專利名稱：煤氣化和焦化廢水處理或回用的方法及用途的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及廢水處理和回用領(lǐng)域，更具體地說，是涉及煤氣化和焦化廢水處理或回用及現(xiàn)有工程升級改造的方法及用途，以及類似的煤化工及含有較高濃度難降解有機(jī)物廢水處理達(dá)標(biāo)排放或回用以及現(xiàn)有工程升級改造。
背景技術(shù)：
焦化廢水和煤氣化廢水為煉焦炭和制煤氣過程中產(chǎn)生的難生物降解的高濃度有毒有機(jī)廢水，主要來源于鋼鐵冶金及煉焦行業(yè)的焦化廠和制煤氣的煤氣廠。焦化廢水和煤氣化廢水中主要含有氨氮(NH3-N)、氰化物、酚類化合物、多環(huán)芳香族化合物和含氮、氧、硫的雜環(huán)化合物及脂肪族化合物等污染物質(zhì)，具有“三致”作用，對人體健康和生態(tài)環(huán)境威脅巨大。除組成復(fù)雜外，焦化和煤氣化廢水還具有水質(zhì)變化幅度大、可生化性差、毒性大等特點ο20世紀(jì)70年代，國內(nèi)主要采用活性污泥法處理焦化和煤氣化廢水，處理后，只有酚和BOD能達(dá)到國家排放標(biāo)準(zhǔn)；80年代普遍采用兩段生化、延時曝氣或強(qiáng)化生化(如生物鐵、生物碳、投加生長素等)等方法處理焦化和煤氣化廢水，處理后廢水中的酚、硫氰化物、 BOD的去除率在90%以上，達(dá)到了國家排放標(biāo)誰，但COD和氨氮達(dá)不到國家排放標(biāo)準(zhǔn)(唐麗貞，1994)。冶金部1997年的調(diào)查，90%以上的焦化廠和煤氣廠處理后的COD、氨氮無法達(dá)標(biāo) (王業(yè)耀等，2002)。70年代以來，國外主要進(jìn)行生物方法處理焦化和煤氣化廢水的研究，如活性炭一活性污泥法，兩段生物流化床缺氧好氧法，懸浮污泥缺氧好氧法，濾料過濾法及純氧曝氣法寸。進(jìn)入90年代以來，隨著生物技術(shù)的快速發(fā)展，各種生物強(qiáng)化技術(shù)大量的用到國內(nèi)外焦化和煤氣化廢水處理中，與之并行的是各種物理、化學(xué)、物化技術(shù)、物化一生物聯(lián)合技術(shù)等新技術(shù)的發(fā)展，各種新興工藝的發(fā)展大大開拓了焦化和煤氣化廢水處理的途徑。物理化學(xué)法通常用在焦化和煤氣化廢水處理的預(yù)處理和深度處理階段，用來降低焦化和煤氣化廢水毒性、輔助生物處理、減輕生物處理負(fù)荷或保證最終出水水質(zhì)。物理化學(xué)法法主要有焚燒法、蒸氨法、萃取法、氣浮法、吸附法、混凝沉淀法、膜分離法、電化學(xué)法、氧化劑氧化法。物理化學(xué)方法主要作為生物處理的輔助工藝，確保生物處理系統(tǒng)穩(wěn)定運行或確保廢水處理達(dá)標(biāo)排放，其具體采用方式方法要根據(jù)具體水質(zhì)水量情況、企業(yè)現(xiàn)狀和排放要求進(jìn)行合理組合和選擇。其中預(yù)處理工藝通常采用隔油、氣浮等工藝，以去除廢水中大部分油類，確保生物處理工藝的穩(wěn)定運行；深度處理工藝主要解決廢水中難降解有機(jī)物問題， 具體方法通常采用混凝沉淀、氧化絮凝和電化學(xué)等方法。生物法一直以來都是廢水處理最為重要的方法，利用微生物的新陳代謝過程將廢水中的污染物去除，與物理、化學(xué)方法相比具有高效低耗的優(yōu)勢。生物法是廢水處理中的主體工藝，其運行好壞直接決定污水處理工程的成敗，因此是廢水處理工藝設(shè)計的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。 目前主要包括兩端曝氣活性污泥法、厭氧/好氧生物膜法、A/0法(包括AAO、AAOO法等)、自然生物處理法、SBR法等，以上各種常規(guī)生物處理方法在某一定程度上能解決焦化和煤氣化廢水處理中的某一方面的問題，但綜合來看，其很難保證廢水處理全面達(dá)標(biāo)和穩(wěn)定運行， 而且存在投資大、運行費用高、占地面積大及相關(guān)二次污染等問題。近幾年來，根據(jù)焦化和煤氣化廢水的水質(zhì)特點和處理難點，新發(fā)展出了濕式氧化法、煙氣處理法、超臨界水氧化法、等離子體技術(shù)處理法、超聲波處理法、輻照法和光催化氧化法等，以上各種新技術(shù)或者由于投資運行費用高，或者由于尚處于實驗室研究階段，或者針對某一企業(yè)特殊情況具有一定的可行性，其在普遍性的實際工程應(yīng)用和推廣方面尚有大量的工作要做。目前，國內(nèi)大多數(shù)焦化和煤氣化廠廢水仍以生物處理為主，普遍采用活性污泥法和A20(厭氧+缺氧+好氧)工藝。YO工藝的處理效果優(yōu)于活性污泥法，但是，經(jīng)過YO工藝處理后的出水很難達(dá)到國家排放標(biāo)準(zhǔn)(GB8978-1996)中的二級排放標(biāo)準(zhǔn)，特別是COD和 NH3-N這兩個指標(biāo)很難同時達(dá)到排放要求，GB8978-1996中一級和二級標(biāo)準(zhǔn)要求出水COD和 NH3-N分別低于100mg/L、150mg/L和15mg/L、25mg/L。COD難以達(dá)標(biāo)的主要原因為焦化和煤氣化廢水中含有一定量的難降解有機(jī)物，這些難降解有機(jī)物在生物反應(yīng)器中很難得到降解從而進(jìn)入到最終出水；由于好氧反應(yīng)器中COD較高，傳統(tǒng)的反應(yīng)器中都是以異養(yǎng)菌(主要以有機(jī)碳源為營養(yǎng)物)為優(yōu)勢菌種，抑制了硝化菌的生長，此外，具有生物毒性的難降解有機(jī)物在較高的濃度范圍內(nèi)也將抑制硝化菌的生長，故出水NH3-N也很難達(dá)標(biāo)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于填補(bǔ)目前國內(nèi)外類似煤氣化和焦化廢水處理技術(shù)的空缺，提供一種新型的煤氣化和焦化廢水處理或回用的方法。本發(fā)明目的可以通過如下措施來實現(xiàn)采用“預(yù)處理+高效厭氧+缺氧/好氧+ 高效曝氣生物濾池+深度處理”組合工藝(以下簡稱PAOD組合工藝)處理煤氣化和焦化廢水。煤氣化和焦化廢水經(jīng)過調(diào)節(jié)、隔油、沉淀和氣浮后，在此去除廢水中的大部分懸浮物 SS和油類物質(zhì)，以保證后續(xù)厭氧處理工藝的穩(wěn)定運行，預(yù)處理后的出水進(jìn)入?yún)捬跎锾幚砉に噯卧?，在此去除廢水中的部分C0D，降低后續(xù)處理工藝負(fù)荷，提高廢水可生化性；厭氧出水進(jìn)入到后段的缺氧/好氧和高效曝氣生物濾池工藝，進(jìn)一步去除廢水中的COD、氨氮、 揮發(fā)酚、氰化物、硫化物和石油類物質(zhì)；高效曝氣生物濾池出水經(jīng)高級氧化處理后達(dá)標(biāo)排放或通過反滲透等工藝脫鹽后回用。其中在A段，采用高效厭氧處理工藝，池型結(jié)構(gòu)采用UASB、EGSB, IC、ABR及改進(jìn)型，池體采用鋼混防腐結(jié)構(gòu)或鋼結(jié)構(gòu)，池內(nèi)設(shè)置三項分離器和布水器，調(diào)試運行時投加專用的顆粒污泥以加快啟動速度，設(shè)計負(fù)荷為5jkg COD/m3. d，C0D去除效果在25-40%左右，B/C至提高0. 04-0. 12左右。在0段，采用缺氧/好氧和高效曝氣生物濾池工藝，缺氧/好氧采用常規(guī)活性污泥法，池型可采用A/0、氧化溝等，高效曝氣生物濾池工藝采用專利公開號CN101746884A中的濾池結(jié)構(gòu)，缺氧池設(shè)計負(fù)荷為1. 5-3. Okg COD/m3. d，溶解氧控制在0. 3-0. 8mg/L左右；好氧池設(shè)計負(fù)荷為0. 8-1. 5kg COD/m3. d，溶解氧控制在2_4mg/L左右；高效曝氣生物濾池工藝設(shè)計負(fù)荷為0. 3-0. 5kg COD/m3. d，溶解氧控制在3_5mg/L左右；缺氧/好氧和高效曝氣生物濾
5池工藝對焦化和煤氣化廢水中的COD、BOD5、氨氮、揮發(fā)酚、硫化物、氰化物和石油類去除率達(dá)到 88-93%,92-97%,96-99%,99. 9%,98. 5-99. 5%和 98. 0-99. 5%0當(dāng)外排廢水的標(biāo)準(zhǔn)較高或者廢水中含有較高濃度的不可生物降解有機(jī)物時，可在高效曝氣生物濾池工藝后尾置一段高級氧化處理工藝，通過調(diào)節(jié)廢水pH，補(bǔ)充適量的氧化劑、硫酸亞鐵或活性炭，通過氧化、吸附和沉淀等作用，有效去除廢水中的色度和難降解有機(jī)物，確保廢水達(dá)標(biāo)排放。例如，當(dāng)高效曝氣生物濾池出水COD為^;3mg/L，pH為8. 0，色度為800倍時，通過添加廢硫酸調(diào)節(jié)pH至3-5，七水硫酸亞鐵投加量為500mg/L，30%雙氧水投加量為0. 5ml/L,曝氣反應(yīng)2-池，添加石灰或燒堿調(diào)節(jié)pH至7. 8-8. 2左右沉淀1_池后出水COD為36. 4mg/L,色度為2倍。高效曝氣生物濾池工藝可以與反滲透脫鹽等廢水回用處理工藝實現(xiàn)高效耦合，適合廢水回用處理中膜技術(shù)的預(yù)處理工藝，增加膜工藝的濃縮倍數(shù)，實現(xiàn)水資源的循環(huán)利用和企業(yè)污水“零排放”。本工藝不但適用于煤氣化和焦化廢水處理或回用及現(xiàn)有工程升級改造，也適用于類似的煤化工及含有較高濃度難降解有機(jī)物廢水處理達(dá)標(biāo)排放或回用以及現(xiàn)有工程升級改造。與傳統(tǒng)工藝相比，本發(fā)明優(yōu)點是高效厭氧不但有效消減廢水中有機(jī)污染物，降低后端處理工藝負(fù)荷，而且可提高廢水可生化性；高效曝氣生物濾池對廢水中污染物降解速度快，處理效率高，抗沖擊能力強(qiáng)，有效富集生長速度緩慢的微生物，提高對廢水中難降解有機(jī)物和氨氮等處理效果，運行穩(wěn)定且污泥產(chǎn)生量少；將高效曝氣生物濾池作為常規(guī)活性污泥法的把關(guān)工藝和深度處理工藝的預(yù)處理工藝，可保證整體組合工藝運行穩(wěn)定，而且有效減輕后續(xù)深度處理工藝運行難度，進(jìn)而降低運行費用。


圖1:本發(fā)明的工藝流程圖--水路------------------------泥路________________氣路
具體實施例方式下面列舉3個實施例，結(jié)合附圖，對本發(fā)明加以進(jìn)一步說明，但本發(fā)明不只限于這 3個實施例。實施例1利用上述組合工藝對經(jīng)過混凝沉淀預(yù)處理后進(jìn)水COD和NH3-N分別為^65mg/L 和127mg/L左右的實際煤氣化廢水進(jìn)行小試實驗處理，實驗進(jìn)水流量為100mL/h，缺氧生物濾池和二級好氧生物濾池反應(yīng)器的有效體積為6000mL，缺氧生物濾池反應(yīng)器水力停留時間20h，二級好氧生物濾池反應(yīng)器水力停留時間40h，反應(yīng)器中載體裝填量為60%，單個載體體積為20mmX20mmX20mm，濕密度為0. 9g/cm3，持水量為2500 %，好氧反應(yīng)器內(nèi)溶解氧濃度控制在4 6mg/L，并補(bǔ)充足夠的堿度，生物濾池反應(yīng)器中均接種焦化廢水處理廠活性污泥，投加工程菌B350M進(jìn)行生物強(qiáng)化處理，出水COD和NH3-N分別在221. 0-357. 28mg/L和5mg/L左右，在沒有回流和補(bǔ)充碳源情況下，硝氮濃度穩(wěn)定在4. 67-33. 24mg/L范圍內(nèi)， 工藝對總氮的直接去除效率達(dá)到了 70-75%左右。對生物出水進(jìn)行高級氧化深度處理，COD 為^;3mg/L，pH為8. 0，色度為800倍時，通過添加廢硫酸調(diào)節(jié)pH全3_5，七水硫酸亞鐵投加量為500mg/L，30%雙氧水投加量為0. 5ml/L，曝氣反應(yīng)2_池，添加石灰或燒堿調(diào)節(jié)pH至 7. 8-8. 2左右沉淀l-2h后出水COD為36. 4mg/L，色度為2倍。實施例2某鋼鐵集團(tuán)焦化分公司產(chǎn)生綜合廢水10848m7cK452m7h)，采用以上組合工藝對其進(jìn)行處理。綜合廢水經(jīng)調(diào)節(jié)池收集后通過泵提升至隔油和氣浮工藝以去除廢水中大部分油類和SS，預(yù)處理后的廢水經(jīng)厭氧池進(jìn)行處理后進(jìn)入后端的缺氧池和好氧池進(jìn)行處理，好氧池出水進(jìn)入高效曝氣生物濾池深度處理后進(jìn)入雙膜處理系統(tǒng)，經(jīng)脫鹽后的膜出水回用于工藝循環(huán)冷卻水，膜前濃縮液用于高爐沖渣。采用以上組合工藝處理煤焦化綜合排放廢水，設(shè)計水量為10848m7cK452m7h)， 高效曝氣生物濾池中載體裝填量為60%，單個載體體積為30mmX30mmX30mm，濕密度為 1. lg/cm3，持水量為2500%，生物反應(yīng)池中均接種焦化廢水處理廠活性污泥，投加工程菌 B350M進(jìn)行生物強(qiáng)化處理。調(diào)節(jié)池來水經(jīng)預(yù)處理后C0D&、BOD5、氨氮、揮發(fā)酚、硫化物和氰化物分別為 1600-2600mg/L、700-1000mg/U60-350mg/L、300-500mg/L、10-20mg/L 和 4-10mg/L,生物好氧出水C0D&、BOD5、氨氮、揮發(fā)酚、硫化物和氰化物分別為90_125mg/L、 8-13mg/L,3-5mg/L,0. 3-0. 5mg/L、0. 2-0. 4mg/L 和 0. 1-0. 3mg/L,生化出水經(jīng)雙膜系統(tǒng)深度處理達(dá)標(biāo)后回用，膜系統(tǒng)脫鹽率為97%以上，水回收率達(dá)到66-72%。實施例3某焦化集團(tuán)產(chǎn)生綜合廢水1680m3/d (70m3/h)，采用以上組合工藝對其進(jìn)行處理。綜合廢水經(jīng)調(diào)節(jié)池收集后通過泵提升至隔油和氣浮工藝以去除廢水中大部分油類和SS，預(yù)處理后的廢水經(jīng)高效厭氧池進(jìn)行處理后進(jìn)入后端的缺氧池和好氧池進(jìn)行處理，好氧池出水進(jìn)入高效曝氣生物濾池深度處理后進(jìn)入雙膜處理系統(tǒng)，經(jīng)脫鹽后的膜出水回用于工藝循環(huán)冷卻水，膜前濃縮液用于煤場洗煤或進(jìn)一步處理后達(dá)標(biāo)排放。采用以上組合工藝處理煤焦化綜合排放廢水，設(shè)計水量為1680m7d(70m7h)，高效曝氣生物濾池中載體裝填量為60%，單個載體體積為30mmX30mmX30mm，濕密度為1. Ig/ cm3,持水量為2500%，生物反應(yīng)池中均接種焦化廢水處理廠活性污泥，投加工程菌B350M 進(jìn)行生物強(qiáng)化處理。調(diào)節(jié)池來水經(jīng)預(yù)處理(隔油、沉淀和氣浮)后C0D&、BOD5、氨氮、揮發(fā)酚、硫化物和氰化物分別為 4000-5000mg/L、1400-1600mg/L、320-360mg/L、600-640mg/L、 15-30mg/L和8-15mg/L，生物好氧出水C0D&、BOD5、氨氮、揮發(fā)酚、硫化物和氰化物分別為 180-260mg/LUl-23mg/L,4-7mg/L,0. 3-0. 4mg/L、0. 2-0. 3mg/L 和 0. 2-0. 4mg/L,生化出水經(jīng)雙膜系統(tǒng)深度處理達(dá)標(biāo)后回用，膜系統(tǒng)脫鹽率為97%以上，水回收率達(dá)到64-68%。由上述實例可以看到，無論是小試實驗還是工程應(yīng)用，本發(fā)明對于焦化廢水和煤氣化均具有良好的處理效果，最終出水經(jīng)高級氧化處理后可達(dá)到污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)中的一級排放標(biāo)準(zhǔn)(GB8978-1996)，生物出水經(jīng)雙膜脫鹽后可完全達(dá)到循環(huán)冷卻水用水標(biāo)準(zhǔn)，膜系統(tǒng)脫鹽率為97%以上，水回收率達(dá)到65%左右。
權(quán)利要求
1.一種煤氣化和焦化廢水處理或回用的方法，其特征在于采用PAOD組合工藝處理煤氣化和焦化廢水，其中P段代表預(yù)處理，采用調(diào)節(jié)、隔油、沉淀和氣浮等工藝；A段代表厭氧處理，采用高效厭氧生物處理工藝；0段代表好氧處理，采用缺氧/好氧和高效曝氣生物濾池即HABF處理工藝；D段代表深度處理，采用高級氧化或反滲透膜等處理工藝；煤氣化和焦化廢水經(jīng)過調(diào)節(jié)、隔油、沉淀和氣浮后，在此去除廢水中的大部分懸浮物SS 和油類物質(zhì)，以保證后續(xù)厭氧處理工藝的穩(wěn)定運行，預(yù)處理后的出水進(jìn)入?yún)捬跎锾幚砉に噯卧?，在此去除廢水中的部分C0D，降低后續(xù)處理工藝負(fù)荷，提高廢水可生化性；厭氧出水進(jìn)入到后段的缺氧/好氧和高效曝氣生物濾池工藝，進(jìn)一步去除廢水中的COD、氨氮、揮發(fā)酚、氰化物、硫化物和石油類物質(zhì)；高效曝氣生物濾池出水經(jīng)高級氧化處理后達(dá)標(biāo)排放或通過反滲透等工藝脫鹽后回用。
2.按照權(quán)利要求1所述的煤氣化和焦化廢水處理或回用的新型組合工藝，其特征在于在A段，采用高效厭氧處理工藝，池型結(jié)構(gòu)采用UASB、EGSB, IC、ABR及改進(jìn)型，池體采用鋼混防腐結(jié)構(gòu)或鋼結(jié)構(gòu)，池內(nèi)設(shè)置三項分離器和布水器，調(diào)試運行時投加專用的顆粒污泥以加快啟動速度，設(shè)計負(fù)荷為5-migC0D/m3. d，COD去除效果在25-40%左右，B/C至提高 0. 04-0. 12 左右。
3.按照權(quán)利要求1所述的煤氣化和焦化廢水處理或回用的新型組合工藝，其特征在于在0段，采用缺氧/好氧和高效曝氣生物濾池工藝，缺氧/好氧采用常規(guī)活性污泥法，池型可采用A/0、氧化溝等，高效曝氣生物濾池工藝采用專利公開號CN101746884A中的濾池結(jié)構(gòu)，缺氧池設(shè)計負(fù)荷為1. 5-3. Okg COD/m3. d，溶解氧控制在0. 3-0. 8mg/L左右；好氧池設(shè)計負(fù)荷為0. 8-1. 5kg COD/m3. d，溶解氧控制在2-%ig/L左右；高效曝氣生物濾池工藝設(shè)計負(fù)荷為0. 3-0. 5kgC0D/m3. d，溶解氧控制在3_5mg/L左右；缺氧/好氧和高效曝氣生物濾池工藝對焦化和煤氣化廢水中的COD、BOD5、氨氮、揮發(fā)酚、硫化物、氰化物和石油類去除率達(dá)到 88-93%,92-97%,96-99%,99. 9%,98. 5-99. 5%和 98. 0-99. 5%0
4.按照權(quán)利要求1所述的煤氣化和焦化廢水處理或回用的新型組合工藝，當(dāng)外排廢水的標(biāo)準(zhǔn)較高或者廢水中含有較高濃度的不可生物降解有機(jī)物時，可在高效曝氣生物濾池工藝后尾置一段高級氧化處理工藝，通過調(diào)節(jié)廢水PH，補(bǔ)充適量的氧化劑、硫酸亞鐵和活性炭，通過氧化、吸附和沉淀等作用，有效去除廢水中的色度和難降解有機(jī)物，確保廢水達(dá)標(biāo)排放。
5.按照權(quán)利要求1所述的煤氣化和焦化廢水處理或回用的新型組合工藝，高效曝氣生物濾池工藝可以與反滲透脫鹽等廢水回用處理工藝實現(xiàn)高效耦合，適合廢水回用處理中膜技術(shù)的預(yù)處理工藝，增加膜工藝的濃縮倍數(shù)，實現(xiàn)水資源的循環(huán)利用和企業(yè)污水“零排放”。
6.按照權(quán)利要求4所述的煤氣化和焦化廢水處理或回用的新型組合工藝，其特征在于當(dāng)高效曝氣生物濾池出水COD為^;3mg/L，pH為8. 0，色度為800倍時，通過添加廢硫酸調(diào)節(jié)PH至3-5，七水硫酸亞鐵投加量為500mg/L，30%雙氧水投加量為0. 5ml/L，曝氣反應(yīng) 2-3h,添加石灰或燒堿調(diào)節(jié)pH至7. 8-8. 2左右沉淀Hh后出水COD為36. 4mg/L,色度為2 倍。
7.—種如權(quán)利要求1所述的煤氣化和焦化廢水處理或回用的新型組合工藝，不但適用于煤氣化和焦化廢水處理或回用及現(xiàn)有工程升級改造，也適用于類似的煤化工及含有較高濃度難降解有機(jī)物廢水處理達(dá)標(biāo)排放或回用以及現(xiàn)有工程升級改造。
全文摘要
本發(fā)明提供一種煤氣化廢水和焦化廢水處理或回用的方法及用途，該方法采用“預(yù)處理+高效厭氧+缺氧/好氧+高效曝氣生物濾池+深度處理”組合工藝，詳細(xì)工藝見說明書。本發(fā)明優(yōu)點是高效厭氧不但有效消減廢水中有機(jī)污染物，降低后端處理工藝負(fù)荷，而且可提高廢水可生化性；高效曝氣生物濾池有效富集生長速度緩慢的微生物，提高對廢水中難降解有機(jī)物和氨氮等處理效果，保證整體組合工藝運行穩(wěn)定，而且有效減輕后續(xù)深度處理工藝運行難度。本發(fā)明的用途不但適用于煤氣化廢水和焦化廢水的達(dá)標(biāo)排放或回用以及現(xiàn)有工程改造升級，也適用于類似的煤化工及含有較高濃度難降解有機(jī)物廢水處理達(dá)標(biāo)排放或回用以及現(xiàn)有工程升級改造。
文檔編號C02F9/14GK102344223SQ20101024296
公開日2012年2月8日 申請日期2010年8月3日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月3日
發(fā)明者張陽, 徐煒, 曾明 申請人:曾明