專利名稱：一種處理焦化廢水的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種處理焦化廢水的方法。
背景技術(shù)：
焦化廢水中主要的污染物包括化學(xué)耗氧量(COD)、凱氏氮(氨氮+ 有機(jī)氮)、酚類物質(zhì)、氰化物、苯、吡啶、吲哚和喹啉等幾十種污染 物，且污染物的濃度和色度高、毒性大，并且性質(zhì)非常穩(wěn)定。所以， 焦化廢水處理一直是國內(nèi)外廢水處理領(lǐng)域的一大難題。現(xiàn)有處理焦化 廢水的方法一般分為物化法、生化法及物化-生化等三大類。
物化法即物理化學(xué)法主要包括(1)利用吸附劑來吸附廢水中的 污染物，稱之為吸附法；(2)煙道氣處理法。在吸附法中，吸附劑主 要采用活性碳和粉煤灰這兩種材料。其中的活性碳雖然具有良好的吸 附性能和穩(wěn)定的化學(xué)性質(zhì)，但，由于活性炭自身造價(jià)相對較高，且再 生困難，致使用其處理費(fèi)用較高，很難得到普遍推廣使用；而粉煤灰 雖然成本低，但用其處理的焦化廢水效果不理想，據(jù)有關(guān)資料統(tǒng)計(jì)， 利用粉煤灰處理焦化廢水，污染物的平均去除率僅為54.7%。
煙道氣處理法，中國專利1082494C號(hào)公告的"煙道氣處理焦化 剩余氨水或全部焦化廢水的方法"給出一個(gè)具體例子。該方法中是將 焦化廢水在噴霧干燥塔中用霧化器使其霧化，霧狀廢水與煙道氣在塔 內(nèi)同流接觸反應(yīng)，煙氣將霧狀廢水幾乎全部汽化后隨煙氣排出。該方 法雖然具有投資省，占地少和處理效果好等優(yōu)點(diǎn)，但是此法要求焦化 的氨量必須與煙道氣所需氨量保持平衡，而這種平衡在 一些場合很難 達(dá)到，進(jìn)而在一定程度上限制了方法的使用范圍。
生物處理法是利用微生物氧化分解廢水中有機(jī)物的方法，常作為 焦化廢水處理系統(tǒng)中的二級(jí)處理。中國專利1296293C號(hào)公告的名稱 為"一種焦化廢水生物處理方法"給出一種系列化生物處理法的例子。 該焦化廢水生物膜法處理技術(shù)，采用四個(gè)生物膜反應(yīng)器，其中厭氧水 解酸化反應(yīng)器內(nèi)的填料包括陶粒、活性碳、焦碳或沸石等作為粒狀填 料，碎石或爐渣作為塊狀填料，半軟性填料或彈性立體填料；上流式 缺氧反應(yīng)器內(nèi)的填料包括陶粒、活性碳、焦碳石英砂、無煙煤或沸石等作為粒狀填料，塑料球形填料，半軟性填料或彈性立體填料；第一 好氧生物反應(yīng)器接觸氧化池填料包括塑料球形填料，半軟性填料或彈
性立體填料；第二好氧生物反應(yīng)器曝氣生物濾池內(nèi)的填料中含有陶
粒、活性碳、焦碳、沸石、石英砂、無煙煤、膨脹頁巖或膨脹硅鋁酸 鹽及塑料模塊。在處理焦化廢水時(shí)，首先將經(jīng)預(yù)處理的廢水輸入到厭 氧反應(yīng)器進(jìn)行厭氧處理，將厭氧處理后的廢水送入上流式缺氧反應(yīng)器 內(nèi)，然后再將水送入兩級(jí)好氧生物反應(yīng)器內(nèi)，再將一部分水流到上流 式缺氧反應(yīng)器內(nèi)進(jìn)行脫氮反硝化。其意是想使被處理的焦化廢水在第
一好氧生物反應(yīng)器內(nèi)降解化學(xué)耗氧量(C0D)，在第二好氧生物反應(yīng)器 內(nèi)對脫碳后的廢水中所含的NHf N硝化成NO:,-N。用該種廢水處理方 法處理的焦化廢水雖然能達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)(COD小于100mg/L, NH:,-N小 于15mg/L)，但其所采用的單體較多，且在每一個(gè)反應(yīng)器或反應(yīng)池中 均添加有填料，特別是為脫氮，進(jìn)水中的碳氮比要求大于5,而且有 相對較大量硝化液需要回流到上流式缺氧反應(yīng)器中，致使其不但增加 了基本建設(shè)投資，而且還提高整體運(yùn)行成本，更主要的問題是化學(xué)耗 氧量(COD)和NH廠N的排;故量相對較高。
就處理焦化廢水而言，因廢水中的氮主要是以氨氮、有機(jī)氮、氰 化物和硫氰化物的形式存在，其中的氨氮占總氮量的60-70°/。，而氰 化物和硫氰化物，以及絕大部分有機(jī)氮也能在微生物的作用下轉(zhuǎn)化為 氨氮，所以，去除焦化廢水中的氮，均是由氨氮經(jīng)一系列微生物發(fā)生 行化反應(yīng)將其轉(zhuǎn)化為氮?dú)夂髲乃猩⒁莩龅姆绞酵瓿傻摹，F(xiàn)有技術(shù)中 普遍認(rèn)為，要想使氨氮轉(zhuǎn)化成氮?dú)?，必須要?jīng)過將氨氮轉(zhuǎn)化成亞硝酸 鹽氮、將亞硝酸鹽氮轉(zhuǎn)化成硝酸鹽氮后再轉(zhuǎn)化成亞硝酸鹽氮及氮?dú)膺@ 樣一個(gè)硝化反硝化過程，即NH廠N — N(V-N — N0r-N — N02_-N — N2的過 程，然而，從氮的微生物轉(zhuǎn)化過程來看，氨氮轉(zhuǎn)化成硝酸鹽氮是由兩 類舉立的細(xì)菌完成的，如果將兩個(gè)不同反應(yīng)的細(xì)菌放置在同 一反應(yīng)池 中一方面增加反應(yīng)池的容積，造成基建投資提高，另一方面微生物濃 度和硝化反應(yīng)速度較低，致使增大硝化反應(yīng)時(shí)間和水力停留時(shí)間。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的任務(wù)是提供一種利用將硝化細(xì)菌和反硝化細(xì)菌分開的 方式解決設(shè)備和運(yùn)行成本高，以及排水中污染物含量高等問題的處理焦化廢水的方法。
本發(fā)明所提出的處理焦化廢水的方法包括重力除油和氣浮兩個(gè) 預(yù)處理步驟，以及短程硝化和反硝化及保安生物碳反應(yīng)這三個(gè)生化處 理步驟，在生化處理步驟中，首先將預(yù)處理的廢水引入到短程硝化池 中，以將廢水中的凱氏氮硝化成亞硝酸鹽氮，然后將短程硝化的廢水 引入到反硝化池中對廢水內(nèi)的亞硝酸鹽氮進(jìn)行反硝化處理，再將反硝 化池內(nèi)的水引入到裝有活性碳的保安生物碳池中進(jìn)行保安處理。通過 參數(shù)控制，在短程硝化池中亞硝酸細(xì)菌占主導(dǎo)，以將短程硝化池中的 氨氮轉(zhuǎn)化亞硝酸鹽氮，而抑制將亞硝酸鹽氮再轉(zhuǎn)化為硝酸鹽氮的硝化 細(xì)菌，因氨氮在轉(zhuǎn)化為亞硝酸鹽氮的過程中不需要大量的耗氧量和碳 源及堿度，從而可以縮小硝化池的容積；反硝化池因富集的強(qiáng)化反硝 化菌及厭氧氨氧化菌可提高脫碳效果，所以，對反硝化池中碳氮比值
的要求可以減小，進(jìn)而節(jié)省碳源；保安生物碳池內(nèi)的活性碳可進(jìn)一步 去除氨氮、化學(xué)耗氧量(C0D)、以及亞硝酸鹽類、酚類、多環(huán)芳香族 化合物及含氮、氧、硫的雜環(huán)化合物。
所述短程硝化步驟中，短程硝化池內(nèi)廢水的溫度控制在30-40°C 之間，pH值在7. 5-8. 5，污泥齡是30-60天，溶解氧控制在每升1-3 毫克之間，凱氏氮負(fù)荷按每立方天O. 15-0. 20千克選擇，以保證短程 硝化池內(nèi)廢水中的凱氏氮在硝化過程中能維持在亞硝酸鹽氮階段。所 述短程硝化池采用推流式懸浮污泥反應(yīng)池，水力在短程硝化池內(nèi)的停 留時(shí)間根據(jù)進(jìn)入其內(nèi)的凱氏氮負(fù)荷來確定。合理地控制短程硝化池中 廢水的溫度、pH值、污泥培養(yǎng)時(shí)間、溶解氧、凱氏氮負(fù)荷有利于提 高亞硝酸細(xì)菌的濃度和硝化反應(yīng)速度，縮短硝化反應(yīng)時(shí)間及水力停留 時(shí)間，如廢水的溫度、pH值、污泥培養(yǎng)時(shí)間、溶解氧、凱氏氮負(fù)荷 超出上述的指標(biāo)不利于亞硝酸細(xì)菌生長和預(yù)計(jì)的硝化效果。
所述反硝化步驟中，反硝化池采用推流式掛填料生物膜反應(yīng)池， 且將反硝化池內(nèi)的水溫控制在30-4(TC, pH值在8. 0-8. 5,溶解氧控 制在每升0-0.5毫克，碳氮比大于3，水停留時(shí)間在24-48小時(shí)。所 述反硝化步驟中還包括向硝化池內(nèi)補(bǔ)充碳源的步驟，其補(bǔ)充的碳源由 原水和生活污水混合物或曱醇兩種方式構(gòu)成。在反硝化過程中，是將亞硝酸鹽氮直接轉(zhuǎn)化氮?dú)猓驗(yàn)閬喯跛猁}氮轉(zhuǎn)化成氮?dú)獗认跛猁}氮轉(zhuǎn) 化成氮?dú)馑枰臍涔w少，故可以節(jié)省能源和碳源。
所述保安生物碳反應(yīng)步驟中，保安生物碳反應(yīng)池內(nèi)的水溫控制在
20-30°C， pH值控制在7. 0-8. 0,溶解氧控制在每升2-5mg，水停留 時(shí)間為8-12小時(shí)，活性碳粒徑選擇20-40目，招:放量為每100立方 米有效池溶加15-20Kg。
所述生物處理步驟完成后還包括后處理步驟，在后處理步驟中， 先將經(jīng)保安生物碳池處理的水引入混凝沉淀反應(yīng)池內(nèi)，且在混凝反應(yīng) 池中添加有由硫酸亞鐵和聚丙烯酰胺混合后構(gòu)成的混凝劑。
本發(fā)明所提出的處理焦化廢水的方法中，基于亞硝酸鹽氮和硝酸 鹽氮最終均是氫受體這一理論，將整個(gè)生物脫氮過程通過氨氮轉(zhuǎn)化為 亞硝酸鹽氮，再直接將亞硝酸鹽氮直接轉(zhuǎn)化為氮?dú)獾耐緩絹硗瓿桑?對現(xiàn)有技術(shù)省略了亞硝酸鹽氮化為硝酸鹽氮的程序，且省略的程序所 需要的氫供體較少，所以，該處理焦化廢水的方法很容易提高微生物 濃度和硝化反應(yīng)速度，能縮短硝化反應(yīng)時(shí)間及水力停留時(shí)間，從而可 減少反應(yīng)池的容積，節(jié)省基建投資。根據(jù)實(shí)際檢測的結(jié)果表明，短程 硝化和反硝化階段的需氧量可以減少25%,反硝化階段的碳源可節(jié)省 40°/。，反應(yīng)池的容積可縮小30-40%,處理后出水中的化學(xué)碑毛氧量(COD) 每升小于60mg, NH3-N每升小于10mg，酴每升小于0. 2mg，氰化物每 升小于O. 2mg,這些指標(biāo)均遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于國家一級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)；另外，該處 理方法不需要硝化液回流，可以進(jìn)一步節(jié)省設(shè)備投資和運(yùn)行成本。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1:
用本發(fā)明所提出的方法處理焦化廢水一般包括預(yù)處理、生化處理 和后處理三個(gè)階段。
預(yù)處理階段，將焦化廢水引入隔油池中，再將沉淀到隔油池底部 的大量焦油抽吸到油水分離設(shè)備內(nèi)，以實(shí)現(xiàn)重力除油；然后將隔油池 的出水匯入調(diào)節(jié)池，以使進(jìn)入下一程序的廢水不受高峰流量和濃度的 影響；將調(diào)節(jié)池的出水送至加藥混合反應(yīng)池，然后自流進(jìn)入溶氣氣浮 機(jī)進(jìn)行氣浮，以進(jìn)一步去除廢水中的硫氰化物及油。在本實(shí)施例中，水力在隔油池的停留時(shí)間可設(shè)定2-4小時(shí)，在調(diào)節(jié)池中，水力停留時(shí) 間設(shè)定為20小時(shí)，氣浮時(shí)的水力停留時(shí)間設(shè)定為1小時(shí)。
生化處理階段，將經(jīng)預(yù)處理的廢水與二沉池中的回流污泥一同引 進(jìn)配水井中，并向配水井中添加含磷營養(yǎng)鹽，然后將配水井中的混合 液體引入短程硝化池中，該短程硝化池釆用推流式懸浮污泥反應(yīng)池， 所謂推流式懸浮污泥反應(yīng)池是使反應(yīng)池中的污染物隨水流的推動(dòng)逐
漸減低，形成一定的濃度梯度，同時(shí)將污泥的狀態(tài)設(shè)計(jì)成懸浮式，有 助于系統(tǒng)的調(diào)整和維護(hù)。為確保短程硝化池內(nèi)的細(xì)菌為亞硝酸細(xì)菌占 主導(dǎo)，將短程硝化池內(nèi)廢水的溫度控制在4(TC, pH值在7. 5,污泥 齡是30天，溶解氧控制在每升3毫克，凱氏氮負(fù)荷選擇每立方天0. 20 千克，水力停留時(shí)間以進(jìn)水凱氏氮值與負(fù)荷的比值確定，然后再出水 引入二沉池內(nèi)進(jìn)行泥水分離，讓一部分污泥回流至短程硝化池，剩余 部分污泥分進(jìn)污泥儲(chǔ)池。將二沉池內(nèi)的廢水引入反硝化池中，反硝化 池采用推流式掛填料生物膜反應(yīng)池，且將反硝化池內(nèi)的水溫控制在 30°C， pH值在8.5，溶解氧控制在每升0. 5毫克，碳氮比為3.1，水 停留時(shí)間在48小時(shí)，如反硝化池內(nèi)碳源不足，可向其內(nèi)補(bǔ)充的碳源， 碳源可由原水和生活污水混合物或曱醇兩種方式構(gòu)成，具體投加量是 按排放要求的脫氮率再結(jié)合污水中的亞硝酸鹽氮濃度來確定。將反硝 化池內(nèi)的水引入到保安生物碳池中，且將保安生物碳池內(nèi)的水溫控制 在3(TC， pH值控制在8. 0，溶解氧控制在每升5mg，水停留時(shí)間為8 小時(shí)，活性碳粒徑選擇20-40目，投放量為每100立方米有效池溶加 入15Kg,保安生物碳池采用掛填料生物膜反應(yīng)池。
后處理階段，將經(jīng)保安生物碳池處理的水？I入混凝沉淀反應(yīng)池 內(nèi)，且在混凝沉淀池中添加有由硫酸亞鐵和聚丙烯酰胺混合后構(gòu)成的 混凝劑，以進(jìn)一步去除化學(xué)耗氧量(COD)、水的濁度和色度混凝劑的 投放量可由小試確定，即先做一組對比樣，選擇一定的投藥濃度梯度， 看處理的結(jié)果，最終確定最佳投藥量?；炷磻?yīng)時(shí)間O. 5小時(shí)，混凝 沉淀水力停留時(shí)間控制在3小時(shí)，將分離后的污泥送入污泥儲(chǔ)池，上 清液外排或回收。
實(shí)施例2:本實(shí)施例所述的處理焦化廢水與實(shí)施例l基本相同，所不同的是 在生化處理階段中，短程硝化池和反硝化池，以及保安生物碳池控制
的參數(shù)不同，即將短程硝化池內(nèi)廢水的溫度控制在30°C ， pH值在8. 5, 污泥齡是60天，溶解氧控制在每升l毫克，凱氏氮負(fù)荷選擇每立方 天O. 15千克，水力停留時(shí)間以進(jìn)水凱氏氮值與負(fù)荷的比值確定；反 硝化池內(nèi)的水溫控制在40°C , pH值在8. 0，溶解氧控制在每升0. 2 毫克，碳氮比為3. 3，水停留時(shí)間在24小時(shí)；保安生物碳池內(nèi)的水 溫控制在20。C， pH值控制在7. 0，溶解氧控制在每升2mg,水停留時(shí) 間為12小時(shí)，活性石友的招L;改量為每100立方米有效池溶加入20Kg。 實(shí)施例3:
本實(shí)施例所述的處理焦化廢水與實(shí)施例l基本相同，所不同的是 在生化處理階段中，短程硝化池和反硝化池，以及保安生物碳池控制 的參數(shù)不同，即將短程硝化池內(nèi)廢水的溫度控制在35 。C , pH值在8. 0， 污泥齡是45天，溶解氧控制在每升2毫克，凱氏氮負(fù)荷選擇每立方 天O. 15千克，水力停留時(shí)間以進(jìn)水凱氏氮值與負(fù)荷的比值確定；反 硝化池內(nèi)的水溫控制在35°C , pH值在8. 3,溶解氧控制在每升0. 3 毫克，碳氮比為3. 2，水停留時(shí)間在34小時(shí)；保安生物碳池內(nèi)的水 溫控制在25。C, pH值控制在7. 5,溶解氧控制在每升3. 5mg，水停留 時(shí)間為10小時(shí)，活性碳的投放量為每100立方米有效池溶加入20Kg。
在實(shí)施例1-3中，可根據(jù)生物處理階段的出水情況確定是否再進(jìn) 入后處理階段，如果生物處理階段的出水可以達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，可以省 略后處理階段這一程序。
權(quán)利要求
1、一種處理焦化廢水的方法，包括重力除油和氣浮兩個(gè)預(yù)處理步驟，其特征在于還包括短程硝化和反硝化，以及保安生物碳反應(yīng)這三個(gè)生化處理步驟，在生化處理步驟中，首先將預(yù)處理的廢水引入到短程硝化池中，以將廢水中的凱氏氮硝化成亞硝酸鹽氮，然后將短程硝化的廢水引入到反硝化池中對廢水內(nèi)的亞硝酸鹽氮進(jìn)行反硝化處理，再將反硝化池內(nèi)的水引入到裝有活性碳的保安生物碳池中進(jìn)行保安處理。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其征在于所述短程硝化步驟 中，短程硝化池內(nèi)廢水的溫度控制在30-40。C之間，pH值在7. 5-8. 5, 污泥齡是30-60天，溶解氧控制在每升1-3毫克之間，凱氏氮負(fù)荷按 每立方天0. 15-0. 20千克選擇，以保證短程硝化池內(nèi)廢水中的凱氏氮 在硝化過程中能維持在亞硝酸鹽氮階段。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其征在于所述反硝化步驟中， 反硝化池采用推流式掛填料生物膜反應(yīng)池，且將反硝化池內(nèi)的水溫控 制在30-4(TC， pH值在8. 0-8. 5,溶解氧控制在每升0-0. 5毫克，碳 氮比大于3,水停留時(shí)間在24-48小時(shí)。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其征在于所述保安生物碳反 應(yīng)步驟中，保安生物碳反應(yīng)池內(nèi)的水溫控制在20-30°C， pH值控制在 7.0-8.0,溶解氧控制在每升2-5mg，水停留時(shí)間為8-12小時(shí)，活性 碳粒徑選擇20-40目，4更放量為每100立方米有效池溶加15-20Kg。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其征在于所述生物處理步驟 完成后還包括后處理步驟，在后處理步驟中，先將經(jīng)保安生物碳池處 理的水引入混凝沉淀反應(yīng)池內(nèi)，且在混凝反應(yīng)池中添加有由碌u酸亞鐵 和聚丙烯酰胺混合后構(gòu)成的混凝劑。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其征在于所述短程硝化 步驟中，短程硝化池采用推流式懸浮污泥反應(yīng)池，水力在短程硝化池 內(nèi)的停留時(shí)間根據(jù)進(jìn)入其內(nèi)的凱氏氮量與其負(fù)荷的比值來確定。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的方法，其征在于所述反硝化步 驟中還包括向硝化池內(nèi)補(bǔ)充碳源的步驟，其補(bǔ)充的^5友源由原水和生活 污水混合物或曱醇兩種方式構(gòu)成。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種處理焦化廢水的方法，主要包括短程硝化和反硝化，以及保安生物碳反應(yīng)這三個(gè)生化處理步驟，在生化處理步驟中，首先將預(yù)處理的廢水引入到短程硝化池中，以將廢水中的凱氏氮硝化成亞硝酸鹽氮，然后將短程硝化的廢水引入到反硝化池中對廢水內(nèi)的亞硝酸鹽氮進(jìn)行反硝化處理，再將反硝化池內(nèi)的水引入到裝有活性炭的保安生物碳池中進(jìn)行保安處理。該方法是將整個(gè)生物脫氮過程通過氨氮轉(zhuǎn)化為亞硝酸鹽氮，再直接將亞硝酸鹽氮直接轉(zhuǎn)化為氮?dú)獾耐緩絹硗瓿?，能縮短硝化反應(yīng)和水力停留時(shí)間，還能減少反應(yīng)池容積。
文檔編號(hào)C02F3/30GK101428940SQ20081022926
公開日2009年5月13日 申請日期2008年12月3日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月3日
發(fā)明者薛英連, 閔玉國 申請人:薛英連;閔玉國