申请日2015.08.12
公开(公告)日2017.02.22
IPC分类号C02F9/14; C02F3/34
摘要
本发明提供一种利用生物酶处理焦化废水的方法，包括如下步骤：焦化废水进入缺氧槽进行反硝化反应，通过搅拌均匀混合水质及防止活性污泥沉积，调节焦化废水pH 7.5～8.5，向所述缺氧槽内投加复合型普通生物酶;缺氧槽出水进入好氧槽进行硝化反应，在好氧槽投加复合型普通生物酶和特殊酶;好氧槽出水通过污泥回流泵分2路输送：一路回缺氧段以对T-N进一步去除，另一路导入膜分离槽;通过产水泵以抽吸过滤的方式使混合液固液分离，活性污泥截留在生化系统内，过滤后出水后续工艺使出水达标外排。本发明可将出水COD降解到70mg/l以下，T-CN降解到0.5mg/l以下，浊度降到1NTU以下，后续简单物化便可达到《炼焦化学工业污染物排放标准》(GB16171-2012)直接排放标准。
权利要求书
1.一种利用生物酶处理焦化 废水的方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)焦化废水进入缺氧槽进行反硝化反应，通过搅拌均匀混合水质及防止活性污泥沉积，调节焦化废水pH 7.5～8.5，向所述缺氧槽内投加复合型普通生物酶，所述复合型普通生物酶包括脂肪酶、纤维素酶、半纤维素酶，淀粉酶和氰水合酶;
(2)所述缺氧槽出水通过溢流进入好氧槽进行硝化反应，在好氧槽投加复合型普通生物酶和特殊酶，调节硝化系统pH 6.5～7.5，混合液回流比控制在1：1-5倍原水量，DO控制在3～5mg/l，MLSS控制在4000～6000mg/l，反应停留时间为40～55小时;所述复合型普通生物酶包括脂肪酶、纤维素酶、半纤维素酶，淀粉酶和氰水合酶，所述特殊酶为锰过氧化物酶;
(3)好氧槽出水通过污泥回流泵分2路输送：一路回缺氧段以对T-N进一步去除，另一路导入膜分离槽;
(4)在膜分离槽中的废水pH保持在6.5～7.5，温度控制在25～35℃，DO控制在3～5mg/l，MLSS控制在6000～10000mg/l，反应停留时间为10～25小时;
(5)通过产水泵以抽吸过滤的方式使混合液固液分离，活性污泥截留在生化系统内，过滤后出水后续可接物化或高级氧化处理工艺使出水达标外排或进深度回用系统进一步深化处理。
2.根据权利要求1所述利用生物酶处理焦化废水的方法，其特征在于，在所述步骤(1)中复合型普通生物酶的投加量为0.1g～0.2g/吨水。
3.根据权利要求1所述利用生物酶处理焦化废水的方法，其特征在于，在所述步骤(1)中缺氧槽内温度控制在25～35℃，DO控制在0.5mg/l以下，反应停留时间为16～25小时。
4.根据权利要求1所述利用生物酶处理焦化废水的方法，其特征在于，在所述步骤(2)中的复合型普通生物酶的投加量为0.2g～0.4g/吨水，特殊酶的投加量为0.1g～0.3g/吨水。
5.根据权利要求1所述利用生物酶处理焦化废水的方法，其特征在于，在所述步骤(2)中好氧槽内投加流化床式悬浮填料作为载体以附着好氧性生物酶及活性污泥。
6.根据权利要求5所述利用生物酶处理焦化废水的方法，其特征在于，所述流化床式悬浮填料材质为聚乙烯，比表面积为300～1000㎡/m3，投加比例为好氧槽容积的10%～20%。
7.根据权利要求1所述利用生物酶处理焦化废水的方法，其特征在于，在所述步骤(2)中的好氧槽中的废水温度控制在25～35℃。
8.根据权利要求1所述所述利用生物酶处理焦化废水的方法，其特征在于，所述pH的调节通过投加NaOH溶液、KOH溶液或者氨水溶液中的一种。
9.根据权利要求1所述利用生物酶处理焦化废水的方法，其特征在于，在所述步骤(4)中的膜分离槽采用内置有机平板膜的形式，PVDF材质，膜孔径为0.04～0.1μm，。
10.根据权利要求1所述利用生物酶处理焦化废水的方法，其特征在于，在所述步骤(4)中在膜分离槽的膜系统采用间歇过滤运转方式：产水泵设定每抽每吸8～10min后停止运行1～2min，以此作为一个周期循环连续运转。
说明书
一种利用生物酶处理焦化废水的方法
技术领域
本发明属于水处理技术领域，具体地涉及一种高效利用生物酶处理焦化废水方法。
背景技术
焦化废水是煤在高温及中温干馏、煤气净化以及化学产品精制过程中形成的废水，其中含有酚类、苯系物、多环芳烃、含氮杂环化合物等有机污染物以及氨、氰、硫氰化物等无机污染物，成分复杂，组分种类繁多，有机污染物浓度及污水色度高、毒性大，性质非常稳定，是一种典型的难降解复杂有毒工业有机废水。为满足达标排放的处理难度大，成本较高，如处理不当，将对全国水环境造成重大的危害。
目前国内大部分企业执行钢铁行业排放标准GB13456-92(含焦化行业)。2012年10月1日，国家颁布了《炼焦化学工业污染物排放标准》(GB16171-2012)，以下简称新标准。新标准在污染物排放浓度和监控范围上更为严格，对悬浮物、COD、氨氮、石油类和氰化物的排放要求明显提升，增加了BOD5、T-N、苯和多环芳烃的排放要求;同时，新标准也相应提升了吨产品水耗要求。针对国内焦化行业的水处理现状，该标准的严格执法将是对焦化行业的巨大挑战。基本国内所有焦化废水处理装置都必须进行升级改造，才可能满足排放要求;同时对处理设施的管理水平也必须进一步提升。
而目前成熟的焦化废水处理技术若要稳定达到国家最新的排放标准需要付出昂贵的运行成本，国内大部分焦化企业无法承受，因此开展生命周期成本更低，环境风险更小的焦化废水处理系统和专项技术的研究，以实现企业可持续发展和提高综合竞争力具有重要意义。
膜生物反应器(MBR)为膜分离技术与生物处理技术有机结合之新型态废水处理系统。以膜组件取代传统生物处理技术末端二沉池，在生物反应器中保持高活性污泥浓度，提高生物处理有机负荷，从而减少污水处理设施占地面积，并通过保持低污泥负荷减少剩余污泥量，从而达到降低废水处理设施的投资以及运营成本的目的。但其应用到焦化废水处理领域仍存在出水COD较高，无法直接排放;膜组件易污堵，增加运营成本的问题。
生物酶是一种具有催化功能的蛋白质。它与一般的化学催化剂相比，具有专一性、效率高和反应条件温和等优点。自然界存在数以亿记种类的酶，不同的酶能够催化单一底物发生特定化学反应。焦化废水的水质特征决定了焦化废水生化系统所能够富集的菌群种类和数量，其中的一部分菌群处于优势地位，而能够降解二氮杂苯、吡啶、喹啉、吲哚、萘、嗯、菲等多环及杂环芳香族有机化合物的微生物则处于相对弱势的地位。我们通过对焦化废水的组分以及性质进行分析，寻找到能够特异降解这些多环及杂环芳香物质的生物酶，将其投加到生化处理系统中，开发这部分弱势菌群，以提高这部分菌群的活性并富集更多的数量，使其逐步成为优势菌种。菌群活性的提高和数量的增加就意味着处理负荷、处理效率的提高，原来很难生物降解的那部分有机物也因为菌群活性的提高而得到不同程度的降解，使出水COD得以大幅降低。同时通过投加抗盐、抗氰化物种类的生物酶，增强生化系统微生物的抗毒能力和抗冲击能力，提高系统稳定性。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供了一种利用生物酶处理焦化废水的方法。
本发明的技术方案如下：
一种利用生物酶处理焦化废水的方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)焦化废水进入缺氧槽进行反硝化反应，通过搅拌均匀混合水质及防止活性污泥沉积，调节焦化废水pH 7.5～8.5，向所述缺氧槽内投加复合型普通生物酶，所述复合型普通生物酶包括脂肪酶、纤维素酶、半纤维素酶，淀粉酶和氰水合酶;
(2)所述缺氧槽出水通过溢流进入好氧槽进行硝化反应，在好氧槽投加复合型普通生物酶和特殊酶，调节硝化系统pH 6.5～7.5，混合液回流比控制在1：1-5倍原水量，DO控制在3～5mg/l，MLSS控制在4000～6000mg/l，反应停留时间为40～55小时;所述复合型普通生物酶包括脂肪酶、纤维素酶、半纤维素酶，淀粉酶和氰水合酶，所述特殊酶为锰过氧化物酶;
(3)好氧槽出水通过污泥回流泵分2路输送：一路回缺氧段以对T-N进一步去除，另一路导入膜分离槽;
(4)在膜分离槽中的废水pH保持在6.5～7.5，温度控制在25～35℃，DO(溶解氧)控制在3～5mg/l，MLSS(污泥浓度)控制在6000～10000mg/l，反应停留时间为10～25小时;
(5)通过产水泵以抽吸过滤的方式使混合液固液分离，活性污泥截留在生化系统内，过滤后出水后续可接物化或高级氧化处理工艺使出水达标外排或进深度回用系统进一步深化处理。
根据本发明所述利用生物酶处理焦化废水的方法，优选的是，在所述步骤(1)中复合型普通生物酶的投加量为0.1g～0.2g/吨水。
根据本发明所述利用生物酶处理焦化废水的方法，优选的是，在所述步骤(1)中缺氧槽内温度控制在25～35℃，DO控制在0.5mg/l以下，反应停留时间为16～25小时。
根据本发明所述利用生物酶处理焦化废水的方法，优选的是，在所述步骤(2)中的复合型普通生物酶的投加量为0.2g～0.4g/吨水，特殊酶的投加量为0.1g～0.3g/吨水。
根据本发明所述利用生物酶处理焦化废水的方法，优选的是，在所述步骤(2)中好氧槽内投加流化床式悬浮填料作为载体以附着好氧性生物酶及活性污泥。
进一步优选的是，所述流化床式悬浮填料材质为聚乙烯，比表面积为300～1000㎡/m3，投加比例为好氧槽容积的10%～20%。
根据本发明所述利用生物酶处理焦化废水的方法，优选的是，在所述步骤(2)中的好氧槽中的废水温度控制在25～35℃。
根据本发明所述利用生物酶处理焦化废水的方法，优选的是，所述pH的调节通过投加NaOH溶液、KOH溶液或者氨水溶液中的一种。
进一步优选的是，所述pH的调节通过投加NaOH溶液。
根据本发明所述利用生物酶处理焦化废水的方法，优选的是，在所述步骤(4)中的膜分离槽采用内置有机平板膜的形式，PVDF材质，膜孔径为0.04～0.1μm，。
根据本发明所述利用生物酶处理焦化废水的方法，优选的是，在所述步骤(4)中在膜分离槽的膜系统采用间歇过滤运转方式：产水泵设定每抽每吸8～10min后停止运行1～2min，以此作为一个周期循环连续运转。
进一步，产水泵设定每抽每吸9min后停止运行1min，以此作为一个周期循环连续运转。
发明详述：
本发明针对焦化废水的成分特性与处理难点，创造性地将焦化废水难处理组分相关的复合生物酶添加用膜分离技术取代传统生化沉淀池的AO+MBR系统中，增加了生化反应的效率，强化微生物作用和抗冲击能力,使得降低出水COD与总氰指标持续降低;当生物酶体系建立后，胶团菌占有优势，溶解性的油得到有效降解，活性污泥粘性降低，降低了膜污堵的可能性，同时保留了膜分离技术系统产泥量低、运行成本低、出水水质好、占地面积小的优点，而且还利用膜对大分子有机物具有截留作用的特性来降低生物酶的流失，提高了生物酶的使用效率，降低其运行使用成本。本发明最大程度地发挥了MBR与生物酶技术的互补作用，是针对焦化废水处理开发的低成本综合处理技术。
本发明采用的装置包括缺氧槽、好氧槽、污泥回流泵、膜分离槽、膜组件、产水泵。该处理系统具体运行步骤如下：
(1)调整槽废水通过输水泵送入缺氧槽进行反硝化反应，缺氧槽内通过搅拌桨叶起到均匀混合水质以及防止活性污泥沉积的作用，PH保持在7.5～8.5，温度控制在25～35℃，DO控制在0.5mg/l以下，反应停留时间为16～25小时。
(2)缺氧槽出水通过溢流进入好氧槽进行硝化反应，调节硝化系统PH至6.5～7.5，温度控制在25～35℃，混合液回流比控制在1：1～5倍原水量，DO控制在3～5mg/l，MLSS控制在4000～6000mg/l，反应停留时间为40～55小时。
(3)好氧槽出水通过污泥回流泵分2路输送：一路回缺氧段以对T-N进一步去除，另一路导入膜分离槽。
(4)膜分离槽PH保持在6.5～7.5，温度控制在25～35℃，DO控制在3～5mg/l，MLSS控制在6000～10000mg/l，反应停留时间为10～25小时。
(5)通过产水泵以抽吸过滤的方式使混合液固液分离，活性污泥截留在生化系统内，过滤后出水后续可接物化或高级氧化处理工艺使出水达标外排或进深度回用系统进一步深化处理。
所述步骤(1)中在缺氧槽投加复合型普通生物酶(其中包括脂肪酶、纤维素酶、半纤维素酶，淀粉酶，氰水合酶)，其中投加量为0.1g～0.2g/吨水。
所述步骤(2)中在好氧槽投加复合型普通生物酶(其中包括脂肪酶、纤维素酶、半纤维素酶，淀粉酶，氰水合酶)与特殊酶-锰过氧化物酶，其中复合型普通生物酶投加量为0.2g～0.4g/吨水，特殊酶投加量为0.1g～0.3g/吨水。
所述步骤(2)好氧槽内投加流化床式悬浮填料作为载体以附着好氧性生物酶及活性污泥，材质为聚乙烯，比表面积为300～1000㎡/m3，投加比例为好氧槽容积的10%～20%。
所述步骤(4)膜分离槽采用内置有机平板膜的形式，PVDF材质，膜孔径为0.04～0.1μm，。膜系统采用间歇过滤运转方式：产水泵设定每抽每吸9min后停止运行1min，以此作为一个周期循环连续运转。没有抽吸时的曝气可以实现有效的膜面清洁效果。
所述平板膜的膜片是附于ABS支撑板的两侧，膜片是有聚氯乙烯材质的过滤层和PET无纺布材质的支撑层所组成的复合结构。膜片拥有集中的小孔径(0.8μm)分布。单片膜元件的面积为1.4㎡、膜元件数量共50只，总过滤面积为70㎡。(结构示意图2)平板膜元件结构包括膜、支撑板、产水管管嘴等。
所述生化系统指的是由缺氧+好氧组合形成的废水处理工艺，在缺氧槽内异养菌将废水中的悬浮污染物和可溶性有机物水解为有机酸，使大分子有机物分解为小分子有机物，不溶性的有机物转化成可溶性有机物，当这些经缺氧水解的产物进入好氧槽进行好氧处理时，可提高污水的可生化性及氧的效率;在缺氧段，异养菌将蛋白质、脂肪等污染物进行氨化(有机链上的N或氨基酸中的氨基)游离出氨(NH3、NH4+)，在充足供氧条件下，自养菌的硝化作用将NH3-N(NH4+)氧化为NO3-，通过回流控制返回至缺氧池，在缺氧条件下，异氧菌的反硝化作用将NO3-还原为分子态氮(N2)完成C、N、O在生态中的循环，实现污水无害化处理。
本发明提供的一种利用生物酶处理焦化废水的方法的有益技术效果：
(1)原有生化系统占地面积大，运用本发明处理技术可大幅减少生化处理所需构筑物以减少使用占地面积及投资成本。
(2)原有AO工艺处理出水COD在250～350mg/l左右，T-CN在4～5mg/l左右，本发明技术可将出水COD降解到70mg/l以下，T-CN降解到0.5mg/l以下，浊度降到1NTU以下，后续简单物化便可达到《炼焦化学工业污染物排放标准》(GB16171-2012)直接排放标准。
(3)本发明同时大幅降低膜组件、生物酶投加以及后续物化处理的运行成本，技术处理运行成本为<7元/吨水，较原有AO工艺具有较高的经济效益。
