CN101555069A

CN101555069A - 厌氧共代谢处理煤化工废水的方法

Info

Publication number: CN101555069A
Application number: CNA2009100720340A
Authority: CN
Inventors: 韩洪军; 姜殿臣; 高亚楼; 宁秋实; 韩雪冬; 金刚石; 曲江; 李生敏; 王伟; 李慧强; 杜彦杰
Original assignee: China Coal Longhua Harbin Coal Chemical Industry Co Ltd; Harbin Institute of Technology
Current assignee: China Coal Longhua Harbin Coal Chemical Industry Co Ltd; Harbin Institute of Technology
Priority date: 2009-05-15
Filing date: 2009-05-15
Publication date: 2009-10-14
Anticipated expiration: 2029-05-15
Also published as: CN101555069B

Abstract

厌氧共代谢处理煤化工废水的方法，它涉及一种处理煤化工废水的方法。本发明解决了采用厌氧工艺处理煤化工废水存在启动困难、初期厌氧菌种难以适应废水的特点，难以实现高效、稳定运行的问题。主要步骤为：选定待处理废水；以厌氧颗粒污泥作为初始接种泥源；采用甲醇作为共代谢基质，每天甲醇投加的COD总量与每天处理煤化工废水的COD总量之比控制在0.1～0.5；保持水力停留时间HRT为24h；控制稳定的工况。本发明利用甲醇作为厌氧处理煤化工废水的共代谢基质，使得造气废水的可厌氧生化性得到了大幅度提高，缩短了反应器的启动时间，解决了煤化工废水厌氧处理困难的问题。稳定运行后，厌氧处理煤化工废水的COD去除率可达到50％以上，总酚的去除率可达到70－80％。

Description

厌氧共代谢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，属于市政工程、环境工程及化工废水处理技术领域。

背景技术

煤化工废水是指在煤加工的预处理、处理过程中产生的废水，主要包括造气废水、净化洗涤废水和其它煤制品产生的废水，属于当前难处理的工业废水之一。该废水的成份极其复杂，不但含有大量的酚类化合物外，还包括脂肪族类化合物、杂环化合物、多环芳香族化合物和氰化物等。这些成份大多属于有毒有害、难降解的有机物，具有很强的生物毒害作用，严重威胁了环境的安全。我国是一个煤炭资源丰富的国家，随着国内能源需求的日益紧张，企业会逐步扩大煤炭的开采和加工，煤化工废水的治理也就变得日益严峻，因此如何处理煤化工废水便成为了研究的焦点。

目前，国内外对主要的煤化工产品所产生的各类废水都有相关的研究，但多数研究均集中在好氧生物处理工艺。厌氧工艺虽具有能耗低、有机容积负荷高、剩余污泥量少、能分解有毒、难降解有机物等优点，但处理煤化工废水仍存在启动困难、处理效能低等问题而很少报道。发明人在通过对煤化工企业废水处理的大量实地调查和试验研究发现，直接采用好氧生物工艺处理煤化工废水启动快、运行稳定，但运行成本高、出水水质很难达标且后续处理难度极大。如果煤化工废水经过厌氧处理后，不但能使很多难好氧处理的有机物质得到分解，而且为后续实现达标排放处理创造了良好的条件。因厌氧处理煤化工废水的最大问题在于启动困难、初期厌氧菌种难以适应废水的特点，不仅造成工艺处理效能极低，而且系统内菌种增殖困难，难以实现高效、稳定运行。因此，厌氧处理煤化工废水的成功关键在于如何实现接种细菌适应煤化工废水水质并大量繁殖的要求。

发明内容

本发明为了解决采用厌氧工艺处理煤化工废水存在启动困难、初期厌氧菌种难以适应废水的特点，不仅造成工艺处理效能极低，而且系统内菌种增殖困难，难以实现高效、稳定运行的问题；进而提供了一种厌氧共代谢处理煤化工废水的方法。

本发明为解决上述技术问题采取的技术方案是：本发明所述的厌氧共代谢处理煤化工废水的方法包括如下步骤：

步骤一、选定以酚类为主要污染物、COD(化学需氧量)为3000～4000mg/L、总酚浓度为600～800mg/L的煤化工废水作为待处理废水；

步骤二、以厌氧颗粒污泥作为初始接种泥源，将所述初始接种泥源放入厌氧反应器内并静沉12～24小时；所述厌氧反应器为中温厌氧反应器，即保持厌氧反应器内的温度为32～35℃；

步骤三、采用甲醇作为共代谢基质，将甲醇投加到待处理废水中，每天甲醇投加的COD总量与每天处理煤化工废水的COD总量之比控制在0.1～0.5；

步骤四、将投配甲醇的待处理废水引入到厌氧反应器内，并保持水力停留时间HRT为24h；

步骤五、控制稳定的工况，采用步骤三所述的甲醇投配比的基础上运行三至四个月即可达到稳定的工况。

本发明的有益效果是：

本发明利用甲醇作为厌氧处理煤化工废水的共代谢基质，使得造气废水的可厌氧生化性得到了大幅度提高，缩短了反应器的启动时间，解决了煤化工废水厌氧处理困难的问题。稳定运行三至四个月，在HRT为24h和最佳的甲醇投配比情况下，厌氧处理煤化工废水的COD去除率可达到50％以上，总酚的去除率可达到70-80％；煤化工废水的厌氧处理效果得到了极大的提高。本发明通过投加特定比例的共代谢基质提高了煤化工废水厌氧处理的可行性，并强化了其厌氧处理能力，大幅度提升了煤化工废水中污染物(尤其是酚类污染物)的厌氧去除效果，为后续工艺处理减轻负担。

附图说明

图1是外循环厌氧反应器的结构示意图(EC厌氧反应器；进水1、提升泵2、配水装置3、取样口4、温控仪5、循环泵6、三相分离器7、沼气8、出水9)，图2是升流式厌氧污泥床的结构示意图(UASB厌氧反应器；进水1、提升泵2、配水装置3、取样口4、温控仪5、三相分离器6、沼气7、出水8)，图3是厌氧膨胀颗粒污泥床的结构示意图(EGSB厌氧反应器；进水1、提升泵2、配水装置3、取样口4、温控仪5、循环泵6、三相分离器7、沼气8、出水9)。

具体实施方式

具体实施方式一：本实施方式所述的厌氧共代谢处理煤化工废水的方法包括如下步骤：

步骤一、选定以酚类为主要污染物、COD为3000～4000mg/L、总酚浓度为600～800mg/L的煤化工废水作为待处理废水(原水)；

步骤三、采用甲醇作为共代谢基质，将甲醇投加到待处理废水中，每天甲醇投加的COD总量(甲醇的COD当量)与每天处理煤化工废水的COD总量之比控制在0.1～0.5；

步骤五、控制稳定的工况，采用步骤三所述的甲醇投配比的基础上运行三至四个月即可达到稳定的工况；厌氧共代谢处理煤化工废水需要稳定控制各个运行参数，运行时间需要三至四个月。

利用微生物在降解外加甲醇的同时，对煤化工废水中有毒有害、难降解性污染物进行共代谢降解作用。采用甲醇作为共代谢基质可以加快反应器内厌氧细菌的增殖速度、获得正常代谢所不能处理的难降解性污染物的作用效果。此技术的核心是采用甲醇作为共代谢基质以及甲醇的投加量。由于煤化工废水中有机污染物主要是大量的酚类化合物、脂肪族类化合物、杂环化合物和多环芳香族化合物，采用甲醇作为共代谢基质要比小分子糖类、生活污水更能发挥效能。厌氧共代谢是一种耗能反应，能量主要来自生长基质的代谢过程，当生长基质被消耗完时，能量便来源于细胞自身储存能量物质。由共代谢理论可知，关键酶的诱导及其活性的维持、生长基质与目标污染物之间的竞争抑制、目标污染物及其中间产物对厌氧微生物的毒性作用将是影响共代谢过程的关键性因素。所以，在厌氧处理煤化工废水中控制最佳的甲醇投加比例可以实现反应器的快速启动和高效、稳定运行。

反应器在HRT为24h的条件下稳定运行三至四个月，厌氧处理煤化工废水在最佳的甲醇投配比(0.1-0.5)情况下的COD去除率可达到50％以上，总酚的去除率可达到70-80％；与空白试验结果相比，在最佳的甲醇投配比条件下COD和总酚去除率分别提高了20-30％和30-40％以上；与2倍和1倍的最佳甲醇投加量相比，在最佳的甲醇投配比条件下总酚去除率均提高了15-20％左右。所以，投加最佳量的甲醇使煤化工废水的厌氧处理效果得到了极大的提高。

具体实施方式二：本实施方式在步骤一中所述煤化工废水的单元酚浓度为150-250mg/L。其它步骤与具体实施方式一相同。

具体实施方式三：本实施方式在步骤二中，厌氧反应器内的初始接种泥源的接种量控制在40gVSS/L以上(VSS是指挥发性悬浮固体)。其它步骤与具体实施方式一或二相同。

具体实施方式四：本实施方式在步骤三中，每天甲醇投加的COD总量(甲醇的COD当量)与每天处理煤化工废水的COD总量之比控制在0.2或0.3。其它步骤与具体实施方式一相同。

具体实施方式五：本实施方式在步骤四中，控制厌氧反应器内的混合液的pH为7.0～8.0，并在每升原水中添加微量元素：KH₂PO₄，32mg/L；CaCl₂，100mg/L；MgSO₄，100mg/L；FeSO₄，20mg/L；CoCl₂，50μg/L，NiCl₂，50μg/L；FeCl₃，50μg/L；ZnSO₄，50μg/L：上述微量元素可提高厌氧细菌的活性，进一步强化厌氧细菌对有机污染物的去除效果。其它步骤与具体实施方式一或四相同。

实施例：

本发明采用了实际的煤化工废水作为处理对象，并固定了反应器的外部运行条件。所采用的煤化工废水水质和运行条件如下：

煤化工废水水质：试验废水取自煤化工企业实际排放废水，COD为3000-4000mg/L，BOD₅/COD约为0.3，总酚浓度为600-800mg/L，单元酚浓度为150-250mg/L，NH₃-N为150-250mg/L，温度为32-35℃，pH为7.0-8.0。

运行条件：采用厌氧颗粒污泥作为接种泥源，初始污泥接种量约为45gVSS/L；采用工业精甲醇作为共代谢基质；投配比采用每天甲醇投加的COD总量与每天处理煤化工废水的COD总量之比，最佳的甲醇投配比控制在0.1-0.5；水力停留时间HRT为24h，反应器温度控制在32-35℃，pH为7.0-7.5，并添加微量元素。

本发明采用三种不同的厌氧反应器作为实施对象，以下结合三种不同的厌氧反应器运行实例来对本发明作进一步说明。

实施例1

反应器：外循环(External Circulation，EC)厌氧反应器(图1)，采用有机玻璃柱(直径10cm，高度108cm)，底部采用旋流布水，并实现反应器内的废水回流。

在此实施条件下稳定运行3个月，厌氧处理煤化工废水在最佳的甲醇投配比情况下的COD去除率平均为57％，总酚的去除率平均为78％；与空白试验结果相比(没有投加甲醇)，在最佳的甲醇投配比条件下COD和总酚去除率分别提高了26％和39％；与2倍和1倍的最佳甲醇投加量相比，在最佳的甲醇投配比条件下总酚去除率分别提高了17％和18％。

实施例2

反应器：升流式厌氧污泥床(Up-flow Anaerobic Sludge Bed，UASB)(图2)，采用有机玻璃柱(直径10cm，高度108cm)，底部采用旋流布水，不采用废水回流技术。

在此实施条件下稳定运行3个月，厌氧处理煤化工废水在最佳的甲醇投配比情况下的COD去除率平均为49％，总酚的去除率平均为68％；与空白试验结果相比，在最佳的甲醇投配比条件下COD和总酚去除率分别提高了22％和25％；与2倍和1倍的最佳甲醇投加量相比，在最佳的甲醇投配比条件下总酚去除率分别提高了14％和16％。

实施例3

反应器：厌氧膨胀颗粒污泥床(Expanded Granular Sludge Bed，EGSB)(图3)，采用有机玻璃柱(直径10cm，高度108cm)，底部采用旋流布水，并实现反应器的出水回流。

在此实施条件下稳定运行三个月，厌氧处理煤化工废水在最佳的甲醇投配比情况下的COD去除率平均为53％，总酚的去除率平均为75％；与空白试验结果相比，在最佳的甲醇投配比条件下COD和总酚去除率分别提高了25％和29％；与2倍和1倍的最佳甲醇投加量相比，在最佳的甲醇投配比条件下总酚去除率分别提高了15％和17％。

Claims

1、一种厌氧共代谢处理煤化工废水的方法，其特征在于：所述方法包括如下步骤：

步骤一、选定以酚类为主要污染物、COD为3000～4000mg/L、总酚浓度为600～800mg/L的煤化工废水作为待处理废水；

步骤五、控制稳定的工况，采用步骤三所述的甲醇投配比的基础上运行三个月即可达到稳定的工况。

2、根据权利要求1所述的厌氧共代谢处理煤化工废水的方法，其特征在于：在步骤一中所述煤化工废水的单元酚浓度为150-250mg/L。

3、根据权利要求1或2所述的厌氧共代谢处理煤化工废水的方法，其特征在于：在步骤二中，厌氧反应器内的初始接种泥源的接种量控制在40gVSS/L以上。

4、根据权利要求1所述的厌氧共代谢处理煤化工废水的方法，其特征在于：在步骤三中，每天甲醇投加的COD总量与每天处理煤化工废水的COD总量之比控制在0.2。

5、根据权利要求1或4所述的厌氧共代谢处理煤化工废水的方法，其特征在于：在步骤四中，控制厌氧反应器内的混合液的pH为7.0～8.0，并在每升原水中添加微量元素：KH₂PO₄，32mg/L；CaCl₂，100mg/L；MgSO₄，100mg/L；FeSO₄，20mg/L；CoCl₂，50μg/L，NiCl₂，50μg/L；FeCl₃，50μg/L；ZnSO₄，50μg/L。