一种煤化工污水生化处理达标排放的方法转让专利
申请号 : CN201210131689.2
文献号 : CN102674627B
文献日 : 2014-12-17
发明人 : 朱建民 , 莫文宁 , 郝红霞 , 矫忠直 , 谢超 , 余子成
申请人 : 国电宁夏英力特宁东煤基化学有限公司 , 达斯玛环境科技(北京)有限公司
摘要 :
本发明提供了一种煤化工污水生化处理达标的方法，包括BDO(1，4-丁二醇)预处理和主生化处理，所述BDO预处理依次经过混凝沉淀池、厌氧池、SBR(序批式活性污泥法)池，所述主生化处理依次经过好氧载体流化床反应器、前置反硝化池、好氧活性污泥池、二沉池，所述好氧活性污泥池流出的混合液部分或全部回流到所述前置反硝化池。整套工艺容积负荷高，抗冲击性好，运行安全稳定。整个生化系统耐冲击能力强，处理效果受温度变化影响不大。整个系统结构紧凑，占地少。高浓度BDO污水经过预处理后，出水COD可稳定保持在500mg/L以下，易于进行主生化处理；煤化工污水经过主生化处理后，出水COD可稳定保持在50mg/L以下，满足国家一级排放标准，节省了投资和运行费用。
权利要求 :
1.一种煤化工污水生化处理达标排放的方法，包括1,4-丁二醇预处理和主生化处理，其特征在于，所述1,4-丁二醇预处理依次经过混凝沉淀池、厌氧池、SBR池，所述主生化处理依次经过好氧载体流化床反应器、前置反硝化池、好氧活性污泥池、二沉池的处理，所述好氧活性污泥池流出的混合液部分或全部回流到所述前置反硝化池。
2.根据权利要求1所述的煤化工污水生化处理达标排放的方法，其特征在于，经过所述混凝沉淀池的处理过程为：向池中投加混凝剂，去除1,4-丁二醇废水中部分难降解的NaAlO2和低聚物，并根据来水pH值确定是否投加酸或碱来将pH值调节至6-9。
3.根据权利要求1所述的煤化工污水生化处理达标排放的方法，其特征在于，经过所述厌氧池的处理过程为：在断绝与空气接触的条件下，依赖兼性厌氧菌和专性厌氧菌的生物化学作用，对有机物进行生物降解。
4.根据权利要求1所述的煤化工污水生化处理达标排放的方法，其特征在于，经过所述SBR池的处理过程为：利用集均化、初沉、生物降解、二沉功能于一池的SBR池，无污泥回流系统，按间歇曝气方式来运行活性污泥，去除污水中的有机污染物。
5.根据权利要求1所述的煤化工污水生化处理达标排放的方法，其特征在于，经过所述好氧载体流化床反应器的处理过程为：向好氧载体流化床反应器内投加生物载体，在污水流动和曝气的条件下，污水中的微生物被吸附在载体表面，形成有机物薄层，接着更多的微生物向载体表面迁移，随着不断迁移，同时，载体表面附着的微生物不断生长繁殖，逐渐形成一种生物膜，吸收降解污水中的有机污染物，生物膜在载体的表面形成，随着微生物老化，生物膜不断脱落、再生、更新。
6.根据权利要求5所述的煤化工污水生化处理达标排放的方法，其特征在于所述好氧载体流化床反应器采用直径为20～30mm的生物载体。
7.根据权利要求1所述的煤化工污水生化处理达标排放的方法，其特征在于，经过所述前置反硝化池的处理过程为：利用反硝化菌以原污水中的有机物作为碳源，以回流液中硝酸盐的氧作为受电体，将硝态氮还原为气态氮。
8.根据权利要求1所述的煤化工污水生化处理达标排放的方法，其特征在于，所述好氧活性污泥池是在池内培养活性污泥降解有机污染物，并进行硝化反应，将氨氮氧化为硝态氮。
说明书 :
一种煤化工污水生化处理达标排放的方法
技术领域
[0001] 本发明属于污水处理技术，具体的说是一种煤化工污水生化组合处理方法。
背景技术
[0002] 为解决我国资源开发和储备与经济发展的矛盾，减少对原油的依赖，近几年在我国主要产煤区积极发展煤化工产业。煤化工是个高污染、高耗能行业，周围环境承受着巨大的潜在威胁，为了使该产业走上可持续发展的道路，2006年国家发改委和国家环保总局下发了《关于加强煤化工项目建设管理促进产业健康发展的通知》，鼓励采用节水型工艺，大力提倡污水处理和中水回用。
[0003] 煤化工污水具有浓度高、水质复杂且波动大等特定，如煤气洗涤废水中含有大量酚、氰、油、氨氮等物质，有机物合成装置污水中含有甲醇、醋酸、聚乙烯醇和1，4-丁二醇(BDO)等各种有机物。污水的CODcr一般在5000mg/l左右，甚至更高，氨氮在200～500mg/l，污水中许多机污染物包括多环芳香族化合物及含氮、氧、硫的杂环化合物等，是典型的难降解有机物。污水中的易降解有机物主要是酚类化合物和苯类化合物；砒咯、萘、呋喃、眯唑类属于可降解类有机物；难降解的有机物主要有砒啶、咔唑、联苯、三联苯等。
[0004] 近年来，不断有新的方法和技术用于处理煤化工污水。例如，好氧生物处理的PACT法、FBBR法，厌氧生物处理的UASB法，厌氧-好氧结合的A/O法，深度处理的混凝沉淀法、吸附法、高级氧化法、固定床生物法等。
[0005] 上述方法各有利弊，如单纯的生化法出水中含有一定量的难降解有机物，COD值偏高，不能完全达到排放标准；吸附法虽能较好地除去CODcr，但存在吸附剂的再生和二次污染的问题；催化氧化法虽能降解难以生物降解的有机物，但实际的工业应用中存在运行费用高等问题；厌氧-好氧联合处理煤化工废水可以获得理想的处理效果，运行管理和成本相对较低，但当在来水浓度较高和含有较多难降解有机物时出水难以稳定达标，需要与催化氧化和混凝沉淀等工艺配合使用，提高了运行成本。
[0006] 综上所述，上述工艺处理煤化工污水时或难以达到国家一级排放标准，或运行费用高，或产生二次污染、或运行不稳定，难以满足煤化工污水处理的要求，这就需要研究一种运行费用低、稳定可靠、不产生二次污染的煤化工污水处理工艺。
发明内容
[0007] 为了解决上述问题，本发明提供了一种煤化工污水生化处理达标排放的方法。
[0008] 本发明提供的煤化工污水生化处理达标排放的方法，包括BDO预处理和主生化处理，所述BDO预处理依次经过混凝沉淀池、厌氧池、SBR池，所述主生化处理依次经过好氧载体流化床反应器、前置反硝化池、好氧活性污泥池、二沉池，所述好氧活性污泥池流出的混合液部分或全部回流到所述前置反硝化池。
[0009] 下面进一步描述所述BDO预处理和主生化处理可以采用的设置形式和处理过程。
[0010] 经过所述混凝沉淀池的处理过程为：向池中投加混凝剂，去除BDO污水中部分难降解的NaAlO2和低聚物等聚合物，并根据来水pH值确定是否投加酸或碱来将pH值调节至6-9。
[0011] 经过所述厌氧池的处理过程为：在断绝与空气接触的条件下，依赖兼性厌氧菌和专性厌氧菌的生物化学作用，对有机物进行生物降解。
[0012] 经过所述SBR池的处理过程为：利用集均化、初沉、生物降解、二沉等功能于一池的SBR池，无污泥回流系统，按间歇曝气方式来运行活性污泥，去除污水中的有机污染物。
[0013] 经过所述好氧载体流化床反应器的处理过程为：向好氧载体流化床反应器内投加生物载体，在污水流动和曝气的条件下，污水中的微生物被吸附在载体表面，形成有机物薄层，接着更多的微生物向载体表面迁移，随着不断迁移，同时，载体表面附着的微生物不断生长繁殖，逐渐形成一种生物膜，吸收降解污水中的有机污染物，生物膜在载体的表面形成，随着微生物老化，生物膜不断脱落、再生、更新。其特征在于所述好氧载体流化床反应器采用直径为20～30mm的生物载体。
[0014] 经过所述前置反硝化池的处理过程为：利用反硝化菌以原污水中的有机物作为碳源，以回流液中硝酸盐的氧作为受电体，将硝态氮还原为气态氮。
[0015] 所述好氧活性污泥池是在池内培养活性污泥降解有机污染物，并进行硝化反应，将氨氮氧化为硝态氮。
[0016] 本发明采用“混凝沉淀池-厌氧池-SBR池、好氧载体流化床反应器-前置反硝化池-好氧活性污泥池-二沉池”工艺处理煤化工污水，整套工艺容积负荷高，抗冲击性好，运行安全稳定。整个生化系统耐冲击能力强，处理效果受温度变化影响不大。
[0017] 高浓度BDO污水经过预处理后，出水COD可稳定保持在500mg/L以下，易于进行主生化处理；煤化工污水经过主生化处理后，出水COD可稳定保持在50mg/L以下，满足国家一级排放标准，节省了投资和运行费用。由于整个系统结构紧凑，也减少了占地面积。
附图说明
[0018] 图1为本发明的一种煤化工污水生化处理达标排放的方法的流程示意图。
具体实施方式
[0019] 本发明涉及的是煤化工污水处理技术，具体的是煤化工污水的BDO预处理和主生化处理技术。主要采用“混凝沉淀池-厌氧池-SBR池、好氧载体流化床反应器-前置反硝化池-好氧活性污泥池-二沉池”组合工艺处理煤化工污水，提供一种运行安全可靠的煤化工污水生化处理技术。
[0020] 煤化工污水COD波动较大，一般在5000mg/l左右，有的只在1000mg/l左右，有的可达到数万毫克每升，甚至更高。因此本发明专利采用“混凝沉淀池-厌氧池-SBR池、好氧载体流化床反应器-前置反硝化池-好氧活性污泥池-二沉池”工艺，具体工艺流程如图1所示。高浓度BDO污水依次经过混凝沉淀池、厌氧池、SBR池进行预处理，再与生产污水、生活污水混合后依次经过好氧载体流化床反应器、前置反硝化池、好氧活性污泥池、二沉池进行处理，其中，所述好氧活性污泥池流出的混合液部分或全部回流到所述前置反硝化池。
[0021] 下面对所述“混凝沉淀池-厌氧池-SBR池、好氧载体流化床反应器-前置反硝化池-好氧活性污泥池-二沉池”工艺进行具体说明。
[0022] (一)混凝沉淀池
[0023] BDO装置污水中含有NaAlO2和低聚物等，向混凝沉淀池中投加混凝剂，可以去除部分难降解的聚合物，并根据来水pH值确定是否投加酸或碱来将pH值调节至6-9。
[0024] (二)厌氧池
[0025] 厌氧池可将部分有机污染物彻底降解为甲烷和二氧化碳等，同时可使大分子有机物分解成小分子，非溶解性有机物变为溶解性物质，难生化降解物质转化为易生物降解物质，为进一步生物处理提供易生物降解的基质，提高污水的可生化性。
[0026] (三)SBR池
[0027] SBR是一种按间歇曝气方式来运行的活性污泥污水处理技术，它的主要特征是在运行上的有序和间歇操作，SBR技术的核心是SBR反应池，该池集均化、初沉、生物降解、二沉等功能于一池，无污泥回流系统。正是SBR工艺这些特殊性使其具有以下优点：
[0028] ①理想的推流过程使生化反应推动力增大，效率提高，池内缺氧、好氧处于交替状态，净化效果好。
[0029] ②运行效果稳定，污水在理想的静止状态下沉淀，需要时间短、效率高，出水水质好。
[0030] ③耐冲击负荷，池内有滞留的处理水，对污水有稀释、缓冲作用，有效抵抗水量和有机污物的冲击。
[0031] ④工艺过程中的各工序可根据水质、水量进行调整，运行灵活。
[0032] ⑤处理设备少，构造简单，便于操作和维护管理。
[0033] ⑥反应池内存在DO、BOD5浓度梯度，有效控制活性污泥膨胀。
[0034] ⑦SBR法系统本身也适合于组合式构造方法，利于废水处理厂的扩建和改造。
[0035] ⑧适当控制运行方式，实现好氧、缺氧、厌氧状态交替，具有良好的脱氮除磷效果。
[0036] ⑨工艺流程简单、造价低。布置紧凑、占地面积省。
[0037] (四)好氧载体流化床反应器
[0038] 载体流化床反应器(CBR)是在活性污泥池内投加悬浮生物载体填料，在同一个生物处理单元中将生物膜法与活性污泥法有机结合，提升反应池的处理能力和处理效果，并增强系统抗冲击能力。生物载体在污水流动和曝气的条件下，污水中的微生物被吸附在载体表面，形成有机物薄层，接着更多的微生物向载体表面迁移，随着不断迁移，同时，载体表面附着的微生物不断生长繁殖，逐渐形成一种生物膜，吸收降解污水中的有机污染物，生物膜在载体的表面形成，随着微生物老化，生物膜不断脱落、再生、更新。
[0039] CBR在抗冲击能力，温度敏感性，污泥膨胀及污泥流失等几个方面要显著优于活性污泥工艺，微生物附着生长于悬浮载体表面，生物浓度高，菌群丰富，具有很长污泥龄(20～40天)，附着生长方式也利于其它特殊菌群富积，去除难降解的污染物。污水中的大部分有机物将在CBR中被降解除去。
[0040] CBR技术在污水脱除COD工程上的应用优势主要表现在以下几个方面：
[0041] ①更高效的脱碳能力；
[0042] ②更稳定的出水水质；
[0043] ③更简捷的运行管理；
[0044] ④较低的运行能耗；
[0045] ⑤更低的建设投资和占地面积；
[0046] ⑥更少的维护和检修；
[0047] ⑦更少的剩余污泥产量；
[0048] ⑧更灵活的运行方式。
[0049] CBR可根据不同的来水水质，选择不同的填料填充率，以获得相应的处理能力。通过填料的增加可以轻松的获得整体处理能力的提升，满足日后污水进一步扩能的需求。
[0050] (五)前置反硝化池
[0051] 前置反硝化段和混合液回流能进行彻底脱氮(由于回流比限制，仍有部分硝态氮随水流流出)。在反硝化的同时能同步降解部分COD(一般为硝态氮的3.5倍)，实现无曝气降解COD、节省能源。又由于初始进水中BOD5较高，前置反硝化段无需外加碳源就能实现脱硝。
[0052] 对于一些难降解有机物，前置反硝化也比传统活性污泥法显示出更高的耐受性和降解效果。缺氧环境能够使部分难降解大分子有机物得以进一步分解；同时还对回流污泥中的微生物菌种进行筛选和强化，提升好氧过程的降解效能。特别是应对有毒有害污染物冲击时，前置反硝化工艺优势明显。
[0053] (六)好氧活性污泥池
[0054] 在高负荷好氧CBR工艺之后设置活性污泥工艺，前段CBR池能在很短停留时间内、高负荷条件下除去大部分COD，剩余COD和氨氮在活性污泥池内较低的负荷下被除去。
[0055] (七)二沉池
[0056] 用于对生化出水进行泥水分离，二沉池污泥部分回流到前端CBR池和缺氧池，维持系统内悬浮污泥浓度。
[0057] 下面通过实施例对本发明做进一步说明。
[0058] 以某煤化工厂的煤化工污水为处理对象，该污水含有1，4-丁二醇(BDO)、甲醇、醋酸和聚乙烯醇等有机污染物及微量锌等稀有金属。污水处理内容包括BDO污水及预处理后的BDO污水与生产污水、生活污水的混合污水，其水质分别为：前者化学需氧量(COD)为12000～18000mg/l，处理水量7.2L/h；后者化学需氧量(COD)为1200～2000mg/l，处理水量200L/h。
[0059] BDO预处理设计参数如下表：
[0060]序号 指标 单位 进水水质 出水水质 去除率
1 COD mg/l ≤11800 ≤500 96％
2 BOD5 mg/l ≤8600
3 SS mg/l 70 70
4 PH 6～9 6～9
5 油 mg/l 10 10
1 COD mg/l ≤11800 ≤500 96％
2 BOD5 mg/l ≤8600
3 SS mg/l 70 70
4 PH 6～9 6～9
5 油 mg/l 10 10
[0061] 主生化处理设计参数如下表：
[0062]序号 指标 单位 进水水质 出水水质 去除率
1 CODCr mg/L ≤1200 ≤100 92％
2 BOD5 mg/L ≤20
3 NH3-N mg/L 120 ≤15 88％
4 TN mg/L 170 ≤30 82％
5 SS mg/L 70 70
6 pH 6～9 6～9
7 油 mg/L 10 5 50％
8 甲醛 mg/L 1
9 总锌 mg/L 2
1 CODCr mg/L ≤1200 ≤100 92％
2 BOD5 mg/L ≤20
3 NH3-N mg/L 120 ≤15 88％
4 TN mg/L 170 ≤30 82％
5 SS mg/L 70 70
6 pH 6～9 6～9
7 油 mg/L 10 5 50％
8 甲醛 mg/L 1
9 总锌 mg/L 2
[0063] 各工艺段出水平均COD以及COD平均除去率对比：
[0064]
[0065]
[0066] 可以看出，煤化工污水经过该工艺处理后，不需要在后面增加深度处理，出水COD即可满足小于等于50mg/l的国家一级排放标准，节省投资和运行费用。