一种兰炭废水脱碳脱总氮处理工艺

摘要

本发明公开了一种兰炭废水脱碳脱总氮处理工艺，包括预处理系统、生化处理系统、深度处理系统，预处理系统包括隔油池和两级气浮处理，生化处理系统包括多功能脱氮池、第一好氧池、第二沉淀池、缺氧池、第二好氧池、第三沉淀池，多功能脱氮池、第一好氧池、缺氧池和第二好氧池分别投加HSBEMBM 环境治理微生物制剂，第一好氧池的混合液部分回流至多功能脱氮池，深度处理系统包括光催化臭氧氧化反应塔，生化处理系统中还包括一污泥吸附床反应池，第一好氧池在其流程方向上具有若干个回流口，光催化臭氧氧化反应塔顶部设有集气管，收集从水面溢出的剩余臭氧后引至所述的第一级涡凹气浮池内。通过本工艺的系统处理能够对兰炭废水达到很好的处理效果，同时适用性强而操作方便。

权利要求

1.一种兰炭废水脱碳脱总氮处理工艺，包括预处理系统、生化处理系统、深度处理系统，预处理系统包括隔油池和两级气浮处理，生化处理系统包括多功能脱氮池、第一好氧池、第二沉淀池、缺氧池、第二好氧池、第三沉淀池，多功能脱氮池、第一好氧池、缺氧池、第二好氧池分别投加HSBEMBM 环境治理微生物制剂，第一好氧池的混合液部分回流至多功能脱氮池，深度处理系统包括光催化臭氧氧化单元，其特征在于：生化处理系统中还包括一污泥吸附床反应器和第一沉淀池，经预处理系统处理后的废水进入污泥吸附床反应器，后经第一沉淀池泥水分离，然后再进入多功能脱氮池、第一好氧池及后续生化单元进行生化反应；该污泥吸附床反应器中投有生化处理系统所产生的剩余污泥，同时投加有吸附材料和生物酶诱导因子；所述污泥吸附床反应器内混合物浓度控制在4000-5000mg/L ；

第一好氧池在其流程方向上具有若干个回流口，均与回流管道连通，其中末端的回流口保持常开；当其余回流口位置上的亚硝基氮浓度与多功能脱氮池内氨氮浓度比值达到1:

1.6 ～ 2.5 时，开启该回流口处的回流泵，使混合液同时从此处回流至多功能脱氮池；光催化臭氧氧化反应塔顶部设有集气管，收集从水面溢出的剩余臭氧后引至第一级涡凹气浮池内，使其以微小气泡的形式通入水体中。

说明书

一种兰炭废水脱碳脱总氮处理工艺

技术领域

[0001] 本发明涉及工业废水处理技术领域，尤其涉及一种兰炭废水脱碳脱总氮处理工艺。

背景技术

[0002] 兰炭又称半焦，它是用长焰煤、不粘煤和弱粘煤等经过中低温干馏（600~800℃）热解得到的较低挥发分固体碳质产物，其废水水质成分与焦化废水相似。焦炭生产中干馏温度约为1000 ℃，而兰炭生产中干馏温度低。故兰炭废水中含有大量未被高温氧化的中低分子污染物，其浓度要比焦化废水高出10 倍左右。兰炭废水主要含有高浓度有机物和无机物，有机污染物主要含有煤焦油类物质，其中酚类的含量很高，还有单环及多环的芳香族化合物，以及含氮、硫、氧的杂环化合物等；无机污染物主要以铵盐为主，也含有硫化物、硫氰化物、氰化物等有害物质；其中COD高达30000-40000mg/L，氨氮高达2500-3000mg/L；若未经处理直接排放将会对水环境造成严重污染。目前，兰炭废水已经成为国内外公认的难降解废水之一。

[0003] 现有兰炭企业废水处理系统多采用物理法、化学法和生物法：其主要处理工艺方法有吸附法、烟道气处理法、活性污泥法、焚烧法、催化氧化-生化法、蒸氨脱酚-SBR法和乳状液膜法等，它们存在的问题：投资成本高、处理成本高、适用性不强、处理困难或产生二次污染等问题，如吸附法处理成本高，吸附再生困难，不适用高浓度废水处理，烟道气法要求废水中氨含量必须与烟道气所需氨量平衡，使用受限制；焚烧法处理投资大，对处理水质要求高，适用性不强；催化氧化法要在高温高压条件下进行，处理成本高，投资规模和运行费用大；蒸氨脱酚-SBR法需要用到有机溶剂脱酚，会产生二次污染，且先进行脱酚处理后影响氨氮处理效率，增加了后续处理的难度，这些都可能使出水不能达到《炼焦化学工业污染物排放标准》GB16171-2012中表2直接排放标准。

发明内容

[0004] 本发明的提出是为了克服以上处理方法存在的问题，提出一种针对兰炭废水的处理效果好、适用性强、稳定可靠且操作方便、处理运行费用较低的脱碳脱总氮的处理工艺。

[0005] 为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

[0006] 一种兰炭废水脱碳脱总氮处理工艺，包括预处理系统、生化处理系统、深度处理系统，预处理系统包括隔油池和两级气浮处理，生化处理系统包括多功能脱氮池、第一好氧池、第二沉淀池、缺氧池、第二好氧池、第三沉淀池，多功能脱氮池、第一好氧池、缺氧池和第二好氧池分别投加HSBEMBM环境治理微生物制剂，第一好氧池的混合液部分回流至多功能脱氮池，深度处理系统包括光催化臭氧氧化单元，其特征在于：

[0007] 生化处理系统中还包括一污泥吸附床反应器和第一沉淀池，经预处理系统处理后的废水进入污泥吸附床反应器，后经第一沉淀池泥水分离，然后再进入多功能脱氮池、第一好氧池及后续生化单元进行生化反应；然后再进入多功能脱氮池、第一好氧池及后续生化单元进行生化处理；该污泥吸附床反应器中投有生化处理系统所产生的剩余污泥，同时投加有吸附材料和生物酶诱导因子；所述污泥吸附床反应池内混合物浓度控制在4000-5000mg/L；

[0008] 第一好氧池在其流程方向上具有若干个回流口，均与回流管道连通，其中末端的回流口保持常开；当其余回流口位置上的亚硝基氮浓度与多功能脱氮池内氨氮浓度比值达到1:1.6～2.5时，开启该回流口处的回流泵，使混合液同时从此处回流至多功能脱氮池；

[0009] 光催化臭氧氧化反应塔顶部设有集气管，收集从水面溢出的剩余臭氧后引至所述的第一级涡凹气浮池内。

[0010] 多功能脱氮池，简称HLA池，在缺氧条件下，由反硝化细菌将硝基氮、亚硝基氮转化为氮气，或由厌氧氨氧化菌将亚硝基氮与氨氮转化为氮气的过程，从而达到脱氮的功能；同时菌落群中的其余异养型微生物将有机物转化为中间态的物质、小分子或CO2等，起到脱碳的作用，故名多功能脱氮池。

[0011] HSBEMBM环境治理微生物制剂为市售常用菌种，是目前效果最好，商业应用最广泛的微生物菌种之一。

[0012] 所述废水首先经隔油池和两级气浮预处理，预处理出水经PASAB（污泥吸附床反应器）反应器吸附降解，再经“HLA+O-A/O”生化处理，生化出水依次流经RBAF、光催化臭氧氧化、曝气生物滤池、多介质过滤器、UF/RO膜系统的深度处理系统，使处理后的出水水质达标排放或者回用。

[0013] 所述预处理过程是兰炭废水首先进入隔油池，去除绝大部分重油和部分轻油，出水进入调节池均质处理后连接进入二级涡凹气浮处理，通过散气叶轮把“微气泡”均匀的分布于污水中，同时投加破乳剂，去除绝大部分乳化油和浮油以及大部分不溶解的悬浮物质，如投加季胺多元聚合物，投加量20mg/L左右，比传统药剂PAC等投加量明显减少（传统PAC投加100mg/L以上）；另外浮渣产生量仅为PAC的1/3；同时在第一级的涡凹气浮池气浮段液面上方接入了剩余臭氧，使其以微气泡的形式通入水体中，资源化利用臭氧，臭氧氧化能力很强，通常认为臭氧通过直接反应（臭氧以氧分子形式与水体中的有机物进行直接反应）和间接反应（碱性条件下臭氧在水体中分解后产生氧化性很强的羟基自由基等中间产物，发生间接氧化反应）两种途径与许多有机物或官能团发生反应，如C=C、C≡C、芳香化合物、杂环化合物、N=N、C=N、-OH、-SH、-NH2、-CHO等；也可将非极性物质转变为极性物质，将高分子有机物转变为低分子有机物，将亲水性有机胶团转变为疏水性易凝聚过滤的无机物，因而，在第一级涡凹气浮池的气浮段引入剩余臭氧，不仅资源化利用了臭氧，而且提高了气浮段除油效果、同时增加了有害物质的去除量、减轻了生化段的处理负荷、降低了系统的运行成本（避免了系统运行时后端剩余臭氧的处理成本、提高系统预处理效率、降低生化系统以及深度处理系统的处理成本等）等优点，因此，预处理阶段石油类、总油去除率分别达到93.3%和90%（未利用剩余臭氧的达到85.3%和76%）；同时对COD有较好的去除效果，去除率达到20%以上（未引用剩余臭氧的预处理阶段COD去除率为11%），对挥发酚、氨氮和总氮也有一定的去除效果。预处理出口接生化单元。

[0014] 所述生化处理单元中，所述PASAB反应器名为污泥吸附床反应器，与第一沉淀池构成生化前段预处理，池中的污泥为剩余活性污泥，在PASAB反应器内实现废水与剩余污泥（第二沉淀池或第三沉淀池中的剩余污泥）的充分混合吸附，同时通过干粉投加装置，投加沸石粉、活性炭等吸附材料，起到载体、增强絮凝以及吸附的效果，并根据水质指标需要适量投加生物酶诱导因子，例如：Ca2+、Mo2+等；促进细菌内特定生物降解酶活性，提高吸附并降解有毒有害物质的能力。因此PASAB反应器通过载体和剩余污泥的吸附能力以及利用剩余污泥中的微生物能够去除大部分COD、氨氮、挥发酚、芳香烃等有害物质，之后吸附饱和的污泥和吸附材料进入第一沉淀池实现泥水分离，从而实现对进水中难降解污染物的有效分离去除，PASAB反应器的水力停留时间控制在35-60min内，根据水质及系统处理情况排泥，第一沉淀池污泥直接排入污泥浓缩池。

[0015] HLA与第一好氧池分别投加HSBEMBM环境治理微生物制剂，HLA主要承担水解酸化功能，同时也承担反硝化和厌氧氨氧化功能，第一好氧池承担主要脱碳和短程硝化的功能，在第一好氧池的廊道中设置多个回流口，如在第一好氧池采用“S”型廊道上，在整个廊道上安装多个回流口，如在廊道的1/3、2/3、末端都安装回流口，根据进水水质以及整个系统的运行情况调整回流位置以及回流量，即在第一好氧池廊道某回流口位置的亚硝基氮浓度与HLA池氨氮浓度比值能达到40%-60%，开启此回流口的泵进行混合液回流，使其能处在短程硝化反硝化或厌氧氨氧化过程，有效的提高系统的脱氮效果，因而安装多个回流口以便在实施过程中及时调整不同回流位置和回流量实现高效脱氮的功能（调控系统的短程硝化反硝化、厌氧氨氧化功能）的同时去除COD，提高系统的脱氮效率以及抗缓冲能力，从而降低后端A（缺氧池）/O（第二好氧池）系统的负荷；通过第二沉淀池的泥水分离，出水进入缺氧池与第二好氧池构成传统的A/O系统，进一步脱氮除碳，确保系统的最终出水的达标排放；再通过第三沉淀池进行泥水分离，生化出水接入深度处理系统。

[0016] 在第一好氧池的2/3廊道位置和末端同时回流且其回流量比分别为60%和40%，对脱碳和脱氮有较佳的去除效果。同时生化阶段出水COD降至120mg/L以下，氨氮＜0.5mg/L，总氮＜20mg/L，挥发酚＜0.2mg/L，石油类＜1mg/L，色度降至140倍以下。而仅末端回流，出水总氮在40-60mg/L的附近内，增加了深度处理负荷，可能导致最终出水总氮不达标（GB16171-2012中表2直接排放）。

[0017] 所述深度处理系统包括RBAF、光催化臭氧氧化、曝气生物滤池（BAF）、多介质过滤器、UF/RO膜系统的深度处理系统，最终达到回用的功能。所述的内循环曝气生物滤池（RBAF）是通过调整滤池中的滤料层布置和进水曝气方式，实现进水在滤池中的内循环，从而提高BAF的分解和分离效果，对于生化出水的有机物进行有效去除。所述光催化臭氧氧化承担分解有机物为可生化的小分子物质以及去除部分COD、去除氰化物和脱色的功能，废水从下端进入，同时臭氧（臭氧发生器产生）从下端通过微孔曝气盘进入水体，在光催化臭氧氧化反应塔内进行反应，废水从上端流出，剩余的臭氧溢出水面，通过顶部管道引流至第一级涡凹气浮池气浮段液面上方，作为气浮段气源之一，资源化利用剩余臭氧去除部分有害物质，节省资源及成本。光催化臭氧氧化出水再经曝气生物滤池、多介质过滤器、UF/RO膜处理等，出水水质达到《炼焦化学工业污染物排放标准》GB16171-2012中表3直接排放标准。

附图说明

[0018] 图1为本发明实例工艺流程图。

[0019] 图2为第一好氧池混合液回流示意图。

[0020] 图3为光催化臭氧氧化反应装置示意图。

具体实施方式

[0021] 下面根据图1的工艺流程图来说明具体实施过程：

[0022] 图1中，A为兰炭废水；B为剩余臭氧；C为剩余污泥；D为污泥回流；E 为混合液回流，F为出水或回用。本工程中的兰炭废水来自某兰炭生产厂经由蒸氨、脱酚、除油前处理后的废水，由含酚废水与含油废水两部分（以4:6的进水量）组成，水质指标如表1所示，按图1的工艺流程设计进水量为1m3/h的装置运行，处理过程如下：

[0023]

[0024] 1）预处理系统：

[0025] 兰炭废水进入隔油池，去除绝大部分重油和部分轻油，进入调节池均质处理后进入二级涡凹气浮处理，每级投加季胺多元聚合物约10mg/L，去除绝大部分乳化油和浮油，同时去除大部分不溶解的悬浮物质，且在第一级涡凹气浮池气浮段上的利用剩余臭氧作为气源之一，资源化利用臭氧，氧化处理部分物质，降低废水中的COD、氨氮、挥发酚等有害物质，气浮出水接入生化系统。下表2中就预处理后出水的效果对气浮段引入臭氧和利用空气源进行说明（其他控制参数一样的条件下），资源化利用剩余臭氧的预处理出水石油类、总油去除率分别达到93.3%和90%（未利用剩余臭氧的达到85.3%和76%）；同时对COD有较好的去除效果，去除率达到20%以上（未引用剩余臭氧的预处理阶段COD去除率为11%），对挥发酚、氨氮和总氮也有一定的去除效果。

[0026]

[0027] 2）生化系统：

[0028] 预处理出水进入PASAB反应器，与剩余污泥充分混合，同时根据实际情况，投加载体和生物酶诱导因子，选取混合物浓度为5000mg/L（PASAB反应器内内控制不同的混合液浓度，其出水水质情况如表3所示），水力停留60min，之后进入第一沉淀池实现泥水分离，出水进入HLA+第一好氧池，在第一好氧池的廊道中设置多个回流口11、12、13，采用“S”型廊道（平均分为1/3廊道31、2/3廊道32及末端33）上，在第一好氧池的2/3廊道位置和末端同时回流且其回流比60%和40%（表4显示了在廊道2/3、末端不同回流比的整个生化出水的水质情况），再经第二沉淀池进行泥水分离，后进入A/O系统进一步脱氮脱碳，保障系统的出水总氮的达标排放。在此次试验过程中得出，生化阶段出水COD降至120mg/L以下，氨氮＜0.5mg/L，总氮＜20mg/L，挥发酚＜0.2mg/L，石油类＜1mg/L，色度降至140倍以下；而仅末端回流，出水总氮在40-60mg/L的附近内，增加了深度处理负荷，也可能导致最终出水总氮不达标（GB16171-2012中表2直接排放）。在整个生化处理过程中，第二沉淀池污泥回流至HLA池，第三沉淀池污泥回流至缺氧池；同时也根据水质及系统处理情况排泥，剩余污泥排入PASAB反应器或污泥浓缩池。

[0029]

[0030]

[0031] 3）深度处理：

[0032] 所述深度处理系统包括RBAF、光催化臭氧反应塔、曝气生物滤池（BAF）、多介质过滤器、UF/RO膜系统的深度处理系统，最终达到回用的功能。所述的内循环曝气生物滤池（RBAF）是通过调整滤池中的滤料层布置和进水曝气方式，实现进水在滤池中的内循环，从而提高BAF的分解和分离效果，对于生化出水的有机物进行有效去除。所述光催化臭氧氧化承担分解有机物为可生化的小分子物质以及去除部分COD、去除氰化物和脱色的功能，废水从下端51进入，同时臭氧（臭氧发生器产生）从下端52通过微孔曝气盘23进入水体，在光催化臭氧氧化反应塔内通过紫外光源22的照射进行反应，废水从上端53流出，剩余的臭氧溢出水面，通过顶部管道24引流至第一级涡凹气浮池气浮段液面上方，作为气浮段气源之一，资源化利用剩余臭氧去除部分有害物质，节省资源及成本。光催化臭氧氧化出水再经曝气生物滤池、多介质过滤器、UF/RO膜处理，出水水质达到《炼焦化学工业污染物排放标准》GB16171-2012中表3直接排放标准。深度出水水质如表5所示：

[0033]