一種高氨氮煤氣化廢水生物脫氮系統和方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種工業廢水生物脫氮的工藝，具體地說是一種煤氣化高氨氮廢水的生物脫氮處理。
【背景技術】
[0002]煤氣化技術在國內的煤化工及化工裝置中得到廣泛應用，煤氣化工藝中產生的大量高污染工業廢水主要是氣化爐在制造煤氣過程中產生的廢水，包括氣化爐排出的氣化黑水和洗滌塔的循環排水經初步沉淀后的混合廢水，其水質成分復雜，廢水中不但存在大量懸浮固體和水溶性無機化合物，還含有高濃度的氨氮，并伴有大量的氰化物，硫化物，酚類化合物等有毒有害物質，屬于較難生物降解的高濃度有機工業廢水。因此，煤氣化廢水的處理一直是國內外廢水處理領域的一大難題。
[0003]目前治理氮素污染，生物脫氮是最經濟有效的氮治理技術，然而針對煤化工廢水的生物脫氮，則存在著有機物含量低，堿度不足，并且水中存在的大量有毒物質，包括氰化物，硫化物，酚類化合物等物質嚴重影響了活性污泥的生存活性，因而直接影響到活性污泥的脫氮效果。
[0004]因此，針對煤化工廢水的生物脫氮措施需要解決的問題是，如何能夠設計出一種有效的工藝，使微生物經過合理的培養及馴化，能夠快速適應煤化工廢水的復雜性和毒性。
【發明內容】
[0005]本發明的目的是提供一種簡單有效，運行穩定，抗毒性能力強的生物脫氮系統和工藝。
[0006]本發明所采用的技術方案是:一種高氨氮煤氣化廢水生物脫氮系統，由一級生化池和一級二沉池組成，分為4個反應區及一個脫氣區，其特征在于，四個反應區包括兩級缺氧區及兩級好氧區，分別是前置反硝化區、好氧區、后置反硝化區、后曝氣區及脫氣區；其中反應區和脫氣區為合建結構;前置反硝化區接收好氧區的回流混合液和下游二沉池的回流污泥;后置反硝化區設置酸和碳源投加系統。
[0007]還提供一種高氨氮煤氣化廢水的生物脫氮處理系統的處理方法，包括下列過程，污水首先進入前置反硝化區，與二沉池的回流污泥和好氧區回流的混合液混合，其中前置反硝化區通過PH及氧化還原電位來監測反應區的缺氧狀態;利用混合攪拌裝置來保證前置反硝化區的活性污泥均勻混合并處于懸浮狀態，在前置反硝化區分別補充前置反硝化區反硝化所需的磷源及碳源；
[0008]混合液經過前置反硝化區反硝化出水進入好氧區，好氧區設置有曝氣裝置，在好氧區設置有浸入式溶解氧在線分析儀，隨時監測并控制調整好氧區的溶解氧狀態，根據碳氧化硝化實際需氧量來調整曝氣設備的供氧能力;好氧區通過投加堿補充好氧區硝化反應所需的堿度；
[0009]好氧區出水進入后置反硝化區，利用外加碳源進行后置反硝化反應，去除前置反硝化區/好氧區剩余的硝酸鹽;在后置反硝化區需投加酸以中和反硝化過程產生的堿度，以保證適宜的pH值；
[0010]利用后曝氣區去除后置反硝化區中未消耗完全的有機物，保證出水C0D、B0D達標；
[0011]最后污水經過脫氣區脫除生化池內產生的過飽和氮氣氣泡;此區分為三格，第一格通過設置的攪拌器提供擾動將后曝氣區的污水中過飽和的溶解氮氣脫出形成氣泡，在第二格及第三格提供足夠的停留時間使氣泡釋放出。
[0012]本發明與現有技術相比具有以下優點:
[0013]結構緊湊，占地面積小。本技術工藝反應器內的污泥濃度較高，位于Al區及A2區內分別設置有外加碳源投加點，與傳統的A2區中利用內源代謝物質進行反硝化的過程相比，可極大提高反應速率，相應的可減少反應區的容積，節約了占地。
[0014]針對高毒性，低生物適應性的煤氣化廢水的高脫氮率。本工藝設置的高回流比(內回流500 %?600 % )可極大降低進水對于微生物的毒害，并有效地稀釋進水的氮濃度，保證了出水的氮去除率。試驗過程中，某煤氣化廢水進水的總氮濃度和氨氮濃度分為500mg/l和488mg/l，啟動過程歷時一個月，總氮去除率基本穩定在95%左右。
[0015]兩級缺氧好氧區的設計靈活，運行穩定，抗沖擊負荷能力強。
[0016]后置的脫氣區可有效去除活性污泥所夾帶的氮氣泡，從而改善了二沉池的污泥沉淀性能。
【附圖說明】
[0017]圖1是高氨氮煤氣化廢水生物脫氮工藝流程圖
[0018]圖2是高氨氮煤氣化廢水生物脫氮系統結構圖
【具體實施方式】
[0019]下面結合附圖1和2對本發明作進一步描述，應當理解，此處所描述的內容僅用于說明和解釋本發明，并不用于限定本發明。
[0020]本發明的一種針對高氨氮煤氣化廢水的生物脫氮工藝，主要構筑物由一級生化池和一級二沉池(F區)組成。生化池是生物脫氮的核心，分為4個反應區及一個脫氣區，四個反應區包括兩級缺氧區及兩級好氧區。分別是前置反硝化區(Al區)，好氧區(01區)，后置反硝化區(A2區)，后曝氣區(02區)及脫氣區(D區)。反應區和脫氣區為合建結構。
[0021]Al區:前置反硝化，充分利用原水中可被快速吸收的有機碳源，發生反硝化反應，接收OI區的回流混合液和下游二沉池的回流污泥，去除有機物和硝態氮；
[0022]01區:好氧區，鼓風曝氣，發生碳化反應和硝化反應，原水中的有機物將在此區域去除，原水中的氨氮全部轉化為硝態氮。
[0023]A2區:后置反硝化，外加甲醇等碳源，發生反硝化反應，去除剩余硝態氮，降低出水總氮；
[0024]02區:后曝氣區，鼓風曝氣，發生碳化反應，去除多余外加碳源，保證出水水質。
[0025]脫氣區:機械攪拌，釋放水中溶解的N2，保證后續二沉池良好的固液分離效果。
[0026]污水首先進入Al缺氧區，與二沉池的回流污泥和01區回流的混合液混合，利用原水中容易降解的有機物和外加碳源進行反硝化反應，去除回流混合液中的硝態氮，同時去除原水中反硝化未利用的有機物；
[0027]01出水進入A2區，主要利用外加碳源進行后置反硝化反應，去除A1/01區剩余的硝酸鹽，保證出水總氮合格，02區則去除A2區中未消耗完全的有機物，保證出水C0D、B0D達標；隨后污水經過D區脫除生化池內產生的過飽和氮氣，以避免對之后二沉池的泥水澄清過程產生干擾。
[0028]經過生物脫氮后的出水，經過后續的二沉池進行重力沉降后，通過污泥回流至Al區，以保證系統足夠的污泥濃度。
[0029]由于進水中磷含量不足，為保證微生物良好的生長所需營養物質，污水進入生化池前需投加磷源。
[0030]本發明中采用的主要工藝為:
[0031 ]除碳:來自二沉池的回流污泥和脫氮系統產生的一定量的生物污泥在生物系統內與污水緊密接觸，污泥中已同化的高效微生物首先吸附水中的污染物，隨后利用氧進行好氧生物降解，將污染物轉化為水、二氧化碳，產生新的微生物，以達到水質凈化的目的。其中，除前置反硝化過程消耗一部分原水中容易生物降解的有機物外，原水中的有機物主要在01區被降解。
[0032]除氮:
[0033]原污水在第一缺氧池中與第一好氧池的回流液混合，回流混合液中的N03-N在反硝化菌作用下利用原污水中含碳有機物作為碳源在第一缺氧區中進行反硝化反應。出水進入第一好氧池進行含氮有機物的氨化及氨氮的硝化反應，第一缺氧池反硝化過程中產生的氮氣也在第一好氧池通過曝氣吹脫出。出水進入