用于煉焦廠廢水的生物凈化的方法和裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于煉焦廠廢水的生物凈化的方法，所述煉焦廠廢水負載有氮化合物、氰化物、酚和硫化物。將煉焦廠廢水連同包含生物質的物質流引入解毒反應器從而除去阻礙硝化的有害物質，所述解毒反應器包括氣體處理區(qū)和反應區(qū)。引入解毒反應器的進料混合物在氣體處理區(qū)中用氣態(tài)氧化劑加載。將用氧化劑富集的物質流引入反應區(qū)，在所述反應區(qū)中氰化物和其他阻礙硝化的有害物質生物分解。從反應區(qū)中取出物質流并返回至解毒反應器。此外，來自解毒反應器的廢水流經(jīng)由膜過濾分離成包含生物質的滲余物流和經(jīng)凈化的滲透流。從滲余物流中排出攜帶過量污泥的支流。滲余物流在分離出支流之后返回至解毒反應器。滲透流通過硝化和之后的脫氮進一步凈化。
【專利說明】用于煉焦廠廢水的生物凈化的方法和裝置
[0001]本發(fā)明涉及用于煉焦廠廢水的生物凈化的方法，所述煉焦廠廢水負載有氮化合物、氰化物、酚和硫化物，以及用于實施所述方法的裝置。
[0002]煉焦廠廢水由于其高濃度的阻礙硝化的毒性成分而屬于特別成問題的工業(yè)廢水。在用常規(guī)生物方法處理時需要混凝土盆池結構類型的低負載且大容量的生物反應器。敏感的生物過程(例如硝化)始終面臨被關鍵物質(例如氰化物和酚)沖擊負荷的危險。通過將處理分離成用于有機化合物分解、水解和脫氮的第一生物步驟和第二硝化步驟以及通過硝酸鹽回路連接這兩個步驟，降低了生物反應器的容量需要，并且保護敏感的緩慢生長的自養(yǎng)菌免受氰化物、酚和其他阻礙物質的危害。
[0003]然而這種方法理念的混凝土建筑所需的空間要求和規(guī)模極大且因此極為昂貴。由于煉焦廠中通常有限的空間供應，所述廢水處理不適合現(xiàn)存的煉焦廠。
[0004]由DE10318736A1已知用于凈化煉焦廠廢水的方法，其中待凈化的廢水流過并入液體回路的反應器，所述反應器透氣并且在內側包括流過含氧氣體的膜式管。在膜式管的液體環(huán)流的外側上支撐生物膜，在所述生物膜中進行廢水中包含的含氮化合物的選擇性硝化形成硝酸鹽，同時在生物膜的貧氧外部區(qū)域中進行硝酸鹽的脫氮形成單質氮。所述方法在實踐中尚未實現(xiàn)。所限定的生物膜的形成和支撐被證明是困難的。此外，在膜表面上提供硝化和脫氮所需的交換表面是困難的。
[0005]在通過DE19842332A1已知的用于生物廢水凈化的方法中使用這樣的反應器，所述反應器具有用于將氣態(tài)氧化劑引入待凈化的液體或者用于生物質與底物的最佳供應的氣體處理區(qū)和用于雜質分解的反應區(qū)。液體混合物從反應區(qū)返回至氣體處理區(qū)并且在氣體處理區(qū)中再度用氣體和底物進行富集。在所述方法中在氣體處理區(qū)(其中將氣體引入液體并與液體混合)和反應區(qū)(其中雜質生物分解)之間進行嚴格劃分。所述方法可以用于城市廢水的生物凈化。在煉焦廠廢水的生物凈化的情況下，存在煉焦廠廢水負載有阻礙硝化的有害物質的問題?！?br> [0006]出于該背景，本發(fā)明的目的在于提供用于生物凈化煉焦廠廢水的方法，所述方法可以在緊湊裝置中實現(xiàn)并且在有限的空間供應的情況下可以用于現(xiàn)存的煉焦廠。
[0007]本發(fā)明的主題和該目的的解決方案是根據(jù)權利要求1的方法。
[0008]根據(jù)本發(fā)明的方法，將煉焦廠廢水連同包含生物質的物質流引入解毒反應器從而除去阻礙硝化的有害物質，所述解毒反應器包括氣體處理區(qū)和反應區(qū)。引入解毒反應器的進料混合物在氣體處理區(qū)中用氣態(tài)氧化劑加載。將用氧化劑富集的物質流引入反應區(qū)，在所述反應區(qū)中氰化物和其他阻礙硝化的有害物質生物分解。從反應區(qū)中取出物質流并返回至反應器。此外，來自解毒反應器的廢水流經(jīng)由膜過濾分離成包含生物質的滲余物流和經(jīng)凈化的滲透流。從滲余物流中排出攜帶過量污泥的支流。滲余物流在分離出支流之后返回至解毒反應器。滲透流最后通過硝化和硝化之后的脫氮而凈化。
[0009]解毒反應器分成用于將氣體引入液體或者用于生物質的最佳底物供應的氣體處理區(qū)和用于雜質分解的反應區(qū)。解毒反應器形成第一凈化步驟，在所述第一凈化步驟中阻礙脫氮的有害物質分解，從而不再預期其負面作用。從解毒反應器中排出并引入膜過濾的物質流的酚含量和氰化物含量可以降低至低于阻礙硝化的濃度。這實現(xiàn)了氰化物的幾乎完全分解以及酚的基本完全分解。此外通過解毒反應器中的生物處理使CSB-含量降低60至80%。有機氮化合物分解，使得幾乎所有氮在解毒反應器的處理過程中作為NH4-氮存在。
[0010]可以使用來自城市污水處理廠的活性污泥作為生物質用于解毒反應器的運行，所述活性污泥通過數(shù)周的調適時間適應煉焦廠廢水。
[0011]從解毒反應器中排出的廢水通過膜過濾進行后凈化。膜過濾用于生物質的沉積和濃縮。膜過濾優(yōu)選由超濾組成，其中使用具有液體溢流膜的模塊。膜上的溢流速度可以通過循環(huán)流動的液體流量調節(jié)。通過控制流入和流出可以將連續(xù)取出的滲余物流中的生物質含量調節(jié)至限定的值。滲余物優(yōu)選以10至30g/l的生物質含量返回至解毒反應器。
[0012]硝化以及之后的脫氮可以以具有后凈化的經(jīng)典盆池技術進行。根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選的實施方案，硝化在硝化反應器中進行，所述硝化反應器同樣具有氣體處理區(qū)和反應區(qū)，其中來自反應區(qū)的物質流返回至氣體處理區(qū)并且在氣體處理區(qū)中用氣態(tài)氧化劑以及進料的滲透流進行富集。另一個物質流從硝化反應器的反應區(qū)引入污水凈化池，所述污水凈化池作為脫氮步驟操作。攜帶生物質的物質流從脫氮步驟返回至硝化反應器。此外，從脫氮步驟中取出經(jīng)生物凈化的廢水流。
[0013]經(jīng)生物凈化的廢水流優(yōu)選經(jīng)由膜過濾進行后凈化。廢水流在此分離成包含生物質的滲余物流和經(jīng)凈化的滲透流。從滲余物流中排出攜帶過量污泥的支流。滲余物流然后在分離出支流之后返回至脫氮步驟。脫氮下游的膜過濾優(yōu)選作為超濾操作，其中使用具有液體溢流膜的模塊，并且膜上的溢流速度通過循環(huán)流動的液體流量調節(jié)。
[0014]解毒反應器和硝化反應器的反應區(qū)和氣體處理區(qū)適宜地通過噴嘴連接，在所述噴嘴中將液體從入口引入氣體處理區(qū)。通過在噴嘴中形成的流夾帶來自反應區(qū)的液體。反應器這樣操作，使得在氣體處理區(qū)和反應區(qū)(其中雜質生物分解)之間進行嚴格劃分。在此，氣體處理區(qū)和反應區(qū)不僅為了運送液體而彼此連接，而且還通過回流管路(Rilckkopplung)彼此連接。一部分液體在氣體處理區(qū)和反應區(qū)之間持續(xù)循環(huán)，同時引入廢水和生物質并且通過出口排出經(jīng)凈化的水。
[0015]可以從在膜過濾時在解毒反應器下游產(chǎn)生的滲透流中分支支流并且直接引入脫氮步驟。所述支流可以作為脫氮中的碳源使用。
[0016]本發(fā)明的主題還有根據(jù)權利要求10的用于實施所述方法的裝置。所述裝置包括解毒反應器，所述解毒反應器用于除去阻礙硝化的有害物質；裝置，所述裝置用于在解毒反應器中預凈化的廢水流的膜過濾，以及裝置，所述裝置用于通過硝化和脫氮對在膜過濾中產(chǎn)生的滲透流進行生物廢水凈化。解毒反應器在此具有上述結構，并且包括上方反應區(qū)、下方反應區(qū)以及用于使來自反應區(qū)的液體返回至氣體處理區(qū)的設備。 [0017]解毒反應器下游的生物廢水凈化裝置優(yōu)選具有硝化反應器，所述硝化反應器同樣具有上方反應區(qū)、下方氣體處理區(qū)和用于氣態(tài)氧化劑的供應設備以及用于使來自反應區(qū)的液體返回至氣體處理區(qū)的 設備。
[0018]在解毒反應器和/或硝化反應器的反應區(qū)和氣體處理區(qū)中適宜地分別設置環(huán)管用于產(chǎn)生液體循環(huán)。在兩個區(qū)之間存在噴嘴，在所述噴嘴中來自回路和煉焦廠廢水的液體或來自解毒反應器的預凈化的廢水流夾帶來自上方環(huán)管的液體并且輸送至氣體處理區(qū)。
[0019]硝化反應器下游可以為作為脫氮步驟操作的污水凈化池，其中來自污水凈化池的包含生物質的物質流可返回至硝化反應器。脫氮步驟適宜地分配有從污水凈化池中取出的經(jīng)凈化的廢水流的膜過濾裝置。
[0020]下文借助用于描述實施例的唯一附圖解釋本發(fā)明。唯一附圖示意性地顯示了用于煉焦廠廢水的生物凈化的裝置，所述煉焦廠廢水負載有氮化合物、氰化物、酚和硫化物。
[0021]圖中顯示的裝置包括解毒反應器1，所述解毒反應器I用于除去阻礙硝化的有害物質；裝置2，所述裝置2用于在解毒反應器I中預凈化的廢水流的膜過濾，以及裝置3，所述裝置3用于通過硝化和脫氮對在膜過濾中產(chǎn)生的滲透流P進行生物廢水凈化。解毒反應器I具有上方反應區(qū)4、下方氣體處理區(qū)5和用于氣態(tài)氧化劑的供應設備6以及用于使來自反應區(qū)4的液體返回至氣體處理區(qū)5的設備7。在解毒反應器I的反應區(qū)4和氣體處理區(qū)5中分別設置環(huán)管8、8’用于產(chǎn)生液體循環(huán)。在兩個區(qū)4、5之間還設置噴嘴9，在所述噴嘴9中來自回路的液體和待凈化的煉焦廠廢水夾帶來自上方環(huán)管8的液體并且輸送至氣體處理區(qū)5。
[0022]煉焦廠廢水連同包含生物質的物質流引入解毒反應器I從而除去氰化物、酚和阻礙硝化的其他有害物質。引入解毒反應器I的進料混合物在氣體處理區(qū)5中用氣態(tài)氧化劑加載。將用氧化劑富集的物質流引入解毒反應器I的反應區(qū)4，在所述反應區(qū)4中氰化物和其他阻礙硝化的有害物質生物分解。從反應區(qū)4中取出物質流并返回至解毒反應器I。此外，來自解毒反應器I的廢水流A經(jīng)由膜過濾分離成包含生物質的滲余物流R和經(jīng)凈化的滲透流P。從滲余物流R中排出攜帶過量污泥的支流T。滲余物流R在分離出支流T之后返回至解毒反應器I。滲透流P通過硝化和之后的脫氮而凈化。
[0023]解毒反應器 I下游的生物廢水凈化裝置3具有硝化反應器10，所述硝化反應器10同樣具有上方反應區(qū)4’、下方氣體處理區(qū)5’和用于氣態(tài)氧化劑的供應設備6’以及用于使來自反應區(qū)4’的液體返回至氣體處理區(qū)5’的設備7’。物質流從反應區(qū)4’返回至氣體處理區(qū)5’并且在氣體處理區(qū)5’中用氣態(tài)氧化劑以及進料的滲透流P進行富集。另一個物質流從硝化反應器的反應區(qū)引入污水凈化池11，所述污水凈化池11作為脫氮步驟操作。攜帶生物質的物質流從脫氮步驟返回至硝化反應器10。此外，從脫氮步驟中取出經(jīng)生物凈化的廢水流并引入下游的膜過濾2’。廢水流通過膜過濾2’分離成包含生物質的滲余物流R’和經(jīng)凈化的滲透流P’。從滲余物流R’中排出攜帶過量污泥的支流T’。在分離出所述支流T’之后，滲余物流R’返回至脫氮步驟。
[0024]從圖中顯示的裝置圖可見，可以從在膜過濾時在解毒反應器I下游產(chǎn)生的滲透流P中分支支流T"并且直接引入脫氮步驟。所述支流T"可以作為脫氮中的碳源使用。
[0025]圖中顯示的生物廢水凈化包括解毒反應器I下游的膜過濾2以及屬于作為脫氮步驟操作的污水凈化池11的另一膜過濾2’。膜過濾2、2’優(yōu)選作為超濾操作，其中使用具有液體溢流膜的模塊。膜上的溢流速度可以通過循環(huán)流動的液體流量調節(jié)。通過調節(jié)流入和流出可以影響稠度，即滲余物流R、R’中的生物質含量。
【權利要求】
1.用于生物凈化煉焦廠廢水的方法，所述煉焦廠廢水負載有氮化合物、氰化物、酚和硫化物， 其中將煉焦廠廢水連同包含生物質的物質流引入解毒反應器從而除去阻礙硝化的有害物質，所述解毒反應器包括氣體處理區(qū)和反應區(qū)， 其中引入解毒反應器的進料混合物在氣體處理區(qū)中用氣態(tài)氧化劑加載，并將用氧化劑富集的物質流引入反應區(qū)，在所述反應區(qū)中氰化物和其他阻礙硝化的有害物質生物分解， 其中從反應區(qū)中取出物質流并返回至解毒反應器， 其中來自解毒反應器的廢水流經(jīng)由膜過濾分離成包含生物質的滲余物流和經(jīng)凈化的滲透流， 其中從滲余物流中排出攜帶過量污泥的支流，且滲余物流在分離出支流之后返回至解毒反應器，和 其中滲透流通過硝化和之后的脫氮而凈化。
2.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，使用來自城市污水處理廠的活性污泥作為生物質用于解毒反應器的運行，所述活性污泥通過數(shù)周的調適時間適應煉焦廠廢水。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的方法，其特征在于，硝化在硝化反應器中進行，所述硝化反應器具有氣體處理區(qū)和反應區(qū)，來自反應區(qū)的一個物質流返回至氣體處理區(qū)并且在氣體處理區(qū)中用氣態(tài)氧化劑以及滲透流進行富集，將來自硝化反應器的反應區(qū)的另一個物質流引入污水凈化池，所述污水凈化池作為脫氮步驟操作，來自脫氮步驟的攜帶生物質的物質流返回至硝化反應器，并且從脫氮步驟中取出經(jīng)生物凈化的廢水流。
4.根據(jù)權利要求1至3任一項所述的方法，其特征在于，解毒反應器和/或硝化反應器的反應區(qū)和氣體處理區(qū)通過噴嘴連接，在所述噴嘴中將液體從入口引入氣體處理區(qū)，其中通過在噴嘴中形成的流夾帶來自反應區(qū)的液體。
5.根據(jù)權利要求3或4所述的方法，其特征在于，從在膜過濾時在解毒反應器下游產(chǎn)生的滲透流中分支支流并且直接引入脫氮步驟。
6.根據(jù)權利要求3至5任一項所述的方法，其特征在于，廢水流經(jīng)由膜過濾進行后凈化。
7.根據(jù)權利要求6所述的方法，其特征在于，將廢水流分離成包含生物質的滲余物流和經(jīng)凈化的滲透流，其中從滲余物流中排出攜帶過量污泥的支流，并且其中滲余物流在分離出支流之后返回至脫氮步驟。
8.根據(jù)權利要求1至7任一項所述的方法，其特征在于，對于膜過濾使用具有液體溢流膜的模塊，并且膜上的溢流速度通過循環(huán)流動的液體流量調節(jié)。
9.根據(jù)權利要求8所述的方法，其特征在于，對于膜過濾使用超濾膜。
10.用于進行根據(jù)權利要求1至9任一項所述的方法的裝置，具有 解毒反應器(I )，所述解毒反應器(I)用于除去阻礙硝化的有害物質， 裝置(2)，所述裝置(2)用于在解毒反應器(I)中預凈化的廢水流(A)的膜過濾，和 裝置(3)，所述裝置(3)用于通過硝化和脫氮對在膜過濾中產(chǎn)生的滲透流(P)進行生物廢水凈化， 其中解毒反應器(I)具有上方反應區(qū)(4)、下方氣體處理區(qū)(5)和用于氣態(tài)氧化劑的供應設備(6)以及用于使來自反應區(qū)(4)的液體返回至氣體處理區(qū)(5)的設備(7)。
11.根據(jù)權利要求10所述的裝置，其特征在于，解毒反應器(I)下游的生物廢水凈化裝置(3)具有硝化反應器(10)，所述硝化反應器(10)具有上方反應區(qū)(4’)、下方氣體處理區(qū)(5’)和用于氣態(tài)氧化劑的供應設備(6’)和用于使來自反應區(qū)(4’)的液體返回至氣體處理區(qū)(5’)的設備(7’)。
12.根據(jù)權利要求10或11所述的裝置，其特征在于，在解毒反應器(I)和/或硝化反應器(10)的反應區(qū)(4、4’)和氣體處理區(qū)(5、5’ )中分別設置環(huán)管(8、8’)用于產(chǎn)生液體循環(huán)，并且其中在兩個區(qū)(4、5、4’、5’)之間設置噴嘴(9)，在所述噴嘴(9)中來自回路和煉焦廠廢水的液體或來自解毒反應器(I)的預凈化的廢水流(A)夾帶來自上方環(huán)管(8)的液體并且輸送至氣體處理區(qū)(5、5’)。
13.根據(jù)權利要求11或12所述的裝置，其特征在于，硝化反應器(10)下游為作為脫氮步驟操作的污水凈化池(11)，其中來自污水凈化池(11)的包含生物質的物質流可返回至硝化反應器(10)。
14.根據(jù)權利要求13所述的設備，其特征在于，脫氮步驟下游為從污水凈化池(11)中取出的經(jīng)凈化的廢水流(A’)的`膜過濾裝置(2’)。
【文檔編號】C02F3/12GK103717539SQ201280024638
【公開日】2014年4月9日 申請日期:2012年4月2日 優(yōu)先權日:2011年4月11日
【發(fā)明者】H·蒂勒爾特 申請人:蒂森克虜伯伍德有限公司