CN201240944Y

CN201240944Y - “兼氧/好氧/兼氧”焦化废水生物全脱氮处理装置

Info

Publication number: CN201240944Y
Application number: CNU2008201056019U
Authority: CN
Inventors: 刘晓宇
Original assignee: 刘晓宇
Current assignee: Huailai Yu Yu Environmental Protection Technology Co., Ltd.
Priority date: 2008-08-18
Filing date: 2008-08-18
Publication date: 2009-05-20
Anticipated expiration: 2018-08-18

Abstract

本实用新型公开了一种“兼氧/好氧/兼氧”(F/O/F)，亦称“厌氧/好氧/厌氧”或“缺氧/好氧/缺氧”(A/O/A)的焦化废水生物全脱氮处理装置，其特征在于：采用了前置反硝化与后置反硝化相结合的三段式生物全脱氮处理技术，其中第一段为厌氧段，用以实现好氧段回流硝化液的预反硝化；第二段为好氧段，该段必须实现氨氮的全硝化；第三段亦为厌氧段，用外加有机碳源的方式，实现好氧段出水中所含硝化液的后反硝化，达到生物全脱氮的目的。

Description

“兼氧/好氧/兼氧”焦化废水生物全脱氮处理装置

涉及领域该实用新型属环境保护领域中废水治理项目，适用于焦化废水生物全脱氮处理。

背景技术目前焦化废水处理多采用A²/O、A/O、A²/O²等前置反硝化生物脱氮处理技术。这些技术与传统的O/O/A后置反硝化生物脱氮技术相比，具有节约资源，占地面积小，基建投资省等优点。但因受焦化废水生物脱氮处理生态链的制约，前置反硝化的硝化液回流比数值不能选得太大，因此前置反硝化生物脱氮处理技术存在着只能实现部分脱氮的严重缺陷，并没有完全消除水体富营养化的根源，更达不到水源地对NO₃ ^--N控制的要求。“兼氧/好氧/兼氧”(F/O/F)，亦称“厌氧/好氧/厌氧”或“缺氧/好氧/缺氧”(A/O/A)焦化废水生物全脱氮处理装置，为前置反硝化与后置反硝化相结合的焦化废水生物脱氮处理装置，既拥有前置反硝化的优点，又实现了焦化废水的全脱氮，是一个绝佳的焦化废水生物脱氮处理装置。

实用新型内容“兼氧/好氧/兼氧”(F/O/F)的确切含义为“兼氧反硝化/好氧氧化+好氧硝化/兼氧反硝化”(“Facultative oxic denitrification/Oxic oxidation+oxic nitrification/Facultativeoxic denitrification”)，亦称“厌氧/好氧/厌氧”或“缺氧/好氧/缺氧”(A/O/A)，即“厌氧反硝化/好氧氧化+好氧硝化/厌氧反硝化”(“Anoxic denitrification/Oxic oxidation+oxicnitrification/Anaerobic denitrification”，)，或“缺氧反硝化/好氧氧化+好氧硝化/缺氧反硝化”(“Anaerobic denitrification/Oxic oxidation+oxic nitrification/Anoxic denitrification”)。“兼氧/好氧/兼氧”焦化废水生物全脱氮处理装置，是焦化废水生物脱氮处理中的一个全脱氮装置。本实用新型采用前置反硝化与后置反硝化相结合的三段式全活性污泥法装置(见附图1)，实现焦化废水的生物全脱氮。第一段为“前置厌氧反硝化”段(又称“前置缺氧反硝化”或“前置兼氧反硝化”段)，采用潜水机械搅拌完全混和式活性污泥法，回流硝化液为好氧池泥水混合液。控制条件为：水力停留时间SRT≮24h，pH＝6.5～7.5，水温t＝20～35℃，硝化液回流比R＝300％～800％。在该段以焦化废水中所含的有机物，及所含无机含碳化合物经微生物水解后产生的有机物为供氢体，以“好氧氧化+好氧硝化”段返回硝化液中的硝态氮为受氢体，由兼氧异养类细菌利用硝态氧进行厌氧呼吸，达到降解部分COD类物质和实现硝态氮的反硝化脱氮的目的；第二段为好氧段，即“好氧氧化+好氧硝化”段，采用推流式延时微孔鼓风曝气活性污泥法，控制条件为：水力停留时间SRT≮28h，pH＝6.5～7.5，水温t＝20～35℃，溶解氧DO≮2mg/L，活性污泥回流比R≮100％。在该段一方面由兼氧和好氧异养类微生物对前置厌氧反硝化段残留的COD类物质进行好氧氧化，另一方面由好氧化能自养型硝化类细菌对氨氮进行好氧硝化，使氨氮经亚硝态氮转化为硝态氮；第三段为“后置厌氧反硝化”段(又称“后置缺氧反硝化”或“后置兼氧反硝化”段)，采用潜水机械搅拌完全混和式活性污泥法，采用投加甲醇的方法实现硝化液的后置反硝化。控制条件为：水力停留时间SRT≮8h，pH＝6.5～7.5，水温t＝20～35℃，甲醇与硝态氮的比值约为2:1。在该段利用“好氧氧化+好氧硝化”段出水中所含的NO₃ ^-，在外加有机碳源的条件下，由兼氧异养类微生物在厌氧条件下进行反硝化脱氮，实现焦化废水的生物全脱氮。焦化废水生物脱氮处理中存在着三条链，即食物链、生物链和生态链，他们之间既相互依存又相互制约，焦化废水生物脱氮处理的关键就是要解开这三条链，创造出适合所有微生物生存所必需的生态条件，培养出所需的各类微生物来，要达到这一目的，必须具有完善的废水处理工艺和独特的开工育菌技巧，本实用新型就是满足这一需求的一个最佳优化装置。应当特别指出的是，基础理论和生产实践都已证明，不少变形生化处理工艺在焦化废水生物脱氮处理中都是不可行的，本实用新型的关键支持点是独自破译的，有关焦化废水生物脱氮处理方面的生命科学理论，和自我独创的焦化废水生物脱氮处理开工育菌技术。

本实用新型公开了一种“兼氧/好氧/兼氧”(F/O/F)，亦称“厌氧/好氧/厌氧”或“缺氧/好氧/缺氧”(A/O/A)的焦化废水生物全脱氮处理装置，其特征在于：采用了前置反硝化与后置反硝化相结合的三段式生物全脱氮处理技术，其中第一段为厌氧段，用以实现好氧段回流硝化液的预反硝化；第二段为好氧段，该段必须实现氨氮的全硝化；第三段亦为厌氧段，用外加有机碳源的方式，实现好氧段出水中所含硝化液的后反硝化，达到生物全脱氮的目的。该装置可有下列九种工艺路线来实现：

1)大循环“全活性污泥法”装置：“前置厌氧反硝化”段、“好氧氧化+好氧硝化”段和“后置厌氧反硝化”段均为活性污泥法，且三段共用一个二沉池，详见附图2。

2)小循环“全活性污泥法”装置：“前置厌氧反硝化”段、“好氧氧化+好氧硝化”段和“后置厌氧反硝化”段均为活性污泥法，“前置厌氧反硝化”段和“好氧氧化+好氧硝化”段共用一个二沉池，“后置厌氧反硝化”段单独设立二沉池，详见附图3。

3)“双活性污泥法+生物膜法”装置：“前置厌氧反硝化”段和“好氧氧化+好氧硝化”段均为活性污泥法，“后置厌氧反硝化”段为生物膜法，详见附图4。

上述装置可采用的设备形式包括：单体、连体或一体化池式结构，单体、连体或一体化罐式或槽式结构，单体、连体或一体化塔式结构，氧化沟。

上述装置中的生物膜包括：固定软性、半软性或钢性填料，浮动软性、半软性或钢性填料，流动床，浮动床。

上述装置的供氧形式包括：鼓风曝气，机械曝气，纯氧曝气。

上述装置的结构材料包括：钢筋混凝土结构，钢结构，非金属结构，钢-非金属混合结构，钢-钢筋混凝土混合结构，钢-非金属-钢筋混凝土混合结构。

本实用新型的主要意义为：根据焦化废水及其生物脱氮处理微生物各菌群的生理特性，从废水处理技术研发和生物处理开工育菌技巧两个方面入手，破解了焦化废水实现生物全脱氮、降低基建投资、减小运行成本、节省建设用地、节约资源和能源等难题。1)利用自我破译并弥补了生命科学重大空白的几项自然科学理论，筛选出了适合于焦化废水生物脱氮处理的最简优化工艺；2)利用自我独创的焦化废水生物脱氮开工育菌方法和技巧，在应用领域取得了突破和成功；3)根据焦化废水生物脱氮处理中存在食物链和生态链的特性，使既相互依存，又相互制约，生存方式和生理特征各异，且具有生物链关系的各菌群，实现了同系共生，并在该体系中解开了焦化废水生物脱氮处理中存在的三条链；4)根据焦化废水生物脱氮处理微生物的生存和生活习性，选择合适的废水处理设施及其内部配置，是实现焦化废水生物预脱氮处理的前提条件；5)利用前置反硝化和后置反硝化相结合的技术，既减少了外加有机碳源的消耗，又实现了焦化废水的生物全脱氮；6)根据焦化废水生物脱氮处理的特点，选择最简工艺路线，可节省基建投资；7)根据地理、地质、水文、气象等自然条件，选择适宜的水处理设施，可有效地节约基建用地，或有效地利用自然资源减少运行费用；8)选择高效节能的废水处理器材和设备及合理的工艺路线，可减少能源消耗和降低运行成本；9)选择合理的废水预处理和后处理工艺，是确保前置反硝化的基础条件不被破坏，减少产生废弃物数量和种类的关键所在，同时可以避免不必要的工程投资浪费和运行成本增加；10)运用广博的生物学知识和独特开工育菌技术，培育出焦化废水生物脱氮处理所必须的各种微生物来，是焦化废水生物脱氮处理取得成功的关键。

附图说明

图1为“兼氧/好氧/兼氧”(F/O/F)，亦称“厌氧/好氧/厌氧”或“缺氧/好氧/缺氧”(A/O/A)焦化废水生物全脱氮装置简图。

图2为“兼氧/好氧/兼氧”(F/O/F)，亦称“厌氧/好氧/厌氧”或“缺氧/好氧/缺氧”(A/O/A)焦化废水生物全脱氮技术之大循环“全活性污泥法”装置简图。

图3为“兼氧/好氧/兼氧”(F/O/F)，亦称“厌氧/好氧/厌氧”或“缺氧/好氧/缺氧”(A/O/A)焦化废水生物全脱氮技术之小循环“全活性污泥法”装置简图。

图4为“兼氧/好氧/兼氧”(F/O/F)，亦称“厌氧/好氧/厌氧”或“缺氧/好氧/缺氧”(A/O/A)焦化废水生物全脱氮技术之“双活性污泥法+生物膜法”装置简图。

具体实施方式

实施例1 焦化废水生物全脱氮采用“物化+生化”的处理装置。物化法是先对高浓度的焦化废水进行除油和蒸氨等处理，生化法采用生物全脱氮技术。生化法废水预处理采用除油、均和、事故调节工艺；生化法废水脱氮处理采用三段式“兼氧/好氧/兼氧”F/O/F)，亦称“厌氧/好氧/厌氧”或“缺氧/好氧/缺氧”(A/O/A)焦化废水生物全脱氮技术，池形结构，小循环全活性污泥法；生化法废水后处理采用絮凝沉淀法。处理后废水回用或达标排放。其中生化法废水全脱氮处理装置过程如下：

前置厌氧反硝化段采用矩形池式结构，水平推进式潜水机械搅拌，完全混合式活性污泥法，延时厌氧生物预反硝化工艺。进水为经预处理后的焦化废水，回流硝化液来自于好氧池末端回流的泥水混合液，进水连同回流硝化液一同进入前置厌氧反硝化池入口端，在其中由兼氧异养类微生物对进水中的含碳化合物进行水解、开链，并利用废水中的有机物和回流硝化液中的硝态氧，在厌氧条件下进行兼氧反硝化，脱除部分含COD类物质和实现回流NO₃ ^-的兼氧反硝化脱氮。理论上讲为了有较高的脱氮率，需要有足量的碳氮比，和较高的硝化液回流比，但对焦化废水处理而言，当硝化液回流比大到一定数值时，会导致因生态链失衡而引发的生物链破坏，最终使焦化废水生物脱氮瘫痪，因此焦化废水生物脱氮处理需要有适量的回流比，亦即焦化废水生物脱氮不可能用无限放大硝化液回流比的方法来实现全脱氮。

前置厌氧反硝化段流出的泥水混合液，自流进入好氧段。好氧段采用廊道式池型结构，推流式鼓风延时微孔曝气活性污泥法。在其中由兼氧异氧微生物对前置厌氧反硝化段残余的含COD类物质进行好氧氧化分解；由好氧化能自养型硝化类细菌对焦化废水中带入的显形氨氮，及氰化物和硫氰化物水解产生的隐形氨氮进行好氧硝化，其中由亚硝化菌将氨氮分解成亚硝态氮，而后由硝化菌将亚硝态氮分解为硝态氮。为了创建生物脱氮系统的生态链，在好氧段必须实现氨氮的全硝化，即好氧池出水中氨氮含量应在1mg/L以下。好氧池采用离心鼓风机供氧，空气扩散装置采用高效微孔曝气器；因焦化废水中不含矿物质，出于微生物生存和生长需要，须向生化系统中补加适量的磷药剂和含矿物质的水；为了平衡氨氮分解时产生的氢离子，需要加碱调节好氧系统的pH值；回流硝化液从好氧池末端，经空气提升器提升后，靠自流输送到前置厌氧反硝化池入口端；好氧池流出的泥水混合液进入二沉池。

二沉池泥水混合液分离后的活性污泥，经泵加压提升后送回到前置厌氧反硝化池或好氧池的入口端，剩余活性污泥定期由泵后分流出，送污泥处理或处置。二沉池泥水混合液分离后的出水送后置厌氧反硝化段进行厌氧反硝化脱氮处理。

后置厌氧反硝化段采用池式结构，潜水机械搅拌，完全混合式，活性污泥法。二沉池出水中所含的硝化液及部分残留的COD类物质，连同外加的有机碳源，在厌氧条件下，由兼氧异养菌进行厌氧反硝化脱氮，反应完毕的泥水混合液，进入末段二沉池。末段二沉池分离出的活性污泥，经提升后送回到后置厌氧反硝化池入口端，剩余活性污泥定期送污泥处理或处置；末段二沉池出水，即为生化法全脱氮处理后的焦化废水，送废水后处理或回用。

实施例2 废水处理工艺及其设施形式基本同实施例1，生化法废水脱氮处理采用三段式“兼氧/好氧/兼氧”(F/O/F)，亦称“厌氧/好氧/厌氧”或“缺氧/好氧/缺氧”(A/O/A)焦化废水生物全脱氮技术，乃为池形结构，大循环全活性污泥法。主要改变为：好氧池后不设二沉池，好氧池流出的泥水混合液直接进入后置厌氧反硝化池；末段二沉池分离出的活性污泥回流到好氧池入口端。

实施例3 废水处理工艺及其设施形式基本同实施例1，生化法废水脱氮处理采用三段式“兼氧/好氧/兼氧”(F/O/F)，亦称“厌氧/好氧/厌氧”或“缺氧/好氧/缺氧”(A/O/A)焦化废水生物全脱氮技术，乃为池形结构，只是后置厌氧反硝化段由活性污泥法改为生物膜法。主要改变为：后置厌氧反硝化池内悬挂软性填料，水流变为上流式，取消末段二沉池及其回流污泥系统。

实施例4 废水处理工艺基本同实施例2，生化法废水脱氮处理采用三段式“兼氧/好氧/兼氧”(F/O/F)，亦称“厌氧/好氧/厌氧”或“缺氧/好氧/缺氧”(A/O/A)焦化废水生物全脱氮技术，全活性污泥法。只是把池形结构变为“环流+支流”的氧化沟形式。环流式氧化沟分为“前置厌氧反硝化”段和“好氧氧化+好氧硝化”段两个部分，在氧化沟“好氧氧化+好氧硝化”段的末端，开辟一个支路，作为后置厌氧反硝化段，并在厌氧反硝化段的末端设立末段二沉池。氧化沟的前置和后置厌氧反硝化段均设推进式潜水机械搅拌设备，氧化沟的好氧段改为转刷曝气，回流硝化液由气提改为机械推流回流。末段二沉池分离出的活性污泥，经提升后回流到氧化沟“好氧氧化+好氧硝化”段的起端。

Claims

1、“兼氧/好氧/兼氧”(F/O/F)，亦称“厌氧/好氧/厌氧”或“缺氧/好氧/缺氧”(A/O/A)的焦化废水生物全脱氮处理装置，其特征在于：采用了前置反硝化与后置反硝化相结合的三段式生物全脱氮处理技术，其中第一段为厌氧段，用以实现好氧段回流硝化液的预反硝化；第二段为好氧段，该段必须实现氨氮的全硝化；第三段亦为厌氧段，用外加有机碳源的方式，实现好氧段出水中所含硝化液的后反硝化，达到生物全脱氮的目的。

2、根据权利要求1所述的“兼氧/好氧/兼氧”(F/O/F)，亦称“厌氧/好氧/厌氧”或“缺氧/好氧/缺氧”(A/O/A)的焦化废水生物全脱氮处理装置，其特征是：“前置厌氧反硝化”控制条件为：水力停留时间SRT≮24h，pH＝6.5～7.5，水温t＝20～35℃，硝化液回流比R＝300％～800％；好氧段控制条件为：水力停留时间SRT≮28h，pH＝6.5～7.5，水温t＝20～35℃，溶解氧DO≮2mg/L，活性污泥回流比R≮100％；“后置厌氧反硝化”控制条件为：水力停留时间SRT≮8h，pH＝6.5～7.5，水温t＝20～35℃，甲醇与硝态氮的比值约为2:1。

3、根据权利要求1所述的“兼氧/好氧/兼氧”(F/O/F)，亦称“厌氧/好氧/厌氧”或“缺氧/好氧/缺氧”(A/O/A)的焦化废水生物全脱氮处理装置，其特征是：“A/O/A”亦称“F/O/F”焦化废水生物全脱氮处理装置包括大循环“全活性污泥法”装置，即“前置厌氧反硝化”段、“好氧氧化+好氧硝化”段和“后置厌氧反硝化”段均为活性污泥法，且三段共用一个二沉池。

4、根据权利要求1所述的“兼氧/好氧/兼氧”(F/O/F)，亦称“厌氧/好氧/厌氧”或“缺氧/好氧/缺氧”(A/O/A)的焦化废水生物全脱氮处理装置，其特征是：“A/O/A”亦称“F/O/F”焦化废水生物全脱氮处理装置包括小循环“全活性污泥法”装置，即“前置厌氧反硝化”段、“好氧氧化+好氧硝化”段和“后置厌氧反硝化”段均为活性污泥法，“前置厌氧反硝化”段和“好氧氧化+好氧硝化”段共用一个二沉池，“后置厌氧反硝化”段单独设立二沉池。

5、根据权利要求1所述的“兼氧/好氧/兼氧”(F/O/F)，亦称“厌氧/好氧/厌氧”或“缺氧/好氧/缺氧”(A/O/A)的焦化废水生物全脱氮处理装置，其特征是：“A/O/A”亦称“F/O/F”焦化废水生物全脱氮处理装置包括“双活性污泥法+生物膜法”装置，即“前置厌氧反硝化”段和“好氧氧化+好氧硝化”段均为活性污泥法，“后置厌氧反硝化”段为生物膜法。

6、根据权利要求1所述的“兼氧/好氧/兼氧”(F/O/F)，亦称“厌氧/好氧/厌氧”或“缺氧/好氧/缺氧”(A/O/A)的焦化废水生物全脱氮处理装置，其特征是：“A/O/A”亦称“F/O/F”焦化废水生物全脱氮处理装置的设备形式包括：单体、连体或一体化池式结构，单体、连体或一体化罐式或槽式结构，单体、连体或一体化塔式结构，氧化沟。

7、根据权利要求1所述的“兼氧/好氧/兼氧”(F/O/F)，亦称“厌氧/好氧/厌氧”或“缺氧/好氧/缺氧”(A/O/A)的焦化废水生物全脱氮处理装置，其特征是：“A/O/A”亦称“F/O/F”焦化废水生物全脱氮处理装置的生物膜包括：固定软性、半软性或钢性填料，浮动软性、半软性或钢性填料，流动床，浮动床。

8、根据权利要求1所述的“兼氧/好氧/兼氧”(F/O/F)，亦称“厌氧/好氧/厌氧”或“缺氧/好氧/缺氧”(A/O/A)的焦化废水生物全脱氮处理装置，其特征是：“A/O/A”亦称“F/O/F”焦化废水生物全脱氮处理装置的供氧形式包括：鼓风曝气，机械曝气，纯氧曝气。

9、根据权利要求1所述的“兼氧/好氧/兼氧”(F/O/F)，亦称“厌氧/好氧/厌氧”或“缺氧/好氧/缺氧”(A/O/A)的焦化废水生物全脱氮处理装置，其特征是：“A/O/A”亦称“F/O/F”焦化废水生物全脱氮处理装置的结构材料包括：钢筋混凝土结构，钢结构，非金属结构，钢-非金属混合结构，钢-钢筋混凝土混合结构，钢-非金属-钢筋混凝土混合结构。