CN1256287C - 利用硅藻土和活性污泥处理煤气废水及焦化废水的方法 - Google Patents

Abstract

利用硅藻土和活性污泥处理煤气废水及焦化废水的方法，它涉及一种煤气废水及焦化废水的生物处理方法。本发明由以下过程组成：(一)将废水注入到生物反应器中，然后投加活性污泥，进行曝气；(二)将废水混合液通过二次沉淀池进行泥水分离，该方法的核心是在第(一)过程中还投加有硅藻土，硅藻土随活性污泥一起在二次沉淀池进行泥水分离。本发明的硅藻土-活性污泥工艺在使用上均不需要大的基建与设备投资，易于运行管理，使用灵活方便，它不仅强化了活性污泥工艺对水中有机与无机污染物的去除，而且解决了传统活性污泥法在处理有毒工业废水时常出现的污泥不增长、易发生污泥膨胀等问题，使***对水质变化适应性更强，使运行更加稳定可靠。

Description

利用硅藻土和活性污泥处理煤气废水及焦化废水的方法

技术领域：

本发明涉及一种煤气废水及焦化废水的生物处理方法，具体涉及一种利用硅藻土和活性污泥处理煤气废水及焦化废水的方法。

背景技术：

酚类物质是煤气及焦化废水中有机物的主要组成部分，约占总有机物的60％～80％，它包扩单元酚、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，其中多数物质属致突变物；废水中无机化合物主要有氨，还有少量的氰化物、硫氰化物，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。

生物处理是煤气及焦化废水的核心处理工艺，而好氧生物处理过程在毒性废水处理领域中起主导作用。活性污泥法是最早也是应用最广的煤气废水生化处理方法，它具有处理能力强、操作简单等优点。然而，由于煤气和焦化废水水质受原料煤、生产工艺及酚氨回收效果的影响而波动较大，对微生物会产生较强的抑制，采用传统的活性污泥法处理废水时容易受到冲击而造成运行失败，另外，其过长的水力停留时间(1～10天)及高比例的稀释要求降低了其处理效率，具有易受水质波动影响、微生物活性差、污泥增长缓慢及污泥沉降性差等缺点。因此，强化传统的活性污泥工艺已成为煤气废水及其它含酚废水处理的一个热点问题。US 39045189公开了一种粉末活性炭活性污泥法(PACT)在处理煤气废水、石油化工废水和其他化学废水上有特殊的功效，然而，由于粉末活性炭在处理过程中会随着污泥的排放而流失，难以回收，成本较高，限制了其在实际中的应用；而且在该专利中同时提到了漂白土活性污泥法，并对漂白土定义为结晶的、含水的镁铝硅酸盐粘土矿物类，其比表面积大于100m²/g，漂白土由于颗粒太小，沉降速度很慢，不能随微生物一起絮凝沉降，不仅会造成矿物材料大量流失，而且使出水浊度大幅度升高。硅藻是一种单细胞藻类植物，形体微小，一般只有十几到几十微米。硅藻土是以硅藻遗骸(壳体)为主的一种硅质生物沉积岩，其主要化学组成与蛋白石类似(SiO_2.H₂O)，比重为1.8～2.3g/cm³，堆密度为0.32～0.85g/ml，比表面积为10～100m²/g；其主要化学成分有铝、碱金属和碱土金属元素，此外还含有微量的硼、铜和锰等。硅烷官能团遍布于硅藻土晶格表面，该官能团活性很强，可与许多极性有机物和其他官能团作用。硅藻土的高渗透性、高孔隙率、低热传导性及化学稳定性，使其有望成为活性炭的替代产品。Pollock and John已就改性硅藻土去除煤焦油中苯酚、氰化物及多环芳烃申请了专利。

发明内容：

本发明的目的是提供一种低成本、处理效率高的利用硅藻土和活性污泥处理煤气废水及焦化废水的方法，该方法不仅强化了活性污泥工艺对水中有机与无机污染物的去除，而且解决了传统活性污泥法在处理有毒工业废水时常出现的污泥不增长、易发生污泥膨胀等问题，使***对水质变化适应性更强，运行更加稳定可靠。本发明的硅藻土—活性污泥法处理煤气废水及焦化废水由以下过程组成：(一)将废水注入到生物反应器中，然后投加活性污泥，进行曝气；(二)将废水混合液通过二次沉淀池进行泥水分离，该方法的核心是在第(一)过程中还投加有硅藻土，硅藻土随活性污泥一起在二次沉淀池进行泥水分离。活性污泥***中加入硅藻土，可以强化微生物活性，消除或缓减废水毒性成分对微生物的抑制作用，在一定的废水有机浓度范围内，微生物活性可增加20～50％，提高了***的废水处理效率；而且活性污泥***中加入硅藻土，生物反应器构型会发生变化，其生化特征介于活性污泥法和生物膜法之间，既具有活性污泥法传质速度快的优点，又可以形成生物膜法的多相生化环境，减少水力停留时间，与普通的生物膜法相比，硅藻土生物载体具有更小的粒度，可以为微生物的生长提供更大的表面积，同时比普通的流化床生物处理***更容易操作控制，与活性污泥法操作过程相似，不必考虑反应器中的水力条件；载体硅藻土可以随污泥回流到反应器中，具有传质迅速、操作控制简单等优势。大部分硅藻土载体可以随污泥回流到反应器中，少部分载体颗粒随剩余污泥排出可造成硅藻土损耗，由于硅藻土，特别是低品级硅藻土价格低廉，且可以通过焚烧污泥回收再用，因此损耗引起的运行费用很小。另外，由于煤气废水生物处理过程中需要较长的污泥龄，所以污泥排放量较小，硅藻土损耗量不大。本发明将廉价的天然硅藻土与传统活性污泥生物处理工艺有机地结合起来，通过二次沉淀池进行泥水分离，由于硅藻土具有明显的助凝作用，加入硅藻土后，污泥絮体性状和其沉降性能要比普通活性污泥法的污泥好，不仅强化了活性污泥工艺对水中有机与无机污染物的去除，而且解决了传统活性污泥法在处理有毒工业废水时常出现的污泥不增长、易发生污泥膨胀等问题，使***对水质变化适应性更强，使运行更加稳定可靠。本发明是根据传统活性污泥法处理煤气及焦化废水时出现的一系列问题而展开的，它与传统活性污泥工艺相比，硅藻土—活性污泥工艺在使用上均不需要大的基建与设备投资，易于运行管理，使用灵活方便，可根据水质变化情况随时调整硅藻土的投加量，而且硅藻土投加到生物反应器中后，与微生物共同悬浮于混合液中，激发、强化微生物活性，并通过吸附等作用降低废水对生物的抑制作用，同时为微生物提供了附着的载体。

附图说明：

图1为硅藻土—活性污泥法的工艺流程，其中1代表煤气废水或焦化废水的入水；2代表稀释水；3代表pH调节剂；4代表调节池；5代表P等营养元素；6代表硅藻土；7代表生物反应器；8代表空气或纯氧曝气***；9代表澄清池(二次沉淀池)；10代表处理出水；11代表污泥回流；12代表污泥排放。

具体实施方式：

具体实施方式一：本实施方式由以下过程组成：(一)将废水注入到生物反应器中，然后投加活性污泥和硅藻土，进行曝气；(二)将废水混合液通过二次沉淀池进行泥水分离，硅藻土随活性污泥一起在二次沉淀池进行泥水分离后，随污泥一起回流到硅藻土—活性污泥反应器中。所述硅藻土投加量为300～3000mg/L，硅藻土投加量优选为2000mg/L；所述硅藻土为天然硅藻土、人工提纯硅藻土或表面改性硅藻土，其中表面改性包括无机盐浸渍改性和中高温(100～800℃)烧结改性；所述硅藻土投加到生物反应器的方式为溶液湿法投加或利用干投设备直接投加；所述废水入水时的COD值为800～3600mg/L；所述废水的溶解氧浓度为3～10mg/L。本实施方式的硅藻土-活性污泥工艺可以单独或与其它处理工艺联合应用于废水处理***中。

具体实施方式二：下面结合图1对本实施方式进行详细说明，本实施方式是这样实现的：a、以一定流量向调节池中注入煤气或焦化废水(一般为蒸氨脱酚预处理后的废水)，然后按一定比例注入稀释水(稀释水可以用粗滤后的江水、生活污水等)，使调节池中废水的COD浓度为800～3600mg/L，优选范围为1800～2600mg/L；b、由于废水中氨的浓度较高，调节池中混合水的pH较高，需要加入少量硫酸、磷酸等酸剂，使pH控制在6.5～7.5之间；c、调节后的废水由调节池进入生物反应器中，用空气或纯氧曝气，形成好氧生化环境，然后在线加入一定量的磷、钙、镁等营养元素，同时加入硅藻土，硅藻土的投加量为300～3000mg/L；d、生物反应器的出水进入澄清池后进行泥水分离，95％硅藻土和微生物絮体沉降后回流到生物反应器中，5％的污泥排出进行污泥处置；澄清池中上清液溢流排出或进入下一级处理***中。

现将本发明的硅藻土—活性污泥法与传统工艺进行对比：

①某煤气厂平均日产废水2000立方米，现运行处理工艺为：除油—脱酚—蒸氨和三段活性污泥生物处理***。由于该处理工艺的预处理效果差，水质波动较大，对后续生物处理***造成很大冲击，致使污泥沉降性差，生物量流失严重，处理效果恶化。现场中试实验期间，硅藻土-活性污泥工艺作为总体好氧—缺氧—好氧生物处理工艺的第一处理段，在入水COD浓度较高的条件下，硅藻土—活性污泥生物处理段三个月来一直运行稳定，活性污泥性状良好，生物量稳定在3000～5000mg/L，废水中单元酚可达排放标准，实验结果如表1：

表1

	三段活性污泥法	硅藻土—活性污泥法
			运行时间，天	60	60
水力停留时间，小时	18	18
			固体停留时间，天	20	20
生物量，mg/L	20～4000	3000～5000
			硅藻土投加量，mg/L	0	300～3000
入水COD浓度，mg/L	1600～1900	1800～2400
			出水COD浓度，mg/L	6001200	360～620
废水COD去除率，％	36.8～62.5	74～80
			入水总酚，mg/L	240～350	300～400
出水总酚，mg/L	75～88	40～50
			多元酚去除率，％	68.8～74	87～90
总氨去除率，％	10～15	25～30

②某煤气厂现运行废水处理工艺为传统活性污泥法，由于原料煤的改变，***处理效果恶化，虽经多次改造，出水效果仍然不好。试用本实施方式的硅藻土—活性污泥法后，生物处理功效大幅度提高，在稀释比例降低40％的条件下，出水COD比现有工艺低30％左右，其实验结果如表2。

表2

	活性污泥法	硅藻土—活性污泥法
			入水COD浓度，mg/L	1300～1400	1800～3000
出水COD浓度，mg/L	700	400～600
			硅藻土投加量，mg/L	0	300～3000
氨氮入水浓度，mg/L	100～150	150～200
			氨氮出水浓度，mg/L	90～120	60～150

③某焦化厂现运行废水处理工艺为厌氧-传统活性污泥法(A/O)，运行过程中易发生污泥膨胀现象，导致污泥流失，出水COD和NH₃-N高。在原处理工艺的好氧段(O段)加入硅藻土，生物处理功效有较大幅度地提高，实验结果如表3。

表3

	没加硅藻土(生产运行)	硅藻土(生产运行)
			运行时间，天	30	30
水力停留时间，小时	12	12
			固体停留时间，天	20	20
入水COD浓度，mg/L	860～1100	860～1100
			出水COD浓度，mg/L	240～400	120～220
废水COD去除率，％	63～72	80～86
			硅藻土投加量，mg/L	0	300～3000
入水总酚，mg/L	100～160	100～160
			出水总酚，mg/L	35～70	20～40
多元酚去除率，％	56～75	75～80
			总氨去除率，％	15	35

Claims (7)

1、利用硅藻土和活性污泥处理煤气废水及焦化废水的方法，它由以下过程组成：(一)将废水注入到生物反应器中，然后投加活性污泥，进行曝气；(二)将废水混合液通过二次沉淀池进行泥水分离，其特征在于第(一)过程中还投加有硅藻土，硅藻土随活性污泥一起在二次沉淀池进行泥水分离。

2、根据权利要求1所述的利用硅藻土和活性污泥处理煤气废水及焦化废水的方法，其特征在于所述硅藻土为天然硅藻土、人工提纯硅藻土或表面改性硅藻土。

3、根据权利要求1或2所述的利用硅藻土和活性污泥处理煤气废水及焦化废水的方法，其特征在于所述硅藻土投加量为300～3000mg/L。

4、根据权利要求1或2所述的利用硅藻土和活性污泥处理煤气废水及焦化废水的方法，其特征在于所述硅藻土投加量为2000mg/L。

5、根据权利要求1或2所述的利用硅藻土和活性污泥处理煤气废水及焦化废水的方法，其特征在于所述硅藻土投加到生物反应器的方式为溶液湿法投加或利用干投设备直接投加。

6、根据权利要求1所述的利用硅藻土和活性污泥处理煤气废水及焦化废水的方法，其特征在于所述废水入水时的COD值为800～3600mg/L。

7、根据权利要求1所述的利用硅藻土和活性污泥处理煤气废水及焦化废水的方法，其特征在于所述废水的溶解氧浓度为3～10mg/L。