[发明专利]一种基于污泥臭氧催化氧化的煤化工废水生物处理系统及其处理方法

说明书

本发明提供了一种基于污泥臭氧催化氧化的煤化工废水生物处理系统及其处理方法，所述系统包括一级前置反硝化的缺氧/好氧生物处理系统、污泥臭氧催化氧化多相反应系统和二级缺氧反硝化/好氧生物处理系统；所述方法为：待处理的煤化工废水经一级前置反硝化的缺氧/好氧生物处理，处理得到的污泥一部分回流，另一部分进行臭氧催化消解，臭氧催化消解产生的上清液与一级前置反硝化的缺氧/好氧生物处理后的污水混合后一起进行二级缺氧反硝化/好氧生物处理得到出水，催化消解产生的尾气用于二级缺氧反硝化/好氧生物处理中的曝气处理。本发明采用污泥臭氧催化氧化多相反应器可实现污泥的高效、低成本氧化消解，保证新方法功能实现。

技术领域

本发明属于煤化工废水处理领域，涉及一种煤化工废水生物处理系统及其处理方法，尤其涉及一种基于污泥臭氧催化氧化的煤化工废水生物处理系统及其处理方法。

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、含氮杂环芳烃以及多环芳烃等有机污染物，又如硫化物、硫氰化物以及氰化物等有毒无机污染物以及高浓度的氨氮。因而，在实际生产过程中，有机物和总氮的深度脱除成为该类废水处理的热点和难点。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。基于生物硝化和反硝化的反应原理，通常采用两级A/O(或其改进型)串联的方法同时深度脱除难降解有机物和总氮。

CN 101885560A和CN 101880109A分别公开了采用活性污泥和生物膜法的两级缺氧/好氧工艺同时脱除有机物和总氮的方法。采用两级缺氧/好氧生物脱氮过程，预处理后的污水经第一级好氧池硝化处理后，回流至第一级缺氧进行反硝化处理，处理后污水氨氮＜5mg/L；一级缺氧/好氧处理后的出水进入第二级缺氧处理，通过向第二级缺氧池中投加甲醇来补充反硝化反应所需的碳源，使剩余的硝态氮在第二级缺氧池反硝化为气态氮，为防止过量甲醇外排，保证外排水COD不超标，在第二级缺氧池后设有第二级好氧池。上述方法的优点是：利用两级缺氧/好氧(A-O/A-O)生物脱氮处理工艺处理焦化污水，可有效提高总氮的脱出率，将焦化废水中的氮转化为气态从水中排出，从而达到完全脱氮的目的，使处理后废水中的总氮达到新标准要求以下。

上述处理工艺出水总氮可以达到相关国家污水排放标准要求，但由于需要外加碳源，处理成本很高，另外由于采用两级生化法，污泥产生量很大进而污泥处理成本很高。废水生物处理过程中产生的剩余污泥中微生物物质，如多碳糖、脂肪、蛋白质和核酸等95％以上的物质以COD的形式存在，而臭氧作为一种强氧化剂，具有灭菌杀毒作用，如能利用臭氧对上述剩余污泥进行氧化处理，破坏微生物细胞，使其释放细胞内的有机物质，将变废为利，合理利用这些剩余污泥，解决进水碳源不足导致的生物系统脱氮除磷效果不佳的问题，有利于环境保护、节约资源，并将对污水处理行业的持续发展产生重要影响。

以剩余污泥为碳源，采用臭氧消解的方式可同时起到污泥减量化和提供反硝化有机碳源的目的，其中提高臭氧利用率和反应有效性是技术的关键。CN102617004A公开了一种利用自生污泥进行碳源开发与应用的污水处理系统，其特征是在二沉池的污泥输出口和生物反应池进水口之间还通过破壁污泥回流管连接一臭氧污泥破壁装置；该装置通过气水混合器实现臭氧和污泥的接触氧化，但该装置设计简单、臭氧利用率低、处理成本高，不利于实际应用。

CN 103974910A进一步公开了一种用于处理废水的方法和系统包括在活塞流式反应器中用臭氧处理污泥以引起所述污泥中生物固体的裂解。臭氧化污泥可提供给所述废水处理系统的厌氧或缺氧部分以帮助在所述废水处理系统的厌氧或缺氧部分或所述废水处理系统的其它部分例如发酵罐、需氧消化器或厌氧消化器中进行的反硝化过程。但该装置和方法同样没有解决好臭氧的高效利用问题，依然不利于技术的工程应用。

发明内容