專利名稱：焦化廢水生化處理工藝及裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種廢水處理工藝及裝置，具體指焦化廢水生化處理工藝及裝置，是利用微生物同步降解焦化廢水COD和N的工藝及裝置。
背景技術：
焦化廢水是煤在高溫干餾以及煤氣凈化、化學產(chǎn)品精制過程中產(chǎn)生的廢水，廢水含有大量的多環(huán)芳烴有機物，同時還含有氨、銨鹽、氰酸鹽等無機物。焦化廢水的特性是污染物濃度高，C0DCr2000 5000mg/L，氨氮100 500mg/L ;污染物毒性大，酚500 900mg/L，氰化物10 50mg/L ;污染物可生化性差，B/C 0. 2
0.35。焦化廢水是一種比較難處理的廢水，是一種對水體危害極大的廢水。生化處理技術是焦化廢水處理的核心，目前以傳統(tǒng)的A/0工藝及其延伸的A20、A/0/0等工藝應用最廣，但這些生化處理工藝及裝置對高濃度COD和N并存的焦化廢水處理效率不夠理想，對照《煉焦化學工業(yè)污染物排放標準》(GB16171-2012)，目前焦化廢水排放COD和N超標現(xiàn)象比較普遍，其中N超標更為嚴重，而且廢水處理成本也比較高。傳統(tǒng)生化工藝及裝置處理焦化廢水的技術問題有一是廢水污染物的苯環(huán)結構性質(zhì)穩(wěn)定，廢水可生化性差，傳統(tǒng)生化工藝及裝置對COD的降解不夠徹底；二是傳統(tǒng)生化工藝及裝置的硝化和反硝化置于不同的空間或時間，導致工藝流程長，需要配置的生化池容積大，廢水處理投資不足就會造成脫氮效率達不到設計要求；三是傳統(tǒng)生化工藝及裝置的硝化過程產(chǎn)酸，需要加堿中和，反硝化系統(tǒng)需要補充碳源，導致運行費用增加，廢水處理運行費用投入不足就會造成脫氮效率達不到設計要求；四是傳統(tǒng)生化工藝及裝置的生物脫氮受制約因素多，總氮去除效率低(小于80% )，造成脫氮效率達不到設計要求。傳統(tǒng)生化工藝及裝置處理廢水成本高的技術問題有在廢水處理過程中投加液堿、甲醇等藥劑，導致藥劑費用和廢水處理成本的增加,廢水處理總成本高達5 8元/噸。同步硝化反硝化理論(SND)和低溶氧控制技術，給生物脫氮提供了新的理論基礎和技術手段，同時也產(chǎn)生了相應的生物脫氮裝置，上世紀九十年代荷蘭和比利時等國家研發(fā)了相應的CANON工藝及裝置和OLAND工藝及裝置。其核心是生化池控制低溶解氧環(huán)境，在生化池內(nèi)實現(xiàn)短程硝化和厭氧氨氧化、好氧硝化和好氧反硝化等生化反應，即同池同步脫氮。但由于這些工藝及裝置控制低溶氧范圍比較窄(0.1 0. 5mg/L)，在高濃度COD和N并存的焦化廢水處理時，COD的降解效率不夠理想。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服上述工藝及裝置的缺陷，本發(fā)明焦化廢水生化處理工藝及裝置，在高濃度COD和N并存的焦化廢水處理時，通過改進生物同步脫氮工藝的曝氣方式和提高低溶氧控制范圍，在同池同步脫氮的基礎上，強化COD降解功能，實現(xiàn)COD和N同池同步降解。本發(fā)明的技術方案，包括焦化廢水生化處理工藝及裝置，分別介紹如下
本發(fā)明焦化廢水生化處理工藝，包括以下工藝步驟(I)廢水經(jīng)預處理裝置去除油和部分COD后，提升到生化池曝氣并降解COD和N ；(2)生化池有二格曝氣區(qū)和一格泥水分離區(qū)，廢水依序流經(jīng)第一格曝氣區(qū)、第二格曝氣區(qū)和泥水分離區(qū)，其中第二格曝氣區(qū)末端的混合液回流到第一格曝氣區(qū)進水端；(3)泥水分離區(qū)的上部清水經(jīng)后處理裝置進一步去除油和COD至達標排放，底部污泥回流到第二格曝氣區(qū)進水端；(4)廢水處理過程中產(chǎn)生的剩余污泥排入污泥處置系統(tǒng)。步驟(I)所述的生化池曝氣為全程 低溶氧控制下的曝氣。步驟⑵所述的第一格曝氣區(qū)溶解氧范圍0.1 1. 5mg/L,生化停留時間6 12h ;第二格曝氣區(qū)溶解氧范圍0.1 0. 9mg/L,生化停留時間48 72h。步驟(2)所述的第二格曝氣區(qū)末端混合液回流到第一格曝氣區(qū)進水端，回流比按第一格曝氣區(qū)進水端稀釋后酚、氰、COD、N等濃度綜合設計，并確保酚小于100mg/L，氰小于5mg/L，回流比20 32倍。步驟(3)所述的底部污泥回流到第二格曝氣區(qū)進水端，回流比6 8倍。步驟(4)所述的剩余污泥，包括預處理裝置和后處理裝置排放的物化污泥，以及泥水分離區(qū)底部排放的生化污泥，污泥處置系統(tǒng)按常規(guī)進行設計。本發(fā)明焦化廢水生化處理裝置，是焦化廢水生化處理工藝的工程化應用。其裝置組成和廢水處理步驟如下所述的焦化廢水生化處理裝置，包括預處理裝置、生化池和后處理裝置，廢水依序流經(jīng)預處理裝置、生化池和后處理裝置至達標排放。所述的預處理裝置按廢水流經(jīng)順序包括格柵集水池、隔油池、氣浮機、調(diào)節(jié)池、事故池等，廢水出現(xiàn)事故性排放時，直接排入事故池暫存，然后再按上述流程處理。所述的生化池，有二格曝氣區(qū)和一格泥水分離區(qū)，廢水依序經(jīng)過第一格曝氣區(qū)、第二格曝氣區(qū)和泥水分離區(qū)；二格曝氣區(qū)底部有曝氣管，曝氣管選用微孔曝氣軟管，曝氣管間距80 350mm,優(yōu)選的間距110 220mm ;泥水分離區(qū)選用斜管或斜板；第二格曝氣區(qū)末端混合液回流到第一格曝氣區(qū)的進水端，泥水分離區(qū)底部污泥回流到第二格曝氣區(qū)的進水端，混合液回流和污泥回流，選用氣動提升裝置，優(yōu)選的以空氣為動力的氣提水泵。所述的后處理裝置選用氣浮機。本發(fā)明有益效果生化處理同步降解廢水中的COD和N，物化處理去除廢水中的油和C0D，一是COD和N的去除效率高，CODcr去除率大于90%，氨氮去除率大于90%，總氮去除率大于80%，處理出水達到《煉焦化學工業(yè)污染物排放標準》(GB16171-2012)，解決焦化廢水處理COD和N超標的問題；二是工藝中不投加堿劑和碳源，并采用低溶氧曝氣，廢水處理成本降低30%以上。


圖1，是本發(fā)明焦化廢水生化處理工藝及裝置具體實施方式
的流程示意圖；圖2，是本發(fā)明焦化廢水生化處理工藝及裝置具體實施方式
的平面示意圖；圖3，是圖2的A-A剖面圖。附圖中各標記的說明
1-預處理裝置，2-進水在線流量計，3-進水在線COD儀，4-生化池，5_第一格曝氣區(qū)，6-第二格曝氣區(qū)，7-泥水分離區(qū)，8-后處理裝置，9-污泥處置系統(tǒng)，10-混合液回流氣動提升裝置，11-污泥回流氣動提升裝置，12-曝氣管，13-第一格曝氣區(qū)在線溶氧儀，14-第二格曝氣區(qū)在線溶氧儀，15-出水在線COD儀，16-第一風管電動閥門，17-第一風管壓力變送器，18-第一風機PLC控制系統(tǒng)，19-第一風機，20-第二風管電動閥門，21-第二風管壓力變送器，22-第二風機PLC控制系統(tǒng)，23-第二風機，24-泥水分離裝置，25-風機風管。
具體實施例方式為了更好的理解本發(fā)明的技術方案，下面結合具體實施方式
進行闡述參見圖1、圖2和圖3，焦化廢水生化處理工藝及裝置，處理廢水的步驟及裝置如下(I)廢水經(jīng)預處理裝置I去除油和部分COD后，提升到生化池4曝氣并降解COD和 N；(2)生化池4有二格曝氣區(qū)和一格泥水分離區(qū)7，廢水依序流經(jīng)第一格曝氣區(qū)5、第二格曝氣區(qū)6和泥水分離區(qū)7，其中第二格曝氣區(qū)6末端混合液回流到第一格曝氣區(qū)5進水端;(3)泥水分離區(qū)7的上部清水經(jīng)后處理裝置8進一步去除油和COD至達標排放，底部污泥回流到第二格曝氣區(qū)6的進水端；(4)廢水處理過程中產(chǎn)生的剩余污泥排入污泥處置系統(tǒng)9。步驟(I)中所述的預處理裝置1，包括格柵集水池、隔油池、氣浮機、調(diào)節(jié)池、事故池。廢水預處理的主要作用是去除廢水中的油，還可以減小對后續(xù)生化系統(tǒng)的沖擊和毒害。具體操作方式為機械格柵機柵距3 5mm ;格柵集水池水力停留時間2 3小時；隔油池表面負荷0. 5 1. OmVm2. h，重油沉淀于池底，定期泵抽外運，輕油浮至水面，經(jīng)刮油機刮至集油槽，定期泵抽外運；氣浮機表面負荷1. 4 2. OmVm2. h，浮渣排入污泥處置系統(tǒng)；調(diào)節(jié)池水力停留時間12 24小時，池內(nèi)設置導流墻，底部采用間歇式曝氣；事故池水力停留時間12 24小時；調(diào)節(jié)池出水提升至生化池4。步驟(2)所述生化池4的第一格曝氣區(qū)5，采用多點進水與回流混合液進行混合，溶解氧范圍0.1 1. 5mg/L，MLSS范圍6000 6500mg/L，生化停留時間6 12h ;第一格曝氣區(qū)5的作用是去除酚、氰等有毒有害物質(zhì)，同時降解C0D。第一格曝氣區(qū)5的溶解氧不宜過低，否則廢水中酚、氰等去除效果不好，直接抑制生物脫氮效果；溶解氧也不宜過高，高溶解氧使COD降解率大大提高，造成后續(xù)生物脫氮的碳源不足，影響反硝化效果和總氮的去除，因此第一格曝氣區(qū)5比生物同步脫氮工藝的低溶氧范圍有適當?shù)奶岣?，溶解氧范?.1 1.5mg/L有利于降解酚、氰，同時也有助于生物脫氮。步驟⑵所述生化池4的第二格曝氣區(qū)6，溶解氧范圍0.1 0. 9mg/L，MLSS范圍6500 7000mg/L,生化停留時間48 72h，CODcr去除容積負荷0. 7 1. 5KgC0D/m3. d，氨氮去除容積負荷0.1 0. 3Kg氨氮/m3. d。第二格曝氣區(qū)6的作用是COD和N同步降解，為了提高COD的降解效率，第二格曝氣區(qū)6比生物同步脫氮工藝的低溶氧范圍有適當?shù)奶岣?，溶解氧范?.1 0. 9mg/L下，微生物處于“兼氧”和“好氧”的臨界環(huán)境中，微生物種群豐富，對有機物的降解機理更加多元化?！凹嫜酢杯h(huán)境中兼氧異養(yǎng)菌將雜環(huán)大分子水解成小分子、缺氧反硝化菌將N02_和N03_還原成N2、厭氧氨氧化菌將氨氧化成N2 好氧”環(huán)境中好氧異養(yǎng)菌將有機碳氧化成CO2、好氧硝化菌將氨氧化成NO2-和少量NOp好氧反硝化菌將氨氧化成N2。步驟(2)所述的生化池4的二格曝氣區(qū)，底部安裝曝氣管12接風機風管25，曝氣管12安裝間距80 350mm，優(yōu)選的110 220mm，曝氣管12鋪設密度較傳統(tǒng)的生化工藝提高三倍以上，使得氣泡上升流速慢(0. 2 0. 6m/s)，氣泡無功散發(fā)減少，可以提高溶氧效率，降低電耗，同時可以避免強曝氣對微生物絮體的剪切，污泥凝聚性好、絮體大、密實度適中；曝氣管12選用微孔曝氣軟管，直徑50 65mm，軟管上開孔直徑小，單位長度開孔數(shù)多，上升氣泡直徑小(02 4mm)，在絮體表面粘附著的小氣泡有利于有氧呼吸和碳、氮的氧化，而絮體內(nèi)部的溶解氧不足和碳源的充足有利于反硝化作用的發(fā)生，提高COD和N的降解效率。步驟(2)所述的生化池4的二格曝氣區(qū)，建立二套獨立的PLC系統(tǒng)分別控制二格曝氣區(qū)不同的溶解氧。第一格曝氣區(qū)5的溶解氧由第一風機PLC系統(tǒng)18調(diào)節(jié)，第一風機 PLC系統(tǒng)18主要根據(jù)第一格曝氣區(qū)在線溶氧儀13信號來控制第一風機19的風量，其對應的控制的裝置有第一風管電動閥門16、第一風管壓力變送器17、第一風機19 ;第二格曝氣區(qū)6的溶解氧由第二風機PLC系統(tǒng)22調(diào)節(jié)，第二風機PLC系統(tǒng)22主要根據(jù)進水在線流量計2、進水在線COD儀3、出水在線COD儀15、第二格曝氣區(qū)在線溶氧儀14等信號來控制第二風機23的風量，其對應的控制裝置有第二風管電動閥門20、第二風管壓力變送器21、第二風機23。步驟(2)所述的混合液回流，回流比按稀釋后的酚、氰、C0D、N等濃度綜合計算，以稀釋后進水端酚小于100mg/L，氰小于5mg/L為基準，回流比20 32倍，在高濃度焦化廢水處理時，混合液的高倍化回流，使第一格曝氣區(qū)5進水端各項水質(zhì)指標和生化池4的運行參數(shù)更穩(wěn)定，抵抗沖擊和毒害的能力更強，微生物特征化明顯，生化池4內(nèi)活性污泥濃度增高，微生物數(shù)量的極大化，提高COD和N降解效率，同時減小池容量，減少污泥排放量。步驟(3)所述的泥水分離區(qū)7，有泥水分離裝置24，選用斜管或斜板，澄清區(qū)表面負荷0. 5 1. OmVm2. h，所述的泥水分離區(qū)7底部污泥回流，回流比6 8倍，其作用是稀釋水質(zhì)，增加第二格曝氣區(qū)6的MLSS，同時防止泥水分離區(qū)7底部污泥沉積。步驟(3)所述的后處理裝置9，選用氣浮機，表面負荷1. 4 2. 0m3/m2. h。步驟(2)和(3)所述的混合液回流和污泥回流，選用混合液回流氣動提升裝置10和污泥回流氣動提升裝置11，優(yōu)選的以空氣為動力的氣提水泵?；旌弦夯亓骱臀勰嗷亓魈嵘叨群苄?0.1 0. 3m)，氣動提升裝置比較機電水泵的超液位提升，理論上節(jié)省電耗5倍以上。在具體實施時，可通過調(diào)整氣動提升裝置的進氣閥門來控制回流量和回流比，氣動提升裝置的氣源來自第一風機19或第二風機23。實施例1，某焦化廠焦化廢水處理工藝及裝置流程廢水依序流經(jīng)格柵集水池、隔油池、預處理氣浮機、調(diào)節(jié)池、生化池、后處理氣浮機。工藝及裝置控制參數(shù)格柵集水池水力停留時間3h ;隔油池表面負荷0. 5m3/m2. h ；預處理氣浮池表面負荷1. 6m3/m2. h ;調(diào)節(jié)池水力停留時間12h ;生化池第一格曝氣區(qū)溶解氧
0.3 1. 5mg/L, MLSS 6500mg/L, pH7. 5 8，生化停留時間IOh ;生化池第二格曝氣區(qū)溶解氧 0. 2 0. 8mg/L,生化停留時間 62h，MLSS6850mg/L，CODCr 去除容積負荷 0. 9KgC0D/m3. d,氨氮去除容積負荷0.1Kg氨氮/m3. d ;后處理氣浮機表面負荷1. 8m3/m2. h ;混合液回流設備為氣提水泵，回流比28倍；泥水分離采用斜管澄清，污泥回流比6倍。工藝及裝置效果如表I所示表1.某焦化廠焦化廢水生化處理工藝及裝置指標
權利要求
1.焦化廢水生化處理工藝，其特征在于處理步驟如下(1)廢水經(jīng)預處理裝置去除油和部分COD后，提升到生化池曝氣并降解COD和N；(2)生化池有二格曝氣區(qū)和一格泥水分離區(qū)，廢水依序流經(jīng)第一格曝氣區(qū)、第二格曝氣區(qū)和泥水分離區(qū)，其中第二格曝氣區(qū)末端的混合液回流到第一格曝氣區(qū)進水端；(3)泥水分離區(qū)的上部清水經(jīng)后處理裝置進一步去除油和COD至達標排放，底部污泥回流到第二格曝氣區(qū)進水端；(4)廢水處理過程產(chǎn)生的剩余污泥排入污泥處置系統(tǒng)。
2.根據(jù)權利要求1所述的焦化廢水生化處理工藝，其特征在于步驟(2)所述的第一格曝氣區(qū)溶解氧范圍O.1 1. 5mg/L,生化停留時間6 12h ;第二格曝氣區(qū)溶解氧范圍O.1 O. 9mg/L,生化停留時間48 72h。
3.根據(jù)權利要求1所述的焦化廢水生化處理工藝，其特征在于步驟(2)所述的第二格曝氣區(qū)末端混合液回流到第一格曝氣區(qū)進水端，回流比按第一格曝氣區(qū)進水端稀釋后酹、氰、C0D、N等濃度綜合設計,并確保酹小于100mg/L,氰小于5mg/L,回流比20 32倍。
4.根據(jù)權利要求1所述的焦化廢水生化處理工藝，其特征在于步驟(3)所述的底部污泥回流到第二格曝氣區(qū)的進水端，回流比6 8倍。
5.根據(jù)權利要求1所述的焦化廢水生化處理工藝，應用于工程的焦化廢水生化處理裝置，其特征在于按廢水流經(jīng)順序包括預處理裝置、生化池和后處理裝置。
6.根據(jù)權利要求5所述的焦化廢水生化處理裝置，其特征在于所述的預處理裝置按廢水流經(jīng)順序包括格柵集水池、隔油池、氣浮機、調(diào)節(jié)池、事故池等。
7.根據(jù)權利要求5所述的焦化廢水生化處理裝置，所述的生化池，曝氣管選用微孔曝氣軟管，曝氣管間距80 350mm，優(yōu)選的間距110 220mm ;其特征在于生化池有二格曝氣區(qū)和一格泥水分離區(qū)，廢水依序經(jīng)過第一格曝氣區(qū)、第二格曝氣區(qū)和泥水分離區(qū)；第二格曝氣區(qū)末端混合液回流選用氣動提升裝置，優(yōu)選的以空氣為動力的氣提水泵；泥水分離區(qū)有泥水分離裝置，選用斜管或斜板；泥水分離區(qū)底部污泥回流選用氣動提升裝置，優(yōu)選的以空氣為動力的氣提水泵。
8.根據(jù)權利要求5所述的焦化廢水生化處理裝置，其特征在于所述的后處理裝置，選用氣浮機。
全文摘要
本發(fā)明涉及焦化廢水生化處理工藝及裝置。其工藝步驟和裝置組成有廢水經(jīng)預處理裝置去除油和部分COD后，依序流經(jīng)生化池第一格曝氣區(qū)、第二格曝氣區(qū)和泥水分離區(qū)；第一格曝氣區(qū)溶解氧0.1～1.5mg/L，降解酚和氰；第二格曝氣區(qū)溶解氧0.1～0.9mg/L，降解COD和N；第二格曝氣區(qū)末端混合液回流到第一格曝氣區(qū)進水端；泥水分離區(qū)上部清水經(jīng)后處理裝置進一步去除油和COD至達標排放，底部污泥回流部分到第二格曝氣區(qū)進水端；剩余污泥排入污泥處置系統(tǒng)。本發(fā)明有益效果生化處理降解廢水中COD和N，組合物化處理去除廢水中油和COD，解決了焦化廢水處理COD和N超標的問題，同時降低廢水處理成本。
文檔編號C02F3/02GK103011514SQ201210554560
公開日2013年4月3日 申請日期2012年12月13日 優(yōu)先權日2012年12月13日
發(fā)明者奕錦偉, 金自學, 張淼佳, 劉慧 申請人:杭州綠色環(huán)保技術開發(fā)有限公司