CN101597125B - 一种生物膜法处理焦化废水的工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种生物膜法废水处理工艺，属于环境保护和难降解工业废水处理领域，主要处理焦化废水，同样适用于处理高COD、高氨氮的工业废水，能够实现高效去除COD和高效脱氮。所用反应器包括：厌氧生物滤池、好氧生物流化床、缺氧生物滤池和沉淀池。经预处理的焦化废水依次通过厌氧生物滤池进行水解酸化、通过好氧生物流化床进行氧化，然后通过缺氧生物滤池进行过滤，再通过沉淀池去除悬浮物，沉淀池出水部分直接排放，部分用于回流至厌氧生物滤池。出水COD去除率达到90％以上，氨氮去除率达到95％以上，其余指标均达到国家排放标准(GB8978-1996)一级标准。该处理工艺具有较高的水力负荷和抗冲击负荷的能力，且占地面积较少。

Description

一种生物膜法处理焦化废水的工艺
技术领域
本发明涉及一种废水处理工艺，属于环境保护和难降解工业废水处理领域，主要处理焦化废水，同样适用于处理高COD、高氨氮的工业废水，能够实现高效去除COD和高效脱氮。
技术背景
焦化废水为炼制焦碳或制煤气过程中产生的难生物降解的高浓度有毒有机废水，主要来源于钢铁冶金和炼焦行业的焦化厂。焦化废水中主要含有氨氮(NH3-N)、氰化物、酚类化合物、多环芳香族化合物和含氮、氧、硫的杂环化合物及脂肪族化合物等污染物质，具有“三致”作用，对人体健康和生态环境威胁巨大。除了组成复杂外，焦化废水还具有水质变化幅度大、可生化性差、毒性大等特点。
目前，处理焦化废水的方法很多，但国内大多数焦化厂的焦化废水仍然以生物处理为主，普遍采用活性污泥法和A2O(厌氧-缺氧-好氧)工艺。A2O工艺的效果优于活性污泥法，但是，经过A2O工艺处理的焦化废水往往也很难达到国家排放标准(GB8978-1996)中的二级排放标准，特别是COD和NH3-N这两个指标很难同时达标，GB8978-1996中的一级和二级排放标准是COD和NH3-N分别低于100mg/L、150mg/L和15mg/L、25mg/L。COD难以达标的主要原因是焦化废水中含有一定量的难生物降解的有机物，这些难降解有机物在生物反应器中往往不能被有效去除而直接进入出水中，导致出水COD偏高，此外，由于焦化废水具有毒性，当毒性有机物达到一定浓度范围时，硝化细菌将受到抑制，导致NH3-N不能有效去除，难以达标。
结合目前我国焦化废水的处理技术，寻找高效稳定、成本低廉、便于管理的生物处理方法成了我国焦化废水处理领域的重要任务。
发明内容
本发明的目的在于克服现有生物处理焦化废水出水COD偏高，NH3-N不能有效去除，难以达标的不足之处，提供一种高效稳定、成本低廉、便于管理的生物处理焦化废水工艺，使焦化废水经处理后能够达到相关国家排放标准，解决我国国内焦化废水难以处理的现状。
一种生物膜法处理焦化废水的工艺，其特征在于采用厌氧生物滤池+好氧生物流化床+缺氧生物滤池工艺，经过预处理的焦化废水依次进入厌氧生物滤池反应器A、好氧生物流化床反应器B、缺氧生物滤池反应器C和沉淀池D，沉淀池D出水部分回流至厌氧生物滤池反应器A进行内循环，部分外排。
厌氧生物滤池反应器、好氧生物流化床反应器、缺氧生物滤池反应器均使用生物膜法，反应器中投加生物膜载体，其中厌氧生物滤池反应器和好氧生物流化床反应器中的载体为聚丙烯材质悬浮生物载体，载体为空心圆柱体，内部有交叉隔板，表面呈波纹状，凹凸不平，长为10～15mm，直径为8～12mm，厌氧生物滤池反应器中载体投加体积为反应器容积的60％～80％，好氧生物流化床反应器中载体投加体积为反应器容积的30％～40％；缺氧生物滤池反应器中的载体为陶粒和沸石，载体的平均直径为2～5mm，投加体积为反应器容积的60％～80％。
如上所述的生物膜法处理焦化废水工艺，所使用的厌氧生物滤池反应器A为升流式混合型厌氧生物滤池反应器，所使用的生物流化床反应器B为三相内循环生物流化床反应器，所使用的缺氧生物滤池反应器C为降流式缺氧生物滤池反应器；所使用的沉淀池D为斜板或斜管沉淀池。
如上所述的生物膜法处理焦化废水工艺，使用厌氧生物滤池+好氧生物流化床+缺氧生物滤池处理焦化废水，其设计参数为：厌氧生物滤池反应器水力停留时间12～16小时，好氧生物流化床反应器水力停留时间为8～12小时，缺氧生物滤池反应器水力停留时间为4～8小时，沉淀池出水部分回流，回流比2∶1至4∶1。
结果表明该工艺具有较好的同时去除COD和NH3-N的效果，对色度也有较大改善，厌氧生物滤池具有较好的反硝化脱除硝氮的效果，能够去除回流水中的硝酸盐，同时，还能去除部分有机物，降低COD，并且能够增加废水的可生化性，为好氧生物流化床的生化处理创造了较好条件。好氧生物流化床具有同时去除COD、NH3-N和总氮的能力，绝大部分的COD和NH3-N在该反应器中得到去除。缺氧生物滤池可以过滤、去除一部分硝氮，同时可以去除一些剩余的COD，还可以创造一个缺氧条件，使回流水氧含量降低，为厌氧生物滤池的厌氧环境提供一定保证。沉淀池主要起到去除悬浮物的作用，包括一些悬浮活性污泥，使污水达到排放标准。
采用厌氧生物滤池+好氧生物流化床+缺氧生物滤池的处理工艺处理焦化废水，系统COD去除率达到90％以上，NH3-N去除率在95％以上，出水COD和NH3-N氨氮均能达到国家一级排放标准。
本发明的优点及用途：
(1)该工艺具有较高的容积负荷和抗冲击能力。焦化废水的水质波动较大，尤其是氨氮，焦化废水的进水NH3-N氨氮浓度一般在100mg/L～600mg/L之间波动，对处理系统的冲击很大，该工艺均采用生物膜法，反应器中装有生物膜载体，生物量较大，不仅容积负荷高，而且抗冲击能力强，可以满足焦化废水的特点，保证废水达标排放。
(2)该工艺的厌氧反应器采用混合型升流式厌氧生物滤池，该反应器与升流式厌氧生物滤池相比，减小了滤料层的厚度，与升流式厌氧污泥床相比，可不设三相分离器，因此可节省基建费用。同时该类型反应器可增加总的生物固体量，并减少滤池被堵塞的可能性。该反应器无需污泥回流，运行管理方便，处理稳定性较高。
(3)该工艺的好氧反应器采用内循环三相生物流化床，该反应器曝气效率高，曝气量小，成本低，反应器内载体流化效果好，污水处理较彻底，产生的污泥量小，无需污泥回流，运行管理方便，耐冲击能力强，处理稳定性较高。
(4)本工艺设置了缺氧生物滤池，该反应器在去除COD、NH3-N及过滤的同时，还能适当降低水中的氧含量，使回流水中的氧含量降低，保证厌氧生物滤池中的厌氧环境，不会对厌氧菌产生抑制作用。
(5)经过该工艺的处理，焦化废水COD去除率可达到90％以上，NH3-N去除率达到95％以上，出水能达到国家污水排放标准(GB8978-1996)的一级排放标准。
附图说明
图1为本发明处理焦化废水的工艺流程图，其中的标号为：
A：厌氧生物滤池反应器
B：好氧生物流化床反应器
C：缺氧生物滤池反应器
D：斜板或斜管沉淀池
E：经适当预处理的焦化废水进水
F：生化处理出水
G：回流水
H：外排水
具体实施方式
下面结合附图对本发明所公开的厌氧生物滤池+好氧生物流化床+缺氧生物滤池处理焦化废水的工艺进行详细阐述。
该工艺如图1所示，其中分为挂膜期和正式运行期。
挂膜期间，先往反应器中放入生物膜载体，厌氧生物滤池和好氧生物流化床中的载体为聚丙烯材质悬浮生物载体，载体为空心圆柱体，内部有交叉隔板，表面呈波纹状，凹凸不平，长为10～15mm，直径为8～12mm，厌氧生物滤池中载体投加体积为反应器容积的60％～80％，好氧生物流化床中载体投加体积为反应器容积的30％～40％。缺氧生物滤池中的载体为陶粒和沸石，载体的平均直径为2～5mm，投加体积为反应器容积的60％～80％。之后，往反应器中加入一定量的活性污泥，活性污泥为焦化厂焦化废水处理的活性污泥，投加活性污泥后，通入适量焦化废水进行驯化挂膜，大约三十天后，驯化挂膜完成，COD和NH3-N的去除趋于稳定。
正式运行期间，经过适当预处理的焦化废水与回流水混合后，进入厌氧生物滤池，此时，厌氧生物滤池内的溶解氧在0.2mg/L以下，温度在20～35℃，pH值调节至6.5～7.5，水力停留时间12～16小时，进水COD指标为800～1000mg/L，出水指标为300～400mg/L，NH3-N进水指标为100～140mg/L，出水指标为60～80mg/L。
经厌氧生物滤池处理后的废水进入好氧生物流化床反应器进一步降解COD和NH3-N，控制温度在20～38℃，pH在6.5～7.5，溶解氧2.0～4.2mg/L，停留时间为8～12小时，COD出水指标为60～120mg/L，，NH3-N出水指标为5～16mg/L。
经好氧生物流化床处理后的废水流入缺氧生物滤池，在4～8小时的停留后，出水COD指标为50～100mg/L，出水NH3-N指标为5～14mg/L，出水溶解氧含量为0.8～1.5mg/L。
最后废水进入沉淀池，经沉淀后一部分进行回流至厌氧生物滤池进行循环，一部分达标排放，回流比控制在2∶1至4∶1，实际中常取3∶1.
用自制的反应器进行相关试验，各反应参数及去除效果如下表所示：
Figure GSB00000471386900041

Claims (3)

1.一种生物膜法处理焦化废水的工艺，其特征在于采用厌氧生物滤池+好氧生物流化床+缺氧生物滤池工艺，经过预处理的焦化废水依次进入厌氧生物滤池反应器(A)、好氧生物流化床反应器(B)、缺氧生物滤池反应器(C)和沉淀池(D)，沉淀池(D)出水部分回流至厌氧生物滤池反应器(A)进行内循环，部分外排；
厌氧生物滤池反应器、好氧生物流化床反应器、缺氧生物滤池反应器均使用生物膜法，反应器中投加生物膜载体，其中厌氧生物滤池反应器和好氧生物流化床反应器中的载体为聚丙烯材质悬浮生物载体，载体为空心圆柱体，内部有交叉隔板，表面呈波纹状，凹凸不平，长为10～15mm，直径为8～12mm，厌氧生物滤池反应器中载体投加体积为反应器容积的60％～80％，好氧生物流化床反应器中载体投加体积为反应器容积的30％～40％；缺氧生物滤池反应器中的载体为陶粒和沸石，载体的平均直径为2～5mm，投加体积为反应器容积的60％～80％。
2.根据权利要求1所述的生物膜法处理焦化废水工艺，其特征为：所使用的厌氧生物滤池反应器(A)为升流式混合型厌氧生物滤池反应器，所使用的生物流化床反应器(B)为三相内循环生物流化床反应器，所使用的缺氧生物滤池反应器(C)为降流式缺氧生物滤池反应器；所使用的沉淀池(D)为斜板或斜管沉淀池。
3.根据权利要求1所述的生物膜法处理焦化废水工艺，其特征为：使用厌氧生物滤池+好氧生物流化床+缺氧生物滤池处理焦化废水，其设计参数为：厌氧生物滤池反应器水力停留时间12～16小时，好氧生物流化床反应器水力停留时间为8～12小时，缺氧生物滤池反应器水力停留时间为4～8小时，沉淀池出水部分回流，回流比2∶1至4∶1。
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