CN109179915A

CN109179915A - 一种强化焦化废水生化处理的方法

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Publication number: CN109179915A
Application number: CN201811329355.XA
Authority: CN
Inventors: 陈鹏; 胡绍伟; 李方剑; 王勇; 郑三龙; 王飞; 刘芳; 王永; 徐伟; 王莹
Original assignee: Angang Steel Co Ltd
Current assignee: Angang Steel Co Ltd
Priority date: 2018-11-09
Filing date: 2018-11-09
Publication date: 2019-01-11

Abstract

本发明涉及焦化废水处理技术领域，尤其涉及一种强化焦化废水生化处理的方法。焦化废水经一级缺氧池、一级好氧池、一沉池、Fenton反应池、混凝沉淀池、二级好氧池、二级缺氧池、二沉淀池进行处理，具体包括如下步骤：1)一级生化处理，2)二级生化处理。最终处理后的焦化废水水质可以稳定达到《钢铁工业水污染物排放标准》(GB13456‑2012)的要求。该套工艺运行操作简单，不仅降低了废水的总体运行成本，而且为后续的深度处理创造了良好的进水条件，不但可以保护生态环境，而且还对焦化企业的可持续发展具有重要的现实意义。

Description

一种强化焦化废水生化处理的方法

技术领域

本发明涉及焦化废水处理技术领域，尤其涉及一种强化焦化废水生化处理的方法。

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。

专利“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，微电解反应器以废铁屑、废铜屑和轻质块状材料为填料。生化处理单元由内循环三相流化床反应器组成，利用固定化活性污泥小球实现同时脱氮除碳。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。

专利“处理焦化废水的工艺”(CN 101224936)，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。

专利“焦化废水的处理方法”(CN 101781067A)，此专利将焦化废水通过隔油池、调节池、铁碳—芬顿氧化池、升流式厌氧污泥床反应器、水解多功能池、缺氧池、复合活性污泥池及二沉池，然后排放出水。此种方法所需处理构筑物较多，工艺复杂，占地面积大，运行成本也较高。

专利“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。

专利“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。

综上所述，由于焦化废水成分复杂多变，含有多种难降解的长链和环状有机类物质，废水可生化性差，单靠一种处理方法难以达到理想的效果，目前大多采用的物化和生化联用技术来处理焦化废水，但在处理中存在着处理效果不理想，工艺流程复杂和运行成本较高的现状，并没有发挥各自的优点，致使处理出水水质难以满足现行排放标准。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种强化焦化废水生化处理的方法。高浓度的焦化废水按此组合工艺处理后，有效去除难降解有机污染物和氨氮、强化出水水质同时，减少设备的运行和投资费用。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现：

一种强化焦化废水生化处理的方法，焦化废水经一级缺氧池、一级好氧池、一沉池、Fenton反应池、混凝沉淀池、二级好氧池、二级缺氧池、二沉淀池进行处理，具体包括如下步骤：

1)一级生化处理：

A、首先将预处理后的焦化废水流入一级缺氧池中进行反硝化反应，焦化废水以进水中的有机物作为碳源和能源，以一级好氧池部分出水的硝态氮作为反硝化的氧源，在缺氧池中异养细菌的作用下进行反硝化脱氮反应，使废水中的氨氮、COD等污染物质得以降解去除；一级缺氧池污泥浓度为6200mg/L～6800mg/L，停留时间控制在26h～34h。

B、一级缺氧池出水流入一级好氧池，废水中氨氮在此被氧化成硝态氮，并在此和一沉池回流的部分活性污泥充分混合，由微生物进一步降解废水中的有机物，在好氧池中按照体积比为1～2：1的比例投加废铁屑和活性炭颗粒，铁与炭之间形成无数个微小的原电池，发生原电池反应，使废水中难降解的有机物质进一步得到降解，提高废水的可生化性；

此外，铁的不断溶出起到了同向生化池中投加铁盐的生物铁法相同的效果，形成生物铁活性污泥，达到强化生化处理效果的目的；一级好氧池污泥浓度为3600mg/L～4400mg/L，pH控制在7.5～8.5，停留时间控制在14h～26h。

C、一级好氧池的部分出水硝化液回流至一级缺氧池中，提供反硝化所需的硝态氮；硝化液回流比为1.5～2.5：1。

D、一级好氧池出水流入一沉池进行泥水分离，分离出来的部分活性污泥作为回流污泥返回到一级好氧池，污泥回流比1.5～2.5：1，一沉池沉淀40-60min。

E、一沉池沉淀后所得的上清液进入Fenton反应池，在不断搅拌的状态下加入浓硫酸，使废水pH处于3.5～4.5之间，并投加硫酸亚铁固体和双氧水溶液，使得亚铁离子的浓度达到240mg/L～300mg/L，双氧水的浓度达到350mg/L～410mg/L；Fenton反应池中利用H₂O₂在Fe²⁺的催化作用下产生具有很高氧化电位的羟基自由基，无选择的氧化废水中所剩余的有机物，进行氧化反应，时间为1.4h～1.8h。

F、Fenton反应池中氧化结束后，废水流入混凝沉淀池，在搅拌的状态下向混凝沉淀池中投加质量百分比10％～14％的NaOH碱液和和2mg/L～3mg/L的絮凝剂PAM，进行混凝沉淀反应，进一步去除废水中的悬浮物；控制废水的pH在9.5～10.5之间，搅拌的同时通入压缩空气，使废水中的二价铁充分氧化成易于沉淀的氢氧化铁，搅拌时间达8～12min后停止对废水搅拌和曝气，静置沉淀30min～40min。

2)二级生化处理：

A、混凝沉淀池的上清液在加压泵的加压下进入二级好氧池中，在此进一步分解焦化废水中的残余的有机物和进行硝化作用，为二级缺氧池提供反硝化所需的硝态氮；二级好氧池污泥浓度为3100mg/L～3500mg/L，pH控制在7.5～8.5之间，停留时间控制在12h～18h。

B、二级好氧池出水流入二级缺氧池，在池中异养细菌的作用下进一步进行反硝化脱氮反应，使焦化废水中残余的氨氮、COD污染物质得以进一步降解去除；控制二级缺氧池污泥浓度为4800mg/L～5600mg/L，停留时间控制在20h～24h。

C、二级缺氧池出水流入二沉池，在此进行分离二级缺氧池出来的泥水混合物，分离出来的部分活性污泥作为回流污泥返回二级好氧池；污泥回流比1.5～2.5：1，沉淀40min～60min。

D、沉淀后所得的上清液即为强化生化阶段处理后的焦化废水。

与现有方法相比，本发明的有益效果是：

针对目前焦化废水普遍生化处理效果不理想的现状，本发明提供一种由一级缺氧池、一级好氧池、一沉池、Fenton反应池、混凝沉淀池、二级好氧池、二级缺氧池和二沉池作为生化段处理焦化废水的方法，最终处理后的焦化废水水质可以稳定达到《钢铁工业水污染物排放标准》(GB 13456-2012)的要求。该套工艺运行操作简单，不仅降低了废水的总体运行成本，而且为后续的深度处理创造了良好的进水条件，不但可以保护生态环境，而且还对焦化企业的可持续发展具有重要的现实意义。

附图说明

图1是本发明工艺流程图。

具体实施方式

本发明公开了一种强化焦化废水生化处理的方法。本领域技术人员可以借鉴本文内容，适当改进工艺参数实现。特别需要指出的是，所有类似的替换和改动对本领域技术人员来说是显而易见的，它们都被视为包括在本发明。本发明的方法及应用已经通过较佳实施例进行了描述，相关人员明显能在不脱离本发明内容、精神和范围内对本文所述的方法和应用进行改动或适当变更与组合，来实现和应用本发明技术。

以下结合图1说明介绍本发明的最佳实施方式：

实施例1：

1、预处理后的焦化废水首先流入一级缺氧池中，控制一级缺氧池污泥浓度6200mg/L，停留时间控制在26h。

2、一级缺氧池出水流入一级好氧池，在好氧池中按照体积比为1：1的比例投加废铁屑和活性炭颗粒，控制一级好氧池污泥浓度为3600mg/L，pH控制在7.5，停留时间控制在14h。

3、一级好氧池的部分出水硝化液回流至一级缺氧池中，提供反硝化所需的硝态氮，硝化液回流比为1.5：1。

4、一级好氧池出水流入一沉池进行泥水分离，分离出来的部分活性污泥作为回流污泥返回到一级好氧池，污泥回流比1.5：1。

5、一沉池沉淀40min后所得的上清液进入Fenton氧化池，在不断搅拌的状态下加入浓硫酸，使废水pH为3.5，并投加一定量的硫酸亚铁固体和30％的双氧水溶液，使得亚铁离子的浓度达到240mg/L，双氧水的浓度达到350mg/L。氧化反应时间为1.4h。

6、Fenton氧化结束后，废水流入混凝沉淀池。在搅拌的状态下向絮凝沉淀池中投加10％的NaOH碱液和和2mg/L的絮凝剂PAM，进行混凝沉淀反应，进一步去除废水中的悬浮物，控制废水的pH为9.5，搅拌的同时通入压缩空气，使废水中的二价铁充分氧化成易于沉淀的氢氧化铁，搅拌时间达8min后停止对废水搅拌和曝气，静置沉淀30min。

7、混凝沉淀池的上清液在加压泵的加压下进入二级好氧池中，控制二级好氧池污泥浓度为3100mg/L，pH控制在7.5，停留时间控制在12h。

8、二级好氧池出水流入二级缺氧池，控制二级缺氧池污泥浓度为4800mg/L，停留时间控制在20h。

9、二级缺氧池出水流入二沉池，在此进行分离二级缺氧池出来的泥水混合物，分离出来的部分活性污泥作为回流污泥返回二级好氧池，污泥回流比1.5：1。

10、沉淀40min后所得的上清液即为强化生化阶段处理后的焦化废水。

实施例2：

1、预处理后的焦化废水首先流入一级缺氧池中，控制一级缺氧池污泥浓度为6500mg/L，停留时间控制在30h。

2、一级缺氧池出水流入一级好氧池，在好氧池中按照体积比为1.5：1的比例投加废铁屑和活性炭颗粒，控制一级好氧池污泥浓度为4000mg/L，pH控制在8.0，停留时间控制在20h。

3、一级好氧池的部分出水硝化液回流至一级缺氧池中，提供反硝化所需的硝态氮，硝化液回流比为2：1。

4、一级好氧池出水流入一沉池进行泥水分离，分离出来的部分活性污泥作为回流污泥返回到一级好氧池，污泥回流比2：1。

5、一沉池沉淀50min后所得的上清液进入Fenton氧化池，在不断搅拌的状态下加入浓硫酸，使废水pH为4.0，并投加一定量的硫酸亚铁固体和30％的双氧水溶液，使得亚铁离子的浓度达到270mg/L，双氧水的浓度达到380mg/L。氧化反应时间为1.6h。

6、Fenton氧化结束后，废水流入混凝沉淀池。在搅拌的状态下向絮凝沉淀池中投加12％的NaOH碱液和和2.5mg/L的絮凝剂PAM，进行混凝沉淀反应，进一步去除废水中的悬浮物，控制废水的pH为10，搅拌的同时通入压缩空气，使废水中的二价铁充分氧化成易于沉淀的氢氧化铁，搅拌时间达10min后停止对废水搅拌和曝气，静置沉淀35min。

7、混凝沉淀池的上清液在加压泵的加压下进入二级好氧池中，控制二级好氧池污泥浓度为3300mg/L，pH控制在8.0，停留时间控制在15h。

8、二级好氧池出水流入二级缺氧池，控制二级缺氧池污泥浓度为5200mg/L，停留时间控制在22h。

9、二级缺氧池出水流入二沉池，在此进行分离二级缺氧池出来的泥水混合物，分离出来的部分活性污泥作为回流污泥返回二级好氧池，污泥回流比2：1。

10、沉淀50min后所得的上清液即为强化生化阶段处理后的焦化废水。

实施例3：

1、预处理后的焦化废水首先流入一级缺氧池中，控制一级缺氧池污泥浓度6800mg/L，停留时间控制在34h。

2、一级缺氧池出水流入一级好氧池，在好氧池中按照体积比为2：1的比例投加废铁屑和活性炭颗粒，控制一级好氧池污泥浓度为4400mg/L，pH控制在8.5，停留时间控制在26h。

3、一级好氧池的部分出水硝化液回流至一级缺氧池中，提供反硝化所需的硝态氮，硝化液回流比为2.5：1。

4、一级好氧池出水流入一沉池进行泥水分离，分离出来的部分活性污泥作为回流污泥返回到一级好氧池，污泥回流比2.5：1。

5、一沉池沉淀60min后所得的上清液进入Fenton氧化池，在不断搅拌的状态下加入浓硫酸，使废水pH为4.5，并投加一定量的硫酸亚铁固体和30％的双氧水溶液，使得亚铁离子的浓度达到300mg/L，双氧水的浓度达到410mg/L，氧化反应时间为1.8h。

6、Fenton氧化结束后，废水流入混凝沉淀池。在搅拌的状态下向絮凝沉淀池中投加14％的NaOH碱液和和3mg/L的絮凝剂PAM，进行混凝沉淀反应，进一步去除废水中的悬浮物，控制废水的pH为10.5，搅拌的同时通入压缩空气，使废水中的二价铁充分氧化成易于沉淀的氢氧化铁，搅拌时间达12min后停止对废水搅拌和曝气，静置沉淀40min。

7、混凝沉淀池的上清液在加压泵的加压下进入二级好氧池中，控制二级好氧池污泥浓度为3500mg/L，pH控制在8.5，停留时间控制在18h。

8、二级好氧池出水流入二级缺氧池，控制二级缺氧池污泥浓度为5600mg/L，停留时间控制在24h。

9、二级缺氧池出水流入二沉池，在此进行分离二级缺氧池出来的泥水混合物，分离出来的部分活性污泥作为回流污泥返回二级好氧池，污泥回流比2.5：1。

10、沉淀60min后所得的上清液即为强化生化阶段处理后的焦化废水。

按照以上各实施例的技术要求，焦化废水经过强化生化工艺处理后的最终出水的主要水质指标如表1所示。

表1各实施例对污染物的去除效果及对比(单位：mg/L)

	COD	氨氮	总氮	石油类	挥发酚	总氰
							实施例1	41.4	1.9	12.4	1.5	0.23	0.27
实施例2	38.2	2.1	11.2	1.3	0.34	0.18
							实施例3	39.5	1.5	11.7	1.2	0.28	0.24

由表1中结果可知，按照本发明技术方案实施后的出水水质可以满足《钢铁工业水污染物排放标准》(GB 13456-2012)的排放要求。

针对目前焦化废水普遍生化处理效果不理想的现状，本发明一种处理效果好，工艺流程简单，且设备的运行和投资费用都比较合理的处理方法。本发明提供一种由一级缺氧池、一级好氧池、一沉池、Fenton反应池、混凝沉淀池、二级好氧池、二级缺氧池和二沉池作为生化段处理焦化废水的方法，最终处理后的焦化废水水质可以稳定达到《钢铁工业水污染物排放标准》(GB 13456-2012)的要求。该套工艺运行操作简单，不仅降低了废水的总体运行成本，而且为后续的深度处理创造了良好的进水条件，不但可以保护生态环境，而且还对焦化企业的可持续发展具有重要的现实意义。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种强化焦化废水生化处理的方法，其特征在于，焦化废水经一级缺氧池、一级好氧池、一沉池、Fenton反应池、混凝沉淀池、二级好氧池、二级缺氧池、二沉淀池进行处理，具体包括如下步骤：

1)一级生化处理：

A、首先将预处理后的焦化废水流入一级缺氧池中进行反硝化反应，使废水中的氨氮、COD等污染物质得以降解去除；

B、一级缺氧池出水流入一级好氧池，并在此和一沉池回流的部分活性污泥充分混合，在好氧池中按照体积比为1～2：1的比例投加废铁屑和活性炭颗粒，通过铁炭微电解反应提高废水的可生化性；

C、一级好氧池的部分出水硝化液回流至一级缺氧池中，提供反硝化所需的硝态氮；

D、一级好氧池出水流入一沉池进行泥水分离，分离出来的部分活性污泥作为回流污泥返回到一级好氧池，污泥回流比1.5～2.5：1，一沉池沉淀40min-60min；

E、一沉池沉淀后所得的上清液进入Fenton反应池，在不断搅拌的状态下加入浓硫酸，使废水pH处于3.5～4.5之间，并投加硫酸亚铁固体和双氧水溶液，使得亚铁离子的浓度达到240mg/L～300mg/L，双氧水的浓度达到350mg/L～410mg/L；

F、Fenton反应池中氧化结束后，废水流入混凝沉淀池，在搅拌的状态下向混凝沉淀池中投加质量百分比10％～14％的NaOH碱液和和2mg/L～3mg/L的絮凝剂PAM，进行混凝沉淀反应，进一步去除废水中的悬浮物；

2)二级生化处理：

A、混凝沉淀池的上清液在加压泵的加压下进入二级好氧池中，在此进一步分解焦化废水中的残余的有机物和进行硝化作用，为二级缺氧池提供反硝化所需的硝态氮；

B、二级好氧池出水流入二级缺氧池，在池中异养细菌的作用下进一步进行反硝化脱氮反应；

C、二级缺氧池出水流入二沉池，分离出来的部分活性污泥作为回流污泥返回二级好氧池；

2.根据权利要求1所述的一种强化焦化废水生化处理的方法，其特征在于，所述步骤1)的A步骤中一级缺氧池污泥浓度为6200mg/L～6800mg/L，停留时间控制在26h～34h。

3.根据权利要求1所述的一种强化焦化废水生化处理的方法，其特征在于，所述步骤1)的B步骤中一级好氧池污泥浓度为3600mg/L～4400mg/L，pH控制在7.5～8.5，停留时间控制在14h～26h。

4.根据权利要求1所述的一种强化焦化废水生化处理的方法，其特征在于，所述步骤1)的C步骤中硝化液回流比为1.5～2.5：1。

5.根据权利要求1所述的一种强化焦化废水生化处理的方法，其特征在于，所述步骤1)的E步骤中Fenton氧化反应时间为1.4h～1.8h。

6.根据权利要求1所述的一种强化焦化废水生化处理的方法，其特征在于，所述步骤1)的F步骤中控制废水的pH在9.5～10.5之间，搅拌的同时通入压缩空气，使废水中的二价铁充分氧化成易于沉淀的氢氧化铁，搅拌时间达8min～12min后停止对废水搅拌和曝气，静置沉淀30min～40min。

7.根据权利要求1所述的一种强化焦化废水生化处理的方法，其特征在于，所述步骤2)的A步骤中二级好氧池污泥浓度为3100mg/L～3500mg/L，pH控制在7.5～8.5之间，停留时间控制在12h～18h。

8.根据权利要求1所述的一种强化焦化废水生化处理的方法，其特征在于，所述步骤2)的B步骤中控制二级缺氧池污泥浓度为4800mg/L～5600mg/L，停留时间控制在20h～24h。

9.根据权利要求1所述的一种强化焦化废水生化处理的方法，其特征在于，所述步骤2)的C步骤中污泥回流比1.5～2.5：1，沉淀40min～60min。