申请日2007.09.13
公开(公告)日2009.03.18
IPC分类号C02F9/14; C02F1/52; C02F3/08; C02F3/12
摘要
本发明涉及煤气废水和焦化废水的生物处理方法，该方法采用了活性污泥法单元、缺氧生物滤池单元和生物接触氧化法单元三个单元组合工艺，将煤气废水和焦化废水进行连续流操作处理，具体处理工艺流程如下：首先在活性污泥法单元中使原废水进入活性污泥反应器中进行好氧生物处理，处理后混合液进入二次沉淀池进行泥水分离，沉淀的污泥部分回流到反应器中，余下部分排放，分离出的水进入缺氧生物滤池单元，在缺氧生物滤池中进行缺氧处理，处理后的水进入生物接触氧化法单元，在生物接触氧化池中进一步进行好氧生物处理。与现有技术相比，本发明具有可接受更高浓度的废水，处理效率高、运行稳定可靠，易于管理等优点。
权利要求书
1.煤气废水和焦化废水的生物处理方法，其特征在于，该方法采用了活 性污泥法单元、缺氧生物滤池单元和生物接触氧化法单元三个单元组合工艺， 将煤气废水和焦化废水进行连续流操作处理，具体处理工艺流程如下：首先在 活性污泥法单元中使原废水进入活性污泥反应器中进行好氧生物处理，处理后 混合液进入二次沉淀池进行泥水分离，沉淀的污泥部分回流到反应器中，余下 部分排放，分离出的水进入缺氧生物滤池单元，在缺氧生物滤池中进行缺氧处 理，处理后的水进入生物接触氧化法单元，在生物接触氧化池中进一步进行好 氧生物处理。
2.根据权利要求1所述的煤气废水和焦化废水的生物处理方法，其特征 在于，所述的三个单元组合工艺的第一单元采用活性污泥法，后续第二单元采 用缺氧生物滤池进行缺氧处理，第三单元采用生物接触氧化法。
3.根据权利要求1或2所述的煤气废水和焦化废水的生物处理方法，其 特征在于，所述的三个单元组合工艺的第一单元的活性污泥法包括普通活性污 泥法、添加粉末材料的活性污泥法;后续第二单元的缺氧生物滤池中填加颗粒 活性炭或沸石载体，后续第三单元的接触氧化池中填加沸石或有机载体。
4.根据权利要求1或2所述的煤气废水和焦化废水的生物处理方法，其 特征在于，所述的三个单元组合工艺的第一单元活性污泥法的水力停留时间为 15～24小时，固体停留时间为15～25天;后续第二单元缺氧生物滤池的水力 停留时间为6～10小时;第三单元接触氧化池水力停留时间为6～10小时。
5.根据权利要求3所述的煤气废水和焦化废水的生物处理方法，其特征 在于，所述的颗粒活性炭或沸石载体的粒度为2～15毫米。
6.根据权利要求1或2所述的煤气废水和焦化废水的生物处理方法，其 特征在于，所述的缺氧处理的温度控制为15～37℃，所述的好氧生物处理的温 度控制为15～30℃。
7.根据权利要求1所述的煤气废水和焦化废水的生物处理方法，其特征 在于，所述的三个单元组合工艺的第一单元活性污泥法和第三单元接触氧化法 的溶解氧控制在2～8mg/L，第二单元缺氧生物滤池的溶解氧控制在0.2～1.0 mg/L。
8.根据权利要求1所述的煤气废水和焦化废水的生物处理方法，其特征 在于，所述的三个单元组合工艺单独或与其它废水处理工艺联合应用于废水处 理系统中。
说明书
煤气废水和焦化废水的生物处理方法
技术领域
本发明涉及废水处理方法，具体涉及煤气废水和焦化废水的生物处理方 法。
背景技术
煤气废水和焦化废水均属煤转化废水，是在煤气发生、炼焦及焦化产品回 收过程中产生的废水。酚类物质是废水中有机物的主要组成部分，约占总有机 物的60%～80%，包扩单元酚、二元酚及多元酚;另外还含有多环芳烃(PAHs)， 含氮、氧及硫的杂环化合物，其中许多物质属致突变物;废水中无机化合物主 要有氰化物、硫氰化物和大量的氨，均属我国严格控制排放的污染物。因此， 煤气废水如不经处理直接排放到周围水体中，将会造成严重的环境污染。
早期煤气废水都采用传统的活性污泥法处理，传统的活性污泥法处理废水 时容易受冲击而造成运行失败，其过长的水力停留时间及高比例的稀释要求也 降低了其处理效率，另外传统活性污泥法处理出水的COD值较高，且对NH3 —N基本没有去除作用。针对传统活性污泥法的这些缺点，前人又研究开发了 两级或多级活性污泥法、活性污泥—SBR法、PAC—活性污泥法及流化床生物 处理法(FBR)等工艺。多级活性污泥法可有效去除废水中NH3—N，但对COD 去除效果不好;活性污泥法—SBR法总体处理效果较好，但处理水量小、运行 管理难度大;PAC—活性污泥法可有效强化废水中有机物及色度的去除功效，但 由于PAC价格高，投量较大，难以回收再生，所以该工艺在实际工程也难以应 用;FBR法是一种较新应用于处理煤气废水的工艺，系统水力停留时间短，酚及 COD去除效率很高，但NH3—N去除效果不好，出水COD也较高。
八十年代以后，一些研究者开始探讨利用厌氧生物法处理煤气废水，采用 工艺主要有UASB法、厌氧滤床法(AF)及活性炭厌氧流化床法(AFB)等。 由于煤气废水中含有多种抑制产甲烷菌活性的成分，会造成乙酸的积累，所以 在采用UASB工艺处理实际废水时必须高倍稀释才能使厌氧消化顺利进行;AF 法AFB法处理煤气废水时，需要用活性炭作为生物载体吸附抑制性物质，吸附 过程与生物再生作用同时并存，大大地提高了活性炭的使用效率。尽管如此， 该工艺运行费用仍然很高，实际操作较复杂，目前难以实现产业化。
酚类及其它芳香化合物的厌氧消化主要有两类菌群来完成，一是将酚转变 为乙酸的菌群，还有就是将乙酸转变为甲烷的菌群，而煤气废水中抑制物质主 要影响的是产甲烷菌。针对这个特点，一些研究者开始探讨利用厌氧或缺氧对 煤气废水进行水解酸化，作为预处理手段再与好氧微生物处理工艺联合。所采 用的工艺主要有厌氧—好氧法(A—O)、厌氧—缺氧—好氧法(A1—A2—O) 等，采用厌氧和好氧联合工艺处理煤气废水比单一活性污泥法工艺具有明显的 优势，它利用了厌氧和好氧菌群的各自不同的降解特性，强化了总体处理效果。 但该工艺要求入水COD浓度较低，处理高浓度的煤气及焦化废水需要较高比 例的稀释，一般出水COD较高。
对于实际煤气废水，相对于厌氧菌，好氧菌可接受较高浓度的废水， Harrison等(2001)实验研究了酚类在好氧和厌氧条件下的降解特征，发现好氧生 物开始降解酚类的浓度是660mg/L，而厌氧条件下总酚低于195mg/L时才可被 降解，且主要降解p-甲酚;在好氧环境中，煤气废水中主要有机污染物酚类去 除效率较高;而在厌氧环境下，酚类去除效率很低，对o-甲酚没有去除效果， 且产甲烷菌易受煤气废水中多种成分的抑制。Schnell等(2000)对比分析了活性 污泥法(AS)、好氧塘(ASB)和兼氧塘(FSB)处理含氯酚的废水，认为AS工艺在 延时曝气条件下可有效去除氯酚，去除率可达85%，FSB工艺中厌氧带对氯酚 去除意义不大。然而，在厌氧环境下，一些诸如吡啶、甲基吡啶、喹啉、茆及 芘等难降解有机物明显减少，废水的可生化性得到提高。
除含有大量酚类等有机物外，煤气废水中NH3—N含量也很高，其处理效 果受废水中有机物的影响。Carrera等(2003)研究表明5000mg/L的NH3—N浓 度可以用两段污泥系统处理，即其本身对硝化细菌没有抑制，但受废水中其它物 质抑制。Hockenbury等(1977)指出烷基萘胺、烷基吡啶、苯酚和甲酚在一定 浓度下对硝化细菌均具抑制作用，一般煤气废水中前几种物质较少，对硝化细 菌具抑制作用的主要是苯酚和甲酚;Dyreborg等(1995)研究表明，苯酚的Sc 为3.7mg/L，o-甲酚的Sc为1.3mg/L，Sc为100%抑制硝化作用的毒物浓度，可 见o-甲酚和苯酚的抑制性很强。由此上述可知厌氧预处理对后续好氧硝化意义 不大，因为该段对o-甲酚不能去除，对苯酚的去除也有限。
由于忽视了好氧处理过程的主导作用及厌氧或缺氧处理实际功效，现有生 物处理工艺处理煤气废水及其它含酚废水出现的主要问题可以归结为：易受水 质波动影响、污泥增长缓慢、污泥沉降性差及出水COD和NH3—N偏高。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种可接受更高 浓度的废水，处理效率高的煤气废水和焦化废水的生物处理方法。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：煤气废水和焦化废水的生物处 理方法，其特征在于，该方法采用了活性污泥法单元、缺氧生物滤池单元和生 物接触氧化法单元三个单元组合工艺，将煤气废水和焦化废水进行连续流操作 处理，具体处理工艺流程如下：首先在活性污泥法单元中使原废水进入活性污 泥反应器中进行好氧生物处理，处理后混合液进入二次沉淀池进行泥水分离， 沉淀的污泥部分回流到反应器中，余下部分排放，分离出的水进入缺氧生物滤 池单元，在缺氧生物滤池中进行缺氧处理，处理后的水进入生物接触氧化法单 元，在生物接触氧化池中进一步进行好氧生物处理。
所述的三个单元组合工艺的第一单元采用活性污泥法，后续第二单元采用 缺氧生物滤池进行缺氧处理，第三单元采用生物接触氧化法。
所述的三个单元组合工艺的第一单元的活性污泥法包括普通活性污泥法、 添加粉末材料的活性污泥法;后续第二单元的缺氧生物滤池中填加颗粒活性炭 或沸石载体，后续第三单元的接触氧化池中填加沸石或有机载体。
所述的三个单元组合工艺的第一单元活性污泥法的水力停留时间为15～ 24小时，固体停留时间为15～25天;后续第二单元缺氧生物滤池的水力停留 时间为6～10小时;第三单元接触氧化池水力停留时间为6～10小时。
所述的颗粒活性炭或沸石载体的粒度为2～15毫米。
所述的缺氧处理的温度控制为15～37℃，所述的好氧生物处理的温度控制 为15～30℃。
所述的三个单元组合工艺的第一单元活性污泥法和第三单元接触氧化法 的溶解氧控制在2～8mg/L，第二单元缺氧生物滤池的溶解氧控制在0.2～1.0 mg/L。
所述的三个单元组合工艺单独或与其它废水处理工艺联合应用于废水处 理系统中。
生化环境决定了微生物生态，微生物在好氧、缺氧和厌氧三种环境中可能 有着迥然不同的代谢途径，影响着废水的处理效果。在工业废水处理中，生化 环境尤为重要，有些降解只能够以好氧方式进行，或者相反。本发明主要通过 分析对比煤气废水及其它含酚废水在不同生化环境中的降解效果，提出一种新 的生物处理工艺。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：系统第一级采用活性污泥工艺可 以接受更高浓度的废水，提高了处理效率。该阶段对酚类等抑制性物质有较高 的去除率，不仅有助于后续的缺氧处理工艺，而且可以保证二级好氧处理中硝 化作用的顺利进行，加以适当的强化措施，该阶段本身也具有一定的硝化作用， 可以缓解后续硝化负荷压力。
好氧处理过程虽然有效，但到达一定程度之后，既是再延长处理时间，处 理效率增长不明显，因此第二级处理工艺采用缺氧生物滤池处理，此时好氧处 理已去除大部分缺氧微生物的抑制物质，该阶段虽然对废水中COD和NH3—N 去除效果不好，但可以对水中有机物的分子进行酸化水解，有利于后续好氧生物 的进一步处理，达到充分发挥缺氧处理特性的目的。另外，该处理单元也具有 反硝化的功能。
承接前置缺氧生物处理段，第三级接触氧化池可以进一步降低废水的COD 值。同时，因抑制硝化作用的有机物大部分被降解，该段成为NH3—N硝化的 主要工艺部分。
