用于煉焦廠廢水的生物凈化的方法和裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于煉焦廠廢水的生物凈化的方法，所述煉焦廠廢水負(fù)載有氮化合物、氰化物、酚和硫化物。將煉焦廠廢水連同包含生物質(zhì)的物質(zhì)流引入解毒反應(yīng)器從而除去阻礙硝化的有害物質(zhì)，所述解毒反應(yīng)器包括氣體處理區(qū)和反應(yīng)區(qū)。引入解毒反應(yīng)器的進(jìn)料混合物在氣體處理區(qū)中用氣態(tài)氧化劑加載。將用氧化劑富集的物質(zhì)流引入反應(yīng)區(qū)，在所述反應(yīng)區(qū)中氰化物和其他阻礙硝化的有害物質(zhì)生物分解。從反應(yīng)區(qū)中取出物質(zhì)流并返回至解毒反應(yīng)器。此外，來(lái)自解毒反應(yīng)器的廢水流經(jīng)由膜過(guò)濾分離成包含生物質(zhì)的滲余物流和經(jīng)凈化的滲透流。從滲余物流中排出攜帶過(guò)量污泥的支流。滲余物流在分離出支流之后返回至解毒反應(yīng)器。滲透流通過(guò)硝化和之后的脫氮進(jìn)一步凈化。
【專利說(shuō)明】用于煉焦廠廢水的生物凈化的方法和裝置
[0001]本發(fā)明涉及用于煉焦廠廢水的生物凈化的方法，所述煉焦廠廢水負(fù)載有氮化合物、氰化物、酚和硫化物，以及用于實(shí)施所述方法的裝置。
[0002]煉焦廠廢水由于其高濃度的阻礙硝化的毒性成分而屬于特別成問(wèn)題的工業(yè)廢水。在用常規(guī)生物方法處理時(shí)需要混凝土盆池結(jié)構(gòu)類型的低負(fù)載且大容量的生物反應(yīng)器。敏感的生物過(guò)程(例如硝化)始終面臨被關(guān)鍵物質(zhì)(例如氰化物和酚)沖擊負(fù)荷的危險(xiǎn)。通過(guò)將處理分離成用于有機(jī)化合物分解、水解和脫氮的第一生物步驟和第二硝化步驟以及通過(guò)硝酸鹽回路連接這兩個(gè)步驟，降低了生物反應(yīng)器的容量需要，并且保護(hù)敏感的緩慢生長(zhǎng)的自養(yǎng)菌免受氰化物、酚和其他阻礙物質(zhì)的危害。
[0003]然而這種方法理念的混凝土建筑所需的空間要求和規(guī)模極大且因此極為昂貴。由于煉焦廠中通常有限的空間供應(yīng)，所述廢水處理不適合現(xiàn)存的煉焦廠。
[0004]由DE10318736A1已知用于凈化煉焦廠廢水的方法，其中待凈化的廢水流過(guò)并入液體回路的反應(yīng)器，所述反應(yīng)器透氣并且在內(nèi)側(cè)包括流過(guò)含氧氣體的膜式管。在膜式管的液體環(huán)流的外側(cè)上支撐生物膜，在所述生物膜中進(jìn)行廢水中包含的含氮化合物的選擇性硝化形成硝酸鹽，同時(shí)在生物膜的貧氧外部區(qū)域中進(jìn)行硝酸鹽的脫氮形成單質(zhì)氮。所述方法在實(shí)踐中尚未實(shí)現(xiàn)。所限定的生物膜的形成和支撐被證明是困難的。此外，在膜表面上提供硝化和脫氮所需的交換表面是困難的。
[0005]在通過(guò)DE19842332A1已知的用于生物廢水凈化的方法中使用這樣的反應(yīng)器，所述反應(yīng)器具有用于將氣態(tài)氧化劑引入待凈化的液體或者用于生物質(zhì)與底物的最佳供應(yīng)的氣體處理區(qū)和用于雜質(zhì)分解的反應(yīng)區(qū)。液體混合物從反應(yīng)區(qū)返回至氣體處理區(qū)并且在氣體處理區(qū)中再度用氣體和底物進(jìn)行富集。在所述方法中在氣體處理區(qū)(其中將氣體引入液體并與液體混合)和反應(yīng)區(qū)(其中雜質(zhì)生物分解)之間進(jìn)行嚴(yán)格劃分。所述方法可以用于城市廢水的生物凈化。在煉焦廠廢水的生物凈化的情況下，存在煉焦廠廢水負(fù)載有阻礙硝化的有害物質(zhì)的問(wèn)題?！?br> [0006]出于該背景，本發(fā)明的目的在于提供用于生物凈化煉焦廠廢水的方法，所述方法可以在緊湊裝置中實(shí)現(xiàn)并且在有限的空間供應(yīng)的情況下可以用于現(xiàn)存的煉焦廠。
[0007]本發(fā)明的主題和該目的的解決方案是根據(jù)權(quán)利要求1的方法。
[0008]根據(jù)本發(fā)明的方法，將煉焦廠廢水連同包含生物質(zhì)的物質(zhì)流引入解毒反應(yīng)器從而除去阻礙硝化的有害物質(zhì)，所述解毒反應(yīng)器包括氣體處理區(qū)和反應(yīng)區(qū)。引入解毒反應(yīng)器的進(jìn)料混合物在氣體處理區(qū)中用氣態(tài)氧化劑加載。將用氧化劑富集的物質(zhì)流引入反應(yīng)區(qū)，在所述反應(yīng)區(qū)中氰化物和其他阻礙硝化的有害物質(zhì)生物分解。從反應(yīng)區(qū)中取出物質(zhì)流并返回至反應(yīng)器。此外，來(lái)自解毒反應(yīng)器的廢水流經(jīng)由膜過(guò)濾分離成包含生物質(zhì)的滲余物流和經(jīng)凈化的滲透流。從滲余物流中排出攜帶過(guò)量污泥的支流。滲余物流在分離出支流之后返回至解毒反應(yīng)器。滲透流最后通過(guò)硝化和硝化之后的脫氮而凈化。
[0009]解毒反應(yīng)器分成用于將氣體引入液體或者用于生物質(zhì)的最佳底物供應(yīng)的氣體處理區(qū)和用于雜質(zhì)分解的反應(yīng)區(qū)。解毒反應(yīng)器形成第一凈化步驟，在所述第一凈化步驟中阻礙脫氮的有害物質(zhì)分解，從而不再預(yù)期其負(fù)面作用。從解毒反應(yīng)器中排出并引入膜過(guò)濾的物質(zhì)流的酚含量和氰化物含量可以降低至低于阻礙硝化的濃度。這實(shí)現(xiàn)了氰化物的幾乎完全分解以及酚的基本完全分解。此外通過(guò)解毒反應(yīng)器中的生物處理使CSB-含量降低60至80%。有機(jī)氮化合物分解，使得幾乎所有氮在解毒反應(yīng)器的處理過(guò)程中作為NH4-氮存在。
[0010]可以使用來(lái)自城市污水處理廠的活性污泥作為生物質(zhì)用于解毒反應(yīng)器的運(yùn)行，所述活性污泥通過(guò)數(shù)周的調(diào)適時(shí)間適應(yīng)煉焦廠廢水。
[0011]從解毒反應(yīng)器中排出的廢水通過(guò)膜過(guò)濾進(jìn)行后凈化。膜過(guò)濾用于生物質(zhì)的沉積和濃縮。膜過(guò)濾優(yōu)選由超濾組成，其中使用具有液體溢流膜的模塊。膜上的溢流速度可以通過(guò)循環(huán)流動(dòng)的液體流量調(diào)節(jié)。通過(guò)控制流入和流出可以將連續(xù)取出的滲余物流中的生物質(zhì)含量調(diào)節(jié)至限定的值。滲余物優(yōu)選以10至30g/l的生物質(zhì)含量返回至解毒反應(yīng)器。
[0012]硝化以及之后的脫氮可以以具有后凈化的經(jīng)典盆池技術(shù)進(jìn)行。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案，硝化在硝化反應(yīng)器中進(jìn)行，所述硝化反應(yīng)器同樣具有氣體處理區(qū)和反應(yīng)區(qū)，其中來(lái)自反應(yīng)區(qū)的物質(zhì)流返回至氣體處理區(qū)并且在氣體處理區(qū)中用氣態(tài)氧化劑以及進(jìn)料的滲透流進(jìn)行富集。另一個(gè)物質(zhì)流從硝化反應(yīng)器的反應(yīng)區(qū)引入污水凈化池，所述污水凈化池作為脫氮步驟操作。攜帶生物質(zhì)的物質(zhì)流從脫氮步驟返回至硝化反應(yīng)器。此外，從脫氮步驟中取出經(jīng)生物凈化的廢水流。
[0013]經(jīng)生物凈化的廢水流優(yōu)選經(jīng)由膜過(guò)濾進(jìn)行后凈化。廢水流在此分離成包含生物質(zhì)的滲余物流和經(jīng)凈化的滲透流。從滲余物流中排出攜帶過(guò)量污泥的支流。滲余物流然后在分離出支流之后返回至脫氮步驟。脫氮下游的膜過(guò)濾優(yōu)選作為超濾操作，其中使用具有液體溢流膜的模塊，并且膜上的溢流速度通過(guò)循環(huán)流動(dòng)的液體流量調(diào)節(jié)。
[0014]解毒反應(yīng)器和硝化反應(yīng)器的反應(yīng)區(qū)和氣體處理區(qū)適宜地通過(guò)噴嘴連接，在所述噴嘴中將液體從入口引入氣體處理區(qū)。通過(guò)在噴嘴中形成的流夾帶來(lái)自反應(yīng)區(qū)的液體。反應(yīng)器這樣操作，使得在氣體處理區(qū)和反應(yīng)區(qū)(其中雜質(zhì)生物分解)之間進(jìn)行嚴(yán)格劃分。在此，氣體處理區(qū)和反應(yīng)區(qū)不僅為了運(yùn)送液體而彼此連接，而且還通過(guò)回流管路(Rilckkopplung)彼此連接。一部分液體在氣體處理區(qū)和反應(yīng)區(qū)之間持續(xù)循環(huán)，同時(shí)引入廢水和生物質(zhì)并且通過(guò)出口排出經(jīng)凈化的水。
[0015]可以從在膜過(guò)濾時(shí)在解毒反應(yīng)器下游產(chǎn)生的滲透流中分支支流并且直接引入脫氮步驟。所述支流可以作為脫氮中的碳源使用。
[0016]本發(fā)明的主題還有根據(jù)權(quán)利要求10的用于實(shí)施所述方法的裝置。所述裝置包括解毒反應(yīng)器，所述解毒反應(yīng)器用于除去阻礙硝化的有害物質(zhì)；裝置，所述裝置用于在解毒反應(yīng)器中預(yù)凈化的廢水流的膜過(guò)濾，以及裝置，所述裝置用于通過(guò)硝化和脫氮對(duì)在膜過(guò)濾中產(chǎn)生的滲透流進(jìn)行生物廢水凈化。解毒反應(yīng)器在此具有上述結(jié)構(gòu)，并且包括上方反應(yīng)區(qū)、下方反應(yīng)區(qū)以及用于使來(lái)自反應(yīng)區(qū)的液體返回至氣體處理區(qū)的設(shè)備。 [0017]解毒反應(yīng)器下游的生物廢水凈化裝置優(yōu)選具有硝化反應(yīng)器，所述硝化反應(yīng)器同樣具有上方反應(yīng)區(qū)、下方氣體處理區(qū)和用于氣態(tài)氧化劑的供應(yīng)設(shè)備以及用于使來(lái)自反應(yīng)區(qū)的液體返回至氣體處理區(qū)的 設(shè)備。
[0018]在解毒反應(yīng)器和/或硝化反應(yīng)器的反應(yīng)區(qū)和氣體處理區(qū)中適宜地分別設(shè)置環(huán)管用于產(chǎn)生液體循環(huán)。在兩個(gè)區(qū)之間存在噴嘴，在所述噴嘴中來(lái)自回路和煉焦廠廢水的液體或來(lái)自解毒反應(yīng)器的預(yù)凈化的廢水流夾帶來(lái)自上方環(huán)管的液體并且輸送至氣體處理區(qū)。
[0019]硝化反應(yīng)器下游可以為作為脫氮步驟操作的污水凈化池，其中來(lái)自污水凈化池的包含生物質(zhì)的物質(zhì)流可返回至硝化反應(yīng)器。脫氮步驟適宜地分配有從污水凈化池中取出的經(jīng)凈化的廢水流的膜過(guò)濾裝置。
[0020]下文借助用于描述實(shí)施例的唯一附圖解釋本發(fā)明。唯一附圖示意性地顯示了用于煉焦廠廢水的生物凈化的裝置，所述煉焦廠廢水負(fù)載有氮化合物、氰化物、酚和硫化物。
[0021]圖中顯示的裝置包括解毒反應(yīng)器1，所述解毒反應(yīng)器I用于除去阻礙硝化的有害物質(zhì)；裝置2，所述裝置2用于在解毒反應(yīng)器I中預(yù)凈化的廢水流的膜過(guò)濾，以及裝置3，所述裝置3用于通過(guò)硝化和脫氮對(duì)在膜過(guò)濾中產(chǎn)生的滲透流P進(jìn)行生物廢水凈化。解毒反應(yīng)器I具有上方反應(yīng)區(qū)4、下方氣體處理區(qū)5和用于氣態(tài)氧化劑的供應(yīng)設(shè)備6以及用于使來(lái)自反應(yīng)區(qū)4的液體返回至氣體處理區(qū)5的設(shè)備7。在解毒反應(yīng)器I的反應(yīng)區(qū)4和氣體處理區(qū)5中分別設(shè)置環(huán)管8、8’用于產(chǎn)生液體循環(huán)。在兩個(gè)區(qū)4、5之間還設(shè)置噴嘴9，在所述噴嘴9中來(lái)自回路的液體和待凈化的煉焦廠廢水夾帶來(lái)自上方環(huán)管8的液體并且輸送至氣體處理區(qū)5。
[0022]煉焦廠廢水連同包含生物質(zhì)的物質(zhì)流引入解毒反應(yīng)器I從而除去氰化物、酚和阻礙硝化的其他有害物質(zhì)。引入解毒反應(yīng)器I的進(jìn)料混合物在氣體處理區(qū)5中用氣態(tài)氧化劑加載。將用氧化劑富集的物質(zhì)流引入解毒反應(yīng)器I的反應(yīng)區(qū)4，在所述反應(yīng)區(qū)4中氰化物和其他阻礙硝化的有害物質(zhì)生物分解。從反應(yīng)區(qū)4中取出物質(zhì)流并返回至解毒反應(yīng)器I。此外，來(lái)自解毒反應(yīng)器I的廢水流A經(jīng)由膜過(guò)濾分離成包含生物質(zhì)的滲余物流R和經(jīng)凈化的滲透流P。從滲余物流R中排出攜帶過(guò)量污泥的支流T。滲余物流R在分離出支流T之后返回至解毒反應(yīng)器I。滲透流P通過(guò)硝化和之后的脫氮而凈化。
[0023]解毒反應(yīng)器 I下游的生物廢水凈化裝置3具有硝化反應(yīng)器10，所述硝化反應(yīng)器10同樣具有上方反應(yīng)區(qū)4’、下方氣體處理區(qū)5’和用于氣態(tài)氧化劑的供應(yīng)設(shè)備6’以及用于使來(lái)自反應(yīng)區(qū)4’的液體返回至氣體處理區(qū)5’的設(shè)備7’。物質(zhì)流從反應(yīng)區(qū)4’返回至氣體處理區(qū)5’并且在氣體處理區(qū)5’中用氣態(tài)氧化劑以及進(jìn)料的滲透流P進(jìn)行富集。另一個(gè)物質(zhì)流從硝化反應(yīng)器的反應(yīng)區(qū)引入污水凈化池11，所述污水凈化池11作為脫氮步驟操作。攜帶生物質(zhì)的物質(zhì)流從脫氮步驟返回至硝化反應(yīng)器10。此外，從脫氮步驟中取出經(jīng)生物凈化的廢水流并引入下游的膜過(guò)濾2’。廢水流通過(guò)膜過(guò)濾2’分離成包含生物質(zhì)的滲余物流R’和經(jīng)凈化的滲透流P’。從滲余物流R’中排出攜帶過(guò)量污泥的支流T’。在分離出所述支流T’之后，滲余物流R’返回至脫氮步驟。
[0024]從圖中顯示的裝置圖可見(jiàn)，可以從在膜過(guò)濾時(shí)在解毒反應(yīng)器I下游產(chǎn)生的滲透流P中分支支流T"并且直接引入脫氮步驟。所述支流T"可以作為脫氮中的碳源使用。
[0025]圖中顯示的生物廢水凈化包括解毒反應(yīng)器I下游的膜過(guò)濾2以及屬于作為脫氮步驟操作的污水凈化池11的另一膜過(guò)濾2’。膜過(guò)濾2、2’優(yōu)選作為超濾操作，其中使用具有液體溢流膜的模塊。膜上的溢流速度可以通過(guò)循環(huán)流動(dòng)的液體流量調(diào)節(jié)。通過(guò)調(diào)節(jié)流入和流出可以影響稠度，即滲余物流R、R’中的生物質(zhì)含量。
【權(quán)利要求】
1.用于生物凈化煉焦廠廢水的方法，所述煉焦廠廢水負(fù)載有氮化合物、氰化物、酚和硫化物， 其中將煉焦廠廢水連同包含生物質(zhì)的物質(zhì)流引入解毒反應(yīng)器從而除去阻礙硝化的有害物質(zhì)，所述解毒反應(yīng)器包括氣體處理區(qū)和反應(yīng)區(qū)， 其中引入解毒反應(yīng)器的進(jìn)料混合物在氣體處理區(qū)中用氣態(tài)氧化劑加載，并將用氧化劑富集的物質(zhì)流引入反應(yīng)區(qū)，在所述反應(yīng)區(qū)中氰化物和其他阻礙硝化的有害物質(zhì)生物分解， 其中從反應(yīng)區(qū)中取出物質(zhì)流并返回至解毒反應(yīng)器， 其中來(lái)自解毒反應(yīng)器的廢水流經(jīng)由膜過(guò)濾分離成包含生物質(zhì)的滲余物流和經(jīng)凈化的滲透流， 其中從滲余物流中排出攜帶過(guò)量污泥的支流，且滲余物流在分離出支流之后返回至解毒反應(yīng)器，和 其中滲透流通過(guò)硝化和之后的脫氮而凈化。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，使用來(lái)自城市污水處理廠的活性污泥作為生物質(zhì)用于解毒反應(yīng)器的運(yùn)行，所述活性污泥通過(guò)數(shù)周的調(diào)適時(shí)間適應(yīng)煉焦廠廢水。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，硝化在硝化反應(yīng)器中進(jìn)行，所述硝化反應(yīng)器具有氣體處理區(qū)和反應(yīng)區(qū)，來(lái)自反應(yīng)區(qū)的一個(gè)物質(zhì)流返回至氣體處理區(qū)并且在氣體處理區(qū)中用氣態(tài)氧化劑以及滲透流進(jìn)行富集，將來(lái)自硝化反應(yīng)器的反應(yīng)區(qū)的另一個(gè)物質(zhì)流引入污水凈化池，所述污水凈化池作為脫氮步驟操作，來(lái)自脫氮步驟的攜帶生物質(zhì)的物質(zhì)流返回至硝化反應(yīng)器，并且從脫氮步驟中取出經(jīng)生物凈化的廢水流。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，解毒反應(yīng)器和/或硝化反應(yīng)器的反應(yīng)區(qū)和氣體處理區(qū)通過(guò)噴嘴連接，在所述噴嘴中將液體從入口引入氣體處理區(qū)，其中通過(guò)在噴嘴中形成的流夾帶來(lái)自反應(yīng)區(qū)的液體。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的方法，其特征在于，從在膜過(guò)濾時(shí)在解毒反應(yīng)器下游產(chǎn)生的滲透流中分支支流并且直接引入脫氮步驟。
6.根據(jù)權(quán)利要求3至5任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，廢水流經(jīng)由膜過(guò)濾進(jìn)行后凈化。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，將廢水流分離成包含生物質(zhì)的滲余物流和經(jīng)凈化的滲透流，其中從滲余物流中排出攜帶過(guò)量污泥的支流，并且其中滲余物流在分離出支流之后返回至脫氮步驟。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至7任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，對(duì)于膜過(guò)濾使用具有液體溢流膜的模塊，并且膜上的溢流速度通過(guò)循環(huán)流動(dòng)的液體流量調(diào)節(jié)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，對(duì)于膜過(guò)濾使用超濾膜。
10.用于進(jìn)行根據(jù)權(quán)利要求1至9任一項(xiàng)所述的方法的裝置，具有 解毒反應(yīng)器(I )，所述解毒反應(yīng)器(I)用于除去阻礙硝化的有害物質(zhì)， 裝置(2)，所述裝置(2)用于在解毒反應(yīng)器(I)中預(yù)凈化的廢水流(A)的膜過(guò)濾，和 裝置(3)，所述裝置(3)用于通過(guò)硝化和脫氮對(duì)在膜過(guò)濾中產(chǎn)生的滲透流(P)進(jìn)行生物廢水凈化， 其中解毒反應(yīng)器(I)具有上方反應(yīng)區(qū)(4)、下方氣體處理區(qū)(5)和用于氣態(tài)氧化劑的供應(yīng)設(shè)備(6)以及用于使來(lái)自反應(yīng)區(qū)(4)的液體返回至氣體處理區(qū)(5)的設(shè)備(7)。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的裝置，其特征在于，解毒反應(yīng)器(I)下游的生物廢水凈化裝置(3)具有硝化反應(yīng)器(10)，所述硝化反應(yīng)器(10)具有上方反應(yīng)區(qū)(4’)、下方氣體處理區(qū)(5’)和用于氣態(tài)氧化劑的供應(yīng)設(shè)備(6’)和用于使來(lái)自反應(yīng)區(qū)(4’)的液體返回至氣體處理區(qū)(5’)的設(shè)備(7’)。
12.根據(jù)權(quán)利要求10或11所述的裝置，其特征在于，在解毒反應(yīng)器(I)和/或硝化反應(yīng)器(10)的反應(yīng)區(qū)(4、4’)和氣體處理區(qū)(5、5’ )中分別設(shè)置環(huán)管(8、8’)用于產(chǎn)生液體循環(huán)，并且其中在兩個(gè)區(qū)(4、5、4’、5’)之間設(shè)置噴嘴(9)，在所述噴嘴(9)中來(lái)自回路和煉焦廠廢水的液體或來(lái)自解毒反應(yīng)器(I)的預(yù)凈化的廢水流(A)夾帶來(lái)自上方環(huán)管(8)的液體并且輸送至氣體處理區(qū)(5、5’)。
13.根據(jù)權(quán)利要求11或12所述的裝置，其特征在于，硝化反應(yīng)器(10)下游為作為脫氮步驟操作的污水凈化池(11)，其中來(lái)自污水凈化池(11)的包含生物質(zhì)的物質(zhì)流可返回至硝化反應(yīng)器(10)。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的設(shè)備，其特征在于，脫氮步驟下游為從污水凈化池(11)中取出的經(jīng)凈化的廢水流(A’)的`膜過(guò)濾裝置(2’)。
【文檔編號(hào)】C02F3/12GK103717539SQ201280024638
【公開(kāi)日】2014年4月9日 申請(qǐng)日期:2012年4月2日 優(yōu)先權(quán)日:2011年4月11日
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