CN107555701B

CN107555701B - 一种低成本处理焦化废水的方法

Info

Publication number: CN107555701B
Application number: CN201610498031.3A
Authority: CN
Inventors: 陈鹏; 胡绍伟; 李林; 王飞; 刘芳; 杨大正; 王永; 徐伟; 曲余玲
Original assignee: Angang Steel Co Ltd
Current assignee: Angang Steel Co Ltd
Priority date: 2016-06-30
Filing date: 2016-06-30
Publication date: 2020-09-29
Anticipated expiration: 2036-06-30
Also published as: CN107555701A

Abstract

本发明公开一种由Fenton氧化池、中和池、絮凝沉淀池作为预处理，缺氧池、好氧池作为生化处理，改性焦粉吸附作为深度段处理焦化废水的方法。预处理段将冶金酸洗废液加入到Fenton氧化反应池中，充分利用了酸洗废液中的废酸资源和Fe²⁺，最大限度的对钢厂的酸洗废液进行了回收利用，中和池加入脱硫灰，充分利用了脱硫灰的碱性，替代部分外加碱液，节省了工艺运行成本，深度处理所用干熄焦焦粉为炼焦过程的副产品，将其应用于废水处理领域不仅降低了废水处理成本，改善了最终的出水水质，而且实现了以废制废的目的。

Description

一种低成本处理焦化废水的方法

技术领域

本发明属于工业废水处理技术领域，具体涉及一种低成本处理焦化废水的方法。

背景技术

焦化废水是在煤高温干馏过程中以及煤气净化、化工产品精制过程中形成的废水，成分复杂，污染物浓度高、色度高、毒性大，性质非常稳定，可生化性差，除氨氮、氰及硫氰根等无机污染物外，还含有酚类、萘、吡啶、喹啉等杂环及多环芳香族化合物(PAHs)，是一种成分及其复杂的难处理的工业废水之一。

当前国内对焦化废水的处理普遍采用预处理加生化处理的二级处理工艺，但常规二级生物处理后废水中的COD和氨氮等污染物均难以达标排放，满足不了新的污水排放标准，严重制约着企业的发展。而国外在二级生化处理之前采取了更为复杂的预处理和其他方法控制进入生化系统的水质，防止有毒污染物浓度过高，并在生化处理流程之后采取三级净化系统。结果造成处理工艺的运行和投资费用均较高，不利于实际工程的放大应用。找出一种处理效果好，工艺流程简单，且设备的运行和投资费用都比较合理的焦化废水处理工艺，对于企业的可持续发展具有重要的现实意义。

通过查新，检索到一些相关的专利和文章，如专利“处理焦化废水的工艺”(CN101224936)，该方法采用一级缺氧+两级好氧生物滤池作为生物处理，并耦合曝气微电解物化处理技术处理焦化废水。此法中虽然加有微电解工艺，能够破解部分难降解有机物但由于并未达到其中全部有机物降解条件，所以出水指标只能达到污水综合排放标准中的二级排放标准，处理效果不理想。专利“焦化废水的处理方法”(CN 101781067A)，此专利将焦化废水通过隔油池、调节池、铁碳—芬顿氧化池、升流式厌氧污泥床反应器、水解多功能池、缺氧池、复合活性污泥池及二沉池，然后排放出水。此种方法所需处理构筑物较多，工艺复杂，占地面积大，运行成本也较高。专利“节能型高氨氮废水处理方法”(CN101195513)，该方法先使废水经过预处理将凯式氮转化为氨氮，然后进入短程硝化池中，将氨氮硝化控制在亚硝酸盐氮阶段，然后利用微电解反应器替代厌氧反硝化或氨氧化工艺进行脱氮处理，再运用生物法或Fenton氧化法、物化氧化法作后续处理，总氮去除率达60％-75％。此法主要用于高氨氮处理，对难降解有机物处理仍然不理想。专利“一种焦化废水处理工艺方法”(CN200810234318.0)，该方法由物化处理单元和生化处理单元组成，其中物化处理单元由微电解反应器、沉淀池组成，微电解反应器以废铁屑、废铜屑和轻质块状材料为填料。生化处理单元由内循环三相流化床反应器组成，利用固定化活性污泥小球实现同时脱氮除碳。出水虽然挥发酚、氨氮、色度可以达到污水综合排放标准一级标准，但COD处理效果并不理想，仅能达到污水综合排放标准二级标准。

综上所述，由于焦化废水成分复杂多变，含有多种难降解的长链和环状有机类物质，废水可生化性差，单靠一种处理方法难以达到理想的效果，目前大多采用的物化和生化联用技术来处理焦化废水，但在处理中存在着处理效果不理想，工艺流程复杂和运行成本较高的现状，并没有发挥各自的优点，致使处理出水水质难以满足现行排放标准。针对以上问题有必要开发出一种处理效果好，工艺流程简单，且设备的运行和投资费用都比较合理的处理方法，将对焦化废水最终实现零排放以及对生态环境的保护和焦化企业的可持续发展具有重要的现实意义。

发明内容

本发明提供一种低成本处理焦化废水的方法，高浓度的焦化废水按此组合工艺处理后，有效去除难降解有机污染物和氨氮、强化出水水质同时，最大限度的减少设备的投资和运行费用，使处理后的焦化废水水质可以达到辽宁省污水综合排放标准(DB 21/1627-2008)的要求。

一种低成本处理焦化废水的方法，所述方法按如下技术方案实现：

A：焦化废水的预处理：调节池中的焦化废水由泵注入到Fenton氧化反应池内，反应池采用间歇式操作，在不断搅拌的状态下，加入酸洗废液，控制氧化池内废水的pH为2.0-3.0；随后投加双氧水溶液，使废水中双氧水浓度达到1300-1500ppm；利用H₂O₂在Fe²⁺的催化作用下产生具有很高氧化电位的羟基自由基，无选择的氧化废水中所剩余的有机物。在搅拌的状态下控制氧化反应时间为1.5-2.5h；Fenton氧化反应池的出水流入中和池，在搅拌的状态下向中和池中投加脱硫灰，所用脱硫灰为烧结烟气半干法脱硫的副产物，控制废水pH为7-8；中和池的出水流入絮凝沉淀池，在搅拌的状态下向絮凝沉淀池中投加质量百分比15％-25％的NaOH碱液和4-8ppm的絮凝剂PAM，控制废水的pH为9-10，搅拌的同时对废水进行曝气，使废水中的二价铁充分氧化成易于沉淀的氢氧化铁，搅拌时间达15-20min后停止对废水搅拌和曝气，静置沉淀30-40min；沉淀后所得的上清液即为预处理后的焦化废水；

所述的酸洗废液主要成份为H⁺：1-5g/L，Fe²⁺：100-250g/L；

B：焦化废水的生化处理：预处理后的焦化废水流入缺氧池中，它以进水中的有机物作为碳源和能源，以二沉池部分出水的硝态氮作为反硝化的氧源，在池中异养细菌的作用下进行反硝化脱氮反应，使废水中的氨氮、COD等污染物质得以降解去除；控制缺氧池污泥浓度为5500-6500mg/L，停留时间控制在12-28h；缺氧池出水流入好氧池，废水中氨氮在此被氧化成硝态氮，并在此和二沉池回流的部分活性污泥充分混合，由微生物进一步降解废水中的有机物；在好氧池中按照体积比为1-2：1的比例投加废铁屑和活性炭颗粒，铁与炭之间形成无数个微小的原电池，发生原电池反应，使废水中难降解的有机物质进一步得到降解，提高废水的可生化性。此外，铁的不断溶出起到了同向生化池中投加铁盐的生物铁法相同的效果，形成生物铁活性污泥，达到强化生化处理效果的目的；控制好氧池污泥浓度为4000-5000mg/L，pH控制在7-8，停留时间控制在10-30h，出水流入二沉池进行泥水分离，二沉池主要用来分离好氧池出来的泥水混合物。分离出来的部分活性污泥作为回流污泥返回好氧池，污泥回流比1-2：1，同时二沉池的部分出水硝化液回流至缺氧池中，提供反硝化所需的硝态氮，硝化液回流比为2-3：1，沉淀40-60min后所得的上清液即为生化处理后的焦化废水。

C：焦化废水的深度处理：生化处理过程的出水进入到焦粉吸附塔中，所用焦粉为经过高温活化后的化工厂干熄焦焦粉，由焦粉吸附塔的上部进水，下部出水，利用焦粉的吸附能力去除废水中微小的有机和无机悬浮颗粒，进一步降低废水的色度和溶解性COD类物质的含量；在不调节废水pH值的条件下，控制废水在焦粉吸附塔中的停留时间为1.5～3.5h，焦粉粒径为80-100目，焦粉吸附塔的出水即为深度处理后的焦化废水。

本发明的有益效果是：提供了一种由Fenton氧化池、中和池、絮凝沉淀池作为预处理，缺氧池、好氧池作为生化处理，改性焦粉吸附作为深度段处理焦化废水的方法。预处理段将冶金酸洗废液加入到Fenton氧化反应池中，充分利用了酸洗废液中的废酸资源和Fe²⁺，最大限度的对钢厂的酸洗废液进行了回收利用，中和池加入脱硫灰，充分利用了脱硫灰的碱性，替代部分外加碱液，节省了工艺运行成本，深度处理所用干熄焦焦粉为炼焦过程的副产品，将其应用于废水处理领域不仅降低了废水处理成本，改善了最终的出水水质，而且实现了以废制废的目的。本发明合理利用了钢铁企业的废资源，在满足达标排放的同时，大大降低了工艺整体的运行成本，对焦化行业的可持续发展具有重要的现实意义。

附图说明

说明书附图

图1为具体实施时的工艺流程图。

具体实施方式

下面通过一些实施例对本发明进一步说明。

以下结合图1说明介绍本发明的最佳实施方式：

实施例1

调节池中的焦化废水由泵注入到Fenton氧化反应池内，反应池采用间歇式操作，边搅拌边加入酸洗废液，控制Fenton氧化池内废水的pH为2.0；随后投加双氧水溶液，使其浓度达到1300ppm，在搅拌的状态下控制氧化反应时间为1.5h；Fenton氧化反应池的出水流入中和池，边搅拌边向中和池中投加脱硫灰，控制废水pH为7.0；中和池的出水流入絮凝沉淀池，边搅拌边向絮凝沉淀池中投加15％的NaOH碱液和4ppm的絮凝剂PAM，控制废水的pH为9.0，搅拌的同时对废水进行曝气，搅拌时间达15min后停止对废水搅拌和曝气，静置沉淀30min。沉淀后所得的上清液即为预处理后的焦化废水。

预处理后的焦化废水流入缺氧池中，控制缺氧池污泥浓度为5500mg/L，停留时间控制在12h；缺氧池出水流入好氧池，在好氧池中按照体积比为1：1的比例投加废铁屑和活性炭颗粒，控制好氧池污泥浓度为4000mg/L，pH控制在7.0，停留时间控制在10h，出水流入二沉池，控制二沉池的污泥回流比1：1，硝化液回流比为2：1，沉淀40min后所得的上清液即为生化处理后的焦化废水。

生化处理过程的出水进入到焦粉吸附塔中，所用焦粉为经过高温活化后的化工厂干熄焦焦粉，在不调节废水pH值的条件下，控制废水在焦粉吸附塔中的停留时间为1.5h，焦粉粒径为80目，焦粉吸附塔的出水即为深度处理后的焦化废水。

实施例2

调节池中的焦化废水由泵注入到Fenton氧化反应池内，反应池采用间歇式操作，边搅拌边加入酸洗废液，控制Fenton氧化池内废水的pH为2.5；随后投加双氧水溶液，使其浓度达到1400ppm，在搅拌的状态下控制氧化反应时间为2.0h；Fenton氧化反应池的出水流入中和池，边搅拌边向中和池中投加脱硫灰，控制废水pH为7.5；中和池的出水流入絮凝沉淀池，边搅拌边向絮凝沉淀池中投加20％的NaOH碱液和6ppm的絮凝剂PAM，控制废水的pH为9.5，搅拌的同时对废水进行曝气，搅拌时间达18min后停止对废水搅拌和曝气，静置沉淀35min。沉淀后所得的上清液即为预处理后的焦化废水。

预处理后的焦化废水流入缺氧池中，控制缺氧池污泥浓度为6000mg/L，停留时间控制在20h；缺氧池出水流入好氧池，在好氧池中按照体积比为1.5：1的比例投加废铁屑和活性炭颗粒，控制好氧池污泥浓度为4500mg/L，pH控制在7.5，停留时间控制在20h，出水流入二沉池，控制二沉池的污泥回流比1.5：1，硝化液回流比为2.5：1，沉淀50min后所得的上清液即为生化处理后的焦化废水。

生化处理过程的出水进入到焦粉吸附塔中，所用焦粉为经过高温活化后的化工厂干熄焦焦粉，在不调节废水pH值的条件下，控制废水在焦粉吸附塔中的停留时间为2.5h，焦粉粒径为90目，焦粉吸附塔的出水即为深度处理后的焦化废水。

实施例3

调节池中的焦化废水由泵注入到Fenton氧化反应池内，反应池采用间歇式操作，边搅拌边加入酸洗废液，控制Fenton氧化池内废水的pH为3.0；随后投加双氧水溶液，使其浓度达到1500ppm，在搅拌的状态下控制氧化反应时间为2.5h；Fenton氧化反应池的出水流入中和池，边搅拌边向中和池中投加脱硫灰，控制废水pH为8.0；中和池的出水流入絮凝沉淀池，边搅拌边向絮凝沉淀池中投加25％的NaOH碱液和8ppm的絮凝剂PAM，控制废水的pH为10.0，搅拌的同时对废水进行曝气，搅拌时间达20min后停止对废水搅拌和曝气，静置沉淀40min。沉淀后所得的上清液即为预处理后的焦化废水。

预处理后的焦化废水流入缺氧池中，控制缺氧池污泥浓度为6500mg/L，停留时间控制在28h；缺氧池出水流入好氧池，在好氧池中按照体积比为2：1的比例投加废铁屑和活性炭颗粒，控制好氧池污泥浓度为5000mg/L，pH控制在8.0，停留时间控制在30h，出水流入二沉池，控制二沉池的污泥回流比2：1，硝化液回流比为3：1，沉淀60min后所得的上清液即为生化处理后的焦化废水。

生化处理过程的出水进入到焦粉吸附塔中，所用焦粉为经过高温活化后的化工厂干熄焦焦粉，在不调节废水pH值的条件下，控制废水在焦粉吸附塔中的停留时间为3.5h，焦粉粒径为100目，焦粉吸附塔的出水即为深度处理后的焦化废水。

焦化废水进水的主要水质指标为：COD：3820mg/L，氨氮：160mg/L，挥发酚：1240mg/L，总氰：15mg/L，各实施例经上述预处理+生化处理+深度处理后，出水的主要指标如表1所示。

表1各实施例对污染物的去除效果(单位：mg/L)

	COD	氨氮	总氮	总氰	挥发酚
						实施例1	46.3	4.7	12.8	0.08	0.07
实施例2	43.2	3.4	11.6	0.06	0.09
						实施例3	40.8	4.3	10.3	0.11	0.05

由表1中结果可知，经上述工艺处理后的焦化废水，COD≤50mg/L、氨氮≤8mg/L、总氮≤15mg/L、总氰≤0.2mg/L、挥发酚≤0.3mg/L，工艺出水水质稳定，可以满足辽宁省污水综合排放标准(DB 21/1627-2008)的要求。

Claims

1.一种低成本处理焦化废水的方法，其特征在于包括如下步骤：

A：焦化废水的预处理：调节池中的焦化废水由泵注入到Fenton氧化反应池内，反应池采用间歇式操作，在不断搅拌的状态下，加入酸洗废液，控制氧化池内废水的pH为2.0-3.0；随后投加双氧水溶液，使废水中双氧水浓度达到1300-1500ppm；在搅拌的状态下控制氧化反应时间为1.5-2.5h；Fenton氧化反应池的出水流入中和池，在搅拌的状态下向中和池中投加脱硫灰，所用脱硫灰为烧结烟气半干法脱硫的副产物，控制废水pH为7-8；中和池的出水流入絮凝沉淀池，在搅拌的状态下向絮凝沉淀池中投加质量百分比15％-25％的NaOH碱液和4-8ppm的絮凝剂PAM，控制废水的pH为9-10，搅拌的同时对废水进行曝气，使废水中的二价铁充分氧化成易于沉淀的氢氧化铁，搅拌时间达15-20min后停止对废水搅拌和曝气，静置沉淀30-40min；沉淀后所得的上清液即为预处理后的焦化废水；

B：焦化废水的生化处理：预处理后的焦化废水流入缺氧池中，控制缺氧池污泥浓度为5500-6500mg/L，停留时间控制在12-28h；缺氧池出水流入好氧池，在好氧池中按照体积比为1-2：1的比例投加废铁屑和活性炭颗粒，控制好氧池污泥浓度为4000-5000mg/L，pH控制在7-8，停留时间控制在10-30h，出水流入二沉池进行泥水分离，分离出来的部分活性污泥作为回流污泥返回好氧池，污泥回流比1-2：1，同时二沉池的部分出水硝化液回流至缺氧池中，提供反硝化所需的硝态氮，硝化液回流比为2-3：1，沉淀40-60min后所得的上清液即为生化处理后的焦化废水；

2.根据权利要求1所述的一种低成本处理焦化废水的方法，其特征在于：所述的酸洗废液主要成份为H⁺：1-5g/L，Fe²⁺：100-250g/L。