一种基于MBBR的焦化废水深度脱氮方法与流程

本发明涉及一种基于MBBR的焦化废水深度脱氮方法 ，属于工业污水处理领域。

背景技术：

焦化废水是在煤制焦炭、煤气净化和化工产品精制过程中产生的废水，其成分复杂多变，除氨氮、氰及硫氰根等无机污染物外，还含有酚类等杂环及多环芳香族化合物。由于氰化物、多环芳烃及杂环化合物很难生物降解，特别是高浓度氨氮对微生物活性具有很强的抑制作用，导致废水的可生化性较差，焦化废水一直是公认的最难处理的工业废水之一，其达标排放问题越来越受到环保部门及企业的高度重视。同时水资源问题严重影响我国社会、经济发展，以城市中水综合利用为主的污水资源化是保护水资源和使水资源增值的有效途径，同时也能大大地缓解我国水资源的紧缺，对工业污水进行深度回用处理是十分紧迫的任务。

近年来，经过不断的研究和实践，出现了许多治理焦化废水深度脱氮和去除COD的技术，主要有生物处理法、化学处理法、物理化学处理法，且取得了一定的处理效果。我国目前焦化废水处理工艺应用于工程中的主要有厌氧一好氧法、厌氧一好氧一好氧等，处理后焦化废水指标基本稳定在GB8978-1996的二级排放标准，特别是氨氮和TN这指标很难达到回用标准。

由于焦化废水成分复杂多变，含有多种难降解的长链和环状有机类物质，废水可生化性差，反硝化去除总氮的难度更大，使其在处理中存在着处理效果不理想，出水水质难以满足现行排放标准的现状，针对以上问题有必要开发出一种处理效果好，出水水质稳定的焦化废水深度脱氮处理工艺，不仅可以维护周边的生态环境，而且对企业的可持续发展具有重要的现实意义。采用前置A/O和后置A/O的方式对焦化废水进行脱氮，前置A/O区可以利用进水中的COD反硝化提供所需的碳源等，无需外来碳源即可使反硝化脱氮顺利进行；但是总氮脱除受回流比限制使得总氮脱除效率较低，总氮指标难以达标，再设置A/O区，进行后置反硝化，以实现焦化废水深度脱氮的目的。

MBBR工艺运用生物膜法的基本原理，技术关键在于采用新型的生物载体，该生物载体具有有效表面积大，适合微生物吸附生长，比重接近于水，轻微搅拌下即随水自由运动的特点。在好氧条件下，水流和载体在曝气充氧作用下产生大量空气泡，空气泡的上升浮力推动载体和周围的水体流动起来，当气流穿过水流和载体的空隙时又被载体阻滞，并被分割成微小气泡。在这样的过程中，载体被充分地搅拌并与水流混合，而空气流又被充分地分割成细小的气泡，增加了生物膜与氧气的接触和传氧效率。生物活性炭法(PACT)是指将粉末活性炭投加到好氧系统的回流污泥中，通过含炭污泥中粉末活性炭(PAC)与活性污泥中微生物的相互作用，提升对废水中污染物的去除效果，目前较多应用在印染废水、化工废水、垃圾渗滤液的处理中，PACT工艺的促进机理主要在于系统内“吸附-降解-再生-再吸附”的协同作用来强化活性污泥工艺对难降解COD的去除。

技术实现要素：

本发明提供一种基于MBBR的焦化废水深度脱氮方法本，使预处理后的焦化废水经过生化深度处理后，氨氮和TN等污染物有效去除的同时，强化出水水质，减少焦化废水对环境的危害，克服现有传统的技术在焦化废水深度脱氮方面效果不足的缺陷，可应用于污水脱氮处理设施的建设。

本发明的技术解决方案是：

一种基于MBBR的焦化废水深度脱氮方法，其包括前置缺氧区、中间缺氧区、MBBR生物膜好氧区、低强度活性污泥曝气区、后置PACT缺氧区、PACT污泥好氧区，其中，前置缺氧区位于装置的最角落的起始端，前置缺氧区与中间缺氧区通过之间隔墙一外侧端的底部长方形过水孔洞相通，前置缺氧区设置有进水口、回流污泥入口和搅拌器；中间缺氧区与MBBR生物膜好氧区通过之间隔墙一外侧端的上部长方形过水孔洞相通，中间缺氧区内设置有搅拌器；MBBR生物膜好氧区与低强度活性污泥曝气区通过之间隔墙一端侧的上部淹没在泥水里的三组平行并列的圆形水孔洞相通，MBBR生物膜好氧区内设置有底部穿孔曝气管和添加有悬浮载体；低强度活性污泥曝气区与后置PACT缺氧区通过之间隔墙一外侧端的底部长方形过水孔洞相通，低强度活性污泥曝气区底部设置有微孔曝气器；后置PACT缺氧区与PACT污泥好氧区通过之间隔墙中间的上部长方形过水孔洞相通，后置PACT缺氧区内设置搅拌器；PACT污泥好氧区与出水口相通，PACT污泥好氧区内设置微孔曝气器。

作为本发明的其中的一个优选方案，所述MBBR生物膜好氧区的出水端隔墙一端侧的上部淹没在泥水里的三组平行并列的圆形水孔洞前方都设置有楔形钢丝网圆筒筛网。

作为本发明的其中的一个优选方案，所述低强度活性污泥曝气区内设置有用于硝化液回流的内回流渠。

作为本发明的其中的一个优选方案，所述低强度活性污泥曝气区内的内回流渠内设置有将硝化液提升到前置缺氧区的隔墙回流泵。

作为本发明的其中的一个优选方案，所述后置PACT缺氧区设置有用于后置反硝化脱氮的碳源投加管和用于形成PACT活性污泥和活性炭吸附复合工艺的活性炭投加管。

本发明具有以下技术有益效果：

1) 由于进水、回流污泥和来自低强度活性污泥曝气区内回流硝化液在前置缺氧区和中间缺氧区内搅拌器的推动下充分混合反应，把回流污泥中带入的硝酸盐充分的反硝化去除，充分利用了进水碳源进行脱氮。

2) 在MBBR生物膜好氧区内投加了高效悬浮载体，减少了好氧反硝化所需要的容积，进而在总的装置的占地不变的情况下可扩大前置缺氧区的容积，强化了反硝化对进水中TN的去除，生物膜的存在也强化了焦化废水中COD的降解。

3)沿 MBBR生物膜好氧区的出水端隔墙一端侧的上部淹没在泥水里的三组平行并列的圆形水孔洞前方都设置有楔形钢丝网圆筒筛网，可减少楔形钢丝网圆筒筛网过水流速，进而阻挡了悬浮载体拥堵在楔形钢丝网圆筒筛网上，也可让MBBR生物膜好氧区的出水只流入后续的低强度活性污泥曝气区。

4) 低强度活性污泥曝气区内设置了回流渠内，而回流渠内又安装了将硝化液提升到前置缺氧区的穿墙内回流泵，可有效地实现了低浓度溶解氧硝化液的大比例回流到前置缺氧区。

5) 低强度活性污泥曝气区的部分泥水通过过水孔洞流入后置PACT缺氧区，在后置PACT缺氧区内通过碳源投加管、活性炭投加管分别投加外加碳源和活性炭，一方面可实现后置深度反硝化脱氮，另一方面可保证前面不能生物降解的COD被活性炭进一步所吸附而去除。

6)活性炭颗粒和泥水流入PACT污泥好氧区，在曝气推动下，PACT污泥好氧区可进一步加强PACT工艺对难降解COD的去除，也可将PACT缺氧区内多投加的碳源好氧去除。

附图说明

图1是本发明的平面结构示意图。

图2是本发明的平面结构示意图的A-A剖面图。

图3是本发明的平面结构示意图的B-B剖面图。

1、前置缺氧区，2、中间缺氧区，3、MBBR生物膜好氧区，4、后置PACT缺氧区，5、PACT污泥好氧区，6、低强度活性污泥曝气区，7、搅拌器，8、穿孔曝气管，9、悬浮载体，10、楔形钢丝网圆筒筛网， 11、微孔曝气器，12、内回流渠，13、隔墙回流泵,14、碳源投加管，15、活性炭投加管，16、出水口，17、进水口，18，回流污泥入口。

具体实施方式

下面结合附图和实例对本发明作进一步的说明。

如图1、图2和图3所示。

一种基于MBBR的焦化废水深度脱氮方法，其包括前置缺氧区1、中间缺氧区2、MBBR生物膜好氧区3、低强度活性污泥曝气区6、后置PACT缺氧区4、PACT污泥好氧区5，其中，前置缺氧区1位于装置的最角落的起始端，前置缺氧区1与中间缺氧区2通过之间隔墙一外侧端的底部长方形过水孔洞相通，前置缺氧区1设置有进水口17、回流污泥入口18和搅拌器7；中间缺氧区2与MBBR生物膜好氧区3通过之间隔墙一外侧端的上部长方形过水孔洞相通，中间缺氧区2内设置有搅拌器7；MBBR生物膜好氧区3与低强度活性污泥曝气区6通过之间隔墙一端侧的上部淹没在泥水里的三组平行并列的圆形水孔洞相通，MBBR生物膜好氧区3内设置有底部穿孔曝气管8和添加有悬浮载体9；低强度活性污泥曝气区6与后置PACT缺氧区4通过之间隔墙一外侧端的底部长方形过水孔洞相通，低强度活性污泥曝气区6底部设置有微孔曝气器11；后置PACT缺氧区4与PACT污泥好氧区5通过之间隔墙中间的上部长方形过水孔洞相通，后置PACT缺氧区4内设置搅拌器7；PACT污泥好氧区5与出水口16相通，PACT污泥好氧区5内设置微孔曝气器11。

上述MBBR生物膜好氧区3的出水端隔墙一端侧的上部淹没在泥水里的三组平行并列的圆形水孔洞前方都设置有楔形钢丝网圆筒筛网10，可减少楔形钢丝网圆筒筛网10过水流速，进而阻挡了悬浮载体9拥堵在楔形钢丝网圆筒筛网10上，也可让MBBR生物膜好氧区3的出水只流入后续的低强度活性污泥曝气区6。

上述述低强度活性污泥曝气区6内设置有用于硝化液回流的内回流渠12，低强度活性污泥曝气区6内的低溶解氧硝化液可方便地溢流到内回流渠12。

上述低强度活性污泥曝气区6内的内回流渠12内设置有将硝化液提升到前置缺氧区1的隔墙回流泵13，可低扬程地将大比例硝化液回流到前置缺氧区1。

上述后置PACT缺氧区4设置有用于后置反硝化脱氮的碳源投加管14和用于形成PACT活性污泥和活性炭吸附复合工艺的活性炭投加管15，在后置PACT缺氧区4内通过碳源投加管14、活性炭投加管15分别投加外加碳源和活性炭。

本发明的工作流程为：

1）待处理的焦化废水通过进水口流入前置缺氧区，回流污泥通过回流污泥入口进入前置缺氧区，低强度活性污泥曝气区内的内回流渠内设置有将硝化液提升到前置缺氧区的隔墙回流泵也将大比例硝化液回流到前置缺氧区，在前置缺氧区和中间缺氧区内搅拌器的推动下，硝化液和回流污泥利用进水的碳源完成前置反硝化脱氮。

2）前置反硝化后的泥水通过隔墙过水孔流入MBBR生物膜好氧区，在MBBR生物膜好氧区内投加了高效悬浮载体，强化硝化去除氨氮；反应后的泥水流过MBBR生物膜好氧区出水端隔墙一端侧上部淹没在泥水里的三组平行并列的圆形水孔洞前方设置的楔形钢丝网圆筒筛网，而悬浮载体被楔形钢丝网圆筒筛网拦截在MBBR好氧区。

3）低强度活性污泥曝气区内设置的回流渠内穿墙内回流泵将硝化液提升到前置缺氧区的，低强度活性污泥曝气区的部分泥水通过过水孔洞流入后置PACT缺氧区。

4）在后置PACT缺氧区内通过碳源投加管、活性炭投加管分别投加外加碳源和活性炭，一方面可实现后置深度反硝化脱氮，另一方面可保证前面不能生物降解的COD被活性炭进一步所吸附而去除。

5)从后置PACT缺氧区流出，活性炭颗粒和泥水进入PACT污泥好氧区，在曝气推动下，PACT污泥好氧区可进一步加强PACT工艺对难降解COD的去除，也可将PACT缺氧区内多投加的碳源好氧去除，最终泥水和活性炭通过出水口流出。

实例一：

某焦化厂排放的一种焦化废水，处理规模为2400m³/天，经预处理后进入前置缺氧区，其泥水再依次流经中间缺氧区、MBBR生物膜好氧区、低强度活性污泥曝气区、后置PACT缺氧区和PACT污泥好氧区。进水COD浓度为3500mg/L、BOD浓度为1000mg/L、NH4-N浓度为240mg/L、TN位310mg/L、TP为1mg/L，使用本发明，添加的圆柱型悬浮载体特点为：材质为HDPE，比重为0.95g/cm3,直径为25mm,高10mm,孔隙率≥88%，堆积密度≥100kg/m³，有效比表面积≥500㎡/m³；采用楔形钢丝网圆筒筛网，保证悬浮载体不在其过水断面上堆积；该工程前置缺氧区HRT为4h, 中间缺氧区的HRT为4h, MBBR生物膜好氧区的HRT为10h, 低强度活性污泥曝气区的HRT为1.5h，后置PACT缺氧区的HRT为4h, PACT污泥好氧区的HRT为1h；MBBR生物膜好氧区添加的悬浮载体的填充率为37%，MBBR生物膜好氧区采用了穿孔曝气管。

经上述生化处理+深度处理后的焦化废水的COD≤60mg/L,氨氮≤5mg/L、TN≤15mg/L、挥发酚≤0.3mg/L总氰≤0.2mg/L ，出水稳定达到国家直接往水体中排放的标准。

申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细结构特征以及处理方法，但本发明并不局限于上述详细结构特征以及处理方法，即不意味着本发明必须依赖上述详细结构特征以及处理方法才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明所选用部件的等效替换以及辅助部件的增加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。