專利名稱：焦化廢水處理系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種工業(yè)廢水的生物處理方法，具體說涉及一種焦化廢水處理方法。本發(fā)明還涉及一種工業(yè)廢水生物處理方法所運(yùn)用的生物反應(yīng)器，具體說涉及一種焦化廢水處理系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
對(duì)于許多工業(yè)廢水，如油田廢水、造紙廢水、焦化廢水、橡膠廢水等，存在許多難降解有機(jī)污染物，傳統(tǒng)生物處理工藝很難將它去除。一般采用物化處理工藝，不僅設(shè)備造價(jià)高，運(yùn)行費(fèi)用也很昂貴。目前一種新的技術(shù)是在傳統(tǒng)活性污泥工藝中，投加高效優(yōu)勢(shì)菌種， 對(duì)難降解有機(jī)污染物進(jìn)行強(qiáng)化處理，提高去除率。高效優(yōu)勢(shì)菌種處理難降解工業(yè)廢水，具有成本低、效率高、易操作、無(wú)二次污染等特點(diǎn)。焦化廢水是煤在高溫干餾過程中以及煤氣凈化、化學(xué)產(chǎn)品精制過程中形成的廢水，其中含有酚、氨氮、氰、苯、吡啶、吲哚和喹啉等幾十種污染物，成分復(fù)雜，污染物濃度高、 色度高、毒性大，性質(zhì)非常穩(wěn)定，是一種典型的難降解有機(jī)廢水。它的超標(biāo)排放對(duì)人類、水產(chǎn)、農(nóng)作物都構(gòu)成了很大危害。如何改善和解決焦化廢水對(duì)環(huán)境的污染問題，已成為擺在人們面前的一個(gè)迫切需要解決的課題。目前，好氧活性污泥法是一種應(yīng)用最廣泛的焦化廢水生物處理技術(shù)。這種方法是讓生物絮凝體及活性污泥與廢水中的有機(jī)物充分接觸；溶解性的有機(jī)物被細(xì)胞所吸收和吸附，并最終氧化為最終產(chǎn)物，溶解性有機(jī)物被代謝和利用。但是采用該技術(shù)，出水中的一些有機(jī)污染物指標(biāo)難于達(dá)標(biāo)，特別是對(duì)有些有機(jī)污染物，幾乎沒有降解作用。為了使得大多數(shù)有機(jī)物質(zhì)實(shí)現(xiàn)生物降解處理，出水水質(zhì)得到改善，可以從微生物、反應(yīng)器及工藝流程幾方面著手，強(qiáng)化生物處理，使難降解有機(jī)污染物被處理后達(dá)標(biāo)排放。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種焦化廢水處理方法，能提高對(duì)焦化廢水中特定有機(jī)污染物的去除效果，使廢水達(dá)標(biāo)排放。本發(fā)明采用以下技術(shù)方案一種焦化廢水處理方法，包括優(yōu)勢(shì)菌種制備和將所述優(yōu)勢(shì)菌種投放入膜生物反應(yīng)器中，所述膜生物反應(yīng)器包括好氧活性污泥池和膜分離池，包括以下步驟(1)從焦化廢水排放口取出好氧活性污泥；(2)將步驟(1)中得到的好氧活性污泥馴化和分離純化，得到優(yōu)勢(shì)菌種；(3)將步驟(2)得到的優(yōu)勢(shì)菌種投入好氧污泥池中進(jìn)行反應(yīng)；(4)經(jīng)降解反應(yīng)后的廢水進(jìn)入膜分離池中進(jìn)行泥水分離。進(jìn)一步地，所述步驟O)中馴化和分離純化使用的培養(yǎng)基配方為富集培養(yǎng)基葡萄糖lg、蛋白胨 0. 5g、K2HPO4 0. lg、MgSO4 0. 05g、蒸餾水 lOOOmL、NaOH 2mol/L、pH 為 7. 0 ；基礎(chǔ)培養(yǎng)基KH2PO40.4g、K2HPO4 1. 6g、MgSO4. 7H20 0. 2g、NH4NO3 0. 5g、 CaCl2. 2H2025mg、FeCl2. 6H20 23mg、蒸溜水 1000mL、pH 為 7. O ；以及選擇性培養(yǎng)基KH2PO40.4g、K2HPO4 1. 6g、MgSO4. 7H20 0. 2g、NH4NO3 0. 5g、 CaCl2. 2H2025mg、FeCl2. 6H20 2!3mg、瓊脂 20g、C0D 為 lOOOmg/L 的焦化廢水 1000mL、pH為 7. O。優(yōu)選地，取出的好氧活性污泥接種于富集培養(yǎng)基的溫度為恒溫30°C，馴化時(shí)間為 1-7 天。進(jìn)一步地，步驟中所述廢水從膜分離池底部進(jìn)入。進(jìn)一步地，所述膜分離池中設(shè)管式膜組成的膜組件，該膜組件豎向站立于膜分離池中。進(jìn)一步地，所述管式膜包括內(nèi)部的支撐層和設(shè)于支撐層外的涂層膜，所述支撐層由聚酯工業(yè)無(wú)紡布纏繞而成，所述涂層膜為高分子材料涂層膜。優(yōu)選地，所述管式膜的膜孔徑在0. 08-0. 4微米的微濾范圍內(nèi)，或在0. 01-0. 03微米的超濾范圍內(nèi)。進(jìn)一步地，所述膜分離池底部設(shè)曝氣裝置。本發(fā)明涉及的焦化廢水處理方法通過從焦化廢水排放口取出的好氧活性污泥，通過人工篩選、富集、馴化、培養(yǎng)和分離純化而得到的優(yōu)勢(shì)菌種，投加到好氧活性污泥池中，利用活性優(yōu)勢(shì)菌種對(duì)焦化廢水中特定有機(jī)污染物提高去除效率，達(dá)到簡(jiǎn)便、高效、快速降解有機(jī)污染物的目的，使廢水達(dá)標(biāo)排放。本發(fā)明要解決的另一個(gè)技術(shù)問題是提供一種焦化廢水處理系統(tǒng)，本系統(tǒng)適用上述處理方法。本發(fā)明采用以下技術(shù)方案—種焦化廢水處理系統(tǒng)，包括集水井、氣泵、和膜生物反應(yīng)器，所述膜生物反應(yīng)器包括相連接的好氧污泥池和膜分離池，所述好氧污泥池接收來(lái)自集水井的廢水輸入和由氣泵打出的氣體輸入，同時(shí)接收優(yōu)勢(shì)菌種；在好氧污泥池中反應(yīng)后的廢水進(jìn)入膜分離池進(jìn)行泥水分離，分離后的水進(jìn)入清水池。進(jìn)一步地，所述膜分離池中設(shè)管式膜組成的膜組件，該膜組件豎向站立于膜分離池中。進(jìn)一步地，所述管式膜包括內(nèi)部的支撐層和設(shè)于支撐層外的涂層膜，所述支撐層由聚酯工業(yè)無(wú)紡布纏繞而成，所述涂層膜為高分子材料涂層膜。優(yōu)選地，所述管式膜的膜孔徑在0. 08-0. 4微米的微濾范圍內(nèi)，或在0. 01-0. 03微米的超濾范圍內(nèi)。進(jìn)一步地，所述膜組件下端與集水管連接，所述膜組件上端不設(shè)出水端頭。進(jìn)一步地，所述膜分離池底部設(shè)曝氣裝置。本發(fā)明涉及的焦化廢水處理系統(tǒng)包括了浸沒式管式膜生物反應(yīng)器，該膜生物反應(yīng)器作為高效優(yōu)勢(shì)菌種的生物反應(yīng)器，能降解焦化廢水中的有機(jī)污染物。其中膜分離池能進(jìn)行泥水分離，高分子材料膜可以完全截留微生物，防止優(yōu)勢(shì)菌種流失，并通過排泥控制泥齡，來(lái)控制優(yōu)勢(shì)菌種的濃度。本發(fā)明具有出水水質(zhì)良好、設(shè)備占地面積小、硝化能力強(qiáng)、污泥排量少、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。


圖1為本發(fā)明涉及的焦化廢水處理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式參見圖1，為本發(fā)明涉及的焦化廢水處理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。包括集水井1、氣泵 3、和膜生物反應(yīng)器，所述膜生物反應(yīng)器包括相連接的好氧污泥池4和膜分離池5，所述好氧污泥池4與集水井1通過管道連接，集水井1中設(shè)有進(jìn)水泵，將廢水輸入好氧污泥池4中， 還設(shè)有氣泵3，連接氣泵3的管路通到好氧污泥池4的底部，由氣泵3打出的氣體(主要是氧氣)輸入至好氧污泥池4中。該好氧污泥池4同時(shí)接收優(yōu)勢(shì)菌種2。所述好氧污泥池4 和膜分離池5通過管道連接，該管道設(shè)在好氧污泥池4和膜分離池5的底部。好氧污泥池 4的底部設(shè)有曝氣管8。在好氧污泥池4中反應(yīng)后的廢水進(jìn)入膜分離池5進(jìn)行泥水分離，分離后的清水通過管道進(jìn)入清水池7，而污泥仍回到好氧污泥池4中。管道上可設(shè)有閥門或泵，以控制管路上的流量及各種排放。另外，管路元件均由PLC電控設(shè)備控制。所述膜分離池5中設(shè)管式膜組成的膜組件6，即多個(gè)管式膜豎向排列，組成膜組件 6。因此膜組件6浸沒于廢水中，并豎向站立于膜分離池5中。單個(gè)管式膜包括內(nèi)部的支撐層和設(shè)于支撐層外的涂層膜，所述支撐層由高強(qiáng)度微孔聚酯工業(yè)無(wú)紡布纏繞而成，所述涂層膜為高分子材料涂層膜。涂層膜材料為聚醚砜、聚砜、聚偏氟乙烯等高分子材料，膜管內(nèi)徑可設(shè)計(jì)在4-10毫米范圍內(nèi)，優(yōu)選地，可以是4毫米、6毫米、8毫米、10毫米等不同內(nèi)徑。 更優(yōu)選地，內(nèi)徑選取為8毫米。膜管本身的高強(qiáng)度，可有效減少膜絲斷裂機(jī)率，從而延長(zhǎng)膜組件6的使用壽命。膜孔徑在0. 08-0. 4微米的微濾范圍內(nèi)，或在0. 01-0. 03微米的超濾范圍內(nèi)。所述膜組件6浸沒于膜分離池5的廢水中，膜組件6下端與集水管連接，所述膜組件 6上端不設(shè)出水端頭。膜管底部密封連接在一個(gè)特別設(shè)計(jì)的集水管(盤)上，膜管頂部無(wú)集水管設(shè)計(jì)，但每根膜管頂部用專門設(shè)計(jì)的小帽密封，防止抽吸時(shí)進(jìn)水，多根膜元件組成膜組件6，不同型號(hào)的膜組件6包含的膜管元件數(shù)量由100根到1000根不等。由于膜組件6從底部出水，上部端頭無(wú)出水端頭，膜組件6可依靠自身強(qiáng)度自行站立于水中，解決了中空纖維膜組件6端頭堵塞的問題；這樣確保了膜出水流量的穩(wěn)定，并有效減少膜組件6化學(xué)清洗的次數(shù)，從而延長(zhǎng)膜壽命，降低運(yùn)行成本。所述膜分離池5底部設(shè)曝氣裝置9。通過底部曝氣，維持膜表面的常規(guī)清洗。由以上可知，管式膜組件6呈框架結(jié)構(gòu)。該框架包括集水管、曝氣裝置9、不銹鋼框架。其中集水管用于收集膜過濾出水，曝氣裝置9用于沖洗膜表面，防止膜堵塞，不銹鋼框架用于支撐管式膜。在負(fù)壓狀態(tài)下，泥水混合物由外向內(nèi)過濾。經(jīng)降解處理過的出水透過膜進(jìn)入膜管內(nèi)，再被抽入集水管，隨后排入出水口，活性污泥則被攔截在好氧污泥反應(yīng)池中。在膜分離池中設(shè)管式膜可解決現(xiàn)有技術(shù)中中空纖維膜容易斷絲和堵塞的缺點(diǎn)，又在價(jià)格上比其它種類型膜如平板膜有更低的成本優(yōu)勢(shì)。在膜分離池中，膜組件內(nèi)徑較粗，在廢水中豎直放置， 能代替較易斷裂的中空纖維膜，作為浸沒式膜元件部分。同時(shí)膜管上端無(wú)出水端頭，可防止曝氣沖刷向上的污泥流造成在膜上端出現(xiàn)的污泥堵塞問題。焦化廢水處理方法包括優(yōu)勢(shì)菌種制備和將所述優(yōu)勢(shì)菌種投放入生物反應(yīng)器中，有以下步驟(1)從焦化廢水廢水排放口取出好氧活性污泥；(2)將步驟(1)中得到的好氧活性污泥通過富集、馴化和分離純化，得到優(yōu)勢(shì)菌種；(3)將步驟( 得到的優(yōu)勢(shì)菌種投入好氧污泥池中進(jìn)行反應(yīng)；(4)經(jīng)降解反應(yīng)后的廢水進(jìn)入膜分離池中進(jìn)行泥水分離。其中步驟O)中馴化和分離純化的步驟如下(a)將取出的好氧活性污泥靜置，棄去上清液，取活性污泥5mL接種于裝有富集培養(yǎng)基的三角燒瓶?jī)?nèi)，接種量5%，恒定溫度為30°C，pH = 7 ； (b)搖床恒溫振蕩培養(yǎng)1-7天，見有明顯菌膜生長(zhǎng)時(shí)，轉(zhuǎn)種至新鮮的培養(yǎng)基中繼續(xù)培養(yǎng)1-7天，每次轉(zhuǎn)種逐步提高廢水比例， 至達(dá)1/4時(shí)，取代以基礎(chǔ)培養(yǎng)基繼續(xù)馴化，重復(fù)操作2-3次；(c)從馴化完的培養(yǎng)液中挑取少量菌液至選擇性固體培養(yǎng)基中，采用平板劃線法進(jìn)一步進(jìn)行分離純化；(d)對(duì)降解菌進(jìn)行分離，挑選單個(gè)菌落，進(jìn)行革蘭氏染色、顯微鏡觀察，對(duì)分離出的菌進(jìn)行初步鑒定；(e)最后得到純菌落進(jìn)行活體保存。所使用的培養(yǎng)基配方為富集培養(yǎng)基葡萄糖lg、蛋白胨0. 5g、Κ2ΗΡ04(磷酸氫二鉀)0. lg、MgSO4(硫酸鎂)0. 05g、蒸餾水 1000mL、Na0H (氫氧化鈉)2mol/L、pH 值為 7. 0 ；基礎(chǔ)培養(yǎng)基=KH2PO4(磷酸二氫鉀)0. 4g,K2HPO4 (磷酸氫二鉀)1. 6g、MgS04. 7H20 (七水硫酸鎂)0. 2g、NH4N03 (硝酸氨)0. 5g、CaCl2. 2H20 ( 二水氯化鈣)25mg、FeCl2. 6H20 (六水氯化亞鐵)23mg、蒸餾水1000mL、pH值為7. 0 ；以及選擇性培養(yǎng)基=KH2PO4 (磷酸二氫鉀)0. 4g、K2HPO4 (磷酸氫二鉀)1. 6g、 MgSO4. 7H20 (七水硫酸鎂)0. 2g、NH4NO3 (硝酸氨)0. 5g、CaCl2. 2H20 (二水氯化鈣)25mg、 FeCl2. 6H20(六水氯化亞鐵)2;3mg、瓊脂20g、COD (化學(xué)需氧量)為1000mg/L的焦化廢水 1000mL、pH 值為 7. 0。在所述步驟中廢水從膜分離池的底部進(jìn)入。高效優(yōu)勢(shì)菌種是針對(duì)某種特定的有機(jī)污染物廢水提高降解效率的細(xì)菌、真菌、酵母菌、藻類等微生物，這些具有特定降解能力的微生物可以經(jīng)過馴化從特定的環(huán)境中分離純化出來(lái)，使之具有特定的降解能力。經(jīng)鑒定，本發(fā)明分離出來(lái)的優(yōu)勢(shì)菌種菌株為革蘭氏菌株，包括桿菌和球菌，大約分為7株，其中變形桿菌(Proteuskicillus vulgaris)、巨大芽 包桿菌(Bacillus magaterium)、才古草芽子包桿菌(Bacillus subtil is (Ehrenberg) Cohn) 解效果較好。以下通過一具體實(shí)例來(lái)說明運(yùn)用本發(fā)明涉及的焦化廢水處理系統(tǒng)和方法所達(dá)到的處理效果。焦化廢水進(jìn)水指標(biāo)為COD = 5000mg/L,氨氮NH4-N = 200mg/L,揮發(fā)酚= 1000mg/L,總氰=50mg/L,硫化物=200mg/L,含油=50mg/L, pH = 8. 0-9. 5，懸浮固體濃度SS = 100mg/L，色度=1000倍。優(yōu)勢(shì)菌種投放及管式膜生物反應(yīng)器均在好氧工藝中進(jìn)行，優(yōu)勢(shì)菌種在該段投加，采用管式膜生物反應(yīng)器進(jìn)行泥水分離。膜處理出水水質(zhì)COD = 260mg/L，NH4-N = 0. 89mg/L，揮發(fā)酚=0. 29mg/L，總氰=0. 20mg/L，硫化物=0. 41mg/L，pH =7.0-8.0，SS未檢出，色度=200倍。由此可見，取得了相當(dāng)好的處理結(jié)果。
權(quán)利要求
1.一種焦化廢水處理方法，包括優(yōu)勢(shì)菌種制備和將所述優(yōu)勢(shì)菌種投放入膜生物反應(yīng)器中，所述膜生物反應(yīng)器包括好氧活性污泥池和膜分離池，其特征是包括以下步驟(1)從焦化廢水排放口取出好氧活性污泥；(2)將步驟(1)中得到的好氧活性污泥馴化和分離純化，得到優(yōu)勢(shì)菌種；(3)將步驟( 得到的優(yōu)勢(shì)菌種投入好氧污泥池中進(jìn)行反應(yīng)；(4)經(jīng)降解反應(yīng)后的廢水進(jìn)入膜分離池中進(jìn)行泥水分離。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的焦化廢水處理方法，其特征是所述步驟O)中馴化和分離純化使用的培養(yǎng)基配方為富集培養(yǎng)基葡萄糖lg、蛋白胨0.5g、K2HPO4 0. lg, MgSO4 0. 05g、蒸餾水1000mL、 Na0H2mol/L、pH 為 7· 0 ；基礎(chǔ)培養(yǎng)基KH2PO4 0. 4g、K2HPO4 1. 6g、MgSO4. 7H20 0. 2g、NH4NO3 0. 5g、 CaCl2. 2H2025mg、FeCl2. 6H20 23mg、蒸溜水 1000mL、pH 為 7. 0 ；以及選擇性培養(yǎng)基KH2PO4 0. 4g、K2HPO4 1. 6g、MgSO4. 7H20 0. 2g、NH4NO3 0. 5g、 CaCl2. 2H2025mg、FeCl2. 6H20 2!3mg、瓊脂 20g、C0D 為 lOOOmg/L 的焦化廢水 1000mL、pH 為 7. 0。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的焦化廢水處理方法，其特征是取出的好氧活性污泥接種于富集培養(yǎng)基的溫度為恒溫30°C，馴化時(shí)間為1-7天。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的焦化廢水處理方法，其特征是在所述的馴化步驟中每次轉(zhuǎn)種并繼續(xù)馴化時(shí)間為1-7天。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的焦化廢水處理方法，其特征是步驟中所述廢水從膜分離池底部進(jìn)入。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的焦化廢水處理方法，其特征是所述膜分離池中設(shè)管式膜組成的膜組件，該膜組件豎向站立于膜分離池中。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的焦化廢水處理方法，其特征是所述管式膜包括內(nèi)部的支撐層和設(shè)于支撐層外的涂層膜，所述支撐層由聚酯工業(yè)無(wú)紡布纏繞而成，所述涂層膜為高分子材料涂層膜。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的焦化廢水處理方法，其特征是所述管式膜的膜孔徑在 0. 08-0. 4微米的微濾范圍內(nèi)，或在0. 01-0. 03微米的超濾范圍內(nèi)。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的焦化廢水處理方法，其特征是所述膜分離池底部設(shè)曝氣裝置(9)。
10.一種焦化廢水處理系統(tǒng)，其特征是包括集水井(1)、氣泵(3)、和膜生物反應(yīng)器，所述膜生物反應(yīng)器包括相連接的好氧污泥池(4)和膜分離池(5)，所述好氧污泥池(4)接收來(lái)自集水井(1)的廢水輸入和由氣泵C3)打出的氣體輸入，同時(shí)接收優(yōu)勢(shì)菌種O)；在好氧污泥池中反應(yīng)后的廢水進(jìn)入膜分離池(5)進(jìn)行泥水分離，分離后的水進(jìn)入清水池(7)。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的焦化廢水處理系統(tǒng)，其特征是所述膜分離池(5)中設(shè)管式膜組成的膜組件(6)，該膜組件(6)豎向站立于膜分離池(5)中。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的焦化廢水處理系統(tǒng)，其特征是所述管式膜包括內(nèi)部的支撐層和設(shè)于支撐層外的涂層膜，所述支撐層由聚酯工業(yè)無(wú)紡布纏繞而成，所述涂層膜為高分子材料涂層膜。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的焦化廢水處理系統(tǒng)，其特征是所述管式膜的膜孔徑在.0. 08-0. 4微米的微濾范圍內(nèi)，或在0. 01-0. 03微米的超濾范圍內(nèi)。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的焦化廢水處理系統(tǒng)，其特征是所述膜組件(6)下端與集水管連接，所述膜組件(6)上端不設(shè)出水端頭。
15.根據(jù)權(quán)利要求10所述的焦化廢水處理系統(tǒng)，其特征是所述膜分離池(5)底部設(shè)曝氣裝置(9)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種焦化廢水處理系統(tǒng)及方法，所述方法包括優(yōu)勢(shì)菌種制備和將所述優(yōu)勢(shì)菌種投放入膜生物反應(yīng)器中，所述膜生物反應(yīng)器包括好氧活性污泥池和膜分離池，包括以下步驟(1)從焦化廢水排放口取出好氧活性污泥；(2)將步驟(1)中得到的好氧活性污泥馴化和分離純化，得到優(yōu)勢(shì)菌種；(3)將步驟(2)得到的優(yōu)勢(shì)菌種投入好氧污泥池中進(jìn)行反應(yīng)；(4)經(jīng)降解反應(yīng)后的廢水進(jìn)入膜分離池中進(jìn)行泥水分離。本發(fā)明利用活性優(yōu)勢(shì)菌種對(duì)焦化廢水中特定有機(jī)污染物的去除效率，達(dá)到簡(jiǎn)便、高效、快速降解有機(jī)污染物的目的，使廢水達(dá)標(biāo)排放。
文檔編號(hào)C02F9/14GK102153250SQ20111012088
公開日2011年8月17日 申請(qǐng)日期2011年5月11日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月11日
發(fā)明者向陽(yáng), 羅春譯 申請(qǐng)人:上海膜達(dá)克環(huán)保工程有限公司