CN101817618B - 一种生物法处理焦化废水的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种生物法处理焦化废水的方法。其技术方案是按体积百分含量计，先将0％～60％的预处理后的焦化废水通过阀门A进入好氧脱碳池(1)脱碳，停留6～12h；脱碳后再进入缺氧反硝化池(2)，同时将40％～100％的预处理后的焦化废水通过阀门B进入缺氧反硝化池(2)，停留15～25h；然后进入好氧硝化池(3)，停留20～30h；随后进入二沉池(4)沉淀2～3h，澄清水回流至缺氧反硝化池(2)进行反硝化，回流比为300％～500％，污泥回流至好氧脱碳池(1)和缺氧反硝化池(2)，污泥回流比为50％～100％，二沉池(4)出水混凝后达标排放。本工艺实现了废水中COD和NH3-N均达到《污水综合排放标准》的一级要求，系统反硝化率高、出水中硝态氮的浓度低。

Description

一种生物法处理焦化废水的方法
技术领域
本发明属于处理焦化废水的技术领域，具体涉及一种生物法处理焦化废水的方法。
背景技术
焦化废水来源于焦化厂原煤高温干馏，煤气净化以及化工产品精制等工艺过程。废水成份复杂，含有芳香族、杂环及多环等难降解有机物和高浓度氨氮。
焦化废水主要采用生化法处理，实际应用中目前以A/O、O/A-O工艺最为多见。A/O具有同时脱碳脱氮的作用，应用较早也较普遍，但废水中COD和氨氮很难同时达标(COD＜100mg/L，NH3-N＜15mg/L)排放，特别是由于焦化废水中含有高浓度难降解有机物和较高浓度的毒物，出水氨氮很难稳定达到《污水综合排放标准》。O/A-O工艺是在A/O前设置了一个O(好氧)池，其主要特点在于经预处理的焦化废水在初曝池O中进行脱碳反应，脱除部分有机物，降低了后续处理硝化池中影响硝化菌的有机物，所以硝化效果好，出水氨氮浓度低，能满足15mg/L的限制要求。但由于焦化废水本身的C/N较低，碳源相对不足，且在初曝池中脱除了部分有机物(特别是易降解有机碳源)，导致废水随后进入的缺氧池(A)，反硝化碳源明显不足，硝化池中的出水回流至缺氧池反硝化受限，反硝化率较低，致使O/A-O工艺出水中仍然含有较高浓度的硝态氮(亚硝酸盐和硝酸盐)，本质上氮污染因素仍未根本消除。
亚硝酸盐和硝酸盐的大量排放对水体危害很大，它们是发生水体富营养化的主因之一，亚硝酸盐本身具有一定的毒性，一方面是部分亚硝酸盐可以和人、动物中的二级胺或三级胺结合转化成强致癌物质亚硝胺；另一方面，亚硝酸盐进入血液后与人体中的血红蛋白结合，会使正常的血红蛋白失去携氧能力。硝酸盐在体内可以转化成亚硝酸盐，另外亚硝酸盐和硝酸盐对鱼虾有较强的毒害作用。目前焦化废水的处理对氨氮指标控制严格，对总氮控制，尤其是硝酸盐氮和亚硝酸盐氮的控制尚未得到足够的重视，导致大量的亚硝酸盐和硝酸盐排入受纳水体，造成水体富营养化和饮水安全出现潜在危害。
发明内容
本发明旨在克服现有生物处理工艺存在的问题，目的是提供一种能实现焦化废水中COD和NH3-N均达到《污水综合排放标准》的一级要求、系统反硝化率高和出水中硝态氮浓度低的生物法处理焦化废水的工艺。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：按体积百分含量计，先将0％～60％的预处理后的焦化废水通过阀门A控制进入好氧脱碳池脱碳，停留6～12h；脱碳后再进入缺氧反硝化池，同时将40％～100％的预处理后的焦化废水通过阀门B控制进入缺氧反硝化池，停留15～25h；然后进入好氧硝化池，向好氧硝化池连续投加碱液，以中和硝化过程产生的酸，停留时间为20～30h；随后进入二沉池沉淀2～3h，二沉池的澄清水通过管路回流至缺氧反硝化池进行反硝化，回流比为300％～500％，二沉池中的污泥通过管路回流至好氧脱碳池和缺氧反硝化池，污泥回流比为50％～100％，二沉池其余的澄清水混凝后达标排放。
用该方法处理焦化废水开始时，好氧脱碳池、缺氧反硝化池和好氧硝化池分别接种微生物菌种；在运行过程中，好氧脱碳池、缺氧反硝化池和好氧硝化池的溶解氧浓度分别为2～3mg/L、0～0.5mg/L和2～4mg/L；pH值分别为6.5～7.8、6.5～8.2和6.8～8.5；温度均为20～35℃；每天分别补充磷酸氢钠，补充量占处理焦化废水总质量的0.003％～0.005％。
所述的微生物菌种为其他焦化生化剩余污泥或城市污水处理装置中的普通污泥。
所述的碱液为碳酸钠溶液或为氢氧化钠溶液。
所述的预处理后的焦化废水是经均和、隔油和气浮预处理后的焦化废水，其水质是：COD、NH3-N、酚和氰的质量浓度分别为1500～3500mg/L、150～350mg/L、500～1000mg/L和20～40mg/L。
由于采用上述技术方案，本发明将经均和、隔油和气浮预处理后的焦化废水(以下简称“焦化废水”)，通过控制阀门A和B使一部分进好氧脱碳池，一部分进缺氧反硝化池，两支路的焦化废水流量通过调节阀门A和B，与后续的好氧硝化池分别构成O/A-O和A/O工艺，使本工艺兼具O/A-O和A/O工艺的优点。根据进水的性质控制阀门A、B的开启度，实现两支路流量的优化配置。部分焦化废水直接进入缺氧反硝化池，是为反硝化提供碳源，以提高反硝化率，从而降低系统出水中硝态氮的浓度，设置部分焦化废水通过好氧脱碳池是为了降低进水中过高的有机物浓度。
本发明向好氧脱碳池、缺氧反硝化池、好氧硝化池补充少量的磷酸氢钠作磷源，但不需要外加碳源。故本发明具有如下突出优点：
(1)本发明兼具A/O和O/A-O工艺二者的优点，又克服了各自不足之处，两个支路的废水流量可以依据废水中COD的高低调节；
(2)若预处理后的焦化废水中有机物的含量较高，则较大比例的废水先进好氧脱碳池进行脱碳，由于较大比例的废水已脱碳，有利于后续硝化池的硝化反应，从而保证系统出水NH3-N能达标排放；
(3)若废水中有机物的含量较低，则较大比例的废水直接进缺氧反硝化池，为反硝化提供了丰富的碳源，提高了反硝化率，避免了出水中硝态氮过高的现象；
(4)相对于O/A-O工艺，本发明中的好氧脱碳池容积小，基建投资较低。
本发明实现了焦化废水中COD和NH3-N均达到《污水综合排放标准》的一级要求(COD＜100mg/L，NH3-N＜15mg/L)，并且系统反硝化率高，出水中硝态氮的浓度低，即亚硝酸盐氮和硝酸盐氮之和的浓度低。
附图说明
图1为本发明的一种工艺流程示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明做进一步描述，并非对去保护范围的限制：
实施例1
一种生物法处理焦化废水的方法。经均和、隔油和气浮预处理后的焦化废水的水质是：COD、NH3-N、酚和氰的质量浓度分别为2500～2800mg/L、200～250mg/L、600～800mg/L和25～35mg/L。
其工艺流程如图1所示，按体积百分含量计，先将30％～40％的预处理后的焦化废水通过阀门A控制进入好氧脱碳池1脱碳，停留6.5～7.5h；脱碳后再进入缺氧反硝化池2，同时将60％～70％的预处理后的焦化废水通过阀门B控制进入缺氧反硝化池2，停留22～25h；然后进入好氧硝化池3，向好氧硝化池3连续投加碳酸钠溶液，以中和硝化过程产生的酸，停留时间为20～25h；随后进入二沉池4沉淀2～3h，二沉池4的澄清水通过管路回流至缺氧反硝化池2进行反硝化，回流比为300％～500％，二沉池4中的污泥通过管路回流至好氧脱碳池1和缺氧反硝化池2，污泥回流比为50％～100％，二沉池4其余的澄清水混凝后达标排放。
用该方法处理焦化废水开始时，好氧脱碳池1、缺氧反硝化池2和好氧硝化池3分别接种其他焦化生化剩余污泥；在运行过程中，好氧脱碳池1、缺氧反硝化池2和好氧硝化池3的溶解氧浓度分别为2～3mg/L、0～0.5mg/L和2～4mg/L；pH值分别为6.5～7.8、6.5～8.2和6.8～8.5；温度均为20～35℃；每天分别补充磷酸氢钠，补充量占处理焦化废水总质量的0.003％～0.005％。
经本实施例处理后的焦化废水的水质是：COD、NH3-N、酚和氰的质量浓度分别为90～95mg/L、5～10mg/L、0.1～0.3mg/L和0.1～0.2mg/L，出水硝态氮为40～45mg/L。出水中的COD、NH3-N均达到《污水综合排放标准》的一级要求，且出水中硝态氮的浓度较低，反硝化率高达80％以上。
实施例2
一种生物法处理焦化废水的方法。经均和、隔油和气浮预处理后的焦化废水的水质是：COD、NH3-N、酚和氰的质量浓度分别为2800～3200mg/L、250～300mg/L、700～900mg/L和25～40mg/L。
其工艺流程如图1所示，按体积百分含量计，先将40％～50％的预处理后的焦化废水通过阀门A控制进入好氧脱碳池1脱碳，停留7～10h；脱碳后再进入缺氧反硝化池2，同时将50％～60％的预处理后的焦化废水通过阀门B控制进入缺氧反硝化池2，停留20～22h；然后进入好氧硝化池3，向好氧硝化池3连续投加碳酸钠溶液，以中和硝化过程产生的酸，停留时间为24～27h。随后进入二沉池4。其余同实施例1。
经本实施例处理后的焦化废水的水质是：COD、NH3-N、酚和氰的质量浓度分别为92～96mg/L、6～10mg/L、0.1～0.3mg/L和0.1～0.3mg/L，出水硝态氮为50～60mg/L。出水中的COD、NH3-N均达到《污水综合排放标准》的一级要求，且出水中硝态氮的浓度较低，反硝化率高达80％以上。
实施例3
一种生物法处理焦化废水的方法。经均和、隔油和气浮预处理后的焦化废水的水质是：COD、NH3-N、酚和氰的质量浓度分别为3200～3500mg/L、300～350mg/L、800～1000mg/L和25～40mg/L。
其工艺流程如图1所示，按体积百分含量计，先将50％～60％的预处理后的焦化废水通过阀门A控制进入好氧脱碳池1脱碳，停留9～12h；脱碳后再进入缺氧反硝化池2，同时将40％～50％的预处理后的焦化废水通过阀门B控制进入缺氧反硝化池2，停留18～20h；然后进入好氧硝化池3，向好氧硝化池3连续投加碳酸钠溶液，以中和硝化过程产生的酸，停留时间为25～30h。随后进入二沉池4。其余同实施例1。
经本实施例处理后的焦化废水的水质是：COD、NH3-N、酚和氰的质量浓度分别为93～96mg/L、6～12mg/L、0.1～0.3mg/L和0.2～0.3mg/L，出水硝态氮为60～70mg/L。出水中的COD、NH3-N均达到《污水综合排放标准》的一级要求，且出水中硝态氮的浓度较低，反硝化率高达80％以上。
实施例4
一种生物法处理焦化废水的方法。经均和、隔油和气浮预处理后的焦化废水的水质是：COD、NH3-N、酚和氰的质量浓度分别为1500～1600mg/L、150～250mg/L、500～600mg/L和20～28mg/L。
其工艺流程如图1所示，按体积百分含量计，先将将100％的预处理后的焦化废水通过阀门B控制进入缺氧反硝化池2，停留16～20h；然后进入好氧硝化池3，向好氧硝化池3连续投加碳酸钠溶液，以中和硝化过程产生的酸，停留时间为23～26h。随后进入二沉池4。其余同实施例1。
经本实施例处理后的焦化废水的水质是：COD、NH3-N、酚和氰的质量浓度分别为85～90mg/L、5～8mg/L、0.1～0.2mg/L和0.1～0.2mg/L，出水硝态氮为25～40mg/L。出水中的COD、NH3-N均达到《污水综合排放标准》的一级要求，且出水中硝态氮的浓度较低，反硝化率高达80％以上。
实施例5
一种生物法处理焦化废水的方法。经均和、隔油和气浮预处理后的焦化废水的水质是：COD、NH3-N、酚和氰的质量浓度分别为1600～2000mg/L、220～260mg/L、550～650mg/L和20～30mg/L。
其工艺流程如图1所示，按体积百分含量计，先将10％～20％的预处理后的焦化废水通过阀门A控制进入好氧脱碳池1脱碳，停留6～7h；脱碳后再进入缺氧反硝化池2，同时将80％～90％的预处理后的焦化废水通过阀门B控制进入缺氧反硝化池2，停留15～20h；然后进入好氧硝化池3，向好氧硝化池3连续投加氢氧化钠溶液，以中和硝化过程产生的酸，停留时间为24～26h；随后进入二沉池4沉淀2～3h，二沉池4的澄清水通过管路回流至缺氧反硝化池2进行反硝化，回流比为300％～500％，二沉池4中的污泥通过管路回流至好氧脱碳池1和缺氧反硝化池2，污泥回流比为30％～100％，二沉池4其余的澄清水混凝后达标排放。
在好氧脱碳池1、缺氧反硝化池2和好氧硝化池3启动时分别接种城市污水处理装置中的普通污泥。
其余同实施例1。
经本实施例处理后的焦化废水的水质是：COD、NH3-N、酚和氰的质量浓度分别为90～95mg/L、5～10mg/L、0.1～0.2mg/L和0.1～0.2mg/L，出水硝态氮为40～45mg/L。出水中的COD、NH3-N均达到《污水综合排放标准》的一级要求，且出水中硝态氮的浓度较低，反硝化率高达80％以上。
实施例6
一种生物法处理焦化废水的方法。经均和、隔油和气浮预处理后的焦化废水的水质是：COD、NH3-N、酚和氰的质量浓度分别为2000～2500mg/L、240～300mg/L、600～700mg/L和25～40mg/L。
其工艺流程如图1所示，按体积百分含量计，先将20％～30％的预处理后的焦化废水通过阀门A控制进入好氧脱碳池1脱碳，停留7～8h；脱碳后再进入缺氧反硝化池2，同时将70％～80％的预处理后的焦化废水通过阀门B控制进入缺氧反硝化池2，停留20～22h；然后进入好氧硝化池3，向好氧硝化池3连续投加氢氧化钠溶液，以中和硝化过程产生的酸，停留时间为25～27h；随后进入二沉池4。其余同实施例5。
经本实施例处理后的焦化废水的水质是：COD、NH3-N、酚和氰的质量浓度分别为91～96mg/L、5～11mg/L、0.1～0.3mg/L和0.1～0.3mg/L，出水硝态氮为50～60mg/L。出水中的COD、NH3-N均达到《污水综合排放标准》的一级要求，且出水中硝态氮的浓度较低，反硝化率高达80％以上。
本具体实施方式将经均和、隔油和气浮预处理后的焦化废水以下简称“焦化废水”，通过控制阀门A和B使一部分进好氧脱碳池，一部分进缺氧反硝化池，两支路的焦化废水流量通过调节阀门A和B，与后续的好氧硝化池分别构成O/A-O和A/O工艺，使本工艺兼具O/A-O和A/O工艺的优点。根据进水的性质控制阀门A、B的开启度，实现两支路流量的优化配置。部分焦化废水直接进入缺氧反硝化池，是为反硝化提供碳源，以提高反硝化率，从而降低系统出水中硝态氮的浓度，设置部分焦化废水通过好氧脱碳池是为了降低进水中过高的有机物浓度。
本发明向好氧脱碳池、缺氧反硝化池、好氧硝化池补充少量的磷酸氢钠作磷源，但不需要外加碳源。故本发明具有如下突出优点：
1本发明兼具A/O和O/A-O工艺二者的优点，又克服了各自不足之处，两个支路的废水流量可以依据废水中COD的高低调节；
2若预处理后的焦化废水中有机物的含量较高，则较大比例的废水先进好氧脱碳池进行脱碳，由于较大比例的废水已脱碳，有利于后续硝化池的硝化反应，从而保证系统出水NH3-N能达标排放；
3若废水中有机物的含量较低，则较大比例的废水直接进缺氧反硝化池，为反硝化提供了丰富的碳源，提高了反硝化率，避免了出水中硝态氮过高的现象；
4相对于O/A-O工艺，本发明中的好氧脱碳池容积小，基建投资较低。
本发明实现了废水中COD和NH3-N均达到《污水综合排放标准》的一级要求COD＜100mg/L，NH3-N＜15mg/L，并且系统反硝化率高、出水中硝态氮的浓度低。

Claims (4)

1.一种生物法处理焦化废水的方法，其特征在于按体积百分含量计，先将60％的预处理后的焦化废水通过阀门A控制进入好氧脱碳池(1)脱碳，停留6～12h；脱碳后再进入缺氧反硝化池(2)，同时将40％的预处理后的焦化废水通过阀门B控制进入缺氧反硝化池(2)，停留15～25h；然后进入好氧硝化池(3)，向好氧硝化池(3)连续投加碱液，停留20～30h；随后进入二沉池(4)沉淀2～3h，二沉池(4)的澄清水通过管路回流至缺氧反硝化池(2)进行反硝化，回流比为300％～500％，二沉池(4)中的污泥通过管路回流至好氧脱碳池(1)和缺氧反硝化池(2)，污泥回流比为50％～100％，二沉池(4)其余的澄清水混凝后达标排放；
用该方法处理焦化废水开始时，好氧脱碳池(1)、缺氧反硝化池(2)和好氧硝化池(3)分别接种微生物菌种；在运行过程中，好氧脱碳池(1)、缺氧反硝化池(2)和好氧硝化池(3)的溶解氧浓度分别为2～3mg/L、0～0.5mg/L和2～4mg/L；pH值分别为6.5～7.8、6.5～8.2和6.8～8.5；温度均为20～35℃；每天分别补充磷酸氢钠，补加量占处理焦化废水总质量的0.003％～0.005％。
2.根据权利要求1所述的生物法处理焦化废水的方法，其特征在于所述的微生物菌种为其他焦化生化剩余污泥或城市污水处理装置中的普通污泥。
3.根据权利要求1所述的生物法处理焦化废水的方法，其特征在于所述的碱液为碳酸钠溶液或为氢氧化钠溶液。
4.根据权利要求1所述的生物法处理焦化废水的方法，其特征在于所述的预处理后的焦化废水是经均和、隔油和气浮预处理后的焦化废水，其水质是：COD、NH3-N、酚和氰的质量浓度分别为1500～3500mg/L、150～350mg/L、500～1000mg/L和20～40mg/L。
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