CN101746923A - 一种焦化废水深度处理及回用的工艺及其设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种焦化废水深度处理及回用的工艺及其设备，属于环保技术领域，主要步骤为：将生化处理水内投加混凝剂后进入沉淀池，将污泥从泥斗排出，处理后水进入三维电极反应器，经电氧化处理后出水进入生物滤池，经过生物滤池处理的水进入后续超滤处理，超滤出水有两个选择，一个为直接回用于工艺用水，另外一个选择是继续通过反渗透膜系统处理，处理过程中采用的混凝沉淀池、三维电极反应器、生物滤池、超滤系统和反渗透脱盐系统工艺设备，达到去除废水中残余难降解有机物、悬浮杂质、盐分之目的，使出水可以回用，同时反渗透浓水的有机物含量也不会超过国家环保标准，浓水亦可以回用到对水质要求不太严格的场合，达到废水的零排放之目标。

Description

一种焦化废水深度处理及回用的工艺及其设备

技术领域

本发明涉及一种有机废水深度处理的方法，尤其涉及一种焦化废水深度处理及回用的工艺，更特别地，本发明还提供了用于本发明工艺中的工艺设备。

背景技术

焦化废水是在煤高温干馏、煤气净化和化工产品精制过程中产生的废水，主要来源：一是剩余氨水，它是在煤干馏及煤气冷却中产生出来的废水，是焦化废水的主要来源；二是在煤气净化过程中产生的废水，如煤气终冷水和粗苯分离水等；三是在焦油、粗苯等精制过程中及其它场合产生的废水，焦化废水主要含有酚、氰、氨氮、硫化物及许多难降解有机物，可生化性较差，是一种比较难处理的废水。

随着焦化产业结构的升级以及市场竞争秩序的规范，国家发改委于2005年实施的《焦化行业准入条件》中明确指出焦化废水经处理后要做到内部循环使用，酚氰废水处理后厂内回用；并在2006年公布的《焦化行业污染现状及对策建议》中指出炼焦过程中排放了大量的苯并[a]芘(BaP)、氰化物等有毒有害物质，其中苯并[a]芘是强致癌物质，对人身健康危害严重，应加强治理，因此提高焦化废水循环利用率、减少污水外排、降低新水耗量已经成为目前钢铁工业企业广泛采用的清洁生产工艺之一，而污水回用是实现污水零排放和资源再利用的最佳选择。

本着少排或不排污水的原则，现在的焦化厂尽可能将处理后废水在厂内回用，主要是做焦化厂的湿法熄焦补充水、除尘补充水和煤厂洒水，这些回用途径废水要求水质不高，一般生化处理工艺出水基本可以满足要求；但是，伴随很多焦化企业工艺改造，湿法熄焦逐步被干熄焦工艺取代，废水回用途径需要重新规划，而回用作相对水质要求较高的循环冷却水甚至锅炉补充水，是一个很好的途径，因为这些用途补充水量大，水循环利用的价值更高。

中国专利号为CN101280461的一种实现焦化废水回用的处理系统及处理方法，采用混凝沉淀、光催化臭氧、活性炭过滤技术实现焦化废水的回用，但是该技术系纯粹采用物理、光化学方式来将有机物降解、矿化，存在运行费用过高的问题。

中国专利号为CN100999366的焦化废水回用处理方法，采用二氧化氯氧化、沉淀法去除氨氮、过滤法去除氨氮和反渗透脱盐的工艺流程，进行废水的回用，也是纯粹采用物理、化学的方式来进行有机物、氨氮的去除，运行费用也偏高。

中国专利号为CN101077801的用于有机废水处理的流化床三维电极反应器，专利号为CN1358672的三维电极反应器及其用于处理有机废水，都介绍了一种能够大幅度提高电氧化效果的三维电极反应器，通过电极、空气曝气和填充的粒子电极，实现电氧化效果的提高。

且以上关于三维电极反应器的专利，均倾向原理介绍，设备也倾向于实验室规模，未能提供能够应用于工程规模的设备模型。

发明内容

本发明的目的之一是提供了一种焦化废水深度处理及回用的工艺，其利用混凝沉淀、三维电氧化、生物滤池、超滤技术和反渗透技术联合达到去除废水中残余难降解有机物、悬浮杂质、盐分之目的，使出水可以回用到生活杂用水、循环冷却水、锅炉补充水，同时反渗透浓水的有机物含量也不会超过国家环保标准，浓水亦可以回用到对水质要求不太严格的场合。

本发明的另一目的在于提供一种用于焦化废水深度处理及回用工艺中的工艺设备，其中三维电极反应器使其占用更小面积，更容易工程安装和拓展，使电极接合装置更安全和可靠，生物滤池结构使其工艺组合灵活，更容易实现生物脱氮。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种焦化废水深度处理及回用的工艺，其主要步骤为：将生化处理水，在投加混凝剂后进入沉淀池，污泥从泥斗排出，处理后水进入三维电极反应器，经电氧化处理后出水进入生物滤池，经过生物滤池处理的水进入后续超滤处理，超滤出水有两个选择，一个为直接回用于工艺用水，除盐分外，可满足生活杂用水标准，另外一个选择是继续通过反渗透膜系统处理，处理出水无论是盐分、有机物还是氨氮都高于冷却循环水的要求，反渗透浓水满足国家排放指标，可以直接排放也可以回用于焦化厂内其它用途。

用于本发明工艺中的工艺设备，包括混凝沉淀池、三维电极反应器、生物滤池、超滤系统和反渗透脱盐系统，其中焦化废水生化处理出水进入混凝沉淀池，混凝沉淀出水口和三维电极反应器连接，三维电极反应出水口和后续生物滤池连接，生物滤池出水进入外压超滤膜系统，超滤系统出水可直接回用，也可以继续经过反渗透系统脱盐后回用。

所述的混凝沉淀池，是通过对焦化废水生化池出水投加药剂，如聚合硫酸铁或者聚合硫酸铝，以去除废水中悬浮杂质及部分有机物，具体实施可在原生化系统二沉池投加，也可以在二沉池出水后续增加混凝沉淀工艺，其目的是保证三维电极反应器正常运行不致堵塞。

所述的三维电极反应器，主要结构包括：垂直型三维电极、高阻抗粒子材料、曝气系统，其中阴阳极板的布置形式采用模块化布置，易于工程安装和扩展，同时独特设计的电源接合方式保证系统安全稳定运行，三维电极反应器在很短时间内分解废水中难降解有机物，其分解不用达到矿化程度，目的主要是促进后续生物滤池生物利用效果，停留时间控制在10～30分钟。

所述的新型生物滤池，是通过接触填料和生物滤料(可为陶粒、活性炭等固体颗粒)上附着的微生物在好氧及兼氧条件下将经过三维电极反应器预处理的有机物分解利用，生物滤池包括滤料、曝气系统以及滤池反冲洗系统。

所述的超滤系统，采用外压中空纤维膜，运行中根据需要在进水中投加少量絮凝剂，超滤系统包括膜组件、进水泵和反洗系统，其中反冲洗采用汽水联合反冲洗。

所述的反渗透系统，进水经过前处理已经达到很好之水质，可保证反渗透膜的安全运行，作为一个可选择的工艺，反渗透系统主要任务为脱盐，同时出水的有机物也会达到更低之效果，以使出水能回用作更严格的工艺用水，反渗透系统包括保安过滤器、反渗透膜组件、高压泵及清洗系统。

本发明在混凝沉淀和三维电极反应的基础上，使30％～40％的有机物得到去除，同时残余有机物的可生化性大幅度提高，有利于后续低成本的生物滤池工艺运行，和单独采用混凝沉淀-化学氧化工艺相比，三维电氧化-生物滤池工艺可以大幅度降低运行费用，达到合理工程设计和运行之目的，同时三维电氧化仅负责提高废水生化性，而不是将有机物彻底矿化，设备投资成本低。

附图说明

图1是本发明实施例的处理工艺流程示意图；

图2是本发明实施例的三维电极反应器结构示意图；

图3为图2的侧面结构示意图；

图4是本发明实施例的三维电极反应器多个组件组合示意图；

图5是本发明实施例的三维电极反应器电源接合机构示意图；

图6是本发明实施例的生物滤池示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的详细描述：

见图1，一种焦化废水深度处理及回用的工艺及其设备，主要步骤为：生化处理水a在投加混凝剂b后进入沉淀池1，经沉淀池1处理后将污泥c从泥斗排出，处理后水进入三维电极反应器2，三维电极反应器2内提供有搅拌所需的空气d，经电氧化处理后出水进入生物滤池3，生物滤池3中供给有生物滤池所需的空气e及滤池逆洗所需要的空气和水f，经过生物滤池3处理的水进入后续超滤处理工艺4，超滤处理过程中供给有反冲洗水及空气g，超滤出水有两个选择，一为直接回用于工艺用水h，除盐分外，可满足生活杂用水标准，另外一个选择是继续通过反渗透膜系统5处理，处理出水i无论是盐分、有机物还是氨氮都高于冷却循环水的要求，反渗透浓水j满足国家排放指标，可以直接排放也可以回用于焦化厂内作其它用途。

本发明的工艺设备中提供了一种可应用于实际工程的三维电极反应器装置，如果处理水量增加，可以依照图4进行扩展，见图2、图3，三维电极反应器结构示意图，主要结构包括：阴极板22和阳极板23，进水20，出水21，进气口32，排空口33，排气口34，电源接合机构35，设备上盖板31，高阻抗粒子填料24，滤头30，阳极板23与电源接合机构35连接，高阻抗粒子填料24分布与阴极板22和阳极板23间，滤头30用于搅拌空气布气，设备采用绝缘PVC或PE板制造，在两侧板25上刻凹槽，以固定阴极板22和阳极板23，其中阴极板22可以采用不锈钢材质，阳极板23采用基体为钛网镀不同贵金属的镀件，阳极之选择对于三维电极反应器是非常之重要的，根据不同水质、不同处理要求、不同电流密度设计采用不同材质的阳极，进水20在阴极极板间上下折流前进，因为阳极板23为网状结构，水容易透过，而阴极板22为不锈钢板，在需要的上下位置开过水通道，即可保证水的通过，处理后出水21进入后续生物滤池。

见图4，三维电极反应器多个组件组合示意图，在用于不同水量时，采用中间隔板40将反应器格成数格，同时可以调整不同格之间的连接状态，如串连或者并联连接，以保证三维电极反应器处理之效果。

见图5，三维电极反应器电源接合机构示意图，相临的阴极板53或者同时的阳极板54通过螺丝52和电源接合器51连接，电源接合器采用外表绝缘的铜材质，并通过接线器50和电源连接，本三维电板反应器电源接合机构在应用于实际工程时可以有不同变形，一个接合器也可以同时接2个以上的电极板。

图6是本发明实施方式提供的一种可同时硝化-反硝化的生物滤池，进水61首先进入一个带柔性填料62和空气曝气60的好氧硝化池70，好氧硝化池70内设置有接触填料区所用曝气盘66，硝化后废水进入装填陶粒滤料68的生物滤池71，滤池可以厌氧反硝化运行进行脱氮，也可以通过曝气进气65和曝气管69进行曝气好氧操作，经过逆洗布水系统67后，将达标的滤池逆洗水64由滤池出水63排出进入后续处理工艺。

图6另外一实施方式为：将生物滤池71中陶粒68更换为无烟煤和石英砂，形成多介质过滤器，接触氧硝化池70出水直接进入多介质过滤器去除悬浮物。

图6另外一实施方式为：将生物滤池71中陶粒68更换为活性炭，形成活性炭过滤器，接触氧硝化池70出水直接进入活性炭过滤器进一步吸附去除有机物。

超滤系统及反渗透系统需参考实际工程运行方式，在此不在一一实施说明。

最后说明的是：本发明不应被上述说明图式中组件的详细结构及配置应用所限制，本发明能具有其它实施例不同的方式来运行，在相同精神内，叙述所用之用语和专有名词不应被认定为限制用；一切不脱离本发明精神和范围的技术方案及其改进，其均应涵盖在本发明的权利要求范围中。

Claims (10)

1.一种焦化废水深度处理及回用的工艺，其特征在于，其主要工艺步骤为：将生化处理水，在投加混凝剂后进入沉淀池，将污泥从泥斗排出，处理后水进入三维电极反应器，经电氧化处理后出水进入生物滤池，经过生物滤池处理的水进入后续超滤处理，超滤出水有两个选择，一个为直接回用于工艺用水，另外一个选择是继续通过反渗透膜系统处理。

2.一种用于如权利要求1所述的一种焦化废水深度处理及回用的工艺设备，其特征在于，所述的工艺设备，包括混凝沉淀池、三维电极反应器、生物滤池、超滤系统和反渗透脱盐系统，混凝沉淀出水口和三维电极反应器连接，三维电极反应出水口和后续生物滤池连接，生物滤池出水进入外压超滤膜系统或反渗透脱盐系统。

3.根据权利要求2所述的一种焦化废水深度处理及回用的工艺设备，其特征在于，所述的混凝沉淀池，其处理方法是通过对焦化废水生化池出水投加药剂，以去除废水中悬浮杂质及部分有机物，可在原生化系统二沉池投加，也可以在二沉池出水后续增加混凝沉淀工艺。

4.根据权利要求2所述的一种焦化废水深度处理及回用的工艺设备，其特征在于，所述的三维电极反应器，由垂直型三维电极、高阻抗粒子材料、曝气系统组成，结构上包括：阴极板和阳极板，进气口，排空口，排气口，电源接合机构，上盖板，高阻抗粒子填料，滤头，相临的阴极板或者同时的阳极板与电源接合机构连接，电源接合机构固定在上盖板上，上盖板上开有排气口，高阻抗粒子填料分布与阴极板和阳极板间，滤头用于搅拌空气布气，在两侧板上刻凹槽，阴极板和阳极板固定在凹槽内，阴、阳极板采用模块化布置，整体采用绝缘PVC或PE板制造。

5.根据权利要求4所述的一种焦化废水深度处理及回用的工艺设备，其特征在于，所述的阳极板为网状结构，所述的阴极板为不锈钢板。

6.根据权利要求2或4所述的一种焦化废水深度处理及回用的工艺设备，其特征在于，所述的三维电极反应器，根据水量的不同，采用中间隔板将反应器格成数格，格与格之间为串连或者并联连接。

7.根据权利要求4所述的一种焦化废水深度处理及回用的工艺设备，其特征在于，所述的电源接合器，采用外表绝缘的铜材质，并通过螺丝与一个或两个以上的电极板连接，并通过接线器和电源连接。

8.根据权利要求2所述的一种焦化废水深度处理及回用的工艺设备，其特征在于，所述的生物滤池，包括好氧硝化池和生物滤池，结构包括柔性填料、曝气盘、陶粒滤料、逆洗布水系统、曝气管，柔性填料和曝气盘设置于好氧硝化池内，陶粒滤料、逆洗布水系统、曝气管设置于生物滤池内，其处理步骤为：进水首先进入一个带柔性填料和空气曝气的好氧硝化池，硝化后废水进入装填陶粒滤料的生物滤池，滤池可以运行厌氧反硝化进行脱氮，也可以通过曝气进气和曝气管进行曝气好氧操作，经过逆洗布水系统后，将达标的滤池逆洗水由滤池出水排出进入后续处理工艺。

9.根据权利要求8所述的一种焦化废水深度处理及回用的工艺设备，其特征在于，所述的陶粒滤料，可更换为无烟煤和石英砂，形成多介质过滤器，或更换为活性炭，形成活性炭过滤器。

10.根据权利要求2所述的一种焦化废水深度处理及回用的工艺设备，其特征在于，所述的超滤系统，结构由膜组件、进水泵和反洗系统组成，膜采用外压中空纤维膜，运行中投加少量絮凝剂，反洗系统采用汽水联合反冲洗。

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