本發(fā)明屬于一種高效生化處理煤氣化廢水的方法，具體地說，是將傳統(tǒng)的a²o²工藝中各單元間的邏輯順序按照其污染物去除特征進(jìn)行重排，并改進(jìn)反應(yīng)條件，強(qiáng)化各單元對各自特征污染物的去除效率，實現(xiàn)系統(tǒng)對廢水中污染物的高效去除，提升出水水質(zhì)。

背景技術(shù)：

魯奇煤氣化廢水是在采用魯奇爐碎煤加壓氣化工藝制造煤氣的過程中所產(chǎn)生的廢水，其中荒煤氣中夾帶的水蒸氣在經(jīng)過初冷凝器時形成的冷卻水稱作剩余氨水，含有高濃度的酚、氨、氰和焦油等，這是魯奇煤氣化廢水中最主要的污染物來源。

目前工程應(yīng)用的煤氣化廢水生化處理工藝主要有活性污泥法(cas)、序批式活性污泥法(sbr)、缺氧/好氧工藝(a/o)、厭氧/缺氧/好氧工藝(a/a/o)、生物膜法等。通過運(yùn)行案例可以看出，以上工藝能夠去除廢水中大部分污染物，降低廢水毒害性，但是出水中仍含有大量有機(jī)物和氨氮，出水遠(yuǎn)不能達(dá)到回用或排放標(biāo)準(zhǔn)，而且易受來水水質(zhì)、水量波動影響，造成系統(tǒng)處理效率驟降，需要很長時間才能恢復(fù)正常。這些工藝還存在水力停留時間過長的問題，造成工程占地面積大、投資大以及運(yùn)行費(fèi)用高。

因此，需要開發(fā)一種高效穩(wěn)定的處理魯奇煤氣化廢水的生化工藝，在不增加投資運(yùn)行成本的前提下提高污染物去除效率。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了解決傳統(tǒng)生化工藝處理魯奇煤氣化廢水存在的問題，本發(fā)明采用一種改進(jìn)處理工藝，通過改進(jìn)缺氧反硝化、好氧脫碳、厭氧水解和好氧硝化的組合邏輯和運(yùn)行方式，提高廢水生化處理效率。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

一種新型煤氣化廢水處理系統(tǒng)，將缺氧反硝化池(a1)置于生化系統(tǒng)的最前端，包括順次連通的缺氧反硝化池(a1)、好氧脫碳池(o1)、厭氧水解池(a2)和好氧硝化池(o2)。

進(jìn)一步，還包括中沉池和二沉池，中沉池污泥回流至缺氧反硝化池(a1)，二沉池污泥回流至好氧硝化池(o2)；中沉池與二沉池均為雙層套筒結(jié)構(gòu)；中沉池與二沉池內(nèi)設(shè)置有泥斗，該泥斗內(nèi)設(shè)置有刮泥機(jī)。

進(jìn)一步，缺氧反硝化池(a1)內(nèi)部的固定床的上下層均設(shè)置有攪拌槳葉。

進(jìn)一步，好氧脫碳池(o1)填充有bf彈性填料，填充比60％～80％；該好氧脫碳池內(nèi)設(shè)置在線do檢測聯(lián)鎖控制曝氣裝置，池內(nèi)溶氧濃度do0.5～1mg/l。

進(jìn)一步，厭氧水解池(a2)內(nèi)的固定床下層設(shè)有攪拌漿葉；該厭氧水解池內(nèi)設(shè)置溫度探頭和電伴熱帶。

進(jìn)一步，好氧硝化池(o2)填充有bf彈性填料，填充比60％～80％；該好氧硝化池內(nèi)設(shè)置在線do檢測聯(lián)鎖控制曝氣裝置，池內(nèi)溶氧濃度do2～3mg/l。

本發(fā)明具有的優(yōu)點(diǎn)和積極效果是：

(1)將缺氧反硝化池(a1)置于系統(tǒng)最前端，設(shè)置攪拌裝置提高傳質(zhì)速率并抑制反硝化污泥上??；反硝化前置的優(yōu)勢包括：反硝化碳源充足，脫氮效率高；降低后續(xù)工段的有機(jī)負(fù)荷；回流硝化液對進(jìn)水的稀釋能夠增強(qiáng)系統(tǒng)抗負(fù)荷沖擊能力；充分發(fā)揮兼性菌可降解難降解有機(jī)物的特性，改善出水效果；

(2)好氧脫碳池(o1)保持低溶解氧運(yùn)行，低溶解氧會形成好氧和局部缺氧環(huán)境，強(qiáng)化對難降解有機(jī)物的去除，并抑制硝化反應(yīng)，防止硝酸鹽對水解酸化池內(nèi)厭氧菌活性產(chǎn)生干擾；

(3)厭氧水解池(a2)設(shè)置攪拌裝置提高傳質(zhì)速率；廢水中大部分有機(jī)物被前端的反硝化菌和好氧菌去除，剩下的多為難降解有機(jī)物，通過厭氧菌的水解作用，改變有機(jī)物結(jié)構(gòu)，提高廢水可生化性；

(4)好氧硝化池(o2)采用生物膜技術(shù)延長硝化菌的污泥停留時間，并保持高溶解氧環(huán)境，強(qiáng)化硝化效果以及對廢水中剩余有機(jī)物的去除。

附圖說明

圖1是實施例中一種反硝化前置處理煤氣化廢水的生化工藝流程圖；

圖2是實施例中反應(yīng)器水樣分析結(jié)果。

圖中：1、缺氧反硝化池，2、好氧脫碳池，3、厭氧水解池，4、好氧硝化池，5、中沉池，6、二沉池，7、進(jìn)水槽，8、出水槽，9、蠕動泵，10、曝氣風(fēng)機(jī)。

具體實施方式

需要說明的是，在不沖突的情況下，本發(fā)明中的實施例及實施例中的特征可以相互組合。

在本發(fā)明的描述中，需要理解的是，術(shù)語“中心”、“縱向”、“橫向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底”、“內(nèi)”、“外”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對本發(fā)明的限制。此外，術(shù)語“第一”、“第二”等僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性或者隱含指明所指示的技術(shù)特征的數(shù)量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隱含地包括一個或者更多個該特征。在本發(fā)明的描述中，除非另有說明，“多個”的含義是兩個或兩個以上。

在本發(fā)明的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語“安裝”、“相連”、“連接”應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機(jī)械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內(nèi)部的連通。對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以通過具體情況理解上述術(shù)語在本發(fā)明中的具體含義。

下面將參考附圖并結(jié)合實施例來詳細(xì)說明本發(fā)明。

具體實施方式

本實施例的一種新型煤氣化廢水處理系統(tǒng)，包括順次連接的缺氧反硝化池(a1)、好氧脫碳池(o1)、厭氧水解池(a2)和好氧硝化池(o2)。

其中，缺氧反硝化池(a1)有效反應(yīng)容積6l，hrt為18h，采用生物固定床+攪拌的運(yùn)行方式，該硝化池內(nèi)部的固定床上下分別設(shè)置攪拌槳葉。

好氧脫碳池(o1)填充bf彈性填料，填充比70％，有效反應(yīng)容積8l，hrt為24h；設(shè)置在線do檢測聯(lián)鎖控制曝氣裝置，保持池內(nèi)較低的溶氧濃度(do0.5～1mg/l)。

中沉池與二沉池設(shè)計參數(shù)一致，均為雙層套筒結(jié)構(gòu)；中沉池與二沉池內(nèi)設(shè)置有泥斗，該泥斗內(nèi)設(shè)置有刮泥機(jī)，強(qiáng)化沉淀效果；中沉池污泥回流至缺氧反硝化池(a1)，二沉池污泥回流至好氧硝化池(o2)。

厭氧水解池(a2)有效反應(yīng)容積8l，hrt為24h；采用生物固定床+攪拌的運(yùn)行方式，固定床下設(shè)一個攪拌漿葉能夠保證廢水與填料表面的微生物充分接觸反應(yīng)；反應(yīng)器設(shè)置溫度探頭和電伴熱帶。

好氧硝化池(o2)填充bf彈性填料，填充比70％，有效反應(yīng)容積4l，hrt為12h；設(shè)置在線do檢測聯(lián)鎖控制曝氣裝置，保持池內(nèi)高溶氧濃度(do2～3mg/l)。

本實施例的煤氣化廢水處理系統(tǒng)處理廢水過程主要包括以下兩個階段：

一、反應(yīng)器啟動階段：

廢水來源和水質(zhì)：以某煤氣化廠的魯奇碎煤加壓氣化廢水經(jīng)過隔油-蒸氨-脫酚預(yù)處理后出水為系統(tǒng)進(jìn)水，廢水水質(zhì)cod為2700～3200mg/l，總酚(tp)1000～1250mg/l，氨氮(nh3-n)120～180mg/l，總氮(tn)310～400mg/l。

反應(yīng)器接種污泥：a1、o1和o2池的接種污泥來自市政污水廠cast工藝的二沉池排泥，該排泥為活性污泥，污泥接種濃度為5000mg/l，a2池接種污泥來自市政污水廠的厭氧水解池排泥，污泥接種濃度為5000mg/l。

反應(yīng)器啟動：接種污泥后，好氧反應(yīng)器o1和o2投加適量醋酸鈉、氯化銨和其他營養(yǎng)元素進(jìn)行悶曝，反應(yīng)器每運(yùn)行24h停止曝氣，待污泥沉淀后換水進(jìn)入下一個周期。

營養(yǎng)元素成分及投加量如表1所示：

表1營養(yǎng)元素投加表

a1投加適量營養(yǎng)元素(同表1，并額外加50mg/l硝酸鈉)進(jìn)行攪拌，每運(yùn)行24h停止攪拌，待污泥沉淀后換水進(jìn)入下一個周期。a2投加適量營養(yǎng)元素(同表1，有機(jī)物以100mg/l淀粉替代醋酸鈉)進(jìn)行攪拌，每運(yùn)行24h停止攪拌，待污泥沉淀后換水進(jìn)入下一個周期。

啟動總周期為10d左右，以微生物掛膜成功及有機(jī)物去除(a1、o1和o2)或轉(zhuǎn)化率(a2)達(dá)到80％為準(zhǔn)。

二、反應(yīng)器運(yùn)行階段：

廢水自進(jìn)水槽通過蠕動泵提升至a1池，進(jìn)水槽和蠕動泵之間通過球閥切斷。廢水自a1反應(yīng)器底部進(jìn)入，廢水流量為8l/d。a1池內(nèi)的攪拌器轉(zhuǎn)速為60rpm，保持反應(yīng)器內(nèi)泥水充分混合。a1出水自反應(yīng)器上部出水口溢流至o1池底部進(jìn)水口，o1池曝氣采用變頻曝氣風(fēng)機(jī)，通過池內(nèi)do在線儀連鎖控制曝氣量，使反應(yīng)器內(nèi)do維持在0.5～1.0mg/l。o1池出水溢流至中沉池套筒內(nèi)，中沉池內(nèi)設(shè)刮泥機(jī)強(qiáng)化污泥沉淀效果，刮泥機(jī)轉(zhuǎn)速3rpm。沉淀污泥自底部經(jīng)蠕動泵回流至a1池，回流量為4l/d(50％回流比)，回流污泥的作用一方面是稀釋進(jìn)水濃度，另一方面維持a1池內(nèi)懸浮污泥濃度，剩余污泥經(jīng)排泥管線定期排泥。經(jīng)沉淀后的上清液自中沉池上部出水口溢流至a2反應(yīng)器底部進(jìn)水口，a2池內(nèi)的攪拌器轉(zhuǎn)速為60rpm。a2池內(nèi)設(shè)加熱帶和溫控儀表，自動控制反應(yīng)器內(nèi)溫度維持在30±1℃。a2出水自反應(yīng)器上部出水口溢流至o2池底部進(jìn)水口，o2池曝氣采用變頻曝氣風(fēng)機(jī)，通過池內(nèi)do在線儀連鎖控制曝氣量，使反應(yīng)器內(nèi)do維持在2.0mg/l。o2溢流出水進(jìn)入二沉池，二沉池設(shè)置參數(shù)與中沉池一致，二沉池回流污泥經(jīng)蠕動泵送至o2池進(jìn)水口，回流量為4l/d(50％回流比)。二沉池出水溢流至產(chǎn)水槽，產(chǎn)水槽部分硝化液經(jīng)蠕動泵回流至系統(tǒng)最前端的a1池，為反硝化反應(yīng)提供硝化液，回流量為16l/d(200％回流比)，多余硝化液通過產(chǎn)水槽上端溢流水口外排。

反應(yīng)器啟動后系統(tǒng)開始連續(xù)運(yùn)行，運(yùn)行初期用自來水對廢水進(jìn)行稀釋后進(jìn)水，當(dāng)系統(tǒng)cod和nh3-n去除率分別達(dá)到80％和60％時提高進(jìn)水比例，進(jìn)水中原廢水比例梯度為20％、40％、60％、80％、100％。進(jìn)水廢水達(dá)到100％后，系統(tǒng)連續(xù)運(yùn)行100d，每天定時對各反應(yīng)器進(jìn)行檢測，檢測指標(biāo)包括ph值、do、污泥濃度以及cod、tp、nh3-n、tn和nox-n等水質(zhì)指標(biāo)。

在設(shè)定運(yùn)行條件下(hrta1＝18h，hrto1＝24h，hrta2＝24h，hrto2＝12h，總hrt＝78h，r＝200％)，主要監(jiān)測污染物出水濃度為cod169～186mg/l，tp3～5mg/l，nh3-n8～12mg/l，tn57～75mg/l，去除率分別為93.5％～94.2％，99.6％，91.6％～94.5％，78.7％～81.5％。

對各反應(yīng)器水樣分析結(jié)果如圖1所示，廢水中60％以上的tn和30％左右cod的去除在缺氧反硝化池完成，進(jìn)水中充足的有機(jī)物保證了反硝化菌所需碳源，提高了反硝化效率。好氧脫碳池去除了廢水中50％的cod和15％的tn，低溶解氧環(huán)境和生物膜的應(yīng)用，實現(xiàn)了cod的高效去除和單一反應(yīng)器內(nèi)的同時硝化反硝化。厭氧水解池內(nèi)cod去除率只有10％(以厭氧池進(jìn)水濃度計)，而氨氮濃度增加15％，說明在該反應(yīng)器內(nèi)主要發(fā)生了有機(jī)物結(jié)構(gòu)變化，含氮有機(jī)物通過水解反應(yīng)釋放出氨氮，廢水生化性得到提高。硝化池出水中nox-n主要為no3-n(no3-n/nox-n＞95％)，no2-n只有在系統(tǒng)運(yùn)行初期出現(xiàn)短期濃度積累，很快降至0.5mg/l以下，說明池內(nèi)硝化菌的反應(yīng)活性高，沒有受到廢水中有毒污染物的抑制。

將反硝化置于系統(tǒng)前端是基于反硝化菌可以利用一些有毒或難降解有機(jī)物作為反硝化碳源，特別在與易降解共代謝基質(zhì)(如苯酚)共存的環(huán)境下，而且降解速率高于厭氧反應(yīng)。以反硝化池為反應(yīng)器，以苯酚為共基質(zhì)碳源，分別以吡啶、喹啉和吡咯為目標(biāo)代謝物，通過批次反硝化共代謝試驗發(fā)現(xiàn)：吡啶作反硝化碳源的降解反應(yīng)啟動周期長，而且容易對微生物活性抑制，而苯酚的加入可以縮短啟動周期。吡啶單基質(zhì)的最高污泥去除速率為4.38mg/(gmlss·h)；喹啉和吡咯在作為單基質(zhì)反硝化碳源時的去除效率分別只有18.5％和14.9％。而與苯酚共基質(zhì)時去除效果都有明顯改善，且去除率隨著苯酚濃度的增大上升，其在本系統(tǒng)取得的最高去除率分別達(dá)到73.8％和65.9％。兩者的最高污泥降解速率為1.86和1.09mg/(gmlss·h)。

綜上，通過實驗結(jié)果可以看到，a²o²系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)有機(jī)物和氨氮類污染物的高效去除，且系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，未出現(xiàn)處理效果驟降，出水惡化的現(xiàn)象。各反應(yīng)器運(yùn)行穩(wěn)定，分工明確，對各自特征污染物的去除效率高，說明系統(tǒng)設(shè)置和運(yùn)行條件選擇合理。本系統(tǒng)將傳統(tǒng)生化處理單元改造后進(jìn)行有機(jī)組合，提高了對煤氣化廢水中污染物的去除效率，降低出水污染物濃度，減輕了后續(xù)廢水排放或回用深度處理系統(tǒng)的運(yùn)行壓力，且環(huán)保、經(jīng)濟(jì)效益顯著，是一種高效低耗的先進(jìn)工藝。

以上所述僅為本發(fā)明創(chuàng)造的優(yōu)選實施例而已，并不用以限制本發(fā)明創(chuàng)造，凡在本發(fā)明創(chuàng)造的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明創(chuàng)造的保護(hù)范圍之內(nèi)。