CN102765847A - 焦化废水复合生物脱氮及回用方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及焦化废水复合生物脱氮及回用方法，该方法包括：(A)生化处理阶段，所述生化处理阶段包括：(1)一段生化池，其中控制废水中的氨氮硝化到亚硝酸盐氮阶段，(2)二段生化池，其中利用厌氧氨氧化菌和反硝化菌进行复合脱氮，(3)三段生化池，其中将二段生化池剩余的氨氮和NO₂ ^--N氧化成NO₃ ^--N，并去除至少部分COD。

Description

焦化废水复合生物脱氮及回用方法

技术领域

本发明涉及高有机浓度、高氨氮的废水处理方法，尤其是一种节能型焦化废水复合生物脱氮及回用方法。

背景技术

焦化污水是在煤的高温干馏、煤气净化以及化工产品精制过程中产生的大量生产废水，其组成十分复杂，浓度高，毒性大。核磁共振-色谱分析显示，焦化污水中含有数十种无机和上百种有机化合物。其中无机化合物主要为氨氮、硫氰化物、硫化物、氰化物等，有机化合物主要为单环或多环芳香族化合物及含氮、硫、氧的杂环化合物，如高浓度的酚、萘、苯胺、吡啶、喹啉、苯并(a)芘等。通常蒸氨后的焦化废水COD_Cr浓度高达2500～4500mg/L，氨氮浓度为200～500mg/L，酚浓度为500～900mg/L，氰化物浓度为30～50mg/L。由此可见，焦化污水属于高氨氮、高有机污染物、可生化性差的工业污水，是目前世界上难处理的行业废水之一。焦化废水的水质因各厂工艺流程和生产操作方式差异很大而不同，一般焦化厂的蒸氨后废水水质如表1所示。

表1焦化污水水质

我国废水生物脱氮技术是从八十年代末开始研究的，九十年代中期取得了A/O全程硝化生物脱氮技术成果。而A-O-O亚硝化节能生物脱氮技术是在原来A/O全程硝化生物脱氮工艺基础上开发的，是将好氧池中微生物培养驯化成亚硝化菌，再进行反硝化脱氮。目前，国内外广泛采用上述工艺。但上述工艺存在许多弊端，例如，能耗高，反硝化过程中是以可生物降解的有机碳作为电子供体，对难生物降解的废水需外加碳源；氨氮硝化必须外加大量酸碱中和来维持系统的正常运行；动力消耗大等。另外，该上述工艺不能达到稳定的脱碳效果，COD_Cr不能稳定达标，处理成本较高，大致在7～8元/m³。

国内外对于焦化污水处理的技术主要采用A/O或A²/O工艺，脱氮机理为全程硝化反硝化，但上述工艺存在着许多弊端：

(1)脱氮率受硝化液回流比、原水C/N比限制，因此，需要大比例硝化液回流至反硝化池脱氮，实际的污水水力停留时间短，脱氮效率低，只有40％～50％；

(2)由于焦化污水C/N比低，需外加碳源来维持反硝化脱氮，导致运行成本高，COD浓度升高；

(3)工艺流程长，构筑物体积庞大，占地面积大，基建投资高；

(4)处理过程中需要外加碱调节污水的pH值，消耗大量的药剂，并且由于硝化液回流比很大，导致管路长，电耗大，动力和药剂消耗量大，处理费用高。

(5)色度去除率低。用传统工艺处理后的污水，尤其是焦化污水，仍有较大的色度，外观呈较深的黄褐色，透明度低。

发明内容

本发明的目的是提供一种节能型焦化废水复合生物脱氮及回用方法，该方法是控制一部分废水中的氨氮硝化到亚硝酸盐氮阶段，再与另一部分原废水进行厌氧氨氧化脱氮，取消硝化液回流，不需外加有机碳源。该工艺可大大降低废水处理的基建投资和运行成本，提高脱氮率，并通过增设炭吸附环节，去除生物处理后出水中少量剩余的污染物，使最终出水达到焦化厂循环冷却水补充水标准。

本发明包括下述各方面：

1.焦化废水复合生物脱氮及回用方法，该方法包括：

(A)生化处理阶段，该生化处理阶段包括：

(1)一段生化池，其中控制废水中的氨氮硝化到亚硝酸盐氮阶段，

(2)二段生化池，其中利用厌氧氨氧化菌和反硝化菌进行复合脱氮，

(3)三段生化池，其中将二段生化池剩余的氨氮和NO₂ ^--N氧化成NO₃ ^--N，并去除至少部分COD。

2.上述第1方面所述的方法，其中在一段生化池内，将温度控制为20至50℃，优选25至45℃，或30至40℃。

3.上述第1或2方面所述的的方法，其中在一段生化池内，pH值为8.0至8.5，例如8.1至8.4，或8.1至8.3。

4.上述第1至3任一方面所述的所述的方法，其中在一段生化池内，污泥龄为40至70天，或50至60天。

5.上述第1至4任一方面所述的方法，其中在一段生化池内，DO控制在0.2至2mg/l，或0.5至1.5mg/l。

6.上述第1至5任一方面所述的方法，其中在二段生化池内，将温度控制在30至50℃，优选35至45℃。

7.上述第1至6任一方面所述的方法，其中不存在硝化液回流。

8.上述第1至7任一方面所述的方法，其中不外加有机碳源。

9.上述第1至8任一方面所述的方法，其中在将氨氮硝化控制到亚硝酸盐阶段，在一段生化池或好氧生物反应池内控制氨氮亚硝酸化至NH₃-N∶NO₂ ^--N＝1.3～2∶1，在二段生化池或厌氧生物反应池内不外加有机碳源，利用剩余氨氮和NO₂ ^--N发生厌氧氨氧化反应脱氮，同时，有机物和NO₃ ^--N发生反硝化反应脱氮。

10.上述第1至9任一方面所述的方法，进一步包括在步骤(A)之前的隔油、焦炭渣吸附预处理步骤。

11.上述第1至10任一方面所述的方法，进一步包括：

(B)去除生物处理后出水中少量剩余的色度、SS和COD_Cr。

12.上述第1至11任一方面所述的方法，其中步骤(B)通过使用活性炭进行。

13.上述第1至12任一方面所述的方法，进一步包括：

(C)在步骤(A)和/或(B)之后回收所述焦化废水。

14.上述第1至13任一方面所述的方法，其中所述焦化废水包含：

COD_Cr，2500～4500mg/l；

酚，500～900mg/l；

氰化物，30～50mg/l；

油，50～70mg/l；和

氨氮，200～500mg/l。

附图说明

图1显示了本发明焦化废水复合生物脱氮及回用方法的一个实施方式的工艺流程图。

具体实施方式

本发明涉及焦化废水生物复合脱氮方法，其特征在于：在生化处理阶段，一段生化池控制废水中的氨氮硝化到亚硝酸盐氮阶段，在二段生化池利用厌氧氨氧化菌进行脱氮，在三段生化池将二段生化池排出的亚硝酸盐及有机污染物进一步处理。

在一个实施方式中，在一段生化池内控制温度为30至40℃，pH值为8.1～8.3，污泥龄50～60天，DO控制在0.5至1.5mg/l，尤其是1mg/l左右；二段生化池内温度控制在35～45℃。

一段生化池控制废水中的氨氮硝化到亚硝酸盐氮阶段，在二段生化池利用厌氧氨氧化菌和反硝化菌进行脱氮。在一段生化池将部分氨氮氧化控制在亚硝酸盐阶段，水力停留时间为8～18小时，在一段生化反应池内控制氨氮亚硝酸化至NH₃-N∶NO₂ ^--N＝1.3～2∶1，在二段生化反应池内不需加原水，利用剩余氨氮和NO₂ ^--N发生厌氧氨氧化反应及有机物与NO₃ ^--N发生反硝化脱氮反应。

在本发明方法的一个实施方式中，在预处理阶段采用隔油及焦炭渣吸附；在生化处理阶段，一段生化池控制废水中的氨氮硝化到亚硝酸盐氮阶段，在二段生化池利用厌氧氨氧化菌和反硝化菌进行脱氮，在三段生化池将二段生化池排出的亚硝酸盐及有机污染物进一步处理；在炭吸附处理阶段，通过活性炭巨大的比表面积吸附去除色度、SS和COD_Cr，确保出水水质稳定达到焦化厂循环冷却水标准。污泥处理可包括污泥浓缩和机械压滤。本发明取消硝化液回流，不需外加有机碳源。

本发明焦化废水复合生物脱氮及回用方法与现有技术相比的有益效果是：利用原废水中的氨氮作为电子供体，不需外加碳源和酸碱中和药剂，且为部分废水供氧曝气，使氨氮氧化到亚硝化段，氧气量消耗较低，双向节省动力，外加药剂量也大大降低，可大大降低废水处理的基建投资和运行成本，同时，结合反硝化菌的脱氮反应，大大提高废水的脱氮率，将废水生物脱氮除碳处理技术提高到一个新的水平。具有流程短、建设资金节省、运行费用低、处理效率高等优点，经炭吸附处理后的水可作为补充水回用于焦化厂循环冷却水系统，节约新水资源，保护环境。

实施例

在一段生化池内控制温度为30～40℃，pH值为8.1～8.3，污泥龄50～60天，DO控制在1mg/l左右；二段生化池温度控制在35～45℃。

废水(原水)经隔油、焦炭渣吸附预处理后，进入调节池调节水质水量，保证后续处理工艺的稳定运行。由于高浓度高氨氮有机废水中矿物油或焦油等含量较高，在污水进入生化处理前需经过除油处理，该方法(隔油+焦炭渣)可有效去除油和少量COD，COD去除率为10％～15％。

在一段生化反应池内，高含氮的废水经好氧细菌亚硝化菌的生化作用转化为NO₂ ^--N。在好氧生物反应池内，可以去除酚、氰等有机物和大部分有机物，COD去除率可达70％～80％。

在二段生化反应池内，氨氮与NO₂ ^--N发生厌氧氨氧化反应及有机物与NO₃ ^--N发生反硝化反应，N素以N₂形式脱除，脱氮率可达65％～75％；另外，污水当中难生化降解的长链和多环有机物质在厌氧微生物的作用下断链、开环，转化成可以生物降解的物质。

将氨氮氧化控制在亚硝酸盐阶段，通过控制水力停留时间控制氨氮亚硝酸化的程度，可以采用两种不同的进水方式：

参见图1，将部分氨氮氧化控制在亚硝酸盐阶段，水力停留时间为8～18小时，在一段生物反应池内控制氨氮亚硝酸化至NH₃-N∶NO₂ ^--N＝1.3～2∶1，在二段生物反应池内不需加原水，利用剩余氨氮和NO₂ ^--N发生厌氧氨氧化反应脱氮反应，有机物和NO₃ ^--N发生反硝化脱氮反应。

三段生物反应池主要作用是将二段生物反应池剩余的少量氨氮和NO₂ ^--N氧化成NO₃ ^--N，并去除部分COD。在三段生物反应池氨氮和NO₂ ^--N的去除率可达100％，COD去除率可达50～60％。经该工艺后，出水指标除COD均达到国家《污水综合排放标准》一级标准。

炭吸附池主要作用是去除COD、SS和色度，COD去除率可以达到50至60％，色度去除率达到80～90％，SS去除率达到80～90％。经过炭吸附后，出水中所有指标均达到焦化厂循环冷却水标准，具体指标如下：

COD：    50mg/L以下

NH₃-N：  5mg/L以下

BOD₅：   10mg/L以下

PH：     6～9

SS：     10mg/L以下

色度：   20以下

石油类： 5mg/L以下

酚：     0.2mg/L以下

氰：     0.2mg/L以下。

Claims (14)

1.焦化废水复合生物脱氮及回用方法，该方法包括：

(A)生化处理阶段，该生化处理阶段包括：

(1)一段生化池，其中控制废水中的氨氮硝化到亚硝酸盐氮阶段，

(2)二段生化池，其中利用厌氧氨氧化菌和反硝化菌进行复合脱氮，

(3)三段生化池，其中将二段生化池剩余的氨氮和NO₂ ^--N氧化成NO₃ ^--N，并去除至少部分COD。

2.权利要求1所述的方法，其中在一段生化池内，将温度控制为20至50℃，优选25至45℃，或30至40℃。

3.权利要求1或2所述的方法，其中在一段生化池内，pH值为8.0至8.5，例如8.1至8.4，或8.1至8.3。

4.权利要求1至3任一项所述的方法，其中在一段生化池内，污泥龄为40至70天，或50至60天。

5.权利要求1至4任一项所述的方法，其中在一段生化池内，DO控制在0.2至2mg/l，或0.5至1.5mg/l。

6.权利要求1至5任一项所述的方法，其中在二段生化池内，将温度控制在30至50℃，优选35至45℃。

7.权利要求1至6任一项所述的方法，其中不存在硝化液回流。

8.权利要求1至7任一项所述的方法，其中不外加有机碳源。

9.权利要求1至8任一项所述的方法，其中在将氨氮硝化控制到亚硝酸盐阶段，在一段生化池或好氧生物反应池内控制氨氮亚硝酸化至NH₃-N∶NO₂ ^--N＝1.3～2∶1，在二段生化池或厌氧生物反应池内不外加有机碳源，利用剩余氨氮和NO₂ ^--N发生厌氧氨氧化反应脱氮，同时，有机物和NO₃ ^--N发生反硝化反应脱氮。

10.权利要求1至9任一项所述的方法，进一步包括在步骤(A)之前的隔油、焦炭渣吸附预处理步骤。

11.权利要求1至10任一项所述的方法，进一步包括：

(B)去除生物处理后出水中少量剩余的色度、SS和COD_Cr。

12.权利要求1至11任一项所述的方法，其中步骤(B)通过使用活性炭进行。

13.权利要求1至12任一项所述的方法，进一步包括：

(C)在步骤(A)和/或(B)之后回收所述焦化废水。

14.权利要求1至13任一项所述的方法，其中所述焦化废水包含：

COD_Cr，2500～4500mg/l；

酚，500～900mg/l；

氰化物，30～50mg/l；

油，50～70mg/l；和

氨氮，200～500mg/l。

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