申請(qǐng)日2016.05.31

　　公開(公告)日2016.09.07

　　IPC分類號(hào)C02F9/14; C02F101/30

　　摘要

　　本發(fā)明公開了一種煤化工廢水處理系統(tǒng)及其處理工藝，所述煤化工廢水處理系統(tǒng)包括依次連接設(shè)置的原水槽、厭氧槽、好氧槽和膜槽，煤化工廢水經(jīng)提升泵至原水槽后，先后通過厭氧槽，好氧槽和膜槽，所述好氧槽內(nèi)設(shè)有曝氣裝置，所述膜槽下部與厭氧槽之間設(shè)置有回流循環(huán)管道，所述厭氧槽上設(shè)有活性焦投加系統(tǒng)，在厭氧槽內(nèi)投加一定量的活性焦�；钚越乖谒�述廢水處理系統(tǒng)中能夠充分發(fā)揮其中孔發(fā)達(dá)的特性，對(duì)廢水中的難降解有機(jī)物和大分子有機(jī)物等具有非常好的吸附作用，同時(shí)活性焦可以作為活性污泥膠核，改善污泥性能和含水特性，在膜表面形成良好的水力通道，保證膜通量、防止膜污堵;且活性焦可再生或者與污泥混合脫水后摻燒，使用成本低。

　　權(quán)利要求書

　　1.一種煤化工廢水處理系統(tǒng)，包括：

　　依次連接設(shè)置的原水槽、厭氧槽、好氧槽和膜槽，所述原水槽中的煤化工廢水，先后通過所述厭氧槽，所述好氧槽和所述膜槽，所述好氧槽內(nèi)設(shè)有曝氣裝置，所述膜槽下部與所述厭氧槽之間設(shè)置有回流循環(huán)管道;

　　其特征在于，

　　所述厭氧槽上設(shè)有活性焦投加系統(tǒng)，用于往所述厭氧槽內(nèi)投加活性焦。

　　2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煤化工廢水處理系統(tǒng)，其特征在于，所述活性焦為低階煤制活性焦，活性焦的粒徑范圍為60目～200目，堆比重為0.5g/ml～0.6g/ml。

　　3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的煤化工廢水處理系統(tǒng)，其特征在于，所述原水槽與所述厭氧槽之間設(shè)有預(yù)處理單元，對(duì)煤化工廢水做隔油和/或氣浮處理。

　　4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的煤化工廢水處理系統(tǒng)，其特征在于，所述厭氧槽和所述好氧槽之間設(shè)有兼氧槽。

　　5.根據(jù)權(quán)利要求1-4任一項(xiàng)所述的煤化工廢水處理系統(tǒng)，其特征在于，所述好氧槽包括一級(jí)好氧槽和二級(jí)好氧槽。

　　6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煤化工廢水處理系統(tǒng)，其特征在于，所述活性焦與剩余污泥從所述膜槽排出后進(jìn)入脫水混合炭燒裝置。

　　7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煤化工廢水處理系統(tǒng)，其特征在于，所述膜槽中設(shè)有膜組件，所述膜組件連接所述曝氣裝置鼓風(fēng)曝氣。

　　8.基于權(quán)利要求1-7任一項(xiàng)所述的煤化工廢水處理系統(tǒng)的廢水處理工藝，其特征在于，包括以下步驟：

　　將煤化工廢水從所述原水槽送入至所述厭氧槽，所述厭氧槽水溫控制在20℃～35℃，pH控制6～9;

　　在所述厭氧槽內(nèi)投加活性焦;

　　所述厭氧槽出來的廢水進(jìn)入所述好氧槽，所述好氧槽水溫控制在20℃～35℃，pH控制6～9，溶解氧濃度為2mg/L～5mg/L;

　　所述好氧槽出來的廢水進(jìn)入所述膜槽，通過膜抽吸吸水泵過濾，出水注入儲(chǔ)水桶。

　　9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的廢水處理工藝，其特征在于，所述活性焦的投加量以下述方程計(jì)算：

　　$aQ=q\times \frac{\Delta x}{MLSS}---\left(1\right)$

　　$\Delta x=\left(\frac{Y}{1+K_D{\theta }_C}\right)Q({\mathrm{BOD}}_f-{\mathrm{BOD}}_o)+f_{p}Q\left({\mathrm{SS}}_f\right)---\left(2\right)$

　　其中：a—活性焦的投加量，kg/m3

　　Q—污水流量，m3/d

　　Δx—剩余污泥產(chǎn)量，kgMLSS/d

　　MLSS—池內(nèi)活性污泥濃度，kg/m3

　　q—池內(nèi)活性焦?jié)舛�，kg/m3

　　Y—污泥增值率

　　Kd—污泥自身氧化率，d-1

　　Θc—污泥齡，d

　　BODf、BODo—進(jìn)水、出水中的BOD濃度，kg/m3

　　fp—不可生物降解和惰性部分占SSf的百分?jǐn)?shù)

　　SSf—進(jìn)水中的懸浮物濃度，kg/m3。

　　10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的廢水處理工藝，其特征在于，所述活性焦的孔徑為2nm～50nm;所述槽膜內(nèi)的活性焦?jié)舛葹?kg/m3～6kg/m3;所述槽膜內(nèi)的活性污泥濃度為15kg/m3～20kg/m3。

　　說明書

　　一種煤化工廢水處理系統(tǒng)及處理工藝

　　技術(shù)領(lǐng)域

　　本發(fā)明涉及廢水處理領(lǐng)域，具體涉及一種采用活性焦強(qiáng)化膜生物反應(yīng)器處理煤化工廢水的系統(tǒng)及廢水處理工藝。

　　背景技術(shù)

　　煤化工是指以煤為原料，經(jīng)化學(xué)加工使煤炭轉(zhuǎn)化為氣體、液體和固體產(chǎn)品或者半成品，而后進(jìn)一步加工成化工、能源產(chǎn)品的工業(yè)。此過程中廢水排放量很大，廢水中含有大量酚、氰、氨氮等有毒有害物質(zhì)。綜合廢水中COD一般在5000mg/l左右、氨氮在200～500mg/l，廢水中所含有機(jī)物包括酚類、多環(huán)芳香族化合物及含氮、氧、硫的雜環(huán)化合物等，是一種典型的含有難降解有機(jī)化合物的工業(yè)廢水。同時(shí)，由于廢水中含有各種生色團(tuán)和助色團(tuán)有機(jī)物，廢水的色度和濁度高，這些污染物如果排放到環(huán)境中，會(huì)對(duì)生態(tài)環(huán)境和人體健康造成極大危害。因此，在國內(nèi)外煤化工廢水處理領(lǐng)域中，煤氣化廢水的處理，一直備受關(guān)注。

　　現(xiàn)有技術(shù)中，煤化工廢水的處理工藝主要包括預(yù)處理、二級(jí)處理及深度處理方法。其中，預(yù)處理主要包括隔油、氣浮等。二級(jí)處理為生化處理，對(duì)于預(yù)處理后的廢水采用厭氧或好氧生物法處理，單一使用好氧生物法處理后，水中的COD指標(biāo)難為穩(wěn)定達(dá)標(biāo);厭氧生物法可以有效去除廢水中的酚類和雜環(huán)類化合物，但其它有機(jī)化合物的去除效果并不理想，生化處理后水中的COD、氨氮等濃度有了極大下降，但仍未達(dá)排放標(biāo)準(zhǔn)，需進(jìn)一步深度處理。

　　膜生物反應(yīng)器(MBR)是將膜分離技術(shù)和微生物生化降解作用相結(jié)合的一種廢水處理方式，與傳統(tǒng)的生化處理方法相比，不但能夠處理較高的污泥濃度的廢水，而且停留時(shí)間短，能夠?qū)崿F(xiàn)更穩(wěn)定的出水水質(zhì)，受到了廣泛的關(guān)注。

　　中國專利CN1490263A公開了一種新型的強(qiáng)化膜生物反應(yīng)器水處理技術(shù)，該技術(shù)中經(jīng)過二級(jí)生物處理后的廢水進(jìn)入膜生物反應(yīng)器后，需先投加催化劑，改變穩(wěn)定性有機(jī)物結(jié)構(gòu)，再投加粉末活性炭等吸附劑以提高有機(jī)物的去除效率。由于活性炭小孔發(fā)達(dá)，僅能吸附某些小分子或中等分子量有機(jī)物，這在一定程度上大大增加了廢水處理成本和出水水質(zhì)的不穩(wěn)定性，且該技術(shù)方案主要應(yīng)用于難降解廢水的低有機(jī)物濃度水處理，具有很大的局限性。

　　中國專利申請(qǐng)CN101781064A公開了一種煤化工廢水的處理工藝，將廢水通過過濾單元，除去部分懸浮物，再通過O3/H2O2處理單元利用化學(xué)強(qiáng)氧化劑氧化強(qiáng)化分解廢水中殘余的難降解有機(jī)物，最后通過復(fù)合膜生物反應(yīng)器單元，利用粉末活性炭吸附、生物降解和膜濾協(xié)同強(qiáng)化去除剩余有機(jī)物，該方法與專利CN1490263A同樣都是利用活性炭作吸附劑，但活性炭的過渡孔，特別是小孔非常發(fā)達(dá)，對(duì)于難降解有機(jī)物或大分子有機(jī)物不能起到很好的吸附作用，為了達(dá)到出水要求，還需要加入其它處理環(huán)節(jié)，工藝復(fù)雜。

　　發(fā)明內(nèi)容

　　因此，本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于：現(xiàn)有煤化工廢水處理工藝處理效率低且工藝流程復(fù)雜。

　　為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

　　本發(fā)明提供的一種煤化工廢水處理系統(tǒng)，包括：

　　依次連接設(shè)置的原水槽、厭氧槽、好氧槽和膜槽，所述原水槽中的煤化工廢水，先后通過所述厭氧槽，所述好氧槽和所述膜槽，所述好氧槽內(nèi)設(shè)有曝氣裝置，所述膜槽下部與所述厭氧槽之間設(shè)置有回流循環(huán)管道;

　　所述厭氧槽上設(shè)有活性焦投加系統(tǒng)，用于往所述厭氧槽內(nèi)投加活性焦;所述活性焦投加系統(tǒng)為封閉式，可實(shí)現(xiàn)連續(xù)動(dòng)態(tài)投加。

　　所述活性焦為低階煤制活性焦，活性焦的粒徑范圍為60目～200目，堆比重為0.5g/ml～0.6g/ml。

　　所述原水槽與所述厭氧槽之間設(shè)有預(yù)處理單元，對(duì)煤化工廢水做隔油和/或氣浮處理。

　　所述厭氧槽和所述好氧槽之間設(shè)有兼氧槽。

　　所述好氧槽包括一級(jí)好氧槽和二級(jí)好氧槽。

　　所述活性焦與剩余污泥從所述膜槽排出后進(jìn)入脫水混合炭燒裝置。

　　所述膜槽中設(shè)有膜組件，所述膜組件為平板膜組件，所述膜組件連接所述曝氣裝置鼓風(fēng)曝氣。

　　基于所述煤化工廢水處理系統(tǒng)的廢水處理工藝，包括以下步驟：

　　將煤化工廢水從所述原水槽送入至所述厭氧槽，所述厭氧槽水溫控制在20℃～35℃，pH控制6～9;

　　在所述厭氧槽內(nèi)投加活性焦;

　　所述厭氧槽出來的廢水進(jìn)入所述好氧槽，所述好氧槽水溫控制在20℃～35℃，pH控制6～9，溶解氧濃度為2mg/L～5mg/L;

　　所述好氧槽出來的廢水進(jìn)入所述膜槽，通過膜抽吸吸水泵過濾，出水注入儲(chǔ)水桶。

　　活性焦的投加量以下述方程計(jì)算：

　　$aQ=q\times \frac{\Delta x}{MLSS}---\left(1\right)$

　　$\Delta x=\left(\frac{Y}{1+K_D{\theta }_C}\right)Q({\mathrm{BOD}}_f-{\mathrm{BOD}}_o)+f_{p}Q\left({\mathrm{SS}}_f\right)---\left(2\right)$

　　其中：a—活性焦的投加量，kg/m3

　　Q—污水流量，m3/d

　　Δx—剩余污泥產(chǎn)量，kgMLSS/d

　　MLSS—池內(nèi)活性污泥濃度，kg/m3

　　q—池內(nèi)活性焦?jié)舛�，kg/m3

　　Y—污泥增值率

　　Kd—污泥自身氧化率，d-1

　　Θc—污泥齡，d

　　BODf、BODo—進(jìn)水、出水中的BOD濃度，kg/m3

　　fp—不可生物降解和惰性部分占SSf的百分?jǐn)?shù)

　　SSf—進(jìn)水中的懸浮物濃度，kg/m3。

　　所述活性焦的孔徑范圍為2nm～50nm;所述槽膜內(nèi)的活性焦?jié)舛葹?kg/m3～6kg/m3;所述槽膜內(nèi)的活性污泥濃度為15kg/m3～20kg/m3。

　　與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果：

　　1、本發(fā)明實(shí)施例所述的煤化工廢水處理系統(tǒng)，將活性焦與膜生物反應(yīng)器結(jié)合，由于活性焦中存在豐富的孔隙結(jié)構(gòu)，不同孔徑的通孔構(gòu)成多維通道結(jié)構(gòu)，在吸附污水中的大分子有機(jī)物、小分子有機(jī)物的同時(shí)，還能通過多維結(jié)構(gòu)鎖住有機(jī)物分子。局部有機(jī)物濃度和微生物濃度提高，可以有效提高生物降解效率，同時(shí)活性焦作為活性污泥的膠核，改善了污泥的性能，有效維持膜組件的通量和防止膜污堵。提高了污水處理能力，降低膜槽的處理壓力，簡化了工藝流程、降低了設(shè)備成本;而且，還有效延長了所述煤化工廢水處理系統(tǒng)及膜組件的使用壽命，降低了使用成本。

　　2、本發(fā)明實(shí)施例所述的煤化工廢水處理系統(tǒng)，所述活性焦的化學(xué)性能穩(wěn)定、孔隙結(jié)構(gòu)合理，可以有效去除難降解有機(jī)物，同時(shí)，活性焦的機(jī)械強(qiáng)度高、能夠再生、可重復(fù)使用。所述的活性焦價(jià)格低廉，使用成本低。

　　3、本發(fā)明實(shí)施例所述的煤化工廢水處理系統(tǒng)，在原水槽與厭氧槽之間設(shè)預(yù)處理單元，對(duì)煤化工廢水先做隔油、和/或氣浮處理，對(duì)之后進(jìn)入膜槽的廢水處理有一定的穩(wěn)定和強(qiáng)化作用，減輕了后續(xù)生化系統(tǒng)的處理壓力，這種多級(jí)處理的系統(tǒng)有效提高了廢水處理效率。

　　4、本發(fā)明實(shí)施例所述的煤化工廢水處理系統(tǒng)，將曝氣裝置與膜組件有機(jī)耦合在一起，膜組件充分利用曝氣裝置的沖刷力從而減少膜表面的污染，省去了膜組件的在線清洗步驟，從而提高膜組件的使用壽命和污水處理效率。

　　5、本發(fā)明實(shí)施例所述的廢水處理工藝，由于活性焦中存在豐富的孔隙結(jié)構(gòu)，不同孔徑的通孔構(gòu)成多維通道結(jié)構(gòu)，在吸附污水中的大分子有機(jī)物、小分子有機(jī)物的同時(shí)，還能通過多維結(jié)構(gòu)鎖住有機(jī)物分子，形成局部較高的有機(jī)物濃度和微生物濃度，提高系統(tǒng)的有機(jī)物降解效率。不但有效提高了污水處理能力，降低膜槽的處理壓力，簡化了工藝流程。

　　6、本發(fā)明實(shí)施例所述的廢水處理工藝，通過活性焦的投加/排放來調(diào)整膜組件的透過性，同時(shí)，保持池內(nèi)的污泥和活性焦?jié)舛纫约拔勰嗤Ａ魰r(shí)間的平衡，既保證了MBR工藝所需的高污泥齡，又能實(shí)現(xiàn)活性焦的吸附效率的不衰減。申請(qǐng)人發(fā)現(xiàn)，在系統(tǒng)中，膜槽內(nèi)活性污泥濃度約為15kg/m3～20kg/m3，膜槽內(nèi)活性焦?jié)舛燃s為4kg/m3～6kg/m3，污泥增值率一般為0.5～0.6，污泥自身氧化率為0.08，污泥齡不應(yīng)低于60d，不可生物降解和惰性部分占SSf的百分?jǐn)?shù)根據(jù)實(shí)際情況取0.4～0.5，通過活性焦投加量的方程聯(lián)立即計(jì)算出活性焦的投加量為最優(yōu)的投入量，能夠有效提高污水處理效果。

　　7、本發(fā)明實(shí)施例所述的廢水處理工藝，活性焦還具有強(qiáng)化活性污泥性能的作用，活性焦作為載體使得有機(jī)物和微生物在其表面富集，特別當(dāng)活性焦粒徑范圍為60目～200目，活性焦的有效孔徑為2nm～50nm(IUPAC分法)，堆比重為0.5g/ml～0.6g/ml時(shí)，比表面積可達(dá)200m2/g～800m2/g，對(duì)有機(jī)大分子的吸附效果更好，有利于難降解COD的去除，且這一粒徑的活性焦，經(jīng)一定的曝氣條件下在水中可以形成懸浮態(tài)，能夠充分接觸和吸附水中的有機(jī)物。其次，由于活性焦中孔和過渡孔所占比例很大，將其投放入于厭氧槽中，孔隙不會(huì)被污泥所堵塞，因此吸附能力、促進(jìn)有機(jī)物分解等活性不受影響。

　　8.同時(shí)活性焦可以作為活性污泥膠核，改善污泥性能和含水特性，在膜表面形成良好的水力通道，保證膜通量、防止膜污堵;且活性焦可再生或者與污泥混合脫水后摻燒，使用成本低。