申请日2009.03.13
公开(公告)日2010.12.01
IPC分类号C02F9/14; C02F101/30; C02F101/16; C02F3/30
摘要
一种煤化工废水处理方法，它涉及一种化工废水处理方法。针对现有的煤化工废水处理工艺存在出水水质差、运行成本高的问题。本发明的方法是：先将待处理煤化工废水进行预处理，之后经过水解酸化处理、外循环厌氧处理、厌氧沉降处理、调节水解酸化处理、接触氧化处理、沉淀处理、A/O处理、沉淀处理、脱氨处理、混凝沉淀处理和曝气生物滤池处理，外循环厌氧罐内的温度控制在32℃～35℃之间、水力停留时间为24h～36h、污泥浓度控制在50g/L～100g/L之间、容积负荷为5kgCOD/m3·d～10kgCOD/m3·d、pH值控制在7.0～7.5之间。本发明具有运行灵活、抗冲击负荷、运行成本低、处理效果好的优点，煤化工废水经本发明的处理方法处理后，出水水质完全达到国家制定的废水综合排放标准。
权利要求书
1.一种煤化工废水处理方法，其特征在于：所述煤化工废水处理方法是这样完成的：
一、水解酸化处理：先将待处理煤化工废水进行酚氨萃取预处理，使经酚氨萃取预处理后的煤化工废水的CODcr浓度控制在2000mg/L～4000mg/L之间、总酚浓度控制在400mg/L～800mg/L之间、单元酚浓度控制在150mg/L～250mg/L之间、NH3-N浓度控制在100mg/L～250mg/L之间、石油烃类浓度控制在50mg/L～150mg/L之间，再将占所述预处理后的煤化工废水总体积30%～50%的煤化工废水流入水解酸化罐内进行水解酸化处理，水解酸化罐内的污泥浓度控制在1000mg/L～2000mg/L之间、水解酸化处理温度为30℃～38℃、水力停留时间为15h～20h、容积负荷为15kgCOD/m3·d-25kgCOD/m3·d、pH值控制在5.5～7.0之间，将剩余的预处理后的煤化工废水流入调节水解酸化池内;
二、外循环厌氧处理;将经步骤一水解酸化处理后的出水导入外循环厌氧罐内，同时向外循环厌氧罐内投加微量元素进行厌氧处理，所述微量元素由FeCl2·4H2O、CoCl2·6H2O和NiCl2·6H2O组成，所述FeCl2·4H2O的投加量为2.0mg·L-1·d-1～6.0mg·L-1·d-1，所述CoCl2·6H2O的投加量为0.2mg·L-1·d-1～0.6mg·L-1·d-1，所述NiCl2·6H2O的投加量为0.6mg·L-1·d-1～1.0mg·L-1·d-1，外循环厌氧罐内的温度控制在32℃～35℃之间、水力停留时间为24h～36h、污泥浓度控制在50g/L～100g/L之间、容积负荷为5kgCOD/m3·d～10kgCOD/m3·d、pH值控制在7.0～7.5之间;
三、厌氧沉降处理;将经步骤二外循环厌氧处理后的出水流入到厌氧沉降罐内进行重力沉降处理，厌氧沉降罐内水力停留时间为5h～10h，沉降污泥回流至步骤二中的外循环厌氧罐内，污泥回流比控制在10%～30%之间;
四、调节水解酸化处理;将经步骤三厌氧沉降处理后的上清液流入到调节水解酸化池内并与步骤一中直接流入到调节水解酸化池内的预处理后的煤化工废水混合进行水解酸化处理，调节水解酸化池内的水解酸化处理温度为30℃～38℃、水力停留时间为15h～20h、容积负荷为15kgCOD/m3·d-25kgCOD/m3·d、pH值控制在5.5～7.0之间;
五、接触氧化处理;将经步骤四调节水解酸化处理后的出水靠重力流入到投加有固着微生物填料的接触氧化池内进行生物接触氧化处理，固着微生物填料的投加量占接触氧化池体积的5%～10%，接触氧化池内的水力停留时间为20h～30h、污泥浓度控制在3000mg/L～5000mg/L之间、溶解氧控制在0.1mg/L～6.0mg/L之间;
六、沉淀处理;将经步骤五接触氧化处理后的出水流入到中沉池内进行沉淀处理，沉淀处理时间为3h～5h，底部污泥回流至步骤五中的接触氧化池内，上清液流入下个步骤的A/O池内，污泥回流比控制在50%～200%之间;
七、A/O处理;将经步骤六沉淀处理后的上清液流入到A/O池内进行A/O处理，并依次进入到缺氧段和好氧段，进入缺氧段的溶解氧为0～0.5mg/L，进入好氧段的溶解氧为0.5mg/L～5.0mg/L，A/O池内的水力停留时间为20h～30h、污泥浓度控制在3000mg/L～5000mg/L之间;
八、二沉池沉淀处理;将经步骤七A/O处理后的出水流入到二沉池内进行沉淀处理，沉淀处理时间为3h～5h，底部污泥回流至步骤七中的A/O池内，上清液流入下个步骤的脱氨池内，污泥回流比控制在50%～200%之间;
九、脱氨处理;将经步骤八沉淀处理后的上清液流入到投加有流化生物填料的脱氨池内进行脱氨处理，流化生物填料的投加量占脱氨池体积的10%～20%，脱氨池内溶解氧控制在3mg/L～6mg/L之间、水力停留时间为8h～12h;
十、混凝沉淀处理;将经步骤九脱氨处理后的出水流入到混凝沉淀池内进行混凝沉淀处理，混凝沉淀池内的水力停留时间为4h～6h，底部污泥回流至步骤九中的脱氨池内，污泥回流比控制在50%～100%之间;
十一、曝气生物滤池处理;将经步骤十混凝沉淀处理后的出水流入到投加有砾石和生物陶粒的曝气生物滤池内进行曝气生物处理，砾石与生物陶粒的体积比为1∶(10～30)，曝气生物滤池内的水力停留时间为1.5h～4h，采取间歇曝气方式进行供氧，曝气时间为2h～6h、停曝时间为6h～10h，曝气时溶解氧控制在5mg/L～6mg/L之间。
2.根据权利要求1所述的一种煤化工废水处理的方法，其特征在于：步骤一中，经酚氨萃取预处理后的煤化工废水的CODcr浓度为3000mg/L、总酚浓度为600mg/L、单元酚浓度为200mg/L、NH3-N浓度为200mg/L、石油烃类浓度为100mg/L，再将占所述预处理后的煤化工废水总体积40%的煤化工废水流入水解酸化罐内进行水解酸化处理，水解酸化罐内的污泥浓度为1500mg/L、水解酸化处理温度为35℃、水力停留时间为18h、容积负荷为20kgCOD/m3·d、pH值为6.0。
3.根据权利要求1或2所述的一种煤化工废水处理的方法，其特征在于：步骤二中，所述FeCl2·4H2O的投加量为4.0mg·L-1·d-1，所述CoCl2·6H2O的投加量为0.4mg·L-1·d-1，所述NiCl2·6H2O的投加量为0.8mg·L-1·d-1，外循环厌氧罐内的温度为34℃、水力停留时间为30h、污泥浓度为80g/L、容积负荷为7kgCOD/m3·d、pH值为7.3。
4.根据权利要求3所述的一种煤化工废水处理的方法，其特征在于：步骤三中，厌氧沉降罐内水力停留时间为8h，污泥回流比控制在10%～30%之间。
5.根据权利要求1、2或4所述的一种煤化工废水处理的方法，其特征在于：步骤四中，调节水解酸化池内的水解酸化处理温度为35℃、水力停留时间为18h、容积负荷为20kgCOD/m3·d、pH值为6.5。
6.根据权利要求5所述的一种煤化工废水处理的方法，其特征在于：步骤五中，固着微生物填料的投加量占接触氧化池体积的8%，接触氧化池内的水力停留时间为25h、污泥浓度为4000mg/L、溶解氧为4.0mg/L。
7.根据权利要求1、2、4或6所述的一种煤化工废水处理的方法，其特征在于：步骤七中，进入缺氧段的溶解氧为0.3mg/L，进入好氧段的溶解氧为3.0mg/L，A/O池内的水力停留时间为25h、污泥浓度为4000mg/L。
8.根据权利要求7所述的一种煤化工废水处理的方法，其特征在于：步骤九中，流化生物填料的投加量占脱氨池体积的15%，脱氨池内溶解氧为4.5mg/L、水力停留时间为10h，所述流化生物填料为纤维丝软性填料。
9.根据权利要求1、2、4、6或8所述的一种煤化工废水处理的方法，其特征在于：步骤十中，混凝沉淀池内的水力停留时间为5h，污泥回流比为80%。
10.根据权利要求9所述的一种煤化工废水处理的方法，其特征在于：步骤十一中，砾石与生物陶粒的体积比为1∶20，曝气生物滤池内的水力停留时间为3h，采取间歇曝气方式进行供氧，曝气时间为4h、停曝时间为8h，曝气时溶解氧为5.5mg/L。
说明书
一种煤化工废水处理方法
技术领域
本发明涉及一种化工废水处理方法，属于工业废水处理领域。
背景技术
煤化工是指以煤为原料经过化学加工，使煤转化为气体、液化和固体燃料及化学品的过程，包括煤的高温干馏、低温干馏、气化、液化、煤制化学品及其他煤加工制品。而煤化工企业排放废水是在煤加工过程中产生的，包括焦化废水、气化废水、液化废水，主要以高浓度煤气洗涤废水为主。该废水的特点是水质很复杂，含有大量酚类、多环芳香族化合物及含氮、氧、硫的杂环化合物和氰、油、氨氮等有毒、有害物质。煤化工废水属于目前国内外难处理的工业废水之一，其化学需氧量(CODcr)一般为3000mg/L～5000mg/L、总酚浓度为600mg/L～1000mg/L、氨氮浓度为200mg/L～500mg/L。
目前，煤化工废水的治理工艺主要是由物化和生化工艺组合而成。由于煤化工废水的初始酚类化合物和氨氮浓度很高，需要进行物化预处理。常见的预处理方法有蒸氨、酚萃取、隔油、气浮、混凝等。经过预处理后的煤化工废水，国内外一般采用缺氧、好氧生物处理工艺(A/O处理工艺)，但废水中含有一些多环和杂环类化合物，经A/O处理工艺处理后的出水难以实现达标排放。为了解决上述问题，近年来治理煤化工废水出现了一些新的方法，如膜生物处理工艺、流动床处理工艺、厌氧生物处理工艺、高级氧化技术处理工艺和混凝、吸附处理工艺等。虽然煤化工废水处理工艺不断有新的方法和技术出现，可各方法和工艺仍存在一定的弊端。单纯的好氧生物工艺因出水仍含有一定量的难降解有机物而难以达到排放标准，并且运行成本也较高。缺氧-好氧生物处理工艺，煤化工废水虽然可以获得较好的效果，运行管理和成本相对较低，但当在原水氨氮浓度较高和含有较多难降解有机物时出水难以稳定达标。吸附处理工艺虽能够去除大部分有机物，但存在吸附剂的再生和二次污染的问题。高级氧化技术处理工艺虽能降解众多难以生物降解的有机物，但在工业应用中存在运行费用过高等问题。因此，采用多种处理工艺的优化组合是煤化工废水处理技术的发展方向。
发明内容
本发明的目的是提供一种煤化工废水处理方法，以解决现有的煤化工废水处理工艺存在出水水质差、运行成本高的问题。
本发明为解决上述技术问题采取的技术方案是：本发明的煤化工废水处理方法是这样完成的：
一、水解酸化处理：先将待处理煤化工废水进行酚氨萃取预处理，使经酚氨萃取预处理后的煤化工废水的CODcr浓度控制在2000mg/L～4000mg/L之间、总酚浓度控制在400mg/L～800mg/L之间、单元酚浓度控制在150mg/L～250mg/L之间、NH3-N浓度控制在100mg/L～250mg/L之间、石油烃类浓度控制在50mg/L～150mg/L之间，再将占所述预处理后的煤化工废水总体积30%～50%的煤化工废水流入水解酸化罐内进行水解酸化处理，水解酸化罐内的污泥浓度控制在1000mg/L～2000mg/L之间、水解酸化处理温度为30℃～38℃、水力停留时间为15h～20h、容积负荷为15kgCOD/m3·d-25kgCOD/m3·d、pH值控制在5.5～7.0之间，将剩余的预处理后的煤化工废水流入调节水解酸化池内;
二、外循环厌氧处理;将经步骤一水解酸化罐处理后的出水导入外循环厌氧罐内，同时向外循环厌氧罐内投加微量元素进行厌氧处理，所述微量元素由FeCl2·4H2O、CoCl2·6H2O和NiCl2·6H2O组成，所述FeCl2·4H2O的投加量为2.0mg·L-1·d-1～6.0mg.L-1·d-1，所述CoCl2·6H2O的投加量为0.2mg·L-1·d-1～0.6mg·L-1·d-1，所述NiCl2·6H2O的投加量为0.6mg·L-1·d-1～1.0mg·L-1·d-1，外循环厌氧罐内的温度控制在32℃～35℃之间、水力停留时间为24h～36h、污泥浓度控制在50g/L～100g/L之间、容积负荷为5kgCOD/m3·d-10kgCOD/m3·d、pH值控制在7.0～7.5之间;
三、厌氧沉降处理;将经步骤二外循环厌氧处理后的出水流入到厌氧沉降罐内进行重力沉降处理，厌氧沉降罐内水力停留时间为5h-10h，沉降污泥回流至步骤二中的外循环厌氧罐内，污泥回流比控制在10%～30%之间;
四、调节水解酸化处理;将经步骤三厌氧沉降处理后的上清液流入到调节水解酸化池内并与步骤一中直接流入到调节水解酸化池内的预处理后的煤化工废水混合进行水解酸化处理，调节水解酸化池内的温度为30℃～38℃、水力停留时间为15h～20h、容积负荷为15kgCOD/m3·d-25kgCOD/m3·d、pH值控制在5.5～7.0之间;
五、接触氧化处理;将经步骤四调节水解酸化处理后的出水靠重力流入到投加有固着微生物填料的接触氧化池内进行生物接触氧化处理，固着微生物填料的投加量占接触氧化池体积的5%～10%，接触氧化池内的水力停留时间为20h～30h、污泥浓度控制在3000mg/L～5000mg/L之间、溶解氧控制在0.1mg/L～6.0mg/L之间;
六、沉淀处理;将经步骤五接触氧化处理后的出水流入到中沉池内进行沉淀处理，沉淀处理时间为3h～5h，底部污泥回流至步骤五中的接触氧化池内，上清液流入下个步骤的A/O池内，污泥回流比控制在50%～200%之间;
七、A/O处理;将经步骤六沉淀处理后的上清液流入到A/O池内进行A/O处理，并依次进入到缺氧段和好氧段，进入缺氧段的溶解氧为0～0.5mg/L，进入好氧段的溶解氧为0.5mg/L～5.0mg/L，A/O池内的水力停留时间为20h～30h、污泥浓度控制在3000mg/L～5000mg/L之间;
八、二沉池沉淀处理;将经步骤七A/O处理后的出水流入到二沉池内进行沉淀处理，沉淀处理时间为3h～5h，底部污泥回流至步骤七中的A/O池内，上清液流入下个步骤的脱氨池内，污泥回流比控制在50%～200%之间;
九、脱氨处理;将经步骤八沉淀处理后的上清液流入到投加有流化生物填料的脱氨池内进行脱氨处理，流化生物填料的投加量占脱氨池体积的10%～20%，脱氨池内溶解氧控制在3mg/L～6mg/L之间、水力停留时间为8h～12h;
十、混凝沉淀处理;将经步骤九脱氨处理后的出水流入到混凝沉淀池内进行混凝沉淀处理，混凝沉淀池内的水力停留时间为4h～6h，底部污泥回流至步骤九中的脱氨池内，污泥回流比控制在50%～100%之间;
十一、曝气生物滤池处理;将经步骤十混凝沉淀处理后的出水流入到投加有砾石和生物陶粒的曝气生物滤池内进行曝气生物处理，砾石与生物陶粒的体积比为1∶(10～30)，曝气生物滤池内的水力停留时间为1.5h～4h，采取间歇曝气方式进行供氧，曝气时间为2h～6h、停曝时间为6h～10h，曝气时溶解氧控制在5mg/L～6mg/L之间。
本发明的有益效果是：本发明的技术核心是EC(外循环厌氧)处理工艺单元。外循环厌氧处理工艺的作用是利用厌氧细菌将部分煤化工废水污染物转化成甲烷，并将部分难降解有机物转化为易降解有机物，并为后续处理创造良好的条件。本发明的特点是采用了水解酸化处理工艺分解部分难降解有机物;厌氧工艺处理高浓度煤化工废水为后续工艺创造条件;缺氧-好氧生物处理工艺(A/O处理工艺)进一步去除了废水中酚类化合物、多环芳香族化合物等有机物和氨氮等无机污染物，具有运行灵活、抗冲击负荷、运行成本低、处理效果好的优点。混凝沉淀处理工艺通过投加化学药剂有效的去除了废水中色度和剩余难降解的有机物，达到了良好的出水效果。本发明是将煤化工废水通过水解酸化处理工艺、外循环厌氧处理工艺、厌氧沉降处理工艺、调节水解酸化处理工艺、接触氧化处理工艺、A/O处理工艺、脱氨处理工艺、混凝沉淀处理工艺和曝气生物滤池处理工艺联合作用实现煤化工废水达标排放的，因此对煤化工废水处理有很强的适应性。