一种向活性污泥池内投加活性材料的煤化工废水处理工艺技术领域
本发明涉及一种废水处理工艺，具体地说是一种煤化工废水处理工艺。
背景技术
煤化工是指以煤为原料，经化学加工使煤炭转化为气体、液体和固体产品或者半成品，而后进一步加工成化工、能源产品的工业，此过程中废水排放量很大，此处产生的废水是一种化学需氧量COD高、氨氮含量高、色度高且浊度高的有机废水。这些污染物如果排放到环境中，会对生态环境和人体健康造成极大危害，因此煤气化废水的处理，一直在国内外煤化工废水处理领域中备受关注。
现有技术中处理煤化工废水的工艺一般包括三个步骤，分别为预处理方法、二级处理方法和深度处理方法。其中，预处理方法包括隔油、气浮、沉淀、水解酸化等；二级处理方法包括以活性污泥为主的生化处理系统，主要作用是脱氮、除去COD，但煤气化废水中含高浓度酚类有机污染物、氰化物等有毒污染物，对活性污泥系统有毒性冲击作用，容易造成污泥膨胀等问题，所以生化进水要进行一定倍数的稀释才能满足生化进水的要求；由于一般二级生化出水COD和氨氮很难达标，需要进行深度处理，包括电化学法，混凝沉淀法、高级氧化法、膜分离法 以及吸附法等。
在中国专利文献CN101560045A中，公开了一种煤化工废水处理工艺，包括将煤化工废水通过气浮装置进行预处理，将纷顿类试剂加入预处理后的废水进行二次处理，将二次处理后的废水通入活性污泥曝气池，并在池中加入活性炭粉末进行深度处理，将深度处理后的废水通过超滤膜进行分离，得到分离后的回用水，再通过选择性半透膜进行反渗透，得到反渗透后的回用水进行蒸发结晶后即完成对废水的处理。该技术方案中，在活性污泥曝气池中加入活性炭粉，利用活性炭粉吸附废水中的有机物和溶解氧，但是，由于活性炭不易流化，很难选择活性污泥池中活性炭粉的最佳加入量及最佳活性炭粉浓度，活性污泥池运行不稳定；另外，在曝气池内经生化处理后产生的污泥会堵塞活性炭的孔隙，多次利用后活性炭的吸附能力明显下降。
中国专利文献CN102001789A中公开了一种煤化工废水处理工艺，将煤化工废水通入投加有吸附材料的吸附池，吸附去除大分子有机物及难降解有机物；经吸附池处理以后的废水进入澄清池沉淀，吸附材料经池底排出，废水进入生化单元进行生化处理；生化处理后的废水进入沉淀池进行沉淀处理。该技术方案中，先进行物理吸附后进行生化处理，两个步骤分开进行解决了CN101560045A中活性污泥池运行不稳定、生化处理影响活性炭粉吸附能力的问题，但是也延长了污水处理的时间，增加了设备成本，同时活性炭、活性焦等活性材料只起到了物理吸附的作用，仍然没有得到最大化的利用。
因此，现有技术的煤化工废水处理工艺中，要么活性污泥池运行不稳定、吸附材料的吸附性能降低，要么污水处理时间长、设备成本高、吸附材料的活性不能充分利用。
发明内容
为此，本发明所要解决的技术问题在于克服现有的煤化工废水处理工艺中，活性污泥池运行不稳定、吸附材料的吸附性能降低，或污水处理时间长、设备成本高、吸附材料的性能不能充分利用，从而提供一种运行稳定、吸附材料活性充分利用、污水处理效率高并且设备成本低的煤化工废水处理工艺。
为解决上述技术问题，本发明的一种煤化工废水处理工艺，采用活性材料和生化处理相结合协同处理煤化工废水，将废水通入活性污泥池，所述活性污泥池中投加有活性焦或活性半焦，所述废水流经所述含有活性焦或活性半焦的活性污泥时，大分子难降解有机物能被有效吸附进而得到去除。活性材料是指具有比表面积发达或中孔发达的吸附材料。
在污水进入活性污泥池处理之前，还包括预处理步骤：将废水通入预处理单元，对所述煤化工废水进行除油、除悬浮物处理。
在污水进入活性污泥池处理之后，还包括沉淀步骤：将所述经活性污泥池处理后的废水通入沉淀装置进行沉淀，所述活性焦或活性半焦与污泥一起和废水分离，所述活性焦或活性半焦及污泥在池底沉积并经池底排出。
在所述沉淀处理之后，还包括过滤步骤：将所述经沉淀装置分离后的废水通入过滤装置，废水中的悬浮物得到去除。
所述经沉淀池底排出的活性焦或活性半焦及污泥中，占其质量20%至100%的部分回流至所述活性污泥池。
所述预处理单元包括气浮池、水解酸化池或厌氧反应器。
所述活性污泥池包括普通活性污泥曝气池、序列式间歇活性污泥池、循环式活性污泥池或氧化沟。
所述活性焦或活性半焦的粒径为0.047mm至1.0mm。
所述进入活性污泥池的废水与所述活性焦或活性半焦的质量比质量比为20000:1至10:1。
所述活性焦或活性半焦在所述进入活性污泥池的废水中的质量浓度为0.05g/L至100g/L。
本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点，
（1）本发明所述的煤化工废水处理工艺，将活性焦或活性半焦加入活性污泥池，所述活性焦和活性半焦是一种类似活性炭的多孔含碳物质，可以通过褐煤为原料制备而成，相对于常规活性炭价格低廉。另外，活性炭对中小分子有机物吸附效果强，而活性焦或活性半焦中孔发达，对大分子难降解有机污染物的吸附效果较强，大大增加了该类有机物在活性污泥系统中的停留时间，针对煤化工废水中大分子难降解有机物比例高的特点，投加活性焦或活性半焦具有非常好的效果：
首先，由于活性焦或活性半焦的存在，有机物被吸附在活性焦表面，延长了难降解有机物在活性污泥池中的停留时间，使微生物能够对有机物分解充分；其次，由于活性焦、活性半焦多孔且中孔和过渡孔所占比例较大，将其投放入活性污泥池中，孔隙不会被污泥所堵塞，因此吸附能力、促进有机物分解等活性不受影响；再次，活性焦或活性半焦被投放入活性污泥以后，活性焦或活性半焦表面生物活性提高，提高了微生物分解有机物的效率。其中活性焦活化程度较高，其中孔比例大，而活性半焦活化程度低或者只经过碳化段而无活化段，其中孔比例比活性焦焦低，活性焦较为优选。
（2）现有技术中，污水依次经投放有活性焦等吸附材料的吸附池、活性污泥池、沉淀装置后，得到处理后的废水，当吸附材料与进入吸附池的污水质量比为10:1—500:1时，处理后的污水才能达到国家排放标准。并且先活性焦后活性污泥是两个独立的工艺单元，煤化工废水经过吸附单元后，可以吸附去除大分子难降解有机物，提高了废水处理的可生化性；经过活性焦吸附后的水焦混合物，经过沉淀后完成焦水的分离，上清液的可生化性较好，进入活性污泥池中，需要较少的停留时间就可以去除剩余的有机物，从而使废水达到处理标准；
而本发明所述的煤化工废水处理工艺，将废水通入活性污泥池，所述活性污泥池中投加有活性焦或活性半焦，是一个工艺单元，工艺主体为活性污泥池，即生化处理。在其中投加一定量的活性焦或活性半焦，活性焦或活性半焦在污泥池中对大分子有机物、难降解有机物进行物理吸附，延长了难降解有机物在活性污泥池中的停留时间，使微生物有足够的时间对有机物进行分解，同时活性焦或活性半焦表面生物活性提高，提高了微生物分解有机物的效率。整体工艺变得更简单，活性焦的吸附能力也大大提高从而用焦量大大减小，所述进入活性污泥池的废水与所述活性焦或活性半焦的质量比范围为20000:1—10:1，所述活性焦或活性半焦在所述进入活性污泥池的废水中的质量浓度范围为0.05g/L—100g/L时，再经沉淀处理后得到的废水可以达到国家一级A排放标准。因此，本工艺并非是现有技术的简单叠加；
并且在本申请的上述参数范围内，活性焦或活性炭的吸附性能、促进微生物分解有机物等性能稳定，因此活性污泥池运行稳定。
（3）本发明所述的煤化工废水处理工艺，所述经沉淀池底排出的活性焦或活性半焦及污泥一部分回流至所述活性污泥池，另一部分排出。排出的活性焦和污泥中，占其质量20-100%的活性焦和污泥回流至原活性污泥池；相对于活性炭而言，活性焦、活性半焦多孔且中孔和过渡孔所占比例较大，将其投放入活性污泥池中，孔隙不会被污泥所堵塞，因此经沉淀处理后的部分活性污泥可以再次投入活性污泥池循环使用。
附图说明
为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据本发明的具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中
图1 是本发明所述的煤化工废水处理工艺的实施方式流程图；
图2 、图3、图4、图5是本发明所述的煤化工废水处理工艺的可以变换的具体的实施方式的流程图。
具体实施方式
将废水通入活性污泥池，所述活性污泥池中投加有活性焦或活性半焦，所述废水流经所述活性焦或活性半焦时大分子有机物、难降解有机物被有效去除，所述活性焦或活性半焦的粒径小于1.0mm；所述进入活性污泥池的废水与所述活性焦或活性半焦的质量比小于100:1；所述活性焦或活性半焦在所述进入活性污泥池的废水中的质量浓度小于100g/L。
经该步骤处理后，活性焦、活性半焦在污泥池中对大分子有机物、难降解有机物进行物理吸附，延长了难降解有机物在活性污泥池中的停留时间，使微生物有足够的时间对有机物进行分解，同时活性焦或活性半焦表面生物活性提高，提高了微生物分解有机物的效率。大分子有机物、难降解有机物被有效去除。
实施例1：
图2给出了本发明所述的煤化工废水处理工艺的一个具体的实施方式，所述煤化工废水存储在废水调节池中，所述调节池可以使池内的污水水质均匀，同时还可以调节出水量。所述的活性污泥池采用普通曝气池，采用活性焦和生化污泥相结合协同处理煤化工废水的工艺，包括如下步骤：
① 将废水调节池中的煤化工废水通入预处理单元，此处预处理单元为气浮池，对废水进行除油、除悬浮物处理，提高废水的可生化性，所述煤化工废水流经所述预处理单元时废水中的可生化性得到提高；
② 将通过预处理单元处理后的废水通入普通活性污泥曝气池，在池内投加有活性焦，实现对COD和氨氮的高效去除，所述的煤化工废水与活性焦的质量比为小于100:1，在此取值10000:1；在活性污泥池内，所述的活性焦与池内水的质量浓度为小于100g/L，在此取值12g/L；所述的活性焦的粒径为小于1.0mm，在此取值0.5mm-0.047mm；
③ 将通过所述活性污泥池内生化和吸附协同处理后的废水通入沉淀池进行沉淀，在此所述活性焦粉、污泥与废水分离，所述活性焦和污泥在池底沉积并经池底排放出；
④ 将通过所述沉淀池的废水通入砂滤池进行过滤，在此废水中的悬浮物流经砂滤池时得到去除。
煤化工废水经过上述工艺处理后，出水COD在50mg/L以下，COD是指化学需氧量，指在一定的条件下，采用一定的强氧化剂处理水样时，所消耗的氧化剂量，氨氮的去除率为95%以上，有机物的去除率为98%以上，处理后的废水可以达到国家一级A排放标准。
实施例2：
作为实施例2可以变换的实施方式，如图3所示，经所述通过预处理单元处理后的废水通入活性污泥池，所述活性污泥池采用序列式间歇活性污泥池（SBR池），在池内投加有活性半焦，实现对COD和氨氮的高效去除。本实施例所述的煤化工废水处理工艺的过程如图3所示，其具体步骤如下：
① 将废水调节池中的煤化工废水通入预处理单元，此处预处理单位为水解酸化池，对废水进行除油、除悬浮物处理，提高废水的可生化性，所述煤化工废水流经所述预处理单元时废水中的可生化性得到提高；
② 将通过预处理单元处理后的废水通入SBR池，在池内投加有活性半焦，实现对COD和氨氮的高效去除，所述的煤化工废水与活性半焦的质量比为小于100:1，在此取值5000:1；在活性污泥池内，所述的活性半焦与池内水的质量浓度为小于100g/L，在此取值12g/L；所述的活性焦的粒径为小于1.0mm，在此取值0.075mm；
③ 将通过所述活性污泥池内生化和吸附协同处理后的废水通入机械加速澄清池进行沉淀，在此所述活性半焦粉、污泥与废水分离，所述活性半焦和污泥在池底沉积并经池底排放出；
④ 将通过所述沉淀池的废水通入砂滤罐进行过滤，在此废水中的悬浮物流经砂滤池时得到去除。
煤化工废水经过上述工艺处理后，出水COD在50mg/L以下，氨氮的去除率为95%以上，有机物的去除率为98%以上，处理后的废水可以达到国家一级A排放标准。
实施例3：
作为实施例1可以变换的实施方式，如图4所示，经所述通过预处理单元处理后的废水通入活性污泥池，所述活性污泥池采用循环式活性污泥池（CASS）池，在池内投加有活性焦，实现对COD和氨氮的高效去除。本实施例所述的煤化工废水处理工艺的过程如图4所示，其具体步骤如下：
① 将废水调节池中的煤化工废水通入预处理单元，此处预处理单元为厌氧反应器，对废水进行除油、除悬浮物处理，提高废水的可生化性，所述煤化工废水流经所述预处理单元时废水中的可生化性得到提高；
②将通过预处理单元处理后的废水通入CASS池，在池内投加有活性焦，实现对COD和氨氮的高效去除，所述的煤化工废水与活性焦的质量比为小于100:1，在此取值20000:1；在活性污泥池内，所述的活性焦与池内水的质量浓度为小于100g/L，在此取值10g/L；所述的活性焦的粒径为小于1.0mm，在此取值0.05-0.075mm；
③ 将通过所述活性污泥池内生化和吸附协同处理后的废水通入浓缩池进行沉淀，在此所述活性焦粉、污泥与废水分离，所述活性焦和污泥在池底沉积并经池底排放出，排出的活性焦和污泥中，占其质量20-100%的活性焦和污泥回流至原活性污泥池，因此活性焦和污泥能重复利用，降低了活性焦的投加量；
④将通过所述沉淀池的废水通入过滤器进行过滤，在此废水中的悬浮物流经砂滤池时得到去除。
煤化工废水经过上述工艺处理后，出水COD在50mg/L以下，氨氮的去除率为95%以上，有机物的去除率为98%以上，处理后的废水可以达到国家一级A排放标准。
实施例4：
作为实施例1可以变换的实施方式，如图5所示，经所述通过预处理单元处理后的废水通入活性污泥池，所述活性污泥池采用氧化沟，在池内投加有活性半焦，实现对COD和氨氮的高效去除。本实施例所述的煤化工废水处理工艺的过程如图5所示，其具体步骤如下：
将废水调节池中的煤化工废水通入预处理单元，此处预处理单元为厌氧反应器，对废水进行除油、除悬浮物处理，提高废水的可生化性，所述煤化工废水流经所述预处理单元时废水中的可生化性得到提高；
将通过预处理单元处理后的废水通入氧化沟，在池内投加有活性半焦，实现对COD和氨氮的高效去除，所述的煤化工废水与活性半焦的质量比为小于100:1，在此取值15000:1；在活性污泥池内，所述的活性半焦与池内水的质量浓度为小于100g/L，在此取值100g/L；所述的活性半焦的粒径为小于1.0mm，在此取值0.05-1.0mm；
将通过所述活性污泥池内生化和吸附协同处理后的废水通入浓缩池进行沉淀，在此所述活性半焦粉、污泥与废水分离，所述活性半焦和污泥在池底沉积，排出的活性半焦和污泥中，占其质量20-100%的活性半焦和污泥回流至原活性污泥池；
将通过所述沉淀池的废水通入过滤器进行过滤，在此废水中的悬浮物流经砂滤池时得到去除。
煤化工废水经过上述工艺处理后，出水COD在50mg/L以下，氨氮的去除率为95%以上，有机物的去除率为98%以上，处理后的废水可以达到国家一级A排放标准。
对比例
具体步骤如下：
将废水调节池中的煤化工废水通入预处理单元，此处预处理单元为气浮池，对废水进行除油、除悬浮物处理；
将通过预处理单元处理后的废水通入普通活性污泥曝气池，在池内投加有活性炭，实现对COD和氨氮的高效去除，所述的煤化工废水与活性炭的质量比为500:1；在活性污泥池内，所述的活性炭与池内水的质量浓度为 g/L ；所述的活性炭的粒径为0.075-1.0mm；
将通过所述活性污泥池内生化和吸附协同处理后的废水通入沉淀池进行沉淀，在此所述活性炭粉、污泥与废水分离，所述活性炭和污泥在池底沉积；
将通过所述沉淀池的废水通入过滤器进行过滤，在此废水中的悬浮物流经砂滤池时得到去除。
煤化工废水经过上述工艺处理后，出水COD在50mg/L以下，氨氮的去除率为90%，有机物的去除率为93%，基本满足一级B排放标准。
现有技术中的煤化工废水处理工艺，将煤化工废水通过气浮装置进行预处理，将纷顿类试剂加入预处理后的废水进行二次处理，将二次处理后的废水通入活性污泥曝气池，并在池中加入活性炭粉末进行深度处理，将深度处理后的废水通过超滤膜进行分离，得到分离后的回用水，再通过选择性半透膜进行反渗透，得到反渗透后的回用水进行蒸发结晶后即完成对废水的处理。得到的废水可以达到回用的要求。
对比例与本发明的实施例相比，活性炭的添加量大于活性焦或活性半焦的添加量，只能达到国家一级B排放标准；对比例与现有技术相比，都添加了活性炭但是对比例的处理步骤更为简单，对比例中处理后的污水达到了国家排放一级标准，也可以回收利用；因此本发明中的向活性污泥池内投加活性材料的煤化工废水处理工艺步骤简单且污水处理效果好，在本工艺中利用活性焦或活性半焦与生化处理相结合，达到了意想不到的技术效果。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。