CN113024026B - 一种焦化废水的高效生物脱氮工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及污水处理技术领域，且公开了一种焦化废水的高效生物脱氮工艺，其特征在于，包括全混水解预处理系统、多级多段及强化AO系统及后置DNBF滤池脱氮系统，其特征在于，所述焦化废水高效生物脱氮工艺包括以下步骤：1)蒸氨废水经调节池首先进入全混水解池，通过内置搅拌器实现泥水混合，通过后端沉淀池实现泥水分离和污泥的回流保证水解池内的高污泥量，池内水解酸化菌对难降解有机物进行了开环断链，2)采用多级多段及强化AO工艺，替代传统AO工艺，首先通过二级二段方式合理分配碳源，提高了原水碳源利用率，3)设置了DNBF滤池深度脱氮系统，将二沉出水中剩余的硝态氮彻底去除，相较于普通活性污泥工艺，占地更少、负荷更高。

Description

一种焦化废水的高效生物脱氮工艺
技术领域
本发明涉及污水处理技术领域，具体为一种焦化废水的高效生物脱氮工艺。
背景技术
焦化废水是煤在高温干馏、煤气净化及副产品回收和精制过程中产生的一类高浓难降解废水，经蒸氨、除油等化产回收和预处理单元后进入生化系统。
焦化废水含氮浓度高且成分复杂，含氮化合物存在多种组分与形态，无机态氮主要包括氨、氰化物、硫氰化物、硝酸盐、亚硝酸盐以及少量溶解性气体氮氧化物等，有机态氮主要包括含氮杂环化合物、有机腈类和胺类等，焦化废水含氮污染物形态多样性决定了降解过程的复杂性，含氮污染物的有效去除是生化系统稳定运行的关键，尤其氰化物、硫氰化物及大分子含氮杂环化合物等对微生物具有一定的毒性抑制和惰性抑制，进而影响系统COD的降解。国家环保部2012年开始实行的《炼焦化学工业污染物排放标准》(GB16171-2012)，将氨氮、氰化物的排放限值由原来的15mg·L-1、0.5mg·L-1降低到10mg·L-1、0.2mg·L-1，排放要求有所提高，并增加了总氮的排放限值(20mg·L-1)，对不同形态含氮化合物和总氮都提出了要求。近期“新国标”的颁布，15项指标全达标成了不可回避的问题，很多地区开始提出总氮达标要求，给焦化企业和行业带来巨大压力和挑战。
目前焦化行业普遍应用的A/O、A2/O工艺，其依据传统的“硝化-反硝化”脱氮理论，采用单级前置硝化反硝化为主要脱氮单元，在脱氮方便具有较多的瓶颈。首先是碳源限制，焦化废水C/N比较高，甚至达到10以上，但是难降解有机物也较高，实际可利用的碳源不足直接导致脱氮效率不佳，完全通过外加大量碳源进行脱氮运行成本较高；其次就是总氮浓度高，成分复杂，单级脱氮受回流量限制，一级脱氮效率受限难以达到排放需求，需要在完善优化现有脱氮工艺的基础上新增脱氮措施。因此，开发高效的焦化脱氮工艺，实现经济效益的双目标是目前焦化废水处理的亟待解决的问题。
发明内容
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了一种焦化废水的高效生物脱氮工艺，具备高效脱氮的优点。
(二)技术方案
为实现上述该焦化废水的高效生物脱氮工艺高效脱氮的目的，本发明提供如下技术方案：一种焦化废水的高效生物脱氮工艺，包括全混水解预处理系统、多级多段及强化AO系统及后置DNBF滤池脱氮系统，其特征在于，所述焦化废水高效生物脱氮工艺包括以下步骤：
1)将蒸氨废水经调节池首先进入全混水解池；
2)全混水解池内设搅拌装置将污水和污泥的完全混合；
3)全混水解池后设置水解沉淀池并回流污泥保证反应器内高污泥量；
4)水解沉淀池出水分离为Q1和Q2，Q1进入1#缺氧池，1#缺氧池内设置搅拌装置，利用原水中碳源与1#好氧池或2#好氧池回流液及二沉池回流污泥中硝态氮发生反硝化作用，之后进入1#好氧池；
5)1#好氧池出水与水解沉淀池出水Q2混合后进入2#缺氧池，利用原水中碳源与2#好氧池回流液或者1#好氧池出水中硝态氮发生反硝化反应，出水进入2#好氧池；
6)2#好氧池出水进入二沉池实现泥水分离，出水进入DNBF滤池，通过精准投加优质碳源将硝态氮彻底去除，并实现SS的过滤拦截，使出水TN和COD稳定达标。
该单元的目的主要为优化原水碳源，原水中难降解有机物充分水解酸化后转化为易降解物质，为后续的反硝化提供碳源，水解采用全混形式，通过内置搅拌器实现泥水混合，通过后端沉淀池实现泥水分离和污泥的回流保证水解池内的高污泥量，整个水解预处理系统集沉淀、吸附、网捕和生物絮凝等物理化学过程，与水解、酸化过程等生物降解功能于一体，对焦化废水进行预处理，实现了碳源优化的目的。
优选的，所述全混水解预处理系统中污泥平均浓度在5-10g/L，启动时间约2-6周。
优选的，所述全混水解预处理系统中废水pH控制在6-8.5之间运行，DO控制在0.5mg/L以内运行。
优选的，所述全混水解预处理系统中剩余污泥量根据水解反应器内污泥浓度进行排放，特殊情况可通过二沉池剩余污泥进行补充。
在全混水解预处理系统优化原水碳源基础上进入多级多段及强化AO系统，实现碳源的有效分配，达到提高脱氮降碳效率的目的。
优选的，所述水解沉淀池出水按不同比例的Q1和Q2分配到1#缺氧池和2#缺氧池组成多级多段及强化AO系统，Q1和Q2分流比例根据废水水质确定分流比例为4：6、5：5或者6：4。
优选的，所述1#好氧池和2#好氧池均采用精准曝气，且局部DO控制在0.5-2mg/L，且采用曝气和机械搅拌协同方式。
通过调整1#好氧池和2#好氧池消化液的回流位置和回流量，根据水质情况可以采用单级回流，也可以采用各级交叉回流的方式，来保证碳和氮的匹配和有效降解。
优选的，所述多级多段及强化AO系统中采用单级硝化液回流时，二级回流量需高于一级回流量，硝化液回流量控制在2Q至3Q。
优选的，所述步骤6)中的投放碳源为甲醛或乙酸钠，且DNBF滤池中滤料为不同粒径的火山岩或者陶粒，且火山岩或者陶粒的直径分别为2-4mm、4-6mm和6-8mm。
优选的，所述DNBF滤池进出口设置有在线监测装置，且监测装置检测范围为进出水的pH、DO和NO3--N浓度，所述DNBF滤池出水TN≤15mg/L，SS≤20mg/L，DNBF滤池脱氮可将二沉出水中剩余的硝态氮彻底去除，并降低废水中悬浮物的作用。
(三)有益效果
与现有技术相比，本发明提供了一种焦化废水的高效生物脱氮工艺，具备以下有益效果：
1、该焦化废水的高效生物脱氮工艺中设置了全混水解系统进行预处理，替代了传统A2O工艺的厌氧，根据焦化水质特性，通过水解酸化初步对难降解有机物进行了开环断链，提高废水生化性，降低毒性，进一步挖掘了原水中可利用碳源。
2、采用多级多段及强化AO工艺，替代传统AO工艺，首先通过二级二段方式合理分配碳源，提高了原水碳源利用率，减少外加碳源投加量，同时对碳和氮进行平衡降解，在不浪费的前提下进行更充分地降解去除，其次在好氧区引入了微氧精准控制和新型脱氮理论，较传统的“硝化-反硝化”脱氮理论，缩短了脱氮流程，节省了碳源和曝气能耗。
3、本发明中设置了DNBF滤池深度脱氮系统，相较于普通活性污泥工艺，占地更少、负荷更高且自动化程度更好，出水COD不受影响的条件下，总氮、固体悬浮物浓度等指标降到更低标准。
附图说明
图1是本发明实施例一的工艺流程图；
图2是本发明实施例二的工艺流程图。
图中标号：实例1中原水水量Q，进入1#缺氧池和2#缺氧池分流量为Q1和Q2，一级和二级硝化液回流量分别为Q3和Q4，污泥回流量为Q；
实例2中原水水量Q，进入1#缺氧池和2#缺氧池分流量为Q1和Q2，交叉回流硝化液流量为Q3，污泥回流量为Q。
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他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一
废水经除油预处理及调节池均质均量后进入全混水解池，反应池内污泥浓度控制在5-10g/L，废水中DO低于0.5mg/L，pH维持在6-8.5之间，HRT控制在10h左右，并定量补充磷元素，泥水混合通过机械搅拌控制，并在水解沉淀池实现泥水分离，污泥回流至前端水解池，根据反应器内污泥浓度确定污泥回流量和剩余污泥排放浓度。
水解沉淀池上清液Q1设置为0.6Q自流至1#缺氧池，与1#好氧池0.5Q回流硝化液、二沉回流污泥Q混合，经机械搅拌泥水充分接触发生反硝化反应，1#好氧池采用可提升曝气装置，污泥浓度3-4g/L，局部采用曝气和机械搅拌协同方式，控制DO在0.5-2mg/L。
水解沉淀池上清液Q2设置为0.4Q自流至2#缺氧池，与2#好氧池1.5Q回流硝化液、1#好氧池出水混合，经机械搅拌泥水充分接触发生反硝化反应，1#好氧池采用可提升曝气装置，污泥浓度3-4g/L局部采用曝气和机械搅拌协同方式，控制DO在0.5-2mg/L，2#好氧池出水进入二沉池泥水分离。
二沉上清液进入中间水池，通过提升泵进入DNBF滤池，外加碳源可通过进口混合器或混合池与原水充分混合，停留时间15-25min，滤速4-10m/h，采用滤池出水进行反冲洗，正常运行48-72h需进行反冲洗，反冲洗出水进入前端二沉池。
当焦化废水调节池出水其平均指标为COD4000mg/L左右，氨氮150mg/L左右，TN400mg/L左右，pH8.5，采用上述工艺实验结果如表1所示：
Figure BDA0002969700230000051
Figure BDA0002969700230000061
本实施例1的方式对COD、氨氮和总氮的去除率明显优于传统AO工艺，出水总氮稳定达到《炼焦化学工业污染物排放标准》(GB16171-2012)中20mg/L标准。
实施例二
实施例2与实施例1采用相同的水解预处理和水力分配，最大区别在于硝化液回流采用交叉回流方式，总回流量均为2Q。
蒸氨废水经除油预处理及调节池均质均量后进入全混水解池，反应池内污泥浓度控制在5-10g/L，废水中DO低于0.5mg/L，pH维持在6-8.5之间，HRT控制在10h左右，并定量补充磷元素，泥水混合通过机械搅拌控制，并在水解沉淀池实现泥水分离，污泥回流至前端水解池，根据反应器内污泥浓度确定污泥回流量和剩余污泥排放浓度。
水解沉淀池上清液Q1设置为0.6Q自流至1#缺氧池，与2#好氧池2Q回流硝化液、二沉回流污泥Q混合，经机械搅拌泥水充分接触发生反硝化反应，1#好氧池采用可提升曝气装置，污泥浓度3-4g/L，局部采用曝气和机械搅拌协同方式，控制DO在0.5-2mg/L。
水解沉淀池上清液Q2设置为0.4Q自流至2#缺氧池，与1#好氧池出水混合，经机械搅拌泥水充分接触发生反硝化反应，1#好氧池采用可提升曝气装置，污泥浓度3-4g/L局部采用曝气和机械搅拌协同方式，控制DO在0.5-2mg/L。2#好氧池出水进入二沉池泥水分离。
二沉上清液进入中间水池，通过提升泵进入DNBF滤池，外加碳源可通过进口混合器或混合池与原水充分混合，停留时间15-25min，滤速4-10m/h，采用滤池出水进行反冲洗，正常运行48-72h需进行反冲洗，反冲洗出水打入前端二沉池。
当焦化废水调节池出水其平均指标为COD4000mg/L左右，氨氮150mg/L左右，TN400mg/L左右，pH8.5，采用上述工艺实验结果如表1所示：
Figure BDA0002969700230000062
Figure BDA0002969700230000071
本实施例2的方式对COD、氨氮和总氮的去除率明显优于传统AO工艺，出水总氮稳定达到《炼焦化学工业污染物排放标准》(GB16171-2012)中20mg/L标准。
综上所述，该焦化废水的高效生物脱氮工艺中设置了全混水解系统进行预处理，替代了传统A2O工艺的厌氧，根据焦化水质特性，通过水解酸化初步对难降解有机物进行了开环断链，提高废水生化性，降低毒性，进一步挖掘了原水中可利用碳源，同时采用多级多段及强化AO工艺，替代传统AO工艺，首先通过二级二段方式合理分配碳源，提高了原水碳源利用率，减少外加碳源投加量，对碳和氮进行平衡降解，在不浪费的前提下进行更充分地降解去除，其次在好氧区引入了微氧精准控制和新型脱氮理论，较传统的“硝化-反硝化”脱氮理论，缩短了脱氮流程，节省了碳源和曝气能耗。本发明中设置了DNBF滤池深度脱氮系统，相较于普通活性污泥工艺，占地更少、负荷更高、自动化程度更好，出水COD不受影响的条件下，总氮、SS等指标降到更低标准。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (6)

1.一种焦化废水的高效生物脱氮工艺，其特征在于，包括全混水解预处理系统、多级多段及强化AO系统及后置DNBF滤池脱氮系统，其特征在于，所述焦化废水的高效生物脱氮工艺包括以下步骤：
1)将蒸氨废水经调节池首先进入全混水解池；
2)全混水解池内设搅拌装置将污水和污泥的完全混合；
3)全混水解池后设置水解沉淀池并回流污泥保证反应器内高污泥量；
4)水解沉淀池出水分离为Q1和Q2，Q1进入1#缺氧池，1#缺氧池内设置搅拌装置，利用原水中碳源与1#好氧池或2#好氧池回流液及二沉池回流污泥中硝态氮发生反硝化作用，之后进入1#好氧池；
所述水解沉淀池出水按不同比例的Q1和Q2分配到1#缺氧池和2#缺氧池组成多级多段及强化AO系统，Q1和Q2分流比例根据废水水质确定分流比例为4∶6、5∶5或者6∶4；
5)1#好氧池出水与水解沉淀池出水Q2混合后进入2#缺氧池，利用原水中碳源与2#好氧池回流液或者1#好氧池出水中硝态氮发生反硝化反应，出水进入2#好氧池；
所述1#好氧池和2#好氧池内可以调节硝化液的回流位置和回流量；
6)2#好氧池出水进入二沉池实现泥水分离，出水进入DNBF滤池，通过精准投加优质碳源将硝态氮彻底去除，并实现SS的过滤拦截，使出水TN和COD稳定达标；
所述步骤6)中的投放碳源为甲醛或乙酸钠，且DNBF滤池中滤料为不同粒径的火山岩或者陶粒，且火山岩或者陶粒的直径分别为2-4mm、4-6mm和6-8mm；
所述DNBF滤池进出口设置有在线监测装置，且监测装置检测范围为进出水的pH、DO和NO3-N浓度，所述DNBF滤池出水TN≤15mg/L，SS≤20mg/L，所述二沉出水中COD去除率为90-96％。
2.根据权利要求1所述的一种焦化废水的高效生物脱氮工艺，其特征在于：所述全混水解预处理系统中污泥平均浓度在5-10g/L，启动时间约2-6周，反应器内pH控制在6-8.5之间运行，DO控制在0.5mg/L以内运行。
3.根据权利要求1所述的一种焦化废水的高效生物脱氮工艺，其特征在于：所述全混水解预处理系统中剩余污泥量根据水解反应器内污泥浓度进行排放，特殊情况可通过二沉池剩余污泥进行补充。
4.根据权利要求1所述的一种焦化废水的高效生物脱氮工艺，其特征在于：所述1#好氧池和2#好氧池均采用精准曝气，且局部DO控制在0.5-2mg/L，且采用曝气和机械搅拌协同方式。
5.根据权利要求1所述的一种焦化废水的高效生物脱氮工艺，其特征在于：所述多级多段及强化AO系统中采用单级硝化液回流时，二级回流量需高于一级回流量，硝化液回流量控制在2Q至3Q。
6.根据权利要求1所述的一种焦化废水的高效生物脱氮工艺，其特征在于：所述二沉池污泥回流量为Q，由二沉池回流至1#缺氧池。
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