CN104386881B - 一种煤化工生产废水处理及高倍回用工艺及其专用系统 - Google Patents

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Abstract

一种煤化工生产废水处理及高倍回用工艺及其专用系统，将煤化工生产废水进行预处理、厌氧、多级硝化反硝化、膜生物反应、反渗透、两级澄清软化、超滤、离子交换软化等方法的处理，使煤化工生产废水最终能够得到98％以上的回用水，不仅减少了浓液的产生量，保护了环境，而且极大提高了生产废水的水回用率，节约了水资源。

Description

一种煤化工生产废水处理及高倍回用工艺及其专用系统
技术领域
本发明属于煤化工废水处理环保技术领域，具体讲就是涉及一种煤化工生产废水处理及高倍回用工艺及其专用系统。
技术背景
现代煤化工业是以煤为原料,经化学加工使煤转化为气体、液体和固体产品,并进一步加工成一系列化工产品的新型工业。它主要包括煤的气化、煤的液化、焦油化学、电石乙炔化学，近几年来，煤化工产业发展迅速，但是由于煤化工产业需要耗费大量用水，随之带来的水资源再利用与环境保护问题日益突出，尤其是处于多旱少雨的地区较为突出。因此，煤化工的环保问题亟待需要解决。煤化工生产产生的废水成分复杂，含有大量的油类、固体悬浮颗粒、COD等污染物，且含有挥发酚、稠环芳烃、吡咯、呋喃、咪唑、萘、氰、氨氮、硫化物以及含氮、氧、硫的杂环化合物等。
现有的煤化工生产废水处理及回用方法主要包括物化法、生物法、深度处理法三大类。(1)物化法：物化法包括气浮法、混凝沉淀法、磷酸铵镁沉淀法、溶剂萃取脱酚法。其中，①气浮法对油、悬浮物去除率较高，但对COD的去除效果不佳，通常需要与其他方法联合使用；②混凝沉淀法工程投资少、处理量大，工艺简单可靠，但需要随着水质的变化而改变投料条件，且COD去除率不高；③磷酸铵镁沉淀法反应过程中不受温度等的控制，且磷酸铵镁沉淀产品是一种复合肥料，能够实现废物的资源化，但存在的缺点是药剂价格昂贵，成本高；④溶剂萃取脱酚法操作简单，可有效地回收挥发酚和非挥发酚，有较好的社会效益和经济效益，但该法萃取后的废水含酚量仍很难符合排放标准，且在废水中常含有微量的萃取剂，易造成二次污染。(2)生物法：生物法处理效果好、成本低，但对生化性差的废水处理效果不佳，有的还需要其他的预处理技术作为手段，尤其对于含有大量油类、固体悬浮颗粒、COD等污染物的复杂煤化工生产废水，直接采用生物法处理无法将其达标排放。(3)深度处理法，深度处理法包括活性炭吸附法、催化湿式氧化法、臭氧氧化法。其中，①活性炭吸附法可将污染物吸附或滤除，但吸附剂容易饱和，吸附剂再生困难，费用高。②催化湿式氧化法具有适用范围广、氧化速度快、处理效率高、流程简单，二次污染小等优点，但该法对设备要求严格，不易操作控制。③臭氧氧化法为瞬时反应，无永久性残留，处理效率高，出水不仅可达标排放，而且还可以部分回用，但是，臭氧需要边生产边使用，不能贮存，当废水量和水质发生变化时，调节臭氧投放量比较困难，再加上该工艺的基础建设投资和耗电量较大，处理成本高，若操作不当，臭氧还会对周围生物造成危害，
综上所述，目前传统的煤化工生产废水处理及回用系统，基本沿袭经验，没有区别对待或综合考虑煤化工废水中各种污染物的降解规律，不能基于达标要求确定出合理的设计参数，从而不能实现经济、有效的废水处理目标。
发明内容
本发明的目的就是针对上述现有传统的煤化工生产废水处理及回用技术无法综合考虑各种不同废水的特性进行回收利用的缺陷，提供一种煤化工生产废水处理及高倍回用工艺及其专用系统，综合考虑虑各种不同煤化工废水的特性，将煤化工生产废水进行多级处理，使煤化工生产废水最终能够得到98％以上的回用水，提高了生产废水的水回用率，减少了浓液的产生量，不仅保护了环境，而且实现了煤化工生产废水高倍回用的目标。
技术方案
一种煤化工生产废水处理及高倍回用工艺，其特征在于，它包括以下几个步骤：
(1)将生产废水进行隔油、气浮和沉淀澄清的物化处理，去除水中的浮油、乳化油、SS、硬度、碱度等污染物质，得到预处理出水；
(2)将步骤(1)得到的预处理出水进行厌氧生物反应，将大分子有机物降解为小分子物质，得到厌氧出水；
(3)将步骤(2)得到的厌氧出水进行硝化反硝化，去除氨氮、总氮及有机物，得到硝化反硝化出水；
(4)将步骤(3)得到的硝化反硝化出水进行泥水分离，截留部分污染物，得到泥水分离出水；
(5)将步骤(4)得到的泥水分离出水进行浓缩分离，得到反渗透产水与浓水；
(6)将步骤(5)得到的反渗透浓水进行均质均量处理，得到调节出水；
(7)步将骤(6)得到的调节出水，经物理化学作用进行沉淀，得到反应澄清出水与沉淀污泥；
(8)将步骤(7)得到的反应澄清出水进行超滤处理，对胶体等物质进行截留分离，得到超滤产水与浓水；
(9)将步骤(8)得到的超滤产水进行物理吸附，得到离子交换软化出水与再生液；
(10)将步骤(9)得到的离子交换软化出水进行浓缩分离，得到反渗透产水与浓水；
(11)将步骤(10)得到的反渗透浓水进进一步浓缩分离，得到反渗透产水与浓水。
进一步，所述步骤(1)将生产废水进行隔油、气浮和沉淀澄清的物化处理的步骤是：首先是在油品回收单元中将废水中的浮油进行隔油处理，然后在0.6MPa的溶气压力条件下，对隔油后的废水进行气浮处理，将废水中残余浮油、乳化油、SS污染物质分离去除，通过沉淀澄清对废水进行软化处理，降低硬度、碱度等的含量、减少结垢污堵的风险；
所述步骤(2)厌氧生物反应过程的反应温度为(20～45)℃，所述步骤(3)多级硝化反硝化与所述步骤(4)进行泥水分离处理过程中的反应温度均为15-38℃；
所述步骤(5)反渗透的工作压力为(10～25)bar，所述步骤(8)超滤的工作压力为(1～10)bar，所述步骤(10)反渗透的工作压力为(10～35)bar，所述步骤(11)反渗透的工作压力为(25～65)bar；
所述步骤(7)经物理化学作用进行沉淀步骤是是在常温条件下进行，具体步骤是首先通过pH/ORP自动控制投加氧化剂、氢氧化钙、混凝剂、絮凝剂，去除废水中的SS、COD、氟、总硅、钙镁金属离子，然后将其出水通过投加碳酸钠、混凝剂、絮凝剂，进一步去除废水中的SS、COD、钙；
所述步骤(8)超滤产水污染指数值小于3。
用于上述煤化工生产废水处理及高倍回用工艺的专用系统，其特征在于：它包括原水池，原水池与预处理设备连接，连接管路上装有第一进水泵，预处理设备输出端连接厌氧反应器，厌氧反应器清水输出端连接多级硝化反硝化反应池，多级硝化反硝化反应池输出端连接膜生物反应器，膜生物反应器清水输出端连接反渗透单元一，污泥回流端连接回多级硝化反硝化反应池，污泥回流端与多级硝化反硝化反应池连接管路上装有第二进水泵，剩余污泥端连接污泥处理系统一，反渗透单元一产水输出端与第一产水池连接，浓水输出端连接调节池，调节池输出端连接两级澄清池，调节池与两级澄清池连接管路上装有第三进水泵，两级澄清池清液输出端与超滤单元连接，污泥输出端连接污泥处理系统二，污泥处理系统二清液输出端连接回调节池，超滤单元产水端连接离子交换软化设备，浓水端连接回调节池，离子交换软化设备清液输出端连接反渗透单元二，再生液输出端连接回调节池，反渗透单元二浓水输出端连接反渗透单元三，产水输出端连接产水池二，反渗透单元三产水输出端连接产水池二，浓水输出端连接高盐水处理系统。
进一步，所述预处理设备包括隔油池、高效气浮机和澄清沉淀池。
进一步，所述厌氧反应器上部设有三相分离器，内部设有温控装置。
进一步，所述多级硝化反硝化反应池的缺氧段设有搅拌机，好氧段设有曝气器，且缺氧段与好氧段之间装有硝化液回流泵。
进一步，所述膜生物反应器底部设有曝气管。
进一步，所述反渗透单元一、反渗透单元二及反渗透单元三包括精密过滤器、高压泵、膜组件，其中，精密过滤器与膜组件之间用高压泵连接。
进一步，所述两级澄清池中设有反应设备与搅拌机。
进一步，所述超滤单元装有保安过滤器与膜组件，且二者顺序连接,所述离子交换软化设备装有离子交换树脂。
有益效果
本发明提供的一种煤化工生产废水处理及高倍回用工艺及其专用系统，将煤化工生产废水进行预处理、厌氧、多级硝化反硝化、MBR、反渗透一、两级澄清软化、超滤、离子交换软化、反渗透二及反渗透三的方法的处理，使煤化工生产废水最终能够得到98％以上的回用水，不仅减少了浓液的产生量，保护了环境，而且极大提高了生产废水的水回用率，节约了水资源。
附图说明
附图1是本发明的工艺流程图。
附图2是本发明专用系统设备连接示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明做进一步说明。
实施例
如附图2所示，一种煤化工生产废水处理及高倍回用工艺的专用系统，其特征在于：它包括原水池12，原水池12与预处理设备1连接，连接管路上装有第一进水泵13，预处理设备1输出端连接厌氧反应器2，厌氧反应器2清水输出端连接多级硝化反硝化反应池3，多级硝化反硝化反应池3输出端连接膜生物反应器4，膜生物反应器4清水输出端连接反渗透单元一5，污泥回流端连接回多级硝化反硝化反应池3，污泥回流端与多级硝化反硝化反应池3连接管路上装有第二进水泵18，剩余污泥端连接污泥处理系统一23，反渗透单元一5产水输出端与第一产水池22连接，浓水输出端连接调节池6，调节池6输出端连接两级澄清池7，调节池6与两级澄清池7连接管路上装有第三进水泵25，两级澄清池7清液输出端与超滤单元8连接，污泥输出端连接污泥处理系统二24，污泥处理系统二24清液输出端连接回调节池6，超滤单元8产水端连接离子交换软化设备9，浓水端连接回调节池6，离子交换软化设备9清液输出端连接反渗透单元二10，再生液输出端连接回调节池6，反渗透单元二10浓水输出端连接反渗透单元三11，产水输出端连接产水池二30，反渗透单元三11产水输出端连接产水池二30，浓水输出端连接高盐水处理系统29。
优选地，所述预处理设备1包括隔油池、高效气浮机和澄清沉淀池。
优选地，所述厌氧反应器2上部设有三相分离器14，内部设有温控装置。
优选地，所述多级硝化反硝化反应池3的缺氧段设有搅拌机15，好氧段设有曝气器16，且A段与O段之间装有硝化液回流泵。
优选地，所述膜生物反应器4底部设有曝气管17。
优选地，所述反渗透单元一5、反渗透单元二10及反渗透单元三11包括精密过滤器19、高压泵20、膜组件21，其中，精密过滤器19与膜组件21之间用高压泵20连接。
优选地，所述两级澄清池7中设有反应设备与搅拌机15。
优选地，所述超滤单元8装有保安过滤器26与膜组件27，且二者顺序连接,所述离子交换软化设备9装有离子交换树脂28。
如附图1所示，上述煤化工生产废水处理及高倍回用工艺专用系统的工作流程是：
第一步，将生产废水进行隔油、气浮和沉淀澄清的物化处理，去除水中的浮油、乳化油、SS、硬度、碱度等污染物质，得到预处理出水，具体过程是首先是在油品回收单元中将废水中的浮油进行隔油处理，然后在0.6MPa的溶气压力条件下，对隔油后的废水进行气浮处理，将废水中残余浮油、乳化油、SS污染物质分离去除，通过沉淀澄清对废水进行软化处理，降低硬度、碱度等的含量、减少结垢污堵的风险；
第二步，将第一步得到的预处理出水进行厌氧生物反应，将大分子有机物降解为小分子物质，得到厌氧出水，反应温度为(20～45)℃。
第三步，将第二步得到的厌氧出水进行硝化反硝化，去除氨氮、总氮及有机物，得到硝化反硝化出水，反应温度均为15-38℃。
第四步，将第三步得到的硝化反硝化出水进行泥水分离，截留部分污染物，得到泥水分离出水，反应温度均为15-38℃。
第五步，将第四步得到的泥水分离出水进行浓缩分离，得到反渗透产水与浓水，工作压力为(10～25)bar。
第六步，将第五步得到的反渗透浓水进行均质均量处理，得到调节出水；
第七步，将第六步得到的调节出水，经物理化学作用进行沉淀，得到反应澄清出水与沉淀污泥；具体步骤是首先通过pH/ORP自动控制投加氧化剂、氢氧化钙、混凝剂、絮凝剂，去除废水中的SS、COD、氟、总硅、钙镁金属离子，然后将其出水通过投加碳酸钠、混凝剂、絮凝剂，进一步去除废水中的SS、COD、钙；
第八步，将第七步得到的反应澄清出水进行超滤处理，对胶体等物质进行截留分离，得到超滤产水，超滤产水污染指数值小于3，工作压力为(1～10)bar，
第九步，将第八步得到的超滤产水进行物理吸附，得到离子交换软化出水与再生液；
第十步，将第九步得到的离子交换软化出水进行浓缩分离，得到反渗透产水与浓水，工作压力为(10～35)bar。
第十一步将第十步得到的反渗透浓水进进一步浓缩分离，得到反渗透产水与浓水，工作压力为(25～65)bar。

Claims (10)

1.一种煤化工生产废水处理及高倍回用工艺，其特征在于，它包括以下几个步骤：
(1)将生产废水进行隔油、气浮和沉淀澄清的物化处理，去除水中的浮油、乳化油、SS、硬度、碱度污染物质，得到预处理出水；
(2)将步骤(1)得到的预处理出水进行厌氧生物反应，将大分子有机物降解为小分子物质，得到厌氧出水；
(3)将步骤(2)得到的厌氧出水进行硝化反硝化，去除氨氮、总氮及有机物，得到硝化反硝化出水；
(4)将步骤(3)得到的硝化反硝化出水进行泥水分离，截留部分污染物，得到泥水分离出水；
(5)将步骤(4)得到的泥水分离出水进行浓缩分离，得到反渗透产水与浓水；
(6)将步骤(5)得到的反渗透浓水进行均质均量处理，得到调节出水；
(7)步将骤(6)得到的调节出水，经物理化学作用进行沉淀，得到反应澄清出水与沉淀污泥；
(8)将步骤(7)得到的反应澄清出水进行超滤处理，对胶体物质进行截留分离，得到超滤产水与浓水；
(9)将步骤(8)得到的超滤产水进行物理吸附，得到离子交换软化出水与再生液；
(10)将步骤(9)得到的离子交换软化出水进行浓缩分离，得到反渗透产水与浓水；
(11)将步骤(10)得到的反渗透浓水进进一步浓缩分离，得到反渗透产水与浓水。
2.根据权利要求1所述的一种煤化工生产废水处理及高倍回用工艺，其特征在于：所述步骤(1)将生产废水进行隔油、气浮和沉淀澄清的物化处理的步骤是：首先是在油品回收单元中将废水中的浮油进行隔油处理，然后在0.6MPa的溶气压力条件下，对隔油后的废水进行气浮处理，将废水中残余浮油、乳化油、SS污染物质分离去除，通过沉淀澄清对废水进行软化处理，降低硬度、碱度的含量、减少结垢污堵的风险；
所述步骤(2)厌氧生物反应过程的反应温度为(20～45)℃，所述步骤(3)多级硝化反硝化与所述步骤(4)进行泥水分离处理过程中的反应温度均为15-38℃；
所述步骤(5)反渗透的工作压力为(10～25)bar，所述步骤(8)超滤的工作压力为(1～10)bar，所述步骤(10)反渗透的工作压力为(10～35)bar，所述步骤(11)反渗透的工作压力为(25～65)bar；
所述步骤(7)经物理化学作用进行沉淀步骤是是在常温条件下进行，具体步骤是首先通过pH/ORP自动控制投加氧化剂、氢氧化钙、混凝剂、絮凝剂，去除废水中的SS、COD、氟、总硅、钙镁金属离子，然后将其出水通过投加碳酸钠、混凝剂、絮凝剂，进一步去除废水中的SS、COD、钙；
所述步骤(8)超滤产水污染指数值小于3。
3.用于上述任一项权利要求所述的煤化工生产废水处理及高倍回用工艺的专用系统，其特征在于：它包括原水池(12)，原水池(12)与预处理设备(1)连接，连接管路上装有第一进水泵(13)，预处理设备(1)输出端连接厌氧反应器(2)，厌氧反应器(2)清水输出端连接多级硝化反硝化反应池(3)，多级硝化反硝化反应池(3)输出端连接膜生物反应器(4)，膜生物反应器(4)清水输出端连接反渗透单元一(5)，污泥回流端连接回多级硝化反硝化反应池(3)，污泥回流端与多级硝化反硝化反应池(3)连接管路上装有第二进水泵(18)，剩余污泥端连接污泥处理系统一(23)，反渗透单元一(5)产水输出端与第一产水池(22)连接，浓水输出端连接调节池(6)，调节池(6)输出端连接两级澄清池(7)，调节池(6)与两级澄清池(7)连接管路上装有第三进水泵(25)，两级澄清池(7)清液输出端与超滤单元(8)连接，污泥输出端连接污泥处理系统二(24)，污泥处理系统二(24)清液输出端连接回调节池(6)，超滤单元(8)产水端连接离子交换软化设备(9)，浓水端连接回调节池(6)，离子交换软化设备(9)清液输出端连接反渗透单元二(10)，再生液输出端连接回调节池(6)，反渗透单元二(10)浓水输出端连接反渗透单元三(11)，产水输出端连接产水池二(30)，反渗透单元三(11)产水输出端连接产水池二(30)，浓水输出端连接高盐水处理系统(29)。
4.如权利要求3所述的一种煤化工生产废水处理及高倍回用工艺的专用系统，其特征在于：所述预处理设备(1)包括隔油池、高效气浮机和澄清沉淀池。
5.如权利要求3所述的一种煤化工生产废水处理及高倍回用工艺的专用系统，其特征在于：所述厌氧反应器(2)上部设有三相分离器(14)，内部设有温控装置。
6.如权利要求3所述的一种煤化工生产废水处理及高倍回用工艺的专用系统，其特征在于：所述多级硝化反硝化反应池(3)的缺氧段设有搅拌机(15)，好氧段设有曝气器(16)，且缺氧段与好氧段之间装有硝化液回流泵。
7.如权利要求3所述的一种煤化工生产废水处理及高倍回用工艺的专用系统，其特征在于：所述膜生物反应器(4)底部设有曝气管(17)。
8.如权利要求3所述的一种煤化工生产废水处理及高倍回用工艺的专用系统，其特征在于：所述反渗透单元一(5)、反渗透单元二(10)及反渗透单元三(11)包括精密过滤器(19)、高压泵(20)、膜组件(21)，其中，精密过滤器(19)与膜组件(21)之间用高压泵(20)连接。
9.如权利要求3所述的一种煤化工生产废水处理及高倍回用工艺的专用系统，其特征在于：所述两级澄清池(7)中设有反应设备与搅拌机(15)。
10.如权利要求3所述的一种煤化工生产废水处理及高倍回用工艺的专用系统，其特征在于：所述超滤单元(8)装有保安过滤器(26)与膜组件(27)，且二者顺序连接,所述离子交换软化设备(9)装有离子交换树脂(28)。
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