專利名稱：一種處理焦化廢水的生物活性焦方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明所涉及是一種生化-物化復(fù)合處理焦化廢水的方法，主要用于各種焦化廢 水去COD處理，尤其是針對(duì)焦化廢水中難生化解降的酚類有機(jī)物的處理。
背景技術(shù)：
焦化廢水是一種高濃度的毒性工業(yè)廢水，其水質(zhì)成分十分復(fù)雜，其中以酚類為 主，約占總體的70%，而苯酚又占酚類的40%。此外，還含有多種多環(huán)芳香烴和雜 環(huán)類有機(jī)物化合物，如苯、萘、菲、蒽、吡啶、苯并芘、喹啉、異喹啉、吲哚、聯(lián) 苯、咔唑、咪唑、吡咯、熒蒽、銜等。這些物質(zhì)大多有毒且難于降解，其中一些還
是直接或間接的強(qiáng)致癌物[1]。焦化廢水治理一直是個(gè)國(guó)際性難題，也是國(guó)內(nèi)廢水治 理的重點(diǎn)。
焦化廢水的處理一般有物理法、化學(xué)法、生物法。與其他兩種方法相比，生物 法具有經(jīng)濟(jì)，高效的優(yōu)點(diǎn)，尤為重要的是它可以實(shí)現(xiàn)無(wú)害化，不會(huì)造成二次污染、 處理容量大，己經(jīng)成為目前國(guó)內(nèi)外主要采用的廢水治理技術(shù)。由于微生物系統(tǒng)具有 復(fù)雜的生物多樣性，在不同環(huán)境系統(tǒng)的應(yīng)用中，表現(xiàn)出極大的異樣性，為此，國(guó)內(nèi) 外研究者對(duì)生物處理技術(shù)進(jìn)行了大量的研究，極大地推動(dòng)了微生物技術(shù)在焦化廢水 處理中的發(fā)展。當(dāng)今焦化廢水的處理現(xiàn)狀令人堪憂，經(jīng)傳統(tǒng)的微生物法處理后，一 些污染物排放指標(biāo)仍不能達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。隨著我國(guó)環(huán)境保護(hù)管理的R益完善，新型、 環(huán)保、高效的處理工藝的研究已經(jīng)迫在眉睫。近二十年來(lái)，我國(guó)在微生物處理焦化 廢水領(lǐng)域取得了許多重大突破，固定化微生物、生物強(qiáng)化、生物脫氮等技術(shù)己經(jīng)達(dá) 到國(guó)外領(lǐng)先水平。但由于我國(guó)焦化廢水處理的研究起歩較晚，國(guó)內(nèi)主要采用的是傳 統(tǒng)的活性污泥法，大規(guī)模的應(yīng)用現(xiàn)有新型微生物技術(shù)來(lái)取而代之，投資巨大，其可 行性不高。因此，結(jié)合新型微生物處理技術(shù)對(duì)現(xiàn)有工藝進(jìn)行改進(jìn)是我國(guó)焦化廢水治 理的主要出路，特別是利用多種技術(shù)聯(lián)合處理的方法將是我國(guó)焦化廢水治理的重要 發(fā)展方向。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于根據(jù)上述背景技術(shù)狀況下焦化廢水處理工程技術(shù)中所存在的 問(wèn)題，提供了一種更適合于處理焦化廢水中難以生物降解有機(jī)污染物的水處理技術(shù)， 尤其是一種處理焦化廢水的生物活性焦方法，這種方法具有可充分有效地去除焦化
廢水中含酚類有機(jī)物，降解速度快、無(wú)二次污染，且活性載體成本低、技術(shù)工藝簡(jiǎn) 潔、運(yùn)行費(fèi)用低，本發(fā)明尤其適合于現(xiàn)有實(shí)際工程的提標(biāo)改造。
本發(fā)明為實(shí)現(xiàn)上述目的所采用的處理技術(shù)是， 一種處理焦化廢水的生物活性焦 方法，是以活性焦為生物膜微生物載體，以現(xiàn)有焦化廢水生化裝置中活性污泥培植 原生物種群；控制水溫在25 30°C，配置進(jìn)水的COD為2000mg/L以下，水力停留時(shí)間10土2小時(shí)，動(dòng)態(tài)生物活性焦過(guò)流層高度2.5士0.5 m。通過(guò)不斷的曝氧和循環(huán) 回流使得焦化廢水通過(guò)與大量載有活性微生物的生物活性焦持續(xù)進(jìn)行有機(jī)物的吸附 與生化降解過(guò)程。
所述不斷的曝氧和循環(huán)回流方法是通過(guò)一個(gè)置有敞口中心套的處理容器，容 器內(nèi)布置均勻的生物活性焦，進(jìn)水從中心套的四周配水進(jìn)入套內(nèi)，在中心套的四周 進(jìn)行曝氣，進(jìn)水管在容器的上部，出水管在容器的底部，負(fù)載生物的活性焦與進(jìn)水 混合后產(chǎn)生持續(xù)的水力攪動(dòng)和不斷的碰撞，從而進(jìn)行與污染物的接觸與吸附，水在 容器的四周至中心套再至容器四周形成回流；同時(shí)，活性焦表面老化生物膜脫落并 進(jìn)入水體中。容器的底部設(shè)有分布水帽5的漏斗型集槽6。漏斗型集槽6連接一管 道和泵后亦連接至進(jìn)水管口后進(jìn)行循環(huán)回流，漏斗型集槽6的管道上設(shè)有粉未捕捉 器4。出水管尤其是裝在漏斗型集槽6的下部。裝置底部水帽5 (隙縫徑寬《0.5mm) 直接過(guò)濾出水。
水流從容器的四周溢流到中心后，隨過(guò)活性焦的密集，使得生物活性焦產(chǎn)生沉 積后形成穩(wěn)定的過(guò)濾層，且進(jìn)行充分曝氣時(shí)水中富含的飽和氧用以支持微生物的氧 化降解呼吸氧源(也可以采用間氧等方式進(jìn)行生化處理，使間氧微生物亦有良好生 長(zhǎng)環(huán)境)。在處理過(guò)程中還可以通過(guò)外排部分過(guò)濾層下層剩余生物活性焦及污泥和持 續(xù)加入活性焦的方式，不斷更新生物活性焦，從而始終保持生物活性焦的物化活性 和生物活性。
本發(fā)明所使用的活性焦為工業(yè)級(jí)粉末型產(chǎn)品，不需另外加工生產(chǎn)，來(lái)源廣泛， 價(jià)格低廉，其粒子直徑的最可幾分布為0.5 1.0mm，此直徑范圍的粒子質(zhì)量含量占 60%以上。
本發(fā)明方法所采用的專門單元裝置為周邊曝氣循環(huán)回流型，具體裝置構(gòu)造示意 如附圖。
通過(guò)一個(gè)置有敞口中心套的處理容器，進(jìn)水從中心套的四周配水進(jìn)入套內(nèi)，在 中心套的四周設(shè)有曝氣管，進(jìn)水管在容器的上部，出水管在容器的底部，水在容器
的四周溢流至中心套再至容器四周形成回流；容器的底部設(shè)有分布水帽5的漏斗型 集槽6。漏斗型集槽6連接一管道和泵后亦連接至進(jìn)水管口，漏斗型集槽6的管道 上設(shè)有粉未捕捉器4。出水管尤其是裝在漏斗型集槽6的下部。敞口中心套相應(yīng)達(dá) 到或接近與動(dòng)態(tài)生物活性焦過(guò)流層高度相同，也為2.5士0.5m。
本發(fā)明核心技術(shù)是采用活性焦的高吸附有機(jī)污染物的性能及其高孔隙容量對(duì)生 化降解微生物形成有效生物膜與污水高接觸表面的特點(diǎn)而開發(fā)出生物活性焦水處理 工藝，是更為先進(jìn)高效的生物膜生化法與高性能低成本的活性焦吸附物化法有機(jī)結(jié) 合的生化-物化綜合焦化廢水高效處理技術(shù)。
本發(fā)明所提供的焦化廢水生物活性焦處理技術(shù)，具有如下的有益效果 (l)投資成本低活性焦來(lái)源廣成本低；單元裝置一般采用通用性水處理過(guò)濾 技術(shù)裝置改型制造，生產(chǎn)成本低。(2) 處理高效活性焦吸附有機(jī)污染物表面積大，孔隙率高，生物膜易于形成； 水力停留時(shí)間短，且形成的生物膜生命周期長(zhǎng)，更易生化降解去除酚類有機(jī)物。
(3) 運(yùn)行成本低生物活性焦工藝具有通常生化處理工藝的低運(yùn)行成本特性， 且運(yùn)行中的曝氣需求量更低。
(4) 單元裝置微生物環(huán)境相對(duì)獨(dú)立，可有效地用于現(xiàn)有各種焦化廢水處理系統(tǒng) 改造工程；同時(shí)，本發(fā)明所針對(duì)的難生化降解有機(jī)物處理技術(shù)可適應(yīng)于多種類似廢 水，如石化綜合廢水等的處理，應(yīng)用范圍較為廣泛。


圖1是本發(fā)明實(shí)現(xiàn)焦化廢水生物活性焦處理技術(shù)的單元裝置結(jié)構(gòu)示意圖。 圖2裝置圖l截面示意圖。
圖中帶箭頭的淡色的線IO是生物活性焦特環(huán)流示意線；配水裝置1、進(jìn)水管2、
回水泵3、粉未捕捉器4、水帽5、漏斗型集槽6、出水管7、曝氣管8。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一歩說(shuō)明。
在本發(fā)明中關(guān)鍵技術(shù)是采用活性焦粉末和本技術(shù)中的單元結(jié)構(gòu)裝置從而能夠?qū)?現(xiàn)焦化廢水的高效生化處理過(guò)程。本發(fā)明可獨(dú)立作為處理綜合焦化廢水方法，尤其 是作為現(xiàn)有焦化廢水工程的提標(biāo)處理方法。如附圖所示，本發(fā)明所屬的核心技術(shù)裝
置為采用圓形池體內(nèi)設(shè)置有中心漏斗體和中心回流筒體所組成的單元裝置復(fù)合結(jié) 構(gòu)。
在整個(gè)生物活性焦處理技術(shù)工藝流程中，所有裝置的進(jìn)出水端口、集水端口、 外排端口均為常規(guī)管徑尺寸，外排活性焦及污泥、進(jìn)出水均不存在堵塞孔現(xiàn)象，且
本技術(shù)所處理C0D針對(duì)的有機(jī)污染物水質(zhì)范圍較廣，因此本技術(shù)裝置對(duì)現(xiàn)有焦化廢
水處理原工程改進(jìn)要求極低。
本發(fā)明中的技術(shù)裝置能長(zhǎng)期連續(xù)運(yùn)行、自適應(yīng)水質(zhì)波動(dòng)、免維護(hù)。技術(shù)裝置整
體及內(nèi)部結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，設(shè)備易于制造安裝，降C0D和脫酚類污染物效率可達(dá)到90%以 上。
本發(fā)明實(shí)施過(guò)程采用發(fā)明所屬核心技術(shù)裝置，中試設(shè)計(jì)水處理量為2m7h，以"南 京鋼鐵廠"典型焦化廢水進(jìn)行處理，并取其已有生化裝置中活性污泥為原生物種群。 其水質(zhì)成分很復(fù)雜，水中含有油、氨氮、硫氰鹽、酚類等有機(jī)污染物，其中大量酚 類污染物約占70%，此類有機(jī)物多為有毒有害物質(zhì)，現(xiàn)有技術(shù)較難進(jìn)行生化處理。
具體實(shí)例1:
本實(shí)例中取焦化廢水并加入等量的稀釋水以控制水溫在25 3(TC，同時(shí)配置水 COD為1200mg/L，含苯酚有機(jī)物質(zhì)量濃度為200mg/L左右，NHrN濃度為150 mg/L 左右，水力停留時(shí)間8小時(shí)，動(dòng)態(tài)生物活性焦過(guò)流層高度2m。裝置在生化培養(yǎng)2周 后，反應(yīng)器出水中COD去除率50.P/。，苯酚的去除率即達(dá)80.4%， NH3-N去除率為61.7%;
具體實(shí)例2:
本實(shí)例中取焦化廢水并加入等量的稀釋水以控制水溫在25~30°C，同時(shí)配置水 COD為1200mg/L，含苯酚有機(jī)物質(zhì)量濃度為200mg/L左右，NHrN濃度為150 mg/L 左右，水力停留時(shí)間8小時(shí)，動(dòng)態(tài)生物活性焦過(guò)流層高度2m。裝置在生化培養(yǎng)5 周后，反應(yīng)器出水中COD去除率70.1%,苯酚的去除率即達(dá)89.4%， NH3-N去除率 為87.6%;
具體實(shí)例3:
本實(shí)例中取焦化廢水并加入等量的稀釋水以控制水溫在25 3(TC，同時(shí)配置水 COD為1200mg/L，含苯酚有機(jī)物質(zhì)量濃度為200mg/L左右，NH3-N濃度為150mg/L 左右，水力停留時(shí)間12小時(shí)，動(dòng)態(tài)生物活性焦過(guò)流層高度2m。裝置在生化培養(yǎng)5 周后，反應(yīng)器出水中COD去除率81.3%，苯酚的去除率即達(dá)91.4%, NHrN去除率 為93.7%;
具體實(shí)例4:
本實(shí)例中取焦化廢水并加入等量的稀釋水以控制水溫在25~30°C，同時(shí)配置水 COD為1200mg/L，含苯酚有機(jī)物質(zhì)量濃度為200mg/L左右，Nft-N濃度為150 mg/L 左右，水力停留時(shí)間12小時(shí)，動(dòng)態(tài)生物活性焦過(guò)流層高度3m。裝置在生化培養(yǎng)5 周后，反應(yīng)器出水中COD去除率90.7%，苯酚的去除率即達(dá)96.8%， NHrN濃度為 4.6mg/L去除率為97.0%;
本發(fā)明的關(guān)于焦化廢水的生物活性焦技術(shù)中試表明，在焦化綜合廢水COD< 1500mg/L時(shí)處理效果保持穩(wěn)定，正常出水COD濃度為小于150mg/L，含酚有機(jī)物 總?cè)コ时３衷?0%以上，且該工藝對(duì)焦化廢水中氨氮的去除效果明顯，處理后的 廢水脫氮率達(dá)到了98%。本發(fā)明技術(shù)除對(duì)以上實(shí)例中所列COD、 NH3-N、苯酚處理 效果顯著外，還能高效去除硫氰化物鹽和吲哚、吡啶、喹啉等難生化降解有機(jī)物， 總體SS、 BOD去除率均達(dá)到97% 99%，長(zhǎng)期優(yōu)勢(shì)存在的硝化、反硝化細(xì)菌的可 使TN去除率達(dá)80y。左右，與常規(guī)硝化反硝化工藝相比效果提高了 10%左右。過(guò)濾 出水方式使得SS小于5mg/L，出水清澈。
本發(fā)明所述的活性焦是活性吸附劑，該吸附劑因其優(yōu)勢(shì)的物化吸附機(jī)理，常用 于電廠煙道氣、城市煤氣、二氧化硫的脫硫工藝中。典型的活性焦BW-I型規(guī)格亞 甲蘭(mg/g)60;灰分12.5% ;裝填密度(g/1) 540;碘值(mg/g)620;比表面(N2 吸附)(m2/g) 500;水分％ 〈3 ;糖蜜值(mg/g) 〉200 ;粒度，0-10mm ;當(dāng)然不限 于上述規(guī)格的活性焦。
權(quán)利要求
1、一種處理焦化廢水的生物活性焦方法，其特征是以活性焦為微生物膜載體，并以現(xiàn)有焦化廢水生化裝置中活性污泥為原生物種群進(jìn)行培植；控制水溫在25～30℃，配置進(jìn)水的COD為2000mg/L以下，水力停留時(shí)間10±2小時(shí)，通過(guò)不斷的曝氧循環(huán)回流使得焦化廢水通過(guò)與大量載有活性微生物的生物活性焦持續(xù)進(jìn)行有機(jī)物的吸附與降解。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的處理焦化廢水的生物活性焦方法，其特征是動(dòng)態(tài)生物 活性焦過(guò)流層高度2.5士0.5m。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的處理焦化廢水的生物活性焦方法，其特征是所述不斷 的曝氧和循環(huán)回流方法是通過(guò)一個(gè)置有敞口中心套的處理容器，容器內(nèi)布置均勻的生物活性焦，進(jìn)水從中心套的四周配水進(jìn)入套內(nèi)，在中心套的四周進(jìn)行曝氣，進(jìn) 水管在容器的上部，出水管在容器的底部，負(fù)載生物的活性焦與進(jìn)水混合后產(chǎn)生持 續(xù)的水力攪動(dòng)和不斷的碰撞，從而進(jìn)行與污染物的接觸與吸附，水在容器的四周至 中心套再至容器四周形成回流。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的處理焦化廢水的生物活性焦方法，其特征是容器的底 部設(shè)有分布水帽(5)的漏斗型集槽(6);漏斗型集槽(6)連接一管道和泵后亦連 接至進(jìn)水管口后進(jìn)行循環(huán)回流，漏斗型集槽(6)的管道上設(shè)有粉未捕捉器(4);出 水管尤其是裝在漏斗型集槽(6)的下部。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的處理焦化廢水的生物活性焦方法，其特征是水流從容 器的四周溢流到中心后，隨過(guò)活性焦的密集，使得生物活性焦產(chǎn)生沉積后形成穩(wěn)定 的過(guò)濾層，且進(jìn)行充分曝氣時(shí)水中富含的飽和氧用以支持微生物的氧化降解呼吸氧 源或采用間氧等方式進(jìn)行生化處理；在處理過(guò)程中還通過(guò)外排部分過(guò)濾層下層剩余 生物活性焦及污泥和持續(xù)加入活性焦的方式，不斷更新生物活性焦，從而始終保持 生物活性焦的物化活性和生物活性。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的處理焦化廢水的生物活性焦方法，其特征是獨(dú)立作為 處理綜合焦化廢水方法，尤其是作為現(xiàn)有焦化廢水工程的提標(biāo)處理方法。
7、 處理焦化廢水的生物活性焦的裝置，其特征是設(shè)有一個(gè)置有敞口中心套的處 理容器，進(jìn)水從中心套的四周配水進(jìn)入套內(nèi)，在中心套的四周設(shè)有曝氣管，進(jìn)水管 在容器的上部，出水管在容器的底部，水在容器的四周溢流至中心套再至容器四周 形成回流；容器的底部設(shè)有分布水帽5的漏斗型集槽(6)，漏斗型集槽(6)連接一 管道和泵后亦連接至進(jìn)水管口，漏斗型集槽(6)的管道上設(shè)有粉未捕捉器(4)。
8、 根據(jù)權(quán)利要求7所述的處理焦化廢水的生物活性焦裝置，其特征是敞口中心 套相應(yīng)達(dá)到或接近與動(dòng)態(tài)生物活性焦過(guò)流層高度相同，也為2.5±0.5 m。
9、 根據(jù)權(quán)利要求7所述的處理焦化廢水的生物活性焦裝置，其特征是以裝置底 部無(wú)常規(guī)砂石等墊層，采用水帽(5)隙縫徑寬《0.5mm直接過(guò)濾出水。
全文摘要
一種處理焦化廢水的生物活性焦方法，以活性焦為微生物膜載體，并以現(xiàn)有焦化廢水生化裝置中活性污泥為原生物種群進(jìn)行培植；控制水溫在25～30℃，配置進(jìn)水的COD為2000mg/L以下，水力停留時(shí)間10±2小時(shí)，通過(guò)不斷的曝氧循環(huán)回流使得焦化廢水通過(guò)與大量載有活性微生物的生物活性焦持續(xù)進(jìn)行有機(jī)物的吸附與降解。動(dòng)態(tài)生物活性焦過(guò)流層高度2.5±0.5m。本發(fā)明中裝置能長(zhǎng)期連續(xù)運(yùn)行、自適應(yīng)水質(zhì)波動(dòng)、免維護(hù)。設(shè)備易于制造安裝，降COD和脫酚類污染物效率可達(dá)到90％以上。
文檔編號(hào)C02F3/10GK101475258SQ200810242669
公開日2009年7月8日 申請(qǐng)日期2008年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月31日
發(fā)明者鵬 曲, 王政福, 葛能強(qiáng) 申請(qǐng)人:南京中電聯(lián)環(huán)保股份有限公司