CN101428940A - 一种处理焦化废水的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种处理焦化废水的方法，主要包括短程硝化和反硝化，以及保安生物碳反应这三个生化处理步骤，在生化处理步骤中，首先将预处理的废水引入到短程硝化池中，以将废水中的凯氏氮硝化成亚硝酸盐氮，然后将短程硝化的废水引入到反硝化池中对废水内的亚硝酸盐氮进行反硝化处理，再将反硝化池内的水引入到装有活性炭的保安生物碳池中进行保安处理。该方法是将整个生物脱氮过程通过氨氮转化为亚硝酸盐氮，再直接将亚硝酸盐氮直接转化为氮气的途径来完成，能缩短硝化反应和水力停留时间，还能减少反应池容积。
Description
技术领域：
本发明涉及一种处理焦化废水的方法。
背景技术：
焦化废水中主要的污染物包括化学耗氧量(COD)、凯氏氮(氨氮+有机氮)、酚类物质、氰化物、苯、吡啶、吲哚和喹啉等几十种污染物，且污染物的浓度和色度高、毒性大，并且性质非常稳定。所以，焦化废水处理一直是国内外废水处理领域的一大难题。现有处理焦化废水的方法一般分为物化法、生化法及物化-生化等三大类。
物化法即物理化学法主要包括：(1)利用吸附剂来吸附废水中的污染物，称之为吸附法；(2)烟道气处理法。在吸附法中，吸附剂主要采用活性碳和粉煤灰这两种材料。其中的活性碳虽然具有良好的吸附性能和稳定的化学性质，但，由于活性炭自身造价相对较高，且再生困难，致使用其处理费用较高，很难得到普遍推广使用；而粉煤灰虽然成本低，但用其处理的焦化废水效果不理想，据有关资料统计，利用粉煤灰处理焦化废水，污染物的平均去除率仅为54.7％。
烟道气处理法，中国专利1082494C号公告的“烟道气处理焦化剩余氨水或全部焦化废水的方法”给出一个具体例子。该方法中是将焦化废水在喷雾干燥塔中用雾化器使其雾化，雾状废水与烟道气在塔内同流接触反应，烟气将雾状废水几乎全部汽化后随烟气排出。该方法虽然具有投资省，占地少和处理效果好等优点，但是此法要求焦化的氨量必须与烟道气所需氨量保持平衡，而这种平衡在一些场合很难达到，进而在一定程度上限制了方法的使用范围。
生物处理法是利用微生物氧化分解废水中有机物的方法，常作为焦化废水处理系统中的二级处理。中国专利1296293C号公告的名称为“一种焦化废水生物处理方法”给出一种系列化生物处理法的例子。该焦化废水生物膜法处理技术，采用四个生物膜反应器，其中厌氧水解酸化反应器内的填料包括陶粒、活性碳、焦碳或沸石等作为粒状填料，碎石或炉渣作为块状填料，半软性填料或弹性立体填料；上流式缺氧反应器内的填料包括陶粒、活性碳、焦碳石英砂、无烟煤或沸石等作为粒状填料，塑料球形填料，半软性填料或弹性立体填料；第一好氧生物反应器接触氧化池填料包括塑料球形填料，半软性填料或弹性立体填料；第二好氧生物反应器曝气生物滤池内的填料中含有陶粒、活性碳、焦碳、沸石、石英砂、无烟煤、膨胀页岩或膨胀硅铝酸盐及塑料模块。在处理焦化废水时，首先将经预处理的废水输入到厌氧反应器进行厌氧处理，将厌氧处理后的废水送入上流式缺氧反应器内，然后再将水送入两级好氧生物反应器内，再将一部分水流到上流式缺氧反应器内进行脱氮反硝化。其意是想使被处理的焦化废水在第一好氧生物反应器内降解化学耗氧量(COD)，在第二好氧生物反应器内对脱碳后的废水中所含的NH3-N硝化成NO3-N。用该种废水处理方法处理的焦化废水虽然能达到国家标准(COD小于100mg/L，NH3-N小于15mg/L)，但其所采用的单体较多，且在每一个反应器或反应池中均添加有填料，特别是为脱氮，进水中的碳氮比要求大于5，而且有相对较大量硝化液需要回流到上流式缺氧反应器中，致使其不但增加了基本建设投资，而且还提高整体运行成本，更主要的问题是化学耗氧量(COD)和NH3-N的排放量相对较高。
就处理焦化废水而言，因废水中的氮主要是以氨氮、有机氮、氰化物和硫氰化物的形式存在，其中的氨氮占总氮量的60-70％，而氰化物和硫氰化物，以及绝大部分有机氮也能在微生物的作用下转化为氨氮，所以，去除焦化废水中的氮，均是由氨氮经一系列微生物发生行化反应将其转化为氮气后从水中散逸出的方式完成的。现有技术中普遍认为，要想使氨氮转化成氮气，必须要经过将氨氮转化成亚硝酸盐氮、将亚硝酸盐氮转化成硝酸盐氮后再转化成亚硝酸盐氮及氮气这样一个硝化反硝化过程，即NH3-N→NO2 --N→NO3 --N→NO2 --N→N2的过程，然而，从氮的微生物转化过程来看，氨氮转化成硝酸盐氮是由两类独立的细菌完成的，如果将两个不同反应的细菌放置在同一反应池中一方面增加反应池的容积，造成基建投资提高，另一方面微生物浓度和硝化反应速度较低，致使增大硝化反应时间和水力停留时间。
发明内容：
本发明的任务是提供一种利用将硝化细菌和反硝化细菌分开的方式解决设备和运行成本高，以及排水中污染物含量高等问题的处理焦化废水的方法。
本发明所提出的处理焦化废水的方法包括重力除油和气浮两个预处理步骤，以及短程硝化和反硝化及保安生物碳反应这三个生化处理步骤，在生化处理步骤中，首先将预处理的废水引入到短程硝化池中，以将废水中的凯氏氮硝化成亚硝酸盐氮，然后将短程硝化的废水引入到反硝化池中对废水内的亚硝酸盐氮进行反硝化处理，再将反硝化池内的水引入到装有活性碳的保安生物碳池中进行保安处理。通过参数控制，在短程硝化池中亚硝酸细菌占主导，以将短程硝化池中的氨氮转化亚硝酸盐氮，而抑制将亚硝酸盐氮再转化为硝酸盐氮的硝化细菌，因氨氮在转化为亚硝酸盐氮的过程中不需要大量的耗氧量和碳源及碱度，从而可以缩小硝化池的容积；反硝化池因富集的强化反硝化菌及厌氧氨氧化菌可提高脱碳效果，所以，对反硝化池中碳氮比值的要求可以减小，进而节省碳源；保安生物碳池内的活性碳可进一步去除氨氮、化学耗氧量(COD)、以及亚硝酸盐类、酚类、多环芳香族化合物及含氮、氧、硫的杂环化合物。
所述短程硝化步骤中，短程硝化池内废水的温度控制在30-40℃之间，pH值在7.5-8.5，污泥龄是30-60天，溶解氧控制在每升1-3毫克之间，凯氏氮负荷按每立方天0.15-0.20千克选择，以保证短程硝化池内废水中的凯氏氮在硝化过程中能维持在亚硝酸盐氮阶段。所述短程硝化池采用推流式悬浮污泥反应池，水力在短程硝化池内的停留时间根据进入其内的凯氏氮负荷来确定。合理地控制短程硝化池中废水的温度、pH值、污泥培养时间、溶解氧、凯氏氮负荷有利于提高亚硝酸细菌的浓度和硝化反应速度，缩短硝化反应时间及水力停留时间，如废水的温度、pH值、污泥培养时间、溶解氧、凯氏氮负荷超出上述的指标不利于亚硝酸细菌生长和预计的硝化效果。
所述反硝化步骤中，反硝化池采用推流式挂填料生物膜反应池，且将反硝化池内的水温控制在30-40℃，pH值在8.0-8.5，溶解氧控制在每升0-0.5毫克，碳氮比大于3，水停留时间在24-48小时。所述反硝化步骤中还包括向硝化池内补充碳源的步骤，其补充的碳源由原水和生活污水混合物或甲醇两种方式构成。在反硝化过程中，是将亚硝酸盐氮直接转化氮气，因为亚硝酸盐氮转化成氮气比硝酸盐氮转化成氮气所需要的氢供体少，故可以节省能源和碳源。
所述保安生物碳反应步骤中，保安生物碳反应池内的水温控制在20-30℃，pH值控制在7.0-8.0，溶解氧控制在每升2-5mg，水停留时间为8-12小时，活性碳粒径选择20-40目，投放量为每100立方米有效池溶加15-20Kg。
所述生物处理步骤完成后还包括后处理步骤，在后处理步骤中，先将经保安生物碳池处理的水引入混凝沉淀反应池内，且在混凝反应池中添加有由硫酸亚铁和聚丙烯酰胺混合后构成的混凝剂。
本发明所提出的处理焦化废水的方法中，基于亚硝酸盐氮和硝酸盐氮最终均是氢受体这一理论，将整个生物脱氮过程通过氨氮转化为亚硝酸盐氮，再直接将亚硝酸盐氮直接转化为氮气的途径来完成，相对现有技术省略了亚硝酸盐氮化为硝酸盐氮的程序，且省略的程序所需要的氢供体较少，所以，该处理焦化废水的方法很容易提高微生物浓度和硝化反应速度，能缩短硝化反应时间及水力停留时间，从而可减少反应池的容积，节省基建投资。根据实际检测的结果表明，短程硝化和反硝化阶段的需氧量可以减少25％，反硝化阶段的碳源可节省40％，反应池的容积可缩小30-40％，处理后出水中的化学耗氧量(COD)每升小于60mg，NH3-N每升小于10mg，酚每升小于0.2mg，氰化物每升小于0.2mg，这些指标均远远低于国家一级排放标准；另外，该处理方法不需要硝化液回流，可以进一步节省设备投资和运行成本。
具体实施方式：
实施例1：
用本发明所提出的方法处理焦化废水一般包括预处理、生化处理和后处理三个阶段。
预处理阶段，将焦化废水引入隔油池中，再将沉淀到隔油池底部的大量焦油抽吸到油水分离设备内，以实现重力除油；然后将隔油池的出水汇入调节池，以使进入下一程序的废水不受高峰流量和浓度的影响；将调节池的出水送至加药混合反应池，然后自流进入溶气气浮机进行气浮，以进一步去除废水中的硫氰化物及油。在本实施例中，水力在隔油池的停留时间可设定2-4小时，在调节池中，水力停留时间设定为20小时，气浮时的水力停留时间设定为1小时。
生化处理阶段，将经预处理的废水与二沉池中的回流污泥一同引进配水井中，并向配水井中添加含磷营养盐，然后将配水井中的混合液体引入短程硝化池中，该短程硝化池采用推流式悬浮污泥反应池，所谓推流式悬浮污泥反应池是使反应池中的污染物随水流的推动逐渐减低，形成一定的浓度梯度，同时将污泥的状态设计成悬浮式，有助于系统的调整和维护。为确保短程硝化池内的细菌为亚硝酸细菌占主导，将短程硝化池内废水的温度控制在40℃，pH值在7.5，污泥龄是30天，溶解氧控制在每升3毫克，凯氏氮负荷选择每立方天0.20千克，水力停留时间以进水凯氏氮值与负荷的比值确定，然后再出水引入二沉池内进行泥水分离，让一部分污泥回流至短程硝化池，剩余部分污泥分进污泥储池。将二沉池内的废水引入反硝化池中，反硝化池采用推流式挂填料生物膜反应池，且将反硝化池内的水温控制在30℃，pH值在8.5，溶解氧控制在每升0.5毫克，碳氮比为3.1，水停留时间在48小时，如反硝化池内碳源不足，可向其内补充的碳源，碳源可由原水和生活污水混合物或甲醇两种方式构成，具体投加量是按排放要求的脱氮率再结合污水中的亚硝酸盐氮浓度来确定。将反硝化池内的水引入到保安生物碳池中，且将保安生物碳池内的水温控制在30℃，pH值控制在8.0，溶解氧控制在每升5mg，水停留时间为8小时，活性碳粒径选择20-40目，投放量为每100立方米有效池溶加入15Kg，保安生物碳池采用挂填料生物膜反应池。
后处理阶段，将经保安生物碳池处理的水引入混凝沉淀反应池内，且在混凝沉淀池中添加有由硫酸亚铁和聚丙烯酰胺混合后构成的混凝剂，以进一步去除化学耗氧量(COD)、水的浊度和色度混凝剂的投放量可由小试确定，即先做一组对比样，选择一定的投药浓度梯度，看处理的结果，最终确定最佳投药量。混凝反应时间0.5小时，混凝沉淀水力停留时间控制在3小时，将分离后的污泥送入污泥储池，上清液外排或回收。
实施例2：
本实施例所述的处理焦化废水与实施例1基本相同，所不同的是在生化处理阶段中，短程硝化池和反硝化池，以及保安生物碳池控制的参数不同，即将短程硝化池内废水的温度控制在30℃，pH值在8.5，污泥龄是60天，溶解氧控制在每升1毫克，凯氏氮负荷选择每立方天0.15千克，水力停留时间以进水凯氏氮值与负荷的比值确定；反硝化池内的水温控制在40℃，pH值在8.0，溶解氧控制在每升0.2毫克，碳氮比为3.3，水停留时间在24小时；保安生物碳池内的水温控制在20℃，pH值控制在7.0，溶解氧控制在每升2mg，水停留时间为12小时，活性碳的投放量为每100立方米有效池溶加入20Kg。
实施例3：
本实施例所述的处理焦化废水与实施例1基本相同，所不同的是在生化处理阶段中，短程硝化池和反硝化池，以及保安生物碳池控制的参数不同，即将短程硝化池内废水的温度控制在35℃，pH值在8.0，污泥龄是45天，溶解氧控制在每升2毫克，凯氏氮负荷选择每立方天0.15千克，水力停留时间以进水凯氏氮值与负荷的比值确定；反硝化池内的水温控制在35℃，pH值在8.3，溶解氧控制在每升0.3毫克，碳氮比为3.2，水停留时间在34小时；保安生物碳池内的水温控制在25℃，pH值控制在7.5，溶解氧控制在每升3.5mg，水停留时间为10小时，活性碳的投放量为每100立方米有效池溶加入20Kg。
在实施例1-3中，可根据生物处理阶段的出水情况确定是否再进入后处理阶段，如果生物处理阶段的出水可以达到排放标准，可以省略后处理阶段这一程序。
Claims (7)
1、一种处理焦化废水的方法，包括重力除油和气浮两个预处理步骤，其特征在于：还包括短程硝化和反硝化，以及保安生物碳反应这三个生化处理步骤，在生化处理步骤中，首先将预处理的废水引入到短程硝化池中，以将废水中的凯氏氮硝化成亚硝酸盐氮，然后将短程硝化的废水引入到反硝化池中对废水内的亚硝酸盐氮进行反硝化处理，再将反硝化池内的水引入到装有活性碳的保安生物碳池中进行保安处理。
2、根据权利要求1所述的方法，其征在于：所述短程硝化步骤中，短程硝化池内废水的温度控制在30-40℃之间，pH值在7.5-8.5，污泥龄是30-60天，溶解氧控制在每升1-3毫克之间，凯氏氮负荷按每立方天0.15-0.20千克选择，以保证短程硝化池内废水中的凯氏氮在硝化过程中能维持在亚硝酸盐氮阶段。
3、根据权利要求1所述的方法，其征在于：所述反硝化步骤中，反硝化池采用推流式挂填料生物膜反应池，且将反硝化池内的水温控制在30-40℃，pH值在8.0-8.5，溶解氧控制在每升0-0.5毫克，碳氮比大于3，水停留时间在24-48小时。
4、根据权利要求1所述的方法，其征在于：所述保安生物碳反应步骤中，保安生物碳反应池内的水温控制在20-30℃，pH值控制在7.0-8.0，溶解氧控制在每升2-5mg，水停留时间为8-12小时，活性碳粒径选择20-40目，投放量为每100立方米有效池溶加15-20Kg。
5、根据权利要求1所述的方法，其征在于：所述生物处理步骤完成后还包括后处理步骤，在后处理步骤中，先将经保安生物碳池处理的水引入混凝沉淀反应池内，且在混凝反应池中添加有由硫酸亚铁和聚丙烯酰胺混合后构成的混凝剂。
6、根据权利要求1或2所述的方法，其征在于：所述短程硝化步骤中，短程硝化池采用推流式悬浮污泥反应池，水力在短程硝化池内的停留时间根据进入其内的凯氏氮量与其负荷的比值来确定。
7、根据权利要求1或3所述的方法，其征在于：所述反硝化步骤中还包括向硝化池内补充碳源的步骤，其补充的碳源由原水和生活污水混合物或甲醇两种方式构成。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Open date: 20090513 |