申请日2016.04.14
公开(公告)日2016.06.15
IPC分类号C02F9/14; C02F3/30; C02F103/34
摘要
一种高氨氮煤气化废水生物脱氮系统，由一级生化池和一级二沉池组成，分为4个反应区及一个脱气区，其特征在于，四个反应区包括两级缺氧区及两级好氧区，分别是前置反硝化区、好氧区、后置反硝化区、后曝气区及脱气区;前置反硝化区接收好氧区的回流混合液和下游二沉池的回流污泥;后置反硝化区设置酸和碳源投加系统;其结构紧凑，占地面积小，针对高毒性，低生物适应性的煤气化废水具有高脱氮率，两级缺氧好氧区的设计灵活，运行稳定，抗冲击负荷能力强。
权利要求书
1.一种高氨氮煤气化废水生物脱氮系统，由一级生化池和一级二沉池组成，分为4个反应区及一个脱气区，其特征在于，四个反应区包括两级缺氧区及两级好氧区，分别是前置反硝化区、好氧区、后置反硝化区、后曝气区及脱气区;其中反应区和脱气区为合建结构;前置反硝化区接收好氧区的回流混合液和下游二沉池的回流污泥;后置反硝化区设置酸和碳源投加系统。
2.根据权利要求1所述的高氨氮煤气化废水生物脱氮系统，其特征在于，前置反硝化区设置磷源和碳源投加系统。
3.根据权利要求1所述的高氨氮煤气化废水生物脱氮系统，其特征在于，好氧区设置碱投加管路。
4.根据权利要求1所述的高氨氮煤气化废水生物脱氮系统，其特征在于，前置反硝化区和后置反硝化区中均设置有pH探头及氧化还原电位探头。
5.根据权利要求1所述的高氨氮煤气化废水生物脱氮系统，其特征在于，好氧区和后曝气区中均设置有pH探头及浸入式溶解氧在线分析仪。
6.根据权利要求1所述的高氨氮煤气化废水生物脱氮系统，其特征在于，前置反硝化区和后置反硝化区中均设置有混合搅拌装置。
7.根据权利要求1所述的高氨氮煤气化废水生物脱氮系统，其特征在于，好氧区和后曝气区中均设置有曝气装置，其中好氧区中采用VIBRAIR振动式中孔曝气器。
8.根据权利要求1所述的高氨氮煤气化废水生物脱氮系统，其特征在于，脱气区分为三格，第一格中设置混合搅拌装置提供扰动将后曝气区的污水中过饱和的溶解氮气脱出形成气泡，第二格及第三格提供污水足够的停留时间。
9.根据权利要求1所述的高氨氮煤气化废水生物脱氮系统，其特征在于，回流混合液管路上设置有变频控制可调流量容积式潜水泵;回流污泥管路上设置有变频控制可调流量容积式泵。
10.一种基于权利要求1中高氨氮煤气化废水生物脱氮系统的脱氮处理方法，包括下列过程，污水首先进入前置反硝化区，与二沉池的回流污泥和好氧区回流的混合液混合,其中前置反硝化区通过pH及氧化还原电位来监测反应区的缺氧状态;利用混合搅拌装置来保证前置反硝化区的活性污泥均匀混合并处于悬浮状态，在前置反硝化区分别补充前置反硝化区反硝化所需的磷源及碳源;
混合液经过前置反硝化区反硝化出水进入好氧区，好氧区设置有曝气装置，在好氧区设置有浸入式溶解氧在线分析仪，随时监测并控制调整好氧区的溶解氧状态，根据碳氧化硝化实际需氧量来调整曝气设备的供氧能力;好氧区通过投加碱补充好氧区硝化反应所需的碱度;
好氧区出水进入后置反硝化区，利用外加碳源进行后置反硝化反应，去除前置反硝化区/好氧区剩余的硝酸盐;在后置反硝化区需投加酸以中和反硝化过程产生的碱度，以保证适宜的pH值;
利用后曝气区去除后置反硝化区中未消耗完全的有机物，保证出水COD、BOD达标;
最后污水经过脱气区脱除生化池内产生的过饱和氮气气泡;此区分为三格，第一格通过设置的搅拌器提供扰动将后曝气区的污水中过饱和的溶解氮气脱出形成气泡，在第二格及第三格提供足够的停留时间使气泡释放出。
说明书
一种高氨氮煤气化废水生物脱氮系统和方法
技术领域
本发明涉及一种工业废水生物脱氮的工艺，具体地说是一种煤气化高氨氮废水的生物脱氮处理。
背景技术
煤气化技术在国内的煤化工及化工装置中得到广泛应用，煤气化工艺中产生的大量高污染工业废水主要是气化炉在制造煤气过程中产生的废水，包括气化炉排出的气化黑水和洗涤塔的循环排水经初步沉淀后的混合废水，其水质成分复杂，废水中不但存在大量悬浮固体和水溶性无机化合物，还含有高浓度的氨氮，并伴有大量的氰化物，硫化物，酚类化合物等有毒有害物质，属于较难生物降解的高浓度有机工业废水。因此，煤气化废水的处理一直是国内外废水处理领域的一大难题。
目前治理氮素污染，生物脱氮是最经济有效的氮治理技术，然而针对煤化工废水的生物脱氮，则存在着有机物含量低，碱度不足，并且水中存在的大量有毒物质，包括氰化物，硫化物，酚类化合物等物质严重影响了活性污泥的生存活性，因而直接影响到活性污泥的脱氮效果。
因此，针对煤化工废水的生物脱氮措施需要解决的问题是，如何能够设计出一种有效的工艺，使微生物经过合理的培养及驯化，能够快速适应煤化工废水的复杂性和毒性。
发明内容
本发明的目的是提供一种简单有效，运行稳定，抗毒性能力强的生物脱氮系统和工艺。
本发明所采用的技术方案是：一种高氨氮煤气化废水生物脱氮系统，由一级生化池和一级二沉池组成，分为4个反应区及一个脱气区，其特征在于，四个反应区包括两级缺氧区及两级好氧区，分别是前置反硝化区、好氧区、后置反硝化区、后曝气区及脱气区;其中反应区和脱气区为合建结构;前置反硝化区接收好氧区的回流混合液和下游二沉池的回流污泥;后置反硝化区设置酸和碳源投加系统。
还提供一种高氨氮煤气化废水的生物脱氮处理系统的处理方法，包括下列过程，污水首先进入前置反硝化区，与二沉池的回流污泥和好氧区回流的混合液混合,其中前置反硝化区通过pH及氧化还原电位来监测反应区的缺氧状态;利用混合搅拌装置来保证前置反硝化区的活性污泥均匀混合并处于悬浮状态，在前置反硝化区分别补充前置反硝化区反硝化所需的磷源及碳源;
混合液经过前置反硝化区反硝化出水进入好氧区，好氧区设置有曝气装置，在好氧区设置有浸入式溶解氧在线分析仪，随时监测并控制调整好氧区的溶解氧状态，根据碳氧化硝化实际需氧量来调整曝气设备的供氧能力;好氧区通过投加碱补充好氧区硝化反应所需的碱度;
好氧区出水进入后置反硝化区，利用外加碳源进行后置反硝化反应，去除前置反硝化区/好氧区剩余的硝酸盐;在后置反硝化区需投加酸以中和反硝化过程产生的碱度，以保证适宜的pH值;
利用后曝气区去除后置反硝化区中未消耗完全的有机物，保证出水COD、BOD达标;
最后污水经过脱气区脱除生化池内产生的过饱和氮气气泡;此区分为三格，第一格通过设置的搅拌器提供扰动将后曝气区的污水中过饱和的溶解氮气脱出形成气泡，在第二格及第三格提供足够的停留时间使气泡释放出。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
结构紧凑，占地面积小。本技术工艺反应器内的污泥浓度较高，位于A1区及A2区内分别设置有外加碳源投加点，与传统的A2区中利用内源代谢物质进行反硝化的过程相比，可极大提高反应速率，相应的可减少反应区的容积，节约了占地。
针对高毒性，低生物适应性的煤气化废水的高脱氮率。本工艺设置的高回流比(内回流500%～600%)可极大降低进水对于微生物的毒害，并有效地稀释进水的氮浓度，保证了出水的氮去除率。试验过程中，某煤气化废水进水的总氮浓度和氨氮浓度分为500mg/l和488mg/l，启动过程历时一个月，总氮去除率基本稳定在95%左右。
两级缺氧好氧区的设计灵活，运行稳定，抗冲击负荷能力强。
后置的脱气区可有效去除活性污泥所夹带的氮气泡，从而改善了二沉池的污泥沉淀性能。