一種焦化廢水生化處理工藝的製作方法

2023-06-12 08:51:51

一種焦化廢水生化處理工藝的製作方法
【專利摘要】本發明涉及一種焦化廢水生化處理工藝，其包括如下步驟：(1)焦化廢水首先進入厭氧生物濾池中進行厭氧水解反應及內電解反應，其中在厭氧生物濾池中布置有發生內電解反應的內電解填料；(2)經過厭氧生物濾池處理過的焦化廢水進入A-O生化反應系統，進行缺氧-好氧生化處理。本發明的目的在於提高焦化廢水生化處理的效果，降低稀釋水用量。
【專利說明】一種焦化廢水生化處理工藝
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種焦化廢水生化處理工藝，即採用內電解填料強化厭氧生物濾池的AAO生化處理系統。
【背景技術】
[0002]鋼鐵工業是資源、能源消耗最多的行業之一，在冶煉過程需要消耗大量的焦炭，焦化廠煉焦、煤氣淨化和化產品精製過程中會產生汙染嚴重難以處理的焦化廢水。用生化法處理焦化廢水仍是目前普遍採用的較為經濟有效的方法之一，焦化廢水處理包括生物脫酚氰處理和生物脫氮處理兩種。在焦化廢水生物處理中，涉及到好氧、厭氧、缺氧與自養、異養和兼養相互交織而成的眾多生物種群。焦化廢水中所含汙染物之間存在明顯的能量差異，是造成焦化廢水處理中不同生物種群具有各自獨特性的主要原因。儘管焦化廢水處理有時可採用某些城市汙水生物處理流程，但其設計參數及運行控制條件是不同的，而有些城市汙水處理流程在焦化廢水處理中根本是不適用的。
[0003]由於微生物難以耐受焦化廢水中過高的有機物、氨氮和生物毒性物質，焦化廢水處理都會加入一倍左右的消泡水等作為稀釋水，造成焦化廢水量大大增加。發展成熟的焦化廢水處理後水的COD —般可以降低至150-300mg/L，但很難達到國家一級排放標準的要求，因此一般都在生化處理經沉澱後再增加高級氧化處理來降低廢水的COD ;氨氮可以達到或接近國家一級排放標準5mg/L，但也有不少處理廠運行不佳，出水氨氮遠高於出水標準。

【發明內容】

[0004]針對現有焦化廢水生化處理工藝，本發明提供一種強化厭氧生物處理的工藝。本發明的目的是克服現有工藝不足，解決焦化廢水生化處理需要加稀釋水，產水難以達標的問題。
[0005]本發明採用的技術方案如下:一種焦化廢水生化處理工藝，其包括如下步驟:
[0006](I)焦化廢水首先進入厭氧生物濾池(I)中進行厭氧水解反應及內電解反應，其中在厭氧生物濾池中布置有發生內電解反應的內電解填料(3)；
[0007](2)經過厭氧生物濾池(I)處理過的焦化廢水進入A-O生化反應系統，進行缺
氧-好氧生化處理。
[0008]其中，A-O生化反應系統包括:缺氧池(6)、好氧池(7)以及沉澱池(8)，其中經過厭氧生物濾池(I)處理過的焦化廢水首先進入A-O生化反應系統的缺氧池(6)發生反硝化反應，經過缺氧池(6)處理後的焦化廢水進入A-O生化反應系統的好氧池(7)發生硝化反應、脫氰反應及脫酚反應，經過好氧池(7)處理後的焦化廢水進入沉澱池(8)進行沉澱。
[0009]其中，焦化廢水在厭氧生物濾池⑴停留時間為1-8小時，與填料⑶接觸時間為10-120分鐘；焦化廢水在A-O生化反應系統的缺氧池(6)停留時間為4-16小時，好氧池(7)停留時間為24-36小時。其中焦化廢水在厭氧生物濾池、缺氧池和好氧池總的停留時間為29-60小時。
[0010]其中，焦化廢水在厭氧生物濾池⑴停留時間為4小時，與填料⑶接觸時間為
0.5小時；焦化廢水在A-O生化反應系統的缺氧池(6)停留時間為12小時，好氧池(7)停留時間為32小時，焦化廢水在厭氧生物濾池、缺氧池(6)和好氧池(7)總的停留時間為48小時。
[0011]其中，A-O生化反應系統中沉澱池⑶的汙泥回流到好氧池(7)或缺氧池(6)中，回流百分比為10% -200%。
[0012]其中，A-O生化反應系統中沉澱池⑶的硝化液回流到好氧池(7)或缺氧池(6)中，回流百分比為50%-600%。汙泥回流百分比為50%。硝化液回流百分比為300%。
[0013]其中，內電解填料(3)採用高溫燒結製成，填料的顆粒直徑為0.5_40cm，燒制原料為鐵粉與碳粉，燒制配比按鐵粉與碳粉的質量比為1:3到3:1。其中，高溫燒結的溫度為500-1000°C。
[0014]其中，所述填料(3)置於盛放容器(2)中，並且所述容器(2)為可堆疊形式，並且容器(2)兩側有穿孔。
[0015]其中，所述容器(2)兩側有吊裝掛臂(4);厭氧生物濾池(I)的池底設置有固定樁
(5),用於固定容器(2)。
[0016]其中，通過厭氧生物濾池中的厭氧微生物的分解作用將廢水中的有機物降解為更易降解的有機物。
[0017]其中，內電解填料(3)為多孔大表面積填料，使得厭氧生物濾池中的厭氧微生物附著其上，形成厭氧生物膜；焦化廢水流經掛有所述厭氧生物膜的填料時，廢水中的有機物被生物膜中的厭氧微生物降解為更易降解的有機物。
[0018]其中，鐵-碳顆粒之間存在著電位差而形成了多個原電池；原電池以電位低的鐵為陰極，電位高的碳為陽極，在焦化廢水中發生內電解反應。
[0019]其中，內電解反應具體為:鐵受到腐蝕變成二價的鐵離子進入焦化廢水溶液中；鐵離子與焦化廢水溶液中的氫氧根作用形成了具有混凝作用的氫氧化亞鐵，其與焦化廢水中帶負電荷的微粒異性相吸，形成絮凝物而去除；所述溶液中難降解的大分子被碳顆粒所吸附和/或經過鐵離子的上述絮凝反應而減少。
[0020]本處理工藝和傳統生化處理焦化廢水方法相比，具有如下優點:(I)提高了焦化廢水進入缺氧池時的B0D/C0D值，使得廢水中有機物更容易被微生物降解，從而降低了產水的COD值。(2)降低了進水的COD值，使得焦化廢水的COD值降低到微生物可以承受的負荷內，從而減少或取消了消泡水的添加，減少了焦化廢水處理出水量。(3)相對於傳統AAO生化處理，將厭氧池改為厭氧生物濾池；相對於傳統AO生化處理，將調節池改造一部分作為厭氧生物濾池。具有更高的微生物濃度，更好的厭氧消化效果。(4)可以方便地在已有AAO工藝或AO工藝上進行改造，節省投資成本。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0021 ]圖1是內電解強化AAO生化處理焦化廢水示意圖；
【具體實施方式】[0022]如圖1所示，實施焦化廢水生化處理工藝的裝備，包括厭氧生物濾池1、Α-0生化反應系統；其中厭氧生物濾池I連通A-O生化反應系統；A-0生化反應系統包括:缺氧池6、好氧池7以及沉澱池8，缺氧池6的前端連通厭氧生物濾池1，後端連通好氧池7，好氧池7連通沉澱池8，其中，缺氧池6發生反硝化反應，好氧池7發生硝化反應、脫氰反應及脫酚反應。厭氧生物濾池I中布置有可發生內電解反應的填料3及其容器系統2，其中填料3的添加量根據池的大小、出水水質要求以及廢水流量等因素確定添加。內電解填料3採用燒結製成，高溫燒結的溫度為500-1000°C。填料的顆粒直徑為0.5-40cm，燒制原料為鐵粉與碳粉，燒制配比按鐵粉與碳粉的質量比為1:3到3:1。述填料3置於盛放容器2中，並且所述容器2為可堆疊形式，並且容器2兩側有穿孔。所述容器2兩側有吊裝掛臂4 ;厭氧生物濾池I的池底設置有固定樁5，用於固定容器2。
[0023]如圖1所示,硝化液回流9為從沉澱池8回流到厭氧池6，汙泥回流10為從沉澱池8回流到好氧池7。但是回流組合方式不止圖1所示的一種。當然也可以為其他的回流方式:沉澱池8的汙泥回流到缺氧池6中。沉澱池8的硝化液回流到好氧池7中。
[0024]焦化廢水生化處理工藝原理如下:如圖1所示，焦化廢水進入厭氧生物濾池I中進行厭氧水解反應及內電解反應，降低C0D、提高B/C比值後廢水進入A-O生化反應系統，進行常規厭氧-好氧生化處理。焦化廢水進入厭氧生物濾池I，進行厭氧酸化，通過濾池I中的厭氧微生物的分解作用將有機物降解為更易生物降解的短鏈有機物，提高廢水的可生化降解性。水中的內電解填料3為多孔大表面積填料，使得微生物大量附著其上，厭氧微生物部分附著生長在填料3上，形成厭氧生物膜，部分在濾料空隙間懸浮生長。汙水流經掛有生物膜的填料3時，水中的有機物擴散到生物膜表面，並被生物膜中的微生物降解轉化為小分子易降解有機物。同時，鐵-碳顆粒之間存在著電位差而形成了無數個細微原電池。這些細微電池以電位低的鐵成為陰極，電位高的碳做陽極，在含有酸性電解質的水溶液中發生電化學反應(內電解反應)，鐵受到腐蝕變成二價的鐵離子進入溶液。鐵離子與氫氧根作用形成了具有混凝作用的氫 氧化亞鐵，它與汙染物中帶微弱負電荷的微粒異性相吸，形成比較穩定的絮凝物(也叫鐵泥)而去除。一些難降解的大分子被碳顆粒所吸附和/或經鐵離子的絮凝而減少，從而使得B0D/C0D升高。而後焦化廢水進入後續的缺氧-好氧生化處理，缺氧池6發生反硝化反應，好氧池7發生硝化反應、脫氰反應及脫酚反應。
[0025]其中，內電解填料投入AAO生化處理的厭氧生化池中，或投入AO生化處理的調節池中，改造為厭氧生物濾池I的形式，內電解填料3作為厭氧生物濾池I的附著填料，填料由多個長方體容器2盛放，容器有2個側面為多孔狀的面，有提手可供吊車吊起，頂面為蓋板可扣死。充滿填料的多個容器緊密地堆積在厭氧生物濾池I一個橫剖面上，有孔側面露出朝向兩側。運行時，進水由池一側進入，通過填料層後到達出水側。
[0026]為了對發明進一步詳細說明，採用的實施例如下。其中實施例是按照前述的反應原理進行的。
[0027]實施例1
[0028]內電解填料3採用高溫燒結製成，其中燒結溫度為500°C，填料的顆粒直徑為
0.5cm，燒制原料為鐵粉與碳粉，燒制配比按鐵粉與碳粉的質量比為1:3。其中焦化廢水在厭氧生物濾池I停留時間為2小時，與填料3接觸時間為20分鐘；焦化廢水在A-O生化反應系統的缺氧池6停留時間為6小時，好氧池7停留時間為26小時。其中焦化廢水在厭氧生物濾池1、缺氧6池和好氧池7總的停留時間為34小時。A-O生化反應系統中沉澱池8的汙泥回流到好氧池7中，回流百分比為40%，A-O生化反應系統中沉澱池8的硝化液回流缺氧池6中，回流百分比為100%。
[0029]反應前焦化廢水的水質為:溫度32°C，ρΗΙΟ.45，C0D3571mg/L,揮發酚533mg/L，總氰化物 57.8mg/L,氨氮 65.6mg/L,總磷 8.38mg/L。
[0030]反應後焦化廢水出水的水質為:溫度28°C，pH7.10，C0D141mg/L，揮發酚0.01mg/L,總氰化物0.lmg/L,氨氮1.85mg/L,總磷0.09mg/L。符合相關的排放標準。
[0031]實施例2
[0032]內電解填料3採用高溫燒結製成，其中燒結溫度為800°C，填料的顆粒直徑為20cm，燒制原料為鐵粉與碳粉，燒制配比按鐵粉與碳粉的質量比為2:3。其中焦化廢水在厭氧生物濾池I停留時間為4小時，與填料3接觸時間為30分鐘；焦化廢水在A-O生化反應系統的缺氧池6停留時間為12小時，好氧池7停留時間為32小時。其中焦化廢水在厭氧生物濾池1、缺氧6池和好氧池7總的停留時間為48小時。A-O生化反應系統中沉澱池8的汙泥回流到缺氧池6中，回流百分比為100%。沉澱池8的硝化液回流到好氧池7中，回流百分比為300%。
[0033]反應前焦化廢水的水質為:溫度33°C，ρΗΙΟ.85，C0D3600mg/L,揮發酚538mg/L，總氰化物 58.8mg/L,氨氮 67.6mg/L,總磷 8.78mg/L。
[0034]反應後焦化廢水出水的水質為:溫度27°C，pH7.20，COD 15 lmg/L,揮發酚0.015mg/L,總氰化物0.12mg/L,氨氮1.86mg/L,總磷0.093mg/L。符合相關的排放標準。
[0035]實施例3
[0036]內電解填料3採用高溫燒結製成，其中燒結溫度為1000°C，填料的顆粒直徑為30cm，燒制原料為鐵粉與碳粉，燒制配比按鐵粉與碳粉的質量比為2:1。其中焦化廢水在厭氧生物濾池I停留時間為6小時，與填料3接觸時間為80分鐘；焦化廢水在A-O生化反應系統的缺氧池6停留時間為14小時，好氧池7停留時間為30小時。其中焦化廢水在厭氧生物濾池1、缺氧6池和好氧池7總的停留時間為50小時。A-O生化反應系統中沉澱池8的汙泥回流到好氧池7中，回流百分比為150%，A-O生化反應系統中沉澱池8的硝化液回流到好氧池7中，回流百分比為400%。
[0037]反應前焦化廢水的水質為:溫度35°C，ρΗΙΟ.65，C0D3511mg/L，揮發酚553mg/L，總氰化物 60.8mg/L,氨氮 67.6mg/L,總磷 8.88mg/L。
[0038]反應後焦化廢水出水的水質為:溫度29°C，pH7.18，C0D146mg/L,揮發酚0.017mg/L,總氰化物0.14mg/L,氨氮1.89mg/L,總磷0.097mg/L。符合相關的排放標準。
[0039]實施例4
[0040]內電解填料3採用高溫燒結製成，其中燒結溫度為600°C，填料的顆粒直徑為8cm，燒制原料為鐵粉與碳粉，燒制配比按鐵粉與碳粉的質量比為1:1。其中焦化廢水在厭氧生物濾池I停留時間為8小時，與填料3接觸時間為100分鐘；焦化廢水在A-O生化反應系統的缺氧池6停留時間為15小時，好氧池7停留時間為34小時。其中焦化廢水在厭氧生物濾池1、缺氧6池和好氧池7總的停留時間為57小時。A-O生化反應系統中沉澱池8的汙泥回流到缺氧池6中，回流百分比為180%。沉澱池8的硝化液回流到缺氧池6中，回流百分比為500%。[0041]反應前焦化廢水的水質為:溫度33°C，pHll.51，C0D3625mg/L，揮發酚540mg/L，總氰化物 58.lmg/L,氨氮 65.lmg/L,總磷 8.45mg/L。
[0042]反應後焦化廢水出水的水質為:溫度26°C，pH7.14，C0D143mg/L,揮發酚0.016mg/L,總氰化物0.15mg/L,氨氮1.85mg/L,總磷0.091mg/L。符合相關的排放標準。
[0043]實施例5
[0044]內電解填料3採用高溫燒結製成，其中燒結溫度為1000°C，填料的顆粒直徑為40cm，燒制原料為鐵粉與碳粉，燒制配比按鐵粉與碳粉的質量比為3:1。其中焦化廢水在厭氧生物濾池I停留時間為8小時，與填料3接觸時間為120分鐘；焦化廢水在A-O生化反應系統的缺氧池6停留時間為16小時，好氧池7停留時間為36小時。其中焦化廢水在厭氧生物濾池1、缺氧6池和好氧池7總的停留時間為60小時。A-O生化反應系統中沉澱池8的汙泥回流到缺氧池6中，回流百分比為200%。沉澱池8的硝化液回流到好氧池7中，回流百分比為600%。
[0045]反應前焦化廢水的水質為:溫度33°C，pHll.56，C0D3650mg/L,揮發酚545mg/L，總氰化物 59.7mg/L,氨氮 64.lmg/L,總磷 8.85mg/L。
[0046]反應後焦化廢水出水的水質為:溫度27°C，pH7.01，C0D130mg/L，揮發酚0.092mg/L,總氰化物0.08mg/L,氨氮1.7lmg/L,總磷0.08mg/L。符合相關的排放標準。
[0047]實施例6
[0048]內電解填料3採用高溫燒結製成，其中燒結溫度為500°C，填料的顆粒直徑為 0.5cm，燒制原料為鐵粉與碳粉，燒制配比按鐵粉與碳粉的質量比為1:3。其中焦化廢水在厭氧生物濾池I停留時間為I小時，與填料3接觸時間為10分鐘；焦化廢水在A-O生化反應系統的缺氧池6停留時間為4小時，好氧池7停留時間為24小時。其中焦化廢水在厭氧生物濾池1、缺氧6池和好氧池7總的停留時間為29小時。A-O生化反應系統中沉澱池8的汙泥回流到好氧池7中，回流百分比為20%，A-O生化反應系統中沉澱池8的硝化液回流好氧池7，回流百分比為50%。
[0049]反應前焦化廢水的水質為:溫度35°C，pH9.10，C0D3148mg/L,揮發酚403mg/L，總氰化物 45.8mg/L,氨氮 50.6mg/L,總磷 6.58mg/L。
[0050]反應後焦化廢水出水的水質為:溫度29°C，pH7.16，C0D160mg/L,揮發酚0.019mg/L,總氰化物0.18mg/L,氨氮1.98mg/L,總磷0.lmg/L。符合相關的排放標準。
【權利要求】
1.一種焦化廢水生化處理工藝，其包括如下步驟: (1)焦化廢水首先進入厭氧生物濾池(I)中進行厭氧水解反應及內電解反應，其中在厭氧生物濾池中布置有發生內電解反應的內電解填料(3)； (2)經過厭氧生物濾池(I)處理過的焦化廢水進入A-O生化反應系統，進行缺氧-好氧生化處理。
2.根據權利要求1所述的處理工藝，其特徵在於，其中，A-O生化反應系統包括:缺氧池(6)、好氧池(7)以及沉澱池(8)，其中經過厭氧生物濾池(I)處理過的焦化廢水首先進入A-O生化反應系統的缺氧池(6)發生反硝化反應，經過缺氧池(6)處理後的焦化廢水進入A-O生化反應系統的好氧池(7)發生硝化反應、脫氰反應及脫酚反應，經過好氧池(7)處理後的焦化廢水進入沉澱池(8)進行沉澱。
3.根據權利要求1或2所述的處理工藝，其特徵在於，其中焦化廢水在厭氧生物濾池(I)停留時間為1-8小時，與填料(3)接觸時間為10-120分鐘；焦化廢水在A-O生化反應系統的缺氧池(6)停留時間為4-16小時，好氧池(7)停留時間為24-36小時；優選其中焦化廢水在厭氧生物濾池、缺氧池和好氧池總的停留時間為29-60小時；優選焦化廢水在厭氧生物濾池(I)停留時間為4小時，與填料(3)接觸時間為0.5小時；焦化廢水在A-O生化反應系統的缺氧池(6)停留時間為12小時，好氧池(7)停留時間為32小時，焦化廢水在厭氧生物濾池、缺氧池(6)和好氧池(7)總的停留時間為48小時。
4.根據權利要求1-3之一所述的處理工藝，其特徵在於，A-O生化反應系統中沉澱池(8)的汙泥回流到好氧池(7)或缺氧池(6)中，回流百分比為10% -200%，優選汙泥回流百分比為50%。
5.根據權利要求1-4之一所述的處理工藝，其特徵在於，A-O生化反應系統中沉澱池(8)的硝化液回流到好氧池(7)或缺氧池(6)中，回流百分比為50%-600%，優選硝化液回流百分比為300%。
6.根據權利要求書1-5之一所述的處理工藝，其特徵在於，內電解填料(3)採用高溫燒結製成，填料的顆粒直徑為0.5-40cm，燒制原料為鐵粉與碳粉，燒制配比按鐵粉與碳粉的質量比為1:3到3:1 ;高溫燒結的溫度為500-1000。。。
7.根據權利要求書1-6之一所述的處理工藝，其特徵在於，所述填料(3)置於盛放容器(2)中，並且所述容器(2)為可堆疊形式，並且容器(2)兩側有穿孔，所述容器(2)兩側有吊裝掛臂(4);厭氧生物濾池(I)的池底設置有固定樁(5)，用於固定容器(2)。
8.根據權利要求1-7之一所述的處理工藝，其特徵在於，通過厭氧生物濾池中的厭氧微生物的分解作用將廢水中的有機物降解為更易降解的有機物，內電解填料(3)為多孔大表面積填料，使得厭氧生物濾池中的厭氧微生物附著其上，形成厭氧生物膜；焦化廢水流經掛有所述厭氧生物膜的填料時，廢水中的有機物被生物膜中的厭氧微生物降解為更易降解的有機物。
9.根據權利要求1-8之一所述的處理工藝，其特徵在於，鐵-碳顆粒之間存在著電位差而形成了多個原電池；原電池以電位低的鐵為陰極，電位高的碳為陽極，在焦化廢水中發生內電解反應。
10.根據權利要求1-9之一所述的處理工藝，其特徵在於，內電解反應具體為:鐵受到腐蝕變成二價的鐵離子進入焦化廢水溶液中；鐵離子與焦化廢水溶液中的氫氧根作用形成了具有混凝作用的氫氧化亞鐵，其與焦化廢水中帶負電荷的微粒異性相吸，形成絮凝物而去除；所述溶液 中難降解的大分子被碳顆粒所吸附和/或經過鐵離子的絮凝反應而減少。
【文檔編號】C02F9/14GK104016548SQ201410277015
【公開日】2014年9月3日 申請日期:2014年6月19日 優先權日:2014年6月19日
【發明者】王海東, 逯博特, 張帆, 趙銳銳, 高康樂, 孫玉亮, 李紅, 石宇, 賈博中, 周王斌, 邱鵬, 程暘, 賈寅卯, 帖春英 申請人:中冶建築研究總院有限公司, 中冶節能環保有限責任公司