CN101602564B

CN101602564B - 一种焦化废水的处理方法

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Publication number: CN101602564B
Application number: CN2009101812922A
Authority: CN
Inventors: 任洪强; 时孝磊; 王智; 丁丽丽
Original assignee: Nanjing University
Current assignee: Nanjing University
Priority date: 2009-07-21
Filing date: 2009-07-21
Publication date: 2011-07-20
Anticipated expiration: 2029-07-21
Also published as: CN101602564A

Abstract

本发明公开了一种焦化废水的处理方法，属于废水处理领域。步骤为：焦化厂废水进入调节池进行水质水量调节后，依次进入水解池，缺氧池、预曝气池、初沉池、好氧池、二沉池及混凝反应池进行处理，其中水解池和预曝气池内部充填生物绳填料，初沉池污泥分别回流入水解池和缺氧池，二沉池澄清液回流入缺氧池，好氧池采用移动床生物膜反应器。本发明中采用的生物绳填料挂膜时间短，生物量高，不需要反冲洗，抗冲击能力强；移动床生物膜反应器能够固定大量世代时间长的硝化菌，且不存在堵塞的问题。本发明可以去除焦化废水中高浓度的氨氮和有机物，经处理后的出水COD和氨氮可以同时达到国家污水综合排放标准(GB9878-1996)一级标准。

Description

一种焦化废水的处理方法

技术领域

本发明涉及焦化废水的处理方法，属于废水处理技术领域，更具体说是一种采用活性污泥和生物膜组合系统处理焦化废水的方法。

背景技术

焦化废水是在煤高温干馏、煤气净化、产品回收及焦油、粗苯精制过程等中产生的工业废水。焦化废水除了含有高浓度的氨氮、氰化物、硫氰化物、硫化物等无机污染物外，还含有酚类化合物、多环芳烃(PAHs)以及含氮、氧、硫等的杂环化合物及脂肪族化合物等有机污染物。氨氮对水生生物具有毒性，且是引起水体富营养化的“元凶”之一；酚类化合物属于原型质毒物，对一切生物都有毒害作用；PAHs和杂环化合物不但难以生物降解，通常还是“三致”物质。所以说焦化废水如果不进行处理而大量排放，不仅会造成环境的严重污染，同时还会直接威胁到人类的健康。

目前，焦化废水的处理方法主要有物化法、生化法以及物化-生化联用方法。物化法主要有吸附、混凝沉淀、微电解、电解、催化氧化等。单纯由物化法处理焦化废水成本较高，其目前主要用于焦化废水的预处理或者深度处理。生化法因具有处理成本低、无二次污染等的特点而成为当前焦化废水处理的主要方法。其中普通活性污泥法可以有效的去除废水中的酚和氰类物质，但其对进水水质水量变化的适应性较低，对难降解有机物和氨氮处理效果很差，难以达到排放标准。为了能够同时去除氨氮和有机物，近年来，生物脱氮工艺逐渐引起人们的重视并渐渐成为焦化废水处理的主要方法，一般采用缺氧-好氧(A/O)或厌氧-缺氧-好氧(A₁-A₂-O)活性污泥法。这些工艺由于利用了厌氧、兼氧菌以及好氧菌的不同降解特性，与普通活性污泥法相比，在去除COD和氨氮方面有了大幅改善，但是由于焦化废水含难降解有毒有机物种类多，水质水量复杂多变的特点，使得A/O等活性污泥工艺易受冲击，特别是好氧段自养硝化菌由于世代时间长，受冲击后恢复缓慢，硝化效率下降。当硝化液回流到缺氧反应器中时，由于硝化反应进行的不彻底，硝态氮和亚硝态氮含量较少，反硝化消耗的碳源就会相应降低，致使缺氧反应器COD去除率下降，难降解的有机物没有充分降解，缺氧反应器出水COD升高，流入好氧反应器又促进了异养菌的生长，使硝化菌受到抑制，硝化速率下降，这样一个循环，使得A/O等工艺出水COD和氨氮很难同时达标。

中国专利申请CN 2647845Y公开了采用厌氧流化床、缺氧流化床作为生物反应器的方法，提高了对焦化废水高浓度氨氮的处理效果。中国专利申请CN1686863A公开了生物膜法厌氧水解/缺氧/接触氧化/生物曝气滤池处理焦化废水的工艺，该工艺中厌氧池填料为陶粒、活性炭、焦炭或沸石粒状填料，碎石或炉渣块状填料、塑料球形填料、半软性填料或弹性立体填料；缺氧池填料为陶粒、活性炭、焦炭、石英砂、无烟煤或沸石粒状填料，塑料球形填料、半软性填料或弹性立体填料；接触氧化池主要用于除碳，曝气生物滤池内主要发生硝化反应，生物相沿填料高度分层，在一定高度形成硝化菌优势段，提高硝化效果。中国专利申请CN 101113065A公开了一种采用生物载体-活性污泥复合技术厌氧/缺氧/好氧脱碳/好氧硝化处理焦化废水的方法，生化反应器内均设悬挂或悬浮折叠展开式球形填料，在缺氧段加入微生物活性激励剂，改善活性污泥性状、提高生物膜量。中国专利申请CN 101215068A公开了一种焦化废水生物滤池处理法，厌氧/缺氧/好氧池分别由滤池串联而成，滤料为球形陶粒滤料或不规则形陶粒滤料，采用定期反冲洗去除滤池内积累的污泥和悬浮物，以及驱赶厌氧和缺氧池内的微气泡。这些工艺在一定程度上提高了焦化废水的生化处理效果，但是生物流化床存在着结构复杂、三相分离困难、动力消耗高等的缺点；厌氧和缺氧滤池产生的微气泡在滤池内会长期滞留，长时间占据滤池有效反应空间，降低处理效率，此外一些生物膜填料还存在易板结堵塞的问题，需要频繁反冲洗，致使处理效果不稳定。

发明内容

1.发明要解决的技术问题

针对焦化废水现有生物处理工艺存在的问题，本发明提供了一种焦化废水的处理方法，可以使得生物量高，抗冲击力强，经处理后的出水COD和氨氮可以同时达到国家污水综合排放标准(GB9878-1996)一级标准。

2.本发明的技术方案如下：

一种焦化废水的处理方法，其步骤为：

(1)焦化厂废水进入调节池后进入水解池，水解池采用活性污泥和生物膜复合法，上流式布水；

(2)水解池的出水进入缺氧池，缺氧池采用活性污泥法，池底设有穿孔管作为布水管，机械搅拌；

(3)缺氧池出水进入预曝气池，预曝气池同样采用活性污泥和生物膜复合法，池底有曝气装置；

(4)预曝气池出水经初沉池沉淀后，上清液进入好氧池，浓缩污泥回流入水解池和缺氧池；

(5)好氧池采用移动床生物膜反应器，在进水口投加碱液，在其池底设置曝气装置；

(6)好氧池出水进入二沉池沉淀，上部澄清液部分回流入缺氧池，部分进入混凝池；

(7)在混凝反应器中投加絮凝剂和助凝剂，混合液流入混凝沉淀池进行沉淀处理后排出。

调节池主要对废水的水质水量以及水温进行调节，减少对水解池的冲击。废水进入调节池，进行曝气和稀释调节，控制溶解氧浓度＜0.5mg/L。

水解池采用上流式布水，主要是通过水解酸化作用，将废水中一些难生物降解大分子物质进行开环、断链，使其易于生物降解，改善废水的可生化性。反应器内悬挂生物绳，绳芯外围为环状细纤维，直径35～50mm，材质为聚丙烯、维尼纶、尼龙或它们的两种及多种的组合。该填料具有优异的吸附能力，污泥既容易附着也容易剥离，产品结构具有不易堵塞的特性，可以保持大量的微生物。

缺氧反应器采用活性污泥法，以水解池流出的废水中有机物为碳源进行反硝化反应，强化反硝化性能，采用机械搅拌使产生的氮气及时的排出系统。

预曝气池主要进一步去除废水中的有机物，池内悬挂生物绳，底部采用穿孔管曝气，溶解氧浓度为1～2mg/L。预曝气池出水进入初沉池澄清后，浓缩污泥回流入水解池和缺氧池，回流比控制在0.2～0.8∶1。

好氧池为移动床生物膜反应器，主要发生硝化反应。反应器内填充Kaldnes型填料，填料高9mm，直径为10～25mm，密度为0.95～0.98g/cm³，材质为聚丙烯或聚乙烯，其形状呈空心圆柱体，柱体内部有十字支撑，柱的外壁带竖条状鳍翅，形似齿轮，填料填充率体积比为30～60％。在反应器入口处投加碱液以补充硝化反应对碱度的消耗，在进水约为中性的条件下，以溶液中每克氨氮投加0.6～0.7g碳酸钠计算投加的量，使pH保持在7～8。

好氧移动床生物膜反应器底部装有微孔曝气器，填料依靠曝气在反应器内上下往复运动，传质效果较好，氧转移效率较高，填料上生物膜的活性较高。另由于水的剪切力和载体运动所产生的摩擦力，填料表面生物膜会自然脱落，所以不会引起堵塞，无需反冲洗，也无需污泥回流。反应器出水口设有小口径网筛，移动床生物膜反应器出来的混合液进入二沉池澄清后，一部分回流入缺氧池，回流比为3～7∶1，另一部分进入混凝池。

沉淀工艺中投加絮凝剂进行絮凝沉淀，絮凝沉淀工艺主要包括：絮凝剂投加设施、絮凝反应池和终沉池。絮凝剂采用铁盐或铝盐，助凝剂采用聚丙烯酰胺。沉淀工艺对絮凝剂无特定限制，也可选择其他絮凝剂。

3.本发明的有益效果在于：

(1)提供了一种焦化废水的处理方法，根据焦化废水氨氮浓度高且有机物难降解的特点，可以快速去除。

(2)水解池和预曝气池内部填充生物绳填料，使得挂膜时间短，生物量高，不需要反冲洗，抗冲击力强，好氧池采用移动床生物膜反应器，能够固定大量世代时间长的硝化菌，且不存在堵塞的问题。

(3)在不加物化处理时，出水氨氮达到国家《污水综合排放标准》(GB8978-96)一级排放标准，COD达到二级排放标准；当采用物化处理时，出水COD和氨氮均达到一级排放标准。

(4)本发明所需设备占地面积小，所用填料挂膜快，不需要反冲洗，管理简单方便，运行成本低、处理效果稳定。

附图说明

图1为本发明的工艺流程图。

具体实施方式

实施例1

如图1，某焦化厂废水处理过程中，进水COD为800～1300mg/L，氨氮为60～100mg/L，pH为7.5～8.5。废水经调节池调节水量及水质后进入水解池，水解池内污泥浓度为5500～7000mg/L，内部充填生物绳填料，绳芯外围为环状细纤维，材料为尼龙和聚丙烯，直径35mm，采用上流式布水，水力停留时间为10h。水解池出水从下部进入缺氧池，缺氧池内设机械搅拌装置，污泥浓度为4000～5000mg/L，水力停留时间为13h。经缺氧池处理后废水流入预曝气池，预曝气池内充填生物绳填料，材质为聚丙烯，直径100mm，池底穿孔管曝气，溶解氧(DO)浓度为1～2mg/L，水力停留时间为5h。经预曝气池处理后废水进入初沉池沉淀，下部浓缩污泥回流入水解池和缺氧池，回流比分别为0.2∶1和0.4∶1，上部澄清液进入好氧移动床生物膜反应器(MBBR)。好氧移动床生物膜反应器进水口投加碱液，以每克氨氮投加0.6碳酸钠计算投加的量；池内投加Kaldnes型填料，直径15mm，材质聚丙烯，填料形状呈空心圆柱体，柱体内部有十字支撑，柱的外壁带竖条状鳍翅，形似齿轮，填料填充料为30％(体积比)，溶解氧(DO)浓度为4～6mg/L，水力停留时间为34h。出水进入二沉池，经沉淀分离后，上部澄清液一部分回流入缺氧池，回流比为3∶1，其余部分进入混凝沉淀工艺，絮凝剂采用聚合氯化铝，助凝剂采用聚丙烯酰胺，投加量分别为400mg/L和3mg/L。

经上述工艺处理后，最终出水COD和氨氮满足国家《污水综合排放标准》(GB8978-96)一级排放标准。

实施例2

如图1，某焦化厂废水处理过程中，进水COD为1000～2000mg/L，氨氮为80～220mg/L，pH为7.0～8.5。废水经调节池调节水量及水质后进入水解池，水解池内污泥浓度为6000～7500mg/L，内部充填生物绳填料，绳芯外围为环状细纤维，材质为聚丙烯，直径35mm，采用上流式布水，水力停留时间为12h。水解池出水从下部进入缺氧池，缺氧池内设机械搅拌装置，污泥浓度为4000～5500mg/L，水力停留时间为16h。经缺氧池处理后废水流入预曝气池，预曝气池内充填生物绳填料，材质为聚丙烯，直径45mm，池底穿孔管曝气，溶解氧(DO)浓度为1～2mg/L，水力停留时间为6h。经预曝气池处理后废水进入初沉池沉淀，下部浓缩污泥回流入水解池和缺氧池，回流比分别为0.8∶1和0.2∶1，上部澄清液进入好氧移动床生物膜反应器(MBBR)。好氧移动床生物膜反应器进水口投加碱液，以溶液中每克氨氮投加0.7g碳酸钠来计算投加量；池内投加Kaldnes型填料，材质为聚丙烯，直径10mm，填料形状呈空心圆柱体，柱体内部有十字支撑，柱的外壁带竖条状鳍翅，形似齿轮，填料填充料为45％(体积比)，溶解氧(DO)浓度为4～6mg/L，水力停留时间为40h。出水进入二沉池，经沉淀分离后，上部澄清液一部分回流入缺氧池，回流比为5∶1，其余部分进入混凝沉淀工艺，絮凝剂采用硫酸铁，助凝剂采用聚丙烯酰胺，投加量分别为550mg/L和3mg/L。

实施例3

如图1，某焦化厂废水处理过程中，进水COD为1500～2500mg/L，氨氮为70～210mg/L，pH为7.5～9.0。废水经调节池调节水量及水质后进入水解池，水解池内污泥浓度为6000～8000mg/L，内部充填生物绳填料，绳芯外围为环状细纤维，材质为尼龙、维尼纶和聚丙烯，直径50mm，采用上流式布水，水力停留时间为13h。水解池出水从下部进入缺氧池，缺氧池内设机械搅拌装置，污泥浓度为5000～6000mg/L，水力停留时间为17.5h。经缺氧池处理后废水流入预曝气池，预曝气池内充填生物绳填料，材质为聚丙烯，直径45mm，池底穿孔管曝气，溶解氧(DO)浓度为1～2mg/L，水力停留时间为7h。经预曝气池处理后废水进入初沉池沉淀，下部浓缩污泥回流入水解池和缺氧池，回流比分别为0.2∶1和0.8∶1，上部澄清液进入好氧移动床生物膜反应器(MBBR)。好氧移动床生物膜反应器进水口投加碱液，每克氨氮投加0.66g碳酸钠，池内投加Kaldnes型填料，材质为聚乙烯，直径25mm，填料形状呈空心圆柱体，柱体内部有十字支撑，柱的外壁带竖条状鳍翅，形似齿轮，填料填充料为50％(体积比)，溶解氧浓度(DO)为4～6mg/L，水力停留时间为42.5h。出水进入二沉池，经沉淀分离后，上部澄清液一部分回流入缺氧池，回流比为6∶1，其余部分进入混凝沉淀工艺，絮凝剂采用硫酸铁，助凝剂采用聚丙烯酰胺，投加量分别为750mg/L和4mg/L。

实施例4

如图1，某焦化厂废水处理过程中，进水COD为1000～1700mg/L，氨氮为90～160mg/L，pH为8.0～9.5。废水经调节池调节水量及水质后进入水解池，水解池内污泥浓度为6000～7500mg/L，内部充填生物绳填料，绳芯外围为环状细纤维，材质为聚丙烯，直径100mm，采用上流式布水，水力停留时间为10.5h。水解池出水从下部进入缺氧池，缺氧池内设机械搅拌装置，污泥浓度为4000～5000mg/L，水力停留时间为14.5h。经缺氧池处理后废水流入预曝气池，预曝气池内充填生物绳填料，材质为聚丙烯，直径35mm，池底穿孔管曝气，溶解氧(DO)浓度为1～2mg/L，水力停留时间为5.5h。经预曝气池处理后废水进入初沉池沉淀，下部浓缩污泥回流入水解池和缺氧池，回流比分别为0.2∶1和0.3∶1，上部澄清液进入好氧移动床生物膜反应器(MBBR)。好氧移动床生物膜反应器进水口投加碱液，每克氨氮投加0.63g碳酸钠，池内投加Kaldnes型填料，材质为聚乙烯，直径10mm，填料形状呈空心圆柱体，柱体内部有十字支撑，柱的外壁带竖条状鳍翅，形似齿轮，填料填充料为40％(体积比)，溶解氧浓度(DO)为4～6mg/L，水力停留时间为36h。出水进入二沉池，经沉淀分离后，上部澄清液一部分回流入缺氧池，回流比为4∶1，其余部分进入混凝沉淀工艺，絮凝剂采用聚合氯化铝，助凝剂采用聚丙烯酰胺，投加量分别为500mg/L和3mg/L。

实施例5

如图1，某焦化厂废水处理过程中，进水COD为1000～3000mg/L，氨氮为110～280mg/L，pH为7.0～9.0。废水经调节池调节水量及水质后进入水解池，水解池内污泥浓度为7000～8000mg/L，内部充填生物绳填料，绳芯外围为环状细纤维，材质为聚丙烯，直径50mm，采用上流式布水，水力停留时间为15h。水解池出水从下部进入缺氧池，缺氧池内设机械搅拌装置，污泥浓度为5000～6000mg/L，水力停留时间为20h。经缺氧池处理后废水流入预曝气池，预曝气池内充填生物绳填料，材质为聚丙烯，直径45mm，池底穿孔管曝气，溶解氧(DO)浓度为1～2mg/L，水力停留时间为8h。经预曝气池处理后废水进入初沉池沉淀，下部浓缩污泥回流入水解池和缺氧池，回流比分别为0.3∶1和0.6∶1，上部澄清液进入好氧移动床生物膜反应器(MBBR)。好氧移动床生物膜反应器进水口投加碱液，每克氨氮投加0.7g碳酸钠，池内投加Kaldnes型填料，材质为聚丙烯，直径25mm，填料形状呈空心圆柱体，柱体内部有十字支撑，柱的外壁带竖条状鳍翅，形似齿轮，填料填充料为60％(体积比)，溶解氧浓度(DO)为4～6mg/L，水力停留时间为46h。出水进入二沉池，经沉淀分离后，上部澄清液一部分回流入缺氧池，回流比为7∶1，其余部分进入混凝沉淀工艺，絮凝剂采用聚合氯化铝，助凝剂采用聚丙烯酰胺，投加量分别为900mg/L和4mg/L。

Claims

1.一种焦化废水的处理方法，其特征在于具体步骤为：

(3)缺氧池出水进入预曝气池，预曝气池采用活性污泥和生物膜复合法，池底有曝气装置；

(6)好氧池出水进入二沉池沉淀，上部澄清液部分回流入缺氧池，回流比为3～7∶1，其余部分进入混凝池；

2.根据权利要求1所述的一种焦化废水的处理方法，其特征在于所述的步骤(1)中水解池和步骤(3)中预曝气池内部填充生物绳填料，直径为35～100mm，绳芯外围为环状细纤维，材质为聚丙烯、维尼纶、尼龙或它们的两种及多种的组合。

3.根据权利要求2所述的一种焦化废水的处理方法，其特征在于所述的步骤(4)中的初沉池污泥回流入水解池和缺氧池，回流比均为0.2～0.8∶1。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的一种焦化废水的处理方法，其特征在于所述的步骤(5)中好氧池采用移动床生物膜反应器，所投填料为Kaldnes型填料，密度为0.95～0.98g/cm³，填料高9mm，直径为10～25mm，材质为聚丙烯或聚乙烯，填料填充率体积比为30～60％。

5.根据权利要求1～3中任一项所述的一种焦化废水的处理方法，其特征在于所述的步骤(5)中的好氧池，在进口处投加碱液为碳酸钠溶液，以溶液中每克氨氮投加0.6～0.7g碳酸钠计算投加的量。

6.根据权利要求1～3中任一项所述的一种焦化废水的处理方法，其特征在于所述的步骤(5)中曝气装置为微孔曝气器，出水口设有小口径网筛。

7.根据权利要求1～3中任一项所述的一种焦化废水的处理方法，其特征在于步骤(7)中所述的混凝反应器，投加的絮凝剂为铁盐或铝盐，助凝剂为聚丙烯酰胺，并设有搅拌装置。