CN108395052A - 一种高效处理焦化剩余氨水的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明一种高效处理焦化剩余氨水的方法，包括如下步骤：1)焦化剩余氨水的生化处理：2)焦化剩余氨水的深度处理：本发明通过合理的控制反应条件，在序批式膜生物反应器中获得了稳定高效的短程硝化反硝化作用，不仅缩短了反应时间，减少了反应器容积，降低了投资和运行费用，而且减少了能耗，提高了脱氮效率，尤其适用于高氨氮浓度，低碳氮比废水的处理，后续耦合常规的内电解和混凝沉淀，强化出水水质同时，可以使焦化剩余氨水最终出水稳定达到炼焦化学工业污染物排放标准(GB 16171‑2012)的要求，对焦化行业的可持续发展具有重要的现实意义。

Description

一种高效处理焦化剩余氨水的方法
技术领域
本发明属于工业废水处理技术领域,尤其涉及一种高效处理焦化剩余氨水的方法。
背景技术
焦化废水是在煤高温干馏过程中以及煤气净化、化工产品精制过程中形成的废水，成分复杂，污染物浓度高、色度高、毒性大，性质非常稳定，可生化性差，除氨氮、氰及硫氰根等无机污染物外，还含有酚类、萘、吡啶、喹啉等杂环及多环芳香族化合物(PAHs)，是一种成分及其复杂的难处理的工业废水之一。
当前国内对焦化废水的处理普遍采用预处理加生化处理的二级处理工艺，但常规二级生物处理后废水中的COD和氨氮等污染物均难以达标排放，满足不了新的污水排放标准，严重制约着企业的发展。而国外在二级生化处理之前采取了更为复杂的预处理和其他方法控制进入生化系统的水质，防止有毒污染物浓度过高，并在生化处理流程之后采取三级净化系统。结果造成处理工艺的运行和投资费用均较高，不利于实际工程的放大应用。找出一种处理效果好，工艺流程简单，且设备的运行和投资费用都比较合理的焦化废水处理工艺，对于企业的可持续发展具有重要的现实意义。
传统的生物脱氮技术认为要完全去除水中的氨态氮就必须要经过完整的硝化与反硝化过程，即以硝酸盐作为硝化的终点和反硝化的起点。近年来许多学者对短程硝化反硝化脱氮技术进行了大量研究，短程硝化反硝化技术由于在硝化阶段减少了NO2 --NO3 -的反应过程，有机碳源的用量一般能减少40％，耗氧量至少能降低25％，不仅缩短了反应时间，减少了反应器容积，降低了投资和运行费用，而且减少了能耗，提高了脱氮效率，尤其使用于高氨氮浓度，低碳氮比废水的处理，和传统的污水脱氮技术相比，具有广阔的发展空间，已经引起了国内外研究者的广泛关注。
通过查新，检索到一些相关的专利和文章，如“一种焦化废水处理工艺方法”(CN200810234318.0)，该方法由物化处理单元和生化处理单元组成，其中物化处理单元由微电解反应器、沉淀池组成。生化处理单元由内循环三相流化床反应器组成。出水虽然挥发酚、氨氮、色度可以达到污水综合排放标准一级标准，但COD处理效果并不理想，仅能达到污水综合排放标准二级标准。“一种处理除氨后的焦化废水的方法”(CN 101875526A)，通过在废水中加入双氧水，在表面催化剂存在下发生催化氧化，并将氧化后废水泵入生化系统，通过合理的控制反应条件，最终将生化处理的废水和污泥混合液一起通入二沉池，上清液达标排出，污泥另行外运处理。本发明反应条件温和，自动化程度高，操作简便，经生化处理后可以达标排放，缺点是排泥量较大，产生污泥处理问题，且氨氮去除效果不理想。
“节能型高氨氮废水处理方法”(CN101195513)，该方法先使废水经过预处理将凯式氮转化为氨氮，然后进入短程硝化池中，将氨氮硝化控制在亚硝酸盐氮阶段，然后利用微电解反应器替代厌氧反硝化或氨氧化工艺进行脱氮处理，再运用生物法或Fenton氧化法、物化氧化法作后续处理，总氮去除率达60％-75％。此法主要用于高氨氮处理，对难降解有机物处理仍然不理想。“处理焦化废水的工艺”(CN101224936)，该方法采用一级缺氧+两级好氧生物滤池作为生物处理，并耦合曝气微电解物化处理技术处理焦化废水。此法中虽然加有微电解工艺，能够破解部分难降解有机物但由于并未达到其中全部有机物降解条件，所以出水指标只能达到污水综合排放标准中的二级排放标准，处理效果不理想。
综上所述，焦化废水实现最终达标排放，尤其对反硝化脱氮效果不佳的高氨氮浓度，低碳氮比废水的处理，前期获得稳定高效的生物脱氮效果至关重要。因此有必要开发出一种处理效果好，工艺流程简单，且设备运行和投资费用都比较合理的生物脱氮技术，将对焦化废水最终实现达标排放和焦化企业的可持续发展具有重要的现实意义。
发明内容
针对上述缺陷，本发明所要解决的技术问题提供一种高效处理焦化剩余氨水的方法，尤其适用于处理高氨氮浓度、低碳氮比有机废水的处理，高浓度的焦化剩余氨水按此组合工艺处理后，不仅可以有效去除难降解有机污染物和氨氮，还可以最大限度的减少设备的投资和运行费用，使最终处理后的焦化剩余氨水水质可以达到炼焦化学工业污染物排放标准(GB 16171-2012)的要求。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是这样的：
一种高效处理焦化剩余氨水的方法，其特征在于包括如下步骤：
1)焦化剩余氨水的生化处理：
采用序批式膜生物反应器作为生化段处理工艺，通过合理的控制反应条件和搅拌/曝气相互切换的方式，在序批式膜生物反应器内获得稳定高效的短程硝化反硝化作用，克服了焦化剩余氨水反硝化碳源不足的缺点。焦化剩余氨水流入序批式膜生物反应器中，反应器中的活性污泥取自好氧池的硝化污泥，活性污泥浓度为7000-9000mg/L，控制反应器进水NH4 +-N的容积负荷为0.42-0.50gNH4 +-N/(L·d)，首先对反应器中的废水进行曝气，好氧曝气时间为8-10h，控制反应器中的溶解氧浓度为0.6-0.8mg/L，pH为8-9，每8-12天向反应器中一次性投加氯酸钾，控制其浓度为80-120mg/L，使好氧硝化稳定控制在短程硝化(NO2 --N)阶段，为后续缺氧反硝化阶段提供充足的电子受体。随后停止曝气，对废水进行搅拌，维持反应器内缺氧反硝化的环境，控制缺氧搅拌时间为4-6h，废水pH为8.0-9.0，此时可以充分利用进水中的有机物作为反硝化的碳源，进行反硝化脱氮反应。整个反应器系统始终处于缺氧、好氧交替的状态，以此实现稳定高效的短程硝化反硝化作用，将焦化废水中大部分的有机物和氨氮去除。
2)焦化剩余氨水的深度处理：
序批式膜生物反应器的出水流入内电解反应器中，反应器的填料由钢铁铁屑和焦粉组成，即以焦粉为阴极，铁屑为阳极，电解质起导电作用构成原电池来处理废水中较为容易降解的有机物质，在腐蚀电化学作用、铁的还原作用、氢氧化铁的絮凝作用和电化学附集等过程的联合作用下，使有机物发生氧化反应，破坏其有机高分子结构。控制焦粉与铁屑的体积比为1.5～2.5：1，同时向内电解反应器中加入750-850mg/L的双氧水溶液，加速反应的进行，反应过程控制废水的pH为3-4，废水在内电解反应器中上进下出，控制反应时间为25～35min，内电解反应器的出水进入混凝沉淀池。在搅拌的状态下向混凝沉淀池中投加380-420mg/L的Ca(OH)2碱液和9-11mg/L的絮凝剂PAM，控制废水的pH为9.5-10.5，搅拌8-12min后停止对废水搅拌，静置沉淀14-18min。沉淀后所得的上清液即为深度处理后的焦化剩余氨水。
本发明的有益效果是：针对焦化剩余氨水的水质特点，提供了一种由序批式膜生物反应器作为生物处理，内电解反应器和混凝沉淀池作为深度处理的集成工艺。通过合理的控制反应条件，在序批式膜生物反应器中获得了稳定高效的短程硝化反硝化作用，不仅缩短了反应时间，减少了反应器容积，降低了投资和运行费用，而且减少了能耗，提高了脱氮效率，尤其适用于高氨氮浓度，低碳氮比废水的处理，后续耦合常规的内电解和混凝沉淀，强化出水水质同时，可以使焦化剩余氨水最终出水稳定达到炼焦化学工业污染物排放标准(GB 16171-2012)的要求，对焦化行业的可持续发展具有重要的现实意义。
附图说明
图1为本发明工艺流程图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作详细的说明。
实施例1
1)焦化剩余氨水的生化处理：
焦化剩余氨水流入序批式膜生物反应器中，反应器中的活性污泥取自好氧池的硝化污泥，活性污泥浓度为7000mg/L，控制反应器进水NH4 +-N的容积负荷为0.42gNH4 +-N/(L·d)，首先对反应器中的废水进行曝气，好氧曝气时间为8h，控制反应器中的溶解氧浓度为0.6mg/L，pH为8.0，每8天向反应器中一次性投加氯酸钾，控制其浓度为80mg/L，使好氧硝化稳定控制在短程硝化(NO2 --N)阶段。随后停止曝气，对废水进行搅拌，控制缺氧搅拌时间为4h，废水pH为8.0，此时可以充分利用进水中的有机物作为反硝化的碳源，进行反硝化脱氮反应。整个反应器系统始终处于缺氧、好氧交替的状态，以此实现稳定高效的短程硝化反硝化作用，每个周期的排水量为反应器容积的1/3。
2)焦化剩余氨水的深度处理：
序批式膜生物反应器的出水流入内电解反应器中，控制焦粉与铁屑的体积比为1.5：1，同时向内电解反应器中加入750mg/L的双氧水溶液，加速反应的进行，反应过程控制废水的pH为3.0，控制反应时间为25min，内电解反应器的出水进入混凝沉淀池。在搅拌的状态下向混凝沉淀池中投加380mg/L的Ca(OH)2碱液和9mg/L的絮凝剂PAM，控制废水的pH为9.5，搅拌8min后停止对废水搅拌，静置沉淀14min。沉淀后所得的上清液即为深度处理后的焦化剩余氨水。
实施例2
1)焦化剩余氨水的生化处理：
焦化剩余氨水流入序批式膜生物反应器中，反应器中的活性污泥取自好氧池的硝化污泥，活性污泥浓度为8000mg/L，控制反应器进水NH4 +-N的容积负荷为0.46gNH4 +-N/(L·d)，首先对反应器中的废水进行曝气，好氧曝气时间为9h，控制反应器中的溶解氧浓度为0.7mg/L，pH为8.5，每10天向反应器中一次性投加氯酸钾，控制其浓度为100mg/L，使好氧硝化稳定控制在短程硝化(NO2 --N)阶段。随后停止曝气，对废水进行搅拌，控制缺氧搅拌时间为5h，废水pH为8.5，此时可以充分利用进水中的有机物作为反硝化的碳源，进行反硝化脱氮反应。整个反应器系统始终处于缺氧、好氧交替的状态，以此实现稳定高效的短程硝化反硝化作用，每个周期的排水量为反应器容积的1/3。
2)焦化剩余氨水的深度处理：
序批式膜生物反应器的出水流入内电解反应器中，控制焦粉与铁屑的体积比为2.0：1，同时向内电解反应器中加入800mg/L的双氧水溶液，加速反应的进行，反应过程控制废水的pH为3.5，控制反应时间为30min，内电解反应器的出水进入混凝沉淀池。在搅拌的状态下向混凝沉淀池中投加400mg/L的Ca(OH)2碱液和10mg/L的絮凝剂PAM，控制废水的pH为10.0，搅拌10min后停止对废水搅拌，静置沉淀16min。沉淀后所得的上清液即为深度处理后的焦化剩余氨水。
实施例3
1)焦化剩余氨水的生化处理：
焦化剩余氨水流入序批式膜生物反应器中，反应器中的活性污泥取自好氧池的硝化污泥，活性污泥浓度为9000mg/L，控制反应器进水NH4 +-N的容积负荷为0.50gNH4 +-N/(L·d)，首先对反应器中的废水进行曝气，好氧曝气时间为10h，控制反应器中的溶解氧浓度为0.8mg/L，pH为9.0，每12天向反应器中一次性投加氯酸钾，控制其浓度为120mg/L，使好氧硝化稳定控制在短程硝化(NO2 --N)阶段。随后停止曝气，对废水进行搅拌，控制缺氧搅拌时间为6h，废水pH为9.0，此时可以充分利用进水中的有机物作为反硝化的碳源，进行反硝化脱氮反应。整个反应器系统始终处于缺氧、好氧交替的状态，以此实现稳定高效的短程硝化反硝化作用，每个周期的排水量为反应器容积的1/3。
2)焦化剩余氨水的深度处理：
序批式膜生物反应器的出水流入内电解反应器中，控制焦粉与铁屑的体积比为2.5：1，同时向内电解反应器中加入850mg/L的双氧水溶液，加速反应的进行，反应过程控制废水的pH为4.0，控制反应时间为35min，内电解反应器的出水进入混凝沉淀池。在搅拌的状态下向混凝沉淀池中投加420mg/L的Ca(OH)2碱液和11mg/L的絮凝剂PAM，控制废水的pH为10.5，搅拌12min后停止对废水搅拌，静置沉淀18min。沉淀后所得的上清液即为深度处理后的焦化剩余氨水。
焦化剩余氨水的主要水质指标为COD：2830mg/L，氨氮：1060mg/L，总氮：1680mg/L，挥发酚：630mg/L，各实施例经上述生化处理+深度处理后，出水的主要指标如表1所示。
表1各实施例对污染物的去除效果(单位：mg/L)
氨氮 总氮 挥发酚 COD
实施例1 5.7 16.8 0.09 56.8
实施例2 4.6 13.6 0.05 45.2
实施例3 4.1 12.5 0.06 41.5
由表1中结果可知，经上述工艺处理后的焦化剩余氨水，氨氮≤10mg/L、总氮≤20mg/L、挥发酚≤0.3mg/L、COD≤80mg/L，工艺出水水质稳定，可以满足炼焦化学工业污染物排放标准(GB 16171-2012)的要求。

Claims (1)

1.一种高效处理焦化剩余氨水的方法，其特征在于包括如下步骤：
1)焦化剩余氨水的生化处理：
采用序批式膜生物反应器作为生化段处理工艺，焦化剩余氨水流入序批式膜生物反应器中，反应器中的活性污泥取自好氧池的硝化污泥，活性污泥浓度为7000-9000mg/L，控制反应器进水NH4 +-N的容积负荷为0.42-0.50gNH4 +-N/(L·d)，首先对反应器中的废水进行曝气，好氧曝气时间为8-10h，控制反应器中的溶解氧浓度为0.6-0.8mg/L，pH为8-9，每8-12天向反应器中一次性投加氯酸钾，控制其浓度为80-120mg/L，使好氧硝化稳定控制在短程硝化(NO2 --N)阶段，为后续缺氧反硝化阶段提供充足的电子受体；随后停止曝气，对废水进行搅拌，维持反应器内缺氧反硝化的环境，控制缺氧搅拌时间为4-6h，废水pH为8-9，此时可以充分利用进水中的有机物作为反硝化的碳源，进行反硝化脱氮反应；整个反应器系统始终处于缺氧、好氧交替的状态；
2)焦化剩余氨水的深度处理：
序批式膜生物反应器的出水流入内电解反应器中，反应器的填料由钢铁铁屑和焦粉组成，即以焦粉为阴极，铁屑为阳极；控制焦粉与铁屑的体积比为1.5～2.5：1，同时向内电解反应器中加入750-850mg/L的双氧水溶液，加速反应的进行，反应过程控制废水的pH为3-4，废水在内电解反应器中上进下出，控制反应时间为25～35min，内电解反应器的出水进入混凝沉淀池；在搅拌的状态下向混凝沉淀池中投加380-420mg/L的Ca(OH)2碱液和9-11mg/L的絮凝剂PAM，控制废水的pH为9.5-10.5，搅拌8-12min后停止对废水搅拌，静置沉淀14-18min；沉淀后所得的上清液即为深度处理后的焦化剩余氨水。
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