CN103304097B - 一种臭氧絮凝生物联合处理含酚煤气废水的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明为一种臭氧絮凝生物联合处理含酚煤气废水的方法，其特征在于包括步骤：1）氧化处理：利用臭氧对SNG废水进行氧化处理；2）一级中间贮水池处理；3）絮凝加药处理；投加含铝复合药剂，4）沉淀反应处理；5）二级中间贮水池处理；6）生物反应处理器：经二级中间贮水池出水进入生物反应池，在生物反应处理器的停留时间为4～20小时，处理出水回用；其中生物污泥以现场污水池底泥驯化，并加入能降解酚的细菌Bacillus sp.JY01,基因注册号为EU798946。
Description
技术领域
本发明属于废水处理领域，涉及了一种臭氧絮凝生物联合处理含酚煤气废水的方法，处理出水达到零排放的标准。
背景技术
煤制天然气废水（后简称SNG废水）主要来源于煤气洗涤、冷凝和分馏工段，是煤加压气化系统中水循环系统的排污水，该种废水成分非常复杂，并且不同的工艺、不同的煤制气厂家所产生的废水也大不相同。其特点是污染物浓度极高、溶解或悬浮有粗煤气中的多种成份，不仅酚类物质的污染物浓度高，同时还含有大量的氨、氰化物和硫氰酸盐等污染物以及众多的杂环化合物和多环芳烃等。
由于SNG废水可生化性较低，生物处理出水的有机污染物及酚类物质仍旧很高，一般很难达到排放标准。本发明采用臭氧氧化+絮凝加药+生物处理法组合的方式，对高含酚SNG废水进行深度处理，研究组合工艺条件对SNG废水的处理效果，探索了最佳组合运行方式，解决了SNG废水深度处理与回用中的瓶颈问题。
发明内容：
本发明涉及了一种利用臭氧絮凝生物联合处理含酚SNG废水的方法，处理出水达到回用的标准，处理工艺采用臭氧氧化、加药絮凝和生化法联合的处理工艺方法。
本发明为一种臭氧絮凝生物联合处理含酚煤气废水的方法，其特征在于包括以下步骤：
1）氧化处理：利用臭氧对待处理煤气SNG废水进行氧化处理，臭氧的加入量为臭氧与待处理煤气SNG废水的COD比为0.1:1～0.5:1，pH 8～10，氧化处理时间为10～20分钟。
2）一级中间贮水池处理：经氧化后的SNG废水进入中间贮水池，废水在中间贮水池的停留时间为20～60分钟。
3）絮凝加药处理：经过中间贮水池的废水进入絮凝加药反应池，进行加药絮凝反应处理，投加含铝复合药剂，药剂量与SNG废水的质量比为0.005:1～0.05:1，pH 8～9，反应处理时间为10～30分钟。
4）沉淀反应处理：经过絮凝加药反应池的废水进入竖流反应沉淀池中进行沉淀处理，沉淀反应时间为60～180分钟。
5）二级中间贮水池处理：经过竖流沉淀池后的废水进入二级中间贮水池，废水在二级中间贮水池内停留时间为20～60分钟。
6）生物反应处理器：经二级中间贮水池出水进入生物反应池，在生物反应处理器的停留时间为4～20小时，处理出水回用；其中生物污泥以现场污水池底泥驯化，并加入能降解酚的细菌(Bacillus sp.JY01,基因注册号为EU798946)，污泥成熟以后，测定其微生物主要以Bacillus、Pseudomonas、staphylococcus、Sphingobium、Ochrobactrum等细菌为主。
按照本发明所述的方法，其特征在于：
步骤1）所述待处理煤气SNG废水的COD200～300mg/L，B/C O.1～0.2，酚20～100mg/L。
步骤2）所述经氧化后的SNG废水的COD180～250mg/L，B/C O.3～0.5，酚10～50mg/L。
步骤4）所述经絮凝加药后的SNG废水的COD100～150mg/L，B/C O.3～0.5，pH8～9。
步骤5）所述经沉淀后的SNG废水的SS20～50mg/L，pH6～9。
步骤6）所述生物反应处理器的处理出水COD40～60mg/L，酚＜0.5mg/L。
步骤6）所述生物反应处理器的气水比控制在10:1～30：1。
本发明的原理：含酚SNG废水成分复杂，没有一个经济有效的方法能将所有的问题都解决。因此必须采用多种方法联合处理该类废水，因为化学方法比较适用于高浓度含酚废水，而生物方法比较适用于中低浓度含酚废水，使用化学方法将高浓度含酚废水处理成低浓度含酚废水，再用生物方法处理，既节省了投资．又能降低处理成本，是比较经济有效的方法。
臭氧是一种强氧化剂，没有二次污染，广泛应用于水处理中。由于臭氧的分解速率随废水的pH值变化很大，废水的PH值每升高一个单位，臭氧的分解速率就提高10倍，而生成的羟基自由基具有强氧化性，能将废水中难降解的酚类等有机化合物氧化分解或分解成有利于生物降解的小分子物质。
生物处理法工艺成熟，运行成本低。生物处理技术是使酚污染物作为菌的营养基质而被氧化分解，达到降低废水中酚污染物的目的。含酚废水在进生化池之前，需要将废水中苯酚浓度降到微生物能容忍的范围内，废水中含酚质量浓度小于50mg／L时，才更有利于生化法处理。
本方法将臭氧氧化作为一种预处理工艺，在低剂量和短时间内, 臭氧不完全矿化污染物,只是降低酚类等污染物的浓度，使有机物分解为小分子物质，提高废水的B/C（可生化性指标）从而满足后续生物处理的需要。生物处理系统是一种新型附着生长型生物膜反应器，核心部分是一种能在反应器中保持悬浮状态的填料。微生物在填料表面生长的过程中，填料在水中充分流花以保持良好的传质条件，并可使微生物得以充分利用溶解氧。废水与生物膜接触过程中，水中的有机物被微生物吸附、氧化分解和转化为新的生物膜。多级接触氧化池之间存在明显的有机物浓度差，可充分发挥同类微生物种群间的协同作用，克服不同微生物种群间的拮抗作用，在每级间形成的微生物在生理功能方面适于流至该池污水的水质浓度条件，有利于提高处理效果，能够取得稳定的处理出水。与传统活性污泥法相比，接触氧化法对可生化性差的难降解废水仍保持较高的处理效果，出水水质好、抗冲击能力强和节约能耗的污水处理工艺。
本方法在臭氧氧化后面增加了加药絮凝的工艺步骤，经过生化处理后的SNG废水中的有机污染物经过臭氧氧化后，会产生一些物质使废水呈混浊状，该类物质的存在会影响生化处理的溶氧效果，用含铝复合药剂将这类不溶物质絮凝分离，有利于提高BAF的生物处理的效果，使废水处理的总去除率达到最高。
本发明相对于现有技术具有如下的优点：
1）臭氧的氧化性很强，也是清洁能源，在水溶液中可以完全分解。
2）本发明中用于预处理的臭氧只是为降低废水中有机污染物的浓度，使其分解为小分子物质，提高其可生化性，不需要完全矿化。因此，臭氧的投加量较少，反应时间也短，降低了氧化成本。
3）增加了絮凝加药步骤，将氧化后的污染物进行絮凝去除，强化了效果，提高了有机物的整体去除效果；采用臭氧氧化+加药絮凝的处理方式与单纯臭氧氧化相比，在达到同等的处理效果的情况下，前者的处理成本要低很多，因为，絮凝剂的投加成本远远低于臭氧氧化成本。
4）由于前处理联合了臭氧氧化及絮凝加药等工序，减轻了后续生物处理的负荷；生物处理采用生物处理系统，与普通活性污泥法相比，以其工艺简单、占地节省、有机负荷与水力负荷高、投资较少、自动化程度高、出水水质好、抗冲击能力强和节约能耗的等优点，是新一代污水处理工艺。将三种工艺的有效结合保证了总体处理出水的水质达标、稳定，使其满足回用的处理要求。
附图说明
图1为一种臭氧絮凝生物联合处理含酚煤气废水的方法工艺流程图：
1 --- 臭氧反应器 ； 2 --- 1级贮水池； 3 --- 加药絮凝反应罐； 4 ---- 沉淀池 ；5 --- 2级贮水池；6 ---生物处理系统 ；7 --- 污水提升泵；8 --- 污水提升泵；9 --- 风机。
具体实施方式
实施例1
将某生化后的SNG废水，采用本发明臭氧-加药絮凝-生物联合工艺深度处理该废水。生化后的SNG废水的COD220 mg/L，B/C 0.10，酚为73 mg/L。首先通入臭氧，进行臭氧氧化处理，臭氧的投加量与SNG废水的COD比为0.1:1，氧化处理时间为10分钟，pH 8.0；氧化后出水流入一级贮水池后停留20分钟后，此时废水的COD为200mg/L，B/C 0.32,酚为 35 mg/L；一级贮水池出水进行加药絮凝反应，投加含铝复合药剂，药剂量与废水的质量比为0.005:1，控制pH 8.5，此时，废水的COD为150mg/L；絮凝出水流入沉淀池，停留120分钟后，上清液自流入二级贮水池，停留30分钟，此时废水的SS降至50 mg/L，pH 8.0；二级贮水池出水泵入生物处理系统，控制气水比为20:1，停留时间9.5小时，处理出水回用；其中生物污泥以现场污水池底泥驯化，并加入能降解酚的细菌(Bacillus sp.JY01,基因注册号为EU798946)，污泥成熟以后，测定其微生物主要以Bacillus、Pseudomonas、staphylococcus、Sphingobium、Ochrobactrum等细菌为主。
最终处理后的废水的COD为60mg/L，pH 8.2,酚为0.3 mg/L,满足回用的处理要求。
实施例2
将某生化后的SNG废水，采用本发明臭氧-加药絮凝-生物联合工艺深度处理该废水。生化后的SNG废水的COD240 mg/L，B/C 0.12，酚为84 mg/L。首先通入臭氧，进行臭氧氧化处理，臭氧的投加量与SNG废水的COD比为0.15:1，氧化处理时间为12分钟，pH 8.5；氧化后出水流入一级贮水池后停留25分钟后，此时废水的COD为208mg/L，B/C 0.35,酚为 35mg/L；一级贮水池出水进行加药絮凝反应，投加含铝复合药剂，药剂量与废水的质量比为0.01:1，控制pH 8.5，此时，废水的COD为160mg/L；絮凝出水流入沉淀池，停留120分钟后，上清液自流入二级贮水池，停留30分钟，此时废水的SS降至50 mg/L，pH 7.8；沉淀池的上清液自流入二级贮水池停留30分钟；二级贮水池出水泵入生物处理系统，控制气水比为25:1，停留时间10.0小时，最终处理后的废水的COD为56mg/L，pH 8.0,酚为0.2mg/L,满足回用的处理要求。
实施例3
将某生化后的SNG废水，采用本发明臭氧-加药絮凝-生物联合工艺深度处理该废水。生化后的SNG废水的COD282 mg/L，B/C 0.15，酚为64 mg/L。首先通入臭氧，进行臭氧氧化处理，臭氧的投加量与SNG废水的COD比为0.2:1，氧化处理时间为12分钟，pH 8.0；氧化后出水流入一级贮水池后停留30分钟后，此时废水的COD为218 mg/L，B/C 0.37,酚为28 mg/L；一级贮水池出水进行加药絮凝反应，投加含铝复合药剂，药剂量与废水的质量比为0.02:1，控制pH 8.6，此时，废水的COD为148mg/L；絮凝出水流入沉淀池，停留120分钟后，上清液自流入二级贮水池，停留30分钟，此时废水的SS降至40 mg/L，pH 8.0；沉淀池的上清液自流入生物处理系统，控制气水比为30:1，停留时间10.0小时，最终处理后的废水的COD为53mg/L，pH 8.2,酚为0.4 mg/L,满足回用的处理要求。
实施例4
将某生化后的SNG废水，采用本发明臭氧-加药絮凝-生物联合工艺深度处理该废水。生化后的SNG废水的COD220 mg/L，B/C 0.11，酚为40mg/L。首先通入臭氧，进行臭氧氧化处理，臭氧的投加量与SNG废水的COD比为0.15:1，氧化处理时间为15分钟，pH 8.0；氧化后出水流入一级贮水池后停留20分钟后，此时废水的COD为180mg/L，B/C 0.3,酚为 15 mg/L；一级贮水池出水进行加药絮凝反应，投加含铝复合药剂，药剂量与废水的质量比为0.01:1，控制pH 8.5，此时，废水的COD为108mg/L；絮凝出水流入沉淀池，停留120分钟后，上清液自流入二级贮水池，停留30分钟，此时废水的SS降至40 mg/L，pH 8.0；沉淀池的上清液自流入生物处理系统，控制气水比为10:1，停留时间6.0小时，最终处理后的废水的COD为40mg/L，pH 8.0,酚为0.2mg/L,满足回用的处理要求。
实施例5
将某生化后的SNG废水，采用本发明臭氧-加药絮凝-生物联合工艺深度处理该废水。生化后的SNG废水的COD236 mg/L，B/C 0.18，酚为57 mg/L。首先通入臭氧，进行臭氧氧化处理，臭氧的投加量与SNG废水的COD比为0.15:1，氧化处理时间为12分钟，pH 8；氧化后出水流入一级贮水池后停留30分钟后，此时废水的COD为206mg/L，B/C 0.3,酚为 29 mg/L；一级贮水池出水进行加药絮凝反应，投加含铝复合药剂，药剂量与废水的质量比为0.015:1，控制pH 8.6，此时，废水的COD为155mg/L；絮凝出水流入沉淀池，停留180分钟后，上清液自流入二级贮水池，停留30分钟，此时废水的SS降至40 mg/L，pH 8.2；沉淀池的上清液自流入生物处理系统，控制气水比为20:1，停留时间10.0小时，最终处理后的废水的COD为57mg/L，pH 8.4，酚为0.1 mg/L,满足回用的处理要求。
实施例6
将某生化后的SNG废水，采用本发明臭氧-加药絮凝-生物联合工艺深度处理该废水。生化后的SNG废水的COD205 mg/L，B/C 0.10，酚为29 mg/L。首先通入臭氧，进行臭氧氧化处理，臭氧的投加量与SNG废水的COD比为0.08:1，氧化处理时间为20分钟，pH 9；氧化后出水流入一级贮水池后停留40分钟后，此时废水的COD为180mg/L，B/C 0.41，酚为 7 mg/L；一级贮水池出水进行加药絮凝反应，投加含铝复合药剂，药剂量与废水的质量比为0.005:1，控制pH 8.0，此时，废水的COD为150mg/L；絮凝出水流入沉淀池，停留120分钟后，上清液自流入二级贮水池，停留30分钟，此时废水的SS降至50 mg/L，pH 7.8；沉淀池的上清液自流入生物处理系统，控制气水比为20:1，停留时间12.5小时，最终处理后的废水的COD为51mg/L，pH 8.2，酚为0.03mg/L ,满足回用的处理要求。
Claims (2)
1.一种臭氧絮凝生物联合处理含酚煤气废水的方法，其特征在于包括以下步骤：
1）氧化处理：利用臭氧对待处理煤气SNG废水进行氧化处理，臭氧的加入量为臭氧与待处理煤气SNG废水的COD比为0.1:1～0.5:1，pH 8～10，氧化处理时间为10～20分钟；
2）一级中间贮水池处理：经氧化后的SNG废水进入中间贮水池，废水在中间贮水池的停留时间为20～60分钟；
3）絮凝加药处理：经过中间贮水池的废水进入絮凝加药反应池，进行加药絮凝反应处理，投加含铝复合药剂，药剂量与SNG废水的质量比为0.005:1～0.05:1，pH 8～9，反应处理时间为10～30分钟；
4）沉淀反应处理：经过絮凝加药反应池的废水进入竖流反应沉淀池中进行沉淀处理，沉淀反应时间为60～180分钟；
5）二级中间贮水池处理：经过竖流沉淀池后的废水进入二级中间贮水池，废水在二级中间贮水池内停留时间为20～60分钟；
6）生物反应处理器：经二级中间贮水池出水进入生物反应池，在生物反应处理器的停留时间为4～20小时，处理出水回用；其中生物污泥以现场污水池底泥驯化，并加入能降解酚的细菌Bacillus sp.JY01,基因注册号为EU798946。
2.按照权利要求1所述的方法，其特征在于：
步骤1）所述待处理煤气SNG废水的COD200～300mg/L，B/C 0.1～0.2，酚20～100mg/L；
步骤2）所述经氧化后的SNG废水的COD180～250mg/L，B/C 0.3～0.5，酚10～50mg/L；
步骤4）所述经絮凝加药后的SNG废水的COD100～150mg/L，B/C 0.3～0.5，pH8～9；
步骤5）所述经沉淀后的SNG废水的SS20～50mg/L，pH6～9；
步骤6）所述生物反应处理器的处理出水COD40～60mg/L，酚＜0.5mg/L；
步骤6）所述生物反应处理器的气水比控制在10:1～30：1。
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