專利名稱：煤氣廢水和焦化廢水的生物處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及廢水處理方法，具體涉及煤氣廢水和焦化廢水的生物處理方法。
背景技術(shù)：
煤氣廢水和焦化廢水均屬煤轉(zhuǎn)化廢水，是在煤氣發(fā)生、煉焦及焦化產(chǎn)品回 收過程中產(chǎn)生的廢水。酚類物質(zhì)是廢水中有機(jī)物的主要組成部分，約占總有機(jī)
物的60% 80%，包擴(kuò)單元酚、二元酚及多元酚；另外還含有多環(huán)芳烴(PAHs)， 含氮、氧及硫的雜環(huán)化合物，其中許多物質(zhì)屬致突變物；廢水中無機(jī)化合物主 要有氰化物、硫氰化物和大量的氨，均屬我國嚴(yán)格控制排放的污染物。因此， 煤氣廢水如不經(jīng)處理直接排放到周圍水體中，將會造成嚴(yán)重的環(huán)境污染。
早期煤氣廢水都采用傳統(tǒng)的活性污泥法處理，傳統(tǒng)的活性污泥法處理廢水 時容易受沖擊而造成運行失敗，其過長的水力停留時間及高比例的稀釋要求也 降低了其處理效率，另外傳統(tǒng)活性污泥法處理出水的COD值較高，且對NH3 一N基本沒有去除作用。針對傳統(tǒng)活性污泥法的這些缺點，前人又研究開發(fā)了 兩級或多級活性污泥法、活性污泥—SBR法、PAC —活性污泥法及流化床生物 處理法(FBR)等工藝。多級活性污泥法可有效去除廢水中NH3 —N,但對COD 去除效果不好；活性污泥法一SBR法總體處理效果較好，但處理水量小、運行 管理難度大；PAC —活性污泥法可有效強(qiáng)化廢水中有機(jī)物及色度的去除功效，但 由于PAC價格高,投量較大，難以回收再生，所以該工藝在實際工程也難以應(yīng) 用；FBR法是一種較新應(yīng)用于處理煤氣廢水的工藝,系統(tǒng)水力停留時間短，酚及 COD去除效率很高,但NH3 — N去除效果不好，出水COD也較高。
八十年代以后， 一些研究者開始探討利用厭氧生物法處理煤氣廢水，采用 工藝主要有UASB法、厭氧濾床法(AF)及活性炭厭氧流化床法(AFB)等。 由于煤氣廢水中含有多種抑制產(chǎn)甲垸菌活性的成分，會造成乙酸的積累，所以
在采用UASB工藝處理實際廢水時必須高倍稀釋才能使厭氧消化順利進(jìn)行；AF 法AFB法處理煤氣廢水時，需要用活性炭作為生物載體吸附抑制性物質(zhì)，吸附 過程與生物再生作用同時并存，大大地提高了活性炭的使用效率。盡管如此， 該工藝運行費用仍然很高，實際操作較復(fù)雜，目前難以實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。
酚類及其它芳香化合物的厭氧消化主要有兩類菌群來完成， 一是將酚轉(zhuǎn)變 為乙酸的菌群，還有就是將乙酸轉(zhuǎn)變?yōu)榧淄榈木?，而煤氣廢水中抑制物質(zhì)主 要影響的是產(chǎn)甲垸菌。針對這個特點， 一些研究者開始探討利用厭氧或缺氧對 煤氣廢水進(jìn)行水解酸化，作為預(yù)處理手段再與好氧微生物處理工藝聯(lián)合。所采 用的工藝主要有厭氧一好氧法(A —0)、厭氧一缺氧一好氧法(Ai — A2 —0) 等，采用厭氧和好氧聯(lián)合工藝處理煤氣廢水比單一活性污泥法工藝具有明顯的 優(yōu)勢，它利用了厭氧和好氧菌群的各自不同的降解特性，強(qiáng)化了總體處理效果。 但該工藝要求入水COD濃度較低，處理高濃度的煤氣及焦化廢水需要較高比 例的稀釋， 一般出水COD較高。
對于實際煤氣廢水，相對于厭氧菌，好氧菌可接受較高濃度的廢水， Harrison等(2001)實驗研究了酚類在好氧和厭氧條件下的降解特征，發(fā)現(xiàn)好氧生 物開始降解酚類的濃度是660mg/L，而厭氧條件下總酚低于195mg/L時才可被 降解，且主要降解p-甲酚；在好氧環(huán)境中，煤氣廢水中主要有機(jī)污染物酚類去 除效率較高；而在厭氧環(huán)境下，酚類去除效率很低，對o-甲酚沒有去除效果， 且產(chǎn)甲烷菌易受煤氣廢水中多種成分的抑制。Schndl等(2000)對比分析了活性 污泥法(AS)、好氧塘(ASB)和兼氧塘(FSB)處理含氯酚的廢水，認(rèn)為AS工藝在 延時曝氣條件下可有效去除氯酚，去除率可達(dá)85%， FSB工藝中厭氧帶對氯酚 去除意義不大。然而，在厭氧環(huán)境下， 一些諸如吡啶、甲基吡啶、喹啉、茆及 芘等難降解有機(jī)物明顯減少，廢水的可生化性得到提高。
除含有大量酚類等有機(jī)物外，煤氣廢水中NH3—N含量也很高，其處理效 果受廢水中有機(jī)物的影響。Carrera等(2003)研究表明5000mg/L的NH3—N濃 度可以用兩段污泥系統(tǒng)處理,即其本身對硝化細(xì)菌沒有抑制,但受廢水中其它物 質(zhì)抑制。Hockenbury等(1977)指出烷基萘胺、烷基吡啶、苯酚和甲酚在一定 濃度下對硝化細(xì)菌均具抑制作用， 一般煤氣廢水中前幾種物質(zhì)較少，對硝化細(xì) 菌具抑制作用的主要是苯酚和甲酚；Dyreborg等(1995)研究表明，苯酚的Sc
為3.7mg/L， o-甲酚的Se為1.3mg/L， Se為100%抑制硝化作用的毒物濃度，可 見o-甲酚和苯酚的抑制性很強(qiáng)。由此上述可知厭氧預(yù)處理對后續(xù)好氧硝化意義 不大，因為該段對o-甲酚不能去除，對苯酚的去除也有限。
由于忽視了好氧處理過程的主導(dǎo)作用及厭氧或缺氧處理實際功效，現(xiàn)有生 物處理工藝處理煤氣廢水及其它含酚廢水出現(xiàn)的主要問題可以歸結(jié)為易受水 質(zhì)波動影響、污泥增長緩慢、污泥沉降性差及出水COD和NH3 — N偏高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種可接受更高 濃度的廢水，處理效率高的煤氣廢水和焦化廢水的生物處理方法。
本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)煤氣廢水和焦化廢水的生物處 理方法，其特征在于，該方法采用了活性污泥法單元、缺氧生物濾池單元和生 物接觸氧化法單元三個單元組合工藝，將煤氣廢水和焦化廢水進(jìn)行連續(xù)流操作 處理，具體處理工藝流程如下首先在活性污泥法單元中使原廢水進(jìn)入活性污
泥反應(yīng)器中進(jìn)行好氧生物處理，處理后混合液進(jìn)入二次沉淀池進(jìn)行泥水分離， 沉淀的污泥部分回流到反應(yīng)器中，余下部分排放，分離出的水進(jìn)入缺氧生物濾 池單元，在缺氧生物濾池中進(jìn)行缺氧處理，處理后的水進(jìn)入生物接觸氧化法單 元，在生物接觸氧化池中進(jìn)一步進(jìn)行好氧生物處理。
所述的三個單元組合工藝的第一單元采用活性污泥法，后續(xù)第二單元采用 缺氧生物濾池進(jìn)行缺氧處理，第三單元采用生物接觸氧化法。
所述的三個單元組合工藝的第一單元的活性污泥法包括普通活性污泥法、
添加粉末材料的活性污泥法；后續(xù)第二單元的缺氧生物濾池中填加顆粒活性炭
或沸石載體，后續(xù)第三單元的接觸氧化池中填加沸石或有機(jī)載體。
所述的三個單元組合工藝的第一單元活性污泥法的水力停留時間為15 24小時，固體停留時間為15 25天；后續(xù)第二單元缺氧生物濾池的水力停留 時間為6 10小時；第三單元接觸氧化池水力停留時間為6 10小時。
所述的顆?；钚蕴炕蚍惺d體的粒度為2 15毫米。
所述的缺氧處理的溫度控制為15 37°C，所述的好氧生物處理的溫度控制 為15 30°C。
所述的三個單元組合工藝的第一單元活性污泥法和第三單元接觸氧化法
的溶解氧控制在2 8mg/L，第二單元缺氧生物濾池的溶解氧控制在0.2 1.0 mg/L0
所述的三個單元組合工藝單獨或與其它廢水處理工藝聯(lián)合應(yīng)用于廢水處 理系統(tǒng)中。
生化環(huán)境決定了微生物生態(tài)，微生物在好氧、缺氧和厭氧三種環(huán)境中可能 有著迥然不同的代謝途徑，影響著廢水的處理效果。在工業(yè)廢水處理中，生化 環(huán)境尤為重要，有些降解只能夠以好氧方式進(jìn)行，或者相反。本發(fā)明主要通過 分析對比煤氣廢水及其它含酚廢水在不同生化環(huán)境中的降解效果，提出一種新 的生物處理工藝。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點系統(tǒng)第一級采用活性污泥工藝可 以接受更高濃度的廢水，提高了處理效率。該階段對酚類等抑制性物質(zhì)有較高 的去除率，不僅有助于后續(xù)的缺氧處理工藝，而且可以保證二級好氧處理中硝 化作用的順利進(jìn)行，加以適當(dāng)?shù)膹?qiáng)化措施，該階段本身也具有一定的硝化作用， 可以緩解后續(xù)硝化負(fù)荷壓力。
好氧處理過程雖然有效，但到達(dá)一定程度之后，既是再延長處理時間，處 理效率增長不明顯，因此第二級處理工藝采用缺氧生物濾池處理，此時好氧處 理已去除大部分缺氧微生物的抑制物質(zhì)，該階段雖然對廢水中COD和NHs—N 去除效果不好，但可以對水中有機(jī)物的分子進(jìn)行酸化水解，有利于后續(xù)好氧生物 的進(jìn)一步處理，達(dá)到充分發(fā)揮缺氧處理特性的目的。另外，該處理單元也具有 反硝化的功能。
承接前置缺氧生物處理段，第三級接觸氧化池可以進(jìn)一步降低廢水的COD 值。同時，因抑制硝化作用的有機(jī)物大部分被降解，該段成為NH3—N硝化的 主要工藝部分。


圖1為本發(fā)明的三個單元組合工藝流程。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
本發(fā)明采用了活性污泥法一缺氧生物濾池一生物接觸氧化法聯(lián)合工藝處 理煤氣和焦化廢水，屬連續(xù)流操作類型，總體工藝流程如圖l所示，原廢水首 先進(jìn)入活性污泥反應(yīng)器中進(jìn)行好氧生物處理，處理后混合液進(jìn)入二次沉淀池進(jìn) 行泥水分離，沉淀的污泥部分回流到反應(yīng)器中，余下部分排出，出水進(jìn)入缺氧 生物濾池，經(jīng)缺氧處理后的出水進(jìn)入生物接觸氧化池中進(jìn)一步好氧生物處理。
本發(fā)明利用了煤氣廢水和焦化廢水在不同生化環(huán)境中的降解特性，充分發(fā)
揮各菌群的降解功效。系統(tǒng)抗沖擊能力強(qiáng)，COD和NH3 — N處理效率高。
本發(fā)明利用了煤氣廢水和焦化廢水在不同生化環(huán)境中的降解特性，充分發(fā) 揮了各菌群的降解功效。好氧處理過程在煤氣廢水及其它含酚廢水處理領(lǐng)域中 應(yīng)起主導(dǎo)作用，對廢水中抑制性成分有較高的忍耐性，可以有效降解廢水中的 結(jié)構(gòu)簡單的酚類物質(zhì)，為后續(xù)缺氧生物處理及后續(xù)好氧硝化作用提供條件，因 此系統(tǒng)第一單元采用活性污泥工藝；缺氧生物處理過程易受廢水中有毒成分的 影響，對實際廢水中酚類物質(zhì)去除效果不好，但可以改變一些大分子物質(zhì)的結(jié) 構(gòu)，有利于后續(xù)好氧生物處理去除有機(jī)物和氨氮，因此系統(tǒng)第二單元采用了缺 氧生物濾池工藝，該單元同時具有反硝化的作用；系統(tǒng)第三單元采用接觸氧化 工藝，有利于廢水中氨氮的硝化及有機(jī)物的進(jìn)一步的降解。系統(tǒng)總水力停留時 間為30 42小時，運行穩(wěn)定可靠，易于管理。 實施例1
某煤氣廠平均日產(chǎn)廢水2000立方米，現(xiàn)運行處理工藝為除油一脫酚一
蒸氨三段活性污泥生物處理系統(tǒng)。由于預(yù)處理效果差，水質(zhì)波動較大，對后續(xù) 生物處理系統(tǒng)造成很大沖擊，致使污泥沉降性差，生物量流失嚴(yán)重，處理效果 惡化。這種新工藝對實際煤氣廢水有較好的處理效果。采用了活性污泥法單元、 缺氧生物濾池單元和生物接觸氧化法單元三個單元組合工藝，第一單元采用活 性污泥法，第二單元采用缺氧生物濾池進(jìn)行缺氧處理，第三單元采用生物接觸 氧化法，將煤氣和焦化廢水進(jìn)行連續(xù)流操作處理，所述的活性污泥法為普通活
性污泥法、其水力停留時間為15小時，固體停留時間為15天；第二單元缺氧 生物濾池填加粒度為2毫米的顆?；钚蕴浚渌νＡ魰r間為6小時，缺氧段 控制溫度為15°C，好氧段控制溫度為15°C，后續(xù)第三單元接觸氧化池中填加
沸石，其水力停留時間為6小時。
所述的三個單元組合工藝的第一單元活性污泥系統(tǒng)和第三單元接觸氧化
池的溶解氧控制在2mg/L，缺氧生物濾池單元的溶解氧控制在lmg/L。
在入水COD濃度為1800 3600毫克/升左右、NH3 — N濃度為300 100
毫克/升的條件下，COD和NH3—N的去除率分別可達(dá)88X和85%。 實施例2
某煤氣廠現(xiàn)運行廢水處理工藝為傳統(tǒng)活性污泥法，由于原料煤的改變，系 統(tǒng)處理效果惡化，雖經(jīng)多次改造，出水效果仍然不好。采用好氧一缺氧一好氧 的三個單元組合工藝進(jìn)行處理，所述的三個單元組合工藝的第一單元活性污泥 法為添加粉末材料的活性污泥法，其水力停留時間為24小時，固體停留時間 為25天；后續(xù)第二單元缺氧生物濾池填加粒度為15毫米沸石載體，缺氧段控 制溫度為37"C，好氧段控制溫度為30'C，其水力停留時間為IO小時，后續(xù)第 三單元接觸氧化池中填加沸石或有機(jī)載體，其水力停留時間為IO小時。
所述的三個單元組合工藝的第一單元活性污泥系統(tǒng)和第三單元接觸氧化 池的溶解氧控制在6 mg/L，缺氧生物濾池單元的溶解氧控制在0.2mg/L。
生物處理功效大幅度提高，出水COD和NH3 — N分別比傳統(tǒng)活性污泥法 處理效果低60%和70%。
所述的三個單元組合工藝單獨或與其它廢水處理工藝聯(lián)合應(yīng)用于廢水處 理系統(tǒng)中。
實施例3
某煤氣廠采用的煤氣廢水和焦化廢水的生物處理方法，采用好氧一缺氧一 好氧的三個單元組合工藝進(jìn)行處理，所述的三個單元組合工藝的第一單元活性 污泥法為添加粉末材料的活性污泥法，其水力停留時間為20小時，固體停留 時間為20天；后續(xù)第二單元缺氧生物濾池填加粒度為10毫米沸石載體，缺氧 段控制溫度為3(TC，好氧段控制溫度為25'C，其水力停留時間為10小時，后 續(xù)第三單元接觸氧化池中填加沸石或有機(jī)載體，其水力停留時間為10小時。
所述的三個單元組合工藝的第一單元活性污泥系統(tǒng)和第三單元接觸氧化 池的溶解氧控制在8mg/L，缺氧生物濾池單元的溶解氧控制在10mg/L。
權(quán)利要求
1. 煤氣廢水和焦化廢水的生物處理方法，其特征在于，該方法采用了活性污泥法單元、缺氧生物濾池單元和生物接觸氧化法單元三個單元組合工藝，將煤氣廢水和焦化廢水進(jìn)行連續(xù)流操作處理，具體處理工藝流程如下首先在活性污泥法單元中使原廢水進(jìn)入活性污泥反應(yīng)器中進(jìn)行好氧生物處理，處理后混合液進(jìn)入二次沉淀池進(jìn)行泥水分離，沉淀的污泥部分回流到反應(yīng)器中，余下部分排放，分離出的水進(jìn)入缺氧生物濾池單元，在缺氧生物濾池中進(jìn)行缺氧處理，處理后的水進(jìn)入生物接觸氧化法單元，在生物接觸氧化池中進(jìn)一步進(jìn)行好氧生物處理。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的煤氣廢水和焦化廢水的生物處理方法，其特征 在于，所述的三個單元組合工藝的第一單元采用活性污泥法，后續(xù)第二單元采 用缺氧生物濾池進(jìn)行缺氧處理，第三單元采用生物接觸氧化法。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的煤氣廢水和焦化廢水的生物處理方法，其特征在于，所述的三個單元組合工藝的第一單元的活性污泥法包括普通活性污泥法、添加粉末材料的活性污泥法；后續(xù)第二單元的缺氧生物濾池中填加顆粒 活性炭或沸石載體，后續(xù)第三單元的接觸氧化池中填加沸石或有機(jī)載體。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的煤氣廢水和焦化廢水的生物處理方法，其 特征在于，所述的三個單元組合工藝的第一單元活性污泥法的水力停留時間為 15 24小時，固體停留時間為15 25天；后續(xù)第二單元缺氧生物濾池的水力 停留時間為6 10小時；第三單元接觸氧化池水力停留時間為6 10小時。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的煤氣廢水和焦化廢水的生物處理方法，其特征 在于，所述的顆粒活性炭或沸石載體的粒度為2 15毫米。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的煤氣廢水和焦化廢水的生物處理方法，其 特征在于，所述的缺氧處理的溫度控制為15 37°C，所述的好氧生物處理的溫 度控制為15 3(TC。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的煤氣廢水和焦化廢水的生物處理方法，其特征 在于，所述的三個單元組合工藝的第一單元活性污泥法和第三單元接觸氧化法 的溶解氧控制在2 8mg/L，第二單元缺氧生物濾池的溶解氧控制在0.2 1.0 mg/L0
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煤氣廢水和焦化廢水的生物處理方法，其特征 在于，所述的三個單元組合工藝單獨或與其它廢水處理工藝聯(lián)合應(yīng)用于廢水處 理系統(tǒng)中。
全文摘要
本發(fā)明涉及煤氣廢水和焦化廢水的生物處理方法，該方法采用了活性污泥法單元、缺氧生物濾池單元和生物接觸氧化法單元三個單元組合工藝，將煤氣廢水和焦化廢水進(jìn)行連續(xù)流操作處理，具體處理工藝流程如下首先在活性污泥法單元中使原廢水進(jìn)入活性污泥反應(yīng)器中進(jìn)行好氧生物處理，處理后混合液進(jìn)入二次沉淀池進(jìn)行泥水分離，沉淀的污泥部分回流到反應(yīng)器中，余下部分排放，分離出的水進(jìn)入缺氧生物濾池單元，在缺氧生物濾池中進(jìn)行缺氧處理，處理后的水進(jìn)入生物接觸氧化法單元，在生物接觸氧化池中進(jìn)一步進(jìn)行好氧生物處理。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有可接受更高濃度的廢水，處理效率高、運行穩(wěn)定可靠，易于管理等優(yōu)點。
文檔編號C02F3/12GK101386458SQ20071004597
公開日2009年3月18日 申請日期2007年9月13日 優(yōu)先權(quán)日2007年9月13日
發(fā)明者張文啟 申請人:上海工程技術(shù)大學(xué)