申请日2019.10.31
公开(公告)日2020.01.03
IPC分类号C02F9/14; C02F101/18; C02F101/30
摘要
本发明属于废水处理领域，涉及一种焦化酚氰废水的生化法和物化法耦合处理系统，包括生化处理系统和物化处理系统;生化处理系统包括依次连接的同步除油脱氰池、调节池、一级反硝化池、一级硝化池、高负荷污泥富集池、二级反硝化池、二级硝化池、预缺氧缓冲池、深度脱氮池、深度除碳池和二次沉淀浓缩池;物化处理系统包括依次连接的活性炭接触池、强化混凝池、强化絮凝池、沉淀浓缩池和清水池，且二次沉淀浓缩池与活性炭接触池连接;其处理方法为将焦化酚氰废水依次经生化处理系统和物化处理系统处理。本发明采用生化法和物化法耦合处理系统及方法，能有效去除焦化酚氰废水中溶解性难降解有机物、氨氮和硫氰化物等，且能耗低、投资省、运行费用低。
权利要求书
1.一种焦化酚氰废水的生化法和物化法耦合处理系统，其特征在于：包括生化处理系统和物化处理系统;所述生化处理系统包括生化预处理单元、生化处理单元和生化污泥处理单元，所述生化处理单元包括沿焦化酚氰废水流通方向依次连接的一级反硝化池、一级硝化池、高负荷污泥富集池、二级反硝化池、二级硝化池、预缺氧缓冲池、深度脱氮池、深度除碳池和二次沉淀浓缩池;所述生化预处理单元与所述一级反硝化池连通;所述高负荷污泥富集池的污泥出口以及所述二次沉淀浓缩池的污泥出口均与所述生化污泥处理单元连通;所述物化处理系统包括物化处理单元以及物化污泥处理单元，所述物化处理单元包括沿焦化酚氰废水流通方向依次连接的活性炭接触池、强化混凝池、强化絮凝池、沉淀浓缩池和清水池;所述二次沉淀浓缩池的上清液出口与所述活性炭接触池连通;所述沉淀浓缩池的污泥出口与所述物化污泥处理单元连通。
2.如权利要求1所述的一种焦化酚氰废水的生化法和物化法耦合处理系统，其特征在于：所述生化预处理单元包括沿焦化酚氰废水流通方向依次连接的同步除油脱氰池和调节池，所述调节池与所述一级反硝化池连通。
3.如权利要求1所述的一种焦化酚氰废水的生化法和物化法耦合处理系统，其特征在于：所述一级硝化池的一级硝化液出口与所述一级反硝化池连通。
4.如权利要求1所述的一种焦化酚氰废水的生化法和物化法耦合处理系统，其特征在于：所述高负荷污泥富集池的污泥出口还与所述一级反硝化池连通。
5.如权利要求1所述的一种焦化酚氰废水的生化法和物化法耦合处理系统，其特征在于：所述二次沉淀浓缩池的污泥出口还同时与所述二级反硝化池以及所述深度脱氮池连通。
6.如权利要求1所述的一种焦化酚氰废水的生化法和物化法耦合处理系统，其特征在于：所述深度除碳池的末端硝化液出口与所述深度脱氮池连通。
7.如权利要求1所述的一种焦化酚氰废水的生化法和物化法耦合处理系统，其特征在于：所述沉淀浓缩池的污泥出口还同时与所述预缺氧缓冲池、所述二级反硝化池、所述一级反硝化池以及所述活性炭接触池连通。
8.一种焦化酚氰废水的生化法和物化法耦合处理方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)焦化酚氰废水进入同步除油脱氰池中除去大部分的浮油和一部分的氰化物，随后进入调节池中进行水质和水量的调节;
2)经步骤1)处理后的焦化酚氰废水进入一级反硝化池中进行反硝化反应，经反硝化处理后的焦化酚氰废水进入一级硝化池中进行硝化反应和碳化反应;
3)经一级硝化池处理后的焦化酚氰废水进入高负荷污泥富集池中，经富集后分离，将得到的上清液流引入至二级反硝化池中进行反硝化反应，将得到的浓缩污泥部分引入至生化污泥处理单元;
4)经二级反硝化池处理后的焦化酚氰废水进入二级硝化池中进行硝化反应和碳化反应;
5)经二级硝化池处理后的焦化酚氰废水进入预缺氧缓冲池中进行处理，经预缺氧处理后进入深度脱氮池中进行深度脱氮反应，经脱氮处理后再进入深度除碳池中进行深度硝化反应和深度碳化反应;
6)经深度除碳池处理后的焦化酚氰废水进入二次沉淀浓缩池中进行沉淀，将得到的上清液引入至活性炭接触池中，经活性炭吸附处理后进入强化混凝池中进行处理，将得到的浓缩污泥部分引入至生化污泥处理单元;
7)经强化混凝池处理后的焦化酚氰废水进入强化絮凝池中进行处理，经絮凝处理后进入沉淀浓缩池中进行沉淀，将得到的上清液引入至清水池中，达标排放或经深度处理后回用，将得到的活性炭污泥部分引入至物化处理单元。
9.如权利要求8所述的一种焦化酚氰废水的生化法和物化法耦合处理方法，其特征在于：将步骤7)中得到的活性炭污泥部分回流至所述预缺氧缓冲池、所述二级反硝化池、所述一级反硝化池以及所述活性炭接触池中。
10.如权利要求8所述的一种焦化酚氰废水的生化法和物化法耦合处理方法，其特征在于：将步骤6)中得到的浓缩污泥部分回流至所述深度脱氮池和所述二级反硝化池中，将步骤3)中得到的浓缩污泥部分回流至所述一级反硝化池中，同时将所述一级硝化池的一级硝化液回流至所述一级反硝化池中。
说明书
一种焦化酚氰废水的生化法和物化法耦合处理系统及方法
技术领域
本发明属于废水处理技术领域，具体涉及一种焦化酚氰废水的生化法和物化法耦合处理系统及方法。
背景技术
焦化酚氰废水是一种公认的难生化降解的工业废水，其主要是因为废水的成分复杂，含有多种类型难降解的有机物，使得废水的可生化性差，另外氰类物质和高浓度氨氮对微生物活性有很强的抑制作用，生物脱氮效果不佳。焦化酚氰废水处理按处理原理可分为物理法，化学法，物化法和生化法。生化法是目前焦化废水处理工程中主要应用的方法，主要有AO、A2O、AO2和A2O2等工艺。
国外一些工业国家焦化行业起步较早，焦化技术相对成熟。但是焦化废水处理技术发展相对缓慢，技术成本相对较高。80年代以后，许多国家展开了对焦化废水生物脱氮处理的研究，大部分是基于A/O脱氮工艺，利用废水中的可利用有机物作为碳源进行前置反硝化反应进行脱氮处理，但是几乎没有取得理想效果。一些欧美国家在处理焦化废水上也没有真正的突破，有些焦化厂采用纯氧氧化技术进行废水的生物脱氮，但是效果也不是很理想，而有些焦化厂经过简单工艺处理后将废水排放至市政废水处理厂进行再度处理。虽然好多国家对焦化废水处理进行了大量研究，但是这些处理技术对于难降解的焦化废水处理没有较大的突破。日本在焦化废水处理技术方面有着相对较大的突破，其高新技术处于国际领先水平。大阪瓦斯公司采用湿式催化氧化法，以TiO2或ZnO2作为催化剂载体处理焦化废水，取得了较好的处理效果，COD和氨氮的去除率都在99%以上，酚类物质经过处理后出水浓度几乎为零;但是过高的能耗也限制了该技术的广泛应用。国内有部分企业为满足行业排放标准，采用了反渗透膜处理技术，该技术解决了处理出水达标的问题，但是存在投资和运行费用均很高的难题，使焦化废水处理难以可持续有效处理，同时还存在浓缩液难以处理的问题，使得该技术的使用也受到了很大的限制。因此有必要设计一种焦化酚氰废水的生化法和物化法耦合处理系统及方法，以克服上述问题。
发明内容
为了克服上述现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种焦化酚氰废水的生化法和物化法耦合处理系统及方法，能够有效去除焦化酚氰废水中的溶解性难降解有机物、氨氮和硫氰化物等污染物，且能耗低、投资省、运行费用低。
为实现上述目的，本发明的技术方案为一种焦化酚氰废水的生化法和物化法耦合处理系统，包括生化处理系统和物化处理系统;所述生化处理系统包括生化预处理单元、生化处理单元和生化污泥处理单元，所述生化处理单元包括沿焦化酚氰废水流通方向依次连接的一级反硝化池、一级硝化池、高负荷污泥富集池、二级反硝化池、二级硝化池、预缺氧缓冲池、深度脱氮池、深度除碳池和二次沉淀浓缩池;所述生化预处理单元与所述一级反硝化池连通;所述高负荷污泥富集池的污泥出口以及所述二次沉淀浓缩池的污泥出口均与所述生化污泥处理单元连通;所述物化处理系统包括物化处理单元以及物化污泥处理单元，所述物化处理单元包括沿焦化酚氰废水流通方向依次连接的活性炭接触池、强化混凝池、强化絮凝池、沉淀浓缩池和清水池;所述二次沉淀浓缩池的上清液出口与所述活性炭接触池连通;所述沉淀浓缩池的污泥出口与所述物化污泥处理单元连通。
进一步地，所述生化预处理单元包括沿焦化酚氰废水流通方向依次连接的同步除油脱氰池和调节池，所述调节池与所述一级反硝化池连通。
进一步地，所述一级硝化池的一级硝化液出口与所述一级反硝化池连通。
进一步地，所述高负荷污泥富集池的污泥出口还与所述一级反硝化池连通。
进一步地，所述二次沉淀浓缩池的污泥出口还同时与所述二级反硝化池以及所述深度脱氮池连通。
进一步地，所述深度除碳池的末端硝化液出口与所述深度脱氮池连通。
进一步地，所述沉淀浓缩池的污泥出口还同时与所述预缺氧缓冲池、所述二级反硝化池、所述一级反硝化池以及所述活性炭接触池连通。
本发明还提供一种焦化酚氰废水的生化法和物化法耦合处理方法，该方法包括如下步骤：
1)焦化酚氰废水进入同步除油脱氰池中除去大部分的浮油和一部分的氰化物，随后进入调节池中进行水质和水量的调节;
2)经步骤1)处理后的焦化酚氰废水进入一级反硝化池中进行反硝化反应，经反硝化处理后的焦化酚氰废水进入一级硝化池中进行硝化反应和碳化反应;
3)经一级硝化池处理后的焦化酚氰废水进入高负荷污泥富集池中，经富集后分离，将得到的上清液流引入至二级反硝化池中进行反硝化反应，将得到的浓缩污泥部分引入至生化污泥处理单元;
4)经二级反硝化池处理后的焦化酚氰废水进入二级硝化池中进行硝化反应和碳化反应;
5)经二级硝化池处理后的焦化酚氰废水进入预缺氧缓冲池中进行处理，经预缺氧处理后进入深度脱氮池中进行深度脱氮反应，经脱氮处理后再进入深度除碳池中进行深度硝化反应和深度碳化反应;
6)经深度除碳池处理后的焦化酚氰废水进入二次沉淀浓缩池中进行沉淀，将得到的上清液引入至活性炭接触池中，经活性炭吸附处理后进入强化混凝池中进行处理，将得到的浓缩污泥部分引入至生化污泥处理单元;
7)经强化混凝池处理后的焦化酚氰废水进入强化絮凝池中进行处理，经絮凝处理后进入沉淀浓缩池中进行沉淀，将得到的上清液引入至清水池中，达标排放或经深度处理后回用，将得到的活性炭污泥部分引入至物化处理单元。
进一步地，将步骤7)中得到的活性炭污泥部分回流至所述预缺氧缓冲池、所述二级反硝化池、所述一级反硝化池以及所述活性炭接触池中。
进一步地，将步骤6)中得到的浓缩污泥部分回流至所述深度脱氮池和所述二级反硝化池中，将步骤3)中得到的浓缩污泥部分回流至所述一级反硝化池中，同时将所述一级硝化池的一级硝化液回流至所述一级反硝化池中。
与现有技术相比，本发明提供的焦化酚氰废水的生化法和物化法耦合处理系统及方法具有以下有益效果：
(1)耦合处理效率高：COD去除率可到95~97%，BOD5去除率可到97~99%，NH4-N去除率可到98~99.5%，TN去除率可到93~95%;
(2)系统简单：处理效率高，对焦化酚氰废水处理后，使废水的COD、总氮等污染物质在均可以达到《炼焦化学工业污染物排放标准》(GB16171-2012)的排放标准，无需因控制COD和TN排放浓度而增加投资和运行费用均很高的反渗透处理系统;
(3)占地面积减小：通过分级回流处理技术，对活性污泥进行了优势专性菌强化培养，以及采用基于粉末活性炭的物化及生化耦合工艺，增强了处理效率，使得占地面积减小10%~30%;
(4)能耗低：避免采用高能耗的膜处理工艺，同时使用粉末活性炭改良的活性污泥法，形成了泥膜共生协同处理的效果，强化了池体中氧的微观传质效率，使硝化池内所需曝气量减少，降低了曝气风机10%~20%的能耗;
(5)投资省：采用高效的基于粉末活性炭自循环再生利用的耦合处理方法，大大延长了难降解溶解性有机物的水力停留时间，以此减少了生化处理单元的停留时间，同时降低了曝气风机的设备规格大小，节省了投资;
(6)运行费用低：采用了以粉末活性炭为载体的生化法和物化法的耦合处理工艺，将后段物化法剩余的活性炭污泥中未吸附饱和的粉末活性炭回用至生化处理单元内进行再生和利用，大大节省了粉末活性炭的用量，降低了运行药剂费;
(7)稳定性好：设置了前置的生化预处理单元，降低进入生化处理单元的有毒有害物质，同时生化处理单元采用了多级的基于粉末活性炭的泥膜共生的工艺，形成了不同浓度梯度的污染物去除效果，后段物化处理单元采用了活性炭吸附强化的混凝沉淀技术，保证了污染物质的达标排放，使得整个系统具有抗冲击负荷强和稳定性好的优点;
(8)耦合处理效果好：在生化处理后采用了强化的混凝沉淀方法，废水经过生化处理后污染物浓度已得到很大程度的降低，在物化处理系统中投加新鲜的粉末活性炭，可以起到深度吸附污染物质的作用，为达标排放起到了保障作用;同时基于混凝沉淀池中污染物的低浓度低负荷和生化处理单元中污染物的高浓度高负荷的区别，活性炭在混凝沉淀池中达到吸附平衡时并未达到饱和，处于低负荷值的吸附平衡状态，将混凝沉淀池中未吸附饱和的活性炭污泥回流至生化处理单元，其将在生物代谢作用下进行再生并达到一个新的高负荷值的吸附平衡状态，形成泥膜共生的生物处理方法，大大增强对难降解有机物的去除效果，同时减少了异养微生物对自养硝化微生物的抑制，延长硝化微生物的停留时间，增强了生物脱氮的效果。（发明人龚浩;孙勇;高智荣;吴朝阳;刘波;陈涛;龚燕芳;冯驰）