CN109761355A - 一种焦化废水的组合生化处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种焦化废水的组合生化处理方法，其处理系统包括厌氧池、好氧池、混合水池和变氧池。厌氧池将大分子有机物转化为易于处理小分子有机物，改善原水的可生化性。好氧池具有气提升循环流，通过硝化作用去除进水的有机物和氨氮。变氧池相当于好氧/缺氧/好氧串联工艺，达到同时去除有机物和氨氮的目的。本发明对厌氧池出水进行分流，其中10％‑15％直接流入变氧池作为反硝化的补充碳源。本发明的有机物去除和脱氮主要是靠好氧池和变氧池的生物膜，好氧池通过微生物的作用去除COD，氨氮转化为硝态氮，变氧池通过好氧区的好氧微生物的作用进一步去除COD、转化氨氮，同时缺氧区的硝态氮通过反硝化菌的作用转化为N2释放到空气中。
Description
技术领域
本发明属于焦化废水处理技术领域，尤其是涉及焦化废水采用厌氧－好氧联合处理工艺的生化处理方法。
背景技术
焦化废水是煤焦化过程产生的废水，含有高浓度的酚类、苯系物、杂环化合物、多环化合物等有机污染物，并且高盐、高氨氮，是一类难处理的工业废水，也是是国内外工业废水处理领域的重大难题，往往需要采用深度处理技术。焦化废水深度处理技术可分为生化法和物化法两大类。《工业水处理杂志》2017年第2期发表的“焦化废水深度处理技术综述”一文，从物化法和生化法两个方面对目前焦化废水深度处理常用技术的研究和应用情况进行了介绍，并探索性地提出了焦化废水深度处理技术未来的研究和发展方向，但正如该文表1中所述，每种技术都有这样或那样的问题。如曝气生物滤池法，单独作为深度处理单元时效果较差；膜生物反应器法，投资较大,膜易污染,单独作为深度处理单元时效果较差；臭氧(高级)氧化法，投资较高，耗电较高，单独臭氧氧化有选择性。等等。
目前国内外焦化废水处理工艺多采用生化处理法，但对NH4+-N、COD等去除效果不够理想。近年来，由于环保治理力度的加强，许多焦化厂废水处理系统工艺得到改造。国内焦化厂处理系统的生化部分改造常见工艺有A/O、A/A/O，A/O/O等，应用这些工艺，使系统处理氨氮的能力得到改善，但是许多焦化厂废水由于种种原因还是出现出水COD和NH4 +-N等超标的情况。
随着我国全面实施污染综合削减政策，国家对焦化行业修订了系列法规标准，要求加大环保治理的力度，提高资源的利用率。焦化废水处理工艺地向节能、经济、高效和实用方向发展。
发明内容
本发明的目的就是针对现有技术存在的上述问题而提供一种COD、NH4 +-N处理效率高、污泥产生量少、无需回流、工艺池体占地面积小、无需外加碳源、节约能耗的焦化废水的组合生化处理方法。
为实现本发明的上述目的，本发明一种焦化废水的组合生化处理方法采用以下技术方案：
本发明一种焦化废水的组合生化处理方法采用厌氧、好氧和变氧相结合工艺，通过厌氧池将大分子有机物转化为易于处理的小分子有机物，去除部分COD，通过好氧池进一步去除COD和将含氮有机物转化为硝态氮，通过变氧池里面含氧量的控制同步实现好氧和缺氧环境，进行硝化和反硝化反应降解有机物，进一步去除COD和将硝态氮转化为N2。具体采用以下工艺和处理设施：
1)厌氧处理：将经物理化学法如除油、蒸氨、萃取脱酚等预处理后的焦化废水由厌氧池的进水槽给入厌氧池进行厌氧处理；所述厌氧池为厌氧生物滤池，在池内底部布设曝气管，池内悬挂纤维滤料，由安装在厌氧池上的鼓风机对曝气管供气；所述预处理后的焦化废水水质为：COD为2000-3500mg/L，NH4+-N为80-150mg/L，NO3--N为3-6mg/L，TN为100-200mg/L，水温为15-35℃，pH值为7-9；
厌氧池参数控制为：水力停留时间为20-25h，温度在25～30℃之间，pH值在7.5～8.5之间，DO＜1.3mg/L。
2)好氧处理：从厌氧池的出水槽中排出的85％-90％废水通过管道进入好氧池的进水槽，再给入好氧池进行好氧处理；所述好氧池为膜生物反应池MBR，池内布置膜组件，池底亦布置曝气管，由安装在厌氧池一侧的鼓风机对该曝气管供气；
好氧池参数控制为：水力停留时间20-26h，温度在25～30℃之间，pH值在7.0～7.5之间，DO在5～8mg/L之间。
3)混合处理：经过好氧池好氧处理后的废水通过安装在好氧池边上的提升泵泵入混合水池，从厌氧池的出水槽中排出的剩余10％-15％废水通过管道亦给入混合水池，与从好氧池好氧处理后泵入的废水在混合水池进行混匀；
4)变氧处理：经过步骤3)混合处理后的废水由安装在混合水池边上的提升泵通过变氧池的进水槽给入变氧池；所述变氧池集好氧、缺氧工艺于一体；变氧池分为6个区，左、右两边各3个区，左边区分别为Ⅰ1区、Ⅱ1区、Ⅲ1区，右边区分别为Ⅰ2区、Ⅱ2区、Ⅲ2区，Ⅰ1区与Ⅱ1区、Ⅱ1区与Ⅱ2区、Ⅲ1区与Ⅲ2区的底部相通；在变氧池的6个区的池底至池面依次布设曝气管层、承托层、陶粒滤料层、纤维滤料构成的纤维滤料层；在变氧池外部配套鼓风机，鼓风机分别通过连接管道以及在连接管道上安装的电动阀门与每个区的池内底部布设的曝气管连接，通过电动阀门控制左边区、右边区交替曝气，即：Ⅰ1区和Ⅰ2区交替曝气，Ⅱ1区和Ⅱ2区交替曝气，Ⅲ1区和Ⅲ2区交替曝气，曝气区形成升流，溶解氧含量较高，形成好氧区；非曝气区形成降流，溶解氧含量很低，形成缺氧区；通过变氧池处理后的溢流出水即为本工艺最终出水，最终出水达到《污水综合排放标准》(GB8978-1996)的一级排放标准。
变氧池参数控制为：水力停留时间30-32h，温度在25～30℃之间，pH值在7.0～8.5之间，控制在非曝气区DO＜1.0mg/L，在曝气区DO控制在5～8mg/L之间。
为了强化废水处理效果，在变氧池的6个区的池底至池面的分布结构依次为曝气管层、承托层、陶粒滤料层、纤维滤料构成的纤维滤料层。
本发明一种焦化废水的组合生化处理方法采用以上技术方案后，具有下列积极效果：
(1)工艺中厌氧池出水分流进入好氧池和变氧池，为变氧池的缺氧区提供碳源进行反硝化反应，无需另外投加碳源，降低运行费用。
(2)工艺中的变氧池交替曝气形成升流区和降流区，循环交替运行过程相当于反冲洗功能，使得变氧池具有过滤功能，污泥量产生极少，不需沉淀池。
(3)变氧池内同时存在不同的局部氧浓度，同时形成好氧和缺氧环境，进一步去除COD和NH4 +-N。
(4)采用的变氧池集好氧、缺氧、过滤工艺于一体，COD和NH4 +-N的去除率极高，起到了意想不到的技术效果。
附图说明
图1是本发明一种焦化废水的组合生化处理方法工艺流程框图；
图2为本发明采用的厌氧池、好氧池、混合水池、变氧池的结构联系图；
图3是本发明采用的变氧池平面示意图；
图4是本发明采用的变氧池侧立面结构图；
图5是本发明采用的变氧池正立面结构图。
附图标记：1-流量计；2-进水槽；3-曝气管；4-鼓风机；5-提升泵；6-纤维滤料；7-出水槽；8-膜组件；9-电磁阀；10-挡板；11-陶粒滤料层；12-承托层。
具体实施方式
为更好地描述本发明，下面结合附图对本发明一种焦化废水的组合生化处理方法做进一步详细描述。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
由图1所示的本发明一种焦化废水的组合生化处理方法工艺流程框图以及图2所示的本发明采用的厌氧池、好氧池、混合水池、变氧池的结构联系图并结合图3、图4、图5看出，本发明一种焦化废水的组合生化处理方法，采用以下工艺、处理设施：
1)厌氧处理：将物理化学法如除油、蒸氨、萃取脱酚等预处理后的焦化废水由厌氧池的进水槽2给入厌氧池进行厌氧处理，在厌氧池内进行水解酸化；所述厌氧池为厌氧生物滤池，在池内底部布设曝气管3，池内悬挂纤维滤料6，由安装在厌氧池上的鼓风机4对曝气管3供气；所述预处理后的焦化废水水质为：COD为2000-3500mg/L，NH4+-N为80-150mg/L，NO3--N为3-6mg/L，TN为100-200mg/L，水温为15-35℃，pH值为7-9；厌氧池参数控制为：水力停留时间为20-25h，温度在25～30℃之间，pH值在7.5～8.5之间，DO＜1.3mg/L。
2)好氧处理：从厌氧池的出水槽7中排出的85％-90％废水通过管道进入好氧池的进水槽2，再给入好氧池进行好氧处理；所述好氧池为膜生物反应池MBR，池内布置膜组件8，池底亦布置曝气管3，由安装在厌氧池一侧的鼓风机4对该曝气管3供气；好氧池参数控制为：水力停留时间20-26h，温度在25～30℃之间，pH值在7.0～7.5之间，DO在5～8mg/L之间。
3)混合处理：经过好氧池好氧处理后的废水通过安装在好氧池边上的提升泵5泵入混合水池，从厌氧池的出水槽7中排出的剩余10％-15％的废水不通过好氧池，而是通过管道直接给入混合水池，与从好氧池MBR处理后泵入的废水在混合水池进行混匀。
本发明将厌氧池排出的85％-90％废水给入好氧池进行处理，将分流出其余10％-15％的废水直接给入混合水池。分流比为厌氧池废水进入好氧池水量与直接进入混合水池水量的比例。厌氧池部分废水直接进入混合水池后进入变氧池，为变氧池的反硝化作用提供碳源，为变氧池的反硝化反应提供电子供体，完成脱氮。通过试验研究发现，厌氧池提供10％-15％出水作为有机物可满足变氧池反硝化反应的需要碳源。
4)变氧处理：经过步骤3)混合处理后的废水由安装在混合水池边上的提升泵5通过变氧池的进水槽2给入变氧池，变氧池参数控制为：水力停留时间30-32h，温度在25～30℃之间，pH值在7.0～8.5之间，控制在非曝气区DO＜1.0mg/L，在曝气区DO控制在5～8mg/L之间。
所述变氧池的进水一侧设有进水槽2，出水一侧设有出水槽7；变氧池通过挡板10分隔为6个区，左、右两边各3个区，左边区分别为Ⅰ1区、Ⅱ1区、Ⅲ1区，右边区分别为Ⅰ2区、Ⅱ2区、Ⅲ2区，Ⅰ1区与Ⅱ1区、Ⅱ1区与Ⅱ2区、Ⅲ1区与Ⅲ2区的底部相通；在变氧池的6个区的池底至池面依次布设曝气管3、承托层12、陶粒滤料层11、纤维滤料6构成的纤维滤料层；在变氧池外部配套鼓风机4，该鼓风机4分别通过连接管道以及在连接管道上安装的电动阀门9与每个区的池内底部布设的曝气管3连接，通过电动阀门9控制左边区、右边区交替曝气，即：Ⅰ1区和Ⅰ2区交替曝气，Ⅱ1区和Ⅱ2区交替曝气，Ⅲ1区和Ⅲ2区交替曝气，曝气区形成升流，溶解氧含量较高，形成好氧区；非曝气区形成降流，溶解氧含量很低，形成缺氧区；通过变氧池处理后的溢流出水即为本工艺最终出水，最终出水达到《污水综合排放标准》(GB8978-1996)的一级排放标准。
为了便于计量并控制流量，在厌氧池的进水管道、厌氧池的出水槽7与好氧池的进水槽2之间的连接管道、厌氧池的出水槽7与混合水池的连接管道上皆设有流量计1。
本发明实施例在实际应用过程中，变氧池循环交替曝气周期为8小时，Ⅰ1池曝气4h，同时Ⅰ2静止4h，同时Ⅱ1曝气1h，静止3h，同时Ⅱ2静止4h，同时Ⅲ1曝气4h，同时Ⅲ2静止4h；此时进水槽废水通过管道进入Ⅰ1，Ⅰ1废水通过池体底部流入Ⅰ2，Ⅰ2废水通过上部溢流流入Ⅱ2，Ⅱ2废水通过池体底部流入Ⅱ1，Ⅱ1废水通过上部溢流流入Ⅲ1，Ⅲ1废水通过池体底部流入Ⅲ2，Ⅲ2废水经过处理后上部溢流流入出水槽出水；
然后交替运行，Ⅰ1静止4h，同时Ⅰ2曝气4h，同时Ⅱ1静止4h，同时Ⅱ2曝气1h，静止3h，同时Ⅲ1静止4h，同时Ⅲ2曝气4h；此时进水槽废水通过管道进入Ⅰ2，Ⅰ2废水通过池体底部流入Ⅰ1，Ⅰ1废水通过上部溢流流入Ⅱ1，Ⅱ1废水通过池体底部流入Ⅱ2，Ⅱ2废水通过上部溢流流入Ⅲ2，Ⅲ2废水通过池体底部流入Ⅲ1，Ⅲ1废水经过处理后上部溢流流入出水槽出水。
如此过程循环交替。
本发明采用的变氧池具有好氧/缺氧/好氧串联工艺的去除COD和NH4 +-N功能，又具有过滤功能，污泥量产生极少，每半年至一年清理一次池底即可。
当焦化进水COD、NH4+-N的进水平均浓度分别为3000mg/L、150mg/L时，经过系统的稳定运行处理后出水平均浓度为43.94mg/L、4.3mg/Lmg/L，平均去除率分别为98.5％、97％，其工艺出水达到了《污水综合排放标准》(GB8978-1996)的一级排放标准。
以上所述仅为本发明较佳的实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种焦化废水的组合生化处理方法，其特征在于采用以下工艺、处理设施：
1)厌氧处理：将预处理后的焦化废水由厌氧池的进水槽(2)给入厌氧池进行厌氧处理；所述厌氧池为厌氧生物滤池，在池内底部布设曝气管(3)，池内悬挂纤维滤料(6)，由安装在厌氧池上的鼓风机(4)对曝气管(3)供气；所述预处理后的焦化废水水质为：COD为2000-3500mg/L，NH4+-N为80-150mg/L，NO3--N为3-6mg/L，TN为100-200mg/L，水温为15-35℃，pH值为7-9；
2)好氧处理：从厌氧池的出水槽(7)中排出的85％-90％废水通过管道进入好氧池的进水槽(2)，再给入好氧池进行好氧处理；所述好氧池为膜生物反应池MBR，池内布置膜组件(8)，池底亦布置曝气管(3)，由安装在厌氧池一侧的鼓风机(4)对该曝气管(3)供气；
3)混合处理：经过好氧池好氧处理后的废水通过安装在好氧池边上的提升泵(5)泵入混合水池，从厌氧池的出水槽(7)中排出的剩余10％-15％的废水通过管道亦给入混合水池，与从好氧池好氧处理后泵入的废水在混合水池进行混匀；
4)变氧处理：经过步骤3)混合处理后的废水由安装在混合水池边上的提升泵(5)通过变氧池的进水槽(2)给入变氧池；所述变氧池分为6个区，左、右两边各3个区，左边区分别为Ⅰ1区、Ⅱ1区、Ⅲ1区，右边区分别为Ⅰ2区、Ⅱ2区、Ⅲ2区，Ⅰ1区与Ⅱ1区、Ⅱ1区与Ⅱ2区、Ⅲ1区与Ⅲ2区的底部相通；在变氧池的6个区的池底至池面依次布设曝气管(3)、承托层(12)、陶粒滤料层(11)、纤维滤料(6)构成的纤维滤料层；在变氧池外部配套鼓风机(4)，鼓风机(4)分别通过连接管道以及在连接管道上安装的电动阀门(9)与每个区的池内底部布设的曝气管(3)连接，通过电动阀门(9)控制左边区、右边区交替曝气，即：Ⅰ1区和Ⅰ2区交替曝气，Ⅱ1区和Ⅱ2区交替曝气，Ⅲ1区和Ⅲ2区交替曝气，曝气区形成升流，溶解氧含量较高，形成好氧区；非曝气区形成降流，溶解氧含量很低，形成缺氧区；通过变氧池处理后的溢流出水即为本工艺最终出水，最终出水达到《污水综合排放标准》(GB8978-1996)的一级排放标准。
2.如权利要求1所述的一种焦化废水的组合生化处理方法，其特征在于厌氧池参数控制为：水力停留时间为20-25h，温度在25～30℃之间，pH值在7.5～8.5之间，DO＜1.3mg/L。
3.如权利要求2所述的一种焦化废水的组合生化处理方法，其特征在于好氧池参数控制为：水力停留时间20-26h，温度在25～30℃之间，pH值在7.0～7.5之间，DO在5～8mg/L之间。
4.如权利要求1、2或3所述的一种焦化废水的组合生化处理方法，其特征在于变氧池参数控制为：水力停留时间30-32h，温度在25～30℃之间，pH值在7.0～8.5之间，控制在非曝气区DO＜1.0mg/L，在曝气区DO控制在5～8mg/L之间。
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2019
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