CN104071897A

CN104071897A - 分段进水多级缺氧/好氧生物膜法处理焦化废水工艺

Info

Publication number: CN104071897A
Application number: CN201410345998.9A
Authority: CN
Inventors: 周鑫; 李亚新; 张泽乾; 樊蓉
Original assignee: Taiyuan University of Technology
Current assignee: Taiyuan University of Technology
Priority date: 2014-07-21
Filing date: 2014-07-21
Publication date: 2014-10-01
Anticipated expiration: 2034-07-21
Also published as: CN104071897B

Abstract

本发明属于环境保护废水处理领域，具体为涉及焦化废水的生物处理工艺。经过预处理的焦化废水首先进入进水池1，然后依次进入一级A/O反应器2，二级A/O反应器3；三级A/O反应器4；每级反应器容积相等，出水均设调节水池5，最后处理后焦化废水由出水池6流出；系统采用分段进水方式，其中一级A/O反应器2的进水是50-60%的总进水；二级A/O反应器的进水是25-30%的总进水和反应器2的出水；三级A/O反应器的进水是10-20%的总进水和反应器3的出水。本发明设计合理，焦化废水包括其他高浓度的有机含氮废水的处理经过本方法处理后，完全符合国家排放标准要求。

Description

分段进水多级缺氧/好氧生物膜法处理焦化废水工艺

技术领域

本发明属于环境保护废水处理技术领域，具体为涉及焦化废水的生物处理工艺。

背景技术

焦化废水是在煤的高温干馏、煤气气化以及化工产品精制过程中产生的，是一种典型的含氮有机废水，其成分复杂且污染物浓度高。典型焦化废水中COD浓度一般为1000～2500mg/L；酚类浓度为250～350mg/L；氰化物浓度为5～20mg/L；NH₄ ⁺-N浓度为150～300mg/L；TN浓度为200～400mg/L。此外还含有相当数量的多环和杂环芳烃化合物。焦化废水成分复杂、难以降解且具有毒性及致畸、致癌性，若不经处理排入水体会导致受纳水体缺氧、水生生物毒害、水体富营养化、农田土壤污染、地表饮用水安全及废水再生回用等一系列严重危害。

焦化废水的有效治理一直是国内外工业废水处理的重大难题，与物化技术相比，生物处理更加高效、经济和不会产生二次污染。目前缺氧/好氧（A/O）和厌氧/缺氧/好氧（A²/O）是焦化废水生物处理的主流工艺，然而它们对COD和氨氮去除不够彻底，出水难以同时达标。申请人于2005年自主开发了生物膜法厌氧水解/缺氧/好氧/好氧（A²/O²）新工艺，并获得了国家发明专利。通过中试可以保证焦化废水处理出水COD和NH₄ ⁺-N同时达标。国家环保部2012年10月最新发布的《炼焦化学工业污染物排放标准(GB16171-2012)》不仅对焦化废水中COD、NH₄ ⁺-N提出了更严格的排放要求，同时还增加了对总氮TN排放指标的约束。因此为适应更高更严格的排放要求，有必要探索开发技术可行、经济高效、适宜推广的焦化废水生物处理新工艺。

分段进水多级缺氧/好氧（A/O）工艺是20世纪90年代初基于活性污泥法A/O工艺发展起来的一种污水处理新工艺，该工艺由2～5个的A/O反应器串联而成，污水以一定比例分别加入各级缺氧段，经过多级交替缺氧/好氧区实现高效脱氮，具有无需内循环、碳源利用率高、脱氮除碳效率高、所需池容较小、运行调节灵活等优势，目前主要应用在生活污水及其他中低浓度工业废水脱氮处理，然而目前对于高浓度的有机含氮废水的处理还未见报道。

发明内容

本发明的目的在于提供一种焦化废水的生物处理新工艺，以解决废水中有机物和氨氮浓度高的问题，同时以解决焦化废水出水难以达标的问题。

本发明是采用如下技术方案实现的：

一种分段进水多级缺氧/好氧生物膜法处理焦化废水工艺，包括如下步骤：

（1）、焦化废水处理系统：所述焦化废水处理系统包括进水池，所述进水池的出水分成三路，第一路进入一级A/O反应器，第二路进入第一调节水池，第三路进入第二调节水池；所述一级A/O反应器的出水进入第一调节水池；所述第一调节水池的出水进入二级A/O反应器；所述二级A/O反应器的出水进入第二调节水池；所述第二调节水池的出水进入三级A/O反应器；所述三级A/O反应器的出水进入出水池；其中，一、二、三级A/O反应器均为生物膜反应器，均采用上向流方式，内部填充有小粒径滤料，均由体积相同的缺氧区和好氧区组成，缺氧区不曝气，好氧区由底部的穿孔曝气管供氧；

（2）、处理方式及工艺参数：经过常规预处理的焦化废水首先进入进水池；然后采用分段进水方式，其中一级A/O反应器的进水是50～60%的总进水（即出水池的第一路出水），二级A/O反应器的进水是25～30%的总进水（即出水池的第二路出水）和一级A/O反应器的出水，三级A/O反应器的进水是10～20%的总进水（即出水池的第三路出水）和二级A/O反应器的出水；最后处理后焦化废水由出水池流出，控制焦化废水在系统内的总水力停留时间为30～70h。

本方法是在分段进水多级A/O活性污泥法的基础上进行改进；申请人经过大量实际试验后，确定整个系统包括三级生物膜反应器，采用A/O生物滤池，每级滤池均由底部的缺氧区和上部的好氧区组成，污水每经过一级A/O生物滤池，可以同时完成好氧硝化和缺氧反硝化作用，实现脱氮；进水按照优化的比例分配进入每级生物滤池的缺氧区，可以充分利用原水中易降解COD作为反硝化提供有机碳源，进水负荷沿级分配，出水水质具有较好的稳定性，抗冲击负荷能力强。硝化液从各段好氧区直接进入下一段的缺氧区，无需设置混合液内回流，简化了工艺流程；缺氧区出水直接进入好氧区，在一定程度上补充了硝化反应所需的碱度。同时生物膜法克服了活性污泥法的污泥膨胀、沉降性能不好、出水水质不稳定等问题。与活性污泥法相比，附着生长型生物膜反应器处理高浓度工业废水更具优势，曝气生物滤池（BAF）是一种高效新型生物膜反应器，内部填充小粒径滤料，比表面积大，微生物浓度高，集生物反应、吸附及过滤截留于一体，出水水质好且不需设置污泥回流及沉淀系统，可以同时完成有机物、悬浮物去除以及硝化和反硝化作用。

具有以下有益效果：

1、生物膜反应器的分段进水方式提高了系统的抗冲击负荷性能，削弱了焦化废水对微生物的毒害作用。

2、多级A/O反应器有利于交替形成缺氧反硝化和好氧硝化条件，同时强化了有机物的缺氧降解功能，保证了COD、NH₄ ⁺-N和TN的同时高效去除。

3、进水比例根据进水水质控制优化，各级反应器便于单独管理，系统总水力停留时间较短，无需硝化液内回流，不会产生污泥，出水水质好。

本发明设计合理，焦化废水包括其他高浓度的有机含氮废水的处理经过本方法处理后，完全满足国家排放标准要求，污水处理成本低廉，对于污染处理企业具有很高的实际应用价值和推广前景。

附图说明

图1是焦化废水处理系统结构示意图。

图中，1-进水池，2-一级A/O反应器，3-二级A/O反应器，4-三级A/O反应器，5-第一调节水池，6-出水池，7-缺氧区，8-好氧区，9-穿孔曝气管，10-第二调节水池。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施例进行详细说明。

如图1所示，焦化废水处理系统包括进水池1，所述进水池1的出水经过加装水泵的管路分成三路，第一路进入一级A/O反应器2，第二路进入第一调节水池5，第三路进入第二调节水池10；所述一级A/O反应器2的出水进入第一调节水池5；所述第一调节水池5的出水经过加装水泵的管路进入二级A/O反应器3；所述二级A/O反应器3的出水进入第二调节水池10；所述第二调节水池10的出水经过加装水泵的管路进入三级A/O反应器4；所述三级A/O反应器4的出水进入出水池6；其中，一、二、三级A/O反应器2、3、4均为生物膜反应器，均采用上向流方式，内部填充有小粒径滤料（例如，滤料为粒径为3-20mm的火山岩、石英砂、活性炭、焦炭、无烟煤、沸石或陶粒等），均由体积相同的缺氧区7和好氧区8组成，缺氧区7不曝气，好氧区8由底部的穿孔曝气管9供氧；所述一、二、三级A/O反应器2、3、4的容积均相等。

实施例1

利用上述的处理系统（10L）处理实际高浓度的焦化废水，进水COD浓度为2000mg/L；NH₄ ⁺-N浓度为350mg/L；TN浓度为500mg/L，控制系统总水力停留时间为45h，进水池1的三路出水比例分别为50%、30%、20%。小试结果表明：系统对COD、NH₄ ⁺-N及TN的去除率分别达92%、97%和83%，其主要出水污染物可以达到炼焦化学工业污染物排放标准（GB16171-2012）。

实施例2

利用上述的处理系统（50L）处理实际高浓度的焦化废水，进水COD浓度为2500mg/L；NH₄ ⁺-N浓度为300mg/L；TN浓度400mg/L，控制系统总水力停留时间为70h，进水池1的三路出水比例分别为60%、25%、15%。小试结果表明：系统对COD、NH₄ ⁺-N及TN的去除率分别达88%、93%和78%，其主要出水污染物可以达到炼焦化学工业污染物排放标准（GB16171-2012）。

实施例3

利用上述的处理系统（20L）处理实际高浓度的焦化废水，进水COD浓度为1000mg/L；NH₄ ⁺-N浓度为250mg/L；TN浓度为450mg/L，控制系统总水力停留时间为30h，进水池1的三路出水比例分别为55%、28%、17%。小试结果表明：系统对COD、NH₄ ⁺-N及TN的去除率分别达90%、95%和85%，其主要出水污染物可以达到炼焦化学工业污染物排放标准（GB16171-2012）。

实施例4

利用上述的处理系统（40L）处理实际高浓度的焦化废水，进水COD浓度为1500mg/L；NH₄ ⁺-N浓度为320mg/L；TN浓度为350mg/L，控制系统总水力停留时间为60h，进水池1的三路出水比例分别为58%、27%、15%。小试结果表明：系统对COD、NH₄ ⁺-N及TN的去除率分别达93%、94%和80%，其主要出水污染物可以达到炼焦化学工业污染物排放标准（GB16171-2012）。

上述实施例的焦化废水处理结果黄中对COD、NH₄ ⁺-N及TN的去除率比常规生化法处理分别提高15%，35%及40%以上，且总水力停留时间缩短50%以上。

Claims

1.一种分段进水多级缺氧/好氧生物膜法处理焦化废水工艺，其特征在于：包括如下步骤：

（1）、焦化废水处理系统：所述焦化废水处理系统包括进水池（1），所述进水池（1）的出水分成三路，第一路进入一级A/O反应器（2），第二路进入第一调节水池（5），第三路进入第二调节水池（10）；所述一级A/O反应器（2）的出水进入第一调节水池（5）；所述第一调节水池（5）的出水进入二级A/O反应器（3）；所述二级A/O反应器（3）的出水进入第二调节水池（10）；所述第二调节水池（10）的出水进入三级A/O反应器（4）；所述三级A/O反应器（4）的出水进入出水池（6）；其中，一、二、三级A/O反应器（2、3、4）均为生物膜反应器，均采用上向流方式，内部填充有小粒径滤料，均由体积相同的缺氧区（7）和好氧区（8）组成，缺氧区（7）不曝气，好氧区（8）由底部的穿孔曝气管（9）供氧；

（2）、处理方式及工艺参数：经过常规预处理的焦化废水首先进入进水池（1）；然后采用分段进水方式，其中一级A/O反应器（2）的进水是50～60%的总进水，二级A/O反应器（3）的进水是25～30%的总进水和一级A/O反应器（2）的出水，三级A/O反应器（4）的进水是10～20%的总进水和二级A/O反应器（3）的出水；最后处理后焦化废水由出水池（6）流出，控制焦化废水在系统内的总水力停留时间为30～70h。

2.根据权利要求1所述的分段进水多级缺氧/好氧生物膜法处理焦化废水工艺，其特征在于：所述一、二、三级A/O反应器（2、3、4）的容积均相等。

3.根据权利要求1或2所述的分段进水多级缺氧/好氧生物膜法处理焦化废水工艺，其特征在于：所述滤料为粒径为3-20mm的火山岩、石英砂、活性炭、焦炭、无烟煤、沸石或陶粒。

4.根据权利要求3所述的分段进水多级缺氧/好氧生物膜法处理焦化废水工艺，其特征在于：所述进水池（1）的焦化废水的COD浓度为1000～2500mg/L；NH₄ ⁺-N浓度为250～350mg/L；TN浓度为350～500mg/L。