CN110240365A - 一种煤化工高浓度废水处理系统及其方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种煤化工高浓度废水处理系统及其方法，属于煤化工废水处理技术领域。其包括：依次连接的预处理装置、铁碳微电解装置以及生化处理设备；预处理装置包括依次连接调节池和溶气气浮装置；铁碳微电解装置的出口还依次连接有混凝沉淀池和集水井；生化处理设备包括依次连接的UASB厌氧装置、臭氧氧化池和CASS好氧池。本发明经处理后的废水COD<1000mg/L，pH为6‑9，满足混合废水处理系统进水要求，降低了综合废水处理系统容积负荷，节约总体投资，减少运行费用，处理煤化工废水的COD去除率可达到97％以上，SS的去除率可达到92％以上，氨氮的去除率可达到85％以上。
Description
技术领域
本发明涉及煤化工废水处理技术领域，具体涉及一种煤化工高浓度废水处理系统及其方法。
背景技术
现有煤化工行业中高浓度废水处理一直备受关注，国家一直积极倡导企业走可持续发展道路，做好污水处理措施。煤化工高浓度废水主要包括酸性有机废水和其他高浓度废水，其中酸性有机废水中的主要有害物质包含BDO(1，4-丁二醇)、PTMEG(聚四亚甲基醚二醇)、四氢呋喃、甲醛、甲苯等化学物质，其成分复杂且对生化菌种毒性强。目前针对煤化工高浓度废水处理工艺有铁碳微电解+混凝沉淀、芬顿氧化+混凝沉淀、臭氧氧化、HAF符合厌氧反应器等，由于煤化工高浓度废水还存在水质波动大、CODcr一般在8000mg/l以上，且pH不稳定、氨氮大于50mg/l的问题，现有的处理工艺单一，并不能将高浓度废水中难降解、有毒成分进行有效破坏或处理，其处理效果不明显，从而造成综合废水处理生化系统受到影响，导致出水超标，影响最终的废水处理效果。
发明内容
本发明的目的是提供一种煤化工高浓度废水处理系统及其方法，以解决现有煤化工高浓度废水处理工艺其处理效果不明显的问题。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：
一种煤化工高浓度废水处理系统，其包括：依次连接的预处理装置、铁碳微电解装置以及生化处理设备；
预处理装置包括依次连接调节池和溶气气浮装置；铁碳微电解装置的出口还分别连接有混凝沉淀池和集水井；生化处理设备包括依次连接的UASB厌氧装置、臭氧氧化池和CASS好氧池。
本发明通过联用调节池、溶气气浮装置、铁碳微电解装置、混凝沉淀池的多级化学氧化装置，对高浓度废水中难降解成分、有毒成分进行有效的破坏与处理，同时还提高其废水中的B/C值，为后续生化处理能有效进行提供条件。在生化处理阶段中通过UASB厌氧、臭氧氧化和CASS好氧耦合，以厌氧-缺氧-好氧-缺氧-厌氧的序批方式运行，硝化与反硝化作用同时进行，能将氨氮最终转化为N2被去除，并且有效降解COD和氨氮。
进一步地，在本发明较佳的实施例中，上述UASB厌氧装置包括串联设置的第一UASB厌氧池和第二UASB厌氧池，且第一UASB厌氧池体积大于第二UASB厌氧池体积。
采用上述的进一步的方案的有益效果是：通过第一UASB厌氧池和第二UASB厌氧池配合使用，这样增加了UASB厌氧装置对有毒因子的耐受力，同时也增加了UASB厌氧装置对有毒因子的调控能力。
进一步地，在本发明较佳的实施例中，上述第一UASB厌氧池和第二UASB厌氧池的进水口处设置有中心布水器，中心布水器下方设置有三相分离器，第一UASB厌氧池和第二UASB厌氧池的中部还设置有混合液回流出口，混合液回流出口通过回流泵分别与第一UASB厌氧池和第二UASB厌氧池的进水口连接；第一UASB厌氧池和第二UASB厌氧池内还分别设置有布水口，布水口位于第一UASB厌氧池和第二UASB厌氧池的底部。
采用上述的进一步的方案的有益效果是：第一UASB厌氧池和第二UASB厌氧池内设有三相分离器，被三相分离器沉淀区分离出来的污泥重新回到污泥床反应区内，减少专门设置沉淀池。
通过回流泵从池体中部抽取混合液与进水混合搅拌形成的混合液回流搅拌混合系统，克服了传统UASB只能靠发酵过程中产生的沼气的上升运动，使污泥床上部的污泥处于悬浮状态的弊端。
进一步地，在本发明较佳的实施例中，上述臭氧氧化池外连接有臭氧发生器，臭氧氧化池内设置有活性炭填料层，且臭氧氧化池底端还设置有回流出口，回流出口通过回流泵与设在臭氧氧化池顶端的进水口连通。
采用上述的进一步的方案的有益效果是：在臭氧氧化池中增设活性炭填料层，有利于对废水辅助进行脱色处理；并且在臭氧氧化池中增设回流装置，既提高臭氧的利用率同时也提高活性炭填料层的脱色处理效果。
进一步地，在本发明较佳的实施例中，上述CASS好氧池包括：依次连接的预曝气区、缺氧区、主反应区和沉淀回流区，CASS好氧池的出水口设置有多个排水阀。
采用上述的进一步的方案的有益效果是：CASS好氧池改原有选择区为预曝气区去除废水还没有反应的臭氧，确保了后续生化处理运行的稳定性；在预曝气区后加设缺氧区，使得CASS好氧池在不停止曝气的情况下也能进行反硝化功能；主反应区取消原有的滗水器，并增设沉淀回流区，并设置尾部梯度排水控制阀，降低设备投资及运行成本。
进一步地，在本发明较佳的实施例中，上述预曝气区的底部设置有穿孔曝气管；缺氧区的底部设置有搅拌器；主反应区的底部设置有曝气装置；沉淀回流区底部设置有混合液回流出口，混合液回流出口通过回流泵与缺氧区和主反应区连通。
采用上述的进一步的方案的有益效果是：在原有CASS好氧池上增设回流管路，提高CASS好氧池的硝化、反硝化能力。
一种煤化工高浓度废水处理方法，采用上述的煤化工高浓度废水处理系统，包括以下步骤：
(1)将高浓度废水经调节池混合均质后，输送到溶气气浮装置中，调节废水pH为3-5，向溶气气浮装置中分别加入混凝剂和絮凝剂进行絮凝沉淀处理1h-1.5h；
(2)将废水输送到铁碳微电解装置中，维持废水pH为3-5，处理1h-2h后输送到混凝沉淀池中，调节废水pH为6.5-9后并加入混凝剂和絮凝剂进行沉淀处理1.5h-2.5h，然后输送到提升井；
(3)维持废水pH为6.5-9，温度在20℃-35℃，将废水输送到UASB厌氧装置中，停留210h-230h；然后输送到臭氧氧化池中，停留1h-1.5h；最后输送到CASS好氧池，停留10h-12h。
本发明的步骤(1)将酸性有机废水和其他高浓度废水充分混合均质后，输送到溶气气浮装置调节废水pH为3-5，以达到破乳的作用，并进行絮凝沉淀处理除去废水中的大部分悬浮物。此外，该废水pH值能维持后续铁碳微电解装置pH反应条件。该步骤能有效去除废水中大部分油脂、胶状物和悬浮颗粒及纤维，降低废水中COD、BOD、SS等排污负荷，同时可明显改善废水色度。
步骤(2)中铁碳微电解装置废水处理pH值与经溶气气浮装置处理后废水pH值一致，减少了pH值调节步骤。在铁碳微电解装置中由于Fe和C之间存在1.2V的电极电位差，因而在铁碳微电解填料层上形成无数的微电池系统，并构成一个电场，其中阳极反应生成大量的Fe2+进入废水中进而氧化成Fe3+，形成具有较高吸附絮凝活性的絮凝剂。这些活性成分在偏酸性的条件下活性更强，能与废水中的许多组分发生氧化还原反应，使有机大分子发生断链降解，能有效降低废水COD，提高废水的色度脱除率和废水的可生化度。
步骤(3)中UASB厌氧装置能实现对废水中的部分大分子有机物断链、苯环开环，对可生物降解有机质转化降解，COD去除效率高。在臭氧氧化池中对废水中酚、苯、氯、硫化物等不易处理的污染物的去除有显著效果，且脱色明显。在CASS好氧池中以厌氧-缺氧-好氧-缺氧-厌氧的序批方式运行，高效且稳定去除废水COD、氨氮和磷。采用UASB厌氧装置、臭氧氧化池和CASS好氧池串联运行，使废水在反应装置的流动呈现出整体推流而在不同区域内为完全混合的复杂流态，不仅保证了稳定的处理效果，而且提高了容积利用率，同时也提高对废水COD、脱氮、脱磷的处理效果。
进一步地，在本发明较佳的实施例中，上述步骤(1)中的混凝剂为PAC，其加入量为100ppm-150ppm；絮凝剂为PAM，其加入量为10ppm-15ppm。
进一步地，在本发明较佳的实施例中，上述步骤(2)中的混凝剂为PAC，其加入量为100ppm-150ppm；絮凝剂为PAM，其加入量为10ppm-15ppm。
进一步地，在本发明较佳的实施例中，上述步骤(3)UASB厌氧装置中平均污泥浓度为20gVSS/L-40gVSS/L。
本发明具有以下有益效果：
本发明通过预处理、铁碳微电解和生化处理进行耦合，以实现在生化处理装置中在去除COD的同时去除氨氮和总氮，同时能促进总磷的去除。经处理后的废水COD<1000mg/L，pH为6-9，满足混合废水处理系统进水要求，降低了综合废水处理系统容积负荷，节约总体投资，减少运行费用，处理煤化工废水的COD去除率可达到97％以上，SS的去除率可达到92％以上，氨氮的去除率可达到85％以上。本发明实用性强，能有效节省基建投资和运行成本，并具有抗冲击负荷、管理简单、运行稳定、处理效果好等优点。
附图说明
图1为本发明的煤化工高浓度废水处理系统的结构示意图；
图2为本发明的煤化工高浓度废水处理系统的UASB厌氧装置的结构示意图；
图3为本发明的煤化工高浓度废水处理系统的CASS好氧池的结构示意图。
图中：1-预处理装置；110-调节池；120-溶气气浮装置；2-铁碳微电解装置；210-混凝沉淀池；220-集水井；3-生化处理设备；310-UASB厌氧装置；311-第一UASB厌氧池；312-第二UASB厌氧池；313-中心布水器；314-三相分离器；315-布水口；320-臭氧氧化池；321-臭氧发生器；322-活性炭填料层；330-CASS好氧池；331-预曝气区；332-缺氧区；333-主反应区；334-沉淀回流区；335-穿孔曝气管；336-搅拌器；337-曝气装置；338-排水阀。
具体实施方式
以下结合实施例及附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
实施例1
请参照图1所示，本实施例的煤化工高浓度废水处理系统，其包括：依次连接的预处理装置1、铁碳微电解装置2以及生化处理设备3；
预处理装置1包括依次连接调节池110和溶气气浮装置120；调节池110通过曝气搅拌，使酸性有机废水和其他高浓度废水充分混合，达到均质的效果。溶气气浮装置120保持废水pH呈酸性，达到破乳的目的，同时投加混凝剂、絮凝剂，达到去除SS、COD、油性物质的目的。
铁碳微电解装置2的出口还依次连接有混凝沉淀池210和集水井220；通过铁碳微电解填料层，利用电化学原理，使有机大分子发生断链、降解，降低废水毒性，降低色度,提高废水的可生化性，并经过混凝沉淀去除废水中的悬浮物，通过集水井220的液位信号控制提升泵，为后续处理工艺提供均质均量保证。
生化处理设备3包括依次连接的UASB厌氧装置310、臭氧氧化池320和CASS好氧池330。在没有氧气和硝态氮参与情况下，UASB反应器中的厌氧微生物通过生物化学作用，使废水中有机物进行降解。废水进入臭氧氧化池320，难降解成分及其他有机污染物在臭氧氧化池320中发生高级化学反应，被降解、破坏，提高废水可生化性，废水CODcr以及色度有效降低。
请参照图2，UASB厌氧装置310包括串联设置的第一UASB厌氧池311和第二UASB厌氧池312，且第一UASB厌氧池311体积大于第二UASB厌氧池312体积。第一UASB厌氧池311和第二UASB厌氧池312的进水口处设置有中心布水器313，中心布水器313下方设置有三相分离器314，第一UASB厌氧池311和第二UASB厌氧池312的中部还设置有混合液回流出口，混合液回流出口通过回流泵与分别与第一UASB厌氧池311和第二UASB厌氧池312的进水口连接；第一UASB厌氧池311和第二UASB厌氧池312内还分别设置有布水口315，布水口315位于第一UASB厌氧池311和第二UASB厌氧池312的底部。
请参照图1，臭氧氧化池320外连接有臭氧发生器321，臭氧氧化池320内设置有活性炭填料层322，且臭氧氧化池320底端还设置有回流出口，回流出口通过回流泵与设在臭氧氧化池320顶端的进水口连通。
请参照图3，CASS好氧池330包括：依次连接的预曝气区331、缺氧区332、主反应区333和沉淀回流区334，CASS好氧池330的出水口设置有多个排水阀338。预曝气区331的底部设置有穿孔曝气管335；缺氧区332的底部设置有搅拌器336；主反应区333的底部设置有曝气装置337；沉淀回流区334底部设置有混合液回流出口，混合液回流出口通过回流泵与缺氧区332和主反应区333连通。废水进入CASS好氧池330的预曝气区331，进行充分的充氧搅拌，再进入主反应区333与活性污泥中的微生物充分接触，对有机物进行降解，反应器以厌氧-缺氧-好氧-缺氧-厌氧的序批方式运行，硝化与反硝化作用同时进行，氨氮最终转化为N2被去除，出水COD＜1000mg/l、pH为6-9，符合综合废水处理进水要求。
本实施例2
本实施例的煤化工高浓度废水处理方法，采用上述煤化工高浓度废水处理系统，包括以下步骤：
(1)将高浓度废水经调节池混合均质后，输送到溶气气浮装置中，调节废水pH为5，向溶气气浮装置中分别加入混凝剂和絮凝剂进行絮凝沉淀1h；其中，混凝剂为PAC，其加入量为130ppm；絮凝剂为PAM，其加入量为12ppm。
(2)将废水输送到铁碳微电解装置中，维持废水pH为5，处理1h后输送到混凝沉淀池中，调节废水pH为6.5后并加入混凝剂和絮凝剂进行沉淀处理1.5h，然后输送到提升井；其中，混凝剂为PAC，其加入量为120ppm，絮凝剂为PAM，其加入量为14ppm。。
(3)维持废水pH为6.5，温度在20℃，将废水输送到UASB厌氧装置中，停留210h；然后输送到臭氧氧化池中，停留1h；最后输送到CASS好氧池，停留12h；其中，在UASB厌氧装置中平均污泥浓度为20gVSS/L。
经处理后的废水COD去除率可达到97.9％，SS的去除率可达到92.7％，氨氮的去除率可达到85.6％，pH为6。
本实施例3
本实施例的煤化工高浓度废水处理方法，采用上述煤化工高浓度废水处理系统，包括以下步骤：
(1)将高浓度废水经调节池混合均质后，输送到溶气气浮装置中，调节废水pH为4，向溶气气浮装置中分别加入混凝剂和絮凝剂进行絮凝沉淀1.5h；其中，混凝剂为PAC，其加入量为150ppm；絮凝剂为PAM，其加入量为15ppm。
(2)将废水输送到铁碳微电解装置中，维持废水pH为4，处理1.5h后输送到混凝沉淀池中，调节废水pH为7后并加入混凝剂和絮凝剂进行沉淀处理2.5h，然后输送到提升井；其中，混凝剂为PAC，其加入量为150ppm，絮凝剂为PAM，其加入量为15ppm。
(3)维持废水pH为7，温度在30℃，将废水输送到UASB厌氧装置中，停留220h；然后输送到臭氧氧化池中，停留1.2h；最后输送到CASS好氧池，停留11h；其中，在UASB厌氧装置中平均污泥浓度为30gVSS/L。
经处理后的废水COD去除率可达到97.5％，SS的去除率可达到93％，氨氮的去除率可达到85％，pH为7。
本实施例4
本实施例的煤化工高浓度废水处理方法，采用上述煤化工高浓度废水处理系统，包括以下步骤：
(1)将高浓度废水经调节池混合均质后，输送到溶气气浮装置中，调节废水pH为3，向溶气气浮装置中分别加入混凝剂和絮凝剂进行絮凝沉淀1.5h；其中，混凝剂为PAC，其加入量为100ppm；絮凝剂为PAM，其加入量为10ppm。
(2)将废水输送到铁碳微电解装置中，维持废水pH为3，处理2h后输送到混凝沉淀池中，调节废水pH为9后并加入混凝剂和絮凝剂进行沉淀处理2h，然后输送到提升井；其中，混凝剂为PAC，其加入量为100ppm，絮凝剂为PAM，其加入量为10ppm。
(3)维持废水pH为9，温度在35℃，将废水输送到UASB厌氧装置中，停留230h；然后输送到臭氧氧化池中，停留1.5h；最后输送到CASS好氧池，停留3h；其中，在UASB厌氧装置中平均污泥浓度为40gVSS/L。
经处理后的废水COD去除率可达到98.5％，SS的去除率可达到94.3％，氨氮的去除率可达到86.6％，pH为9。
试验例
本试验例以处理水量500m3/d为基准，采用实施例3的煤化工高浓度废水处理方法，对煤化工废水进行处理。其中高浓度废水混合均质后的水质指标：COD：40000mg/L；氨氮：115mg/L；SS：278mg/L；石油类：123mg/L。采用实施例3处理后的废水指标：COD：406.98mg/L；氨氮：18.63mg/L；SS：21.02mg/L；石油类：1.68mg/L。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种煤化工高浓度废水处理系统，其特征在于，其包括：依次连接的预处理装置(1)、铁碳微电解装置(2)以及生化处理设备(3)；
所述预处理装置(1)包括依次连接调节池(110)和溶气气浮装置(120)；所述铁碳微电解装置(2)的出口还依次连接有混凝沉淀池(210)和集水井(220)；所述生化处理设备(3)包括依次连接的UASB厌氧装置(310)、臭氧氧化池(320)和CASS好氧池(330)。
2.根据权利要求1所述的煤化工高浓度废水处理系统，其特征在于，所述UASB厌氧装置(310)包括串联设置的第一UASB厌氧池(311)和第二UASB厌氧池(312)，且所述第一UASB厌氧池(311)体积大于所述第二UASB厌氧池(312)体积。
3.根据权利要求2所述的煤化工高浓度废水处理系统，其特征在于，所述第一UASB厌氧池(311)和所述第二UASB厌氧池(312)的进水口处设置有中心布水器(313)，所述中心布水器(313)下方设置有三相分离器(314)，所述第一UASB厌氧池(311)和所述第二UASB厌氧池(312)的中部还设置有混合液回流出口，所述混合液回流出口通过回流泵分别与所述第一UASB厌氧池(311)和所述第二UASB厌氧池(312)的进水口连接；所述第一UASB厌氧池(311)和所述第二UASB厌氧池(312)内还分别设置有布水口(315)，所述布水口(315)位于所述第一UASB厌氧池(311)和所述第二UASB厌氧池(312)的底部。
4.根据权利要求1所述的煤化工高浓度废水处理系统，其特征在于，所述臭氧氧化池(320)外连接有臭氧发生器(321)，所述臭氧氧化池(320)内设置有活性炭填料层(322)，且所述臭氧氧化池(320)底端还设置有回流出口，所述回流出口通过回流泵与设在所述臭氧氧化池(320)顶端的进水口连通。
5.根据权利要求1所述的煤化工高浓度废水处理系统，其特征在于，所述CASS好氧池(330)包括：依次连接的预曝气区(331)、缺氧区(332)、主反应区(333)和沉淀回流区(334)，所述CASS好氧池(330)的出水口设置有多个排水阀(338)。
6.根据权利要求5所述的煤化工高浓度废水处理系统，其特征在于，所述预曝气区(331)的底部设置有穿孔曝气管(335)；所述缺氧区(332)的底部设置有搅拌器(336)；所述主反应区(333)的底部设置有曝气装置(337)；所述沉淀回流区(334)底部设置有混合液回流出口，所述混合液回流出口通过回流泵与所述缺氧区(332)和所述主反应区(333)连通。
7.一种煤化工高浓度废水处理方法，采用如权利要求1-6任一项所述的煤化工高浓度废水处理系统，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将高浓度废水经调节池混合均质后，输送到溶气气浮装置中，调节废水pH为3-5，向溶气气浮装置中分别加入混凝剂和絮凝剂进行絮凝沉淀处理1h-1.5h；
(2)将废水输送到铁碳微电解装置中，维持废水pH为3-5，处理1h-2h后输送到混凝沉淀池中，调节废水pH为6.5-9后并加入混凝剂和絮凝剂进行沉淀处理1.5-2.5h，然后输送到提升井；
(3)维持废水pH为6.5-9，温度在20℃-35℃，将废水输送到UASB厌氧装置中，停留210h-230h；然后输送到臭氧氧化池中，停留1h-1.5h；最后输送到CASS好氧池，停留10h-12h。
8.根据权利要求7所述的煤化工高浓度废水处理方法，其特征在于，步骤(1)中的混凝剂为PAC，其加入量为100ppm-150ppm；絮凝剂为PAM，其加入量为10ppm-15ppm。
9.根据权利要求7所述的煤化工高浓度废水处理方法，其特征在于，步骤(2)中的混凝剂为PAC，其加入量为100ppm-150ppm；絮凝剂为PAM，其加入量为10ppm-15ppm。
10.根据权利要求7所述的煤化工高浓度废水处理方法，其特征在于，步骤(3)UASB厌氧装置中平均污泥浓度为20gVSS/L-40gVSS/L。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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