一种降解煤热解废水环状化合物的微氧生物处理系统及其方法技术方案

一种降解煤热解废水环状化合物的微氧生物处理系统及其方法，涉及污水处理技术领域。本发明专利技术的目的是要解决现有技术中半焦和活性焦均难以再生，能耗、成本大，粉末活性碳或者活性焦粉等污泥载体易对深度处理的膜、高级氧化设备造成阻塞的问题。方法：启动潜水搅拌器通过微孔气盘曝气装置向池a中送风，煤热解废水经过磁改性活性焦的吸附以及污泥‑生物膜协同降解作用后，进入到池b中，再经过半焦的吸附和过滤进入到环形出水堰中，经过环形出水堰的锯齿结构的拦截后，通过出水管流出，完成降解煤热解废水环状化合物。本发明专利技术可获得一种降解煤热解废水环状化合物的微氧生物处理系统及其方法。

A micro oxygen biological treatment system and method for degradation of cyclic compounds in coal pyrolysis wastewater

【技术实现步骤摘要】
一种降解煤热解废水环状化合物的微氧生物处理系统及其方法
本专利技术涉及污水处理
，具体涉及一种降解煤热解废水环状化合物的微氧生物处理系统及其方法。
技术介绍
煤化工废水中含有大量环状有机物，大多具备较强的生物毒性和致癌性，是煤化工废水最主要的难降解物质和危险物质。煤化工废水处理以生物处理为核心，厌氧-缺氧-好氧等为基础的生物处理和后续的高级氧化、膜生物反应器是主流的处理流程。但传统生物处理好氧处理一般能耗较高，且难以去除环状化合物，导致后续高级氧化如臭氧、芬顿氧化能耗、物料消耗增加，当前的处理工艺流程通常是以极大的能耗、物料消耗为代价处理环状化合物。生物膜法由于环状有机物泥龄较长且具有明显的氧气梯度能够适应复杂环境，对有毒难降解物质具有较强的耐受性，相比于悬浮污泥更适宜降解环状有机物。半焦是煤热解产业的廉价副产物，常规利用途径为电厂燃料。由于大量介孔和酸性官能团，在选择性吸附有毒难降解环状有机物方面具有得天独厚的优势。半焦能够通过吸附、过滤去除部分环状有机物和油类，并减轻出水色度和浊度。半焦及活性焦在废水吸附工艺中已有应用，但单独作为吸附剂，半焦/活性焦均难以再生，成本、能耗较大。活性焦是半焦进一步活化的产品，显著提升了吸附比表面积，而且其能够作为载体与活性污泥协同去除环状有机物。实际工程中，粉末活性碳或者活性焦粉等作为污泥载体，常随出水流出，对深度处理的膜、高级氧化设备造成阻塞等严重问题。同时，由于粉末活性碳或者活性焦粉与污泥混合后难以分离，导致材料无法回收，常在排泥时随泥进入污泥处理处置单元，增加污泥处理压力。
技术实现思路
本专利技术的目的是要解决以下问题：(1)当前的煤化工废水处理工艺流程通常是以极大的能耗、物料消耗代价处理环状化合物；(2)如果将半焦或活性焦单独作为吸附剂，由于半焦和活性焦均难以再生，成本和能耗较大；(3)粉末活性碳或者活性焦粉等作为污泥载体，常随出水流出，对深度处理的膜、高级氧化设备造成阻塞等严重问题；而提供一种降解煤热解废水环状化合物的微氧生物处理系统及其方法。一种微氧生物处理系统，为半地下式圆柱形结构，包括微氧活性焦载体移动生物床系统、半焦过滤层系统和物料回收系统，所述微氧活性焦载体移动生物床系统位于地面以下，微氧活性焦载体移动生物床系统包括鼓风机、微孔气盘曝气装置、进水管、至少一个潜水搅拌器、活性污泥、磁改性活性焦、多参数水质监测器和池a，所述半焦过滤层系统包括滤料支撑层、半焦、出水管、液位传感器、测压管、环形出水堰和池b，所述物料回收系统包括电磁式起重滑轮装置和电磁回收装置；所述进水管和微孔气盘曝气装置均穿设在池a的下方，且微孔气盘曝气装置位于进水管的下方，微孔气盘曝气装置的一端与鼓风机连通，潜水搅拌器设置在池a的底部，活性污泥和磁改性活性焦分布在池a中，所述滤料支撑层位于池a和池b之间，且滤料支撑层将池a和池b隔断，所述测压管垂直穿设在滤料支撑层上，滤料支撑层上开设有支撑层孔洞，测压管的底端设置有多参数水质监测器，测压管的内壁上设有液位传感器，所述滤料支撑层的两端连接有电磁式起重滑轮装置，池b的底部设置有电磁回收装置，池b的内部分布有半焦，池b的顶部的外壁上沿设置有环形出水堰，环形出水堰上穿设有出水管。利用一种微氧生物处理系统降解煤热解废水环状化合物的方法，按以下步骤完成：一、先将煤热解废水经进水管加入到池a中，当煤热解废水水位超过潜水搅拌器时，启动潜水搅拌器，通过池b的两侧的电磁式起重滑轮装置提升滤料支撑层至滤料支撑层的底部高出池b的顶部，然后将活性污泥和磁改性活性焦从滤料支撑层的底部与池b的顶部的空隙加入到池a中，待煤热解废水、活性污泥和磁改性活性焦充分混合后，再启动鼓风机通过微孔气盘曝气装置向池a中送风，煤热解废水经过磁改性活性焦的吸附以及污泥-生物膜协同降解作用后，得到一级处理煤热解废水出水；测压管的底端设置的多参数水质监测器对池a中的煤热解废水进行实时监测；二、一级处理煤热解废水出水通过滤料支撑层的支撑层孔洞进入到池b中，经过半焦的吸附和过滤，得到二级处理煤热解废水出水；当水位超过池b的上沿后，二级处理煤热解废水出水进入到环形出水堰中，二级处理煤热解废水出水经过环形出水堰的锯齿结构的拦截后，通过出水管流出，完成降解煤热解废水环状化合物，测压管的内壁设置的液位传感器对测压管内的水位进行监测。本专利技术的有益效果：(1)本专利技术中，煤热解废水经磁改性活性焦弹性吸附、活性污泥-生物膜强化降解等能够消除废水中绝大多数环状化合物，从而替代传统缺氧-好氧生物降解工艺，大幅减轻后续膜处理、高级氧化压力，甚至取代高级氧化工艺，进而全方位削减废水处理成本，提升物料、能源利用效率；(2)磁改性活性焦为精选优质半焦再次中高温活化，并负载纳米四氧化三铁的产物，强化了化学吸附和电化学生物降解。一方面，磁性活性焦将π-电子从有机物分子转移到铁的空位d轨道形成键，能够快速吸附煤热解废水中难生化的非极性和弱极性芳香化合物。另一方面，由于铁-碳多孔结构及电势差磁性活性焦能筛选、富集电活性细菌形成部分生物膜，通过对目标难降解物质的电化学强化降解提升废水可生化性，同时生物膜降解实现吸附位点原位再生，形成弹性吸附。鉴于相似的粉末活性炭强化生物工艺难于回收，随出水或者排泥流失给后续水处理工段或者污泥处理工段造成压力，本专利技术采用电磁回收装置，在排泥时利用磁吸附保留活性焦，防止活性焦随污泥流失，另外将滤层建于生物降解系统上方拦截可能随水溢出的颗粒；(3)微氧活性焦载体移动生物床系统利用多参数水质监测器数据反馈，通过调节微气泡曝气和搅拌实现微氧环境，磁性活性焦同时作为吸附剂和载体用于吸附环状化合物并筛选、富集特异性电活性降解菌，与系统中悬浮污泥协同降解环状化合物，本系统为上升流反应器，进水通过生物降解后进入半焦过滤层系统进一步处理；(4)首先，煤热解废水与磁改性活性焦充分接触，通过磁性活性焦的微磁体、介孔和酸性官能团选择性吸附大分子非极性环状物质和弱碱性含氮环状化合物及游离氨，大幅减轻环状有机污染物对悬浮污泥的毒性及抑制性，促进悬浮污泥生长。其次，铁-碳电势差实现对电化学活性的微生物筛选及富集过程，形成厌氧/缺氧微电流生物膜体系，通过厌氧/缺氧生物膜水解开环反应将环状有机物开环。一方面，磁改性活性焦原吸附位点得到释放，实现吸附剂原位再生过程；另一方面，开环后的污染物易于好氧条件下生化代谢，是适宜微好氧条件下悬浮污泥的良好碳源，实现了污泥-生物膜协同降解过程；堆积的颗粒半焦滤层能够充分截留上升出水的悬浮污泥，一方面能够维持生物床的高污泥浓度，另一方面能够大幅降低出水悬浮物(SS)和总油，充分减少出水浊度。而且，滤层在过滤过程会形成明显过滤梯度，下层截留的污泥会形成厌氧/缺氧生物膜，进一步进行环状有机物水解和反硝化过程；(5)半焦为煤低温热解大量产生的副产物，外观呈黑色至暗灰色，无光泽，质软、脆，具有开放气孔，强度比高温焦炭差，挥发分含量显著高于焦炭，一般为10％～20％，有较大的比表面，其吸附性能有的可接本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种微氧生物处理系统，为半地下式圆柱形结构，其特征在于所述微氧生物处理系统包括微氧活性焦载体移动生物床系统、半焦过滤层系统和物料回收系统，所述微氧活性焦载体移动生物床系统位于地面(19)以下，微氧活性焦载体移动生物床系统包括鼓风机(1)、微孔气盘曝气装置(2)、进水管(3)、至少一个潜水搅拌器(4)、活性污泥、磁改性活性焦(5)、多参数水质监测器(6)和池a(20)，所述半焦过滤层系统包括滤料支撑层(7)、半焦(11)、出水管(13)、液位传感器(15)、测压管(16)、环形出水堰(18)和池b(21)，所述物料回收系统包括电磁式起重滑轮装置(9)和电磁回收装置(10)；/n所述进水管(3)和微孔气盘曝气装置(2)均穿设在池a(20)的下方，且微孔气盘曝气装置(2)位于进水管(3)的下方，微孔气盘曝气装置(2)的一端与鼓风机(1)连通，潜水搅拌器(4)设置在池a(20)的底部，活性污泥和磁改性活性焦(5)分布在池a(20)中，所述滤料支撑层(7)位于池a(20)和池b(21)之间，且滤料支撑层(7)将池a(20)和池b(21)隔断，所述测压管(16)垂直穿设在滤料支撑层(7)上，滤料支撑层(7)上开设有支撑层孔洞(8)，测压管(16)的底端设置有多参数水质监测器(6)，测压管(16)的内壁上设有液位传感器(15)，所述滤料支撑层(7)的两端连接有电磁式起重滑轮装置(9)，池b(21)的底部设置有电磁回收装置(10)，池b(21)的内部分布有半焦(11)，池b(21)的顶部的外壁上沿设置有环形出水堰(18)，环形出水堰(18)上穿设有出水管(13)。/n...

【技术特征摘要】
1.一种微氧生物处理系统，为半地下式圆柱形结构，其特征在于所述微氧生物处理系统包括微氧活性焦载体移动生物床系统、半焦过滤层系统和物料回收系统，所述微氧活性焦载体移动生物床系统位于地面(19)以下，微氧活性焦载体移动生物床系统包括鼓风机(1)、微孔气盘曝气装置(2)、进水管(3)、至少一个潜水搅拌器(4)、活性污泥、磁改性活性焦(5)、多参数水质监测器(6)和池a(20)，所述半焦过滤层系统包括滤料支撑层(7)、半焦(11)、出水管(13)、液位传感器(15)、测压管(16)、环形出水堰(18)和池b(21)，所述物料回收系统包括电磁式起重滑轮装置(9)和电磁回收装置(10)；
所述进水管(3)和微孔气盘曝气装置(2)均穿设在池a(20)的下方，且微孔气盘曝气装置(2)位于进水管(3)的下方，微孔气盘曝气装置(2)的一端与鼓风机(1)连通，潜水搅拌器(4)设置在池a(20)的底部，活性污泥和磁改性活性焦(5)分布在池a(20)中，所述滤料支撑层(7)位于池a(20)和池b(21)之间，且滤料支撑层(7)将池a(20)和池b(21)隔断，所述测压管(16)垂直穿设在滤料支撑层(7)上，滤料支撑层(7)上开设有支撑层孔洞(8)，测压管(16)的底端设置有多参数水质监测器(6)，测压管(16)的内壁上设有液位传感器(15)，所述滤料支撑层(7)的两端连接有电磁式起重滑轮装置(9)，池b(21)的底部设置有电磁回收装置(10)，池b(21)的内部分布有半焦(11)，池b(21)的顶部的外壁上沿设置有环形出水堰(18)，环形出水堰(18)上穿设有出水管(13)。


2.根据权利要求1所述的一种微氧生物处理系统，其特征在于所述物料回收系统还包括楼梯(12)、活动盖板(14)和滤料更换平台(17)，活动盖板(14)设置在所述微氧生物处理系统的顶部，楼梯(12)设置在微氧生物处理系统的一侧，楼梯(12)的顶部为滤料更换平台(17)。


3.根据权利要求1所述的一种微氧生物处理系统，其特征在于所述滤料支撑层(7)由上下层结构构成，上下层结构上均垂直开设有支撑层孔洞(8)，且上下层结构的支撑层孔洞(8)错位分布，所述环形出水堰(18)的顶部的内壁沿水平方向均布有锯齿结构。


4.根据权利要求1所述的一种微氧生物处理系统，其特征在于所述的多参数水质监测器(6)包括溶解氧、pH和氧化还原电位检测装置。


5.利用一种微氧生物处理系统降解煤热解废水环状化合物的方法，其特征在于该方法按以下步骤完成：
一、先将煤热解废水经进水管(3)加入到池a(20)中，当煤热解废水水位超过潜水搅拌器(4)时，启动潜水搅拌器(4)，通过池b(21)的两侧的电磁式起重滑轮装置(9)提升滤料支撑层(7)至滤料支撑层(7)的底部高出池b(21)的顶部，然后将活性污泥和磁改性活性焦(5)从滤料支撑层(7)的底部与池b(21)的顶部的空隙加入到池a(20)中，待煤热解废水、活性污泥和磁改性活性焦(5)充分混合后，再启动鼓风机(1)通过微孔气盘曝气装置(2)向池a(20)中送风，煤热解废水经过磁改性活性焦(5)的吸附以及污泥-生物膜协同降解作用后，得到一级处理煤热解废水出水；测压管的底端设置...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩洪军，郑梦启，徐春燕，张正文，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学水资源国家工程研究中心有限公司，
类型：发明
国别省市：黑龙;23