CN110498547A - 一种多段多效催化高级氧化焦化废水深度处理方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种多段多效催化高级氧化焦化废水深度处理方法及装置。本发明的装置包括预处理催化臭氧氧化气浮处理系统，多效过滤处理系统，双氧水接触氧化系统，双氧水/紫外线多相催化纳米气泡臭氧氧化系统，多相过滤及催化消解系统和出水/反洗系统。本发明通过多段多效催化高级氧化使焦化废水中难处理的高分子有机物得以有效去除；多相催化的协调作用，减少了单种氧化剂的消耗量，降低了系统处理的单价成本；碱性条件下颗粒炭催化臭氧氧化技术的应用，有很强的分解功能和脱色效果；双氧水/紫外线多相催化纳米气泡臭氧氧化系统的应用，最终使出水色度能控制在20以内。
Description
技术领域
本发明涉及工业废水处理，涉及一种多段多效催化高级氧化焦化废水深度处理方法及装置。
背景技术
随着人类社会的发展与经济的进步，环境问题引起越来越多的重视，环保投入的力度也越来越大，我国现阶段对于污染排放控制的要求和标准已越来越高。焦化废水中含有有毒/难降解物，成分复杂，可生化性较差， 被世界公认为目前最难治理的工业废水之一。过去的十年间，焦化废水处理工艺大部分采用A/O或者A2/O等厌氧/好氧处理方法。
传统的生化处理技术对于焦化废水有一定的处理效果，但是随着废水排放标准的提升，传统的生化处理技术已不能满足《炼焦化学工业污染物排放标准》GB16171-2012关于水污染排放的控制要求。传统生化反应后的焦化废水出水COD在100～150mg/L左右，且均为难降解物，要实现《炼焦化学工业污染物排放标准》GB16171-2012中限制区域的直排标准COD≤40mg/L，必须进行有效的深度处理，因而急需开发新的深度处理技术。
焦化废水经传统生化处理后，水中存留的污染物均为难降解高分子污染物，氧化电位高，常规的生化技术难以去除。
国际上近年来呼声较高的几种高级氧化技术：
1）芬顿氧化法：芬顿氧化法是在酸性条件下，H2O2在Fe2+存在下生成强氧化能力的羟基自由基(·OH)，并引发更多的其他活性氧，以实现对有机物的降解，其氧化过程为链式反应。
2）电化学氧化法：电化学氧化是在电解槽中放入有机物的溶液或悬浮液，通过直流电，在阳极上夺取电子使有机物氧化或先使低价金属氧化为高价金属离子，然后高价金属离子再使有机物氧化的方法。
电化学氧化原理：有机物的某些官能团具有电化学活性，通过电场的强制作用，官能团结构发生变化，从而改变了有机物的化学性质，使其毒性减弱以至消失，增强了生物可降解性。
3）臭氧氧化法：臭氧氧化法主要通过直接反应和间接反应两种途径得以实现。其中直接反应是指臭氧与有机物直接发生反应，这种方式具有较强的选择性，一般是进攻具有双键的有机物，通常对不饱和脂肪烃和芳香烃类化合物较有效；间接反应是指臭氧分解产生·OH，通过·OH与有机物进行氧化反应，这种方式不具有选择性。
4）光化学氧化法：光激发氧化法主要以03、H202、02和空气作为氧化剂，在光辐射作用下产生·OH；光催化氧化法则是在反应溶液中加入一定量的半导体催化剂，使其在紫外光的照射下产生·OH，两者都是通过·OH的强氧化作用对有机污染物进行处理。
由于以上高级氧化技术都各有其制约与限制。单级、单段的采用某一种形式，难以实现焦化废水深度处理出水效果，且单一的氧化技术会造成处理单体停留时间长、容积大、造价高、运营成本高、可操作调节空间小等缺点。因此开发一种处理高效、工程投资低、停留时间少的深度处理技术显得极为重要。
发明内容
针对上述技术问题，本发明提供一种多段多效催化高级氧化焦化废水深度处理方法，结合了不同高级氧化技术的特点，建设投资低、处理效果好、出水能满足国家对炼焦行业废水排放最新要求。
本发明的技术方案如下：
一种多段多效催化高级氧化焦化废水深度处理装置，包括预处理催化臭氧氧化气浮处理系统、多效过滤处理系统、双氧水接触氧化系统、双氧水/紫外线多相催化纳米气泡臭氧氧化系统、多相过滤及催化消解系统和出水/反洗系统；
所述的预处理催化臭氧氧化气浮处理系统，包括依次连接的臭氧发生器、溶气气浮装置、溶气罐、空压机和集泥/油池，所述的溶气气浮装置还连接碱加药装置，溶气气浮装置和溶气罐之间设置循环泵；
所述的多效过滤处理系统，包括依次连接的气浮出水罐、自清洗进水泵、自清洗过滤器和保安过滤器；
所述的双氧水接触氧化系统，包括依次连接的双氧水储罐和过滤集水罐，双氧水储罐与过滤集水罐之间连接双氧水加药泵，双氧水储罐和过滤集水罐均为两个以上串联；
所述的双氧水/紫外线多相催化纳米气泡臭氧氧化系统，包括若干个由依次连接的臭氧发生装置、纳米起泡发生器和紫外线催化氧化器组成的装置单元，所述的装置单元为三个以上并联，所述的紫外线催化氧化器为两个以上的紫外线催化氧化器串联组并联而成，所述的紫外线催化氧化器串联组为三个以上串联；
所述的多相过滤及催化消解系统，包括依次连接的中间集水罐、过滤器提升泵、精密过滤器和催化消解器，所述的催化消解器为两个以上串联；
所述的出水/反洗系统，包括依次连接的出水罐、出水/反洗泵和出水计量槽，所述的出水罐为两个以上串联。
一种采用上述装置的多段多效催化高级氧化焦化废水深度处理方法，包括如下步骤：
（1）预处理催化臭氧氧化气浮处理，先通过碱加药装置向溶气气浮装置内加碱搅拌均匀，再添加颗粒粉末活性炭，在碱性环境下使溶气气浮装置内的焦化废水的高分子有机物进行解析，再配合颗粒活性炭吸附及活性炭催化臭氧氧化作用，通过容器气浮与臭氧氧化结合气浮，在多相催化臭氧氧化的同时，焦化废水中的高分子有机物得以氧化降解及活性炭吸附截留，并经过气浮分离后，所形成的泥渣进入集泥/油池;
（2）多效过滤处理，步骤（1）分离泥渣所得废水流入气浮出水罐，经自清洗进水泵加压后，先经过自清洗过滤器，再经过保安过滤器，使预处理催化臭氧氧化气浮处理出水中未去除的水中悬浮物及胶粒物进一步截流去除，提高水质、增大水体透光率，确保后续多相催化臭氧氧化的效果；
（3）双氧水接触氧化，步骤（2）处理所得废水进入过滤集水罐，并通过双氧水储罐向过滤集水罐添加双氧水，由于双氧水作用时间长，反应进程慢，将双氧水添加到过滤集水罐中，能够使双氧水在罐体中与焦化废水有足够时间的混合、接触预氧化作用，从而使双氧水的自由氧基能够很好的分散游离于焦化废水中；
（4）双氧水/紫外线多相催化纳米气泡臭氧氧化，步骤（3）处理所得废水通过纳米气泡发生器抽吸，并配入3~4倍处理量的回流水，再通过臭氧发生装置通入臭氧，臭氧在纳米气泡发生器内被切割成细小粒状的臭氧纳米粒，充分混合溶解于纳米气泡发生器的焦化废水中，再进入到紫外线催化氧化器中，紫外线+纳米气泡臭氧+双氧水混合在光催化氧化器中，形成多相催化纳米臭氧氧化，加大了臭氧氧化能力；
（5）多相过滤及催化消解，步骤（4）处理所得废水先进入中间集水罐，然后经过滤器提升泵提升通过精密过滤器后，再进入催化消解器进行两级以上的处理，经多段处理后的焦化废水，最后残留的污染物再经过滤和活性炭吸附，臭氧及双氧水在催化消解器中也得以有效分解，确保出水水质的稳定；
（6）出水/反洗，步骤（4）处理所得水排入出水罐中，再溢流出水经出水计量槽达标外排，出水罐配有出水/反洗泵，可以根据进出水压力差对催化消解器进行反冲洗。
焦化废水经上述一系列组合式的深度处理后，最终出水COD能够可以满足《炼焦化学工业污染物排放标准》GB16171-2012中限制区域的直排标准COD≤40mg/L。
本发明的有益效果在于：
（1）本发明通过多段多效催化高级氧化使焦化废水中难处理的高分子有机物得以有效去除；
（2）多相催化的协调作用，减少了单种氧化剂的消耗量，降低了系统处理的单价成本；
（3）碱性条件下颗粒炭催化臭氧氧化技术在焦化废水深度处理系统上的应用，有很强的分解功能和脱色效果。
（4）双氧水/紫外线多相催化纳米气泡臭氧氧化系统的应用，通过组合催化氧化的原理，将最后残留的酚氰带色废水进行分解。并组合多相过滤及催化消解系统，最后的活性炭及锰砂的过滤及消解，使出水色度能控制在20以内。
附图说明
图1为本发明的预处理催化臭氧氧化气浮处理系统。
图2为本发明的多效过滤处理系统。
图3为本发明的双氧水接触氧化系统。
图4为本发明的双氧水/紫外线多相催化纳米气泡臭氧氧化系统。
图5为本发明的多相过滤及催化消解系统。
图6为本发明的出水/反洗系统。
图7为本发明的整体装置结构图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做进一步详细说明，但本发明并不限于此。
如图1至图7所示，本发明的多段多效催化高级氧化焦化废水深度处理装置，包括预处理催化臭氧氧化气浮处理系统A、多效过滤处理系统B、双氧水接触氧化系统C、双氧水/紫外线多相催化纳米气泡臭氧氧化系统D、多相过滤及催化消解系统E和出水/反洗系统F；
所述的预处理催化臭氧氧化气浮处理系统A，包括依次连接的臭氧发生器1、溶气气浮装置2、溶气罐3、空压机4和集泥/油池5，所述的溶气气浮装置2还连接碱加药装置6，溶气气浮装置2和溶气罐3之间设置循环泵7；
所述的多效过滤处理系统B，包括依次连接的气浮出水罐8、自清洗进水泵9、自清洗过滤器10和保安过滤器11；
所述的双氧水接触氧化系统C，包括依次连接的双氧水储罐13和过滤集水罐12，双氧水储罐13与过滤集水罐12之间连接双氧水加药泵14，双氧水储罐13和过滤集水罐12均为两个以上串联；
所述的双氧水/紫外线多相催化纳米气泡臭氧氧化系统D，包括若干个由依次连接的臭氧发生装置16、纳米起泡发生器15和紫外线催化氧化器17组成的装置单元，所述的装置单元为三个以上并联，所述的紫外线催化氧化器17为两个以上的紫外线催化氧化器串联组并联而成，所述的紫外线催化氧化器串联组为三个以上串联；
所述的多相过滤及催化消解系统E，包括依次连接的中间集水罐18、过滤器提升泵19、精密过滤器20和催化消解器21，所述的催化消解器21为两个以上串联；
所述的出水/反洗系统F，包括依次连接的出水罐22、出水/反洗泵23和出水计量槽24，所述的出水罐22为两个以上串联。
一种采用上述装置的多段多效催化高级氧化焦化废水深度处理方法，包括如下步骤：
（1）预处理催化臭氧氧化气浮处理，先通过碱加药装置6向溶气气浮装置2内加碱搅拌均匀，再添加颗粒粉末活性炭，在碱性环境下使溶气气浮装置2内的焦化废水中的高分子有机物进行解析，再配合颗粒活性炭吸附及活性炭催化臭氧氧化作用，通过容器气浮与臭氧氧化结合气浮，在多相催化臭氧氧化的同时，焦化废水中的高分子有机物得以氧化降解及活性炭吸附截留，并经过气浮分离后，所形成的泥渣进入集泥/油池5；
（2）多效过滤处理，步骤（1）分离泥渣所得废水流入气浮出水罐8，经自清洗进水泵9加压后，先经过自清洗过滤器10，再经过保安过滤器11，使预处理催化臭氧氧化气浮处理出水中未去除的水中悬浮物及胶粒物进一步截流去除，提高水质、增大水体透光率，确保后续多相催化臭氧氧化的效果；
（3）双氧水接触氧化，步骤（2）处理所得废水进入过滤集水罐12，并通过双氧水储罐13向过滤集水罐12添加双氧水，由于双氧水作用时间长，反应进程慢，将双氧水添加到过滤集水罐中，能够使双氧水在罐体中与焦化废水有足够时间的混合、接触预氧化作用，从而使双氧水的自由氧基能够很好的分散游离于焦化废水中；
（4）双氧水/紫外线多相催化纳米气泡臭氧氧化，步骤（3）处理所得废水通过纳米气泡发生器15抽吸，并配入3~4倍处理量的回流水，再通过臭氧发生装置16通入臭氧，臭氧在纳米气泡发生器15内被切割成细小粒状的臭氧纳米粒，充分混合溶解于纳米气泡发生器15的焦化废水中，再进入到紫外线催化氧化器17中，紫外线+纳米气泡臭氧+双氧水混合在光催化氧化器中，形成多相催化纳米臭氧氧化，加大了臭氧氧化能力；
（5）多相过滤及催化消解，步骤（4）处理所得废水先进入中间集水罐18，然后经过滤器提升泵19提升通过精密过滤器20后，再进入催化消解器21进行两级以上的处理，经多段处理后的焦化废水，最后残留的污染物再经过滤和活性炭吸附，臭氧及双氧水在催化消解器21中也得以有效分解，确保出水水质的稳定；
（6）出水/反洗，步骤（4）处理所得水排入出水罐22中，再溢流出水经出水计量槽24达标外排，出水罐24配有出水/反洗泵23，可以根据进出水压力差对催化消解器进行反冲洗。
焦化废水经上述一系列组合式的深度处理后，最终出水COD能够可以满足《炼焦化学工业污染物排放标准》GB16171-2012中限制区域的直排标准COD≤40mg/L。
Claims (6)
1.一种多段多效催化高级氧化焦化废水深度处理装置，其特征在于，包括预处理催化臭氧氧化气浮处理系统、多效过滤处理系统、双氧水接触氧化系统、双氧水/紫外线多相催化纳米气泡臭氧氧化系统、多相过滤及催化消解系统和出水/反洗系统；
所述的预处理催化臭氧氧化气浮处理系统，包括依次连接的臭氧发生器、溶气气浮装置、溶气罐、空压机和集泥/油池，所述的溶气气浮装置还连接碱加药装置，溶气气浮装置和溶气罐之间设置循环泵；
所述的多效过滤处理系统，包括依次连接的气浮出水罐、自清洗进水泵、自清洗过滤器和保安过滤器；
所述的双氧水接触氧化系统，包括依次连接的双氧水储罐和过滤集水罐，双氧水储罐与过滤集水罐之间连接双氧水加药泵；
所述的双氧水/紫外线多相催化纳米气泡臭氧氧化系统，包括若干个由依次连接的臭氧发生装置、纳米起泡发生器和紫外线催化氧化器组成的装置单元；
所述的多相过滤及催化消解系统，包括依次连接的中间集水罐、过滤器提升泵、精密过滤器和催化消解器；
所述的出水/反洗系统，包括依次连接的出水罐、出水/反洗泵和出水计量槽。
2.根据权利要求1所述的多段多效催化高级氧化焦化废水深度处理装置，其特征在于，所述的双氧水储罐和过滤集水罐均为两个以上串联。
3.根据权利要求1所述的多段多效催化高级氧化焦化废水深度处理装置，其特征在于，所述的装置单元为三个以上并联，所述的紫外线催化氧化器为两个以上的紫外线催化氧化器串联组并联而成，所述的紫外线催化氧化器串联组为三个以上串联。
4.根据权利要求1所述的多段多效催化高级氧化焦化废水深度处理装置，其特征在于，所述的催化消解器为两个以上串联。
5.根据权利要求1所述的多段多效催化高级氧化焦化废水深度处理装置，其特征在于，所述的出水罐为两个以上串联。
6.一种采用权利要求1至5任一项所述的多段多效催化高级氧化焦化废水深度处理方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）预处理催化臭氧氧化气浮处理，先通过碱加药装置向溶气气浮装置内加碱搅拌均匀，再添加颗粒粉末活性炭，在碱性环境下使溶气气浮装置内的焦化废水的高分子有机物进行解析，再配合颗粒活性炭吸附及活性炭催化臭氧氧化作用，通过容器气浮与臭氧氧化结合气浮，在多相催化臭氧氧化的同时，焦化废水中的高分子有机物得以氧化降解及活性炭吸附截留，并经过气浮分离后，所形成的泥渣进入集泥/油池；
（2）多效过滤处理，步骤（1）分离泥渣所得废水流入气浮出水罐，经自清洗进水泵加压后，先经过自清洗过滤器，再经过保安过滤器，使预处理催化臭氧氧化气浮处理出水中未去除的水中悬浮物及胶粒物进一步截流去除，提高水质、增大水体透光率，确保后续多相催化臭氧氧化的效果；
（3）双氧水接触氧化，步骤（2）处理所得废水进入过滤集水罐，并通过双氧水储罐向过滤集水罐添加双氧水，由于双氧水作用时间长，反应进程慢，将双氧水添加到过滤集水罐中，能够使双氧水在罐体中与焦化废水有足够时间的混合、接触预氧化作用，从而使双氧水的自由氧基能够很好的分散游离于焦化废水中；
（4）双氧水/紫外线多相催化纳米气泡臭氧氧化，步骤（3）处理所得废水通过纳米气泡发生器抽吸，并配入3~4倍处理量的回流水，再通过臭氧发生装置通入臭氧，臭氧在纳米气泡发生器内被切割成细小粒状的臭氧纳米粒，充分混合溶解于纳米气泡发生器的焦化废水中，再进入到紫外线催化氧化器中，紫外线+纳米气泡臭氧+双氧水混合在光催化氧化器中，形成多相催化纳米臭氧氧化，加大了臭氧氧化能力；
（5）多相过滤及催化消解，步骤（4）处理所得废水先进入中间集水罐，然后经过滤器提升泵提升通过精密过滤器后，再进入催化消解器进行两级以上的处理，经多段处理后的焦化废水，最后残留的污染物再经过滤和活性炭吸附，臭氧及双氧水在催化消解器中也得以有效分解，确保出水水质的稳定；
（6）出水/反洗，步骤（4）处理所得水排入出水罐中，再溢流出水经出水计量槽达标外排，出水罐配有出水/反洗泵，可以根据进出水压力差对催化消解器进行反冲洗。
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