CN104926035A

CN104926035A - 焦化综合废水深度处理回用工艺和装置

Info

Publication number: CN104926035A
Application number: CN201510318670.2A
Authority: CN
Inventors: 张垒; 陈胜春; 薛改凤; 余刚强; 王丽娜; 刘璞; 付本全; 刘霞; 王凯军; 刘尚超
Original assignee: Wuhan Iron and Steel Group Corp
Current assignee: Wuhan Iron and Steel Co Ltd
Priority date: 2015-06-11
Filing date: 2015-06-11
Publication date: 2015-09-23
Anticipated expiration: 2035-06-11
Also published as: CN104926035B

Abstract

本发明公开了一种焦化综合废水深度处理回用工艺和装置。本发明改变了传统深度处理工艺，提出了利用多介质过滤器、高密度沉淀池、曝气生物滤池、保安过滤器、反渗透等组合新工艺和装置，避免了传统采用混凝沉淀池占地面积大，投加化学药剂量大造成二次污染的做法，同时，也实现了降低焦化废水处理成本，节约大量生产用水，为焦化综合废水的深度处理与回用提供了一条经济、实用、高效的深度处理工艺和装置。

Description

焦化综合废水深度处理回用工艺和装置

技术领域

本发明涉及环保技术领域，具体地指是一种焦化综合废水深度处理回用工艺和装置。

背景技术

焦化综合废水是由三个回收系统的循环污水、厂区生活污水以及各类设备冷却水组成。目前，国内焦化企业大多将焦化综合废水经过处理后达到《钢铁工业水污染物排放标准》(GB13456-1996)标准后排放，综合排水达到排水要求，直接排放。2012年国家颁布实施新的《炼焦化学工业污染物排放标准》(GB16171-2012)，焦化公司排水按照新的标准执行，现有污染物排放浓度指标和单位产品排水量(吨焦排水量为0.4m3)均有更加严格要求。目前，焦化综合废水主要是焦化厂外排的循环冷却水，生活用水等，目前处理方式通过混凝沉淀处理工艺予以回用，也有部分排入生化处理系统。部分钢铁企业已经开展焦化废水深度处理及回用，回用途径包括湿法熄焦、高炉冲渣、煤场抑尘和直接用于工业循环水等，但这些方法均存在操作环境差，二次污染产生或转移、设备、管道腐蚀严重等问题。目前研究最多的几种深度处理技术有混凝+活性炭吸附技术、超滤+反渗透技术等组合工艺，处理成本高，推广应用难度较大。

目前焦化综合废水深度处理和回用工艺存在的突出问题有以下几个内容：1、通过化学药剂深度处理废水(如采用生石灰、聚丙烯酰胺等)，该方法可能会引入二次污染，存在管网及设备腐蚀等问题，增加后续脱盐费用，同时该工艺存在占地面积大，药剂加入量大，水质受絮凝影响效果突出等问题，水质不容易控制；2、将焦化废水用于湿法熄焦或高炉冲渣，废水中污染物发生了转移，操作环境差；3、膜法除盐深度处理后的浓水去向也是亟需解决的问题。

因此对焦化综合废水进行深度处理和回用是减少污水外排，降低新水消耗量的最佳选择，而寻求一种高效、低成本的焦化综合废水深度处理与回用技术是目前焦化综合废水深度处理过程迫切需求。

发明内容

本发明的目的是要提供一种焦化综合废水深度处理回用工艺和装置，以降低焦化废水处理成本，节约大量生产用水，为焦化综合废水的深度处理与回用提供了一条经济、实用、高效的深度处理工艺和装置。

为实现上述目的，本发明提供了一种焦化综合废水深度处理回用工艺，它包括如下步骤：其特征在于：

(1)将焦化综合废水经过滤池中的粗、细格栅初步过滤以去除废水中的大块的物质，得到初步过滤后的焦化综合废水；

(2)将初步过滤后的焦化综合废水通过提升泵站提升废水输送至多介质过滤器输中进行过滤处理，以减少废水中较小颗粒的漂浮物、悬浮物的含量；

(3)将过滤后焦化废水输送至高密度沉淀池中进行沉淀处理，去除废水中的暂时硬度及悬浮物SS；

(4)将从高密度沉淀池出来的废水输送至曝气生物滤池，通过曝气生物滤池内的微生物絮凝和降解等过程中，降低废水中的SS、COD、BOD等有害物质和脱氮除磷；

(5)将从曝气生物滤池中出来的废水直接用作生化过程中消泡剂用水、煤场抑尘和生活杂用水；或者：

(6)将从曝气生物滤池中出来的废水输送至保安过滤器中进一步过滤处理，已滤除其中部分悬浮物；

(7)将经过保安过滤后的废水输送至反渗透装置中进行进一步除盐，所得除盐废水回用作工艺循环冷却水，而反渗透出来的浓水作为高炉炉渣冷却冲渣用水、煤场抑尘用水、冲渣用水。

作为一种优选方案，所述步骤(4)中曝气生物滤池的填料为陶粒，填充高度/滤池高度比为1：1.5～1：3，陶粒粒径为1.5～6.0mm，陶粒堆积密度为0.80～0.95g/cm³，陶粒比表面积为2.5～6.0m²/g，陶粒孔隙率为50～60％；曝气生物滤池的底部还铺设有直径为100～150mm的卵石。

作为又一种优选方案，所述步骤(6)中保安过滤器的滤管材料为陶瓷、玻璃砂或塑料；过滤孔径为0.5～120μm；所述保安过滤器前设有加药点，分别投加次氯酸钠杀菌剂和亚硫酸氢钠作为还原剂。

作为又一种优选方案，所述步骤(3)中高密度沉淀池的前端混合絮凝池中投加絮凝剂聚合硫酸铁、聚合硫酸铝、聚合氯化铝及助凝剂聚丙烯酰胺和生石灰；高密度沉淀池的中部絮凝部分投加助凝剂聚丙烯酰胺PAM。

本发明还提供了一种实现上述焦化综合废水深度处理回用工艺的装置，包括过滤池、多介质过滤器、高密度沉淀池、曝气生物滤池、保安过滤器、反渗透装置，其特征在于：所述过滤池中设有粗格栅和细格栅，过滤池的出口通过提升泵与多介质过滤器的进口连接，所述多介质过滤器的出口与高密度沉淀池的进口连接，高密度沉淀池的进口还连接有设有配药装置的搅拌器，高密度沉淀池的出口与曝气生物滤池的进口连接，曝气生物滤池的出口通过反冲洗水管与保安过滤器的进口连接，保安过滤器的出口分别通过反冲洗泵与反冲洗水管连接、通过增压泵与反渗透装置的进口连接，保安过滤器的进口还与设有加药口的进水管连接；反渗透装置的出口分别与浓水管和工艺循环冷却水管连接。

进一步地，所述步骤(4)中曝气生物滤池的填料为陶粒，填充高度/滤池高度比为1：1.5～1：3，陶粒粒径为1.5～6.0mm，陶粒堆积密度为0.80～0.95g/cm³，陶粒比表面积为2.5～6.0m²/g，陶粒孔隙率为50～60％；曝气生物滤池的底部还铺设有直径为100～150mm的卵石。

更进一步地，所述多介质过滤器内的滤料为粒径Φ0.5～2mm的无烟煤、粒径Φ3～6mm的陶粒或粒径Φ4～10mm的石英砂。

更进一步地，所述高密度沉淀池为长方体结构，高密度沉淀池内部设有依次贯通的混凝池、絮凝池和斜板沉淀池；所述斜板沉淀池为倒三角形结构，斜板沉淀池外壁与水平面的倾角为60°。

更进一步地，所述曝气生物滤池为上流式曝气生物滤池，曝气生物滤池底部设有进水管、反冲洗进水管和曝气管。

更进一步地，所述保安过滤器的进口端设有加药点，保安过滤器中的滤管材料为陶瓷、玻璃砂或塑料中任一种；保安过滤器的过滤孔径范围为0.5～120μm。

本发明的优点在于：

其一，该工艺及装置设计合理，运行成本低廉，解决了焦化综合废水深度处理及回用中的难题，具有很强的工程应用价值；

其二，该工艺及装置解决了焦化废水的高污染环境下的对操作人员不安全因素和危害健康的潜在风险；

其三，该工艺及装置操作简单，运行成本低，出水水质可以满足不同用水要求。

附图说明

图1是本发明处理工艺流程示意图。

图2是本发明高密度沉淀池示意图。

图3是本发明曝气生物滤池示意图。

图4是本发明实施例的焦化废水处理前后UV光谱扫描图。

图中：1、粗格栅，2、细格栅，3、提升泵，4、多介质过滤器，5、反冲洗水出口，6、泵，7、流量计，8、配药装置，9、搅拌器，10、高密度沉淀池，101、混凝池，102、絮凝池，103、斜板沉淀池，11、空气压缩机，12、计量泵，13、曝气生物滤池，14、泵，15、反冲洗水出口，16、反冲洗泵，17、保安过滤器，18、增压泵，19、计量泵，20、反渗透装置。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细描述。

本发明焦化综合废水深度处理回用工艺，具体步骤如下：

步骤(4)中曝气生物滤池的填料为陶粒，填充高度/滤池高度比为1∶1.5～1∶3，陶粒粒径为1.5～6.0mm，陶粒堆积密度为0.80～0.95g/cm³，陶粒比表面积为2.5～6.0m²/g，陶粒孔隙率为50～60％；曝气生物滤池的底部还铺设有直径为100～150mm的卵石。

步骤(6)中保安过滤器的滤管材料为陶瓷、玻璃砂或塑料；过滤孔径为0.5～120μm；保安过滤器前设有加药点，分别投加次氯酸钠杀菌剂和亚硫酸氢钠作为还原剂。

步骤(3)中高密度沉淀池的前端混合絮凝池中投加絮凝剂聚合硫酸铁、聚合硫酸铝、聚合氯化铝及助凝剂聚丙烯酰胺和生石灰；高密度沉淀池的中部絮凝部分投加助凝剂聚丙烯酰胺PAM。

如图所示焦化综合废水深度处理回用工艺的装置，包括过滤池、多介质过滤器4、高密度沉淀池10、曝气生物滤池13、保安过滤器17、反渗透装置20，其特征在于∶过滤池中设有粗格栅1和细格栅2，过滤池的出口通过提升泵3与多介质过滤器4的进口连接，多介质过滤器4的出口与高密度沉淀池10的进口连接，高密度沉淀池10的进口还连接有设有配药装置8的搅拌器9，高密度沉淀池10的出口与曝气生物滤池13的进口连接，曝气生物滤池13的出口通过反冲洗水管与保安过滤器17的进口连接，保安过滤器17的出口分别通过反冲洗泵16与反冲洗水管连接、通过增压泵18与反渗透装置20的进口连接，保安过滤器17的进口还与设有加药口的进水管连接；反渗透装置20的出口分别与浓水管和工艺循环冷却水管连接。

步骤(4)中曝气生物滤池13的填料为陶粒，填充高度/滤池高度比为1∶1.5～1∶3，陶粒粒径为1.5～6.0mm，陶粒堆积密度为0.80～0.95g/cm³，陶粒比表面积为2.5～6.0m²/g，陶粒孔隙率为50～60％；曝气生物滤池的底部还铺设有直径为100～150mm的卵石。

多介质过滤器4内的滤料为无烟煤(Φ0.5～2mm)、陶粒(Φ3～6mm)或石英砂(Φ4～10mm)。

高密度沉淀池10为长方体结构，高密度沉淀池10内部设有依次贯通的混凝池101、絮凝池102和斜板沉淀池103；斜板沉淀池103为倒三角形结构，斜板沉淀池103外壁与水平面的倾角为60°。曝气生物滤池13为上流式曝气生物滤池，曝气生物滤池底部设有进水管、反冲洗进水管和曝气管。保安过滤器17的进口端设有加药点，保安过滤器17中的滤管材料为陶瓷、玻璃砂或塑料中任一种；保安过滤器17的过滤孔径范围为0.5～120μm。曝气生物滤池13为上流式曝气生物滤池，曝气生物滤池13底部设有进水管、反冲洗进水管和曝气管；曝气生物滤池13的出水管又作为反冲洗水的进水管；保安过滤器17的出水通过阀的控制作为曝气生物滤池13和保安过滤器17的反冲洗水。

本发明的工作原理如下：本发明的装置主要有多介质过滤器、高密度沉淀池、曝气生物滤池、保安过滤器、反渗透装置等构成。

该工艺及装置的主要特征在于：(1)多介质过滤器降低废水中的悬浮物浓度，减小悬浮物、胶泥等物质，同时也提高高密度沉淀池混凝沉淀效果。(2)高密度沉淀池结合石灰软化的处理原理，去除废水中的暂时硬度及悬浮物SS；(3)曝气生物滤池主要通过滤料内生长的微生物絮凝和降解等过程中兼有过滤的作用，降低废水中的SS、COD、BOD等有害物质，且还可以脱氮除磷，从而减少了氧化工艺并具有更好的效果；(4)保安过滤器主要将曝气生物滤池出来的部分悬浮物进一步过滤，满足反渗透装置的进水要求；(5)反渗透装置主要对废水进一步除盐，满足部分高等级用水要求。(6)从曝气生物滤池出来的废水可以直接用于低等级用水要求，比如深化过程中消泡剂用水、煤场抑尘等；(7)从反渗透系统出来的浓水可以直接用于高炉炉渣冷却、冲渣用水、煤场抑尘等。

焦化综合废水经粗、细格栅去除废水中的大块的物质、如木头、塑料瓶、纤维状漂浮物质如纸张、布条等等，以确保后续处理设备及单元的正常工作。通过提升泵站提升废水至多介质过滤器，进一步去除污水中较小颗粒的悬浮、漂浮物悬浮物，同时利于提高后序高密度沉淀池的运行效果。高密度沉淀池含有混凝池、絮凝池、斜板沉淀池，高度集成化的设计，大大减少了占地面积，前端混合絮凝池投加絮凝剂，形成矾花，增加沉淀效果，沉淀区设计成斜管式，在沉淀区下部的污泥浓缩池完成污泥浓缩。经过高密度沉淀池出来的废水送入曝气生物滤池，通过滤料内生长的微生物絮凝和降解等过程中兼有过滤的作用，降低废水中的SS、COD、BOD等有害物质，且还可以脱氮除磷，从而减少了氧化工艺并具有更好的效果。曝气生物滤池出来的废水一部分可以直接用作低等级用水，比如生化过程中消泡剂用水、煤场抑尘、生活杂用水等；另外一部分废水通过后续的保安过滤器、反渗透系统进行除盐，处理后的废水回用作工艺循环冷却水，而反渗透出来的浓水可以直接用于高炉炉渣冷却冲渣用水、煤场抑尘、道路清扫用水等其他用途。

多介质过滤器为常规的立式圆筒状多介质过滤装置，主要由以下部分构成：(1)过滤器体，包括①简体；②布水组件；③支撑组件；(2)配套管线和阀门。其中过滤器体有④反洗气管；⑤滤料；⑥排气阀(外置)等。滤料可选择无烟煤(Φ0.5～2mm)、陶粒(Φ3～6mm)和石英砂(Φ4～10mm)等。目的是进一步降低废水中的悬浮物浓度，减小悬浮物、胶泥等物质，同时也提高高密度沉淀池混凝沉淀效果。多介质过滤器前投加次氯酸钠杀菌剂，以去除水体中微生物。

高密度沉淀池包含混凝池、絮凝池、斜板沉淀池，采用高度集成化的设计，大大减少了占地面积，前端混合絮凝池投加絮凝剂如，聚合硫酸铁、聚合硫酸铝、聚合氯化铝及助凝剂聚丙烯酰胺和生石灰，形成矾花，增加沉淀效果，沉淀区设计成异向流斜管式沉淀池，水流向上，泥流向下，倾角60度。

曝气生物滤池采用上流式曝气生物滤池，底部布有进水管、反冲洗进水管以及曝气管；填料为陶粒，填高/滤池高度比为1∶1.5～1∶3；底部是直径为100～150mm的卵石。陶粒粒径为1.5～6.0mm，堆积密度为0.80～0.95g/cm₃，比表面积为2.5～6.0m²/g，孔隙率为50～60％。曝气生物滤池处理后的水一部分可以直接用作低等级用水，比如生化过程中消泡剂用水、煤场抑尘、生活杂用水等。曝气生物滤池反冲洗水采用保安过滤器处理后的废水。

保安过滤器运行方式采用反洗型，滤管材料可陶瓷、玻璃砂、塑料等多种。过滤孔径在0.5～120μm范围。当运行至进出口水压差达0.1MPa时，应更换滤芯。其目的用来滤除经曝气生物滤池后的细小物质(如悬浮物，细小颗粒等)和微生物，以确保水质过滤精度及保护后序膜过滤元件不受大颗粒物质的损坏，延长反渗透装置寿命，满足反渗透系统的正常运行。保安过滤器前设有加药点，分别投加次氯酸钠杀菌剂和亚硫酸氢钠还原剂，以降低进入反渗透脱盐系统中细菌的含量，并中和过量的余氯，防止余氯进入反渗透系统。

反渗透装置采用模块化设备。目的对废水进一步深度处理除盐、去除部分COD，产水可以回用于工业循环冷却水等高等级用水，浓水主要为含盐废水，可以直接外排，也可以用作高炉炉渣冷却、冲渣用水、煤场抑尘等。

本发明的工作过程如下：

如图1所示，焦化综合废水先通过粗格栅1、细格栅2，拦截水中大的草木、垃圾、树枝和橡塑等污染物，进入提升泵3送入多介质过滤器4，通过滤料去除废水中的悬浮物、胶体等。多介质过滤器4出来的废水经过泵6输送到高密度沉淀池10，在高密度沉淀池10内通过混凝、絮凝和沉淀后，清水进入曝气生物滤池13，曝气生物滤池13处理后的废水一部分出水可以直接用作低等级用水，比如生化过程中消泡剂用水、煤场抑尘、生活杂用水等；另外一部分废水通过后续的保安过滤器17、反渗透系统20进行除盐，处理后的废水回用作工艺循环冷却水，而反渗透出来的浓水可以直接用于高炉炉渣冷却冲渣用水、煤场抑尘、道路清扫用水等其他用途。

如图2所示，从多介质过滤器4来的进水通过泵6进入高密度沉淀池10，高密度沉淀池10为矩形状结构，主体部分分为三部分，有混凝池、絮凝池和斜板沉淀池构成。其特征为前端混凝部分投加聚合硫酸铁、聚合硫酸铝、聚合氯化铝及生石灰，中部絮凝部分投加助凝剂如聚丙烯酰胺PAM等，絮凝反应池独特的设计使进水中能形成较大块、密实、均匀的矾花，矾花以较快的速度进入异向流斜管式沉淀池，水流向上、泥流向下，倾角60度。高密度沉淀池产生的污泥通过水力旋流器或者污泥压滤机后，污泥外排，滤液进入高密度沉淀池混凝段。

如图3所示，曝气生物滤池采用上流式曝气生物滤池，底部布有进水管、反冲洗进水管以及曝气管；填料为陶粒，填高/滤池高度比为1∶1.5～1∶3；底部是直径为100～150mm的卵石。陶粒粒径为1.5～6.0mm，堆积密度为0.80～0.95g/cm³，比表面积为2.5～6.0m²/g，孔隙率为50～60％。曝气生物滤池处理后的水一部分可以直接用作低等级用水，比如生化过程中消泡剂用水、煤场抑尘、生活杂用水等。曝气生物滤池反冲洗水采用保安过滤器处理后的废水。

图4是本发明实施过程中，焦化废水处理前后的紫外扫描曲线。从图4曲线中可以看出，经过该系统深度处理后，废水吸光度大幅降低，说明废水中的大部分有机物得以降解或矿化。

本实施例中的粗格栅1、细格栅2、多介质过滤器4、保安过滤器17及反渗透装置20可参考实际工程运行方式，在此不再赘述。

Claims

1.一种焦化综合废水深度处理回用工艺，它包括如下步骤：

(4)将从高密度沉淀池出来的废水输送至曝气生物滤池，通过曝气生物滤池内的微生物絮凝和降解等过程，降低废水中的SS、COD、BOD等有害物质和脱氮除磷；

2.根据权利要求1所述的焦化废水深度处理回用工艺，其特征在于：所述步骤(4)中，曝气生物滤池的填料为陶粒，填充高度/滤池高度比为1∶1.5～1∶3，陶粒粒径为1.5～6.0mm，陶粒堆积密度为0.80～0.95g/cm³，陶粒比表面积为2.5～6.0m²/g，陶粒孔隙率为50～60％；曝气生物滤池的底部还铺设有直径为100～150mm的卵石。

3.根据权利要求1所述的焦化废水深度处理回用工艺，其特征在于：所述步骤(6)中，保安过滤器的滤管材料为陶瓷、玻璃砂或塑料；过滤孔径为0.5～120μm；所述保安过滤器前设有加药点，分别投加次氯酸钠杀菌剂和亚硫酸氢钠作为还原剂。

4.根据权利要求1所述的焦化废水深度处理回用工艺，其特征在于：所述步骤(3)中，高密度沉淀池的前端混合絮凝池中投加絮凝剂聚合硫酸铁、聚合硫酸铝、聚合氯化铝及助凝剂聚丙烯酰胺和生石灰；高密度沉淀池的中部絮凝部分投加助凝剂聚丙烯酰胺PAM。

5.一种为实现权利要求1所述工艺而设计的焦化综合废水深度处理回用装置，包括过滤池、多介质过滤器(4)、高密度沉淀池(10)、曝气生物滤池(13)、保安过滤器(17)、反渗透装置(20)，其特征在于：

所述过滤池中设有粗格栅(1)和细格栅(2)，过滤池的出口通过提升泵(3)与多介质过滤器(4)的进口连接，多介质过滤器(4)的出口与高密度沉淀池(10)的进口连接，高密度沉淀池(10)的进口还连接有设有配药装置(8)的搅拌器(9)，高密度沉淀池(10)的出口与曝气生物滤池(13)的进口连接，曝气生物滤池(13)的出口通过反冲洗水管与保安过滤器(17)的进口连接，保安过滤器(17)的出口分别通过反冲洗泵(16)与反冲洗水管连接、通过增压泵(18)与反渗透装置(20)的进口连接，保安过滤器(17)的进口还与设有加药口的进水管连接；反渗透装置(20)的出口分别与浓水管和工艺循环冷却水管连接。

6.根据权利要求4所述的焦化综合废水深度处理回用装置，其特征在于：所述曝气生物滤池(13)的填料为陶粒，填充高度/滤池高度比为1∶1.5～1∶3，陶粒粒径为1.5～6.0mm，陶粒堆积密度为0.80～0.95g/cm³，陶粒比表面积为2.5～6.0m²/g，陶粒孔隙率为50～60％；曝气生物滤池的底部还铺设有直径为100～150mm的卵石。

7.根据权利要求4所述的焦化综合废水深度处理回用装置，其特征在于：所述多介质过滤器(4)内的滤料为粒径Φ0.5～2mm的无烟煤、粒径Φ3～6mm的陶粒或粒径Φ4～10mm的石英砂。

8.根据权利要求4所述的焦化综合废水深度处理回用装置，其特征在于：所述高密度沉淀池(10)为长方体结构，高密度沉淀池(10)内部设有依次贯通的混凝池(101)、絮凝池(102)和斜板沉淀池(103)；所述斜板沉淀池(103)为倒三角形结构，斜板沉淀池(103)外壁与水平面的倾角为60°。

9.根据权利要求4所述的焦化综合废水深度处理回用装置，其特征在于：所述曝气生物滤池(13)为上流式曝气生物滤池，曝气生物滤池(13)底部设有进水管、反冲洗进水管和曝气管。

10.根据权利要求4所述的焦化综合废水深度处理回用装置，其特征在于：所述保安过滤器(17)的进口端设有加药点，保安过滤器(17)中的滤管材料为陶瓷、玻璃砂或塑料中任一种；保安过滤器(17)的过滤孔径范围为0.5～120μm。