申請(qǐng)日2010.08.03

　　公開(公告)日2012.02.08

　　IPC分類號(hào)C02F9/14

　　摘要

　　本發(fā)明提供一種煤氣化廢水和焦化廢水處理或回用的方法及用途，該方法采用“預(yù)處理+高效厭氧+缺氧/好氧+高效曝氣生物濾池+深度處理”組合工藝，詳細(xì)工藝見說明書。本發(fā)明優(yōu)點(diǎn)是：高效厭氧不但有效消減廢水中有機(jī)污染物，降低后端處理工藝負(fù)荷，而且可提高廢水可生化性;高效曝氣生物濾池有效富集生長(zhǎng)速度緩慢的微生物，提高對(duì)廢水中難降解有機(jī)物和氨氮等處理效果，保證整體組合工藝運(yùn)行穩(wěn)定，而且有效減輕后續(xù)深度處理工藝運(yùn)行難度。本發(fā)明的用途：不但適用于煤氣化廢水和焦化廢水的達(dá)標(biāo)排放或回用以及現(xiàn)有工程改造升級(jí)，也適用于類似的煤化工及含有較高濃度難降解有機(jī)物廢水處理達(dá)標(biāo)排放或回用以及現(xiàn)有工程升級(jí)改造。

　　摘要附圖

 

　　權(quán)利要求書

　　1.一種煤氣化和焦化廢水處理或回用的方法，其特征在于：采用PAOD組 合工藝處理煤氣化和焦化廢水，其中：

　　P段代表預(yù)處理，采用調(diào)節(jié)、隔油、沉淀和氣浮等工藝;

　　A段代表厭氧處理，采用高效厭氧生物處理工藝;

　　O段代表好氧處理，采用缺氧/好氧和高效曝氣生物濾池即HABF處理工藝;

　　D段代表深度處理，采用高級(jí)氧化或反滲透膜等處理工藝;

　　煤氣化和焦化廢水經(jīng)過調(diào)節(jié)、隔油、沉淀和氣浮后，在此去除廢水中的大 部分懸浮物SS和油類物質(zhì)，以保證后續(xù)厭氧處理工藝的穩(wěn)定運(yùn)行，預(yù)處理后的 出水進(jìn)入?yún)捬跎�物處理工藝單元，在此去除廢水中的部分COD，降低后續(xù)處理 工藝負(fù)荷，提高廢水可生化性;厭氧出水進(jìn)入到后段的缺氧/好氧和高效曝氣生 物濾池工藝，進(jìn)一步去除廢水中的COD、氨氮、揮發(fā)酚、氰化物、硫化物和石 油類物質(zhì);高效曝氣生物濾池出水經(jīng)高級(jí)氧化處理后達(dá)標(biāo)排放或通過反滲透等 工藝脫鹽后回用。

　　2.按照權(quán)利要求1所述的煤氣化和焦化廢水處理或回用的新型組合工藝，其 特征在于：在A段，采用高效厭氧處理工藝，池型結(jié)構(gòu)采用UASB、EGSB、IC、 ABR及改進(jìn)型，池體采用鋼混防腐結(jié)構(gòu)或鋼結(jié)構(gòu)，池內(nèi)設(shè)置三項(xiàng)分離器和布水 器，調(diào)試運(yùn)行時(shí)投加專用的顆粒污泥以加快啟動(dòng)速度，設(shè)計(jì)負(fù)荷為5-8kg COD/m3.d，COD去除效果在25-40%左右，B/C至提高0.04-0.12左右。

　　3.按照權(quán)利要求1所述的煤氣化和焦化廢水處理或回用的新型組合工藝，其 特征在于：在O段，采用缺氧/好氧和高效曝氣生物濾池工藝，缺氧/好氧采用常 規(guī)活性污泥法，池型可采用A/O、氧化溝等，高效曝氣生物濾池工藝采用專利 公開號(hào)CN101746884A中的濾池結(jié)構(gòu)，缺氧池設(shè)計(jì)負(fù)荷為1.5-3.0kg COD/m3.d， 溶解氧控制在0.3-0.8mg/L左右;好氧池設(shè)計(jì)負(fù)荷為0.8-1.5kg COD/m3.d，溶解 氧控制在2-4mg/L左右;高效曝氣生物濾池工藝設(shè)計(jì)負(fù)荷為0.3-0.5kg COD/m3.d，溶解氧控制在3-5mg/L左右;缺氧/好氧和高效曝氣生物濾池工藝對(duì) 焦化和煤氣化廢水中的COD、BOD5、氨氮、揮發(fā)酚、硫化物、氰化物和石油 類去除率達(dá)到88-93%、92-97%、96-99%、99.9%、98.5-99.5%和98.0-99.5%。

　　4.按照權(quán)利要求1所述的煤氣化和焦化廢水處理或回用的新型組合工藝，當(dāng) 外排廢水的標(biāo)準(zhǔn)較高或者廢水中含有較高濃度的不可生物降解有機(jī)物時(shí)，可在 高效曝氣生物濾池工藝后尾置一段高級(jí)氧化處理工藝，通過調(diào)節(jié)廢水pH，補(bǔ)充 適量的氧化劑、硫酸亞鐵和活性炭，通過氧化、吸附和沉淀等作用，有效去除 廢水中的色度和難降解有機(jī)物，確保廢水達(dá)標(biāo)排放。

　　5.按照權(quán)利要求1所述的煤氣化和焦化廢水處理或回用的新型組合工藝，高 效曝氣生物濾池工藝可以與反滲透脫鹽等廢水回用處理工藝實(shí)現(xiàn)高效耦合，適 合廢水回用處理中膜技術(shù)的預(yù)處理工藝，增加膜工藝的濃縮倍數(shù)，實(shí)現(xiàn)水資源 的循環(huán)利用和企業(yè)污水“零排放”。

　　6.按照權(quán)利要求4所述的煤氣化和焦化廢水處理或回用的新型組合工藝，其 特征在于：當(dāng)高效曝氣生物濾池出水COD為263mg/L，pH為8.0，色度為800 倍時(shí)，通過添加廢硫酸調(diào)節(jié)pH至3-5，七水硫酸亞鐵投加量為500mg/L，30% 雙氧水投加量為0.5ml/L，曝氣反應(yīng)2-3h，添加石灰或燒堿調(diào)節(jié)pH至7.8-8.2 左右沉淀1-2h后出水COD為36.4mg/L，色度為2倍。

　　7.一種如權(quán)利要求1所述的煤氣化和焦化廢水處理或回用的新型組合工藝， 不但適用于煤氣化和焦化廢水處理或回用及現(xiàn)有工程升級(jí)改造，也適用于類似 的煤化工及含有較高濃度難降解有機(jī)物廢水處理達(dá)標(biāo)排放或回用以及現(xiàn)有工程 升級(jí)改造。

　　說明書

　　煤氣化和焦化廢水處理或回用的方法及用途

　　技術(shù)領(lǐng)域

　　本發(fā)明涉及廢水處理和回用領(lǐng)域，更具體地說，是涉及煤氣化和焦化廢水 處理或回用及現(xiàn)有工程升級(jí)改造的方法及用途，以及類似的煤化工及含有較高 濃度難降解有機(jī)物廢水處理達(dá)標(biāo)排放或回用以及現(xiàn)有工程升級(jí)改造。

　　背景技術(shù)

　　焦化廢水和煤氣化廢水為煉焦炭和制煤氣過程中產(chǎn)生的難生物降解的高濃 度有毒有機(jī)廢水，主要來源于鋼鐵冶金及煉焦行業(yè)的焦化廠和制煤氣的煤氣廠。 焦化廢水和煤氣化廢水中主要含有氨氮(NH3-N)、氰化物、酚類化合物、多環(huán) 芳香族化合物和含氮、氧、硫的雜環(huán)化合物及脂肪族化合物等污染物質(zhì)，具有 “三致”作用，對(duì)人體健康和生態(tài)環(huán)境威脅巨大。除組成復(fù)雜外，焦化和煤氣 化廢水還具有水質(zhì)變化幅度大、可生化性差、毒性大等特點(diǎn)。

　　20世紀(jì)70年代，國(guó)內(nèi)主要采用活性污泥法處理焦化和煤氣化廢水，處理后， 只有酚和BOD能達(dá)到國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn);80年代普遍采用兩段生化、延時(shí)曝氣或強(qiáng) 化生化(如生物鐵、生物碳、投加生長(zhǎng)素等)等方法處理焦化和煤氣化廢水， 處理后廢水中的酚、硫氰化物、BOD的去除率在90%以上，達(dá)到了國(guó)家排放標(biāo) 誰，但COD和氨氮達(dá)不到國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn)(唐麗貞，1994)。冶金部1997年的調(diào) 查，90%以上的焦化廠和煤氣廠處理后的COD、氨氮無法達(dá)標(biāo)(王業(yè)耀等，2002)。

　　70年代以來，國(guó)外主要進(jìn)行生物方法處理焦化和煤氣化廢水的研究，如活 性炭一活性污泥法，兩段生物流化床缺氧好氧法，懸浮污泥缺氧好氧法，濾料 過濾法及純氧曝氣法等。

　　進(jìn)入90年代以來，隨著生物技術(shù)的快速發(fā)展，各種生物強(qiáng)化技術(shù)大量的用 到國(guó)內(nèi)外焦化和煤氣化廢水處理中，與之并行的是各種物理、化學(xué)、物化技術(shù)、 物化—生物聯(lián)合技術(shù)等新技術(shù)的發(fā)展，各種新興工藝的發(fā)展大大開拓了焦化和 煤氣化廢水處理的途徑。

　　物理化學(xué)法通常用在焦化和煤氣化廢水處理的預(yù)處理和深度處理階段，用 來降低焦化和煤氣化廢水毒性、輔助生物處理、減輕生物處理負(fù)荷或保證最終 出水水質(zhì)。物理化學(xué)法法主要有焚燒法、蒸氨法、萃取法、氣浮法、吸附法、 混凝沉淀法、膜分離法、電化學(xué)法、氧化劑氧化法。物理化學(xué)方法主要作為生 物處理的輔助工藝，確保生物處理系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行或確保廢水處理達(dá)標(biāo)排放，其 具體采用方式方法要根據(jù)具體水質(zhì)水量情況、企業(yè)現(xiàn)狀和排放要求進(jìn)行合理組 合和選擇。其中預(yù)處理工藝通常采用隔油、氣浮等工藝，以去除廢水中大部分 油類，確保生物處理工藝的穩(wěn)定運(yùn)行;深度處理工藝主要解決廢水中難降解有 機(jī)物問題，具體方法通常采用混凝沉淀、氧化絮凝和電化學(xué)等方法。

　　生物法一直以來都是廢水處理最為重要的方法，利用微生物的新陳代謝過 程將廢水中的污染物去除，與物理、化學(xué)方法相比具有高效低耗的優(yōu)勢(shì)。生物 法是廢水處理中的主體工藝，其運(yùn)行好壞直接決定污水處理工程的成敗，因此 是廢水處理工藝設(shè)計(jì)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。目前主要包括兩端曝氣活性污泥法、厭氧/好 氧生物膜法、A/O法(包括AAO、AAOO法等)、自然生物處理法、SBR法等， 以上各種常規(guī)生物處理方法在某一定程度上能解決焦化和煤氣化廢水處理中的 某一方面的問題，但綜合來看，其很難保證廢水處理全面達(dá)標(biāo)和穩(wěn)定運(yùn)行，而 且存在投資大、運(yùn)行費(fèi)用高、占地面積大及相關(guān)二次污染等問題。

　　近幾年來，根據(jù)焦化和煤氣化廢水的水質(zhì)特點(diǎn)和處理難點(diǎn)，新發(fā)展出了濕 式氧化法、煙氣處理法、超臨界水氧化法、等離子體技術(shù)處理法、超聲波處理 法、輻照法和光催化氧化法等，以上各種新技術(shù)或者由于投資運(yùn)行費(fèi)用高，或 者由于尚處于實(shí)驗(yàn)室研究階段，或者針對(duì)某一企業(yè)特殊情況具有一定的可行性， 其在普遍性的實(shí)際工程應(yīng)用和推廣方面尚有大量的工作要做。

　　目前，國(guó)內(nèi)大多數(shù)焦化和煤氣化廠廢水仍以生物處理為主，普遍采用活性 污泥法和A2O(厭氧+缺氧+好氧)工藝。A2O工藝的處理效果優(yōu)于活性污泥法， 但是，經(jīng)過A2O工藝處理后的出水很難達(dá)到國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn)(GB8978-1996)中 的二級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)，特別是COD和NH3-N這兩個(gè)指標(biāo)很難同時(shí)達(dá)到排放要求， GB8978-1996中一級(jí)和二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)要求出水COD和NH3-N分別低于100mg/L、 150mg/L和15mg/L、25mg/L。COD難以達(dá)標(biāo)的主要原因?yàn)榻够�和煤氣化廢水中 含有一定量的難降解有機(jī)物，這些難降解有機(jī)物在生物反應(yīng)器中很難得到降解 從而進(jìn)入到最終出水;由于好氧反應(yīng)器中COD較高，傳統(tǒng)的反應(yīng)器中都是以異 養(yǎng)菌(主要以有機(jī)碳源為營(yíng)養(yǎng)物)為優(yōu)勢(shì)菌種，抑制了硝化菌的生長(zhǎng)，此外， 具有生物毒性的難降解有機(jī)物在較高的濃度范圍內(nèi)也將抑制硝化菌的生長(zhǎng)，故 出水NH3-N也很難達(dá)標(biāo)。

　　發(fā)明內(nèi)容

　　本發(fā)明的目的在于填補(bǔ)目前國(guó)內(nèi)外類似煤氣化和焦化廢水處理技術(shù)的空 缺，提供一種新型的煤氣化和焦化廢水處理或回用的方法。

　　本發(fā)明目的可以通過如下措施來實(shí)現(xiàn)：采用“預(yù)處理+高效厭氧+缺氧/好氧 +高效曝氣生物濾池+深度處理”組合工藝(以下簡(jiǎn)稱PAOD組合工藝)處理煤 氣化和焦化廢水。煤氣化和焦化廢水經(jīng)過調(diào)節(jié)、隔油、沉淀和氣浮后，在此去 除廢水中的大部分懸浮物SS和油類物質(zhì)，以保證后續(xù)厭氧處理工藝的穩(wěn)定運(yùn)行， 預(yù)處理后的出水進(jìn)入?yún)捬跎�物處理工藝單元，在此去除廢水中的部分COD，降 低后續(xù)處理工藝負(fù)荷，提高廢水可生化性;厭氧出水進(jìn)入到后段的缺氧/好氧和 高效曝氣生物濾池工藝，進(jìn)一步去除廢水中的COD、氨氮、揮發(fā)酚、氰化物、 硫化物和石油類物質(zhì);高效曝氣生物濾池出水經(jīng)高級(jí)氧化處理后達(dá)標(biāo)排放或通 過反滲透等工藝脫鹽后回用。

　　其中：

　　在A段，采用高效厭氧處理工藝，池型結(jié)構(gòu)采用UASB、EGSB、IC、ABR 及改進(jìn)型，池體采用鋼混防腐結(jié)構(gòu)或鋼結(jié)構(gòu)，池內(nèi)設(shè)置三項(xiàng)分離器和布水器， 調(diào)試運(yùn)行時(shí)投加專用的顆粒污泥以加快啟動(dòng)速度，設(shè)計(jì)負(fù)荷為5-8kg COD/m3.d， COD去除效果在25-40%左右，B/C至提高0.04-0.12左右。

　　在O段，采用缺氧/好氧和高效曝氣生物濾池工藝，缺氧/好氧采用常規(guī)活性 污泥法，池型可采用A/O、氧化溝等，高效曝氣生物濾池工藝采用專利公開號(hào) CN101746884A中的濾池結(jié)構(gòu)，缺氧池設(shè)計(jì)負(fù)荷為1.5-3.0kg COD/m3.d，溶解氧 控制在0.3-0.8mg/L左右;好氧池設(shè)計(jì)負(fù)荷為0.8-1.5kg COD/m3.d，溶解氧控制 在2-4mg/L左右;高效曝氣生物濾池工藝設(shè)計(jì)負(fù)荷為0.3-0.5kg COD/m3.d，溶解 氧控制在3-5mg/L左右;缺氧/好氧和高效曝氣生物濾池工藝對(duì)焦化和煤氣化廢 水中的COD、BOD5、氨氮、揮發(fā)酚、硫化物、氰化物和石油類去除率達(dá)到88-93%、 92-97%、96-99%、99.9%、98.5-99.5%和98.0-99.5%。

　　當(dāng)外排廢水的標(biāo)準(zhǔn)較高或者廢水中含有較高濃度的不可生物降解有機(jī)物 時(shí)，可在高效曝氣生物濾池工藝后尾置一段高級(jí)氧化處理工藝，通過調(diào)節(jié)廢水 pH，補(bǔ)充適量的氧化劑、硫酸亞鐵或活性炭，通過氧化、吸附和沉淀等作用， 有效去除廢水中的色度和難降解有機(jī)物，確保廢水達(dá)標(biāo)排放。例如，當(dāng)高效曝 氣生物濾池出水COD為263mg/L，pH為8.0，色度為800倍時(shí)，通過添加廢硫 酸調(diào)節(jié)pH至3-5，七水硫酸亞鐵投加量為500mg/L，30%雙氧水投加量為0.5ml/L， 曝氣反應(yīng)2-3h，添加石灰或燒堿調(diào)節(jié)pH至7.8-8.2左右沉淀1-2h后出水COD 為36.4mg/L，色度為2倍。

　　高效曝氣生物濾池工藝可以與反滲透脫鹽等廢水回用處理工藝實(shí)現(xiàn)高效耦 合，適合廢水回用處理中膜技術(shù)的預(yù)處理工藝，增加膜工藝的濃縮倍數(shù)，實(shí)現(xiàn) 水資源的循環(huán)利用和企業(yè)污水“零排放”。

　　本工藝不但適用于煤氣化和焦化廢水處理或回用及現(xiàn)有工程升級(jí)改造，也 適用于類似的煤化工及含有較高濃度難降解有機(jī)物廢水處理達(dá)標(biāo)排放或回用以 及現(xiàn)有工程升級(jí)改造。

　　與傳統(tǒng)工藝相比，本發(fā)明優(yōu)點(diǎn)是：高效厭氧不但有效消減廢水中有機(jī)污染 物，降低后端處理工藝負(fù)荷，而且可提高廢水可生化性;高效曝氣生物濾池對(duì) 廢水中污染物降解速度快，處理效率高，抗沖擊能力強(qiáng)，有效富集生長(zhǎng)速度緩 慢的微生物，提高對(duì)廢水中難降解有機(jī)物和氨氮等處理效果，運(yùn)行穩(wěn)定且污泥 產(chǎn)生量少;將高效曝氣生物濾池作為常規(guī)活性污泥法的把關(guān)工藝和深度處理工 藝的預(yù)處理工藝，可保證整體組合工藝運(yùn)行穩(wěn)定，而且有效減輕后續(xù)深度處理 工藝運(yùn)行難度，進(jìn)而降低運(yùn)行費(fèi)用。