申请日2016.05.31
公开(公告)日2016.09.07
IPC分类号C02F9/14; C02F101/30
摘要
本发明公开了一种煤化工废水处理系统及其处理工艺，所述煤化工废水处理系统包括依次连接设置的原水槽、厌氧槽、好氧槽和膜槽，煤化工废水经提升泵至原水槽后，先后通过厌氧槽，好氧槽和膜槽，所述好氧槽内设有曝气装置，所述膜槽下部与厌氧槽之间设置有回流循环管道，所述厌氧槽上设有活性焦投加系统，在厌氧槽内投加一定量的活性焦。活性焦在所述废水处理系统中能够充分发挥其中孔发达的特性，对废水中的难降解有机物和大分子有机物等具有非常好的吸附作用，同时活性焦可以作为活性污泥胶核，改善污泥性能和含水特性，在膜表面形成良好的水力通道，保证膜通量、防止膜污堵;且活性焦可再生或者与污泥混合脱水后掺烧，使用成本低。
权利要求书
1.一种煤化工废水处理系统，包括：
依次连接设置的原水槽、厌氧槽、好氧槽和膜槽，所述原水槽中的煤化工废水，先后通过所述厌氧槽，所述好氧槽和所述膜槽，所述好氧槽内设有曝气装置，所述膜槽下部与所述厌氧槽之间设置有回流循环管道;
其特征在于，
所述厌氧槽上设有活性焦投加系统，用于往所述厌氧槽内投加活性焦。
2.根据权利要求1所述的煤化工废水处理系统，其特征在于，所述活性焦为低阶煤制活性焦，活性焦的粒径范围为60目～200目，堆比重为0.5g/ml～0.6g/ml。
3.根据权利要求1或2所述的煤化工废水处理系统，其特征在于，所述原水槽与所述厌氧槽之间设有预处理单元，对煤化工废水做隔油和/或气浮处理。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的煤化工废水处理系统，其特征在于，所述厌氧槽和所述好氧槽之间设有兼氧槽。
5.根据权利要求1-4任一项所述的煤化工废水处理系统，其特征在于，所述好氧槽包括一级好氧槽和二级好氧槽。
6.根据权利要求1所述的煤化工废水处理系统，其特征在于，所述活性焦与剩余污泥从所述膜槽排出后进入脱水混合炭烧装置。
7.根据权利要求1所述的煤化工废水处理系统，其特征在于，所述膜槽中设有膜组件，所述膜组件连接所述曝气装置鼓风曝气。
8.基于权利要求1-7任一项所述的煤化工废水处理系统的废水处理工艺，其特征在于，包括以下步骤：
将煤化工废水从所述原水槽送入至所述厌氧槽，所述厌氧槽水温控制在20℃～35℃，pH控制6～9;
在所述厌氧槽内投加活性焦;
所述厌氧槽出来的废水进入所述好氧槽，所述好氧槽水温控制在20℃～35℃，pH控制6～9，溶解氧浓度为2mg/L～5mg/L;
所述好氧槽出来的废水进入所述膜槽，通过膜抽吸吸水泵过滤，出水注入储水桶。
9.根据权利要求8所述的废水处理工艺，其特征在于，所述活性焦的投加量以下述方程计算：
其中：a—活性焦的投加量，kg/m3
Q—污水流量，m3/d
Δx—剩余污泥产量，kgMLSS/d
MLSS—池内活性污泥浓度，kg/m3
q—池内活性焦浓度，kg/m3
Y—污泥增值率
Kd—污泥自身氧化率，d-1
Θc—污泥龄，d
BODf、BODo—进水、出水中的BOD浓度，kg/m3
fp—不可生物降解和惰性部分占SSf的百分数
SSf—进水中的悬浮物浓度，kg/m3。
10.根据权利要求9所述的废水处理工艺，其特征在于，所述活性焦的孔径为2nm～50nm;所述槽膜内的活性焦浓度为4kg/m3～6kg/m3;所述槽膜内的活性污泥浓度为15kg/m3～20kg/m3。
说明书
一种煤化工废水处理系统及处理工艺
技术领域
本发明涉及废水处理领域，具体涉及一种采用活性焦强化膜生物反应器处理煤化工废水的系统及废水处理工艺。
背景技术
煤化工是指以煤为原料，经化学加工使煤炭转化为气体、液体和固体产品或者半成品，而后进一步加工成化工、能源产品的工业。此过程中废水排放量很大，废水中含有大量酚、氰、氨氮等有毒有害物质。综合废水中COD一般在5000mg/l左右、氨氮在200～500mg/l，废水中所含有机物包括酚类、多环芳香族化合物及含氮、氧、硫的杂环化合物等，是一种典型的含有难降解有机化合物的工业废水。同时，由于废水中含有各种生色团和助色团有机物，废水的色度和浊度高，这些污染物如果排放到环境中，会对生态环境和人体健康造成极大危害。因此，在国内外煤化工废水处理领域中，煤气化废水的处理，一直备受关注。
现有技术中，煤化工废水的处理工艺主要包括预处理、二级处理及深度处理方法。其中，预处理主要包括隔油、气浮等。二级处理为生化处理，对于预处理后的废水采用厌氧或好氧生物法处理，单一使用好氧生物法处理后，水中的COD指标难为稳定达标;厌氧生物法可以有效去除废水中的酚类和杂环类化合物，但其它有机化合物的去除效果并不理想，生化处理后水中的COD、氨氮等浓度有了极大下降，但仍未达排放标准，需进一步深度处理。
膜生物反应器(MBR)是将膜分离技术和微生物生化降解作用相结合的一种废水处理方式，与传统的生化处理方法相比，不但能够处理较高的污泥浓度的废水，而且停留时间短，能够实现更稳定的出水水质，受到了广泛的关注。
中国专利CN1490263A公开了一种新型的强化膜生物反应器水处理技术，该技术中经过二级生物处理后的废水进入膜生物反应器后，需先投加催化剂，改变稳定性有机物结构，再投加粉末活性炭等吸附剂以提高有机物的去除效率。由于活性炭小孔发达，仅能吸附某些小分子或中等分子量有机物，这在一定程度上大大增加了废水处理成本和出水水质的不稳定性，且该技术方案主要应用于难降解废水的低有机物浓度水处理，具有很大的局限性。
中国专利申请CN101781064A公开了一种煤化工废水的处理工艺，将废水通过过滤单元，除去部分悬浮物，再通过O3/H2O2处理单元利用化学强氧化剂氧化强化分解废水中残余的难降解有机物，最后通过复合膜生物反应器单元，利用粉末活性炭吸附、生物降解和膜滤协同强化去除剩余有机物，该方法与专利CN1490263A同样都是利用活性炭作吸附剂，但活性炭的过渡孔，特别是小孔非常发达，对于难降解有机物或大分子有机物不能起到很好的吸附作用，为了达到出水要求，还需要加入其它处理环节，工艺复杂。
发明内容
因此，本发明要解决的技术问题在于：现有煤化工废水处理工艺处理效率低且工艺流程复杂。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：
本发明提供的一种煤化工废水处理系统，包括：
依次连接设置的原水槽、厌氧槽、好氧槽和膜槽，所述原水槽中的煤化工废水，先后通过所述厌氧槽，所述好氧槽和所述膜槽，所述好氧槽内设有曝气装置，所述膜槽下部与所述厌氧槽之间设置有回流循环管道;
所述厌氧槽上设有活性焦投加系统，用于往所述厌氧槽内投加活性焦;所述活性焦投加系统为封闭式，可实现连续动态投加。
所述活性焦为低阶煤制活性焦，活性焦的粒径范围为60目～200目，堆比重为0.5g/ml～0.6g/ml。
所述原水槽与所述厌氧槽之间设有预处理单元，对煤化工废水做隔油和/或气浮处理。
所述厌氧槽和所述好氧槽之间设有兼氧槽。
所述好氧槽包括一级好氧槽和二级好氧槽。
所述活性焦与剩余污泥从所述膜槽排出后进入脱水混合炭烧装置。
所述膜槽中设有膜组件，所述膜组件为平板膜组件，所述膜组件连接所述曝气装置鼓风曝气。
基于所述煤化工废水处理系统的废水处理工艺，包括以下步骤：
将煤化工废水从所述原水槽送入至所述厌氧槽，所述厌氧槽水温控制在20℃～35℃，pH控制6～9;
在所述厌氧槽内投加活性焦;
所述厌氧槽出来的废水进入所述好氧槽，所述好氧槽水温控制在20℃～35℃，pH控制6～9，溶解氧浓度为2mg/L～5mg/L;
所述好氧槽出来的废水进入所述膜槽，通过膜抽吸吸水泵过滤，出水注入储水桶。
活性焦的投加量以下述方程计算：
其中：a—活性焦的投加量，kg/m3
Q—污水流量，m3/d
Δx—剩余污泥产量，kgMLSS/d
MLSS—池内活性污泥浓度，kg/m3
q—池内活性焦浓度，kg/m3
Y—污泥增值率
Kd—污泥自身氧化率，d-1
Θc—污泥龄，d
BODf、BODo—进水、出水中的BOD浓度，kg/m3
fp—不可生物降解和惰性部分占SSf的百分数
SSf—进水中的悬浮物浓度，kg/m3。
所述活性焦的孔径范围为2nm～50nm;所述槽膜内的活性焦浓度为4kg/m3～6kg/m3;所述槽膜内的活性污泥浓度为15kg/m3～20kg/m3。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
1、本发明实施例所述的煤化工废水处理系统，将活性焦与膜生物反应器结合，由于活性焦中存在丰富的孔隙结构，不同孔径的通孔构成多维通道结构，在吸附污水中的大分子有机物、小分子有机物的同时，还能通过多维结构锁住有机物分子。局部有机物浓度和微生物浓度提高，可以有效提高生物降解效率，同时活性焦作为活性污泥的胶核，改善了污泥的性能，有效维持膜组件的通量和防止膜污堵。提高了污水处理能力，降低膜槽的处理压力，简化了工艺流程、降低了设备成本;而且，还有效延长了所述煤化工废水处理系统及膜组件的使用寿命，降低了使用成本。
2、本发明实施例所述的煤化工废水处理系统，所述活性焦的化学性能稳定、孔隙结构合理，可以有效去除难降解有机物，同时，活性焦的机械强度高、能够再生、可重复使用。所述的活性焦价格低廉，使用成本低。
3、本发明实施例所述的煤化工废水处理系统，在原水槽与厌氧槽之间设预处理单元，对煤化工废水先做隔油、和/或气浮处理，对之后进入膜槽的废水处理有一定的稳定和强化作用，减轻了后续生化系统的处理压力，这种多级处理的系统有效提高了废水处理效率。
4、本发明实施例所述的煤化工废水处理系统，将曝气装置与膜组件有机耦合在一起，膜组件充分利用曝气装置的冲刷力从而减少膜表面的污染，省去了膜组件的在线清洗步骤，从而提高膜组件的使用寿命和污水处理效率。
5、本发明实施例所述的废水处理工艺，由于活性焦中存在丰富的孔隙结构，不同孔径的通孔构成多维通道结构，在吸附污水中的大分子有机物、小分子有机物的同时，还能通过多维结构锁住有机物分子，形成局部较高的有机物浓度和微生物浓度，提高系统的有机物降解效率。不但有效提高了污水处理能力，降低膜槽的处理压力，简化了工艺流程。
6、本发明实施例所述的废水处理工艺，通过活性焦的投加/排放来调整膜组件的透过性，同时，保持池内的污泥和活性焦浓度以及污泥停留时间的平衡，既保证了MBR工艺所需的高污泥龄，又能实现活性焦的吸附效率的不衰减。申请人发现，在系统中，膜槽内活性污泥浓度约为15kg/m3～20kg/m3，膜槽内活性焦浓度约为4kg/m3～6kg/m3，污泥增值率一般为0.5～0.6，污泥自身氧化率为0.08，污泥龄不应低于60d，不可生物降解和惰性部分占SSf的百分数根据实际情况取0.4～0.5，通过活性焦投加量的方程联立即计算出活性焦的投加量为最优的投入量，能够有效提高污水处理效果。
7、本发明实施例所述的废水处理工艺，活性焦还具有强化活性污泥性能的作用，活性焦作为载体使得有机物和微生物在其表面富集，特别当活性焦粒径范围为60目～200目，活性焦的有效孔径为2nm～50nm(IUPAC分法)，堆比重为0.5g/ml～0.6g/ml时，比表面积可达200m2/g～800m2/g，对有机大分子的吸附效果更好，有利于难降解COD的去除，且这一粒径的活性焦，经一定的曝气条件下在水中可以形成悬浮态，能够充分接触和吸附水中的有机物。其次，由于活性焦中孔和过渡孔所占比例很大，将其投放入于厌氧槽中，孔隙不会被污泥所堵塞，因此吸附能力、促进有机物分解等活性不受影响。
8.同时活性焦可以作为活性污泥胶核，改善污泥性能和含水特性，在膜表面形成良好的水力通道，保证膜通量、防止膜污堵;且活性焦可再生或者与污泥混合脱水后掺烧，使用成本低。