一种焦化废水厌氧氨氧化耦合蒸氨脱氮方法及装置与流程

文档序号:25543795发布日期:2021-06-18 20:41
一种焦化废水厌氧氨氧化耦合蒸氨脱氮方法及装置与流程

本发明涉及废水处理技术领域,尤其涉及一种焦化废水厌氧氨氧化耦合蒸氨脱氮方法及装置。



背景技术:

焦化废水的氨氮浓度为3000~5000mg/l,焦化废水水温为30~60℃,传统处理系统需通过蒸氨系统去除焦化废水中的氨氮,出水氨氮浓度为100mg/l。然而,采用一般蒸氨工艺需要将焦化废水水温加热至90℃以上,但蒸氨工艺后接传统硝化反硝化工艺,需要通过循环冷却系统将水温降低至35℃以下,再进入后续生化系统处理。但焦化厂一般热源过剩,缺乏冷源的媒介,尤其在高温的夏季,高温蒸氨废水降温系统难以将水温控制在35℃以下,冷却系统很难有效工作,致使后端生化系统运行温度超过35℃,微生物难以存活,导致生化系统难以稳定运行。同时,传统脱氮方法采用硝化反硝化工艺,脱氮过程曝气能耗高、碳源投加费用高、剩余污泥产量大,对高温的适应能力弱,长期高温运行,影响系统微生物活性,导致系统运行的不稳定。厌氧氨氧化作为国际最先进的生物脱氮工艺,具有脱氮效率高、负荷高和运行成本低的特点,厌氧氨氧化菌最适宜的工作温度为30~35℃,可与焦化废水较高的水温相匹配。但目前的蒸氨工艺蒸氨后氨氮浓度小于100mg/l,如果采用厌氧氨氧化工艺脱氮,氨氮浓度低,系统难以将氨氮氧化过程稳定控制在亚硝酸盐阶段,脱氮工艺控制难,去除总氮tn量有限,难以稳定运行。因此,实现厌氧氨氧化工艺在焦化废水处理中的应用尤为重要。



技术实现要素:

本发明的目的在于提供一种焦化废水厌氧氨氧化耦合蒸氨脱氮方法及装置,能够实现厌氧氨氧化处理焦化废水。

为了实现上述发明目的,本发明提供以下技术方案:

本发明提供了一种焦化废水厌氧氨氧化耦合蒸氨脱氮方法,包括以下步骤:

当焦化废水原水温度t0≤35℃时:

将部分焦化废水进行蒸氨处理,得到蒸氨出水;所述蒸氨出水的氨氮浓度为c1;

将所述蒸氨出水进行冷却处理,得到冷却出水;所述冷却出水的温度为t1;

将所述冷却出水与未蒸氨焦化废水混合,得到混合废水,控制所述混合废水的温度t为33~37℃,氨氮浓度c为250~500mg/l;

所述部分焦化废水与未蒸氨焦化废水的总水量为q,所述部分焦化废水的水量为q1,氨氮浓度为c0,所述未蒸氨焦化废水的水量为q2;且q1=(1-n)q,q2=n×q,其中,n为未蒸氨焦化废水水量占焦化废水总水量的比例,n=(c-c1)/(c0-c1);

所述t1=(t-nt0)/(1-n);

将所述混合废水进行厌氧反应,得到水解酸化产物;

将所述水解酸化产物进行短程硝化-反硝化反应,得到硝化-反硝化产物;

将所述硝化-反硝化产物进行厌氧氨氧化反应,出水达标排放;

当焦化废水原水温度t0>35℃时:

将部分焦化废水进行蒸氨处理,得到蒸氨出水;所述蒸氨出水的氨氮浓度为c1;

将所述蒸氨出水与未蒸氨焦化废水混合,将所得混合废水进行冷却处理,得到冷却出水,所述冷却出水温度tx为34~37℃,氨氮浓度cx为250~500mg/l;

所述部分焦化废水与未蒸氨焦化废水的总水量为q,所述部分焦化废水的水量为q1,氨氮浓度为c0,所述未蒸氨焦化废水的水量为q2;且q1=(1-n)q,q2=n×q,其中,n为未蒸氨焦化废水水量占焦化废水总水量的比例,n=(cx-c1)/(c0-c1);

将所述冷却出水进行厌氧反应,得到水解酸化产物;

将所述水解酸化产物进行短程硝化-反硝化反应,得到硝化-反硝化产物;

将所述硝化-反硝化产物进行厌氧氨氧化反应,出水达标排放。

优选的,当焦化废水原水温度t0≤35℃时或当焦化废水原水温度t0>35℃时:所述短程硝化-反硝化反应的溶解氧浓度独立地≤1mg/l,进水物料的氨氮浓度独立为200~600mg/l,ph独立为7.5~8.0。

优选的,当焦化废水原水温度t0≤35℃时或当焦化废水原水温度t0>35℃时:所述厌氧氨氧化反应的溶解氧浓度独立≤0.5mg/l,出水氨氮浓度独立<20mg/l。

本发明提供了一种焦化废水厌氧氨氧化耦合蒸氨脱氮装置,包括顺次连接的蒸氨系统1、水解酸化系统2、短程硝化反硝化系统3和厌氧氨氧化系统4,所述蒸氨系统1设置有冷却系统1-7,所述水解酸化系统设置有顺次连接的水解酸化反应池2-1和水解酸化沉淀池2-2,所述短程硝化反硝化系统3设置有顺次连接的短程硝化反硝化反应器3-1和短程硝化反硝化沉淀池3-2;所述厌氧氨氧化系统4设置有顺次连接的厌氧氨氧化反应器4-1和厌氧氨氧化沉淀池4-2;

所述冷却系统1-7与水解酸化反应池2-1相连;所述水解酸化沉淀池2-2与短程硝化反硝化反应器3-1相连;所述短程硝化反硝化沉淀池3-2与厌氧氨氧化反应器4-1相连。

优选的,所述蒸氨系统1还设置有蒸氨塔1-1、进水泵1-2、蒸氨进水量调节阀1-3、蒸氨进水流量计1-4、跨越进水调节阀1-5和跨越进水流量计1-6;所述进水泵1-2、蒸氨进水量调节阀1-3、蒸氨进水流量计1-4、蒸氨塔1-1和冷却系统1-7顺次相连,所述进水泵1-2、跨越进水调节阀1-5和跨越进水流量计1-6顺次相连,所述跨越进水流量计1-6与冷却系统1-7的入口相连。

优选的,所述跨越进水流量计1-6与冷却系统1-7的出口相连。

优选的,所述水解酸化系统2还设置有搅拌器2-3、水解酸化污泥回流流量计2-4和水解酸化污泥回流泵2-5;所述搅拌器2-3设置于所述水解酸化反应池2-1中,所述水解酸化污泥回流流量计2-4和水解酸化污泥回流泵2-5顺次连接于所述水解酸化反应池2-1和水解酸化沉淀池2-2的回流管道上。

优选的,所述短程硝化反硝化系统3还设置有曝气系统3-3、短程硝化反硝化回流流量计3-4、短程硝化反硝化污泥回流泵3-5、加碱系统3-6和ph在线测定仪3-7,所述曝气系统3-3设置于所述短程硝化反硝化反应器3-1中,所述短程硝化反硝化回流流量计3-4和短程硝化反硝化污泥回流泵3-5设置于所述短程硝化反硝化反应器3-1和短程硝化反硝化沉淀池3-2的回流管道上;所述加碱系统3-6和ph在线测定仪3-7相连并设置于所述短程硝化反硝化反应器3-1中。

优选的,所述厌氧氨氧化系统4还设置有曝气系统4-3、厌氧氨氧化填料4-4、厌氧氨氧化回流流量计4-5、厌氧氨氧化污泥回流泵4-6、在线氨氮测定仪4-7和在线do测定仪4-8;所述在线氨氮测定仪4-7和在线do测定仪4-8分别设置于所述厌氧氨氧化反应器4-1的末端和首端,所述曝气系统4-3和厌氧氨氧化填料4-4设置于所述厌氧氨氧化反应器4-1中,所述厌氧氨氧化回流流量计4-5和厌氧氨氧化污泥回流泵4-6设置于所述厌氧氨氧化反应器4-1和厌氧氨氧化沉淀池4-2的回流管道上。

本发明提供了一种焦化废水厌氧氨氧化耦合蒸氨脱氮方法,本发明通过将部分焦化废水进行蒸氨处理,将所得蒸氨出水经过冷却处理后与未蒸氨焦化废水混合后(或者将蒸氨出水直接与未蒸氨焦化废水混合,再进行冷却处理),可调节混合废水的水温和氨氮浓度为厌氧氨氧化的适宜区间,保障厌氧氨氧化系统的稳定运行,同时降低蒸氨的运行费用;还能够减少蒸氨废水水量与冷却系统处理能力,有效水温稳定控制在35℃左右。另外,由于传统蒸氨后氨氮浓度低于100mg/l,厌氧氨氧化新型脱氮工艺由于无法获得稳定的亚硝酸供给,难以稳定运行。本发明通过将蒸氨出水与未蒸氨废水混合后,混合废水的氨氮浓度可控制在250~500mg/l之间,该浓度区间的氨氮浓度废水能够进行厌氧氨氧化脱氮,相对传统脱氮工艺,可节省曝气量、外加碳源投加量以及剩余污泥的处理费用。

本发明解决了由于蒸氨后水温难以降低、生化系统运行温度高、微生物活性低、处理效果差以及运行不稳定的问题;同时通过控制氨氮浓度在厌氧氨氧化运行的最佳区间,生化系统可以采用厌氧氨氧化技术脱氮代替传统硝化反硝化的替代技术,提高脱氮效率,降低运行成本,不产生副产物。

附图说明

图1为本发明焦化废水厌氧氨氧化耦合蒸氨脱氮装置结构示意图,其中,1-蒸氨系统,1-1蒸氨塔,1-2进水泵,1-3蒸氨进水量调节阀,1-4蒸氨进水流量计,1-5跨越进水调节阀,1-6跨越进水流量计,1-7冷却系统;2-水解酸化系统,2-1水解酸化反应池,2-2水解酸化沉淀池,2-3搅拌器,2-4水解酸化污泥回流流量计,2-5水解酸化污泥回流泵;3-短程硝化反硝化系统,3-1短程硝化反硝化反应器,3-2短程硝化反硝化沉淀池,3-3曝气系统,3-4短程硝化反硝化回流流量计,3-5短程硝化反硝化污泥回流泵,3-6加碱系统,3-7ph在线测定仪;4-厌氧氨氧化系统,4-1厌氧氨氧化反应器,4-2厌氧氨氧化沉淀池,4-3曝气系统,4-4厌氧氨氧化填料,4-5厌氧氨氧化回流流量计,4-6厌氧氨氧化污泥回流泵,4-7在线氨氮测定仪,4-8在线do测定仪。

具体实施方式

本发明提供了一种焦化废水厌氧氨氧化耦合蒸氨脱氮方法,包括以下步骤:

当焦化废水原水温度t0≤35℃时:

将部分焦化废水进行蒸氨处理,得到蒸氨出水;所述蒸氨出水的氨氮浓度为c1;

将所述蒸氨出水进行冷却处理,得到冷却出水;所述冷却出水的温度为t1;

将所述冷却出水与未蒸氨焦化废水混合,得到混合废水,控制所述混合废水的温度t为33~37℃,氨氮浓度c为250~500mg/l;

所述部分焦化废水与未蒸氨焦化废水的总水量为q,所述部分焦化废水的水量为q1,氨氮浓度为c0,所述未蒸氨焦化废水的水量为q2;且q1=(1-n)q,q2=n×q,其中,n为未蒸氨焦化废水水量占焦化废水总水量的比例,n=(c-c1)/(c0-c1);

所述t1=(t-nt0)/(1-n);

将所述混合废水进行厌氧反应,得到水解酸化产物;

将所述水解酸化产物进行短程硝化-反硝化反应,得到硝化-反硝化产物;

将所述硝化-反硝化产物进行厌氧氨氧化反应,出水达标排放;

当焦化废水原水温度t0>35℃时:

将部分焦化废水进行蒸氨处理,得到蒸氨出水;所述蒸氨出水的氨氮浓度为c1;

将所述蒸氨出水与未蒸氨焦化废水混合,将所得混合废水进行冷却处理,得到冷却出水,所述冷却出水温度tx为34~37℃,氨氮浓度cx为250~500mg/l;

所述部分焦化废水与未蒸氨焦化废水的总水量为q,所述部分焦化废水的水量为q1,氨氮浓度为c0,所述未蒸氨焦化废水的水量为q2;且q1=(1-n)q,q2=n×q,其中,n为未蒸氨焦化废水水量占焦化废水总水量的比例,n=(cx-c1)/(c0-c1);

将所述冷却出水进行厌氧反应,得到水解酸化产物;

将所述水解酸化产物进行短程硝化-反硝化反应,得到硝化-反硝化产物;

将所述硝化-反硝化产物进行厌氧氨氧化反应,出水达标排放。

在本发明中,若无特殊说明,所需试剂或仪器均为本领域技术人员熟知的市售商品。

在本发明中,所述焦化废水原水的温度优选为30~90℃,氨氮浓度优选为3000~5000mg/l。本发明对所述焦化废水原水的来源没有特殊的限定,按照本领域熟知的来源获取即可。

当焦化废水原水温度t0≤35℃时,本发明将部分焦化废水进行蒸氨处理,得到蒸氨出水。在本发明中,所述部分焦化废水即为待处理的焦化废水原水中的一部分。

本发明对所述蒸氨处理所用蒸氨系统及具体过程没有特殊的限定,按照本领域熟知的废水处理用蒸氨系统进行蒸氨处理即可。

在本发明中,所述部分焦化废水的水量为q1,氨氮浓度为c0;所述蒸氨处理的温度优选为90~95℃;所述蒸氨出水的氨氮浓度为c1。

得到蒸氨出水后,本发明将所述蒸氨出水进行冷却处理,得到冷却出水。本发明对所述冷却处理的具体过程没有特殊的限定,按照本领域熟知的过程选用蒸氨系统中的冷却系统进行冷却处理即可;本发明对所述冷却系统没有特殊的限定,本领域熟知的蒸氨系统用冷却系统即可。

得到冷却出水后,本发明将所述冷却出水与未蒸氨焦化废水混合,得到混合废水,控制所述混合废水的温度t为33~37℃,氨氮浓度c为250~500mg/l。在本发明中,所述未蒸氨焦化废水即为焦化废水原水,本发明对所述冷却出水与未蒸氨焦化废水混合的过程没有特殊的限定,采用本领域熟知的过程能够实现两种废水的混合即可。

所述部分焦化废水与未蒸氨焦化废水的总水量为q,所述未蒸氨焦化废水的水量为q2;且所述部分焦化废水的水量q1=(1-n)q,q2=n×q,其中,n为未蒸氨焦化废水水量占焦化废水总水量的比例,n=(c-c1)/(c0-c1);

在本发明中,所述冷却出水的温度为t1,所述t1=(t-nt0)/(1-n)。

本发明通过调整部分焦化废水与未蒸氨焦化废水的比例来调控混合废水的温度和氨氮浓度,能够将氨氮浓度控制在250~500mg/l,该区间氨氮浓度废水可采用厌氧氨氧化脱氮工艺实现脱氮,相对传统脱氮工艺,可节省曝气量、外加碳源投加量以及剩余污泥的处理费用,还能够减少蒸氨出水水量与冷却系统处理能力。

得到混合废水后,本发明将所述混合废水进行厌氧反应,得到水解酸化产物。在本发明中,所述厌氧反应优选在水解酸化反应池中进行,本发明对所述水解酸化反应池没有特殊的限定,选用本领域熟知的水解酸化反应池均可。本发明对所述厌氧反应的具体参数和过程没有特殊的限定,按照本领域熟知的过程进行即可;在本发明的实施例中,所述厌氧反应的停留时间为20h或24h。本发明通过厌氧反应将混合废水中的大分子物质变为小分子物质,将难降解物质变为易降解物质,降低有毒有害物质的浓度。

得到水解酸化产物后,本发明将所述水解酸化产物进行短程硝化-反硝化反应,得到硝化-反硝化产物。在本发明中,所述短程硝化-反硝化反应优选在短程硝化反硝化反应池中进行,本发明对所述短程硝化反硝化反应池没有特殊的限定,本领域熟知的短程硝化反硝化反应池即可。

在本发明中,所述短程硝化-反硝化反应的进水物料(即水解酸化产物)的氨氮浓度优选为200~600mg/l,更优选为300~500mg/l,ph值优选为7.5~8.0;所述短程硝化-反硝化反应的反应时间优选为10~20h。本发明优选通过控制短程硝化-反硝化反应产生的污泥回流流量调控反应池进水物料的氨氮浓度。本发明对所述短程硝化-反硝化反应的其他参数和条件没有特殊的限定,按照本领域熟知的过程进行即可。

在本发明中,所述短程硝化-反硝化反应优选采用低氧曝气方式,所述短程硝化-反硝化反应的溶解氧浓度优选≤1mg/l。

在本发明中,由于厌氧反应提高了一部分难降解cod的可生化性,厌氧反应出水含有有机物,本发明利用水解酸化池产生的这部分易生物降解有机物作为反硝化碳源,能够去除部分tn,同时降低cod,且便于进行后续厌氧氨氧化(无需有机物)。本发明通过控制氨氮浓度与ph联合抑制亚硝酸盐氧化菌(nob)的生长,实现短程硝化反硝化。

得到硝化-反硝化产物后,本发明将所述硝化-反硝化产物进行厌氧氨氧化反应,出水达标排放。在本发明中,所述厌氧氨氧化反应优选在厌氧氨氧化反应池中进行,本发明对所述厌氧氨氧化反应池没有特殊的限定,选用本领域熟知的厌氧氨氧化反应池即可。在本发明中,所述厌氧氨氧化反应的溶解氧浓度优选≤0.5mg/l,出水氨氮浓度优选<20mg/l;反应时间优选为20~24h。本发明对所述短程硝化-反硝化反应的其他参数和条件没有特殊的限定,按照本领域熟知的过程进行即可。

在本发明中,所述厌氧氨氧化反应池优选安装有固定化厌氧氨氧化填料,所述固定化厌氧氨氧化填料上附着有厌氧氨氧化菌;本发明对所述固定化厌氧氨氧化填料和厌氧氨氧化菌的具体种类没有特殊的限定,本领域熟知的固定化厌氧氨氧化填料和厌氧氨氧化菌即可。

本发明通过厌氧氨氧化菌实现硝化反硝化产物中氨氮和tn的去除。

在本发明中,当焦化废水原水温度t0>35℃时:

将部分焦化废水进行蒸氨处理,得到蒸氨出水;所述蒸氨出水的氨氮浓度为c1;

将所述蒸氨出水与未蒸氨焦化废水混合,将所得混合废水进行冷却处理,得到冷却出水,所述冷却出水温度tx为34~37℃,氨氮浓度cx为250~500mg/l;

所述部分焦化废水与未蒸氨焦化废水的总水量为q,所述部分焦化废水的水量为q1,氨氮浓度为c0,所述未蒸氨焦化废水的水量为q2;且q1=(1-n)q,q2=n×q,其中,n为未蒸氨焦化废水水量占焦化废水总水量的比例,n=(cx-c1)/(c0-c1);

将所述冷却出水进行厌氧反应,得到水解酸化产物;

将所述水解酸化产物进行短程硝化-反硝化反应,得到硝化-反硝化产物;

将所述硝化-反硝化产物进行厌氧氨氧化反应,出水达标排放。

当焦化废水原水温度t0>35℃时,本发明将部分焦化废水进行蒸氨处理,得到蒸氨出水。在本发明中,所述蒸氨处理的过程优选与焦化废水原水温度t0≤35℃时相同,在此不再赘述。

得到蒸氨出水后,本发明将所述蒸氨出水与未蒸氨焦化废水混合,将所得混合废水进行冷却处理,得到冷却出水,所述冷却出水温度tx为34~37℃,氨氮浓度cx为250~500mg/l。本发明对将所述蒸氨出水与未蒸氨焦化废水混合的过程没有特殊的限定,按照本领域熟知的过程能够将物料混合均匀即可。本发明控制冷却出水的温度tx为34~37℃,氨氮浓度cx为250~500mg/l。

在本发明中,当焦化废水原水温度t0>35℃时,所述部分焦化废水与未蒸氨焦化废水的总水量为q,所述部分焦化废水的水量为q1,氨氮浓度为c0,所述未蒸氨焦化废水的水量为q2;且q1=(1-n)q,q2=n×q,其中,n为未蒸氨焦化废水水量占焦化废水总水量的比例,n=(cx-c1)/(c0-c1)。

得到冷却出水后,本发明依次进行的厌氧反应、短程硝化-反硝化反应和厌氧氨氧化反应的过程与焦化废水原水温度t0≤35℃时相同,在此不再赘述。

本发明提供了一种焦化废水厌氧氨氧化耦合蒸氨脱氮装置,包括顺次连接的蒸氨系统1、水解酸化系统2、短程硝化反硝化系统3和厌氧氨氧化系统4,所述蒸氨系统1设置有冷却系统1-7,所述水解酸化系统设置有顺次连接的水解酸化反应池2-1和水解酸化沉淀池2-2,所述短程硝化反硝化系统3设置有顺次连接的短程硝化反硝化反应器3-1和短程硝化反硝化沉淀池3-2;所述厌氧氨氧化系统4设置有顺次连接的厌氧氨氧化反应器4-1和厌氧氨氧化沉淀池4-2;

所述冷却系统1-7与水解酸化反应池2-1相连;所述水解酸化沉淀池2-2与短程硝化反硝化反应器3-1相连;所述短程硝化反硝化沉淀池3-2与厌氧氨氧化反应器4-1相连。

在本发明中,若无特殊说明,对所涉及的装置部件没有特殊的限定,本领域熟知的市售相应部件即可。

本发明提供的焦化废水厌氧氨氧化耦合蒸氨脱氮装置包括蒸氨系统1,所述蒸氨系统1设置有冷却系统1-7。本发明利用蒸氨系统1对焦化废水原水进行蒸氨处理;本发明利用冷却系统1-7对蒸氨后废水或蒸氨后废水与未蒸氨焦化废水的混合废水进行冷却处理。

作为本发明的一个实施例,所述蒸氨系统1还设置有蒸氨塔1-1。在本发明中,所述蒸氨塔1-1用于进行蒸氨处理。

作为本发明的一个实施例,所述蒸氨系统1还设置有进水泵1-2,所述进水泵1-2用于泵入焦化废水原水。

作为本发明的一个实施例,所述蒸氨系统1还设置有蒸氨进水量调节阀1-3,所述蒸氨进水量调节阀1-3用于调节进水流量。

作为本发明的一个实施例,所述蒸氨系统1还设置有蒸氨进水流量计1-4,所述蒸氨进水流量计1-4用于监控蒸氨进水流量。

作为本发明的一个实施例,所述蒸氨系统1还设置有跨越进水调节阀1-5,所述跨越进水调节阀1-5用于调节未蒸氨焦化废水的进水流量。

作为本发明的一个实施例,所述蒸氨系统1还设置有跨越进水流量计1-6,所述跨越进水流量计1-6用于监控未蒸氨焦化废水的进水流量。

在本发明中,所述进水泵1-2、蒸氨进水量调节阀1-3、蒸氨进水流量计1-4、蒸氨塔1-1和冷却系统1-7顺次相连,所述进水泵1-2、跨越进水调节阀1-5和跨越进水流量计1-6顺次相连,所述跨越进水流量计1-6与冷却系统1-7的入口相连。

作为本发明的另一个方案,所述跨越进水流量计1-6与冷却系统1-7的出口相连,便于实现冷却系统对蒸氨废水冷却出水与未蒸氨焦化废水的混合。

本发明提供的焦化废水厌氧氨氧化耦合蒸氨脱氮装置包括水解酸化系统2,所述水解酸化系统设置有顺次连接的水解酸化反应池2-1和水解酸化沉淀池2-2;所述水解酸化反应池2-1与冷却系统1-7相连。在本发明中,所述水解酸化系统2和水解酸化反应池2-1用于进行厌氧反应;所述水解酸化沉淀池2-2用于分离反应产生的污泥,实现泥水分离,出水进入短程硝化反硝化反应器3-1。

在本发明中,所述水解酸化反应池2-1和水解酸化沉淀池2-2之间设置有回流管道,用于实现水解酸化沉淀池2-2底部污泥回流至水解酸化反应池2-1首端。

作为本发明的一个实施例,所述水解酸化系统2还设置有搅拌器2-3,所述搅拌器2-3设置于所述水解酸化反应池2-1中。在本发明中,所述搅拌器2-3用于维持污泥的悬浮状态,保证厌氧反应顺利进行。

作为本发明的一个实施例,所述水解酸化系统2还设置有水解酸化污泥回流流量计2-4和水解酸化污泥回流泵2-5。在本发明中,所述水解酸化污泥回流流量计2-4和水解酸化污泥回流泵2-5顺次连接于所述水解酸化反应池2-1和水解酸化沉淀池2-2的回流管道上。本发明对所述水解酸化污泥回流流量计2-4和水解酸化污泥回流泵2-5的具体连接顺序没有特殊的限定,任意顺序均可。本发明利用水解酸化污泥回流泵2-5将水解酸化污泥回流至水解酸化反应池2-1首端。本发明利用水解酸化污泥回流流量计2-4计量回流流量,污泥回流量优选为水解酸化反应池2-1进水水量的0.5~1倍。

本发明提供的焦化废水厌氧氨氧化耦合蒸氨脱氮装置包括短程硝化反硝化系统3,所述短程硝化反硝化系统3设置有顺次连接的短程硝化反硝化反应器3-1和短程硝化反硝化沉淀池3-2;所述短程硝化反硝化反应器3-1与水解酸化沉淀池2-2相连。本发明利用短程硝化反硝化反应器3-1进行短程硝化-反硝化反应;利用所述短程硝化反硝化沉淀池3-2用于分离反应产生的污泥,实现泥水分离,出水进入厌氧氨氧化反应器4-1。

在本发明中,所述短程硝化反硝化反应器3-1和短程硝化反硝化沉淀池3-2之间设置有回流管道,用于实现短程硝化反硝化沉淀池3-2底部污泥回流至短程硝化反硝化反应器3-1首端。

作为本发明的一个实施例,所述短程硝化反硝化系统3还设置有曝气系统3-3,所述曝气系统3-3设置于所述短程硝化反硝化反应器3-1中。本发明利用曝气系统3-3控制溶解氧浓度,便于进行短程硝化-反硝化反应。

作为本发明的一个实施例,所述短程硝化反硝化系统3还设置有短程硝化反硝化回流流量计3-4和短程硝化反硝化污泥回流泵3-5,所述短程硝化反硝化回流流量计3-4和短程硝化反硝化污泥回流泵3-5设置于所述短程硝化反硝化反应器3-1和短程硝化反硝化沉淀池3-2的回流管道上。本发明对所述短程硝化反硝化回流流量计3-4和短程硝化反硝化污泥回流泵3-5的具体连接顺序没有特殊的限定,任意顺序均可。本发明利用短程硝化反硝化回流流量计3-4计量回流流量,本发明利用短程硝化反硝化污泥回流泵3-5实现短程硝化反硝化污泥的回流至短程硝化反硝化反应器首端,进而控制短程硝化反硝化反应器3-1的进水混合后氨氮浓度为200~450mg/l,有利于获得亚硝酸盐,便于进行厌氧氨氧化反应。

作为本发明的一个实施例,所述短程硝化反硝化系统3还设置有加碱系统3-6和ph在线测定仪3-7,所述加碱系统3-6和ph在线测定仪3-7相连并设置于所述短程硝化反硝化反应器3-1中。本发明利用加碱系统3-6和ph在线测定仪3-7控制短程硝化反硝化反应器3-1首端ph为7.5~8.0,便于进行短程硝化-反硝化反应。

本发明提供的焦化废水厌氧氨氧化耦合蒸氨脱氮装置包括厌氧氨氧化系统4,所述厌氧氨氧化系统4设置有顺次连接的厌氧氨氧化反应器4-1和厌氧氨氧化沉淀池4-2;所述厌氧氨氧化反应器4-1与短程硝化反硝化沉淀池3-2相连。本发明利用厌氧氨氧化反应器4-1进行厌氧氨氧化反应;利用厌氧氨氧化沉淀池4-2分离厌氧氨氧化反应池内的悬浮污泥,实现泥水分离,出水达标排放。

在本发明中,所述厌氧氨氧化反应器4-1和厌氧氨氧化沉淀池4-2之间设置有回流管道,用于实现厌氧氨氧化沉淀池4-2底部污泥回流至厌氧氨氧化反应器4-1首端。

作为本发明的一个实施,所述厌氧氨氧化系统4还设置有曝气系统4-3,所述曝气系统4-3设置于所述所述厌氧氨氧化反应器4-1中。本发明利用曝气系统4-3控制厌氧氨氧化反应器4-1首端的溶解氧浓度。

作为本发明的一个实施,所述厌氧氨氧化系统4还设置有厌氧氨氧化填料4-4;所述厌氧氨氧化填料4-4设置于所述所述厌氧氨氧化反应器4-1中。本发明对所述厌氧氨氧化填料4-4的具体种类没有特殊的限定,选用本领域熟知的厌氧氨氧化填料即可。在本发明的实施例中,所述厌氧氨氧化填料4-4为具体为采用不锈钢钢丝沿着边长1mm的聚氨酯立方体的对角线串成的填料串。

本发明对所述厌氧氨氧化反应器4-1的具体结构没有特殊的限定,根据实际需求进行调整即可;在本发明的实施例中,所述厌氧氨氧化反应器4-1的有效容积为15l,有效高度为600mm,距离反应器底部150mm至450mm的区间内安装厌氧氨氧化填料4-4。本发明利用厌氧氨氧化填料4-4附着厌氧氨氧化微生物,进行厌氧氨氧化反应。

作为本发明的一个实施例,所述厌氧氨氧化系统4还设置有厌氧氨氧化回流流量计4-5和厌氧氨氧化污泥回流泵4-6;所述厌氧氨氧化回流流量计4-5和厌氧氨氧化污泥回流泵4-6设置于所述厌氧氨氧化反应器4-1和厌氧氨氧化沉淀池4-2的回流管道上。本发明对所述厌氧氨氧化回流流量计4-5和厌氧氨氧化污泥回流泵4-6的具体连接顺序没有特殊的限定,任意顺序均可。本发明利用厌氧氨氧化回流流量计4-5计量回流流量,本发明利用厌氧氨氧化污泥回流泵4-6将厌氧氨氧化污泥回流至厌氧氨氧化反应器4-1首端。在本发明中,污泥回流比优选为0.5~1倍进水流量。

作为本发明的一个实施,所述厌氧氨氧化系统4还设置有在线氨氮测定仪4-7和在线do测定仪4-8;所述在线氨氮测定仪4-7设置于所述厌氧氨氧化反应器4-1末端,所述在线do测定仪4-8设置于所述厌氧氨氧化反应器4-1首端。本发明利用在线氨氮测定仪4-7和在线do测定仪4-8的数据调控曝气量,调控厌氧氨氧化反应器4-1末端氨氮浓度。

在本发明中,利用所述焦化废水厌氧氨氧化耦合蒸氨脱氮装置处理焦化废水的方法包括以下步骤:

利用进水泵1-2提升部分焦化废水进入蒸氨塔1-1,通过蒸氨进水流量计1-4计量进水量,通过蒸氨进水量调节阀1-3调节流量,进行蒸氨处理,得到蒸氨出水;剩余未进入蒸氨塔的焦化废水通过跨越进水流量计1-6计量,通过跨越进水调节阀1-5控制与蒸氨出水混合,再进入冷却系统1-7进行冷却处理;或者,所述蒸氨出水先经过冷却系统1-7进行冷却处理后,再与跨越进水混合,使得混合废水温度与氨氮浓度满足要求的废水进入水解酸化系统2;

混合废水进入水解酸化反应池2-1,进行厌氧反应,所得出水经水解酸化沉淀池2-2进行泥水分离,出水进入短程硝化反硝化系统3,水解酸化沉淀池2-2底部污泥通过水解酸化污泥回流泵2-5回流至水解酸化反应池2-1首端,回流流量通过水解酸化污泥回流流量计2-4计量;

水解酸化反应池2-1出水进入短程硝化反硝化反应器3-1,进行短程硝化-反硝化反应,通过短程硝化反硝化回流流量计3-4与短程硝化反硝化污泥回流泵3-5控制污泥回流量,进而控制进水混合后氨氮浓度,通过加碱系统3-6与ph在线测定仪3-7控制短程硝化反硝化反应器3-1首端ph,通过曝气系统3-3控制溶解氧浓度,短程硝化反硝化反应器3-1出水进入短程硝化反硝化沉淀池3-2,进行泥水分离后,出水进入厌氧氨氧化系统4;

短程硝化反硝化沉淀池3-2出水进入厌氧氨氧化反应器4-1,厌氧氨氧化反应器4-1安装厌氧氨氧化填料4-4,厌氧氨氧化反应器4-1首端设置在线do测定仪4-8,末端设置在线氨氮测定仪4-7,通过调整曝气系统4-3的曝气量控制首端溶解氧浓度,同时通过4-7和4-8的数据调控曝气量,控制末端氨氮浓度,进行厌氧氨氧化反应,厌氧氨氧化反应器4-1出水进入厌氧氨氧化沉淀池4-2,进行泥水分离后,厌氧氨氧化沉淀池4-2底部污泥通过厌氧氨氧化回流流量计4-5与厌氧氨氧化污泥回流泵4-6回流至厌氧氨氧化反应器4-1首端,泥水分离所得出水达标排放。

下面将结合本发明中的实施例,对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。

实施例1

某焦化厂焦化废水原水(氨氮浓度为4800mg/l(c0),cod为4600mg/l,水温30℃),利用进水泵1-2提升部分焦化废水进入蒸氨塔1-1,通过蒸氨进水流量计1-4计量进水量,通过蒸氨进水量调节阀1-3调节流量,进行蒸氨处理,得到蒸氨出水;氨氮浓度为80mg/l(c1),硝氮为250mg/l,cod为3000mg/l;

所述蒸氨出水经过冷却系统1-7进行冷却处理后,得到冷却出水(t1);

剩余未进入蒸氨塔的未蒸氨焦化废水原水通过跨越进水流量计1-6计量,通过跨越进水调节阀1-5控制与冷却出水混合,得到混合废水;

控制混合废水氨氮浓度c为500mg/l,计算未蒸氨焦化废水占总水量的比例n=(c-c1)/(c0-c1)=(500-80)/(4800-80)=9%,即91%的焦化废水进入蒸氨系统1,混合废水温度控制在37℃(t),计算蒸氨系统1出水冷却降温后温度,即冷却出水温度t1=(t-nt0)/(1-n)=(37-0.09×30)/(1-0.09)=38℃,即91%的焦化废水经过冷却系统1-7降温至38℃后,与9%的未蒸氨焦化废水原水混合,混合废水氨氮浓度为500mg/l,cod为3160mg/l,水温为37℃;该温度与氨氮浓度满足要求的混合废水进入水解酸化系统2;

将所述混合废水进入水解酸化反应池2-1,进行厌氧反应,停留时间为24h,反应后混合液进入水解酸化沉淀池2-2进行泥水分离,水解酸化沉淀池2-2底部污泥通过水解酸化污泥回流泵2-5回流至水解酸化反应池2-1首端,回流流量通过水解酸化污泥回流流量计2.4计量;出水进入短程硝化反硝化系统3,出水cod为3200mg/l,氨氮浓度为600mg/l(有机氮氨化为氨氮,导致氨氮升高),水温降低至36℃;

水解酸化反应池2-1出水进入短程硝化反硝化反应器3-1,进行短程硝化-反硝化反应20h,溶解氧浓度控制为0.5mg/l,ph为7.8,通过短程硝化反硝化回流流量计3-4与短程硝化反硝化污泥回流泵3-5控制污泥回流量,进而控制进水混合后氨氮浓度,通过加碱系统3-6与ph在线测定仪3-7控制短程硝化反硝化反应器3-1首端ph,通过曝气系统3-3控制溶解氧浓度,短程硝化反硝化反应器3-1出水进入短程硝化反硝化沉淀池3-2,进行泥水分离后,出水进入厌氧氨氧化系统4,出水氨氮为430mg/l,亚硝酸盐为20mg/l,cod为2000mg/l,水温为35℃;

短程硝化反硝化沉淀池3-2出水进入厌氧氨氧化反应器4-1,进行厌氧氨氧化脱氮24h,溶解氧浓度控制为0.5mg/l,厌氧氨氧化反应器4-1安装厌氧氨氧化填料4-4,厌氧氨氧化反应器4-1首端设置在线do测定仪4-8,末端设置在线氨氮测定仪4-7,通过调整曝气系统4-3的曝气量控制首端溶解氧浓度,同时通过4-7和4-8的数据调控曝气量,控制末端氨氮浓度,进行厌氧氨氧化反应,厌氧氨氧化反应器4-1出水进入厌氧氨氧化沉淀池4-2,进行泥水分离后,厌氧氨氧化沉淀池4-2底部污泥通过厌氧氨氧化回流流量计4-5与厌氧氨氧化污泥回流泵4-6回流至厌氧氨氧化反应器4-1首端,泥水分离所得出水达标排放(出水氨氮浓度<15mg/l,总氮tn<50mg/l,cod<500mg/l)。

实施例2

某钢铁企业,企业内配套焦化企业,焦化废水原水的氨氮浓度为4000mg/l(c0),水温60℃,厂内设置污水处理系统,部分焦化废水进行蒸氨处理,蒸氨出水温度为90℃,蒸氨出水氨氮浓度为150mg/l(c1);

将所述蒸氨出水与未蒸氨焦化废水原水混合,将所得混合水进行冷却处理,得到冷却混合废水;控制所述冷却混合废水的氨氮浓度c为500mg/l,计算未蒸氨焦化废水占总水量的比例n=(c-c1)/(c0-c1)=(500-150)/(4000-150)=9.09%,即90.91%的原水进蒸氨系统,9.09%的原水未进蒸氨系统,将9.09%焦化废水原水与90.91%蒸氨出水混合,混合后废水氨氮浓度为500mg/l(cx),混合后废水进入冷却系统1-7,冷却系统1-7出水温度控制为36℃;

将所得冷却混合废水进入水解酸化系统2中的水解酸化反应池2-1,进行厌氧反应,停留时间为20h,反应后混合液进入水解酸化沉淀池2-2进行泥水分离,水解酸化沉淀池2-2底部污泥通过水解酸化污泥回流泵2-5回流至水解酸化反应池2-1首端,回流流量通过水解酸化污泥回流流量计2.4计量,出水进入短程硝化反硝化系统3,出水氨氮浓度为500mg/l;

水解酸化反应池2-1出水进入短程硝化反硝化反应器3-1,进行短程硝化-反硝化反应15h,溶解氧浓度0.8mg/l,ph为7.8,通过短程硝化反硝化回流流量计3-4与短程硝化反硝化污泥回流泵3-5控制污泥回流量,进而控制进水混合后氨氮浓度,通过加碱系统3-6与ph在线测定仪3-7控制短程硝化反硝化反应器3-1首端ph,通过曝气系统3-3控制溶解氧浓度,短程硝化反硝化反应器3-1出水进入短程硝化反硝化沉淀池3-2,进行泥水分离后,出水进入厌氧氨氧化系统4,出水氨氮浓度为400mg/l,亚硝酸盐浓度为30mg/l,硝酸盐浓度为10mg/l,水温为35℃;

短程硝化反硝化沉淀池3-2出水进入厌氧氨氧化反应器4-1,进行厌氧氨氧化脱氮24h,溶解氧浓度控制为0.3mg/l,厌氧氨氧化反应器有效容积15l,反应器有效高度600mm,厌氧氨氧化反应器4-1安装厌氧氨氧化填料4-4,反应器距离底部150mm至450mm的区间内安装填料,填料为采用不锈钢钢丝沿着边长10mm的聚氨酯立方体的对角线串成的填料串;厌氧氨氧化反应器4-1首端设置在线do测定仪4-8,末端设置在线氨氮测定仪4-7,通过调整曝气系统4-3的曝气量控制首端溶解氧浓度,同时通过4-7和4-8的数据调控曝气量,控制末端氨氮浓度,进行厌氧氨氧化反应,厌氧氨氧化反应器4-1出水进入厌氧氨氧化沉淀池4-2,进行泥水分离后,厌氧氨氧化沉淀池4-2底部污泥通过厌氧氨氧化回流流量计4-5与厌氧氨氧化污泥回流泵4-6回流至厌氧氨氧化反应器4-1首端,泥水分离所得出水达标排放(出水氨氮浓度为5mg/l,硝态氮浓度为20mg/l,亚硝态氮浓度为20mg/l)。

本实施例通过蒸氨出水与焦化废水原水混合的方式,调节进水氨氮浓度为500mg/l,通过短程硝化反硝化反应器去除一部分氨氮与总氮tn,氨氮浓度约400mg/l的废水进入厌氧氨氧化反应器,该浓度为厌氧氨氧化反应的适宜浓度。实施例2通过蒸氨出水与焦化废水原水混合调控氨氮浓度,通过短程硝化反硝化作为厌氧氨氧化的预处理工艺,同时去除部分氨氮和tn,然后通过厌氧氨氧化实现氨氮与tn的去除。

对比例1

某焦化厂焦化废水原水,氨氮浓度为4800mg/l,cod为4600mg/l,水温30℃,将所述焦化废水原水进行蒸氨处理后(水温为105℃),经隔油池处理后出水氨氮为80mg/l,硝氮为250mg/l,cod为3000mg/l,然后采用aoo(厌氧-缺氧-好氧)的方法进行生化处理,监测工艺过程发现:由于蒸氨后水温为105℃,夏季厂内冷源缺乏,高温季节,冷却塔难以将水温降低至37℃以下,aoo运行最高温度超过40℃,微生物难以存活,生化系统处理效率降低,难以稳定运行。

由实施例1和对比例1可知,本发明通过将焦化废水原水与蒸氨后废水混合,能够降低高温水冷却的处理量,将蒸氨后冷却出水的温度降低1℃,同时调控氨氮浓度至厌氧氨氧化处理的最佳浓度区间(250~500mg/l),通过水解酸化和短程硝化反硝化的预处理后,再经过厌氧氨氧化处理,不仅解决了原系统出水水温高、难以稳定运行以及无法采用厌氧氨氧化处理的问题,同时降低了接近10%的蒸氨系统处理水量,减少了加热与冷却的过程中的热交换费用及加碱量,运行成本可降低6元/m3

以上所述仅是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

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