CN102476888A - 一种焦化废水处理方法及处理设备 - Google Patents

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黄光华
刘佳
周勉
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Abstract

本发明涉及废水处理领域,尤其涉及一种去除COD、色度的焦化废水处理方法及处理设备。该装置包括柱状反应器和磁分离设备两部分,柱状反应器上部分为圆柱体,柱状反应器下部分为圆锥体,柱状反应器内设置1-5层搅拌叶片,磁分离设备在柱状反应器上部。本发明提供的焦化废水处理方法及处理设备,处理流程短,处理水量大,设备运行稳定可靠,能耗低,费用低。

Description

一种焦化废水处理方法及处理设备
技术领域
本发明涉及废水处理领域,尤其涉及一种去除COD、色度的焦化废水处理方法及处理设备。
背景技术
焦化废水由炼焦、煤气净化及焦化产品回收过程中产生,成分复杂,组分繁多,而且根据煤质、工艺不同,水质存在很大差别,其中所含溶解性有机物和无机物高达100余种。废水呈深棕色,主要含酚、氰化物、苯、氨氮、焦油和硫化物等有毒有害物质,还含少量萘、吡啶、喹啉、吲哚、蒽、咔唑以及一些以盐类形式存在的无机物。
焦化废水为典型的有毒难降解工业废水,目前国内焦化废水处理系统主要分为一级处理和二级处理,由于二级处理出水普遍存在COD、色度、悬浮物较高的缺点,难以达到排放标准,因此部分企业实施了三级处理(深度处理),混絮凝为普遍使用的深度处理工艺,该工艺虽然能有效解决出水SS偏高的问题,但对色度和COD去除效果有限。因此目前国内焦化企业废水处理均面临着工艺不够完善,出水难以稳定达标,无法回用至钢铁联合企业的回用水系统中的难题。
离子交换法是一种借助于离子交换剂上的离子和水中的离子进行交换反应而除去水中有害离子的方法。
采用离子交换法,具有去除率高,可浓缩回收有用物质,设备较简单,操作控制容易等优点,主要是用于水的软化和脱色。但目前应用的普通的离子交换树脂存在一些难以克服的缺点,例如在酸或碱介质中不稳定,工作过程中交换容量下降。而且,如果待处理的溶液中含有一定量的悬浮固体物或浑浊粘稠的浆体时,普通树脂与溶液间的固-液分离,以及普通树脂与悬浮固体物之间的固-固分离就变得非常困难。
磁性树脂的研究从上世纪七十年代开始,目前已有很多公开文献,例如91100655.9中国专利公开了一种制备磁性大孔吸附离子交换树脂的方法;03130423.0又公开了一种铁磁性脲醛树脂微球介质及其制备方法。针对磁性树脂的吸附装置的研究有公开号为CN101708876A,其公开了一种水力射流磁性树脂吸附反应器,使用射流管进水,搅拌器进行混合,三相分离器进行树脂与水的分离。这一设备使用的射流进水会加大树脂在混合中的破碎和磨损,同时三相分离器无法将单个细微树脂从水中分离处理,树脂的流失量也会较大。
发明内容
鉴于现有技术存在上述不足之处,本发明提供一种焦化废水处理方法及处理设备,处理流程短,处理水量大,设备运行稳定可靠,能耗低,费用低。
为达到上述目的,本发明提供的一种焦化废水处理设备,该装置包括柱状反应器和磁分离设备两部分,柱状反应器上部分为圆柱体,柱状反应器下部分为圆锥体,柱状反应器内设置1-5层搅拌叶片,优选柱状反应器内有3层搅拌叶片,磁分离设备在柱状反应器上部。磁分离设备由磁鼓、刮渣条和卸渣槽组成。卸渣槽一端与磁性树脂再生装置相连接。柱状反应器底部设有1-5个进水口,优选柱状反应器底部设有3个进水口。
本发明还提供一种焦化废水的处理方法,其利用磁性微颗粒树脂的离子交换和吸附功能和磁性微颗粒树脂水体净化系统的高效混合和快速固-液分离的功能,有效去除生化处理后焦化废水中的难降解有机物,从而实现深度处理后水的达标后排放或回用,达到减少环境污染和提高企业水循环使用的目的。具体包括:所处理的焦化废水经过调节池、过滤池由柱状反应器底部的进水口进入,在柱状反应器中加入磁性树脂,在搅拌叶片的作用下,焦化废水与磁性树脂充分接触,发生吸附反应后的磁性树脂随水流向柱状反应器中上部运动,运动到柱状反应器顶部时,磁性树脂被磁鼓吸附在其表面,并随着磁鼓的旋转被带出水面,刮渣条将磁鼓表面的磁性树脂卸到卸渣槽中。
所述处理方法进一步包括卸渣槽中的磁性树脂被输送到磁性树脂再生装置进行再生,经过再生处理的磁性树脂从磁性树脂入口循环回到柱状反应器中。所述处理方法中,磁性树脂的投加量0.5%-15%。所述处理方法中,磁性树脂与焦化废水的吸附反应时间为2-20分钟。
目前焦化废水的深度处理技术主要有氧化法(臭氧氧化法、催化氧化法、Fenton试剂氧化法等)、膜分离法、活性炭吸附法、树脂吸附法等。氧化法虽然处理效果好,但操作复杂,运行费用高,因此推广困难;由于焦化废水水质较复杂,膜分离法也面临着容易造成膜污染、浓液难以妥善处理的困难;用活性炭吸附法处理焦化废水效果较好,对色度、酚及有机化合物等污染物都有较好的去除效果,但再生困难,导致该法运行费用较高,也无法普遍推广。而树脂吸附法由于高效的吸附效果和可靠的再生性能,与其它深度处理工艺相比,在经济性、可行性上具有较大优势。
本发明的效果是这样实现的:在柱状反应器中加入磁性树脂,废水从柱状反应器底部进入,在搅拌叶片的作用下,废水与磁性树脂充分接触,发生吸附反应后的磁性树脂随水流向柱状反应器中上部运动,到达柱状反应器顶部时,通过磁分离技术,将磁性树脂吸附在磁分离器表面,并随着磁分离器的旋转将磁性树脂带出水面,再通过卸渣装置将磁性树脂卸下,输送到磁性树脂再生装置进行再生后再次进入柱状反应器中,循环发生反应。出水是从磁分离设备底部经翻水堰流出到出水口,整个工艺流程短,磁性树脂循环利用。
本发明具有下述优点:
与现有技术相比较,本发明的优点是:操作简单,整个处理流程短;处理水量大;机械部分较少,运行稳定可靠,能耗低;设备结构紧凑,一体化程度高,占地面积小;分离效率高速度快,能够极大地减少树脂的流失;在本设备的使用过程中仅需要投加磁性树脂,无需投加其他药剂,运行成本低。本发明的设备可以广泛应用在各个钢铁和焦化企业的焦化废水处理和回用设施的改造。
附图说明
图1为本发明提供的焦化废水处理设备的结构示意图;
图2为本发明中磁性树脂对COD和色度吸附效果随时间变化图。
图1中,其中1指进水口;2指搅拌叶片;3指柱状反应器;4指磁分离设备;5指磁鼓;6指刮渣条;7指卸渣槽;8指翻水堰;9指出水口;10指磁性树脂再生装置;11指再生后的磁性树脂入口。
具体实施方式
为了考察本发明的设备及方法对焦化废水的处理效果,我们设计并实施了一系列实验,确定了磁性树脂的吸附时间曲线和最适用量,并在实验室研究基础上进行了现场小试。具体实验情况如下:
实验一:考察不同用量的磁性树脂对焦化废水吸附效果
实验水样:某企业二沉池出水
分析仪器:Smart 2快速测定仪(COD、色度)
实验步骤:
1、分别取200ml焦化废水处理于500ml烧杯中,编号分别为0#、1#、2#、3#、4#、5#、6#、7#、8#。
2、向步骤1所述1#、2#、3#、4#、5#、6#、7#、8#烧杯中分别加入体积比为0.5%、1%、2%、3%、5%、10%、15%、20%的复合树脂,转速230rpm,搅拌30min。
3、用磁力棒打捞复合树脂后,取上层清液分析COD、色度变化。
表1 不同量复合树脂对水样处理结果
Figure BSA00000358129900051
实验结果及分析:
1、在本发明中,磁性树脂对焦化废水的色度有较好的去除效果,如表1所示,当投加量为0.5%时,色度去除率可达76.72%,在此基础上继续提高投加量时,去除率有上升,当投加量为15%时,色度去除率可达96.49%,当投加量为20%时,色度去除率显著下降为94.35%。
2、在本发明中,如表1所示,磁性树脂对COD去除率在0.5%投加量时为77.14%,继续加大投加量时,COD去除率略有上升,最高可达85.23%,当投加量为20%时,COD去除率有下降,为84.28%。
3、结论:在本发明中,磁性树脂的投加量为0.5%-15%,出水的COD和色度较稳定。
实验二:考察本发明中磁性树脂随时间变化的吸附曲线,确定最佳吸附时间。
实验材料:某企业二沉池出水
分析仪器:Smart 2快速测定仪(COD、色度)
实验步骤:
1、分别取200ml焦化废水于500ml烧杯中,编号分别为0#、1#、2#、3#、4#。
2、向步骤1所述1#、2#、3#、4#烧杯中分别加入体积比为2%的磁性树脂,转速230rpm,分别搅拌2min、5min、10min、30min。
3、用磁力棒打捞复合树脂后,取上层清液分析COD、色度变化。
实验结果及分析:
表2 磁性树脂在不同停留时间下的吸附效果(2%)
Figure BSA00000358129900061
1、2%磁性树脂处理水样2min后,如表2及图2所示,色度去除率可以达到42.92%,5min可以达到60.03%,10min可达到77%,20min可达到80%,延长吸附时间至30min,色度去除率并无明显提升。
2、2%磁性树脂处理水样2min后,如表2及图2所示,COD的去除率可以达到69.05%,10min后可以达到80%以上,继续延长吸附时间至30min,去除率有所提高,但幅度不大。
3、在本发明中,磁性树脂对与色度和COD的去除在2-20min之内有较高的效率,在此基础上继续延长吸附时间去除率有一定升高,但幅度不大,因此选择最佳吸附停留时间为2-20min。
以下结合附图对本发明的结构和工作过程进行说明。
实施例
如图1所示,本实施例给出的磁性树脂吸附反应回收装置,包括柱状反应器3和磁分离设备4两部分,柱状反应器3上部分为圆柱体,柱状反应器3下部分为圆锥体,柱状反应器内设置3层搅拌叶片2,磁分离设备4在柱状反应器3上部。磁分离设备4由磁鼓5、刮渣条6和卸渣槽7组成。卸渣槽7一端与磁性树脂再生装置10相连接。柱状反应器3底部设有3个进水口1。
采用以上设备,对某企业的焦化废水作深度处理,采用同一水样,共进行了4次试验。
在柱状反应器3中加入3%体积的磁性树脂,磁性树脂粒径50um-250um,比重为1.02。焦化废水从柱状反应器3底部的进水口1进入,在搅拌叶片2的作用下,焦化废水与磁性树脂充分接触,吸附反应时间为10分钟,发生吸附反应后的磁性树脂随水流向柱状反应器3中上部运动,运动到柱状反应器3顶部时,磁性树脂被磁鼓5吸附在其表面,并随着磁鼓5的旋转被带出水面,刮渣条6将磁鼓5表面的磁性树脂卸到卸渣槽7中后,该磁性树脂被输送到磁性树脂再生装置10进行再生,经过再生处理的磁性树脂从磁性树脂入口11循环回到柱状反应器3中。出水是从磁鼓5底部经翻水堰8流出到出水口9。
试验结果如下表3所示:
表3 磁性树脂吸附反应回收装置处理焦化废水试验结果
Figure BSA00000358129900071
由上述试验结果说明本发明处理焦化废水具有良好的效果。

Claims (10)

1.一种焦化废水处理设备,其特征在于:该装置包括柱状反应器和磁分离设备两部分,柱状反应器上部分为圆柱体,柱状反应器下部分为圆锥体,柱状反应器内设置1-5层搅拌叶片,磁分离设备在柱状反应器上部。
2.如权利要求1所述的焦化废水处理设备,其特征在于:柱状反应器内有3层搅拌叶片。
3.如权利要求2所述的焦化废水处理设备,其特征在于:磁分离设备由磁鼓、刮渣条和卸渣槽组成。
4.如权利要求3所述的焦化废水处理设备,其特征在于:卸渣槽一端与磁性树脂再生装置相连接。
5.如权利要求1或2所述的焦化废水处理设备,其特征在于:柱状反应器底部设有1-5个进水口。
6.如权利要求5所述的焦化废水处理设备,其特征在于:柱状反应器底部设有3个进水口。
7.一种焦化废水处理方法,其特征在于,包括:所处理的焦化废水经过调节池、过滤池由柱状反应器底部的进水口进入,在柱状反应器中加入磁性树脂,在搅拌叶片的作用下,焦化废水与磁性树脂充分接触,发生吸附反应后的磁性树脂随水流向柱状反应器中上部运动,运动到柱状反应器顶部时,磁性树脂被磁鼓吸附在其表面,并随着磁鼓的旋转被带出水面,刮渣条将磁鼓表面的磁性树脂卸到卸渣槽中。
8.如权利要求7所述的焦化废水处理方法,其特征在于,所述处理方法进一步包括卸渣槽中的磁性树脂被输送到磁性树脂再生装置进行再生,经过再生处理的磁性树脂从磁性树脂入口循环回到柱状反应器中。
9.如权利要求7所述的焦化废水处理方法,其特征在于,所述处理方法中,磁性树脂的投加量0.5%-15%。
10.如权利要求7所述的焦化废水处理方法,其特征在于,所述处理方法中,磁性树脂与焦化废水的吸附反应时间为2-20分钟。
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