CN101560045A

CN101560045A - 一种煤化工废水处理工艺

Info

Publication number: CN101560045A
Application number: CNA2009101435635A
Authority: CN
Inventors: 王少艮; 李扬; 缪冬塬; 俞彬
Original assignee: BEIJING PURESINO-BODA ENVIRONMENTAL ENGINEERING Co Ltd
Current assignee: BEIJING PURESINO-BODA ENVIRONMENTAL ENGINEERING Co Ltd
Priority date: 2009-06-04
Filing date: 2009-06-04
Publication date: 2009-10-21

Abstract

本发明涉及一种煤化工废水处理工艺，包括以下步骤：将煤化工废水通过气浮装置进行预处理，得到预处理后的废水；将纷顿类试剂加入预处理后的废水中进行二次处理得，到二次处理后的废水；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，得到深度处理后的废水；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；将分离后的回用水通过选择性半透膜进行反渗透，得到反渗透后的回用水；将反渗透后的回用水进行蒸发结晶后即完成对废水的处理。经过本发明煤化工废水处理工艺处理后的废水可以实现“零排放”的标准，达到了国家规定的环保要求，可以取得较好的经济和社会效益。

Description

一种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，尤其涉及一种应用于煤化工行业的煤化工废水处理工艺。

背景技术

煤化工行业是以煤为原料，经过化学加工使煤转化为气体、液体、固体燃料以及化学产品的过程，主要分为煤炭焦化、煤气化、煤气化合成氨、煤气化合成其他产品及直接液化等。在煤化工行业中产生的废水是一种化学需氧量(Chemical Oxygen Demand，简称COD)高、氨氮含量指标高、色度高且浊度高的高浓度有机废水。

现有技术中处理煤化工行业产生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，预处理方法包括厌氧酸化法，是一种介于厌氧和好氧之间的工艺，其作用机理是通过厌氧微生物水解和酸化作用使难降解有机物的化学结构发生变化，生成易降解物质。大多数煤化工废水经厌氧酸化预处理后，可以提高难降解有机物的好氧生物降解性能，为后续的好氧生物处理创造良好条件。

其中，二级处理方法包括上流式厌氧污泥床法(UASB)、厌氧、好氧联合生物法和催化湿式氧化法。上流式厌氧污泥床法是将废水自下而上通过底部带有污泥层的反应器，大部分的有机物在反应器的上部被微生物转化为CH₄和CO₂。厌氧、好氧联合生物法是将厌氧和好氧结合在一起的联合生物处理法。煤化工废水经过厌氧酸化处理后，废水中有机物的生物降解性能显著提高，使后续的好氧生物处理CODcr的去除率达90％以上，其中较难降解的有机物萘、喹啉和吡啶的去除率分别为67％，55％和70％，而一般的好氧处理这些有机物的去除率不到20％。催化湿式氧化法是在一定温度、压力下，在催化剂作用下，经空气氧化使污水中的有机物、氨分别氧化分解成CO₂、H₂O及N₂等无害物质，达到净化目的，其特点是净化效率高，流程简单，占地面积少。

其中，深度处理方法包括混凝沉淀法和吸附法。混凝沉淀法是利用水中悬浮物的可沉降性能，在重力作用下下沉，以达到固液分离的过程。其目的是除去悬浮的有机物，以降低后续生物处理的有机负荷。在生产中通常加入混凝剂如铝盐、铁盐、聚铝、聚铁和聚丙烯酰胺等来强化沉淀效果，此法的影响因素有废水的pH、混凝剂的种类和用量等。吸附法是利用固体表面有吸附水中溶质及胶质的能力，当废水通过比表面积很大的固体颗粒时，水中的污染物被吸附到固体颗粒(吸附剂)上，从而去除污染物质。该方法可取得较好的效果，但存在吸附剂用量大，费用高产生二次污染等问题，一般适合小规模污水处理应用。

而且，现有技术中处理煤化工行业产生废水的工艺中并不能使废水实现“零排放”，其中还是含有一定量的难降解有机物，COD值偏高，不能完全达到排放标准。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提供一种煤化工废水处理工艺。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种煤化工废水处理工艺包括以下步骤：

步骤一、将煤化工废水通过气浮装置进行预处理，得到预处理后的废水；

步骤二、将纷顿类试剂加入预处理后的废水中进行二次处理，得到二次处理后的废水；

步骤三、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，得到深度处理后的废水；

步骤四、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；

步骤五、将分离后的回用水通过选择性半透膜进行反渗透，得到反渗透后的回用水；

步骤六、将反渗透后的回用水进行蒸发结晶后即完成对废水的处理。

本发明的有益效果是：经过本发明煤化工废水处理工艺处理后的废水可以实现“零排放”的标准，达到了国家规定的环保要求，可以取得较好的经济和社会效益。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

所述步骤二中纷顿类试剂为含二价铁离子的盐和过氧化氢、或者含钙离子的盐和过氧化氢、或者含二价锰离子的盐和过氧化氢。

进一步，所述步骤二为将纷顿类试剂和催化剂加入预处理后的废水中，再使用紫外线照射，得到二次处理后的废水。

进一步，所述催化剂为臭氧。

进一步，所述步骤四中的超滤膜由聚砜、聚砜酰胺、聚丙烯氰、聚偏氟乙烯、醋酸纤维素、乙酸纤维、或者硝酸纤维中的一种或几种制成。

进一步，所述超滤膜的孔径为10埃～100埃。

进一步，所述步骤五中选择性半透膜的孔径小于10埃。

附图说明

图1为本发明煤化工废水处理工艺的工艺流程图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

图1为本发明煤化工废水处理工艺的工艺流程图。如图1所示，所述工艺包括以下步骤：

步骤10、将煤化工废水通过气浮装置进行预处理，得到预处理后的废水。

废水中过多的油类会影响后续生化处理的效果，气浮法煤化工废水预处理的作用是除去其中的油类并回收再利用，此外气浮对于分离无机及有机悬浮物以及去除水中溶解性有机物也有一定的效果。

步骤20、将纷顿类试剂加入预处理后的废水中进行二次处理，得到二次处理后的废水。

所述纷顿类试剂为含二价铁离子的盐和过氧化氢、或者含钙离子的盐和过氧化氢或者含二价锰离子的盐和过氧化氢。所述步骤20还可以为将纷顿类试剂和催化剂加入预处理后的废水中，再使用紫外线照射，得到二次处理后的废水。

由于煤化工废水中的有机物复杂多样，其中酚类、多环芳烃、含氮有机物等难降解的有机物占多数，这些难降解有机物的存在严重影响了后续生化处理的效果。

纷顿类试剂对有机分子的破坏是非常有效的，其实质是二价铁离子和过氧化氢之间的链反应催化生成·OH自由基，三价铁离子催化剂(称纷顿类试剂)也能激发这个反应，这两个反应生成的·OH自由基能有效地氧化各种有毒的和难处理的有机化合物；或者采用紫外灯作为辐射能源放射紫外线进入废水，当过氧化氢被紫外光激活后，反应产物是一个高反应性的·OH自由基，这个·OH基团迅速引发氧化链反应，最终有机化合物被分解为CO₂和H₂O。

步骤20可以应用在煤化工废水处理工艺的前段，去除部分COD和增强废水的可生化性，因此该技术在后续的深度处理单元中应用可以获得更好的经济性和降解效果。

步骤30、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，得到深度处理后的废水。

利用活性炭粉末对废水中有机物和溶解氧的吸附作用，为微生物的生长提供食物，从而加速对有机物的氧化分解能力。步骤30也是把悬浮性、胶质性和溶解性固体转换成可沉降的粉状活性碳生物胶团。这些转换机制可看作与活性污泥陆相同的两个步骤，即吸收作用和稳定作用。步骤30和活性污泥法即现有技术中的上流式厌氧污泥床法可看作两个相同的操作现象，其不同点就在于两者的负荷能力不同。但正是因为它的负荷能力不同，使步骤30与传统活性污泥相比有了许多优点如下：

一是步骤30中活性炭和活性污泥的协同作用能使步骤30具有比单独活性碳吸附或活性污泥法更好的处理效果，协同作用也使处理更加快速。多且快速的处理能力使步骤30比活性污泥怯能具有较大的容积负荷，不论是水力或有机负荷。当容积负荷一样时，步骤30能有较佳的处理效果，而得到较好的排放水质。

二是活性炭的存在，其高吸附能力得以缓冲毒性物质和负荷冲击对微生物带来的影响。对微生物而言，较之传统污泥法生态系统，步骤30能提供更稳定的环境。同时较难分解的污染物质也可以被保持在系统中以数倍于水力停留时间进行处理，不致立即离开系统影响处理水质。

三是粉状活性炭的存在使好氧环境获得改善。这改善是由于活性炭对气态氧有相当强的吸引力，而使得在步骤30中，氧气利用率得以提高。就操作观点而言，这意味着水中有较高的溶氧度。同时也是最重要的，可以使环绕独立的微环境较容易维持完全好氧状态。

活性炭用湿空气氧化法再生。湿空气氧化法是在适当的温度及压力水的液相氧化程序，可将过剩的生物污泥摧毁并氧化活性炭生物污泥中吸附的污染物质，藉以再生此废弃活性炭污泥回收再使用。

在很多煤化工行业中，许多工艺废水经过前面的预处理之后，可以达到国家排放标准，但由于当地环保部门的要求和环境条件的制约，则必须达到“零排放”。那么，这些水就需要深度处理以达到回用的要求，回用之后的水，可以用以循环冷却塔的补充水、生产工艺用水或除盐水站的进水。以上应用就对水的悬浮物、浊度、胶体、COD、离子含量等有严格要求了。下面的步骤40即可满足对水的严格要求。

步骤40、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。

所述超滤膜由聚砜、聚砜酰胺、聚丙烯氰、聚偏氟乙烯、醋酸纤维素、乙酸纤维、或者硝酸纤维中的一种或几种制成。所述超滤膜的孔径为10埃～100埃。

超滤，是以4×10^4Pa～7×10^5Pa压力为推动力，利用超滤膜不同孔径对液体进行分离的物理筛分过程。原料液在压差作用下，其中溶剂透过膜上的微孔流到膜的低限侧，为透过液，大分子物质或胶体微粒被膜截留，不能透过膜，从而实现原料液中大分子物质与胶体物质和溶剂的分离。超滤膜对大分子物质的截留机理主要是筛分作用，决定截留效果的主要是膜的表面活性层上孔的大小与形状。除了筛分作用外，膜表面、微孔内的吸附和粒子在膜孔中的滞留也使大分子被截留。传统工艺是使用滤池、过滤器去除水中的悬浮物、浊度、胶体等杂质。

而超滤膜分离技术与传统的过滤技术相比，具有如下的优点：

一是超滤筛分孔径小，几乎能截留溶液中所有的细菌、热源、病毒及胶体微粒、蛋白质、大分子有机物。对杂质的去除效率高，产水水质大大好于传统方法，作为反渗透的预处理，减少了反渗透的清洗频率，从而大大延长了反渗透的寿命；

二是大大减少化学药剂的使用，避免了环境污染；

三是占地面积小；

四是节约水源，比常规水处理系统费用低廉。

五是分离过程不发生相变化，耗能少。

六是分离过程仅以低压为推动力，设备及工艺流程简单，易于操作、管理及维修；系统易于自动化，可靠性高。

目前用作超滤膜的材料主要有聚砜、聚砜酰胺、聚丙烯氰、聚偏氟乙烯、醋酸纤维素等。

步骤50、将分离后的回用水通过选择性半透膜进行反渗透，得到反渗透后的回用水。

所述选择性半透膜的孔径小于10埃。

反渗透，其过程是渗透过程的逆过程，利用选择性半透膜的压力分离过程。半透膜是只允许溶剂通过而不允许溶质通过的膜。当两种不同浓度的溶液分别位于半透膜的两侧，低浓度侧的溶剂(水)将向高浓度侧渗透，高浓度侧溶液上升，达到一定高度时，渗透平衡，这种现象称为渗透作用。当渗透平衡时，溶液两侧的静压差称为渗透压。如果在高浓度侧施加大于静压差的压力，将会发生渗透过程的反过程，即高浓度侧的溶剂向低浓度侧溶液渗透，这一过程称为反渗透。反渗透工艺主要去除水中的离子，即脱盐。如废水中含有高硬度(总硬、暂硬)的水，则还需要根据处理水量的不同，选择不同的软化工艺。

反渗透系统的浓水，是目前比较棘手的问题，可以用以下方法如：化工厂冲洗煤渣、蒸发/结晶、通过加药等方式实现软化后再度用反渗透膜浓缩。

步骤60、将反渗透后的回用水进行蒸发结晶后即完成对废水的处理。

对于反渗透系统浓水不能进行充渣处理的，或者经过加药等方式实现软化后再度用反渗透膜浓缩之后的水，水量已经很小，那么就要经过蒸发/结晶的方法，实现“零排放”了。蒸发/结晶的过程会少许量的无机泥产生，则最后同前期处理的污泥一同压成泥饼外送。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种煤化工废水处理工艺，其特征在于，该工艺包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的废水处理工艺，其特征在于，所述步骤二中纷顿类试剂为含二价铁离子的盐和过氧化氢、或者含钙离子的盐和过氧化氢、或者含二价锰离子的盐和过氧化氢。

3.根据权利要求1所述的废水处理工艺，其特征在于，所述步骤二为将纷顿类试剂和催化剂加入预处理后的废水中，再使用紫外线照射，得到二次处理后的废水。

4.根据权利要求3所述的废水处理工艺，其特征在于，所述催化剂为臭氧。

5.根据权利要求1所述的废水处理工艺，其特征在于，所述步骤四中的超滤膜由聚砜、聚砜酰胺、聚丙烯氰、聚偏氟乙烯、醋酸纤维素、乙酸纤维、或者硝酸纤维中的一种或几种制成。

6.根据权利要求5所述的废水处理工艺，其特征在于，所述超滤膜的孔径为10埃～100埃。

7.根据权利要求1所述的废水处理工艺，其特征在于，所述步骤五中选择性半透膜的孔径小于10埃。