申请日2016.03.31
公开(公告)日2016.08.10
IPC分类号C02F9/14
摘要
本发明涉及一种水处理技术，特别涉及一种固定床气化废水生物处理系统，该系统包括进水管和出水管，以及包括依次相连的强化脱酚装置、强化脱氮装置和间歇流化生物过滤装置，以及分别与强化脱酚装置、强化脱氮装置和间歇流化生物过滤装置相连的曝气装置及加碱装置，所述强化脱酚装置内设有多个固定脱酚菌的载体A，所述强化脱氮装置内设置有由多个载体B形成的填料层，载体B的内部还包含有载体C及载体D，所述间歇流化生物过滤装置内部设置有载体D形成的填料层及多孔升降板。所述系统结合了固定化微生物技术及生物强化技术的优势，通过强化脱酚、强化脱氮及间歇流化生物过滤三个功能区的优化组合提升系统整体脱氮及脱酚效果。
摘要附图
权利要求书
1.一种固定床气化废水生物处理系统，该系统包括进水管和出水管，其特征在于，包括依次相连的强化脱酚装置(1)、强化脱氮装置(2)和间歇流化生物过滤装置(3)，以及分别与强化脱酚装置、强化脱氮装置和间歇流化生物过滤装置相连的曝气装置及加碱装置，所述强化脱酚装置(1)内设有多个固定脱酚菌的载体A(11)，所述强化脱氮装置(2)内设置有由多个载体B(4)形成的填料层，载体B的内部还包含有载体C(21)及载体D(22)，所述间歇流化生物过滤装置(3)内部设置有载体D(22)形成的填料层及多孔升降板(51)，多孔升降板位于载体D形成的填料层内并由电动缸驱动而实现升降，
所述载体A(11)为球形包埋载体，所述载体B(4)包括外部球体(41)和内部球体(42)，所述外部球体(41)和内部球体(42)为同心网格状空心球，网格为边长10~15mm的四边形，所述外部球体(41)和内部球体(42)同心，通过连接杆(43)相连;所述载体C(21)孔径为0.8~1.5mm，所述载体C(21)位于内部球体(42)之内，填充率为35%~40%，所述载体D(22)孔径为3~5mm，所述载体D(22)位于外部球体(41)和内部球体(42)之间，填充率为50%~60%。
2.根据权利要求1所述的固定床气化废水生物处理系统，其特征在于，所述载体A(11)为直径3~5mm的聚乙烯醇凝胶载体，所述外部球体(41)直径200mm，所述内部球体(42)直径100mm，所述载体C(21)为直径20~30mm聚氨酯多孔球体，所述载体D(22)为边长30~40mm聚氨酯多孔立方体。
3.根据权利要求1所述的固定床气化废水生物处理系统，其特征在于，所述曝气装置包括风机(61)和与风机相连的曝气总管(62)，曝气总管分出4个曝气支路，分别是位于强化脱酚装置(1)底部的曝气支管A(63)、位于强化脱氮装置(2)底部的曝气支管B(64)、位于间歇流化生物过滤装置(3)底部的曝气支管C(65)和位于间歇流化生物过滤装置(3)侧面的曝气支管D(66)。
4.根据权利要求3所述的固定床气化废水生物处理系统，其特征在于，曝气支管A位于载体A形成的填料层的下方，强化脱氮装置(2)内的填料层上、下分别设有多孔压板(52)和多孔承托板(53)，曝气支管B位于多孔承托板(53)的下方，间歇流化生物过滤装置内的填料层上、下分别设有多孔压板(52)和多孔承托板(53)，曝气支管C位于该多孔承托板(53)的下方。
5.根据权利要求1所述的固定床气化废水生物处理系统，其特征在于，强化脱酚装置底部设有放空管，强化脱氮装置和间歇流化生物过滤装置底部分别设有污泥斗及排泥管。
6.根据权利要求1所述的固定床气化废水生物处理系统，其特征在于，加碱装置由碱液箱、加碱管A、加碱管B、计量泵A及计量泵B组成，所述计量泵A与加碱管A相连向强化脱氮装置投加碱液，所述计量泵B与加碱管B相连向间歇流化生物过滤装置投加碱液。
7.一种采用权利要求1所述固定床气化废水生物处理系统进行固定床气化废水生物处理的方法，其特征在于该方法具体包括以下步骤：
①将经过物化预处理后的固定床气化废水通入所述强化脱酚装置，所述载体A在所述强化脱酚装置中的填充率为15%~20%，所述载体A包埋脱酚菌，通过所述曝气装置控制所述强化脱酚装置溶解氧浓度保持在2~3mg/L;
②经过强化脱酚后的固定床气化废水自流进入所述强化脱氮装置，通过所述曝气装置控制所述强化脱氮装置溶解氧浓度保持在2~2.5mg/L，在强化脱氮装置中设置有载体B、载体C及载体D，通过三种载体的组合形成稳定生物群落并构造好氧区、缺氧区及厌氧区，通过同步硝化反硝化的方式强化脱氮效果，去除氨氮、COD及总氮;
③经过强化脱氮处理后的固定床气化废水自流进入间歇流化生物过滤装置，控制所述间歇流化生物过滤装置溶解氧浓度保持在2.5~3.5mg/L，通过载体D附着的微生物去除有机物、氨氮及总氮。
8.根据权利要求7所述的固定床气化废水生物处理系统，其特征在于，步骤③中，多孔升降板轻度压缩上部载体形成过滤层实现悬浮物的去除，当过滤层堵塞而引起强化脱氮装置液位上升200mm时降低多孔升降板，轻度压缩下部载体并放松上部载体，通过曝气支管D的侧向曝气实现间歇流化，以促进载体上杂质的脱落，待强化脱氮装置液位回复正常值后提升多孔升降板至初始位置。
9.根据权利要求7所述的固定床气化废水生物处理系统，其特征在于，系统的总水力停留时间为55~65h。
说明书
一种固定床气化废水生物处理系统及方法
技术领域
本发明涉及一种水处理技术，特别涉及一种固定床气化废水生物处理系统及方法。
背景技术
煤气化在我国能源化工领域占有重要地位，但废水治理已成为制约该产业发展的关键问题。在我国，煤制清洁燃气大量采用固定床气化技术。固定床气化炉出口处需要用循环冷却水喷淋冷却，同时把煤气携带的有机杂质、未分解的气化剂、焦油和煤气灰份洗涤下来，从而产生大量废水，废水中含有高浓度氨氮及酚类物质。国内外普遍采用预处理+生物处理+深度处理的工艺路线处理固定床气化废水，经脱酚蒸氨预处理后的废水仍含有高浓度氨氮、总酚及COD，这部分污染物需要通过生物处理技术进行有效去除。现有的生物处理技术仍以活性污泥法为主，活性污泥法能去除酚类化合物及COD，但硝化细菌容易被抑制，硝化作用不稳定，水力停留时间很长，易发生污泥膨胀，出水氨氮及COD难以达到一级排放标准。
近年来，固定化微生物技术及生物强化技术越来越多地应用于工业废水的生物处理。固定床气化废水成分复杂、氨氮及总酚浓度高、水质波动大，通过固定化微生物技术及生物强化技术的合理运用，可以提高处理效果，降低运行成本。因此，如何提供一种固定床气化废水生物处理系统及方法，以提高处理效果，降低运行成本是本领域目前需要解决的技术问题。
发明内容
本发明提供一种固定床气化废水生物处理系统，可以提高废水处理效果及生物系统的稳定性，降低操作管理强度，减少占地面积及运行成本。
本发明还提供一种固定床气化废水生物处理方法，该方法针对性地富集优势细菌，提高微生物的浓度和稳定性，提高脱酚及脱氮效果，降低运行成本。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种固定床气化废水生物处理系统，该系统包括进水管和出水管，以及包括依次相连的强化脱酚装置、强化脱氮装置和间歇流化生物过滤装置，以及分别与强化脱酚装置、强化脱氮装置和间歇流化生物过滤装置相连的曝气装置及加碱装置，所述强化脱酚装置内设有多个固定脱酚菌的载体A，所述强化脱氮装置内设置有由多个载体B形成的填料层，载体B的内部还包含有载体C及载体D，所述间歇流化生物过滤装置内部设置有载体D形成的填料层及多孔升降板，多孔升降板位于载体D形成的填料层内并由电动缸驱动而实现升降，
所述载体A为球形包埋载体，所述载体B包括外部球体和内部球体，所述外部球体和内部球体为同心网格状空心球，网格为边长10～15mm的四边形，所述外部球体和内部球体同心，通过连接杆相连;所述载体C孔径为0.8～1.5mm，所述载体C位于内部球体之内，填充率为35%～40%，所述载体D孔径为3～5mm，所述载体D位于外部球体和内部球体之间，填充率为50%～60%。
所述强化脱酚装置利用载体A固定脱酚菌，减轻固定床气化废水中有毒物质对脱酚菌的抑制，强化脱酚可避免后续处理单元硝化作用受到高浓度酚的抑制;所述强化脱氮装置内通过设置载体B、载体C及载体D三种载体的优化组合形成稳定生物群落并构造好氧区、缺氧区及厌氧区，利用同步硝化反硝化的方式强化脱氮效果，去除氨氮、有机物及总氮;间歇流化生物过滤装置通过载体D附着的微生物去除有机物、氨氮及总氮，通过多孔升降板的升降作用对载体D进行局部压缩过滤去除悬浮物。
作为优选，所述载体A为直径3～5mm的聚乙烯醇凝胶载体，所述外部球体直径200mm，所述内部球体直径100mm，所述载体C为直径20～30mm聚氨酯多孔球体，所述载体D为边长30～40mm聚氨酯多孔立方体。
作为优选，所述曝气装置包括风机和与风机相连的曝气总管，曝气总管分出4个曝气支路，分别是位于强化脱酚装置底部的曝气支管A、位于强化脱氮装置底部的曝气支管B、位于间歇流化生物过滤装置底部的曝气支管C和位于间歇流化生物过滤装置侧面的曝气支管D。
作为优选，曝气支管A位于载体A形成的填料层的下方，强化脱氮装置内的填料层上、下分别设有多孔压板和多孔承托板，曝气支管B位于多孔承托板的下方，间歇流化生物过滤装置内的填料层上、下分别设有多孔压板和多孔承托板，曝气支管C位于该多孔承托板的下方。
作为优选，强化脱酚装置底部设有放空管，强化脱氮装置和间歇流化生物过滤装置底部分别设有污泥斗及排泥管。
作为优选，加碱装置由碱液箱、加碱管A、加碱管B、计量泵A及计量泵B组成，所述计量泵A与加碱管A相连向强化脱氮装置投加碱液，所述计量泵B与加碱管B相连向间歇流化生物过滤装置投加碱液。
一种采所述固定床气化废水生物处理系统进行固定床气化废水生物处理的方法，该方法具体包括以下步骤：
①将经过物化预处理后的固定床气化废水通入所述强化脱酚装置，所述载体A在所述强化脱酚装置中的填充率为15%～20%，所述载体A包埋脱酚菌，通过包埋固定化作用防止脱酚菌流失并强化脱酚效果，通过所述曝气装置控制所述强化脱酚装置溶解氧浓度保持在2～3mg/L;
②经过强化脱酚后的固定床气化废水自流进入所述强化脱氮装置，通过所述曝气装置控制所述强化脱氮装置溶解氧浓度保持在2～2.5mg/L，在强化脱氮装置中设置有载体B、载体C及载体D，通过三种载体的组合形成稳定生物群落并构造好氧区、缺氧区及厌氧区，通过同步硝化反硝化的方式强化脱氮效果，去除氨氮、COD及总氮;
③经过强化脱氮处理后的固定床气化废水自流进入间歇流化生物过滤装置，控制所述间歇流化生物过滤装置溶解氧浓度保持在2.5～3.5mg/L，通过载体D附着的微生物去除有机物、氨氮及总氮。
作为优选，步骤③中，多孔升降板轻度压缩上部载体形成过滤层实现悬浮物的去除，当过滤层堵塞而引起强化脱氮装置液位上升200mm时降低多孔升降板，轻度压缩下部载体并放松上部载体，通过曝气支管D的侧向曝气实现间歇流化，以促进载体上杂质的脱落，待强化脱氮装置液位回复正常值后提升多孔升降板至初始位置。
作为优选，系统的总水力停留时间为55～65h。
本发明与现有技术相比，具有以下优点和有益效果：
(1)强化脱酚装置利用包埋载体固定高效脱酚菌，可有效减少脱酚菌的流失，减轻固定床气化废水中有毒物质对脱酚菌的抑制，对酚类物质的有效去除可避免后续处理单元硝化作用受到抑制。
(2)强化脱氮装置通过三种载体的优化组合形成稳定生物群落并构造好氧区、缺氧区及厌氧区，利用同步硝化反硝化的方式强化脱氮效果，去除氨氮、COD及总氮，生物量大，水力停留时间短，比常规脱氮工艺减少了氧气及碱度的消耗，无需污泥回流及硝化液回流，无需改变运行工况实现好氧环境和厌氧环境的切换，操作管理简单。
(3)间歇流化生物过滤装置利用多孔升降板及间歇紊流曝气实现载体流化，可促进老化的生物膜定期脱落，既可避免持续流化造成的载体磨损和微生物流失，又可避免载体长期拥挤悬浮所造成的污堵。
(4)所述系统结合了固定化微生物技术及生物强化技术的优势，通过强化脱酚、强化脱氮及间歇流化生物过滤三个功能区的优化组合提升系统整体脱氮及脱酚效果，水力停留时间短(对于固定床气化废水，常规的生物处理系统总水力停留时间一般大于90小时)，占地面积小，抗冲击负荷能力强，操作管理方便，能耗低。
