專(zhuān)利名稱(chēng)：一種低濃度煤化工廢水處理系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及污水處理領(lǐng)域，具體涉及一種低濃度煤化工廢水的高效處理系統(tǒng)，低濃度煤化工廢水以殼牌爐、航天爐、德士古為代表的高溫煤氣化廢水以及甲醇、合成氨等衍生品產(chǎn)生的廢水。
背景技術(shù)：
煤化工行業(yè)是以煤為原料，經(jīng)過(guò)化學(xué)加工使煤轉(zhuǎn)化為氣體，液體，固體燃料以及化學(xué)產(chǎn)品的過(guò)程，主要分為煤炭焦化、煤氣化、氣化合成氨、煤氣化合成其他產(chǎn)品及直接液化等。煤化工廢水主要由煤高溫裂解產(chǎn)生，同時(shí)在煤氣凈化和化工產(chǎn)品回收過(guò)程中也會(huì)產(chǎn)生部分廢水。煤化工廢水污染物含量高、成分復(fù)雜，并根據(jù)不同煤質(zhì)和加工工藝差別，歸納為高低兩種濃度。高濃度主要是以魯奇爐為代表的工藝廢水，低濃度以殼牌爐、航天爐、德士古為代表的高溫煤氣化廢水以及甲醇、合成氨等衍生品產(chǎn)生的廢水。低濃度煤化工廢水特征主要污染物COD小于800mg/L，氨氮小于200mg/L，碳氮比嚴(yán)重失調(diào)，廢水可生化性好，對(duì)氨氮去除率要求高。低濃度煤化工廢水碳氮比失調(diào)，廢水可生化性好，廢水處理難度低，目前主要采用SBR(序批式生物反應(yīng)器)和MBR(膜生物反應(yīng)器)兩種投資成本高、運(yùn)行費(fèi)用昂貴的處理工藝，亟需投資成本和運(yùn)行費(fèi)用低、占地面積小的新型處理工藝。目前，低濃度煤化工廢水處理如下幾個(gè)問(wèn)題(1)鑒于主要采用SBR和MBR兩種處理方法，噸水能耗巨大；(2)為達(dá)到總氮達(dá)標(biāo)，需外加大量的碳源，不能實(shí)現(xiàn)短程硝化和反硝化；(3)自動(dòng)控制復(fù)雜，對(duì)操作要求很高。目前，專(zhuān)門(mén)涉及低濃度煤化工廢水處理的專(zhuān)利文獻(xiàn)報(bào)道不多，缺乏對(duì)煤化工廢水進(jìn)行有效的區(qū)分和識(shí)別。本發(fā)明專(zhuān)利針對(duì)低濃度煤化工的特點(diǎn)，提出針對(duì)性的解決方法。中國(guó)發(fā)明專(zhuān)利200910143563. 5闡述了一種煤化工廢水處理工藝，處理工藝設(shè)計(jì)到氣浮預(yù)處理、Fenton試劑、活性污泥法、反滲透工藝對(duì)煤化工廢水進(jìn)行處理，缺乏一定的針對(duì)性，僅僅是處理工段的堆砌，尚未解決運(yùn)行條件苛刻和運(yùn)行費(fèi)用高的問(wèn)題。中國(guó)發(fā)明專(zhuān)利200910071533.8介紹一種煤化工的處理方法，包括蒸氨工段、厭氧、水解酸化、接觸氧化工藝、混凝沉淀、曝氣生物濾池、脫氨池等等，其能夠有效的降解煤化工廢水中污染物，并詳細(xì)介紹了各工段的實(shí)施參數(shù)，主要還是針對(duì)高濃度的煤化工廢水。中國(guó)發(fā)明專(zhuān)利201010546107. 8介紹了一種煤化工處理工藝，其主要特點(diǎn)是將粉末活性碳技術(shù)應(yīng)用到煤化工廢水處理工程中并在前段設(shè)置了吸附池，能夠有效降低廢水中的COD和氨氮，但運(yùn)行復(fù)雜、處理成本高，對(duì)低濃度煤化工廢水缺乏針對(duì)性。中國(guó)發(fā)明專(zhuān)利200910310539. 6介紹了一種煤化工廢水的深度處理技術(shù)，主要采用生物填料的處理方法，通過(guò)形成高濃度的微生物總量，最大限度的降低二級(jí)處理后的污染物總量，其主要處理對(duì)象還是針對(duì)高濃度煤化工廢水的生化出水，降解殘余的可生化性物質(zhì)。目前，低濃度煤化工廢水處理工藝包括SBR和MBR工藝雖然能夠滿(mǎn)足排放或者回用要求，因SBR系統(tǒng)存在的自控系統(tǒng)復(fù)雜和缺氧攪拌能耗巨大等問(wèn)題，MBR系統(tǒng)存在膜折舊和能耗巨大問(wèn)題。伴隨著日益嚴(yán)格的排放標(biāo)準(zhǔn)、回用率增加、運(yùn)行簡(jiǎn)便以及低碳處理設(shè)施的要求，急需經(jīng)濟(jì)可行、技術(shù)成熟、操作簡(jiǎn)便的低濃度煤化工廢水處理方案
發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種高效的低濃度煤化工廢水處理系統(tǒng)，該處理系統(tǒng)能降低噸水的處理能耗，節(jié)能減排，維持穩(wěn)定的出水水質(zhì)，出水COD濃度穩(wěn)定在50mg/L，減少外加的碳源濃度，減少甲醇的投加量；操作運(yùn)行簡(jiǎn)單，無(wú)需復(fù)雜的自控系統(tǒng)。實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的技術(shù)方案如下。一種低濃度煤化工廢水處理系統(tǒng)，包括缺氧池、射流曝氣系統(tǒng)、固定化復(fù)合生物膜反應(yīng)器(簡(jiǎn)稱(chēng)MFB反應(yīng)器，Microorganism-fixed Bioreactor)、二沉池，經(jīng)充分均質(zhì)的低濃度煤化工廢水由管道輸送至缺氧池，降低總氮的濃度，利用缺氧池中的反硝化細(xì)菌充分反硝化后通過(guò)射流水泵輸送，并依靠射流器分配至固定化復(fù)合生物膜反應(yīng)器中，同時(shí)射流曝氣系統(tǒng)通過(guò)鼓風(fēng)機(jī)和閥門(mén)控制曝氣量，對(duì)射流器進(jìn)行鼓風(fēng)增壓曝氣，通過(guò)鼓風(fēng)增壓曝氣后，整個(gè)系統(tǒng)的曝氣效率能夠達(dá)到鼓風(fēng)機(jī)的2/3，所述MFB反應(yīng)器附有高效酶浮填料，在填料表面形成厭氧、缺氧和好氧的三層生物膜，形成同步硝化和反硝化過(guò)程，硝化混合液進(jìn)入后續(xù)二沉池，二沉池中的部分沉淀污泥回流至缺氧池，部分污泥通過(guò)排泥閥回流至MFB反應(yīng)器中，MFB反應(yīng)器中部分硝化液流至缺氧池，二沉池的出水外排或者回用，出水COD濃度小于60mg/L，氨氮濃度小于15mg/L，可以達(dá)到排放或者回用標(biāo)準(zhǔn)。所述低濃度煤化工廢水包括殼牌爐、航天爐、德士古為代表的高溫煤氣化廢水以及甲醇、合成氨等衍生品產(chǎn)生的廢水。所述缺氧池中溶解氧的濃度為0. 0 0. lmg/L。所述MFB反應(yīng)器中的高效酶浮填料比表面積大于400m2/m3，高效酶浮填料分別安裝在距離MFB反應(yīng)器頂部和底部1 1. 5m處，MFB反應(yīng)器中的活性污泥總量為8 16g MLSS/L。所述二沉池底部設(shè)置有泥斗。所述MFB反應(yīng)器內(nèi)部溶解氧的濃度為3 4mg/L，反應(yīng)器出口處溶解氧濃度高于 4mg/L。所述二沉池表面負(fù)荷控制在0. 3 0. 6m3/ (m2 · d)，保持出水懸浮物控制在30mg/ L范圍內(nèi)。所述射流曝氣系統(tǒng)采用鼓風(fēng)增壓射流曝氣的方式，維持整個(gè)系統(tǒng)的曝氣動(dòng)力效率為 1. 8 2. 4kg O2/ (kffh)。本發(fā)明低濃度煤化工廢水處理系統(tǒng)具有如下優(yōu)點(diǎn)(1)采用高效生化池外循環(huán)與內(nèi)循環(huán)有機(jī)結(jié)合的混合方式，內(nèi)循環(huán)廢水處于完全混合式狀態(tài)，保證污染物處于高效降解模式，外循環(huán)使用缺氧過(guò)程形成回流污泥和回流水相混合的處理模式，使進(jìn)水迅速傳質(zhì)、均質(zhì)與污泥吸附，提高了進(jìn)水的水質(zhì)和后續(xù)的處理效率。本系統(tǒng)具有高效抗負(fù)荷沖擊能力，最大限度的提高高效生化系統(tǒng)中的廢水水質(zhì)，同時(shí)通過(guò)控制回流比和回流污泥量，進(jìn)一步提高進(jìn)入生化池中的廢水水質(zhì)。(2)改變了單一射流器工作的模式，構(gòu)建鼓風(fēng)加壓射流復(fù)合曝氣方式，具有傳質(zhì)效率高的特點(diǎn)，同時(shí)能耗亦巨大。MBF處理技術(shù)使用射流水泵將廢水從射流器中噴出，從而形成氣、液、固 三相的劇烈混合與質(zhì)量傳遞，在射流水泵進(jìn)水過(guò)程中，補(bǔ)充了鼓風(fēng)曝氣供氧，并通過(guò)菌膠團(tuán)的破碎而增加活性污泥的比表面積，從而取得優(yōu)質(zhì)的混合效果。因無(wú)需考慮射流過(guò)程中對(duì)氣的攜帶，極大地降低了能耗，提高了動(dòng)力效率。(3)MFB生物處理工藝通過(guò)在高效生化池中增加固定的酶浮填料作為生物附著載體使得系統(tǒng)的生物總量是同體積的活性污泥法的2倍以上，大大提升了污水生化處理系統(tǒng)的處理能力。酶浮填料的存在，對(duì)水流及氣流均起到強(qiáng)制紊動(dòng)的作用，同時(shí)促進(jìn)水中污染物、空氣與微生物細(xì)胞的充分接觸，從實(shí)質(zhì)上強(qiáng)化了傳質(zhì)過(guò)程。因此，MFB系統(tǒng)中污泥泥齡長(zhǎng)，反應(yīng)器容積負(fù)荷高，水力停留時(shí)間短且氧的轉(zhuǎn)化率高，可以獲得較高脫氮效果并有效節(jié)省投資與運(yùn)行成本。(4)系統(tǒng)占地少，基建費(fèi)用低。MFB占地一般很少，其原因有二 一是系統(tǒng)中所采用的新型酶浮填料經(jīng)過(guò)復(fù)雜的生產(chǎn)工藝，實(shí)現(xiàn)了填料的“雙層膜”和“空隙層”的特殊結(jié)構(gòu)，大大提高填料比表面積及孔隙率，從而使整個(gè)生化反應(yīng)區(qū)微生物量增加，有效生物濃度約為常規(guī)活性污泥法及膜法的2-5倍，凈化功能顯著提升；加之系統(tǒng)采用污泥回流，更增加了系統(tǒng)中參與生化反應(yīng)的微生物總量，即使在生物負(fù)荷不增加的情形下，也使得系統(tǒng)可以承受更高的容積負(fù)荷。二是在系統(tǒng)中形成同步硝化反硝化，NO2-無(wú)需轉(zhuǎn)為NO3-便可直接進(jìn)行反硝化反應(yīng)，因此整個(gè)反應(yīng)過(guò)程加快，水力停留時(shí)間縮短，反應(yīng)器容積也可相應(yīng)減小。上述兩方面的因素使MFB的池容大為減少，從而減少占地面積及節(jié)省基建投資。相比于傳統(tǒng)脫氮工藝，MFB基建投資要節(jié)省30%以上。(5)實(shí)現(xiàn)短程硝化與同步反硝化，節(jié)省運(yùn)行成本。由于酶浮填料上所附生物膜從外向內(nèi)依次形成好氧、缺氧、厭氧環(huán)境，有利于亞硝化菌與反硝化菌的同時(shí)存在。一方面，亞硝化菌的產(chǎn)物可作為反硝化菌的底物，同時(shí)，反硝化時(shí)又會(huì)利用掉廢水中一部分C0D，從而節(jié)省降解碳源所耗氧量；而反硝化反應(yīng)所產(chǎn)生的堿度也會(huì)禰補(bǔ)硝化所需的一部分堿度，從而減少堿度的投加量。本發(fā)明處理系統(tǒng)抗沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)，出水水質(zhì)好。由于同步硝化反硝化的存在，反硝化產(chǎn)生的0H_可以中和硝化產(chǎn)生的部分H+減少了系統(tǒng)pH值的波動(dòng)。由于系統(tǒng)的微生物總量較高，且系統(tǒng)中微生態(tài)系統(tǒng)食物鏈較長(zhǎng)，因此系統(tǒng)耐沖擊負(fù)荷的能力較強(qiáng)，且系統(tǒng)遭到破壞后恢復(fù)起來(lái)較快。除去系統(tǒng)本身的同步硝化與反硝化作用減輕了系統(tǒng)內(nèi)抑制物質(zhì)對(duì)微生物的影響之外，系統(tǒng)還采用大比例回流系統(tǒng)，對(duì)來(lái)水的高濃度氨氮及其他抑制物質(zhì)濃度進(jìn)行稀釋?zhuān)彩沟脹_擊負(fù)荷對(duì)系統(tǒng)的影響進(jìn)一步減弱。MBF工藝與SBR、MBR工藝比較表IMFB工藝與SBR、MBR工藝處理低濃度煤化工廢水
權(quán)利要求
1.一種低濃度煤化工廢水處理系統(tǒng)，包括缺氧池、射流曝氣系統(tǒng)、固定化復(fù)合生物膜反應(yīng)器、二沉池，其特征在于經(jīng)充分均質(zhì)的低濃度煤化工廢水輸送至缺氧池，利用缺氧池中的反硝化細(xì)菌充分反硝化后通過(guò)射流水泵輸送，并依靠射流器分配至固定化復(fù)合生物膜反應(yīng)器中，同時(shí)射流曝氣系統(tǒng)通過(guò)鼓風(fēng)機(jī)和閥門(mén)控制曝氣量，對(duì)射流器進(jìn)行鼓風(fēng)增壓曝氣，所述固定化復(fù)合生物膜反應(yīng)器附有高效酶浮填料，在填料表面形成厭氧、缺氧和好氧的三層生物膜，形成同步硝化和反硝化過(guò)程，硝化混合液進(jìn)入后續(xù)二沉池，二沉池中的部分沉淀污泥回流至缺氧池，部分污泥通過(guò)排泥閥回流至固定化復(fù)合生物膜反應(yīng)器中，固定化復(fù)合生物膜反應(yīng)器中部分硝化液流至缺氧池，二沉池的出水外排或者回用。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種低濃度煤化工廢水處理系統(tǒng)，其特征在于所述低濃度煤化工廢水包括殼牌爐、航天爐、德士古高溫煤氣化廢水以及甲醇、合成氨衍生品產(chǎn)生的廢水。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種低濃度煤化工廢水處理系統(tǒng)，其特征在于所述缺氧池中溶解氧的濃度為0. O 0. lmg/L。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種低濃度煤化工廢水處理系統(tǒng)，其特征在于所述固定化復(fù)合生物膜反應(yīng)器中的高效酶浮填料比表面積大于400m2/m3，高效酶浮填料分別安裝在距離固定化復(fù)合生物膜反應(yīng)器頂部和底部1 1. 5m處，反應(yīng)器中的活性污泥總量為8 16g MLSS/L。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種低濃度煤化工廢水處理系統(tǒng)，其特征在于所述二沉池底部設(shè)置有泥斗。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種低濃度煤化工廢水處理系統(tǒng)，其特征在于固定化復(fù)合生物膜反應(yīng)器內(nèi)部溶解氧的濃度為3 4mg/L，所述反應(yīng)器出口處溶解氧濃度高于4mg/L。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種低濃度煤化工廢水處理系統(tǒng)，其特征在于二沉池表面負(fù)荷控制在0. 3 0. 6m3/ (m2 · h)，保持出水懸浮物控制在30mg/L范圍內(nèi)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種低濃度煤化工廢水處理系統(tǒng)，其特征在于所述射流曝氣系統(tǒng)采用鼓風(fēng)增壓射流曝氣的方式，維持整個(gè)系統(tǒng)的曝氣動(dòng)力效率為1. 8 2. 4kg O2/ (kffh)。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種低濃度煤化工廢水的處理系統(tǒng)，本系統(tǒng)包括缺氧池、射流曝氣系統(tǒng)、固定化復(fù)合生物膜反應(yīng)器(MFB反應(yīng)器)、二沉池，低濃度煤化工廢水經(jīng)過(guò)隔柵和調(diào)節(jié)池出水，進(jìn)入缺氧池，缺氧池出水進(jìn)入MFB反應(yīng)器，反應(yīng)器采用鼓風(fēng)射流增加的先進(jìn)曝氣方式和專(zhuān)利技術(shù)的酶浮填料，同時(shí)具備能耗低、氧利用效率高、占地面積小等優(yōu)勢(shì)，MFB反應(yīng)器出水進(jìn)入二沉池沉淀后達(dá)標(biāo)排放。本發(fā)明系統(tǒng)成功解決了常規(guī)SBR和MBR系統(tǒng)存在的能耗高、操作程序復(fù)雜等問(wèn)題。本發(fā)明運(yùn)行穩(wěn)定性強(qiáng)、投資成本低、處理效率高、運(yùn)行費(fèi)用低，是具有發(fā)展?jié)摿Φ牡蜐舛让夯U水處理方法。
文檔編號(hào)C02F9/14GK102363547SQ20111016626
公開(kāi)日2012年2月29日 申請(qǐng)日期2011年6月20日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月20日
發(fā)明者姜洋, 王海峰, 王龍, 章明, 鄭勇 申請(qǐng)人:上海明諾環(huán)境科技有限公司