申请日2014.12.22
公开(公告)日2015.05.20
IPC分类号C02F9/14
摘要
本发明涉及一种工业废水处理技术，尤其是涉及一种煤制天然气生产废水的强化生物处理方法。其主要是解决现有技术所存在的传统生化处理工艺由于受限于污泥浓度不高、污泥龄不长等因素，系统的抗冲击负荷能力不强，在水质波动较大的情况，处理效果不稳定，影响了后续处理工艺的正常运行等的技术问题。本发明的方法包括：煤制气废水首先进入接触氧化池，煤制气废水中部分有机物在此进行降解;接触氧化池的出水进入到水解酸化池，水解酸化将部分大分子、难生物降解物质转化为小分子、易生物降解物质;水解酸化池出水进入缺氧池，有机污染物在缺氧池进一步进行降解;缺氧池出水进入ZB-MBR反应器，反应器中的微生物即被截留在反应器中。
摘要附图
权利要求书
1.一种煤制天然气生产废水的强化生物处理方法，其特征在于所述的方法包括：煤制气废水首先进入接触氧化池，接触氧化池采用组合型生物填料固定微生物，煤制气废水中可生化性较好的部分有机物在此进行降解;接触氧化池的出水进入到水解酸化池，水解酸化池采用组合型填料固定微生物，水解酸化将部分大分子、难生物降解物质转化为小分子、易生物降解物质;水解酸化池出水进入缺氧池，有机污染物在缺氧池进一步进行降解，同时依靠MBR区混合液的回流部分实现反硝化;缺氧池出水进入ZB-MBR反应器，MBR区内置聚偏氟乙烯中空纤维膜，利用超滤膜实现泥水分离，反应器中的微生物即被截留在反应器中。
2.根据权利要求1所述的一种煤制天然气生产废水的强化生物处理方法，其特征在于所述的ZB-MBR反应器由ZB区和MBR区组成，ZB区内置生物沸石，MBR区分为曝气区和膜过滤区，曝气区采用盘式微孔曝气头进行曝气，超滤膜放置在膜过滤区，经过各级生物处理的废水从超滤膜中抽出，反应器中的微生物被阻挡在反应器中。
3.根据权利要求1所述的一种煤制天然气生产废水的强化生物处理方法，其特征在于所述的ZB-MBR反应器中ZB:MBR的体积比为1:3，生物沸石床底部通过多孔隔板和MBR相互连通。
4.MBR区采用PVDF中空纤维膜组件，膜孔径为0.02μm。
5.根据权利要求1所述的一种煤制天然气生产废水的强化生物处理方法，其特征在于所述的ZB-MBR反应器的水力停留时间为48h，污泥浓度为6-10g/L，膜通量为15L-20/m2·h，膜过滤阻力小于30kPa;煤制气废水COD 2000-5000mg/L，NH3-N 50-200mg/L，出水COD≤200mg/L，NH3-N≤15mg/L，浊度 ≤1NTU。
说明书
一种煤制天然气生产废水的强化生物处理方法
技术领域
本发明涉及一种工业废水处理技术，尤其是涉及一种煤制天然气生产废水的强化生物处理方法。
背景技术
煤制天然气是指煤经过气化产生合成气，再经过甲烷化处理，生产代用天然气(SNG)。煤制气是“十二五”规划中煤化工的重要组成部分，符合国家“高碳能源低碳化利用”的能源发展战略，对实现煤炭资源的清洁利用意义重大。
在煤制气生产过程中每10吨天然气会产生约1吨工业废水，煤制气废水是煤制焦炭、煤气净化及焦化产品回收过程中产生的高浓度有机废水，属于焦化废水的一种。水质成分复杂，污染物浓度高。废水中含有大量的酚类、联苯、吡啶、吲哚和喹啉等有机污染物，还含有氰、无机氟离子和氨氮等有毒有害物质，污染物色度高，属较难生化降解的高浓度有机工业废水。
目前，煤制气有机废水处理工艺路线基本遵行预处理+生化处理+深度处理的三段式处理工艺。预处理工段主要包括隔油、气浮、沉淀等，主要目的是去除乳化油和SS及胶态COD。经过物化预处理后，煤制气废水的COD含量仍有 2000～5000mg/L，氨氮含量为50～200 mg/L，BOD5/COD范围为 0.25～0.35。煤制气有机废水的预处理工艺均是成熟的物化工艺，需要进一步提升的仍集中于生化处理及深度处理系统。国内鲁奇气化废水的治理普遍采用A/O、A/A/O和多级好氧生物处理工艺，此类传统的生化处理工艺由于受限于污泥浓度不高、污泥龄不长等因素，系统的抗冲击负荷能力不强，在水质波动较大的情况，处理效果不稳定，影响了后续处理工艺的正常运行。
发明内容
本发明是提供一种煤制天然气生产废水的强化生物处理方法，其主要是解决现有技术所存在的传统生化处理工艺由于受限于污泥浓度不高、污泥龄不长等因素，系统的抗冲击负荷能力不强，在水质波动较大的情况，处理效果不稳定，影响了后续处理工艺的正常运行等的技术问题。
本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：
本发明的一种煤制天然气生产废水的强化生物处理方法，所述的方法包括：经过物化预处理的煤制气有机废水首先进入接触氧化池，接触氧化池采用组合型生物填料固定微生物，来水中容易生物降解的部分有机物首先在接触氧化池被微生物分解，废水COD浓度大大降低。经过接触氧化降解的废水进入水解酸化池，水解酸化池采用组合型生物填料固定微生物，可将部分大分子、难生物降解物质转化为小分子、易生物降解物质，改善废水的可生化性。水解酸化池出水进入缺氧池，进一步进行生物降解，同时通过后续MBR池中的混合液回流实现反硝化，去除部分总氮。缺氧池出水进入生物沸石床(ZB)-MBR反应器，ZB区底部通过多孔隔板和MBR区相互连通，MBR内置超滤膜组件，实现泥水分离。
本发明包括接触氧化、水解酸化、缺氧和生物沸石床/MBR工艺。本发明针对煤制天然气废水有机物浓度高、可生化性差的特点，采用接触氧化、水解酸化、缺氧和生物沸石床-膜生物反应器技术对该种废水进行生物处理。采用水解酸化改善废水的可生化性，同时在水解酸化前置接触氧化单元先将废水中易于生物降解的有机物降解去除，从而避免由于废水COD浓度高，废水直接水解酸化很难控制在产酸阶段而直接进入产气阶段，不能达到改善生化性的作用。将接触氧化置于水解酸化之前，可以为水解酸化提供更适宜更稳定的运行环境，提高系统的抗冲击负荷能力。另外由于膜生物反应器采用了超滤膜，它具有如下的优点：由于膜生物反应器的微生物不会流失，污泥浓度特别高，而且不需要设二沉池，因此处理负荷很高，占地面积小;出水水质好，特别是不含悬浮物;膜生物反应器中微生物不会流失，也保证了反应器中微生物的种类极其丰富，有些不易生长的、对于难降解有机物有特别处理效果的微生物也会在反应器中达到很高的量，因此，膜生物反应器对于难降解有机废水有特别的处理能力;污泥龄长，污泥产量小，减少了污泥处理的麻烦。
本发明之难处在于废水的有机物浓度高、可生化性差，在一般实际工程中，设计者会建议首先采用厌氧或兼氧工艺产生水解酸化的作用改善废水的可生化性，但是由于煤制气废水COD浓度高，采用的厌氧或兼氧工艺很难控制在产酸阶段，直接进入产气阶段，生化性改善的作用未体现。同时由于较高的氨氮浓度及毒性物质的存在，对于厌氧或兼氧菌的抑制作用较强，使整个处理流程的处理效果大大降低。本发明在水解酸化前置接触氧化，利用接触氧化首先降低进水COD。而面对有机物浓度高、可生化性差的来水，接触氧化的参数设置和运行维护也存在极大挑战。本发明在接触氧化池中置挂组合填料，并严格控制装置运行各项参数，监测溶解氧、温度、进出水COD等指标，逐步完成微生物驯化、闷曝、稀释水连续进水、正常连续进水等启动过程。
作为优选，所述的ZB-MBR反应器由ZB区和MBR区组成，ZB区内置生物沸石，MBR区分为曝气区和膜过滤区，曝气区采用盘式微孔曝气头进行曝气，超滤膜放置在膜过滤区，经过各级生物处理的废水从超滤膜中抽出，反应器中的微生物被阻挡在反应器中。
作为优选，所述的ZB-MBR反应器中ZB:MBR的体积比为1:3，生物沸石床底部通过多孔隔板和MBR相互连通。MBR区采用PVDF中空纤维膜组件，膜孔径为0.02μm。本发明通过试验确定ZB:MBR的体积比为1:3，ZB-MBR反应器主体为MBR区，ZB区作为辅助通过形成两类动态平衡提高反应器对氨氮和有机物的去除能力。在生物沸石床内部，存在两类动态平衡，即微生物在生物膜与生物絮体之间的动态平衡以及NH3-N在沸石表面吸附与混合液解吸之间的动态平衡。在沸石表面的生物膜具有同化与反硝化作用，好氧系统增加沸石后氨氮的去除能力得到了明显提升，进而促进了有机物的去除。
作为优选，所述的ZB-MBR反应器的水力停留时间为48h，污泥浓度为6~10g/L，膜通量为10~15 L /m2·h，膜过滤阻力小于30kPa;煤制气废水COD 2000~5000mg/L，NH3-N 50~200mg/L，出水COD≤200mg/L，NH3-N≤15mg/L，浊度 ≤1NTU。针对有机物浓度高、可生化性差的煤制气废水，本发明对ZB-MBR反应器设置了48h较长的水力停留时间，加大废水与微生物的接触时间，以保证处理的出水效果。由于MBR膜具有完全截留微生物的能力，污泥浓度可以达到6~10g/L，为普通曝气生物法的3~4倍，大大提高了装置的处理能力。通过对膜通量和膜过滤阻力的控制，保证PVDF膜得到最大程度的正常使用并延长其使用寿命。
因此，本发明具有工艺简单，废水处理效果好，占地面积小等特点，尤其适用于较难生物降解的高浓度煤制气有机废水。