CN108996809A - 一种煤化工废水处理方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于废水处理领域，具体地说涉及一种煤化工废水处理方法及其装置。本发明提供的废水处理方法，它包括以下步骤：(1)将煤化工废水经过包括除油处理、催化氧化处理和混凝处理在内的预处理步骤进行预处理；(2)将预处理后的煤化工废水经过包括生物接触氧化处理和生物电化学处理在内的生物处理；(3)将生物处理后的煤化工废水在絮凝处理后进行沉淀处理。采用本发明的方法处理煤化工废水，出水中的COD的去除率在90％以上、氨氮的去除率在95％以上。此外，本发明的装置简洁、便于工业化大规模生产。

Description

一种煤化工废水处理方法及装置

技术领域

本发明属于废水处理领域，具体地说涉及一种煤化工废水处理方法，另外还涉及该处理方法的装置。

背景技术

新型煤化工产业技术能高效利用煤炭资源生产清洁能源，缓解我国经济发展因石油和天然气供求矛盾受到的制约问题，产生大量含酚类化合物的难降解有机废水。碎煤制天然气废水主要产生于煤气化过程，洗气、洗涤废水，蒸汽分离的废水等。碎煤制天然气废水中含有的大量有毒有害、难降解的有机物，增加废水处理的难度，且该类废水可生化性较差，使用传统的生物工艺处理很难达到理想效果。

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中加强预处理措施，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。

因此，废水治理问题已限制煤化工行业的发展，研发去除有毒有害的难降解有机物、降低废水毒性的关键技术、寻找一种高效处理以期达到生物处理系统进水水质毒性要求的处理方法迫在眉睫。

发明内容

本发明的目的是在现有技术的基础上，提供了一种煤化工废水的处理方法。

本发明的另一目是提供一种上述处理方法的装置。

本发明的技术方案如下：

一种煤化工废水的处理方法，它包括以下步骤：

(1)将煤化工废水经过包括除油处理、催化氧化处理和混凝处理在内的预处理步骤进行预处理；

(2)将预处理后的煤化工废水经过包括生物接触氧化处理和生物电化学处理在内的生物处理；

(3)将生物处理后的煤化工废水在絮凝处理后进行沉淀处理。

在一种优选方案中，本发明提供的制备方法还包括步骤(4)：将沉淀处理处理后的废水进行纳滤处理。本发明采用纳滤处理的纳滤膜的截留分子量为400～800Da，纳滤膜的跨膜压差为0.5～1.5MPa。

在一种更优选方案中，本发明采用的纳滤膜为有机纳滤膜或无机纳滤膜，在本发明采用的有机纳滤膜可以但不局限于醋酸纤维素纳滤膜、磺化聚砜纳滤膜、磺化聚醚砜纳滤膜和聚乙烯醇纳滤膜中一种或几种；进一步的，本发明采用的无机纳滤膜可以但不局限于陶瓷纳滤膜、金属纳滤膜和分子筛纳滤膜中一种或几种。

本发明将煤化工废水经过预处理时采用除油处理、催化氧化处理和混凝处理，有效的去除了煤化工废水中难降解和有毒物质，解决了进入后续生物处理的难降解有机物负荷高的难题，同时提高了废水的可生化性，在此基础上对预处理后煤化工废水经过包括生物接触氧化处理和生物电化学处理在内的生物处理，特别是电化学反应器的阴、阳极载有微生物，可以进一步降解废水中残留的难降解和有毒物质，避免了现有技术中将生化和吸附处理同时进行和相互影响导致处理效率低的问题，在其他条件配合的情况下，不仅简化了工艺步骤，而且废水处理效果得到了很大的提高，取得了突出的效果。采用本发明的处理方法，生物处理后，出水中的COD的去除率在85％以上、氨氮的去除率在90％以上。

本发明的另一种更优选方案中，对絮凝处理后的废水进行纳滤处理和沉淀处理后，对废水进行检测，出水中的COD的去除率在90％以上、氨氮的去除率在95％以上。

本发明还可以根据检测废水中有关有机和无机污染物的含量，根据具体情况，可以将步骤(3)中絮凝处理后的煤化工废水输送至步骤(1)中继续混凝处理，进一步降低出水COD、氨氮的含量从而优化水质，使废水达到安全排放的标准。

在一种方案中，本发明在步骤(1)中，在催化氧化处理时采用的催化氧化催化剂为包括负载在活性炭或者分子筛上的一种或者多种金属组分，进一步优选，金属组分可以为但不局限于铁、铜、锰、钴或镍。

在一种优选方案中，在步骤(1)中混凝处理时加入的混凝剂为聚合氯化铝、聚合硫酸铝、聚合硫酸铁或明矾中的一种或几种。

进一步优选方案中，本发明在步骤(2)中，生物接触氧化处理时加入的生物填料为颗粒性聚氨酯填料、颗粒性塑料悬浮填料、活性炭、陶粒或石英砂中的一种或几种。

本发明的一种更优选方案中，在步骤(2)中进行生物电化学处理时采用电化学反应器的阴、阳极为载有微生物的多孔性石墨制成；进一步的，阴、阳极中载有的微生物为球状或杆状细菌；更进一步的，阴极表面涂活性组分为铁的氧化物、铜的氧化物和锰的氧化物组成的复合氧化物，特别优选的，复合氧化物中铁的氧化物、铜的氧化物和锰的氧化物比例为1～3:0.2～0.5:0.4～0.8；更特别优选的，复合氧化物中铁的氧化物、铜的氧化物和锰的氧化物比例为1～2:0.3～0.5:0.4～0.7。

本发明在步骤(3)中进行絮凝处理时加入的絮凝剂为微生物絮凝剂，本发明采用的微生物絮凝剂可以但不局限于糖蛋白、粘多糖、蛋白质或纤维素中的一种或几种。

一种煤化工废水的处理方法的装置，它包括除油系统、催化氧化系统、混凝系统、生物接触氧化系统、生物电化学系统、絮凝系统，沉淀系统，其中，除油系统的出水口通过管路与催化氧化系统的进水口连接，催化氧化系统的出水口通过管路与混凝系统的进水口连接，混凝系统的出水口通过管路与生物接触氧化系统的进水口连接，生物接触氧化系统的出水口通过管路与生物电化学系统的进水口连接，生物电化学系统的出水口通过管路与絮凝系统的进水口连接，絮凝系统的出水口通过管路与沉淀系统的进水口连接。

进一步的，絮凝系统的出液口通过管路与所述混凝系统的进液口连接。

在一种优选方案中，本发明的装置还包括纳滤系统，该纳滤系统通过管路连接于絮凝系统和沉淀系统之间，进一步优选，纳滤系统中纳滤膜的装配方式为中空纤维式膜组件、卷式膜组件、管式膜组件或板式膜组件。

采用本发明的技术方案，优势如下:

(1)本发明提供的废水处理方法，解决了进入后续生物处理的难降解有机物负荷高的难题，同时提高了废水的可生化性，特别是电化学反应器的阴、阳极为载有微生物，可以进一步降解废水中残留的难降解和有毒物质，避免了现有技术中将生化和吸附处理同时进行，不仅简化了工艺步骤，而且废水处理效果得到了很大的提高，取得了突出的效果。采用本发明的处理方法，生物处理后，出水中的COD的去除率在85％以上、氨氮的去除率在90％以上。

(2)本发明还可以对絮凝处理后的废水进行纳滤处理和沉淀处理，出水中的COD的去除率在90％以上、氨氮的去除率在95％以上。此外，本发明的装置简洁、便于工业化大规模生产。

附图说明

图1是本发明提供的煤化工废水处理方法及其装置流程图。

具体实施方式

通过以下实施例对本发明的煤化工废水处理方法作进一步的说明，但这些实施例不对本发明构成任何限制。

一种煤化工废水的处理方法的装置，它包括除油系统、催化氧化系统、混凝系统、生物接触氧化系统、生物电化学系统、絮凝系统，沉淀系统。

其中，如图1所示，在本发明的装置中，除油系统的出水口通过管路与催化氧化系统的进水口连接，催化氧化系统的出水口通过管路与混凝系统的进水口连接，混凝系统的出水口通过管路与生物接触氧化系统的进水口连接，生物接触氧化系统的出水口通过管路与生物电化学系统的进水口连接，生物电化学系统的出水口通过管路与絮凝系统的进水口连接，絮凝系统的出水口通过管路与沉淀系统的进水口连接。

在一种优选方案中，絮凝系统的出液口通过管路与所述混凝系统的进液口连接。

在进一步优选方案中，本发明的装置还包括纳滤系统，该纳滤系统通过管路连接于絮凝系统和沉淀系统之间。

本发明的装置操作流程如下：如图1所示，煤化工废水通过管路进入除油系统进行除油后，由除油系统的出水口进入催化氧化系统进行催化氧化处理后，由催化氧化系统的出水口进入混凝系统进行混凝处理后，由混凝系统的出水口进入生物接触氧化系统进行生物接触氧化处理后，由生物接触氧化系统的出水口进入生物电化学系统进行生物电化学处理后，由生物电化学系统的出水口进入絮凝系统进行絮凝处理后，可以由絮凝系统的出水口直接进入沉淀系统进行沉淀处理后排出，或者由絮凝系统的出水口进入纳滤系统进行纳滤处理后，再由纳滤系统的出水口进入沉淀系统进行沉淀处理后排出。经过絮凝处理后，废水可以由絮凝系统的出液口通过管路进入混凝系统继续混凝处理，再按照本发明的方法继续处理废水。

实施例1

某公司煤化工废水(COD为961mg/L，氨氮为141.49mg/L)，如图1所示，废水的处理量为2吨/天，通入除油池处理后，废水由管路进入催化氧化反应器，反应器下端设有制氧机，催化反应时采用负载在活性炭上包括铁、铜和锰的复合金属(其中，铁的含量为3.8％、铜的含量为1.6％、锰的含量为0.4％)为催化剂进行催化反应，废水上进下出，由管路进入混凝反应器，混凝处理时加入聚合硫酸铁130mg/L作为混凝剂，混凝处理后，废水由管路进入生物接触氧化反应器，采用颗粒性聚氨酯填料作为生物填料，其中，生物接触氧化反应器中安装有曝气装置，在运行时，从下方的进水口通入废水，同时从进气口通入空气与废水充分混合，废水和空气流过反应器内的填料通过管路进入生物电化学反应器，该反应器内部至少设有一对电极，电压为2V，所有电极为载有球状细菌的多孔性石墨制成，每一个阴极表面涂有铁的氧化物、铜的氧化物和锰的氧化物组成的复合氧化物(铁的氧化物、铜的氧化物和锰的氧化物比例为2:0.4:0.7)，生物电化学反应之后，废水由管路进入絮凝反应器，以糖蛋白作为微生物絮凝剂进行絮凝处理后，废水由管路进入沉淀池，静置后排出。静置后排出的废水中COD为105.7mg/L，氨氮为11.32mg/L，COD的去除率为89％、氨氮的去除率为92％。

实施例2

在上述实施例1的基础上，对实施例1中絮凝处理后的废水先进行纳滤处理，在20-30℃下通入纳滤膜形成的中空纤维膜组件，该该组件中的纳滤膜为磺化聚砜纳滤膜，截留分子量为400～800Da，纳滤膜的跨膜压差为0.8MPa，再将纳滤处理后的废水由管路通入沉淀池，静置后排出。静置后排出的废水中COD为57.7mg/L，氨氮为2.83mg/L，COD的去除率为94％、氨氮的去除率为98％。

实施例3

在上述实施例1的基础上，对实施例1中絮凝处理后的废水通过管路输送至混凝反应器依次混凝处理、生物接触氧化处理、生物电化学处理、絮凝处理，沉淀处理后排出。静置后排出的废水中COD为76.9mg/L，氨氮为2.83mg/L，COD的去除率为92％、氨氮的去除率为94％。

本发明未说明的部分与现有技术相同。

以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。

此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (10)

1.一种煤化工废水的处理方法，其特征在于，它包括以下步骤：

(1)将煤化工废水经过包括除油处理、催化氧化处理和混凝处理在内的预处理步骤进行预处理；

(2)将预处理后的煤化工废水经过包括生物接触氧化处理和生物电化学处理在内的生物处理；

(3)将生物处理后的煤化工废水在絮凝处理后进行沉淀处理。

2.根据权利要求1所述的煤化工废水的处理方法，其特征在于，它还包括步骤(4)：将沉淀处理处理后的废水进行纳滤处理；所述纳滤处理采用的纳滤膜的截留分子量为400～800Da，纳滤膜的跨膜压差为0.5～1.5MPa。

3.根据权利要求2所述的煤化工废水的处理方法，其特征在于，所述纳滤膜为有机纳滤膜或无机纳滤膜；所述有机纳滤膜为醋酸纤维素纳滤膜、磺化聚砜纳滤膜、磺化聚醚砜纳滤膜或聚乙烯醇纳滤膜中一种或几种；所述无机纳滤膜为陶瓷纳滤膜、金属纳滤膜或分子筛纳滤膜中一种或几种。

4.根据权利要求1所述的煤化工废水的处理方法，其特征在于，步骤(3)中絮凝处理后的煤化工废水输送至步骤(1)中继续混凝处理。

5.根据权利要求1所述的煤化工废水的处理方法，其特征在于，在步骤(1)中，所述催化氧化处理时催化氧化催化剂为包括负载在活性炭或者分子筛上的一种或者多种金属组分，所述金属组分为铁、铜、锰、钴或镍；所述混凝处理时加入的混凝剂为聚合氯化铝、聚合硫酸铝、聚合硫酸铁或明矾中的一种或几种。

6.根据权利要求1所述的煤化工废水的处理方法，其特征在于，在步骤(2)中，所述生物接触氧化处理时加入的生物填料为颗粒性聚氨酯填料、颗粒性塑料悬浮填料、活性炭、陶粒或石英砂中的一种或几种。

7.根据权利要求1所述的煤化工废水的处理方法，其特征在于，在步骤(2)中，所述生物电化学处理时采用电化学反应器的阴、阳极为载有微生物的多孔性石墨制成，所述微生物为球状或杆状细菌；所述阴极表面涂活性组分为铁的氧化物、铜的氧化物和锰的氧化物组成的复合氧化物，所述复合氧化物中铁的氧化物、铜的氧化物和锰的氧化物比例为1～3:0.2～0.5:0.4～0.8，优选为1～2:0.3～0.5:0.4～0.7。

8.根据权利要求1所述的煤化工废水的处理方法，其特征在于，在步骤(3)中，所述絮凝处理时加入的絮凝剂为微生物絮凝剂；所述微生物絮凝剂为糖蛋白、粘多糖、蛋白质或纤维素中的一种或几种。

9.一种如权利要求1所述的煤化工废水的处理方法的装置，其特征在于，它包括除油系统、催化氧化系统、混凝系统、生物接触氧化系统、生物电化学系统、絮凝系统，沉淀系统，所述除油系统的出水口通过管路与所述催化氧化系统的进水口连接，所述催化氧化系统的出水口通过管路与所述混凝系统的进水口连接，所述混凝系统的出水口通过管路与所述生物接触氧化系统的进水口连接，所述生物接触氧化系统的出水口通过管路与所述生物电化学系统的进水口连接，所述生物电化学系统的出水口通过管路与所述絮凝系统的进水口连接，所述絮凝系统的出水口通过管路与所述沉淀系统的进水口连接。

10.根据权利要求9所述的煤化工废水的处理方法的装置，其特征在于，它包括纳滤系统，所述纳滤系统通过管路连接于所述絮凝系统和所述沉淀系统之间；所述纳滤系统中纳滤膜的装配方式为中空纤维式膜组件、卷式膜组件、管式膜组件或板式膜组件；所述絮凝系统的出液口通过管路与所述混凝系统的进液口连接。