CN109231680A - 一种焦化废水直排处理系统 - Google Patents

Abstract

本发明属于废水处理技术领域，具体涉及一种焦化废水直排处理系统；所要解决的问题是提供一种焦化废水深度处理工艺，经处理后的出水可以达到国家直排标准和回用标准，作为循环冷却水补水，从而实现废水的综合利用；所采用的技术方案为：焦化废水先经过隔油、气浮，调节预处理后提升进入分项循环强化生物脱氮系统，依次进行水解酸化、反硝化脱氮、硝化降解氨氮，处理后的出水通过沉淀池泥水分离后，一部分水进行分项回流，其余水进入深度处理系统，依次进行混凝沉淀反应、臭氧氧化和生物流化床反应，生物流化床处理后的废水经第二沉淀池泥水分离，沉淀产生的污泥与生物流化床产生的污泥进行离心脱水处理。

Description

一种焦化废水直排处理系统

技术领域

本发明属于废水处理技术领域，具体涉及一种焦化废水直排处理系统。

背景技术

焦化废水主要来自焦炉煤气初冷和焦化生产过程中的生产用水以及蒸汽冷凝废水，在焦炉煤气冷却、洗涤、粗苯加工及焦油加工过程中，产生含有酚、氰、油、氨及大量有机物的工业废水，是一种典型的有毒难降解有机废水。

焦化废水危害大，废水中多环芳烃不但难以降解，而且通常还是强致癌物质，对环境造成严重污染的同时也直接威胁到人类健康。焦化废水中污染物浓度高，难于降解，其中废水中氮的存在，致使生物净化所需的氮源过剩，给处理达标带来较大困难；同时焦化废水排放量大，全国每年焦化废水的排放量约为3亿吨。

目前，传统的焦化废水处理工艺有生物处理法、化学处理法、物理化学法等，国内焦化废水绝大多数采用好氧生物处理法，但常规的生物法处理焦化废水，出水氨氮一般达不到排放要求。A/O或SBR工艺耐冲击性差，一般情况下，生化出水的COD值在150～200mg/L，很明显，生化处理后COD出水不能满足环保要求。

国家环保部在2012年颁布实施新的《炼焦化学工业污染物排放标准》，标准中明确规定特保区的废水必须执行表3中直接排放标准，随着国家环保标准的日益严格以及水资源的日益紧张，现有的焦化废水处理工艺很难满足日益严格的环保标准，对焦化废水进行深度处理并回用于生产也变得日益迫切。

发明内容

本发明解决的技术问题在于提供一种焦化废水深度处理工艺，经处理后的出水可以达到国家直排标准和回用标准，作为循环冷却水补水，从而实现废水的综合利用。

为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案为：一种焦化废水直排处理系统，预处理系统、分项循环强化生物脱氮系统和深度处理系统；

焦化废水先经过隔油、气浮，调节预处理后提升进入分项循环强化生物脱氮系统，依次进行水解酸化、反硝化脱氮、硝化降解氨氮，处理后的出水通过沉淀池泥水分离后，一部分水进行分项回流，其余水进入深度处理系统，依次进行混凝沉淀反应、臭氧氧化和生物流化床反应，生物流化床处理后的废水经第二沉淀池泥水分离，沉淀产生的污泥与生物流化床产生的污泥进行离心脱水处理，沉淀的上清液依次经过超滤和反渗透处理，最终出水作为循环冷却水补水，达到直排回用标准。

所述焦化废水直排处理系统包括依次连通的隔油池、气浮池、调节池、分项循环强化生物脱氮装置、沉淀池、混凝沉淀池、臭氧氧化池、生物流化床、第二沉淀池、超滤系统和反渗透系统，所述分项循环强化生物脱氮装置包括依次连通的水解酸化池、反硝化池和硝化池，所述水解酸化池、硝化池、沉淀池和混凝沉淀池连通有污泥池，所述污泥池连接脱水机对污泥进行浓缩脱水处理；所述沉淀池设置有分项回流装置；所述第二沉淀池和生物流化床连通有第二脱水机对污泥进行脱水处理；所述超滤系统和反渗透系统之间设置有超滤产水池；所述反渗透系统后设置有浓水池。

所述水解酸化工艺采用独立的系统，内设生物膜填料，培养专性的优势菌群，可有效的将废水的可生化性提高20-30%，COD的去除率可达10%。

所述反硝化工艺设置生物膜填料，强化培养优势反硝化菌群；以原水中有机物为碳源将硝酸盐还原为氮气，停留时间为24h，硝化液回流比为400%，为优势反硝化菌创造稳定独立的生存环境，提高反硝化脱氮的效率。

所述硝化工艺培养优势硝化菌群，确保污泥浓度及优势菌群数量，将氨氮氧化为硝酸盐，同时氧化分解酚、氰、硫化物等COD类物质，大大提高了COD及氨氮的降解效率，系统停留时间为50h，加碱量为每公斤1t水。

所述臭氧氧化工艺采用含低浓度臭氧的空气或氧气，利用臭氧的强氧化性，氧化分解废水中残留的酚、氰等COD类物质，以达到净化废水的目的。

所述生物流化床工艺采用活性炭粉作为生物膜载体，投加量为126kg/d，专性絮凝剂投加量为8.4kg/d。

所述超滤工艺采用浸没式超滤，利用加压膜分离，将浸没式超滤膜组件直接浸入到需要处理的水中，在较低负压状态下，采用泵抽吸的方式和虹吸将水由外向内进行负压抽滤，膜材料为PVDF复合膜，回收率达95%。

所述反渗透回收率达75%，膜稳定脱盐率>95%。

所述硝化池和生物流化床分别连接有鼓风机。

本发明焦化废水处理工艺流程包括：预处理（隔油+气浮+调节）、生化处理（分项循环强化生物脱氮（ICEBD））、深度处理（混凝沉淀+臭氧氧化+生物流化床+超滤+反渗透）。

焦化废水先经过隔油、气浮，调节预处理后提升进入ICEBD系统，先后进行水解酸化、反硝化脱氮、硝化降解氨氮，处理后的出水通过沉淀池泥水分离后，一部分水进行分项回流，其余水进入深度处理系统，依次进行混凝沉淀反应、臭氧氧化和生物流化床反应，生物流化床处理后的水经第二沉淀池沉淀，沉淀产生的污泥与生物流化床产生的污泥进行离心脱水处理，沉淀的上清液再依次经过超滤和反渗透处理，最终出水作为循环冷却水补水，达到直排回用标准。

上述生化处理中分项循环强化生物脱氮（ICEBD）工艺是我公司在A²/O工艺的基础上实践改良，并结合新型的生物强化技术开发出的一种焦化废水生物脱氮工艺，针对于焦化废水和高氨氮废水，该工艺包括水解酸化系统、强化硝化及反硝化脱氮系统、泥水分离及分项回流系统，同时设有PRC自动控制，可以时时控制进水量及流量。

预处理废水与其他废水混合后进入水解酸化系统，加快降解有机物和大分子物质，利用微生物将废水中所包含的不易降解的链长化合物转化成链短化合物、环状化合物转化成链状化合物；采用独立的系统，内设生物膜填料，培养专性的优势菌群，以提高水解酸化效率。有效的将废水的可生化性提高20-30%，COD的去除率可达10%；

反硝化系统中设置生物膜填料，强化培养优势反硝化菌群；以原水中有机物为碳源将硝酸盐还原为氮气，停留时间为24h，硝化液回流比为400%，为优势反硝化菌创造稳定独立的生存环境，提高其反硝化脱氮的效率，达到脱氮的目的。

在硝化系统中，强化培养优势硝化菌群，确保系统的污泥浓度及优势菌群数量，将氨氮氧化为硝酸盐，同时氧化分解酚、氰、硫化物等COD类物质，可大大提高COD及氨氮的降解效率；系统停留时间为50h，加碱量为每公斤1t水。

生化处理后出水COD在120～150mg/L，要达到新的排放标准COD浓度在80mg/L以内，必须对生化处理后废水进行深度处理。

上述深度处理中臭氧氧化工艺使用的是含低浓度臭氧的空气或氧气，利用臭氧的强氧化性，氧化分解废水中残留的酚、氰等COD类物质，以达到净化废水的目的，主要由臭氧发生器和气水接触设备组成，臭氧发生器所产生的臭氧，通过气水接触设备扩散于待处理水中，通常是采用微孔扩散器、鼓泡塔或喷射器、涡轮混合器等。

上述生物流化床采用活性炭粉作为生物膜载体，投加量为126kg/d，专性絮凝剂投加量为8.4kg/d。

上述深度处理中浸没式超滤技术利用加压膜分离技术，将浸没式超滤膜组件直接浸入到需要处理的水中，在较低负压状态下，采用泵抽吸的方式+虹吸将水由外向内进行负压抽滤，以实现低跨膜压差（TMP）及适度膜通量的平稳运行，该技术的整体能耗成本低于压力式膜过滤，膜材料为PVDF复合膜，回收率可达95%。

上述深度处理中反渗透技术是一项膜分离技术，其孔径很小，大都≤10×10-10（10A），反渗透系统及其辅助系统为全自动运行，主要包括：反渗透膜元件、压力容器、配套阀门等；其回收率可达75%，膜稳定脱盐率>95%（1年内）。

如上所述，本发明与现有技术相比具有的有益效果是：

1、针对于焦化废水及高氨氮废水，其处理后出水水质优，可以达到国家直排标准和回用标准，作为循环冷却水补水，实现了废水的综合利用。

2、预处理工艺中采用“重力除油+气浮”处理工艺，一方面去除废水中的重质焦油，去除率可达90%，另一方面去除了废水中难降解的氰化物；其中气浮系统采用本公司改良的“折流式圆形气浮装置”，通过内部的折板导流结构进一步去除乳化油及悬浮物质，轻油去除率可达到90%，更大程度上提高了除油效果。

3、生化处理中采用的是我公司改良的“分项循环强化生物脱氮（ICEBD）工艺”，并结合新型的生物强化技术开发出的一种焦化废水生物脱氮工艺，包括水解酸化系统、强化硝化及反硝化脱氮系统、泥水分离及分项回流系统；该工艺具有脱氮效率高，微生物容量大，系统集中高效，占地面积小，投资少，运行成本低等优点。

4、深度处理中采用的臭氧氧化工艺利用臭氧的强氧化性，将水中的有机污染物降解为小分子物质，甚至直接转化为CO₂和水，可以有效去除水中难降解的有机污染物，对污染物的降解无选择性，具有处理效率高、无二次污染等优点。

5、深度处理中生物流化床工艺采用的是我公司改良的工艺，以砂（或无烟煤、活性炭等）作填料并作为生物膜载体，在单位时间加大生物膜同废水的接触面积和充分供氧，其中粉末活性炭对水体中溶解氧有很强的吸附能力，在高溶解氧条件下，微生物对富集在活性炭表面小分子有机物进行氧化分解，然后利用陶瓷膜分离系统将水和吸附了有机物的粉末活性炭等悬浮颗粒分开，通过错流过滤，进一步净化废水。

6、深度处理中采用超滤和反渗透工艺，超滤工艺采用浸没式超滤技术，具有膜截留作用高、固液分离效率高、设备紧凑、占地面积小、能耗和运行成本低等优点；反渗透工艺（简称RO）利用膜分离技术除去水中大部分离子、SiO₂等，大幅降低TDS（溶解性总固体），具有能耗低、无污染、工艺先进、操作维护简便等优点。

附图说明

下面结合附图对本发明做进一步的说明。

图1为本发明工艺流程图。

具体实施方式

如图1所示，一种焦化废水直排处理系统，预处理系统、分项循环强化生物脱氮系统和深度处理系统；

焦化废水先经过隔油、气浮，调节预处理后提升进入分项循环强化生物脱氮系统，依次进行水解酸化、反硝化脱氮、硝化降解氨氮，处理后的出水通过沉淀池泥水分离后，一部分水进行分项回流，其余水进入深度处理系统，依次进行混凝沉淀反应、臭氧氧化和生物流化床反应，生物流化床处理后的废水经第二沉淀池泥水分离，沉淀产生的污泥与生物流化床产生的污泥进行离心脱水处理，沉淀的上清液依次经过超滤和反渗透处理，最终出水作为循环冷却水补水，达到直排回用标准。

所述焦化废水直排处理系统包括依次连通的隔油池、气浮池、调节池、分项循环强化生物脱氮装置、沉淀池、混凝沉淀池、臭氧氧化池、生物流化床、第二沉淀池、超滤系统和反渗透系统，所述分项循环强化生物脱氮装置包括依次连通的水解酸化池、反硝化池和硝化池，所述水解酸化池、硝化池、沉淀池和混凝沉淀池连通有污泥池，所述污泥池连接脱水机对污泥进行浓缩脱水处理；所述沉淀池设置有分项回流装置；所述第二沉淀池和生物流化床连通有第二脱水机对污泥进行脱水处理；所述超滤系统和反渗透系统之间设置有超滤产水池；所述反渗透系统后设置有浓水池。

所述水解酸化工艺采用独立的系统，内设生物膜填料，培养专性的优势菌群，可有效的将废水的可生化性提高20-30%，COD的去除率可达10%。

所述反硝化工艺设置生物膜填料，强化培养优势反硝化菌群；以原水中有机物为碳源将硝酸盐还原为氮气，停留时间为24h，硝化液回流比为400%，为优势反硝化菌创造稳定独立的生存环境，提高反硝化脱氮的效率。

所述硝化工艺培养优势硝化菌群，确保污泥浓度及优势菌群数量，将氨氮氧化为硝酸盐，同时氧化分解酚、氰、硫化物等COD类物质，大大提高了COD及氨氮的降解效率，系统停留时间为50h，加碱量为每公斤1t水。

所述臭氧氧化工艺采用含低浓度臭氧的空气或氧气，利用臭氧的强氧化性，氧化分解废水中残留的酚、氰等COD类物质，以达到净化废水的目的。

所述生物流化床工艺采用活性炭粉作为生物膜载体，投加量为126kg/d，专性絮凝剂投加量为8.4kg/d。

所述超滤工艺采用浸没式超滤，利用加压膜分离，将浸没式超滤膜组件直接浸入到需要处理的水中，在较低负压状态下，采用泵抽吸的方式和虹吸将水由外向内进行负压抽滤，膜材料为PVDF复合膜，回收率达95%。

所述反渗透回收率达75%，膜稳定脱盐率>95%。

所述硝化池和生物流化床分别连接有鼓风机。

焦化废水中含有大量焦油，先进入隔油池去除重质焦油，后进入气浮池去除比重小于1的乳化油及悬浮物，气浮出水进入调节池，调节池内设置水下搅拌机来均衡水质和水量，为后续处理减轻负荷；其他废水通过集水井收集，用提升泵提升至调节池处理。

经预处理后废水提升进入ICEBD系统，先进入水解酸化系统，利用其厌氧水解变构和开链功能，将生物难降解的物质变为易降解的物质，以提高废水的可生化性；出水进入强化反硝化池，在优势反硝化菌的作用下使硝酸盐还原为气态氮气逸往大气，达到脱氮的效果；出水自流进入强化硝化池，在池内优势硝化菌的作用下将氨氮氧化为硝酸盐，同时氧化分解酚、氰、硫化物等COD类物质；出水通过沉淀池泥水分离后进行分项回流，其他进入深度处理系统进一步处理；系统产生的剩余污泥定期排至污泥池后进行污泥浓缩脱水，泥饼外运，废液回流至集水井重新进入废水处理系统。

经生化处理后的出水进入混凝沉淀池，通过向混凝搅拌池中投加混凝药剂，混凝沉淀将废水中一部分有机物沉淀下来，进一步去除水中的SS；之后出水先进入臭氧氧化池利用臭氧的强氧化性，将水中的有机污染物降解为小分子物质，甚至直接转化为CO₂和水，生物流化床工艺进一步净化废水；再经过后续超滤和反渗透处理，最终清水池的出水水质可达到国家直排标准和回用标准，作为循环冷却水补水，实现了废水的综合利用。

上述实施方式仅示例性说明本发明的原理及其效果，而非用于限制本发明。对于熟悉此技术的人皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改进。因此，凡举所述技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种焦化废水直排处理系统，其特征在于包括：预处理系统、分项循环强化生物脱氮系统和深度处理系统；

焦化废水先经过隔油、气浮，调节预处理后提升进入分项循环强化生物脱氮系统，依次进行水解酸化、反硝化脱氮、硝化降解氨氮，处理后的出水通过沉淀池泥水分离后，一部分水进行分项回流，其余水进入深度处理系统，依次进行混凝沉淀反应、臭氧氧化和生物流化床反应，生物流化床处理后的废水经第二沉淀池泥水分离，沉淀产生的污泥与生物流化床产生的污泥进行离心脱水处理，沉淀的上清液依次经过超滤和反渗透处理，最终出水作为循环冷却水补水，达到直排回用标准。

2.根据权利要求1所述的一种焦化废水直排处理系统，其特征在于：所述焦化废水直排处理系统包括依次连通的隔油池、气浮池、调节池、分项循环强化生物脱氮装置、沉淀池、混凝沉淀池、臭氧氧化池、生物流化床、第二沉淀池、超滤系统和反渗透系统，所述分项循环强化生物脱氮装置包括依次连通的水解酸化池、反硝化池和硝化池，所述水解酸化池、硝化池、沉淀池和混凝沉淀池连通有污泥池，所述污泥池连接脱水机对污泥进行浓缩脱水处理；所述沉淀池设置有分项回流装置；所述第二沉淀池和生物流化床连通有第二脱水机对污泥进行脱水处理；所述超滤系统和反渗透系统之间设置有超滤产水池；所述反渗透系统后设置有浓水池。

3.根据权利要求1所述的一种焦化废水直排处理系统，其特征在于：所述水解酸化工艺采用独立的系统，内设生物膜填料，培养专性的优势菌群，可有效的将废水的可生化性提高20-30%，COD的去除率可达10%。

4.根据权利要求1所述的一种焦化废水直排处理系统，其特征在于：所述反硝化工艺设置生物膜填料，强化培养优势反硝化菌群；以原水中有机物为碳源将硝酸盐还原为氮气，停留时间为24h，硝化液回流比为400%，为优势反硝化菌创造稳定独立的生存环境，提高反硝化脱氮的效率。

5.根据权利要求1所述的一种焦化废水直排处理系统，其特征在于：所述硝化工艺培养优势硝化菌群，确保污泥浓度及优势菌群数量，将氨氮氧化为硝酸盐，同时氧化分解酚、氰、硫化物等COD类物质，大大提高了COD及氨氮的降解效率，系统停留时间为50h，加碱量为每公斤1t水。

6.根据权利要求1所述的一种焦化废水直排处理系统，其特征在于：所述臭氧氧化工艺采用含低浓度臭氧的空气或氧气，利用臭氧的强氧化性，氧化分解废水中残留的酚、氰等COD类物质，以达到净化废水的目的。

7.根据权利要求1所述的一种焦化废水直排处理系统，其特征在于：所述生物流化床工艺采用活性炭粉作为生物膜载体，投加量为126kg/d，专性絮凝剂投加量为8.4kg/d。

8.根据权利要求1所述的一种焦化废水直排处理系统，其特征在于：所述超滤工艺采用浸没式超滤，利用加压膜分离，将浸没式超滤膜组件直接浸入到需要处理的水中，在较低负压状态下，采用泵抽吸的方式和虹吸将水由外向内进行负压抽滤，膜材料为PVDF复合膜，回收率达95%。

9.根据权利要求1所述的一种焦化废水直排处理系统，其特征在于：所述反渗透回收率达75%，膜稳定脱盐率>95%。

10.根据权利要求2所述的一种焦化废水直排处理系统，其特征在于：所述硝化池和生物流化床分别连接有鼓风机。