微氧颗粒污泥与生物电极耦合焦化废水强化处理方法及处理装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种微氧颗粒污泥与生物电极耦合焦化废水强化处理方法及处理装置，采用两级泥水高效传质反应器构型，利用微氧颗粒污泥与生物电极分室耦合和同室耦合所形成的组合系统，对焦化废水进行高效处理。依托两级微氧颗粒污泥反应器内的高活性、高浓度微氧颗粒污泥的微环境优势、丰富微生物菌群优势、种间强化传质优势和泥水强化传质优势，实现焦化废水中COD、氨氮、TN、酚类、硫氰化物、氰化物等的同步高效去除；依托三对生物电极耦联系统进一步强化系统内的难降解COD和累积的氨氮、硝酸盐和硫酸盐的去除，实现焦化废水的高效低耗处理和回用。

Strengthening treatment method and treatment device of coking wastewater with coupling of micro oxygen granular sludge and bio electrode

【技术实现步骤摘要】
微氧颗粒污泥与生物电极耦合焦化废水强化处理方法及处理装置
本专利技术涉及环保
，具体涉及一种以微氧颗粒污泥与生物电极耦合的焦化废水强化处理方法，以及适用于该处理方法的处理装置。
技术介绍
焦化行业的废水处理不仅要考虑处理后达到《污水综合排放标准》的问题，同时还涉及到循环使用不得外排的问题。焦化废水中含有酚类、含氮杂环物质、多环芳烃物质、硫酸盐、硫氰化物、氰化物等大量难处理的毒性污染物质，这些物质如果没有适当处理就排放到环境中，会严重威胁水体安全和公众健康。焦化废水的治理是一道世界性难题。目前焦化废水生物处理所采用的A2/O工艺，其中A1、A2、O段均可以考虑采用活性污泥系统、生物膜系统或二者的组合系统。此工艺虽然能在一定程度上去除焦化废水中的污染物质，但出水COD降到一定程度后，就很难再降下去，难以达到国家排放标准。然而最关键的是，这些剩余的COD中包括了大量的毒性、致癌性物质如萘类、多环芳烃、SCN等。也就是说，目前焦化废水处理中COD达标排放成为突破的重难点，必须考虑开发新的工艺，进一步解决焦化废水中这些污染物质的去除问题。如果考虑到后续的循环使用，则难降解COD问题、氨氮造成的硝酸盐累积问题（TN去除率难以提高）、硫酸盐含量高的问题（导致设备管道腐蚀穿孔进而影响循环使用）都是需要重点解决的。行业内目前普遍考虑采用深度处理工艺解决此类难题。常用的深度处理工艺包括有混凝沉淀法、吸附法、高级氧化法、膜分离法等，但单一方法处理效果并不能满足要求，而且各方法都存在着处理成本较高的问题。组合工艺又存在着流程复杂、运行费用高、有二次污染等问题。针对目前焦化废水采用复杂处理工艺流程（物化预处理（除渣、除油、脱酚、蒸氨）+生物处理+后混凝沉淀工艺）仍然仅能满足基本达标排放，排放的焦化废水仍会对水体产生不利影响的现状，解决办法并不能简单地考虑继续不断增加后续的处理单元，尤其是增加一些投资和运行费用都很高的处理单元（膜工艺、高级氧化法等），这样势必会导致整个工艺流程越来越复杂。一种行之有效的方法是考虑回归到主流处理工艺——生物处理单元的优化，最终依托更为简单、节能、高效的工艺流程来解决焦化废水处理的难题。为此，针对焦化废水水量大、成分复杂，含有高浓度氨氮和许多难生物降解有机物，以及一些毒性有害污染物质（包括具有腐蚀性的硫酸盐），对环境危害较大的特点，研究和开发工艺流程简单、节能、环保、高效的焦化废水回用工艺和设备势在必行。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种微氧颗粒污泥与生物电极耦合焦化废水强化处理方法，以最终实现焦化废水的高效低耗处理和回用。提供一种适合于所述微氧颗粒污泥与生物电极耦合焦化废水强化处理方法的处理装置，是本专利技术的另一专利技术目的。以下给出了本专利技术所述的微氧颗粒污泥与生物电极耦合焦化废水强化处理方法。a、设置两个反应器分别作为一级反应器和二级反应器，并在两个反应器内均装填有颗粒污泥，微氧条件下借助出水循环形成微氧膨胀颗粒污泥床；在一级反应器内不同高度处分别设置第一生物阳极和第二生物阳极；在二级反应器内沿中心轴设置同样附着微生物的生物阴极，贴近二级反应器内壁设置与所述生物阴极同轴的环状的第三生物阳极。其中，位于二级反应器内的生物阴极分别与位于一级反应器内的第一生物阳极和第二生物阳极形成两对分室生物电极，与二级反应器内的第三生物阳极形成一对同室生物电极。b、焦化废水由一级反应器底部进入一级反应器中，其中的污染物质经微氧膨胀颗粒污泥床的生物降解作用，以及两对分室生物电极的生物电化学耦合作用，被降解处理，得到一级处理水由顶部排出。c、上述形成的一级处理水一部分进入一级曝气回流柱，经曝气后自一级反应器底部回流到一级反应器内，另一部分由二级反应器底部进入到二级反应器中。d、进入二级反应器内的一级处理水，其中剩余的污染物质经微氧膨胀颗粒污泥床生物降解作用，以及两对分室生物电极和一对同室生物电极的生物电化学耦合作用，再次被降解处理，得到二级处理水由顶部排出。e、形成的二级处理水一部分进入二级曝气回流柱，经曝气后自二级反应器底部回流到二级反应器内，一部分返回由一级反应器底部进入一级反应器中，一部分直接排放。单位时间内，直接排放的二级处理水体积与进入一级反应器的焦化废水体积相同；进入二级反应器的一级处理水体积等于进入一级反应器的焦化废水体积与返回至一级反应器的二级处理水体积之和。以上过程连续进行。本专利技术上述的焦化废水强化处理方法中，所述一级反应器和二级反应器始终是在微氧状态下处理废水的，保持反应器内处于微氧状态的方法是以曝气的方式对进入反应器内的回流水进行适量供氧。进而，本专利技术是通过对一级反应器和二级反应器内氧化还原电位的监测，来控制一级曝气回流柱和二级曝气回流柱内的曝气量大小，以实现向各自反应器内的适量供氧的。具体地，本专利技术是通过对曝气量大小的适度调节，将一级反应器内的氧化还原电位控制在-30～90mV，二级反应器内的氧化还原电位控制在-15～150mV。本专利技术上述的三对生物电极中，生物阳极通过产电微生物降解污染物，并将产生的电子通过阳极传递给阴极，阴极负责接收电子并传递给电子受体，从而降解污染物质，同时阴极附着的微生物能够进一步强化电子接收和传递，进一步强化污染物的去除。本专利技术通过在一级反应器内不同高度处设置生物阳极，与二级反应器内的生物阴极分别形成分室生物电极，逐步实现从反应器下部到上部的“易降解COD作为阳极电子供体”到“氨氮作为阳极电子供体”的转变。继而，在二级反应器内依托中部位置的一对内外同轴套环设置、外阳内阴的同室生物电极，实现难降解COD作为阳极的电子供体。具体地，本专利技术所述的生物电极中，一级反应器内两个生物阳极的高度位置和阳极表面积可以根据污染物质去除效果进行调整；进而，一级反应器内两个生物阳极与二级反应器内生物阴极的相对面积，以及二级反应器内生物阳极和生物阴极的相对面积也可以根据污染物质去除效果进行调整。本专利技术针对传统焦化废水生化+深度处理工艺流程复杂、能耗高，不符合低碳经济要求的不足，提供了一种工艺简单、结构紧凑、运行成本低、处理效果好的，能同步高效处理焦化废水中的高浓度氨氮、硫酸盐及各类毒性难降解有害污染物质的微氧颗粒污泥与生物电极耦合的一体化工艺。本专利技术的焦化废水强化处理方法采用了两级泥水高效传质反应器构型，利用微氧颗粒污泥与生物电极分室耦合和同室耦合所形成的组合系统，对焦化废水进行高效处理。一方面，依托两级微氧颗粒污泥反应器内的高活性、高浓度微氧颗粒污泥的微环境优势、丰富微生物菌群优势、种间强化传质优势和泥水强化传质优势，实现焦化废水中COD、氨氮、TN、酚类、硫氰化物、氰化物等的同步高效去除；另一方面，依托三对生物电极耦联系统进一步强化系统内的难降解COD和累积的氨氮、硝酸盐和硫酸盐的去除，以最终实现焦化废水的高效低耗处理和回用。更进一步地，本专利技术借助两级反应器所形成的高达40～50g∙L-1的高活性颗粒污泥浓度、颗粒污泥这本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种微氧颗粒污泥与生物电极耦合焦化废水强化处理方法，/na、设置两个反应器分别作为一级反应器和二级反应器，并在两个反应器内均装填有颗粒污泥，微氧条件下借助出水循环形成微氧膨胀颗粒污泥床；在一级反应器内不同高度处分别设置第一生物阳极和第二生物阳极；在二级反应器内沿中心轴设置同样附着微生物的生物阴极，贴近二级反应器内壁设置与所述生物阴极同轴的环状的第三生物阳极；/n其中，位于二级反应器内的生物阴极分别与位于一级反应器内的第一生物阳极和第二生物阳极形成两对分室生物电极，与二级反应器内的第三生物阳极形成一对同室生物电极；/nb、焦化废水由一级反应器底部进入一级反应器中，其中的污染物质经微氧膨胀颗粒污泥床的生物降解作用，以及两对分室生物电极的生物电化学耦合作用，被降解处理，得到一级处理水由顶部排出；/nc、上述形成的一级处理水一部分进入一级曝气回流柱，经曝气后自一级反应器底部回流到一级反应器内，另一部分由二级反应器底部进入到二级反应器中；/nd、进入二级反应器内的一级处理水，其中剩余的污染物质经微氧膨胀颗粒污泥床生物降解作用，以及两对分室生物电极和一对同室生物电极的生物电化学耦合作用，再次被降解处理，得到二级处理水由顶部排出；/ne、形成的二级处理水一部分进入二级曝气回流柱，经曝气后自二级反应器底部回流到二级反应器内，一部分返回由一级反应器底部进入一级反应器中，一部分直接排放；/n单位时间内，直接排放的二级处理水体积与进入一级反应器的焦化废水体积相同；进入二级反应器的一级处理水体积等于进入一级反应器的焦化废水体积与返回至一级反应器的二级处理水体积之和；/n以上过程连续进行。/n...

【技术特征摘要】
1.一种微氧颗粒污泥与生物电极耦合焦化废水强化处理方法，
a、设置两个反应器分别作为一级反应器和二级反应器，并在两个反应器内均装填有颗粒污泥，微氧条件下借助出水循环形成微氧膨胀颗粒污泥床；在一级反应器内不同高度处分别设置第一生物阳极和第二生物阳极；在二级反应器内沿中心轴设置同样附着微生物的生物阴极，贴近二级反应器内壁设置与所述生物阴极同轴的环状的第三生物阳极；
其中，位于二级反应器内的生物阴极分别与位于一级反应器内的第一生物阳极和第二生物阳极形成两对分室生物电极，与二级反应器内的第三生物阳极形成一对同室生物电极；
b、焦化废水由一级反应器底部进入一级反应器中，其中的污染物质经微氧膨胀颗粒污泥床的生物降解作用，以及两对分室生物电极的生物电化学耦合作用，被降解处理，得到一级处理水由顶部排出；
c、上述形成的一级处理水一部分进入一级曝气回流柱，经曝气后自一级反应器底部回流到一级反应器内，另一部分由二级反应器底部进入到二级反应器中；
d、进入二级反应器内的一级处理水，其中剩余的污染物质经微氧膨胀颗粒污泥床生物降解作用，以及两对分室生物电极和一对同室生物电极的生物电化学耦合作用，再次被降解处理，得到二级处理水由顶部排出；
e、形成的二级处理水一部分进入二级曝气回流柱，经曝气后自二级反应器底部回流到二级反应器内，一部分返回由一级反应器底部进入一级反应器中，一部分直接排放；
单位时间内，直接排放的二级处理水体积与进入一级反应器的焦化废水体积相同；进入二级反应器的一级处理水体积等于进入一级反应器的焦化废水体积与返回至一级反应器的二级处理水体积之和；
以上过程连续进行。


2.根据权利要求1所述的焦化废水强化处理方法，其特征是通过对一级反应器和二级反应器内氧化还原电位的监测，来控制一级曝气回流柱和二级曝气回流柱内的曝气量大小，实现向各自反应器内适量供氧。


3.根据权利要求2所述的焦化废水强化处理方法，其特征是一级反应器内的氧化还原电位控制在-30～90mV，二级反应器内的氧化还原电位控制在-15～150mV。


4.一种用于权利要求1所述微氧颗粒污泥与生物电极耦合焦化废水强化处理方法的微氧颗粒污泥与生物电极耦合焦化废水强化处理装置，由以下处理单元连接组成：
a、一级反应器，在所述一级反应器底部设置有布水装置连接一级反应器进水管；反应器中上部内壁设置有突块，将反应器分隔为反应区和沉淀区；反应区装填有颗粒污泥，所述颗粒污泥形成的污泥床在微氧条件下，并在液体上升流速作用下处于膨胀状态；在反应区内不同高度处分...

【专利技术属性】
技术研发人员：董春娟，潘泽康，潘青业，魏玲，汪艳霞，
申请(专利权)人：太原学院，
类型：发明
国别省市：山西;14