申请日2019.12.11
公开(公告)日2020.04.10
IPC分类号C02F9/14; C02F3/02; C02F3/30; C02F3/34; C02F101/16; C02F101/34; C02F103/34
摘要
本发明提供一种煤化工废水生物降酚脱氮系统及方法。一种煤化工废水生物降酚脱氮系统，包括具有内腔的复合降酚脱氮装置、二级强化脱氮装置和碳源补充装置;复合降酚脱氮装置上设有进水管和出水管A，复合降酚脱氮装置内腔中部设有同轴的导流筒A和导流筒B，复合降酚脱氮装置内腔底部设有污泥斗A和排泥管A;二级强化脱氮装置通过出水管A连通复合降酚脱氮装置，二级强化脱氮装置上设有出水管B，二级强化脱氮装置内腔设有将二级强化脱氮装置内腔分隔为逆向曝气载体离散区和二级上升流生物过滤区的隔板。本发明通过功能化分区提高降酚与脱氮效率、逐级减少酚类化合物对硝化和反硝化的抑制作用，水力停留时间短，抗冲击负荷能力强。
权利要求书
1.一种煤化工废水生物降酚脱氮系统，其特征在于：该煤化工废水生物降酚脱氮系统包括具有内腔的复合降酚脱氮装置、二级强化脱氮装置和碳源补充装置;所述的复合降酚脱氮装置上设有进水管和出水管A，复合降酚脱氮装置内腔中部设有同轴的导流筒A和导流筒B，复合降酚脱氮装置内腔底部设有污泥斗A和排泥管A;所述的导流筒A底部封闭且顶部设有拦截网A，导流筒B顶部封闭且底部开口，导流筒B套于导流筒A外部，导流筒A与导流筒B之间具有间距，导流筒B与复合降酚脱氮装置内腔壁面之间设有至少两个拦截网B，导流筒A、导流筒B和拦截网B将复合降酚脱氮装置内腔分隔为强化降酚区、污泥初沉区、一级上升流生物过滤区和溢流区，强化降酚区位于导流筒A内，导流筒A内设有包埋载体，导流筒A底部设有曝气管A，污泥初沉区位于导流筒A与导流筒B之间，一级上升流生物过滤区位于导流筒B与复合降酚脱氮装置内腔壁面之间并被拦截网B限定区域，拦截网B之间设有复合载体，一级上升流生物过滤区底部设有曝气管B，溢流区位于复合降酚脱氮装置内腔在拦截网B上方的区域;所述的二级强化脱氮装置通过出水管A连通复合降酚脱氮装置，二级强化脱氮装置上设有出水管B，二级强化脱氮装置内腔设有将二级强化脱氮装置内腔分隔为逆向曝气载体离散区和二级上升流生物过滤区的隔板，隔板下部设有连通逆向曝气载体离散区和二级上升流生物过滤区的底部水流通道，逆向曝气载体离散区设有至少两个拦截网C，拦截网C之间设有离散载体，逆向曝气载体离散区下部设有曝气管C和曝气管D，二级上升流生物过滤区设有至少两个拦截网D，拦截网D之间设有复合载体，二级上升流生物过滤区下部设有曝气管E，二级上升流生物过滤区底部设有污泥斗B和排泥管B，排泥管B上设有排泥支管，排泥管B通过排泥支管连通进水管;所述的碳源补充装置上设有加药管，碳源补充装置通过加药管连通二级上升流生物过滤区底部。
2.根据权利要求1所述的一种煤化工废水生物降酚脱氮系统，其特征在于：所述的包埋载体为直径9~12mm的聚乙烯醇凝胶载体，包埋载体在强化降酚区的填充率为15%~30%;所述的离散载体为直径30~40mm、孔径0.8~1.5mm的多孔球体，离散载体在逆向曝气载体离散区的填充率为30%~40%。
3.根据权利要求1所述的一种煤化工废水生物降酚脱氮系统，其特征在于：所述的复合载体包括外部球体以及被外部球体包裹在内的多孔载体A和多孔载体B，外部球体为直径150mm、网格孔径10~15mm的网格空心球，多孔载体A的孔径0.5~0.7mm，多孔载体B的孔径1.6~2.5mm。
4.根据权利要求1所述的一种煤化工废水生物降酚脱氮系统，其特征在于：所述的曝气管A、曝气管B、曝气管C和曝气管E横向布置，曝气方向为向上，曝气管D竖向布置，曝气方向为径向四周。
5.根据权利要求1所述的一种煤化工废水生物降酚脱氮系统，其特征在于：所述的溢流区上部设有环形集水槽。
6.一种采用权利要求1-5任一所述的一种煤化工废水生物降酚脱氮系统进行煤化工废水生物降酚脱氮的方法，其特征在于：该方法具体包括以下步骤，
①通过进水管使经过物化预处理后的煤化工废水流入复合降酚脱氮装置的强化降酚区，包埋载体固定化降酚菌，通过曝气管A控制强化降酚区溶解氧浓度为2~3mg/L，进行降酚和硝化作用;
②废水经强化降酚区流入污泥初沉区进行初步沉淀，通过排泥管A定期排出在污泥斗A沉淀的污泥;
③废水经污泥初沉区流入一级上升流生物过滤区，通过曝气管B控制一级上升流生物过滤区溶解氧浓度为2±0.2mg/L，复合载体在外部好氧的条件下形成局部厌氧微环境，富集降酚菌、硝化细菌和反硝化细菌，进行降酚、硝化和反硝化作用;
④废水经一级上升流生物过滤区流入溢流区，通过出水管A流入二级强化脱氮装置的逆向曝气载体离散区;
⑤通过曝气管C和曝气管D控制逆向曝气载体离散区溶解氧浓度为2~2.5mg/L，逆向曝气载体离散区强化好氧降酚与硝化作用，曝气方向与水流方向相反;当溶解氧浓度高于2.5mg/L时，关闭曝气管C并维持曝气管D持续曝气，通过曝气管D维持离散载体处于分散、移动状态，当溶解氧浓度低于2mg/L时开启曝气管C;
⑥废水经逆向曝气载体离散区通过底部水流通道流入二级上升流生物过滤区，通过碳源补充装置由加药管向二级上升流生物过滤区底部投加碳源，通过曝气管E控制二级上升流生物过滤区溶解氧浓度为1±0.2mg/L，复合载体在溶解氧较低的条件下形成更多地厌氧微环境，在降酚、硝化的同时强化反硝化作用，废水经二级上升流生物过滤区通过出水管B排出系统，通过排泥管B定期排出在污泥斗B沉淀的污泥，部分污泥通过排泥支管回流至强化降酚区以提高污泥浓度。
说明书
一种煤化工废水生物降酚脱氮系统及方法
技术领域
本发明涉及一种煤化工废水降酚脱氮系统及方法，特别涉及一种煤化工废水生物降酚脱氮系统及方法。
背景技术
煤化工废水成分复杂，毒性高，需重点考虑难降解有机污染物、酚、氨氮的有效去除。废水处理问题是煤化工产业发展的瓶颈，废水再生回用与高标准排放都存在很大难度。煤化工企业迫切需要适用性强、运行成本低、处理效果稳定的废水处理技术，有效解决治水危机，为生产解除后顾之忧。目前，国内外普遍采用“预处理+生物处理+深度处理”的工艺路线处理煤化工废水。生物处理是煤化工废水处理工艺的关键单元，其处理效果直接关系到整个处理系统的运行状况和出水水质。常规生物处理工艺出水COD浓度较高，酚类化合物抑制脱氮作用，促使菌群启动自我保护机制产生更多的胞外聚合物(EPS)，严重影响氨氮和总氮的去除效率。
因此，如何提供一种煤化工废水生物降酚脱氮系统及方法，以较低的水力停留时间实现总酚、COD、氨氮和总氮的高效去除，提高抗冲击负荷能力，减少投资与运行成本是本领域目前需要解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种煤化工废水生物降酚脱氮系统，富集优势菌群，以较低的水力停留时间实现总酚、COD、氨氮和总氮的高效去除，提高抗冲击负荷能力，减少投资与运行成本。
本发明的另一目的在于提供一种煤化工废水生物降酚脱氮方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种煤化工废水生物降酚脱氮系统，包括具有内腔的复合降酚脱氮装置、二级强化脱氮装置和碳源补充装置;
复合降酚脱氮装置上设有进水管和出水管A，复合降酚脱氮装置内腔中部设有同轴的导流筒A和导流筒B，复合降酚脱氮装置内腔底部设有污泥斗A和排泥管A;
导流筒A底部封闭且顶部设有拦截网A，导流筒B顶部封闭且底部开口，导流筒B套于导流筒A外部，导流筒A与导流筒B之间具有间距，导流筒B与复合降酚脱氮装置内腔壁面之间设有至少两个拦截网B，导流筒A、导流筒B和拦截网B将复合降酚脱氮装置内腔分隔为强化降酚区、污泥初沉区、一级上升流生物过滤区和溢流区，强化降酚区位于导流筒A内，导流筒A内设有包埋载体，导流筒A底部设有曝气管A，污泥初沉区位于导流筒A与导流筒B之间，一级上升流生物过滤区位于导流筒B与复合降酚脱氮装置内腔壁面之间并被拦截网B限定区域，拦截网B之间设有复合载体，一级上升流生物过滤区底部设有曝气管B，溢流区位于复合降酚脱氮装置内腔在拦截网B上方的区域;
二级强化脱氮装置通过出水管A连通复合降酚脱氮装置，二级强化脱氮装置上设有出水管B，二级强化脱氮装置内腔设有将二级强化脱氮装置内腔分隔为逆向曝气载体离散区和二级上升流生物过滤区的隔板，隔板下部设有连通逆向曝气载体离散区和二级上升流生物过滤区的底部水流通道，逆向曝气载体离散区设有至少两个拦截网C，拦截网C之间设有离散载体，逆向曝气载体离散区下部设有曝气管C和曝气管D，二级上升流生物过滤区设有至少两个拦截网D，拦截网D之间设有复合载体，二级上升流生物过滤区下部设有曝气管E，二级上升流生物过滤区底部设有污泥斗B和排泥管B，排泥管B上设有排泥支管，排泥管B通过排泥支管连通进水管;
碳源补充装置上设有加药管，碳源补充装置通过加药管连通二级上升流生物过滤区底部。
作为优选，所述的包埋载体为直径9~12mm的聚乙烯醇凝胶载体，包埋载体在强化降酚区的填充率为15%~30%;所述的离散载体为直径30~40mm、孔径0.8~1.5mm的多孔球体，离散载体在逆向曝气载体离散区的填充率为30%~40%。
作为优选，所述的复合载体包括外部球体以及被外部球体包裹在内的多孔载体A和多孔载体B，外部球体为直径150mm、网格孔径10~15mm的网格空心球，多孔载体A的孔径0.5~0.7mm，多孔载体B的孔径1.6~2.5mm。
作为优选，所述的曝气管A、曝气管B、曝气管C和曝气管E横向布置，曝气方向为向上，曝气管D竖向布置，曝气方向为径向四周。
作为优选，所述的溢流区上部设有环形集水槽。
一种采用上述煤化工废水生物降酚脱氮系统进行煤化工废水生物降酚脱氮的方法，具体包括以下步骤：
①通过进水管使经过物化预处理后的煤化工废水流入复合降酚脱氮装置的强化降酚区，包埋载体固定化降酚菌，通过曝气管A控制强化降酚区溶解氧浓度为2~3mg/L，进行降酚和硝化作用;
②废水经强化降酚区流入污泥初沉区进行初步沉淀，通过排泥管A定期排出在污泥斗A沉淀的污泥;
③废水经污泥初沉区流入一级上升流生物过滤区，通过曝气管B控制一级上升流生物过滤区溶解氧浓度为2±0.2mg/L，复合载体在外部好氧的条件下形成局部厌氧微环境，富集降酚菌、硝化细菌和反硝化细菌，进行降酚、硝化和反硝化作用;
④废水经一级上升流生物过滤区流入溢流区，通过出水管A流入二级强化脱氮装置的逆向曝气载体离散区;
⑤通过曝气管C和曝气管D控制逆向曝气载体离散区溶解氧浓度为2~2.5mg/L，逆向曝气载体离散区强化好氧降酚与硝化作用，曝气方向与水流方向相反;当溶解氧浓度高于2.5mg/L时，关闭曝气管C并维持曝气管D持续曝气，通过曝气管D维持离散载体处于分散、移动状态，当溶解氧浓度低于2mg/L时开启曝气管C;
⑥废水经逆向曝气载体离散区通过底部水流通道流入二级上升流生物过滤区，通过碳源补充装置由加药管向二级上升流生物过滤区底部投加碳源，通过曝气管E控制二级上升流生物过滤区溶解氧浓度为1±0.2mg/L，复合载体在溶解氧较低的条件下形成更多地厌氧微环境，在降酚、硝化的同时强化反硝化作用，废水经二级上升流生物过滤区通过出水管B排出系统，通过排泥管B定期排出在污泥斗B沉淀的污泥，部分污泥通过排泥支管回流至强化降酚区以提高污泥浓度。
本发明的有益效果是：
本发明的一种煤化工废水生物降酚脱氮系统及方法，与现有技术相比，具有以下优点和有益效果，
(1)该系统及方法通过功能化分区提高降酚与脱氮效率、逐级减少酚类化合物对硝化和反硝化的抑制作用，分区富集优势菌群，水力停留时间短，容积负荷高，抗冲击负荷能力强;
(2)该系统及方法可强化同步硝化反硝化作用，提高总氮去除效率并减少外部碳源投加量;
(3)该系统及方法通过污泥回流与生物过滤实现对活性污泥的有效控制，结合了活性污泥法与生物膜法的优势，在不设置硝化液回流管路和二沉池的条件下实现总酚、COD、氨氮和总氮的高效去除。（发明人郑彭生;郭中权;周如禄;肖艳）
