專利名稱：厭氧共代謝處理煤化工廢水的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種處理煤化工廢水的方法，屬于市政工程、環(huán)境工程及化工 廢水處理技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
煤化工廢水是指在煤加工的預(yù)處理、處理過(guò)程中產(chǎn)生的廢水，主要包括造 氣廢水、凈化洗滌廢水和其它煤制品產(chǎn)生的廢水，屬于當(dāng)前難處理的工業(yè)廢水 之一。該廢水的成份極其復(fù)雜，不但含有大量的酚類化合物外，還包括脂肪族 類化合物、雜環(huán)化合物、多環(huán)芳香族化合物和氰化物等。這些成份大多屬于有 毒有害、難降解的有機(jī)物，具有很強(qiáng)的生物毒害作用，嚴(yán)重威脅了環(huán)境的安全。 我國(guó)是一個(gè)煤炭資源豐富的國(guó)家，隨著國(guó)內(nèi)能源需求的日益緊張，企業(yè)會(huì)逐步 擴(kuò)大煤炭的開(kāi)采和加工，煤化工廢水的治理也就變得日益嚴(yán)峻，因此如何處理 煤化工廢水便成為了研究的焦點(diǎn)。
目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)主要的煤化工產(chǎn)品所產(chǎn)生的各類廢水都有相關(guān)的研究，但 多數(shù)研究均集中在好氧生物處理工藝。厭氧工藝雖具有能耗低、有機(jī)容積負(fù)荷 高、剩余污泥量少、能分解有毒、難降解有機(jī)物等優(yōu)點(diǎn)，但處理煤化工廢水仍 存在啟動(dòng)困難、處理效能低等問(wèn)題而很少報(bào)道。發(fā)明人在通過(guò)對(duì)煤化工企業(yè)廢 水處理的大量實(shí)地調(diào)査和試驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，直接采用好氧生物工藝處理煤化工廢 水啟動(dòng)快、運(yùn)行穩(wěn)定，但運(yùn)行成本高、出水水質(zhì)很難達(dá)標(biāo)且后續(xù)處理難度極大。 如果煤化工廢水經(jīng)過(guò)厭氧處理后，不但能使很多難好氧處理的有機(jī)物質(zhì)得到分 解，而且為后續(xù)實(shí)現(xiàn)達(dá)標(biāo)排放處理創(chuàng)造了良好的條件。因厭氧處理煤化工廢水 的最大問(wèn)題在于啟動(dòng)困難、初期厭氧菌種難以適應(yīng)廢水的特點(diǎn)，不僅造成工藝 處理效能極低，而且系統(tǒng)內(nèi)菌種增殖困難，難以實(shí)現(xiàn)高效、穩(wěn)定運(yùn)行。因此， 厭氧處理煤化工廢水的成功關(guān)鍵在于如何實(shí)現(xiàn)接種細(xì)菌適應(yīng)煤化工廢水水質(zhì) 并大量繁殖的要求
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為了解決采用厭氧工藝處理煤化工廢水存在啟動(dòng)困難、初期厭氧菌 種難以適應(yīng)廢水的特點(diǎn)，不僅造成工藝處理效能極低，而且系統(tǒng)內(nèi)菌種增殖困
難，難以實(shí)現(xiàn)高效、穩(wěn)定運(yùn)行的問(wèn)題；進(jìn)而提供了一種厭氧共代謝處理煤化工 廢水的方法。
本發(fā)明為解決上述技術(shù)問(wèn)題采取的技術(shù)方案是本發(fā)明所述的厭氧共代謝 處理煤化工廢水的方法包括如下步驟
步驟一、選定以酚類為主要污染物、COD(化學(xué)需氧量)為3000 4000mg/L、 總酚濃度為600 800mg/L的煤化工廢水作為待處理廢水；
步驟二、以厭氧顆粒污泥作為初始接種泥源，將所述初始接種泥源放入?yún)?氧反應(yīng)器內(nèi)并靜沉12 24小時(shí)；所述厭氧反應(yīng)器為中溫厭氧反應(yīng)器，即保持 厭氧反應(yīng)器內(nèi)的溫度為32 35°C;
步驟三、采用甲醇作為共代謝基質(zhì)，將甲醇投加到待處理廢水中，每天甲 醇投加的COD總量與每天處理煤化工廢水的COD總量之比控制在0. 1 0. 5;
步驟四、將投配甲醇的待處理廢水引入到厭氧反應(yīng)器內(nèi)，并保持水力停留 時(shí)間HRT為24h;
步驟五、控制穩(wěn)定的工況，采用步驟三所述的甲醇投配比的基礎(chǔ)上運(yùn)行三 至四個(gè)月即可達(dá)到穩(wěn)定的工況。
本發(fā)明的有益效果是
本發(fā)明利用甲醇作為厭氧處理煤化工廢水的共代謝基質(zhì)，使得造氣廢水的 可厭氧生化性得到了大幅度提高，縮短了反應(yīng)器的啟動(dòng)時(shí)間，解決了煤化工廢
水厭氧處理困難的問(wèn)題。穩(wěn)定運(yùn)行三至四個(gè)月，在HRT為24h和最佳的甲醇投 配比情況下，厭氧處理煤化工廢水的C0D去除率可達(dá)到50。/。以上，總酚的去除 率可達(dá)到70-80%;煤化工廢水的厭氧處理效果得到了極大的提高。本發(fā)明通 過(guò)投加特定比例的共代謝基質(zhì)提高了煤化工廢水厭氧處理的可行性，并強(qiáng)化了 其厭氧處理能力，大幅度提升了煤化工廢水中污染物(尤其是酚類污染物)的 厭氧去除效果，為后續(xù)工藝處理減輕負(fù)擔(dān)。


圖1是外循環(huán)厭氧反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)示意圖(EC厭氧反應(yīng)器；進(jìn)水1、提升泵2、配水裝置3、取樣口4、溫控儀5、循環(huán)泵6、三相分離器7、沼氣8、出水 9)，圖2是升流式厭氧污泥床的結(jié)構(gòu)示意圖(UASB厭氧反應(yīng)器；進(jìn)水l、提升 泵2、配水裝置3、取樣口4、溫控儀5、三相分離器6、沼氣7、出水8)，圖 3是厭氧膨脹顆粒污泥床的結(jié)構(gòu)示意圖(EGSB厭氧反應(yīng)器；進(jìn)水l、提升泵2、 配水裝置3、取樣口4、溫控儀5、循環(huán)泵6、三相分離器7、沼氣8、出水9)。
具體實(shí)施例方式
具體實(shí)施方式
一本實(shí)施方式所述的厭氧共代謝處理煤化工廢水的方法包 括如下步驟
步驟一、選定以酚類為主要污染物、C0D為3000 4000mg/L、總酚濃度為 600 800mg/L的煤化工廢水作為待處理廢水(原水)；
步驟二、以厭氧顆粒污泥作為初始接種泥源，將所述初始接種泥源放入?yún)?氧反應(yīng)器內(nèi)并靜沉12 24小時(shí)；所述厭氧反應(yīng)器為中溫厭氧反應(yīng)器，即保持 厭氧反應(yīng)器內(nèi)的溫度為32 35°C;
步驟三、采用甲醇作為共代謝基質(zhì)，將甲醇投加到待處理廢水中，每天甲 醇投加的C0D總量(甲醇的COD當(dāng)量)與每天處理煤化工廢水的COD總量之比 控制在O. 1 0. 5;
步驟四、將投配甲醇的待處理廢水引入到厭氧反應(yīng)器內(nèi)，并保持水力停留 時(shí)間服T為24h;
步驟五、控制穩(wěn)定的工況，采用步驟三所述的甲醇投配比的基礎(chǔ)上運(yùn)行三
至四個(gè)月即可達(dá)到穩(wěn)定的工況；厭氧共代謝處理煤化工廢水需要穩(wěn)定控制各個(gè) 運(yùn)行參數(shù)，運(yùn)行時(shí)間需要三至四個(gè)月。
利用微生物在降解外加甲醇的同時(shí)，對(duì)煤化工廢水中有毒有害、難降解性 污染物進(jìn)行共代謝降解作用。采用甲醇作為共代謝基質(zhì)可以加快反應(yīng)器內(nèi)厭氧 細(xì)菌的增殖速度、獲得正常代謝所不能處理的難降解性污染物的作用效果。此 技術(shù)的核心是采用甲醇作為共代謝基質(zhì)以及甲醇的投加量。由于煤化工廢水中 有機(jī)污染物主要是大量的酚類化合物、脂肪族類化合物、雜環(huán)化合物和多環(huán)芳 香族化合物，采用甲醇作為共代謝基質(zhì)要比小分子糖類、生活污水更能發(fā)揮效 能。厭氧共代謝是一種耗能反應(yīng)，能量主要來(lái)自生長(zhǎng)基質(zhì)的代謝過(guò)程，當(dāng)生長(zhǎng)基質(zhì)被消耗完時(shí)，能量便來(lái)源于細(xì)胞自身儲(chǔ)存能量物質(zhì)。由共代謝理論可知， 關(guān)鍵酶的誘導(dǎo)及其活性的維持、生長(zhǎng)基質(zhì)與目標(biāo)污染物之間的競(jìng)爭(zhēng)抑制、目標(biāo) 污染物及其中間產(chǎn)物對(duì)厭氧微生物的毒性作用將是影響共代謝過(guò)程的關(guān)鍵性 因素。所以，在厭氧處理煤化工廢水中控制最佳的甲醇投加比例可以實(shí)現(xiàn)反應(yīng) 器的快速啟動(dòng)和高效、穩(wěn)定運(yùn)行。
反應(yīng)器在HRT為24h的條件下穩(wěn)定運(yùn)行三至四個(gè)月，厭氧處理煤化工廢水 在最佳的甲醇投配比(0.1-0.5)情況下的C0D去除率可達(dá)到50%以上，總酚 的去除率可達(dá)到70-80%;與空白試驗(yàn)結(jié)果相比，在最佳的甲醇投配比條件下 C0D和總酚去除率分別提高了 20-30%和30-40%以上；與2倍和1倍的最佳甲 醇投加量相比，在最佳的甲醇投配比條件下總酚去除率均提高了 15-20%左右。 所以，投加最佳量的甲醇使煤化工廢水的厭氧處理效果得到了極大的提高。
具體實(shí)施方式
二本實(shí)施方式在步驟一中所述煤化工廢水的單元酚濃度為 150-250mg/L。其它步驟與具體實(shí)施方式
一相同。
具體實(shí)施方式
三本實(shí)施方式在步驟二中，厭氧反應(yīng)器內(nèi)的初始接種泥源 的接種量控制在40gVSS/L以上(VSS是指揮發(fā)性懸浮固體)。其它步驟與具體 實(shí)施方式一或二相同。
具體實(shí)施方式
四本實(shí)施方式在步驟三中，每天甲醇投加的COD總量(甲 醇的COD當(dāng)量)與每天處理煤化工廢水的COD總量之比控制在0. 2或0. 3。其 它步驟與具體實(shí)施方式
一相同。
具體實(shí)施方式
五本實(shí)施方式在步驟四中，控制厭氧反應(yīng)器內(nèi)的混合液的 pH為7. 0 8. 0，并在每升原水中添加微量元素KH2P04，32mg/L;CaCl2， 100mg/L; MgS04， 100mg/L; FeS04， 20mg/L; CoCl2， 50嗎/L， NiCl2， 50嗎/L; FeCl:,， 50嗎/L; ZnSO" 50嗎/L:上述微量元素可提高厭氧細(xì)菌的活性，進(jìn)一步強(qiáng)化厭氧細(xì)菌 對(duì)有機(jī)污染物的去除效果。其它步驟與具體實(shí)施方式
一或四相同。
實(shí)施例
本發(fā)明采用了實(shí)際的煤化工廢水作為處理對(duì)象，并固定了反應(yīng)器的外部運(yùn)
行條件。所采用的煤化工廢水水質(zhì)和運(yùn)行條件如下
煤化工廢水水質(zhì)試驗(yàn)廢水取自煤化工企業(yè)實(shí)際排放廢水，COD為3000-4000mg/L， B0D5/C0D約為0. 3，總酚濃度為600_800mg/L，單元酚濃度為 150-250mg/L， NH3_N為150-250mg/L，溫度為32-35°C， pH為7. 0-8. 0。
運(yùn)行條件采用厭氧顆粒污泥作為接種泥源，初始污泥接種量約為
45gVSS/L;采用工業(yè)精甲醇作為共代謝基質(zhì)；投配比采用每天甲醇投加的COD 總量與每天處理煤化工廢水的COD總量之比，最佳的甲醇投配比控制在 0. 1-0. 5;水力停留時(shí)間HRT為24h，反應(yīng)器溫度控制在32-35°C ，pH為7. 0-7. 5，
并添加微量元素。
本發(fā)明采用三種不同的厭氧反應(yīng)器作為實(shí)施對(duì)象，以下結(jié)合三種不同的厭 氧反應(yīng)器運(yùn)行實(shí)例來(lái)對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。 實(shí)施例1
反應(yīng)器外循環(huán)(External Circulation, EC)厭氧反應(yīng)器(圖l)，采用 有機(jī)玻璃柱(直徑10cm，高度108cm)，底部采用旋流布水，并實(shí)現(xiàn)反應(yīng)器內(nèi) 的廢水回流。
在此實(shí)施條件下穩(wěn)定運(yùn)行3個(gè)月，厭氧處理煤化工廢水在最佳的甲醇投配 比情況下的COD去除率平均為57%，總酚的去除率平均為78%;與空白試驗(yàn)結(jié) 果相比(沒(méi)有投加甲醇)，在最佳的甲醇投配比條件下COD和總酚去除率分別 提高了26%和39%;與2倍和l倍的最佳甲醇投加量相比，在最佳的甲醇投配 比條件下總酚去除率分別提高了 17%和18%。
實(shí)施例2
反應(yīng)器升流式厭氧污泥床(Up-flow Anaerobic Sludge Bed, UASB) (圖2)，采用有機(jī)玻璃柱(直徑10cm，高度108cm)，底部采用旋流布水，不 采用廢水回流技術(shù)。
在此實(shí)施條件下穩(wěn)定運(yùn)行3個(gè)月，厭氧處理煤化工廢水在最佳的甲醇投配 比情況下的C0D去除率平均為49呢，總酚的去除率平均為68%;與空白試驗(yàn)結(jié) 果相比，在最佳的甲醇投配比條件下COD和總酚去除率分別提高了 22%和25%; 與2倍和1倍的最佳甲醇投加量相比，在最佳的甲醇投配比條件下總酚去除率 分別提高了 14%和16%。
實(shí)施例3反應(yīng)器厭氧膨脹顆粒污泥床(Expanded Granular Sludge Bed, EGSB) (圖3)，采用有機(jī)玻璃柱(直徑10cm，高度108cm)，底部采用旋流布水，并 實(shí)現(xiàn)反應(yīng)器的出水回流。
在此實(shí)施條件下穩(wěn)定運(yùn)行三個(gè)月，厭氧處理煤化工廢水在最佳的甲醇投配 比情況下的COD去除率平均為53%，總酚的去除率平均為75%;與空白試驗(yàn)結(jié) 果相比，在最佳的甲醇投配比條件下COD和總酚去除率分別提高了 25%和29%; 與2倍和1倍的最佳甲醇投加量相比，在最佳的甲醇投配比條件下總酚去除率 分別提高了 15%和17%。
權(quán)利要求
1、一種厭氧共代謝處理煤化工廢水的方法，其特征在于所述方法包括如下步驟步驟一、選定以酚類為主要污染物、COD為3000～4000mg/L、總酚濃度為600～800mg/L的煤化工廢水作為待處理廢水；步驟二、以厭氧顆粒污泥作為初始接種泥源，將所述初始接種泥源放入?yún)捬醴磻?yīng)器內(nèi)并靜沉12～24小時(shí)；所述厭氧反應(yīng)器為中溫厭氧反應(yīng)器，即保持厭氧反應(yīng)器內(nèi)的溫度為32～35℃；步驟三、采用甲醇作為共代謝基質(zhì)，將甲醇投加到待處理廢水中，每天甲醇投加的COD總量與每天處理煤化工廢水的COD總量之比控制在0.1～0.5；步驟四、將投配甲醇的待處理廢水引入到厭氧反應(yīng)器內(nèi)，并保持水力停留時(shí)間HRT為24h；步驟五、控制穩(wěn)定的工況，采用步驟三所述的甲醇投配比的基礎(chǔ)上運(yùn)行三個(gè)月即可達(dá)到穩(wěn)定的工況。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的厭氧共代謝處理煤化工廢水的方法，其特征在 于在步驟一中所述煤化工廢水的單元酚濃度為150-250mg/L。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的厭氧共代謝處理煤化工廢水的方法，其特 征在于在步驟二中，厭氧反應(yīng)器內(nèi)的初始接種泥源的接種量控制在40gVSS/L 以上。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的厭氧共代謝處理煤化工廢水的方法，其特征在 于在步驟三中，每天甲醇投加的COD總量與每天處理煤化工廢水的COD總量 之比控制在0.2。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的厭氧共代謝處理煤化工廢水的方法，其特 征在于在步驟四中，控制厭氧反應(yīng)器內(nèi)的混合液的pH為7.0 8.0，并在每 升原水中添加微量元素KH2P04， 32mg/L; CaCl2， lOOmg/L; MgS04， lOOmg/L; FeSO" 20mg/L; CoCl2， 50|ig/L， NiCl2， 50路/L; FeCl3， 50pg/L; ZnS04， 50嗎/L。
全文摘要
厭氧共代謝處理煤化工廢水的方法，它涉及一種處理煤化工廢水的方法。本發(fā)明解決了采用厭氧工藝處理煤化工廢水存在啟動(dòng)困難、初期厭氧菌種難以適應(yīng)廢水的特點(diǎn)，難以實(shí)現(xiàn)高效、穩(wěn)定運(yùn)行的問(wèn)題。主要步驟為選定待處理廢水；以厭氧顆粒污泥作為初始接種泥源；采用甲醇作為共代謝基質(zhì)，每天甲醇投加的COD總量與每天處理煤化工廢水的COD總量之比控制在0.1～0.5；保持水力停留時(shí)間HRT為24h；控制穩(wěn)定的工況。本發(fā)明利用甲醇作為厭氧處理煤化工廢水的共代謝基質(zhì)，使得造氣廢水的可厭氧生化性得到了大幅度提高，縮短了反應(yīng)器的啟動(dòng)時(shí)間，解決了煤化工廢水厭氧處理困難的問(wèn)題。穩(wěn)定運(yùn)行后，厭氧處理煤化工廢水的COD去除率可達(dá)到50％以上，總酚的去除率可達(dá)到70-80％。
文檔編號(hào)C02F3/28GK101555069SQ20091007203
公開(kāi)日2009年10月14日 申請(qǐng)日期2009年5月15日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月15日
發(fā)明者姜殿臣, 寧秋實(shí), 江 曲, 李慧強(qiáng), 李生敏, 杜彥杰, 偉 王, 金剛石, 韓洪軍, 韓雪冬, 高亞樓 申請(qǐng)人:哈爾濱工業(yè)大學(xué);中煤龍化哈爾濱煤化工有限公司