申请日2009.04.03
公开(公告)日2009.08.26
IPC分类号C02F9/14; C02F3/30
摘要
一种焦化废水生物脱氮处理工艺，属于环境保护和废水处理技术领域，其特征在于采用“A/O/A/O即缺氧/好氧/缺氧/好氧”为核心的生物脱氮处理工艺。经预处理后的焦化废水依次进入一级缺氧池、一级好氧池、回流沉淀池、二级缺氧池、二级好氧池、二次沉淀池，在一级缺氧池和好氧池内进行短程硝化和反硝化生物脱氮处理，在二级缺氧池内进行水解酸化、精脱氮处理，二级好氧池实现完全硝化反应。该工艺方法运行效果稳定，运行成本低，脱氮率高，二次沉淀池出水的CODCr和NH3-N等水质指标可以同时达到“污水综合排放标准”(GB8978-1996)中的一级排放标准，经过深度处理后可回用于其他用户，实现焦化废水零排放。
权利要求书
1、一种焦化废水生物脱氮处理工艺，属于环境保护和废水处理技术领域，其特征 在于，采用缺氧/好氧/缺氧/好氧为核心的生物脱氮处理工艺;工艺流程如下：
经预处理后的焦化废水 依次进入一级缺氧池、一级好氧池、回流沉淀池、二级缺 氧池、二级好氧池、二次沉淀池，在一级缺氧池和好氧池内进行短程硝化和反硝化生 物脱氮处理，在二级缺氧池内进行水解酸化、精脱氮处理，二级好氧池实现完全硝化 反应。
2、按照权利要求1所述的工艺，其特征在于，经过预处理后的焦化废水经提升后 进入一级缺氧池的底部配水系统，同时回流沉淀池的上清液也回流至该配水系统;回 流比2～3∶1;所述的一级缺氧池为竖流式，配水系统采用大阻力配水方式，池内满布 固定弹性生物填料;在缺氧工况下，一级缺氧池内的厌氧反硝化菌以原废水中的有机 物CODCr为碳源，以回流上清液中亚硝态氮和部分硝态氮的氧作为受电体，进行呼吸和 生命活动，将其还原成氮气逸出，一级缺氧池名义停留时间约18～25h，一级缺氧池 的出水依靠重力流进入一级好氧池，回流沉淀池的回流污泥也回流至一级好氧池的进 口，回流比1～2∶1。
3、按照权利要求1所述的工艺，其特征在于，所述的一级好氧池的出水依靠重力 流进入回流沉淀池，将混合液进行固液分离，一部分上清液和底流污泥分别经泵提升 回流至一级缺氧池、一级好氧池，而另一部分上清液顺流到二级缺氧池。回流沉淀池 采用周边进、出水型式的辐流式沉淀池，水力负荷为1～1.5m3/m2·h。
4、按照权利要求1所述的工艺，其特征在于，所述的二级缺氧池也为竖流式，配 水系统采用大阻力配水方式，池内满布固定弹性生物填料;焦化废水进入二级缺氧池 后，在缺氧工况下，在池内进一步进行水解酸化反应，为反硝化反应提供有机物，进 行精脱氮处理，降低了有机物含量，提高了焦化废水的脱氮率;二级缺氧池名义停留 时间约5～12h。
5、按照权利要求1所述的工艺，其特征在于，所述的二级好氧池的出水依靠重力 流进入二次沉淀池，将混合液进行固液分离，二次沉淀池底流污泥经泵提升回流到二 级好氧池，二次沉淀池的上清液出水CODCr和NH3-N同时达到国家废水综合排放标准 (GB9878-1996)的一级标准，经过深度处理后可回用于其他用户，实现焦化废水零排放。
6、按照权利要求1所述的工艺，其特征在于，所述的二次沉淀池采用辐流式沉淀 池，出水堰增设折流板，水力负荷为0.6～1m3/m2·h。
说明书
一种焦化废水生物脱氮处理工艺
技术领域
本发明属于环境保护和废水处理技术领域，特别是提供了一种焦化废水生物脱氮 处理工艺，采用“A/O/A/O(缺氧/好氧/缺氧/好氧)”为核心的生物脱氮处理工艺，适 用于焦化行业废水生物脱氮处理系统。
背景技术
焦化废水是在原煤高温干馏、煤气净化和化工产品精制过程中产生的废水，其主 要来源有三个：一是剩余氨水，它是在煤干馏及煤气冷却中产生出来的废水，其水量 占焦化废水总量的一半以上，是焦化废水的主要来源;二是在煤气净化过程中产生出 来的废水，如煤气终冷水和粗苯分离水等;三是在焦油、粗苯等精制过程中及其它场 合产生的废水。焦化废水是含有大量难降解有机污染物的工业废水，其成分复杂，含 有大量的酚、氨氮、氰、苯、吡啶、吲哚和喹啉等几十种污染物，超标排放的焦化废 水对环境造成严重的污染。如何改善和解决焦化废水对环境的污染问题，已成为摆在 人们面前的一个迫切需要解决的课题。
在焦化废水中不可生化的有机物占CODCr总量的13-17%左右，其中多为多环芳烃， 传统活性污泥法进行生物处理时，多环芳烃基本不能降解，所以处理后废水的CODCr一 直在300-500mg/L左右。采用的缺氧/好氧生物工艺进行处理，在缺氧池中，由于厌氧 反硝化菌利用有机物作为碳源，使废水中有机物降解40%，从而降低了好氧池的有机负 荷，使废水进入好氧池后，在碱度、温度、溶解氧等条件都适合的情况下，很快进入 氧化氨氮的硝化阶段，使氨氮能被氧化成亚硝酸盐氮和硝酸盐氮。含亚硝酸盐氮和硝 酸盐氮的废水大量返回到缺氧池，使其在缺氧的条件下，由厌氧反硝化菌将其还原成 氮气(N2)析出，从而达到脱氮的目的。
硝化反应过程及反应式：
在硝化菌的作用下，氨氮逐步分解、氧化，分二个阶段进行，首先在亚硝化菌的 作用下，氨氮转化为亚硝酸盐氮，反应式为：
NH4 ++3/2O2--NO2 -+H2O+2H++ΔF1 <1>
继后，亚硝酸盐氮(NO2 --N)在硝化菌的作用下，进一步转化为硝酸盐氮，其反 应式为：NO2 -+1/2O2--NO3 -+ΔF2 <2>
总反应式为：NH4 ++2O2--NO3 -+H2O+2H++ΔF
从上列反应式可计算得到，1g氨氮氧化成硝酸盐氮需4.57g氧，其中亚硝化反应 需氧3.43g，硝化反应需氧1.14g，反应过程中还消耗水中的重碳酸盐碱度，约为7.14g (CaCO3)/gNH3-N。
反硝化过程及反应式：
反硝化反应是指硝酸盐氮(NO3 --N)和亚硝酸盐氮(NO2 --N)在反硝化菌的作用下， 被还原为氮气(N2)的过程。
反应式：2NO2 -+6H+(电子供体)--N2↑+2H2O+20H- <3>
2NO3 -+10H+(电子供体)——N2↑+4H2O+20H- <4>
从上列反应式可计算得到，废水中的含碳有机物可以作为反硝化过程的电子供 体。转化1g亚硝酸盐氮为氮气，需要有机物(以BOD5表示)1.71g，转化1g硝酸盐氮 为氮气时，需要有机物2.86g，同时产生3.57g碱度(以CaCO3计)。
从<3><4>式我们看出，亚硝酸盐和硝酸盐同样都能参与脱氮反应。而从反应式<2> 上看出从亚硝酸盐氧化到硝酸盐，增加约25%耗氧量，从式<4>上我们看到硝酸盐脱氮 会消耗更多的碳源。所以从亚硝酸盐脱氮会比从硝酸盐脱氮效果更好，更重要的是将 两类硝化反应局限在两个相对独立空间，可分别控制各自空间参数完成反应，使特定 的生物菌种在其最适宜的生存环境中，将获得最大的菌种优势，其潜能将得到最大发 挥，克服了缺氧-好氧生物脱氮处理的不足，缩短了反应历程，提高了脱氮效率，也就 是说采用短程硝化反硝化生物脱氮技术更先进。但在实际生产中由于各种运行条件极 难控制，要完全实现短程硝化反硝化生物脱氮技术非常困难。在短程硝化反硝化生物 脱氮工艺之后再增加二级缺氧/好氧处理，可以使焦化废水在二级缺氧池内进行水解酸 化、精脱氮处理，二级好氧池实现完全硝化反应。系统抗冲击负荷的能力加强，出水 水质更加稳定，脱氮率更高，二次沉淀池出水的CODCr和NH3-N等水质指标可以同时达 到《污水综合排放标准》(GB8978-1996)中的一级排放标准。
发明内容
本发明的目的在于提供一种焦化废水生物脱氮处理工艺，在短程硝化反硝化生物 脱氮工艺之后再增加二级缺氧/好氧处理，可以使焦化废水在二级缺氧池内进行水解酸 化、精脱氮处理，二级好氧池实现完全硝化反应。系统抗冲击负荷的能力加强，出水 水质更加稳定，脱氮率更高，二次沉淀池出水的CODCr和NH3-N等水质指标可以同时达 到《污水综合排放标准》(GB8978-1996)中的一级排放标准。
本发明采用“A/O/A/O(缺氧/好氧/缺氧/好氧)”为核心的生物脱氮处理工艺，工 艺流程简述如下：经预处理后的焦化废水依次进入一级缺氧池、一级好氧池、回流沉 淀池、二级缺氧池、二级好氧池、二次沉淀池，在一级缺氧池和好氧池内进行短程硝 化和反硝化生物脱氮处理，在二级缺氧池内进行水解酸化、精脱氮处理，二级好氧池 实现完全硝化反应。
经过预处理后的焦化废水经提升后进入一级缺氧池的底部配水系统，同时回流沉 淀池的上清液(回流比2～3∶1)也回流至该配水系统。
本发明所述的一级缺氧池为竖流式，配水系统采用大阻力配水方式，池内满布固 定弹性生物填料;在缺氧工况下，一级缺氧池内的厌氧反硝化菌以原废水中的有机物 CODCr为碳源，以回流上清液中亚硝态氮和部分硝态氮的氧作为受电体，进行呼吸和生 命活动，将其还原成氮气逸出，一级缺氧池名义停留时间约18～25h。一级缺氧池的 出水依靠重力流进入一级好氧池，回流沉淀池的回流污泥(回流比1～2∶1)也回流至 一级好氧池的进口
本发明所述的一级好氧池的出水依靠重力流进入回流沉淀池，将混合液进行固液 分离，一部分上清液和底流污泥分别经泵提升回流至一级缺氧池、一级好氧池，而另 一部分上清液顺流到二级缺氧池。回流沉淀池采用周边进、出水型式的辐流式沉淀池， 水力负荷为1～1.5m3/m2·h。
本发明所述的二级缺氧池也为竖流式，配水系统采用大阻力配水方式，池内满布 固定弹性生物填料;焦化废水进入二级缺氧池后，在缺氧工况下，在池内进一步进行 水解酸化反应，为反硝化反应提供有机物，进行精脱氮处理，降低了有机物含量，提 高了焦化废水的脱氮率;二级缺氧池名义停留时间约5～12h。
本发明所述的二级好氧池的出水依靠重力流进入二次沉淀池，将混合液进行固液 分离，二次沉淀池底流污泥经泵提升回流到二级好氧池，二次沉淀池的上清液出水的 CODCr和NH3-N同时达到国家废水综合排放标准(GB9878-1996)的一级标准，经过深度 处理后可回用于其他用户，实现焦化废水零排放。
本发明所述的二次沉淀池采用辐流式沉淀池，出水堰增设折流板，水力负荷为 0.6～1m3/m2·h。
本发明的优点在于，运行效果稳定，运行成本低，脱氮率高，二次沉淀池出水的 CODCr和NH3-N等水质指标可以同时达到《污水综合排放标准》(GB8978-1996)中的一级 排放标准，经过深度处理后可回用于其他用户，实现焦化废水零排放。
