申请日2012.08.30
公开(公告)日2014.03.26
IPC分类号C02F9/14
摘要
本发明提供了一种煤气化废水的处理和利用方法，其中，该方法包括将待处理的煤气化废水依次进行预处理、生化处理、反硝化处理、深度处理和微藻净化处理。采用本发明的方法对煤气化废水进行处理，能够显著降低废水中的COD值、总酚和总氮的含量，最终出水的水质指标符合GB8978-1996污水综合排放一级标准的要求。
权利要求书
1.一种煤气化废水的处理和利用方法，其特征在于，该方法包括将待 处理的煤气化废水依次进行预处理、生化处理、反硝化处理、深度处理和微 藻净化处理。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述预处理和生化处理的方法 和条件使得生化处理后、反硝化处理前的煤气化废水的COD值为 350-500mg/L、总酚含量为60-100mg/L、BOD值为35-50mg/L、总氮含量为 200-400mg/L;所述反硝化处理的条件使得到的煤气化废水的COD值小于 350mg/L，总氮含量不高于60mg/L。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述反硝化处理的条件包括污 泥浓度为2-6g/L，温度为20-37℃，溶解氧浓度小于0.5mg/L，pH值为6-8， 水力停留时间为6-72小时，BOD值与总氮含量的比值为3-5:1。
4.根据权利要求1、2或3所述的方法，其中，所述生化处理的方法包 括依次进行的厌氧生物处理和好氧生物处理;优选地，所述厌氧生物处理的 条件包括温度为34-37℃，pH值为6-8，污泥浓度为10-50g/L，水力停留时 间为24-96h;优选地，所述好氧生物处理的条件包括溶解氧浓度为2-5mg/L， 温度为20-37℃，pH值为6-8，污泥浓度为2-6g/L，水力停留时间为6-72h。
5.根据权利要求1、2或3所述的方法，其中，所述深度处理的方法包 括将反硝化处理后的煤气化废水与臭氧接触，并将与臭氧接触后的废水进行 进一步的好氧生物处理;相对于1mg反硝化处理后的煤气化废水中的酚类化 合物，所述臭氧的用量为1.5-2.5mg、优选为1.5-2mg;将反硝化处理后的煤 气化废水与臭氧接触的条件包括温度为15-37℃、pH值为7-11、水力停留时 间为10-60min，优选地，将反硝化处理后的煤气化废水与臭氧接触的条件包 括温度为20-35℃、pH值为8-10、水力停留时间为20-40min。
6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述深度处理中的好氧生物处 理的条件包括溶解氧浓度为2-5mg/L，温度为15-37℃，pH值为6-8，污泥 浓度为2-5g/L，水力停留时间为12-72h。
7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述微藻净化处理在微藻净化 处理系统中进行，所述微藻净化处理系统包括：设置有入口和出口的微藻养 殖装置(1)、微藻输送装置(2)和煤气化废水处理装置(3)，所述微藻输 送装置(2)的一端与所述微藻养殖装置(1)的出口相连通，所述微藻养殖 装置(1)的出口设置在该微藻养殖装置(1)的下部，所述微藻输送装置(2) 的另一端与煤气化废水处理装置(3)相连通;所述微藻净化处理的方法包 括通过微藻养殖装置(1)的入口将微藻送入微藻养殖装置(1)中培养，将 经过培养的微藻从微藻养殖装置(1)的出口排出至微藻输送装置(2)中， 并通过微藻输送装置(2)送入煤气化废水处理装置(3)中进行微藻净化处 理。
8.根据权利要求7所述的方法，其中，所述微藻输送装置(2)上还设 置有鼓气阀门(4)和输送控制阀门(5);所述微藻净化处理的方法还包括 通过鼓气阀门(4)向微藻养殖装置(1)中鼓入含二氧化碳的气体，并关闭 输送控制阀门(5)。
9.根据权利要求7所述的方法，其中，将微藻送入微藻养殖装置(1) 中培养的条件包括：光照强度为4000-10000lux，温度为20-35℃，以含二氧 化碳的气体的总体积为基准，二氧化碳的含量为1-10体积%，含二氧化碳的 气体的曝气量为30-100升/分钟。
10.根据权利要求7所述的方法，其中，所述微藻为绿藻和/或蓝藻; 所述绿藻选自镰形纤维藻、莱布新月藻、斜生栅藻、四尾栅藻和沙角衣藻中 的一种或多种，所述蓝藻选自鱼腥藻、席藻和小单歧藻中的一种或多种。
11.根据权利要求1所述的方法，其中，待处理的煤气化废水的COD 值为15000-32000mg/L，总酚含量为4500-7800mg/L，总氮含量为 4500-13500mg/L，焦油含量为300-1550mg/L;优选地，预处理后的煤气化废 水的COD值为2000-6500mg/L，总酚含量为300-1500mg/L，BOD值为 300-1000mg/L，总氮含量为200-400mg/L;优选地，深度处理后、微藻净化 处理前的煤气化废水的COD值为100mg/L以下，总氮含量为35-60mg/L， 重金属汞、镉、铬、砷、铅、镍各自的含量均为1.5mg/L以下。
12.根据权利要求1或7所述的方法，其中，该方法还包括在厌氧条件 下，将微藻净化处理后收集的微藻与厌氧活性污泥混合发酵，并收集产生的 甲烷气体。
13.根据权利要求12所述的方法，其中，以干重为1克的微藻为基准， 所述厌氧活性污泥的用量为5-100毫升;优选地，所述发酵的条件包括隔绝 氧气，发酵温度为20-50℃，pH值为4-8。
14.根据权利要求12所述的方法，其中，该方法还包括在将微藻净化 处理后收集的微藻与厌氧活性污泥混合发酵之前，将收集的微藻进行预处 理;所述预处理的方法选自研磨、微波加热和采用纤维素酶酶解中的一种或 多种。
说明书
一种煤气化废水的处理和利用方法
技术领域
本发明涉及水处理领域，具体地，涉及一种煤气化废水的处理和利用方 法。
背景技术
我国是煤炭资源丰富的国家，为应对石油及天然气资源日益减少而带来 的能源紧张局面，加紧煤炭的高效清洁利用，非常符合我国国情的需要。随 着我国城市进程和人民生活水平的提高，对气态清洁燃料的需求量日益增 大，煤制天然气(SNG)产品将是替代石油天然气的主流。
近年来，在煤气化工艺选择上优选鲁奇碎煤加压气化工艺。鲁奇气化工 艺的主要优势在于气化粗煤气中甲烷含量高，但最大的缺点是产生的煤气化 废水中难生物降解的有机物和总氮浓度很高，很难治理。传统煤气化废水生 化处理技术路线以及工艺存在废水处理达标难、操作波动大等缺点。同时国 内正在建设的或计划发展煤制天然气加工项目的区域多数处在缺水严重的 地区，环境容量非常有限，可外排接纳的水体很少，这对废水处理提出很高 的要求。因此，鲁奇煤气化废水处理成为煤制天然气产业发展急需解决的主 要问题之一，是支撑煤制天然气产业健康发展的重要基础。此外，煤制天然 气生产过程排放大量CO2，且缺乏经济有效的减排措施，这是煤制天然气产 业发展面临的又一环保问题。因此，需要针对现有处理流程存在的问题及所 述煤气化废水的水质特征，开发出新的煤气化废水的处理和利用方法。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术对煤气化废水处理存在的缺陷和空白，而 提供一种新的煤气化废水的处理和利用方法。
本发明提供了一种煤气化废水的处理和利用方法，其中，该方法包括将 待处理的煤气化废水依次进行预处理、生化处理、反硝化处理、深度处理和 微藻净化处理。
本发明的发明人巧妙地将预处理、生化处理、反硝化处理、深度处理和 微藻净化处理相结合，一方面，所述预处理、生化处理、反硝化处理和深度 处理能够将所述煤气化废水中的COD值、总酚和总氮含量显著降低;另一 方面，所述微藻净化处理不仅能够将深度处理后的废水中残余的N、P等指 标进一步降低，同时又能够把二氧化碳转化固定为有重要利用价值的藻类生 物质，从而既实现了资源化利用、又起到了减排二氧化碳的效果。简而言之， 采用本发明提供的方法对煤气化废水进行处理，不仅起到了净化煤气化废水 的目的、最终出水的水质指标符合GB8978-1996污水综合排放一级标准的要 求，而且还实现了废水资源化利用的目的。
根据本发明的一种优选实施方式，当所述深度处理的方法包括先将反硝 化处理后的煤气化废水与臭氧在一定条件下接触，并将与臭氧接触后的废水 进行进一步的好氧生物处理时，不仅能够最大限度地发挥臭氧的氧化作用， 还能够显著降低臭氧的消耗量，综合效果更为显著。推测其原因，可能在于： 在本发明的臭氧用量和接触条件下，所述臭氧的氧化作用将经过反硝化处理 后的煤气化废水中难生物降解的有机物转化为易生物降解的有机物，而不是 将其完全氧化，然后再采用好氧生物处理能够很容易地将易生物降解的有机 物去除，从而实现显著降低经反硝化处理后的煤气化废水中的难生物降解的 有机物的目的。
根据本发明的另一种优选实施方式，当本发明提供的煤气化废水的处理 方法还包括在厌氧条件下，将微藻净化处理后收集的微藻与厌氧活性污泥混 合发酵时，所述厌氧活性污泥中的厌氧微生物可以高效地分解微藻生物质中 的蛋白质、糖类和脂类等成分，生成的甲烷气体可以作为清洁能源使用。
本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
