[发明专利]一种煤化工废水生物处理方法、系统及其生物反应器

说明书

技术领域

本发明涉及废水处理领域，具体地，本发明涉及含高浓度有机污染物和氨氮的煤化工废水处理领域。

背景技术

煤化工废水是煤化工生产过程，在煤高温炼焦、煤气净化、焦化产品回收及精制过程产生的废水。煤化工废水中污染物种类繁多、成分复杂，如酚类、苯系物、含氮杂环芳烃、多环芳烃等有机污染物，硫化物、硫氰化物、氰化物等有毒无机污染物以及高浓度的氨氮。生物法是目前广泛采用的处理技术，其中以传统的生物脱氮工艺（A/O工艺）及其改进工艺（如A²/O，A²/O²等工艺）应用最多。

例如，CN 102659287A公开了一种煤化工废水处理的联合方法，它涉及煤化工废水处理方法。该发明通过如下步骤来实现：煤化工废水先通过隔油池进行除油处理；再通入水解酸化塔对难降解的有机物进行分解；然后再经过厌氧-好氧流化床耦合生化系统处理降解有机物质；最后通入混凝沉淀池进行沉淀处理，污泥外排，出水流入清水池。

这些处理工艺出水COD很难达到国家污水综合排放标准要求（GB9878-1996，即COD<100mg/L），且处理成本很高。主要原因是：

（1）煤化工废水中难以通过传统生物法去除的有机物占总有机物的10-20%，其中多为结构复杂的酚类、杂环化合物、多环芳烃及其衍生物。传统活性污泥法进行生物好氧降解过程中，这类物质降解速度很慢或者不能降解；另一方面，好氧降解过程随着多环芳烃结构的开环可能产生长链酸类、酮类、脂类等更难被生物降解的物质，导致处理后废水的COD一般较高，在300-500mg/L。

（2）另一方面，传统生物工艺往往采用单个好氧反应池去除有机物和氨氮，即好氧异养菌和硝化细菌同时生长，而且生物工艺采用很高的污泥回流比（>150%），使活性污泥周期性改变生长条件、发挥不同的生物功能，不利于形成功能菌群，并抑制硝化细菌的活性，造成处理工艺有机物去除效率低、运行稳定性差、处理成本较高。这种情况下，异养菌优势生长而硝化细菌活性受到抑制，活性污泥优先降解有机物；降解废水中毒性很强的难降解有机物的功能菌群生长缓慢且需要稳定的外界环境，培养周期较长。高浓度的有机物会抑制硝化细菌的活性，硝化反应只发生在好氧反应池末端，且硝化细菌生长缓慢、世代周期长、耐毒性差，影响生物工艺运行稳定性并提高处理成本。

（3）煤化工废水含高浓度的氨氮，传统生物脱氮过程较长，需消耗大量动力和药剂，导致废水处理成本很高。

周梅（攀钢煤化工厂废水处理系统优化改造，周梅，工业安全与环保，2009年第35卷第7期，2009年7月）采用A/O²+生物接触氧化工艺对废水进行处理。该发明在缺氧反应未采用厌氧反应将难降解有机物转化为易降解小分子有机物，导致缺氧反应压力较大，造成难降解有机物的去除效率较低；另外，虽然其将脱碳和硝化反应分开进行，并且将硝化反应分为两步，但是其两步硝化反应条件相同，即短程硝化反应和全程硝化反应同时进行，造成需氧量和耗碱量较高，处理成本高，处理速率较低。

李亚新等（生物膜法A²/O²焦化废水处理系统中好氧反应器工艺特性，李亚新，赵义，岳秀萍，杨怀旺，杜金成，姚润生，马健安，工业水处理，第28卷第1期，2008年1月）采用生物膜法A²/O²法处理焦化废水，其采用两步好氧反应，即脱碳和硝化反应分开进行，有利于硝化菌对氨氮的处理。但是其采用一步硝化，短程硝化反应和全程硝化反应同时进行，并且为了降低出水中亚硝酸根含量，降低出水毒性，势必要以全程硝化为主，因此，需氧量和耗碱量较高，处理成本高，处理速率较低。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的之一在于提供一种煤化工废水生物处理新方法，通过开发生物反硝化的难降解有机物去除能力与短程硝化-反硝化生物脱氮新技术耦合集成，实现快速、高效、低成本的废水处理。

所述煤化工废水生物处理方法为厌氧-缺氧/碳氧化-短程硝化-全程硝化（A²/O³）方法，包括：使经过物化预处理的煤化工废水依次进入厌氧反应器、缺氧反应器、一级好氧反应器、二级好氧反应器和三级好氧反应器，然后排放，其中，缺氧反应器N/C值为2.5-3.5，一级好氧反应器溶解氧浓度为1-6mg/L，二级好氧反应器溶解氧浓度为1-3mg/L，温度为30-38℃，pH为7.5-9，三级好氧反应器溶解氧浓度为3-5mg/L，温度为22-30℃，pH为6.5-7.5。