CN103304105B - 一种焦化废水的深度处理工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了属于废水处理技术领域的一种焦化废水的深度处理工艺，具体包括以下步骤：将经过蒸氨、隔油、气浮预处理后的焦化废水由调节池经泵打入上流式厌氧污泥床；经厌氧微生物处理后由厌氧柱上端溢流至缺氧池；由缺氧池推流至好氧池；经好氧池流入膜生物反应器；污泥混合液由膜池回流至缺氧池；膜出水进入纳滤系统；经纳滤膜过滤后出水回用。本发明的处理工艺，系统运行稳定，出水中化学需氧量、氨氮、总氮和色度指标满足回用标准，该系统操作简便，运行稳定，占地面积少，生产运行成本低，同时减少了系统污泥的处理量，大大降低了污泥处理成本，具有较好的环境效益和经济效益。
Description
技术领域
本发明属于废水处理技术领域，特别涉及一种焦化废水的深度处理工艺。
背景技术
焦化废水是在炼焦、煤气高温干馏净化、副产品回收及化学产品精制等焦化生产过程中产生的工业废水，其中含有大量的芳香族化合物及含氧、硫、氮的杂环化合物及高浓度的氨和氰化物，具有高浓度、高毒性、排放量大、成分复杂等特点，是一种典型的难生物降解的工业废水。
超标排放的焦化废水对人类健康和自然环境都构成了很大的危害，高浓度的有机污染物排入水体后容易造成水体缺氧，影响水生生物生长；灌溉农田会造成农作物枯死或减产；所含的酚类等高毒性物质被人体不慎摄入后会引起急性中毒等。
现有传统的焦化废水处理方法主要有生物处理法、化学处理法、物理化学法，但由于这些工艺都存在运行复杂、处理水量小、出水水质不稳定、处理成本过高等问题。随着污水排放标准的不断提高，焦化厂面临着焦化废水深度处理再回用的难题。因此，人们一直在寻求新的经济高效的技术方法来解决以上问题。
本发明对传统的生化工艺进行优化，并结合膜分离技术，处理污水的能力和效率都得到了提高，出水水质达到回用标准。
发明内容
本发明针对现有技术进行优化组合，提供一种焦化废水深度处理的新工艺，处理后的出水可以达到循环冷却水回用标准，出水化学需氧量<30mg/L，氨氮<5mg/L。
一种焦化废水的深度处理工艺，具体包括以下步骤：
（1）将经过蒸氨、隔油、气浮预处理后的焦化废水由调节池经进水泵打入上流式厌氧污泥床；所述上流式厌氧污泥床中填有多孔球状载体，用于附着微生物，厌氧柱外围有加热装置，冬季环境加热用，水力停留时间为11-13h；
（2）经厌氧微生物处理后由厌氧柱上端溢流至缺氧池；所述缺氧池设有搅拌装置，提供缺氧环境，泥水混合均匀，充分反应，水力停留时间为25-30 h；其中发生反硝化反应：
2NO3 − + 4H+ + 2e−→ 2NO2 - + 2H2O
2NO2 - + 2H+ + 2e−→ NO + H2O
2NO + 2H+ + 2e−→ N2O + H2O
N2O + 2H+ + 2e−→ N2 + H2O
总反应：2NO3 − + 10e− + 12H+→ N2 + 6H2O
（3）由缺氧池推流至好氧池；所述好氧池下方布有微孔曝气管，提供有氧环境；好氧池同时设有加碱装置；
发生反应，其中的氨氮转化为硝态氮：
2NH4 ++3O2→ 2NO2 -+2H2O+4H+
2NO2 -+O2→2NO3 -
总反应为NH4 ++2O2→ NO3 -+2H2O+4H+
同时生成的H+消耗其中的OH-，所以设有加碱装置，加碱量根据处理水质水量及反应式计算得出；
（4）经好氧池由底部进入膜生物反应器（MembraneBio-Reactor，MBR）进行泥水分离；膜生物反应器中具有膜组件，其包括集水管、粗孔曝气管、中空纤维膜丝及连接件；集水管和粗孔曝气管用连接件连接，分成两个通路；中空纤维膜丝两端都粘接在连接件上，膜丝长度长于两端连接件的直线距离，以便曝气抖动，减轻膜污染；膜组件上端设有出水口；
（5）污泥混合液由膜生物反应器回流至缺氧池。
所述的步骤（4）、（5）中，好氧池污泥混合液由底部流入膜生物反应器，进行泥水分离，部分污泥混合液又回流至缺氧池，向反硝化反应器提供所需的硝态氮，使其作为反硝化反应的电子受体。回流比数值根据试验或对运行数据的分析确定，回流比设置为200%~600%。
膜生物反应器相对传统的好氧生物处理，可以保持相对较高的污泥浓度，提高系统的降解能力，同时可以实现水力停留时间和污泥停留时间的分离。
（6）膜出水进入纳滤系统；所述纳滤系统包括增压泵、保安过滤器、纳滤膜组件和清洗泵及清洗装置；在纳滤膜组件之前设有保安过滤器，截留水体的悬浮物和大颗粒污染物，保证纳滤膜组件的进水水质，减少膜污染；
（7）经纳滤系统过滤后出水回用。
步骤（1）中所述焦化废水的进水化学需氧量浓度为1500~3000mg/L，氨氮浓度为150~300mg/L，浊度为150~450NTU，pH为6~9。
步骤（3）中所述好氧池的溶解氧浓度为4~6mg/L，污染物在好氧微生物的作用下进行降解，其中的氨氮转化为硝态氮，水力停留时间14-17 h。
步骤（4）中所述膜生物反应器为浸没式膜生物反应器，膜分离区的水体停留时间为9-10 h。
步骤（4）中所述膜组件在膜生物反应器中竖向放置，采用的膜为聚偏氟乙烯材质的中空纤维膜丝，孔径为0.01~0.1μm。
步骤（4）中膜生物反应器出水方式是中空纤维膜丝在抽吸泵的作用下形成膜内负压，在此压力的推动下，膜池内的水由膜丝外部通过膜孔进入膜丝内部，水体中的固体悬浮物及大颗粒污染物被膜丝截留，实现了污水的净化分离。
所述纳滤系统中采用的纳滤膜为DOW NF270的膜。
所述清洗装置用于清水冲洗和化学清洗。
所述清水冲洗中清水为纳滤系统出水，在系统正常运行时定时清水冲洗。
化学清洗中清洗药液由药洗桶经清洗泵进入纳滤膜。
在压力上升超过30%时，进行化学清洗，化学清洗中的清洗药液由药洗桶经清洗泵进入纳滤膜。
本发明具有以下特点：采用生物处理与膜技术组合工艺对焦化废水进行深度处理，出水水质优，化学需氧量、氨氮指标达到了回用标准，实现了零排放，MBR系统替代了传统的二沉池，容积负荷高、占地面积小、剩余污泥量少等优点。纳滤系统作为后续处理，具有操作压力低、抗污染能力强、回收率高等优点。
附图说明
图1是本发明的焦化废水的深度处理工艺的流程图。
其中各标号为：1-调节池，2-进水泵，3-上流式厌氧污泥床，4-加热装置，5-温度传感器，6-温控仪，7-缺氧池，8-加热棒，9-搅拌器，10-好氧池，11-气体流量计，12-微孔曝气管，13-粗孔曝气管，14-MBR，15-MBR膜组件，16-回流污泥泵，17-抽吸泵，18-压力传感器，19-气泵，20-MBR产水池，21-液位控制器，22-增压泵，23-保安过滤器，24-纳滤膜组件，25-反洗泵，26纳滤产水池，27-可编程逻辑控制器自控系统（Programmable LogicController，PLC）。
具体实施方式
本发明涉及到的装置是深度处理焦化废水的厌氧/缺氧/好氧-膜生物反应器-纳滤系统，如图1所示，共有五部分组成，包括上流式厌氧污泥床、缺氧池、好氧池、膜生物反应器、纳滤系统依次相连。
将经过蒸氨、隔油、气浮预处理后的焦化废水由调节池经进水泵从上流式厌氧污泥床的底端注入；厌氧柱外围有加热线圈，冬季环境温度低时加热用。原水经厌氧微生物处理后，由厌氧柱上端溢流至缺氧池。缺氧池设有搅拌装置，提供缺氧环境，发生反硝化反应。缺氧池混合液由缺氧池上端推流至好氧池进行好氧降解。好氧池底部放置微孔曝气管，提供有氧环境，污染物在好氧微生物的作用下进行降解，同时设置加碱装置，加碱量根据处理水质水量及反应式计算得出。
好氧池混合液由底部流入膜生物反应器，进行泥水分离，部分污泥混合液又回流至缺氧池。膜生物反应器为浸没式膜生物反应器，膜组件在膜生物反应器中竖向放置，膜组件包括集水管、粗孔曝气管、中空纤维膜丝及连接件。集水管和粗孔曝气管用死端连接件连接，分成两个通路；中空纤维膜丝两端都粘接在连接件上，膜丝长度长于两端连接件的直线距离，以便曝气抖动，减轻膜污染。中空纤维膜丝为聚偏氟乙烯材质，孔径为0.01~0.1μm。试验采用恒定膜通量方式进行，膜组件内外侧压差通过压力传感器测定。膜生物反应器出水方式是中空纤维膜丝在抽吸泵的作用下形成膜内负压，在此压力的推动下，膜池内的水由膜丝外部通过膜孔进入膜丝内部，水体中的固体悬浮物及大颗粒污染物被膜丝截留，实现了污水的净化分离。
MBR产水经纳滤系统进一步处理，纳滤系统包括增压泵、保安过滤器、纳滤膜组件及清洗装置。在纳滤膜组件之前设有保安过滤器，截留水体的悬浮物和大颗粒污染物，保证纳滤膜组件的进水水质，减少膜污染；MBR产水从MBR产水池由增压泵经保安过滤器进入纳滤膜组件，得到纳滤产水。纳滤系统中采用的纳滤膜为DOW NF270的膜。清洗装置（如反洗泵）用于清水冲洗和化学清洗，清水冲洗中清水为纳滤系统出水，在系统正常运行时定时清水冲洗，化学清洗中清洗药液由药洗桶经清洗泵进入纳滤膜。在压力上升超过30%时，进行化学清洗，化学清洗中的清洗药液由药洗桶经清洗泵进入纳滤膜。
下面结合具体实例来对本发明作进一步的解释：
实施例1
取某焦化厂预处理后的出水（调节池）200L，测定其化学需氧量为2181mg/L，NH3-N为223mg/L，废水经以下步骤处理：
（1）调节pH为7左右，由进水泵输入上流式厌氧污泥床，水力停留时间为13h，提高其可生化性，BOD5/COD由0.26升高至0.41；
（2）继而由厌氧柱溢流至缺氧池，水力停留时间为30h；
（3）由缺氧池推流至好氧池进行好氧降解，水力停留时间为17h；
（4）再由底部进入膜生物反应器，水力停留时间为10h，混合液由膜生物反应器经回流泵回流至缺氧池，回流比为300%，混合液经膜组件分离得MBR产水，此时，化学需氧量为168mg/L，氨氮为21.5 mg/L；
（5）再将MBR产水经增压泵输入至纳滤系统，把水中的大分子污染物及部分溶解性固体分离到浓缩液中，经纳滤膜分离后，测得出水中化学需氧量为15.8mg/L，NH3-N为4.3mg/L。达到《城市污水再生利用-工业用水水质》（GB/T19923-2005）的要求。
Claims (7)
1.一种焦化废水的深度处理工艺，其特征在于，具体包括以下步骤：
(1)将经过蒸氨、隔油、气浮预处理后的焦化废水由调节池经进水泵打入上流式厌氧污泥床；所述上流式厌氧污泥床中填有多孔球状载体，用于附着微生物，厌氧柱外围有加热装置，冬季环境加热用，水力停留时间为11-13h；所述焦化废水的进水化学需氧量浓度为1500～3000mg/L，氨氮浓度为150～300mg/L，浊度为150～450NTU，pH为6～9；
(2)经厌氧微生物处理后由厌氧柱上端溢流至缺氧池；所述缺氧池设有搅拌装置，提供缺氧环境，泥水混合均匀，充分反应，水力停留时间为25-30h；
(3)由缺氧池推流至好氧池；所述好氧池下方布有微孔曝气管，提供有氧环境；好氧池同时设有加碱装置；所述好氧池的溶解氧浓度为4～6mg/L，污染物在好氧微生物的作用下进行降解，其中的氨氮转化为硝态氮，水力停留时间14-17h；
(4)经好氧池由底部进入膜生物反应器进行泥水分离；膜生物反应器中具有膜组件，其包括集水管、粗孔曝气管、中空纤维膜丝及连接件；集水管和粗孔曝气管用连接件连接，分成两个通路；中空纤维膜丝两端都粘接在连接件上，膜丝长度长于两端连接件的直线距离，以便曝气抖动，减轻膜污染；膜组件上端设有出水口；所述膜生物反应器为浸没式膜生物反应器，膜分离区的水体停留时间为9-10h；
(5)污泥混合液由膜生物反应器回流至缺氧池，回流比为200～600％；
(6)膜出水进入纳滤系统；所述纳滤系统包括增压泵、保安过滤器、纳滤膜组件和清洗泵及清洗装置；在纳滤膜组件之前设有保安过滤器，截留水体的悬浮物和大颗粒污染物，保证纳滤膜组件的进水水质，减少膜污染；
(7)经纳滤系统过滤后出水回用。
2.根据权利要求1所述的一种焦化废水的深度处理工艺，其特征在于：步骤(4)中所述膜组件在膜生物反应器中竖向放置，采用的膜为聚偏氟乙烯材质的中空纤维膜丝，孔径为0.01～0.1μm。
3.根据权利要求1所述的一种焦化废水的深度处理工艺，其特征在于：步骤(4)中膜生物反应器出水方式是中空纤维膜丝在抽吸泵的作用下形成膜内负压，在此压力的推动下，膜池内的水由膜丝外部通过膜孔进入膜丝内部，水体中的固体悬浮物及大颗粒污染物被膜丝截留，实现了污水的净化分离。
4.根据权利要求1所述的一种焦化废水的深度处理工艺，其特征在于：所述纳滤系统中采用的纳滤膜为DOW NF270的膜。
5.根据权利要求1所述的一种焦化废水的深度处理工艺，其特征在于：所述清洗装置用于清水冲洗和化学清洗。
6.根据权利要求5所述的一种焦化废水的深度处理工艺，其特征在于：所述清水冲洗中清水为纳滤系统出水，在系统正常运行时定时清水冲洗。
7.根据权利要求5所述的一种焦化废水的深度处理工艺，其特征在于：化学清洗中清洗药液由药洗桶经清洗泵进入纳滤膜。
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