CN102153250B

CN102153250B - 焦化废水处理系统及方法

Info

Publication number: CN102153250B
Application number: CN 201110120885
Authority: CN
Inventors: 向阳; 罗春译
Original assignee: SHANGHAI MEMTECHNICS ENVIRONMENTAL PROTECTION ENGINEERING Co Ltd
Current assignee: SHANGHAI MEMTECHNICS ENVIRONMENTAL PROTECTION ENGINEERING Co Ltd
Priority date: 2011-05-11
Filing date: 2011-05-11
Publication date: 2013-06-19
Anticipated expiration: 2031-05-11
Also published as: CN102153250A

Abstract

本发明公开了一种焦化废水处理系统及方法，所述方法包括优势菌种制备和将所述优势菌种投放入膜生物反应器中，所述膜生物反应器包括好氧活性污泥池和膜分离池，包括以下步骤：（1）从焦化废水排放口取出好氧活性污泥；（2）将步骤（1）中得到的好氧活性污泥驯化和分离纯化，得到优势菌种；（3）将步骤（2）得到的优势菌种投入好氧污泥池中进行反应；（4）经降解反应后的废水进入膜分离池中进行泥水分离。本发明利用活性优势菌种对焦化废水中特定有机污染物的去除效率，达到简便、高效、快速降解有机污染物的目的，使废水达标排放。

Description

焦化废水处理系统及方法

技术领域

本发明涉及一种工业废水的生物处理方法，具体说涉及一种焦化废水处理方法。

本发明还涉及一种工业废水生物处理方法所运用的生物反应器，具体说涉及一种焦化废水处理系统。

背景技术

对于许多工业废水，如油田废水、造纸废水、焦化废水、橡胶废水等，存在许多难降解有机污染物，传统生物处理工艺很难将它去除。一般采用物化处理工艺，不仅设备造价高，运行费用也很昂贵。目前一种新的技术是在传统活性污泥工艺中，投加高效优势菌种，对难降解有机污染物进行强化处理，提高去除率。高效优势菌种处理难降解工业废水，具有成本低、效率高、易操作、无二次污染等特点。

焦化废水是煤在高温干馏过程中以及煤气净化、化学产品精制过程中形成的废水，其中含有酚、氨氮、氰、苯、吡啶、吲哚和喹啉等几十种污染物，成分复杂，污染物浓度高、色度高、毒性大，性质非常稳定，是一种典型的难降解有机废水。它的超标排放对人类、水产、农作物都构成了很大危害。如何改善和解决焦化废水对环境的污染问题，已成为摆在人们面前的一个迫切需要解决的课题。

目前，好氧活性污泥法是一种应用最广泛的焦化废水生物处理技术。这种方法是让生物絮凝体及活性污泥与废水中的有机物充分接触；溶解性的有机物被细胞所吸收和吸附，并最终氧化为最终产物，溶解性有机物被代谢和利用。

但是采用该技术，出水中的一些有机污染物指标难于达标，特别是对有些有机污染物，几乎没有降解作用。为了使得大多数有机物质实现生物降解处理，出水水质得到改善，可以从微生物、反应器及工艺流程几方面着手，强化生物处理，使难降解有机污染物被处理后达标排放。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种焦化废水处理方法，能提高对焦化废水中特定有机污染物的去除效果，使废水达标排放。

本发明采用以下技术方案：

一种焦化废水处理方法，包括优势菌种制备和将所述优势菌种投放入膜生物反应器中，所述膜生物反应器包括好氧活性污泥池和膜分离池，包括以下步骤：

(1)从焦化废水排放口取出好氧活性污泥；

(2)将步骤(1)中得到的好氧活性污泥驯化和分离纯化，得到优势菌种；

(3)将步骤(2)得到的优势菌种投入好氧污泥池中进行反应；

(4)经降解反应后的废水进入膜分离池中进行泥水分离。

进一步地，所述步骤(2)中驯化和分离纯化使用的培养基配方为：

富集培养基：葡萄糖1g、蛋白胨0.5g、K₂HPO₄ 0.1g、MgSO₄ 0.05g、蒸馏水1000mL、NaOH 2mol/L、pH为7.0；

基础培养基：KH₂PO₄ 0.4g、K₂HPO₄ 1.6g、MgSO₄.7H₂O 0.2g、NH₄NO₃ 0.5g、CaCl₂.2H₂O25mg、FeCl₂.6H₂O 23mg、蒸馏水1000mL、pH为7.0；以及

选择性培养基：KH₂PO₄ 0.4g、K₂HPO₄ 1.6g、MgSO₄.7H₂O 0.2g、NH₄NO₃ 0.5g、CaCl₂.2H₂O25mg、FeCl₂.6H₂O 23mg、琼脂20g、COD为1000mg/L的焦化废水1000mL、pH为7.0。

优选地，取出的好氧活性污泥接种于富集培养基的温度为恒温30℃，驯化时间为1-7天。

进一步地，步骤(4)中所述废水从膜分离池底部进入。

进一步地，所述膜分离池中设管式膜组成的膜组件，该膜组件竖向站立于膜分离池中。

进一步地，所述管式膜包括内部的支撑层和设于支撑层外的涂层膜，所述支撑层由聚酯工业无纺布缠绕而成，所述涂层膜为高分子材料涂层膜。

优选地，所述管式膜的膜孔径在0.08-0.4微米的微滤范围内，或在0.01-0.03微米的超滤范围内。

进一步地，所述膜分离池底部设曝气装置。

本发明涉及的焦化废水处理方法通过从焦化废水排放口取出的好氧活性污泥，通过人工筛选、富集、驯化、培养和分离纯化而得到的优势菌种，投加到好氧活性污泥池中，利用活性优势菌种对焦化废水中特定有机污染物提高去除效率，达到简便、高效、快速降解有机污染物的目的，使废水达标排放。

本发明要解决的另一个技术问题是提供一种焦化废水处理系统，本系统适用上述处理方法。

本发明采用以下技术方案：

一种焦化废水处理系统，包括集水井、气泵、和膜生物反应器，所述膜生物反应器包括相连接的好氧污泥池和膜分离池，所述好氧污泥池接收来自集水井的废水输入和由气泵打出的气体输入，同时接收优势菌种；在好氧污泥池中反应后的废水进入膜分离池进行泥水分离，分离后的水进入清水池。

进一步地，所述膜组件下端与集水管连接，所述膜组件上端不设出水端头。

进一步地，所述膜分离池底部设曝气装置。

本发明涉及的焦化废水处理系统包括了浸没式管式膜生物反应器，该膜生物反应器作为高效优势菌种的生物反应器，能降解焦化废水中的有机污染物。其中膜分离池能进行泥水分离，高分子材料膜可以完全截留微生物，防止优势菌种流失，并通过排泥控制泥龄，来控制优势菌种的浓度。本发明具有出水水质良好、设备占地面积小、硝化能力强、污泥排量少、结构简单等优点。

附图说明

图1为本发明涉及的焦化废水处理系统的结构示意图。

具体实施方式

参见图1，为本发明涉及的焦化废水处理系统的结构示意图。包括集水井1、气泵3、和膜生物反应器，所述膜生物反应器包括相连接的好氧污泥池4和膜分离池5，所述好氧污泥池4与集水井1通过管道连接，集水井1中设有进水泵，将废水输入好氧污泥池4中，还设有气泵3，连接气泵3的管路通到好氧污泥池4的底部，由气泵3打出的气体(主要是氧气)输入至好氧污泥池4中。该好氧污泥池4同时接收优势菌种2。所述好氧污泥池4和膜分离池5通过管道连接，该管道设在好氧污泥池4和膜分离池5的底部。好氧污泥池4的底部设有曝气管8。在好氧污泥池4中反应后的废水进入膜分离池5进行泥水分离，分离后的清水通过管道进入清水池7，而污泥仍回到好氧污泥池4中。管道上可设有阀门或泵，以控制管路上的流量及各种排放。另外，管路元件均由PLC电控设备控制。

所述膜分离池5中设管式膜组成的膜组件6，即多个管式膜竖向排列，组成膜组件6。因此膜组件6浸没于废水中，并竖向站立于膜分离池5中。单个管式膜包括内部的支撑层和设于支撑层外的涂层膜，所述支撑层由高强度微孔聚酯工业无纺布缠绕而成，所述涂层膜为高分子材料涂层膜。涂层膜材料为聚醚砜、聚砜、聚偏氟乙烯等高分子材料，膜管内径可设计在4-10毫米范围内，优选地，可以是4毫米、6毫米、8毫米、10毫米等不同内径。更优选地，内径选取为8毫米。膜管本身的高强度，可有效减少膜丝断裂机率，从而延长膜组件6的使用寿命。膜孔径在0.08-0.4微米的微滤范围内，或在0.01-0.03微米的超滤范围内。所述膜组件6浸没于膜分离池5的废水中，膜组件6下端与集水管连接，所述膜组件6上端不设出水端头。膜管底部密封连接在一个特别设计的集水管(盘)上，膜管顶部无集水管设计，但每根膜管顶部用专门设计的小帽密封，防止抽吸时进水，多根膜元件组成膜组件6，不同型号的膜组件6包含的膜管元件数量由100根到1000根不等。由于膜组件6从底部出水，上部端头无出水端头，膜组件6可依靠自身强度自行站立于水中，解决了中空纤维膜组件6端头堵塞的问题；这样确保了膜出水流量的稳定，并有效减少膜组件6化学清洗的次数，从而延长膜寿命，降低运行成本。所述膜分离池5底部设曝气装置9。通过底部曝气，维持膜表面的常规清洗。

由以上可知，管式膜组件6呈框架结构。该框架包括集水管、曝气装置9、不锈钢框架。其中集水管用于收集膜过滤出水，曝气装置9用于冲洗膜表面，防止膜堵塞，不锈钢框架用于支撑管式膜。

在负压状态下，泥水混合物由外向内过滤。经降解处理过的出水透过膜进入膜管内，再被抽入集水管，随后排入出水口，活性污泥则被拦截在好氧污泥反应池中。在膜分离池中设管式膜可解决现有技术中中空纤维膜容易断丝和堵塞的缺点，又在价格上比其它种类型膜如平板膜有更低的成本优势。在膜分离池中，膜组件内径较粗，在废水中竖直放置，能代替较易断裂的中空纤维膜，作为浸没式膜元件部分。同时膜管上端无出水端头，可防止曝气冲刷向上的污泥流造成在膜上端出现的污泥堵塞问题。

焦化废水处理方法包括优势菌种制备和将所述优势菌种投放入生物反应器中，有以下步骤：

(1)从焦化废水废水排放口取出好氧活性污泥；

(2)将步骤(1)中得到的好氧活性污泥通过富集、驯化和分离纯化，得到优势菌种；

(3)将步骤(2)得到的优势菌种投入好氧污泥池中进行反应；

(4)经降解反应后的废水进入膜分离池中进行泥水分离。

其中步骤(2)中驯化和分离纯化的步骤如下：

(a)将取出的好氧活性污泥静置，弃去上清液，取活性污泥5mL接种于装有富集培养基的三角烧瓶内，接种量5％，恒定温度为30℃，pH＝7；(b)摇床恒温振荡培养1-7天，见有明显菌膜生长时，转种至新鲜的培养基中继续培养1-7天，每次转种逐步提高废水比例，至达1/4时，取代以基础培养基继续驯化，重复操作2-3次；(c)从驯化完的培养液中挑取少量菌液至选择性固体培养基中，采用平板划线法进一步进行分离纯化；(d)对降解菌进行分离，挑选单个菌落，进行革兰氏染色、显微镜观察，对分离出的菌进行初步鉴定；(e)最后得到纯菌落进行活体保存。

所使用的培养基配方为：

富集培养基：葡萄糖1g、蛋白胨0.5g、K₂HPO₄(磷酸氢二钾)0.1g、MgSO₄(硫酸镁)0.05g、蒸馏水1000mL、NaOH(氢氧化钠)2mol/L、pH值为7.0；

基础培养基：KH₂PO₄(磷酸二氢钾)0.4g、K₂HPO₄(磷酸氢二钾)1.6g、MgSO₄.7H₂O(七水硫酸镁)0.2g、NH₄NO₃(硝酸氨)0.5g、CaCl₂.2H₂O(二水氯化钙)25mg、FeCl₂.6H₂O(六水氯化亚铁)23mg、蒸馏水1000mL、pH值为7.0；以及

选择性培养基：KH₂PO₄(磷酸二氢钾)0.4g、K₂HPO₄(磷酸氢二钾)1.6g、MgSO₄.7H₂O(七水硫酸镁)0.2g、NH₄NO₃(硝酸氨)0.5g、CaCl₂.2H₂O(二水氯化钙)25mg、FeCl₂.6H₂O(六水氯化亚铁)23mg、琼脂20g、COD(化学需氧量)为1000mg/L的焦化废水1000mL、pH值为7.0。

在所述步骤(4)中废水从膜分离池的底部进入。

高效优势菌种是针对某种特定的有机污染物废水提高降解效率的细菌、真菌、酵母菌、藻类等微生物，这些具有特定降解能力的微生物可以经过驯化从特定的环境中分离纯化出来，使之具有特定的降解能力。经鉴定，本发明分离出来的优势菌种菌株为革兰氏菌株，包括杆菌和球菌，大约分为7株，其中变形杆菌(Proteusbacillus vulgaris)、巨大芽孢杆菌(Bacillusmagaterium)、枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis(Ehrenberg)Cohn)降解效果较好。

以下通过一具体实例来说明运用本发明涉及的焦化废水处理系统和方法所达到的处理效果。焦化废水进水指标为COD＝5000mg/L，氨氮NH4-N＝200mg/L，挥发酚＝1000mg/L，总氰＝50mg/L，硫化物＝200mg/L，含油＝50mg/L，pH＝8.0-9.5，悬浮固体浓度SS＝100mg/L，色度＝1000倍。优势菌种投放及管式膜生物反应器均在好氧工艺中进行，优势菌种在该段投加，采用管式膜生物反应器进行泥水分离。膜处理出水水质COD＝260mg/L，NH4-N＝0.89mg/L，挥发酚＝0.29mg/L，总氰＝0.20mg/L，硫化物＝0.41mg/L，pH＝7.0-8.0，SS未检出，色度＝200倍。由此可见，取得了相当好的处理结果。

Claims

1.一种焦化废水处理方法，包括优势菌种制备和将所述优势菌种投放入膜生物反应器中，所述膜生物反应器包括好氧污泥池和膜分离池，其特征是包括以下步骤：

（1）从焦化废水排放口取出好氧活性污泥；

（2）将步骤（1）中得到的好氧活性污泥驯化和分离纯化，得到优势菌种；驯化和分离纯化优势菌种所使用的培养基配方为：

富集培养基：葡萄糖1g、蛋白胨0.5g、K₂HPO₄0.1g、MgSO₄0.05g、蒸馏水1000mL、NaOH2mol/L、pH为7.0；

基础培养基：KH₂PO₄0.4g、K₂HPO₄1.6g、MgSO₄.7H₂O0.2g、NH₄NO₃0.5g、CaCl₂.2H₂O25mg、FeCl₂.6H₂O23mg、蒸馏水1000mL、pH为7.0；

选择性培养基：KH₂PO₄0.4g、K₂HPO₄1.6g、MgSO₄.7H₂O0.2g、NH₄NO₃0.5g、CaCl₂.2H₂O25mg、FeCl₂.6H₂O23mg、琼脂20g、COD为1000mg/L的焦化废水1000mL、pH为7.0；

（3）将步骤（2）得到的优势菌种投入好氧污泥池中进行反应；

（4）经降解反应后的废水进入膜分离池中进行泥水分离。

2.根据权利要求1所述的焦化废水处理方法，其特征是：取出的好氧活性污泥接种于富集培养基的温度为恒温30℃，驯化时间为1－7天。

3.根据权利要求2所述的焦化废水处理方法，其特征是：在所述的驯化步骤中每次转种并继续驯化时间为1－7天。

4.根据权利要求1所述的焦化废水处理方法，其特征是：步骤（4）中所述废水从膜分离池底部进入。

5.根据权利要求4所述的焦化废水处理方法，其特征是：所述膜分离池中设管式膜组成的膜组件，该膜组件竖向站立于膜分离池中。

6.根据权利要求5所述的焦化废水处理方法，其特征是：所述管式膜包括内部的支撑层和设于支撑层外的涂层膜，所述支撑层由聚酯工业无纺布缠绕而成，所述涂层膜为高分子材料涂层膜。

7.根据权利要求6所述的焦化废水处理方法，其特征是：所述管式膜的膜孔径在0.08-0.4微米的微滤范围内，或在0.01-0.03微米的超滤范围内。

8.根据权利要求4所述的焦化废水处理方法，其特征是：所述膜分离池底部设曝气装置（9）。

9.一种实现权利要求1所述的焦化废水处理方法的系统，其特征是包括集水井（1）、气泵（3）和膜生物反应器；

所述膜生物反应器包括相连接的好氧污泥池（4）和膜分离池（5），所述好氧污泥池（4）接收来自集水井（1）的废水输入和由气泵（3）打出的气体输入，同时接收优势菌种（2）；

在好氧污泥池（4）中反应后的废水进入膜分离池（5）进行泥水分离，分离后的水进入清水池（7）。

10.根据权利要求9所述的实现焦化废水处理方法的系统，其特征是：所述膜分离池（5）中设管式膜组成的膜组件（6），该膜组件（6）竖向站立于膜分离池（5）中。

11.根据权利要求10所述的实现焦化废水处理方法的系统，其特征是：所述管式膜包括内部的支撑层和设于支撑层外的涂层膜，所述支撑层由聚酯工业无纺布缠绕而成，所述涂层膜为高分子材料涂层膜。

12.根据权利要求11所述的实现焦化废水处理方法的系统，其特征是：所述管式膜的膜孔径在0.08-0.4微米的微滤范围内，或在0.01-0.03微米的超滤范围内。

13.根据权利要求12所述的实现焦化废水处理方法的系统，其特征是：所述膜组件（6）下端与集水管连接，所述膜组件（6）上端不设出水端头。

14.根据权利要求9所述的实现焦化废水处理方法的系统，其特征是：所述膜分离池（5）底部设曝气装置（9）。