在显微镜下能观察到菌胶团为止，将好氧污泥排空；再将厌氧污泥与水的混合物置于反应器内，此时反应器内混合液的COD数值为A，厌氧污泥与水的混合物在反应器内挂膜至反应器的出水COD数值为B，且B与A相比COD的去除率为30％～40％则挂膜完成；
所述的好氧污泥与水的混合物中好氧污泥的浓度为3000mg/L～4000mg/L；
所述的厌氧污泥与水的混合物中厌氧污泥的浓度为9000mg/L～12000mg/L；
所述的填料为聚氨酯，且填料的填充率为反应器容积的30％～50％；
所述的好氧污泥与水的混合物的投加量为反应器容积的1/6～1/4；
所述的厌氧污泥与水的混合物的投加量为反应器容积的1/6～1/4；
二、启动阶段：
①、将待处理的煤化工废水由反应器顶部进入反应器中，封闭反应器，反应器内温度设置为33℃～37℃，搅拌的转速为60rpm～120rpm，在此条件下连续运行12h～13h，停止搅拌，反应器在33℃～37℃温度下静置15min～40min，然后将反应器内一半的废水从反应器底部流出；
本步骤中所述的待处理的煤化工废水中总酚的浓度为25mg/L～50mg/L；
本步骤中所述的待处理的煤化工废水的COD为1800mg/L～2200mg/L，是通过向待处理的煤化工废水中加入碳源实现的；
本步骤中在待处理的煤化工废水加入反应器之前先加入碳酸氢钠使得本步骤中最后反应器的出水pH值为6.8～7.2；
②、将待处理的煤化工废水由反应器顶部进入反应器中，封闭反应器，反应器内温度设置为33℃～37℃，搅拌的转速为60rpm～120rpm，在此条件下连续运行12h～13h，停止搅拌，反应器在33℃～37℃温度下静置15min～40min，然后将反应器内一半的废水从反应器底部流出；
本步骤中加入的待处理的煤化工废水中总酚的浓度比步骤①中加入的待处理的煤化工废水中总酚的浓度高25mg/L～100mg/L；
本步骤中加入的待处理的煤化工废水的COD为1800mg/L～2200mg/L，是通过向待处理的煤化工废水中加入碳源实现的；
本步骤中加入的待处理的煤化工废水在加入反应器前先加入碳酸氢钠使得本步骤中最后反应器的出水pH值为6.8～7.2；
本步骤中加入的待处理的煤化工废水与步骤一①中流出的废水体积相同；
③、重复步骤②的操作至将待处理的煤化工废水由反应器顶部进入反应器后反应器中的废水中总酚的浓度为450mg/L～550mg/L，封闭反应器，反应器内温度设置为33℃～37℃，搅拌的转速为60rpm～120rpm，在此条件下连续运行12h～13h，停止搅拌，反应器在33℃～37℃温度下静置15min～40min，然后将反应器内一半的废水从反应器底部流出；
④、将待处理的煤化工废水由反应器顶部进入反应器中，封闭反应器，反应器内温度设置为33℃～37℃，搅拌的转速为60rpm～120rpm，在此条件下连续运行12h～13h，停止搅拌，反应器在33℃～37℃温度下静置15min～40min，然后将反应器内一半的废水从反应器底部流出；
本步骤中加入的待处理的煤化工废水中总酚的浓度为450mg/L～550mg/L；
本步骤中加入的待处理的煤化工废水在加入反应器前先加入碳酸氢钠使得本步骤中最后反应器的出水pH值为6.8～7.2；
本步骤中加入的待处理的煤化工废水与步骤一③中最后一次流出的废水体积相同；
本步骤中加入的待处理的煤化工废水的COD为1800mg/L～2200mg/L，是通过向待处理的煤化工废水中加入碳源实现的；
⑤、重复步骤④的操作至连续3次反应器出水的总酚浓度与上一次反应器出水的总酚浓度的差值的绝对值小于10mg/L为止；
三、工艺稳定运行阶段：
①、将待处理的煤化工废水由反应器顶部进入反应器中，封闭反应器，反应器内温度设置为33℃～37℃，搅拌的转速为60rpm～120rpm，在此条件下连续运行18h～30h，停止搅拌，反应器在33℃～37℃温度下静置15min～40min，然后将反应器内一半的废水从反应器底部流出；
本步骤中加入的待处理的煤化工废水的COD为1800mg/L～2200mg/L，是通过向待处理的煤化工废水中加入碳源实现的；
本步骤中加入的待处理的煤化工废水中总酚的浓度为450mg/L～550mg/L；
本步骤中加入的待处理的煤化工废水在加入反应器前先加入碳酸氢钠使得碳酸氢钠的浓度为20mmol/L～40mmol/L；
本步骤中加入的待处理的煤化工废水与步骤二中最后一次流出的废水体积相同；
②、重复步骤①的操作至待处理的煤化工废水全部处理完为止。
2.根据权利要求1所述的一种完全混合式厌氧生物膜处理煤化工废水的方法，其特征在于步骤一中所述的填料为边长为10mm的正方体。
3.根据权利要求1所述的一种完全混合式厌氧生物膜处理煤化工废水的方法，其特征在于步骤一中所述的好氧污泥为城市污水厂二沉池底泥经间歇曝气培养的好氧污泥。
4.根据权利要求1所述的一种完全混合式厌氧生物膜处理煤化工废水的方法，其特征在于步骤一中所述的厌氧污泥为污泥浓缩池的底泥或水厂厌氧反应器内的絮状污泥。
5.根据权利要求1所述的一种完全混合式厌氧生物膜处理煤化工废水的方法，其特征在于步骤二①中在此条件下连续运行12h，停止搅拌。
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