CN110642478A - 一种焦化酚氰废水的生化法和物化法耦合处理系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于废水处理领域，涉及一种焦化酚氰废水的生化法和物化法耦合处理系统，包括生化处理系统和物化处理系统；生化处理系统包括依次连接的同步除油脱氰池、调节池、一级反硝化池、一级硝化池、高负荷污泥富集池、二级反硝化池、二级硝化池、预缺氧缓冲池、深度脱氮池、深度除碳池和二次沉淀浓缩池；物化处理系统包括依次连接的活性炭接触池、强化混凝池、强化絮凝池、沉淀浓缩池和清水池，且二次沉淀浓缩池与活性炭接触池连接；其处理方法为将焦化酚氰废水依次经生化处理系统和物化处理系统处理。本发明采用生化法和物化法耦合处理系统及方法，能有效去除焦化酚氰废水中溶解性难降解有机物、氨氮和硫氰化物等，且能耗低、投资省、运行费用低。
Description
技术领域
本发明属于废水处理技术领域，具体涉及一种焦化酚氰废水的生化法和物化法耦合处理系统及方法。
背景技术
焦化酚氰废水是一种公认的难生化降解的工业废水，其主要是因为废水的成分复杂，含有多种类型难降解的有机物，使得废水的可生化性差，另外氰类物质和高浓度氨氮对微生物活性有很强的抑制作用，生物脱氮效果不佳。焦化酚氰废水处理按处理原理可分为物理法，化学法，物化法和生化法。生化法是目前焦化废水处理工程中主要应用的方法，主要有AO、A2O、AO2和A2O2等工艺。
国外一些工业国家焦化行业起步较早，焦化技术相对成熟。但是焦化废水处理技术发展相对缓慢，技术成本相对较高。80年代以后，许多国家展开了对焦化废水生物脱氮处理的研究，大部分是基于A/O脱氮工艺，利用废水中的可利用有机物作为碳源进行前置反硝化反应进行脱氮处理，但是几乎没有取得理想效果。一些欧美国家在处理焦化废水上也没有真正的突破，有些焦化厂采用纯氧氧化技术进行废水的生物脱氮，但是效果也不是很理想，而有些焦化厂经过简单工艺处理后将废水排放至市政废水处理厂进行再度处理。虽然好多国家对焦化废水处理进行了大量研究，但是这些处理技术对于难降解的焦化废水处理没有较大的突破。日本在焦化废水处理技术方面有着相对较大的突破，其高新技术处于国际领先水平。大阪瓦斯公司采用湿式催化氧化法，以TiO2或ZnO2作为催化剂载体处理焦化废水，取得了较好的处理效果，COD和氨氮的去除率都在99%以上，酚类物质经过处理后出水浓度几乎为零；但是过高的能耗也限制了该技术的广泛应用。国内有部分企业为满足行业排放标准，采用了反渗透膜处理技术，该技术解决了处理出水达标的问题，但是存在投资和运行费用均很高的难题，使焦化废水处理难以可持续有效处理，同时还存在浓缩液难以处理的问题，使得该技术的使用也受到了很大的限制。因此有必要设计一种焦化酚氰废水的生化法和物化法耦合处理系统及方法，以克服上述问题。
发明内容
为了克服上述现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种焦化酚氰废水的生化法和物化法耦合处理系统及方法，能够有效去除焦化酚氰废水中的溶解性难降解有机物、氨氮和硫氰化物等污染物，且能耗低、投资省、运行费用低。
为实现上述目的，本发明的技术方案为一种焦化酚氰废水的生化法和物化法耦合处理系统，包括生化处理系统和物化处理系统；所述生化处理系统包括生化预处理单元、生化处理单元和生化污泥处理单元，所述生化处理单元包括沿焦化酚氰废水流通方向依次连接的一级反硝化池、一级硝化池、高负荷污泥富集池、二级反硝化池、二级硝化池、预缺氧缓冲池、深度脱氮池、深度除碳池和二次沉淀浓缩池；所述生化预处理单元与所述一级反硝化池连通；所述高负荷污泥富集池的污泥出口以及所述二次沉淀浓缩池的污泥出口均与所述生化污泥处理单元连通；所述物化处理系统包括物化处理单元以及物化污泥处理单元，所述物化处理单元包括沿焦化酚氰废水流通方向依次连接的活性炭接触池、强化混凝池、强化絮凝池、沉淀浓缩池和清水池；所述二次沉淀浓缩池的上清液出口与所述活性炭接触池连通；所述沉淀浓缩池的污泥出口与所述物化污泥处理单元连通。
进一步地，所述生化预处理单元包括沿焦化酚氰废水流通方向依次连接的同步除油脱氰池和调节池，所述调节池与所述一级反硝化池连通。
进一步地，所述一级硝化池的一级硝化液出口与所述一级反硝化池连通。
进一步地，所述高负荷污泥富集池的污泥出口还与所述一级反硝化池连通。
进一步地，所述二次沉淀浓缩池的污泥出口还同时与所述二级反硝化池以及所述深度脱氮池连通。
进一步地，所述深度除碳池的末端硝化液出口与所述深度脱氮池连通。
进一步地，所述沉淀浓缩池的污泥出口还同时与所述预缺氧缓冲池、所述二级反硝化池、所述一级反硝化池以及所述活性炭接触池连通。
本发明还提供一种焦化酚氰废水的生化法和物化法耦合处理方法，该方法包括如下步骤：
1）焦化酚氰废水进入同步除油脱氰池中除去大部分的浮油和一部分的氰化物，随后进入调节池中进行水质和水量的调节；
2）经步骤1）处理后的焦化酚氰废水进入一级反硝化池中进行反硝化反应，经反硝化处理后的焦化酚氰废水进入一级硝化池中进行硝化反应和碳化反应；
3）经一级硝化池处理后的焦化酚氰废水进入高负荷污泥富集池中，经富集后分离，将得到的上清液流引入至二级反硝化池中进行反硝化反应，将得到的浓缩污泥部分引入至生化污泥处理单元；
4）经二级反硝化池处理后的焦化酚氰废水进入二级硝化池中进行硝化反应和碳化反应；
5）经二级硝化池处理后的焦化酚氰废水进入预缺氧缓冲池中进行处理，经预缺氧处理后进入深度脱氮池中进行深度脱氮反应，经脱氮处理后再进入深度除碳池中进行深度硝化反应和深度碳化反应；
6）经深度除碳池处理后的焦化酚氰废水进入二次沉淀浓缩池中进行沉淀，将得到的上清液引入至活性炭接触池中，经活性炭吸附处理后进入强化混凝池中进行处理，将得到的浓缩污泥部分引入至生化污泥处理单元；
7）经强化混凝池处理后的焦化酚氰废水进入强化絮凝池中进行处理，经絮凝处理后进入沉淀浓缩池中进行沉淀，将得到的上清液引入至清水池中，达标排放或经深度处理后回用，将得到的活性炭污泥部分引入至物化处理单元。
进一步地，将步骤7）中得到的活性炭污泥部分回流至所述预缺氧缓冲池、所述二级反硝化池、所述一级反硝化池以及所述活性炭接触池中。
进一步地，将步骤6）中得到的浓缩污泥部分回流至所述深度脱氮池和所述二级反硝化池中，将步骤3）中得到的浓缩污泥部分回流至所述一级反硝化池中，同时将所述一级硝化池的一级硝化液回流至所述一级反硝化池中。
与现有技术相比，本发明提供的焦化酚氰废水的生化法和物化法耦合处理系统及方法具有以下有益效果：
（1）耦合处理效率高：COD去除率可到95~97%，BOD5去除率可到97~99%，NH4-N去除率可到98~99.5%，TN去除率可到93~95%；
（2）系统简单：处理效率高，对焦化酚氰废水处理后，使废水的COD、总氮等污染物质在均可以达到《炼焦化学工业污染物排放标准》(GB16171-2012)的排放标准，无需因控制COD和TN排放浓度而增加投资和运行费用均很高的反渗透处理系统；
（3）占地面积减小：通过分级回流处理技术，对活性污泥进行了优势专性菌强化培养，以及采用基于粉末活性炭的物化及生化耦合工艺，增强了处理效率，使得占地面积减小10%~30%；
（4）能耗低：避免采用高能耗的膜处理工艺，同时使用粉末活性炭改良的活性污泥法，形成了泥膜共生协同处理的效果，强化了池体中氧的微观传质效率，使硝化池内所需曝气量减少，降低了曝气风机10%~20%的能耗；
（5）投资省：采用高效的基于粉末活性炭自循环再生利用的耦合处理方法，大大延长了难降解溶解性有机物的水力停留时间，以此减少了生化处理单元的停留时间，同时降低了曝气风机的设备规格大小，节省了投资；
（6）运行费用低：采用了以粉末活性炭为载体的生化法和物化法的耦合处理工艺，将后段物化法剩余的活性炭污泥中未吸附饱和的粉末活性炭回用至生化处理单元内进行再生和利用，大大节省了粉末活性炭的用量，降低了运行药剂费；
（7）稳定性好：设置了前置的生化预处理单元，降低进入生化处理单元的有毒有害物质，同时生化处理单元采用了多级的基于粉末活性炭的泥膜共生的工艺，形成了不同浓度梯度的污染物去除效果，后段物化处理单元采用了活性炭吸附强化的混凝沉淀技术，保证了污染物质的达标排放，使得整个系统具有抗冲击负荷强和稳定性好的优点；
（8）耦合处理效果好：在生化处理后采用了强化的混凝沉淀方法，废水经过生化处理后污染物浓度已得到很大程度的降低，在物化处理系统中投加新鲜的粉末活性炭，可以起到深度吸附污染物质的作用，为达标排放起到了保障作用；同时基于混凝沉淀池中污染物的低浓度低负荷和生化处理单元中污染物的高浓度高负荷的区别，活性炭在混凝沉淀池中达到吸附平衡时并未达到饱和，处于低负荷值的吸附平衡状态，将混凝沉淀池中未吸附饱和的活性炭污泥回流至生化处理单元，其将在生物代谢作用下进行再生并达到一个新的高负荷值的吸附平衡状态，形成泥膜共生的生物处理方法，大大增强对难降解有机物的去除效果，同时减少了异养微生物对自养硝化微生物的抑制，延长硝化微生物的停留时间，增强了生物脱氮的效果。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为本发明实施例提供的焦化酚氰废水的生化法和物化法耦合处理系统的示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，本实施例提供一种焦化酚氰废水的生化法和物化法耦合处理系统，包括生化处理系统和物化处理系统；所述生化处理系统包括生化预处理单元、生化处理单元和生化污泥处理单元，所述生化处理单元包括沿焦化酚氰废水流通方向依次连接的一级反硝化池、一级硝化池、高负荷污泥富集池、二级反硝化池、二级硝化池、预缺氧缓冲池、深度脱氮池、深度除碳池和二次沉淀浓缩池；所述生化预处理单元与所述一级反硝化池连通；所述高负荷污泥富集池的污泥出口以及所述二次沉淀浓缩池的污泥出口均与所述生化污泥处理单元连通；所述物化处理系统包括物化处理单元以及物化污泥处理单元，所述物化处理单元包括沿焦化酚氰废水流通方向依次连接的活性炭接触池、强化混凝池、强化絮凝池、沉淀浓缩池和清水池；所述二次沉淀浓缩池的上清液出口与所述活性炭接触池连通；所述沉淀浓缩池的污泥出口与所述物化污泥处理单元连通。本发明采用生化法和物化法耦合处理系统能够有效去除焦化酚氰废水中的溶解性难降解有机物、氨氮和硫氰化物等污染物，且能耗低、投资省、运行费用低。
进一步地，所述生化预处理单元包括沿焦化酚氰废水流通方向依次连接的同步除油脱氰池和调节池，所述调节池与所述一级反硝化池连通。
进一步地，所述一级硝化池的一级硝化液出口与所述一级反硝化池连通。一级硝化液回流至一级反硝化池内，同时在一级反硝化池内进行反硝化脱氮，将硝态氮还原为氮气排放，以降低总氮。
进一步地，所述高负荷污泥富集池的污泥出口还与所述一级反硝化池连通。
进一步地，所述二次沉淀浓缩池的污泥出口还同时与所述二级反硝化池以及所述深度脱氮池连通。
进一步地，所述深度除碳池的末端硝化液出口与所述深度脱氮池连通。末端硝化液回流至深度脱氮池，在深度脱氮池内进行反硝化脱氮，将硝态氮还原为氮气排放，以降低总氮。
进一步地，所述沉淀浓缩池的污泥出口还同时与所述预缺氧缓冲池、所述二级反硝化池、所述一级反硝化池以及所述活性炭接触池连通。活性炭污泥回流至活性炭接触池，可以将剩余污泥中未吸附饱和粉末活性炭回流至系统中，充分利用粉末活性炭的吸附性能，大大增强混凝絮凝处理效果；活性炭污泥回流至一级反硝化池、二级反硝化池和预缺氧缓冲池，将剩余污泥中未吸附饱和的粉末活性炭在生物代谢作用下进行再生，形成泥膜共生的生物处理方法，大大增强对难降解有机物的去除效果，特别是减少了异养微生物对硝化微生物的抑制，延长硝化微生物的停留时间，增强了生物脱氮的效果。
本实施例中，同步除油脱氰池内设置混凝区、絮凝区和隔油沉淀区，向混凝区投加混凝剂和脱氰药剂，混凝剂采用PFS，脱氰药剂采用硫酸亚铁；向絮凝区投加絮凝剂，絮凝剂采用PAM；混凝区和絮凝区内均设置搅拌机，隔油沉淀池设置除油器和排泥泵。在此处理单元内去除大部分的浮油和一部分的氰化物，避免该污染物质影响后续生化处理单元的处理效果，其中混凝区停留时间为0.3~0.5小时，絮凝区停留时间为0.4~0.6小时，隔油沉淀区停留时间为3~7小时。
本实施例中，调节池内连续搅拌，对废水进行水质和水量的调节，同时并联设置在线和离线的调节池，正常工况时使用在线调节池，在事故工况时则启用离线调节池，可以灵活调配，以连续均匀的提升废水，有利于后续生化处理的稳定高效运行；在线调节池的停留时间为16~20小时，离线调节池的停留时间为18~24小时。
本实施例中，调节池内的焦化酚氰废水与活性炭污泥、一级硝化液、浓缩污泥进入一级反硝化池，一级反硝化池停留时间为20~24小时，在一级反硝化池内设置潜水搅拌机进行连续搅拌推流，利用废水中已有碳源，外加碳源，且外加的碳源与硝态氮的浓度比为1:1~2:1，对焦化酚氰废水进行反硝化反应。
本实施例中，经一级反硝化处理后的焦化酚氰废进入一级硝化池内，一级硝化池内设置微孔曝气器、推流器，进行连续的搅拌和鼓风曝气，一级硝化池停留时间为25~29小时，气水比为30~35:1，DO控制在2~3mg/L，pH在7~8，污泥浓度在4~6g/L，对焦化酚氰废水进行硝化反应和碳化反应，大量去除有机污染物、氨氮和硫氰化物，同时对活性炭进行生物再生。一级硝化池出水一部分流到高负荷污泥富集池，一部分回流到一级反硝化池，硝化液回流比在300%~500%；回流再生利用的粉末活性炭具有优良的吸附性能，提高了难降解COD或TOC的去除率，减少了曝气池的生物泡沫量。
本实施例中，一级硝化池内的焦化酚氰废水流到高负荷污泥富集池内，污泥经过富集后分离得到的上清液流至二级反硝化池，富集后的污泥一部分回流至一级反硝化池，一部分流至生化污泥处理系统。高负荷污泥富集池停留时间为3~5小时，上清液上升流速为0.7~1.1mm/s。回流再生利用的粉末活性炭改善了污泥的沉淀性能，减低了SVI，提高了沉淀池的固液分离能力。
本实施例中，高负荷污泥富集池内的上清液、末端浓缩污泥和活性炭污泥进入二级反硝化池，二级反硝化池停留时间为13~15小时，在二级反硝化池内设置潜水搅拌机进行连续搅拌推流，外加碳源，且外加的碳源与硝态氮的浓度比为2:1~3:1，对焦化酚氰废水进行反硝化反应。
本实施例中，二级反硝化池内的焦化酚氰废水进入二级硝化池，二级硝化池设置微孔曝气器、推流器，进行连续的搅拌和鼓风曝气，二级硝化池停留时间为17~23小时，气水比为20~30:1，DO控制在2~3mg/L，pH在7~8，污泥浓度在3~5g/L，对焦化酚氰废水进行硝化反应和碳化反应，进一步去除有机污染物、氨氮和硫氰化物，同时对活性炭进行生物再生。回流再生利用的粉末活性炭与絮体结合后，絮体密度增加再加上活性炭的多孔性，絮体与之结合更充分，大大改善了污泥絮体的形成。
本实施例中，二级硝化池内的焦化酚氰废水和活性炭污泥进入预缺氧缓冲池，停留时间为1~3小时，预缺氧缓冲池内设置潜水搅拌机，连续搅拌推流。一方面减少二级硝化池内剩余溶解氧对后续深度脱氮池缺氧环境的影响，另一方面可以接种深度除碳池回流的活性污泥。
本实施例中，预缺氧缓冲池内的焦化酚氰废水、末端硝化液和末端浓缩污泥进入深度脱氮池，深度脱氮池设置潜水搅拌机，进行连续的搅拌，停留时间为6~8小时，外加碳源，且外加的碳源与硝态氮的浓度比为3:1~5:1，硝化液回流比在150%~350%，对焦化酚氰废水进行深度脱氮反应。
本实施例中，深度脱氮池内的焦化酚氰废水进入深度除碳池，深度除碳池内设置微孔曝气器、推流器，进行连续的搅拌和鼓风曝气，二级硝化池停留时间为13~15小时，气水比为15~20:1，DO控制在2~3mg/L，pH在7~8，污泥浓度在3~4g/L，对焦化酚氰废水进行深度硝化反应和碳化反应，进一步去除有机污染物、氨氮和硫氰化物，同时对活性炭进行生物再生，深度除碳池出水一部分流到二次沉淀浓缩池，一部分回流到深度脱氮池。
本实施例中，深度除碳池内的焦化酚氰废水流到二次沉淀浓缩池内，进行沉淀后得到的上清液流至活性炭接触池，沉淀浓缩后的污泥一部分回流至二级反硝化池和深度脱氮池，一部分流至生化污泥处理系统。二次沉淀浓缩池停留时间为4~6小时，上清液上升流速为0.6~0.8mm/s。
本实施例中，二次沉淀浓缩池内的上清液和活性炭污泥流到活性炭接触池内，同时向活性炭接触池投加粉末活性炭，活性炭接触池内设置搅拌装置。活性炭接触池停留时间为0.45小时，粉末活性炭投加量为200mg/L，粉末活性炭细度为200目。粉末活性炭用于吸附难降解的溶解性有机物，一方面使难降解的溶解性有机物随着物化剩余污泥排出系统，另一方面将含有未吸附饱和的粉末活性炭回流至生化系统，大大延长难降解的溶解性有机物的生物降解时间，以提高其去除率，同时回流的粉末活性炭得到了再生利用。通过回流粉末活性炭的方式将生化系统和物化系统进行了有机的耦合，提高了整个系统的处理能力和灵活性。
本实施例中，活性炭接触池内的焦化酚氰废水流到强化混凝池内，同时向强化混凝池投加混凝剂，强化混凝池内设置搅拌装置。强化混凝池停留时间为0.1~0.2小时，混凝剂投加PFS。
本实施例中，强化混凝池内的焦化酚氰废水流到强化絮凝池内，同时向强化混凝池投加絮凝剂，强化絮凝池内设置大返混搅拌装置。强化絮凝池停留时间为0.25小时，大返混搅拌装置的返混流量与处理水量的比值为11:1，絮凝剂投加PAM。
本实施例中，强化絮凝池内的焦化酚氰废水流到沉淀浓缩池内，进行沉淀后得到的上清液流至清水池，沉淀浓缩后的污泥一部分回流至一级反硝化池、二级反硝化池、预缺氧缓冲池和活性炭接触池，一部分流至物化污泥处理系统。沉淀浓缩池停留时间为0.65小时，上清液上升流速为1.7mm/s，总的污泥回流比为10%~15%，其中回流至一级反硝化池、二级反硝化池、预缺氧缓冲池共计6~9%，回流至活性炭接触池为4~6%。
本实施例中，沉淀浓缩池内的焦化酚氰废水流到清水池内，在清水池设置泵送系统，将达标的清水排放或送至深度处理系统处理后回用。
本实施例中，生化污泥处理单元采用重力浓缩结合叠螺机械脱水的方式进行污泥脱水，将含水率降至75%~85%后外运处置。因生化处理单元采用了超长泥龄结合延时曝气的工艺，大大降低了生化污泥的量，并且提高了生化污泥的脱水性能，从整体上减低了生化污泥处理系统的投资和运行费用。
本实施例中，物化污泥处理单元采用重力或机械浓缩后，结合高压隔膜板框进行深度脱水，将含水率降至55%~65%后外运处置。
本实施例还提供一种焦化酚氰废水的生化法和物化法耦合处理方法，该方法包括如下步骤：
1）焦化酚氰废水进入同步除油脱氰池中，同时向同步除油脱氰池内投加混凝剂、絮凝剂、脱氰药剂，并搅拌使药剂与废水充分反应，除去大部分的浮油和一部分的氰化物，处理后的焦化酚氰废水随后进入调节池中，并连续均匀的提升废水，进行水质和水量的调节；
2）经步骤1）处理后的焦化酚氰废水进入一级反硝化池中，一级反硝化池内连续搅拌推流，利用废水中已有碳源，同时外加碳源，对焦化酚氰废水进行反硝化反应，经反硝化处理后的焦化酚氰废水进入一级硝化池中，一级硝化池内连续鼓风曝气，对焦化酚氰废水进行硝化反应和碳化反应，大量去除有机污染物、氨氮和硫氰化物；
3）经一级硝化池处理后的焦化酚氰废水进入高负荷污泥富集池中，经富集后分离，将得到的上清液流引入至二级反硝化池中，二级反硝化池内连续搅拌推流，外加碳源，对焦化酚氰废水进行反硝化反应，将得到的浓缩污泥部分引入至生化污泥处理单元；
4）经二级反硝化池处理后的焦化酚氰废水进入二级硝化池中，二级硝化池内连续鼓风曝气，对焦化酚氰废水进行硝化反应和碳化反应，进一步去除有机污染物、氨氮和硫氰化物，同时对活性炭进行生物再生；
5）经二级硝化池处理后的焦化酚氰废水进入预缺氧缓冲池中进行处理，预缺氧缓冲池内连续搅拌推流，经预缺氧处理后进入深度脱氮池中，深度脱氮池内连续搅拌推流，外加碳源，对焦化酚氰废水进行深度脱氮反应，经脱氮处理后再进入深度除碳池中，深度除碳池内连续鼓风曝气和搅拌，对焦化酚氰废水进行深度硝化反应和深度碳化反应，深度去除有机污染物、氨氮和硫氰化物；
6）经深度除碳池处理后的焦化酚氰废水进入二次沉淀浓缩池中进行沉淀，将得到的浓缩污泥部分引入至生化污泥处理单元；将得到的上清液引入至活性炭接触池中，同时向活性炭接触池投加粉末活性炭，搅拌使其充分反应，经活性炭吸附处理后进入强化混凝池中，同时向强化混凝池投加混凝剂，搅拌使其充分反应；
7）经强化混凝池处理后的焦化酚氰废水进入强化絮凝池中，同时向强化混凝池投加絮凝剂，搅拌使其充分反应，经絮凝处理后的焦化酚氰废水进入沉淀浓缩池中进行沉淀，将得到的上清液引入至清水池中，在清水池内设置泵送装置，将达标的清水排放或送至深度处理系统处理后回用；将得到的活性炭污泥部分引入至物化处理单元。
进一步地，将步骤7）中得到的活性炭污泥部分回流至所述预缺氧缓冲池、所述二级反硝化池、所述一级反硝化池以及所述活性炭接触池中。活性炭污泥回流至活性炭接触池，可以将剩余污泥中未吸附饱和粉末活性炭回流至系统中，充分利用粉末活性炭的吸附性能，大大增强混凝絮凝处理效果；活性炭污泥回流至一级反硝化池、二级反硝化池和预缺氧缓冲池，可以将剩余污泥中未吸附饱和粉末活性炭在生物代谢作用下进行再生，形成泥膜共生的生物处理方法，大大增强对难降解有机物的去除效果。采用本方法在生化处理单元中回流粉末活性炭，降低了VOCS向气相的转移，有一定的除臭效果。
进一步地，将步骤6）中得到的浓缩污泥部分回流至所述深度脱氮池和所述二级反硝化池中，将步骤3）中得到的浓缩污泥部分回流至所述一级反硝化池中，同时将所述一级硝化池的一级硝化液回流至所述一级反硝化池中。进一步地，步骤5）中焦化酚氰废水经深度除碳池处理后的末端硝化液回流至所述深度脱氮池。本实施例中通过分级回流处理，将一级硝化液只回流到一级反硝化池，末端硝化液只回流到末端的深度脱氮池，由于每级的污染物浓度不一样，随水流呈递减的趋势，分级后，一方面每级有浓度梯度了，可以提高处理效率，另一方面，每级内都能培养适应固定浓度区间的优势专性细菌，也可以提高处理效果。
下面以进水水质按CODcr≤4500mg/L，氨氮≤200mg/L，总氮≤300mg/L，氰化物≤20mg/L，硫化物≤50mg/L的参数来设计，为满足《炼焦化学工业污染物排放标准》(GB16171-2012)的排放标准，上述生化法和物化法耦合处理方法具体按以下进行：
步骤1）中，焦化酚氰废水在同步除油脱氰池的停留时间为4~8小时，在调节池的停留时间为16~20小时；
步骤2）中，焦化酚氰废水在一级反硝化池的停留时间为18~26小时，一级反硝化池内连续搅拌推流，外加碳源，且外加的碳源与硝态氮的浓度比为1:1~2:1；焦化酚氰废水在一级硝化池的停留时间为23~31小时，一级硝化池内连续鼓风曝气，DO控制在2~3mg/L，pH在7~8，污泥浓度在4~6g/L，硝化液回流比在300%~500%；
步骤3）中，焦化酚氰废水在高负荷污泥富集池停留时间为3~5小时，上清液上升流速为0.7~1.1mm/s；焦化酚氰废水在二级反硝化池停留时间为11~17小时，二级反硝化池内连续搅拌推流，外加碳源，且外加的碳源与硝态氮的浓度比为2:1~3:1；
步骤4）中，焦化酚氰废水在二级硝化池中停留时间为19~21小时，二级硝化池内连续鼓风曝气，DO控制在2~3mg/L，pH在7~8，污泥浓度在3~5g/L；
步骤5）中，焦化酚氰废水在预缺氧缓冲池停留时间为1~3小时，预缺氧缓冲池内连续搅拌推流；焦化酚氰废水在深度脱氮池停留时间为6~8小时，深度脱氮池内连续搅拌推流，外加碳源，且外加的碳源与硝态氮的浓度比为3:1~5:1，硝化液回流比在150%~350%；焦化酚氰废水在深度除碳池停留时间为11~17小时，深度除碳池内连续鼓风曝气，DO控制在2~3mg/L，pH在7~8，污泥浓度在3~4g/L；
步骤6）中，焦化酚氰废水在二次沉淀浓缩池停留时间为4~6小时，上清液上升流速为0.6~0.8mm/s；焦化酚氰废水在活性炭接触池停留时间为0.35~0.55小时，设置连续搅拌装置，粉末活性炭投加量为150~250mg/L，粉末活性炭细度为150~300目；焦化酚氰废水在强化混凝池停留时间为0.1~0.2小时，设置连续搅拌装置；
步骤7）中，焦化酚氰废水在强化絮凝池停留时间为0.2~0.3小时，设置连续大返混搅拌装置，返混流量与处理水量的比值为8:1~12:1；焦化酚氰废水在沉淀浓缩池停留时间为0.6~0.7小时，上清液上升流速为1.6~1.8mm/s。
针对现有的焦化酚氰废水处理技术中采用生物处理法处理效果较差以及采用膜过滤处理法运行费用较高的问题，本发明通过强化生物处理法和强化物理处理法的耦合处理工艺，以粉末活性炭为物质载体，使其在系统内高效利用并自适应再生，能有效去除焦化酚氰废水中的溶解性难降解有机物、氨氮和硫氰化物等污染物，使废水的COD、总氮等污染物质在不使用膜处理的情况下均可以达到《炼焦化学工业污染物排放标准》(GB16171-2012)的排放标准，不但解决了生物处理法处理效率低和膜过滤法处理费用高的问题，还减少了占地面积，投资和运行费用，彻底解决了焦化酚氰废水处理难达标的问题，对保护生态环境，对焦化企业的高质量可持续发展具有十分重大的意义。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，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、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种焦化酚氰废水的生化法和物化法耦合处理系统，其特征在于：包括生化处理系统和物化处理系统；所述生化处理系统包括生化预处理单元、生化处理单元和生化污泥处理单元，所述生化处理单元包括沿焦化酚氰废水流通方向依次连接的一级反硝化池、一级硝化池、高负荷污泥富集池、二级反硝化池、二级硝化池、预缺氧缓冲池、深度脱氮池、深度除碳池和二次沉淀浓缩池；所述生化预处理单元与所述一级反硝化池连通；所述高负荷污泥富集池的污泥出口以及所述二次沉淀浓缩池的污泥出口均与所述生化污泥处理单元连通；所述物化处理系统包括物化处理单元以及物化污泥处理单元，所述物化处理单元包括沿焦化酚氰废水流通方向依次连接的活性炭接触池、强化混凝池、强化絮凝池、沉淀浓缩池和清水池；所述二次沉淀浓缩池的上清液出口与所述活性炭接触池连通；所述沉淀浓缩池的污泥出口与所述物化污泥处理单元连通。
2.如权利要求1所述的一种焦化酚氰废水的生化法和物化法耦合处理系统，其特征在于：所述生化预处理单元包括沿焦化酚氰废水流通方向依次连接的同步除油脱氰池和调节池，所述调节池与所述一级反硝化池连通。
3.如权利要求1所述的一种焦化酚氰废水的生化法和物化法耦合处理系统，其特征在于：所述一级硝化池的一级硝化液出口与所述一级反硝化池连通。
4.如权利要求1所述的一种焦化酚氰废水的生化法和物化法耦合处理系统，其特征在于：所述高负荷污泥富集池的污泥出口还与所述一级反硝化池连通。
5.如权利要求1所述的一种焦化酚氰废水的生化法和物化法耦合处理系统，其特征在于：所述二次沉淀浓缩池的污泥出口还同时与所述二级反硝化池以及所述深度脱氮池连通。
6.如权利要求1所述的一种焦化酚氰废水的生化法和物化法耦合处理系统，其特征在于：所述深度除碳池的末端硝化液出口与所述深度脱氮池连通。
7.如权利要求1所述的一种焦化酚氰废水的生化法和物化法耦合处理系统，其特征在于：所述沉淀浓缩池的污泥出口还同时与所述预缺氧缓冲池、所述二级反硝化池、所述一级反硝化池以及所述活性炭接触池连通。
8.一种焦化酚氰废水的生化法和物化法耦合处理方法，其特征在于，包括如下步骤：
1）焦化酚氰废水进入同步除油脱氰池中除去大部分的浮油和一部分的氰化物，随后进入调节池中进行水质和水量的调节；
2）经步骤1）处理后的焦化酚氰废水进入一级反硝化池中进行反硝化反应，经反硝化处理后的焦化酚氰废水进入一级硝化池中进行硝化反应和碳化反应；
3）经一级硝化池处理后的焦化酚氰废水进入高负荷污泥富集池中，经富集后分离，将得到的上清液流引入至二级反硝化池中进行反硝化反应，将得到的浓缩污泥部分引入至生化污泥处理单元；
4）经二级反硝化池处理后的焦化酚氰废水进入二级硝化池中进行硝化反应和碳化反应；
5）经二级硝化池处理后的焦化酚氰废水进入预缺氧缓冲池中进行处理，经预缺氧处理后进入深度脱氮池中进行深度脱氮反应，经脱氮处理后再进入深度除碳池中进行深度硝化反应和深度碳化反应；
6）经深度除碳池处理后的焦化酚氰废水进入二次沉淀浓缩池中进行沉淀，将得到的上清液引入至活性炭接触池中，经活性炭吸附处理后进入强化混凝池中进行处理，将得到的浓缩污泥部分引入至生化污泥处理单元；
7）经强化混凝池处理后的焦化酚氰废水进入强化絮凝池中进行处理，经絮凝处理后进入沉淀浓缩池中进行沉淀，将得到的上清液引入至清水池中，达标排放或经深度处理后回用，将得到的活性炭污泥部分引入至物化处理单元。
9.如权利要求8所述的一种焦化酚氰废水的生化法和物化法耦合处理方法，其特征在于：将步骤7）中得到的活性炭污泥部分回流至所述预缺氧缓冲池、所述二级反硝化池、所述一级反硝化池以及所述活性炭接触池中。
10.如权利要求8所述的一种焦化酚氰废水的生化法和物化法耦合处理方法，其特征在于：将步骤6）中得到的浓缩污泥部分回流至所述深度脱氮池和所述二级反硝化池中，将步骤3）中得到的浓缩污泥部分回流至所述一级反硝化池中，同时将所述一级硝化池的一级硝化液回流至所述一级反硝化池中。
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