CN106007112A - 一种高浓度煤气化废水处理方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高浓度煤气化废水处理方法及系统，通过化学微电解装置催化电解、降解有机大分子，再依次通过絮凝、氧化，达到高效、快速转化、去除有毒有害有机物，能高效去除煤气化废水中多种有毒、难生化的有机杂质和高浓度氨氮，在提高废水可生化性的同时，又能简化后续处理流程，降低煤化工企业废水处理成本。本发明结构简明，简化后续处理流程，对药剂需求量低，降低煤化工企业废水处理成本，利于推广应用。

Description

一种高浓度煤气化废水处理方法及系统

技术领域

本发明属于废水处理领域，具体地说，涉及一种高浓度煤气化废水处理方法及系统。

背景技术

我国以煤为主要能源，适用于气化的煤炭资源约占全部煤炭资源的 80％，达 5000 亿吨。然而，在煤气发生转化过程中存在一系列的环境问题，几乎所有生产工序都有污染物 产生，其中煤气废水的危害最大。近些年，随着水资源日益紧张，在许多地方水源的供给已经成为限制企业扩产、增产的制约因素。为此，煤化工行业广泛开展了节水工作，努力开辟非传统水源，污水资源回用即是其中一项主要内容。

煤气废水中污染物的成分比较复杂，有机污染物种类多、浓度高且多数毒性较强， 属于难生物降解的中高浓度有机废水。

目前，传统处理煤气废水的方法主要是采用脱酚蒸-氨预处理-多级生物处理工艺。尽管经生物处理后大量的有机和无机污染物被去除，但是由于废水中难降解有机物的存在，多级生物处理后的出水中仍含有一定量的难降解有机污染物，其出水COD、氨氮及色度等指标往往不能达到排放和回用标准。因此需要在生化系统前加强预处理措施，将长链、环状难生化大分子有机物进行断链、开环，转化为易生化小分子有机物，提高生化系统效率，确保系统出水达到排放或回用标准。

有鉴于此特提出本发明。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于克服现有技术的不足，提供一种高浓度煤气化废水处理方法及系统，通过化学微电解装置催化电解、降解有机大分子，再依次通过絮凝、氧化，达到高效、快速转化、去除有毒有害有机物，能高效去除煤气化废水中多种有毒、难生化的有机杂质和高浓度氨氮，在提高废水可生化性的同时，又能简化后续处理流程，降低煤化工企业废水处理成本。

为解决上述技术问题，本发明采用技术方案的基本构思是：

一种高浓度煤气化废水处理方法，包括以下步骤：

步骤S1，酸性条件催化微电解，将煤气化废水输送至酸性的催化微电解装置中，添加第一催化剂进行电解反应，得到电解液；

步骤S2，絮凝、沉淀，将上步骤得到的液体输送至絮凝装置进行絮凝再送至沉淀装置沉淀，得到沉淀物和分离液；

步骤S3，催化氧化，将分离液输送至化学氧化装置，添加第二催化剂进行氧化，得到净化液。

进一步地，步骤S1与步骤S2之间还包括步骤S11：

步骤S11，弱酸性条件催化微电解，将电解液输送至弱酸性的催化微电解装置中，电解反应后得到弱酸电解液。

进一步地，步骤S11与步骤S2之间还包括步骤S12：

步骤S12，中和反应，将弱酸电解液输送至中和装置进行中和反应，中和反应后得到中和液。

进一步地，所述的第一添加剂为电解催化剂，所述的电解催化剂为FCM系列催化电解材料，所述的第二催化剂为臭氧催化剂。

进一步地，所述的第一催化剂为FCM系列催化电解材料；优选地，第一催化剂为FCM-IV系列催化自电解环保材料，述的臭氧催化剂为SAO3系列臭氧催化剂。

进一步地，所述的中和装置连接用于添加中和药剂的中和添加剂装置，所述的中和药剂为氢氧化钠溶液。

进一步地，所述的絮凝装置连接添加助凝剂的助凝剂添加装置，所述的助凝剂为PAM助凝剂。

进一步地，所述的酸性催化微电解的PH值为2～4，催化微电解反应时间为2～4h。

进一步地，所述的弱酸催化微电解的PH值为5～7，催化微电解反应时间为2～6h。

进一步地，所述的中和装置反应后的PH值为7.5～8.5，中和反应的时间为0.5～2h。

进一步地，所述的化学氧化装置的氧化过程中PH值为7～9。

进一步地，所述的臭氧催化氧化反应时间为1—3h。

一种高浓度煤气化废水处理系统，包括依次连接的化学微电解装置、絮凝装置、化学氧化装置，所述的化学微电解装置中添加有催化、电解作用的第一催化剂，所述的化学氧化装置中添加有增强氧化的第二催化剂，所述的化学微电解装置呈酸性。

进一步地，所述的化学微电解装置包括依次连接的酸性催化微电解反应器和弱酸催化微电解反应器，所述的弱酸催化微电解反应器中添加有催化、电解作用的第三催化剂，所述的酸性催化微电解反应器的PH值小于弱酸催化微电解反应器的PH值，所述的弱酸催化微电解反应器与絮凝装置连接。

进一步地，所述的第一催化剂为FCM系列催化电解材料；优选地，第一催化剂、第三催化剂均为FCM-IV系列催化自电解环保材料。

进一步地，还包括用于中和反应的中和装置，所述的中和装置中添加有增强中和反应的中和药剂，所述的中和装置串联于化学微电解装置与絮凝装置之间。

进一步地，还包括沉淀装置和中间水箱，所述的沉淀装置和中间水箱依次连接且串联在絮凝装置与化学氧化装置之间。

进一步地，所述的化学氧化装置为应用臭氧进行臭氧催化氧化反应的臭氧催化氧化池，所述的第二催化剂为臭氧催化剂；

优选地，所述的臭氧催化剂为SAO3系列臭氧催化剂。

进一步地，所述的臭氧为即时现制催化剂，所述的化学氧化装置还连接用于即时现制生成臭氧的臭氧发生装置。

进一步地，所述的絮凝装置中添加有助凝剂，所述的助凝剂为PAM助凝剂。

进一步地，所述的酸性催化微电解反应器的PH值为2～4，催化微电解反应时间为2～4h。

进一步地，所述的弱酸催化微电解反应器的PH值为5～7，催化微电解反应时间为2～6h。

进一步地，所述的中和添加剂为氢氧化钠溶液，所述的中和装置反应后的PH值为7.5～8.5，中和反应的时间为0.5～2h。

进一步地，所述的化学氧化装置的氧化过程中PH值为7～9。

进一步地，所述的臭氧催化氧化反应的时间为1—3h。

本发明是利用FCM-IV系列催化自电解环保材料浸入水中构成了数个细小的微电池，在废水中自身产生约1230mv电解电压，发生电极反应，电极反应产生的活性成分能与废水中的许多组分发生氧化还原反应，破坏废水中有机大分子稳定的长链，并使有机大分子中的官能团转化、降解，从而转变为无络合能力的小分子有机物，并通过调节溶液的碱度，依次加入混凝剂和絮凝剂混凝沉淀，使大部分小分子有机物随絮体从废水中分离，然后在SAO3系列臭氧催化剂作用下，臭氧快速与氰、酚等残余有机物反应，将有毒有害有机物氧化为无毒的CO2、有机酸等，高浓度煤气化废水在此工艺流程下去除了废水颜色，同时出水的毒性得到了充分去除，提高了废水的可生化度，降低了后续处理的难度。

采用上述技术方案后，本发明与现有技术相比具有以下有益效果。

本发明中FCM-IV系列催化自电解环保材料具有微孔发达，比表面积大，反应活性强，对煤化工废水处理效果由特效，FCM-IV系列催化自电解环保材料结构为规整球形，堆密度低，便于反冲洗，确保系统随时随地处于畅通、活性、高效状态，材料自身产生约1230mv电解电压，无需外界提供电源，能耗低。

本发明中SAO3系列臭氧催化剂采用最新立体构架技术，提高微孔数量和分布均匀度，获得更高的比表面积，可以最大限度提高臭氧氧化效率，在同样氧化条件下，臭氧氧化效率提高30-60%，所以可以节约臭氧投加30%以上。

本发明综合处理效果好，确保废水在生化系统处理前COD、NH3-N、色度等指标得到大幅度削减，可适用于多组分的复杂工业废水处理。

本发明结构简明，简化后续处理流程，对药剂需求量低，降低煤化工企业废水处理成本，利于推广应用。

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的描述。

附图说明

附图作为本申请的一部分，用来提供对本发明的进一步的理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，但不构成对本发明的不当限定。显然，下面描述中的附图仅仅是一些实施例，对于本领域普通技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。在附图中：

图1是本发明实施例一的方法示意图；

图2是本发明实施例二的结构示意图。

图中：1-酸性条件催化微电解槽；2-弱酸性条件催化微电解槽；3-中和槽；4-絮凝槽；5-沉淀槽；6-中间水箱；7-臭氧催化氧化池；8-布气管；9-布水管；10-FCM-IV系列催化自电解环保材料；11-斜管；12-SAO3系列臭氧催化剂；13-反冲洗布水管；14-反冲洗布气管；15-臭氧发生器；16-鼓风机；17-进水箱；18-加酸箱。

需要说明的是，这些附图和文字描述并不旨在以任何方式限制本发明的构思范围，而是通过参考特定实施例为本领域技术人员说明本发明的概念。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语 “上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例一

如图1所示，本实施例一种高浓度煤气化废水处理方法，包括以下步骤：

步骤S1，酸性条件催化微电解，将煤气化废水输送至酸性的催化微电解装置中，添加第一催化剂进行电解反应，得到电解液；

步骤S11，弱酸性条件催化微电解，将电解液输送至弱酸性的催化微电解装置中，电解反应后得到弱酸电解液；

步骤S12，中和反应，将弱酸电解液输送至中和装置进行中和反应，中和反应后得到中和液；

步骤S2，絮凝、沉淀，将上步骤得到的液体输送至絮凝装置进行絮凝再送至沉淀装置沉淀，得到沉淀物和分离液；

步骤S3，催化氧化，将分离液输送至化学氧化装置，添加第二催化剂进行氧化，得到净化液。

其中，第一催化剂为FCM-IV系列催化自电解环保材料，第二催化剂为SAO3系列臭氧催化剂，臭氧为即时现制生成，对应的设有臭氧发生器，中和装置的中和反应中添加有中和药剂氢氧化钠溶液，絮凝装置中添加有利于絮凝的PAM助凝剂。

酸性催化微电解的PH值控制在2～4，催化微电解反应时间为2～4h；弱酸催化微电解的PH值控制在5～7，催化微电解反应时间为2～6h；中和装置反应后的PH值控制在7.5～8.5，中和反应的时间为0.5～2h；化学氧化装置的氧化过程中PH值控制在7～9；臭氧催化氧化反应时间为1—3h。

具体实施：将洗煤气废水调PH至2.0，可通过添加酸性液体调节，而后送至酸性的催化微电解装置曝气3小时，反应过程中控制pH为3--4，出水自流入弱酸性催化微电解装置，不加酸，曝气反应时间2小时，PH上升至5.5，出水自流至中和、絮凝装置，用30%的氢氧化钠溶液，调节pH为8.0，加PAM絮凝后自流至沉淀装置进行泥水分离，上清液自流至中间水箱，经泵提升至臭氧催化氧化反应装置进行催化氧化，臭氧投加量为0.2kg/吨废水，反应停留时间为1h，臭氧催化反应器出水进行检测。

系统处理后出水COD平均浓度为1460mg/L， COD平均去除率为84.2%，B/C为0.42，颜色由深黑变成浅黄色透明液体，酚、氰、氨、硫化物、苯系物、色度分别分别降低至15mg/l、5.5mg/l、160mg/l、2.6mg/l、66mg/l、80倍以下，为后续生化系统提供良好的进水条件。

本实施例中FCM-IV系列催化自电解环保材料具有微孔发达，比表面积大，反应活性强，且其结构为规整球形，堆密度低，便于反冲洗，从而确保系统随时随地处于畅通、活性、高效状态，材料自身产生约1230mv电解电压，无需外界提供电源，节约电能。

本实施例中SAO3系列臭氧催化剂采用最新立体构架技术，提高微孔数量和分布均匀度，获得更高的比表面积，可以最大限度提高臭氧氧化效率，在同样氧化条件下，臭氧氧化效率提高30-60%，所以可以节约臭氧投加30%以上。

实施例二

如图2所示，本实施例一种高浓度煤气化废水处理系统，包括依次连接的化学微电解装置、絮凝装置、化学氧化装置，所述的化学微电解装置中添加有催化、电解作用的第一催化剂，所述的化学氧化装置中添加有增强氧化的第二催化剂，所述的化学微电解装置呈酸性。

具体地，包括酸性条件催化微电解槽1、弱酸性条件催化微电解槽2、中和槽3、絮凝槽4、沉淀槽5、中间水箱6、臭氧催化氧化池7、布气管8、布水管9、FCM-IV系列催化自电解环保材料10、斜管11、SAO3系列臭氧催化剂12、反冲洗布水管13、反冲洗布气管14、臭氧发生器15、鼓风机16、进水箱17、加酸箱18。

其中，第一催化剂、第三催化剂均为FCM-IV系列催化自电解环保材料，第二催化剂为为SAO3系列臭氧催化剂，助凝剂为PAM助凝剂，中和药剂为氢氧化钠溶液。酸性催化微电解的PH值控制在2～4，催化微电解反应时间为2～4h；弱酸催化微电解的PH值控制在5～7，催化微电解反应时间为2～6h；中和装置反应后的PH值控制在7.5～8.5，中和反应的时间为0.5～2h；化学氧化装置的氧化过程中PH值控制在7～9；臭氧催化氧化反应时间为1—3h。

具体实施：将废水通过加酸箱18调酸后，从进水箱17经泵送至酸性条件催化微电解槽1，并在酸性条件催化微电解槽1中加入FCM-IV系列催化自电解环保材料，在酸性条件下进行催化微电解反应，充分发挥【H】的还原作用，将废水中大量难降解有机物开环、断链，将大分子有机物分解为小分子有机物，提高废水可生化性，去除废水毒性，酸性条件催化微电解槽1中的出水进入弱酸性条件催化微电解槽2中，加入FCM-IV系列催化自电解环保材料，在残余弱酸性条件下发生氧化-还原作用，进一步降解有机杂质，出水PH提升至6—7，自流至中和槽3，加入少量氢氧化钠溶液，将PH调至8—9，水质铁离子絮凝生成氢氧化铁絮体，自流至絮凝槽4，加入PAM助凝剂絮凝，形成大块絮体，进入沉淀槽5沉淀分离，出水自流至中间水箱6，经提升泵送至臭氧催化氧化池7进行臭氧催化氧化，在臭氧催化氧化池7中添加的SAO3系列臭氧催化剂，通过臭氧发生器15即时制成的臭氧快速与氰、酚等残余有机物反应，将有机物氧化为CO2、有机酸等，去除废水颜色，出水毒性充分去除，再经微生物处理，净化后回用。

本实施例中FCM-IV系列催化自电解环保材料具有微孔发达，比表面积大，反应活性强，且其结构为规整球形，堆密度低，便于反冲洗，从而确保系统随时随地处于畅通、活性、高效状态，材料自身产生约1230mv电解电压，无需外界提供电源，节约电能。

本实施例中SAO3系列臭氧催化剂采用最新立体构架技术，提高微孔数量和分布均匀度，获得更高的比表面积，可以最大限度提高臭氧氧化效率，在同样氧化条件下，臭氧氧化效率提高30-60%，所以可以节约臭氧投加30%以上。

本实施例综合处理效果好，确保废水在生化系统处理前COD、NH3-N、色度等指标得到大幅度削减，可适用于多组分的复杂工业废水处理。

本实施例型结构简明，简化后续处理流程，对药剂需求量低，降低煤化工企业废水处理成本，利于推广应用。

以上所述仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专利的技术人员在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述提示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明方案的范围内。

Claims (10)

1.一种高浓度煤气化废水处理方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S1，酸性条件催化微电解，将煤气化废水输送至酸性的催化微电解装置中，添加第一催化剂进行电解反应，得到电解液；

步骤S2，絮凝、沉淀，将上步骤得到的液体输送至絮凝装置进行絮凝再送至沉淀装置沉淀，得到沉淀物和分离液；

步骤S3，催化氧化，将分离液输送至化学氧化装置，添加第二催化剂进行氧化，得到净化液。

2.根据权利要求1所述的一种高浓度煤气化废水处理方法，其特征在于，步骤S1与步骤S2之间还包括步骤S11：

步骤S11，弱酸性条件催化微电解，将电解液输送至弱酸性的催化微电解装置中，添加第三催化剂进行电解反应，得到弱酸电解液。

3.根据权利要求2所述的一种高浓度煤气化废水处理方法，其特征在于，步骤S11与步骤S2之间还包括步骤S12：

步骤S12，中和反应，将弱酸电解液输送至中和装置进行中和反应，中和反应后得到中和液。

4.根据权利要求1所述的一种高浓度煤气化废水处理方法，其特征在于，所述的第一催化剂、第三催化剂均为电解催化剂，所述的电解催化剂为FCM系列催化电解材料，所述的第二催化剂为臭氧催化剂。

5.一种高浓度煤气化废水处理系统，其特征在于，包括依次连接的化学微电解装置、絮凝装置、化学氧化装置，所述的化学微电解装置中添加有催化、电解作用的第一催化剂，所述的化学氧化装置中添加有增强氧化的第二催化剂，所述的化学微电解装置呈酸性。

6.根据权利要求5所述的一种高浓度煤气化废水处理系统，其特征在于，所述的化学微电解装置包括依次连接的酸性催化微电解反应器和弱酸催化微电解反应器，所述的弱酸催化微电解反应器中添加有催化、电解作用的第三催化剂，所述的酸性催化微电解反应器的PH值小于弱酸催化微电解反应器的PH值，所述的弱酸催化微电解反应器与絮凝装置连接。

7.根据权利要求6所述的一种高浓度煤气化废水处理系统，其特征在于，所述的第一催化剂、第三催化剂均为FCM系列催化电解材料。

8.根据权利要求5所述的一种高浓度煤气化废水处理系统，其特征在于，还包括用于中和反应的中和装置，所述的中和装置中添加有增强中和反应的中和药剂，所述的中和装置串联于化学微电解装置与絮凝装置之间。

9.根据权利要求5所述的一种高浓度煤气化废水处理系统，其特征在于，还包括沉淀装置和中间水箱，所述的沉淀装置和中间水箱依次连接且串联在絮凝装置与化学氧化装置之间。

10.根据权利要求5所述的一种高浓度煤气化废水处理系统，其特征在于，所述的化学氧化装置为应用臭氧进行臭氧催化氧化反应的臭氧催化氧化池，所述的臭氧为即时现制催化剂，所述的化学氧化装置还连接用于即时现制生成臭氧的臭氧发生装置，所述的第二催化剂为臭氧催化剂。