CN112279424A - 焦化废水膜浓缩零排放处理方法及处理装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种焦化废水膜浓缩零排放处理方法及处理装置，包括：对焦化废水进行预处理，预处理包括物化预处理、全自动砂过滤处理、超滤处理及第一次软化水处理；对焦化废水依次进行一级膜浓缩处理、吸附处理及二级膜浓缩处理；依次采用电絮凝法、化学混凝法、管式微滤膜法及第二次软化水处理对焦化废水进行处理；对焦化废水进行电渗析浓缩深度处理，得到最终的浓缩回用液，电渗析浓缩深度处理包括电渗析处理、臭氧催化氧化处理、电催化氧化处理、除氰及过滤。通过对焦化废水进行浓缩处理并去除焦化废水中的有机物、钙离子及镁离子等物质，能够使焦化废水减量94％以上，且最终得到的浓缩回用液满足回用要求，从而实现了焦化废水的零排放。
Description
技术领域
本发明涉及水处理技术领域，尤其涉及一种焦化废水膜浓缩零排放处理方法及处理装置。
背景技术
焦化废水组成复杂而多变，其成分与性质随煤的组成和性质、炭化温度及煤气化与化工产品精制工艺不同而变化。所含污染物可分为无机物和有机物两大类。无机物一般以铵盐形式存在，有机物有酚类化合物、脂肪族化合物、杂环类化合物和多环芳香烃等，焦化废水中有机物成分复杂难降解，属于处理难度较大的废水类。目前，焦化废水处理工艺大多采用A/O处理法，即缺氧和好氧法处理，主要采用生物法降解废水中COD、氨氮及总氮，焦化废水是经过生化处理后直接排放或送至钢铁或焦化单元再利用(大部分用来高炉冲渣、熄焦、烧结拌料、洗煤等)。但由于焦化废水发生量往往偏大，造成上述回用点无法全部消纳焦化废水，且随着国家环保要求提高，钢铁企业吨钢排水指标日趋严格，钢铁排放废水也会回用到上述再利用点，进一步加大消纳难度，故如何能实现焦化废水的减量，同时仍能将其处理到炼焦行业污染物排放标准，具有重大意义。
发明内容
本发明的目的在于提供一种焦化废水膜浓缩零排放处理方法及处理装置，对焦化废水进行极致浓缩，实现焦化废水的减量，并且仍能满足炼焦行业污染物排放标准及回用要求。
为了达到上述目的，本发明提供了一种焦化废水膜浓缩零排放处理方法，用于对生化处理后的焦化废水进行处理，包括：
对所述焦化废水进行预处理，所述预处理包括物化预处理、全自动砂过滤处理、超滤处理及第一次软化水处理；
对预处理后的焦化废水依次进行一级膜浓缩处理、吸附处理及二级膜浓缩处理；
依次采用电絮凝法、化学混凝法、管式微滤膜法及第二次软化水处理对所述二级膜浓缩处理后的焦化废水进行处理；
对所述第二次软化水处理后的焦化废水进行电渗析浓缩深度处理，得到最终的浓缩回用液，所述电渗析浓缩深度处理包括电渗析处理、臭氧催化氧化处理、电催化氧化处理、除氰处理及过滤处理。
可选的，通过往所述焦化废水中投加聚合硫酸铁混凝剂、活性炭吸附剂及聚丙烯酰胺对所述焦化废水进行物化预处理，以去除所述焦化废水中的COD及氰化物。
可选的，通过锰砂过滤器对所述焦化废水进行全自动砂过滤处理，以去除所述焦化废水中的悬浮物。
可选的采用弱酸性阳离子树脂对所述焦化废水进行第一次软化水处理，以去除所述焦化废水中的钙离子和镁离子。
可选的，采用多段式反渗透膜及高压泵对所述焦化废水进行一级膜浓缩处理及二级膜浓缩处理，所述一级膜浓缩处理和所述二级膜浓缩处理的高压泵的工作压力不同。
可选的，采用大孔吸附树脂对所述焦化废水进行吸附处理以去除所述焦化废水中的COD。
可选的，吸附饱和后的大孔吸附树脂使用酸碱溶液进行再生，生产出高浓度的有机废液，并通过铁碳微电解及芬顿氧化进行处理，将处理后的得到的有机废液返回生化处理系统进行再处理。
可选的，依次采用电絮凝法、化学混凝法、管式微滤膜法及第二次软化水处理对所述二级膜浓缩处理后的焦化废水进行处理的步骤具体包括：
将所述焦化废水送入电絮凝反应池，以去除所述焦化废水中的氟离子，所述电絮凝反应池采用铝电极板作为主电极；
将所述电絮凝法处理后的焦化废水送入化学混凝池，通过往所述化学混凝池中投加硅聚合硫酸铁来脱除所述焦化废水中的二氧化硅；
通过管式微滤膜去除焦化废水中的悬浮物；
采用弱酸性阳离子树脂对所述焦化废水进行第二次软化水处理，以去除所述焦化废水中的钙离子和镁离子。
可选的，对所述第二次软化水处理后的焦化废水进行电渗析浓缩深度处理，得到最终的浓缩回用液的具体步骤包括：
采用均相膜电渗析装置对所述焦化废水进行浓缩；
将浓缩后的焦化废水送入臭氧催化氧化塔进行催化氧化处理，去除所述焦化废水中的有机物；
将所述焦化废水送入电催化氧化反应器，进一步去除所述焦化废水中的有机物和氨氮；
将所述焦化废水送入除氰反应池，并往所述除氰反应池内投加除氰剂，以去除所述焦化废水中的氰化物；
将所述焦化废水送入沉淀池中进行沉淀以得到上清液，并通过石英砂过滤器或活性炭过滤器对所述上清液进行过滤，以去除所述上清液中剩余的悬浮物。
基于此，本申请还提供了一种焦化废水处理装置，包括顺次连接的物化反应池、锰砂过滤器、超滤膜、软化树脂塔、一级膜浓缩系统、第一树脂吸附塔、二级膜浓缩系统、电絮凝反应池、化学混凝池、管式微滤膜、第二树脂吸附塔、均相膜电渗析装置、臭氧催化氧化反应器、电催化氧化反应器、除氰反应池、沉淀池及石英砂过滤器。
本发明提供了一种焦化废水膜浓缩零排放处理方法及处理装置，用于对生化处理后的焦化废水进行处理，所述焦化废水膜浓缩零排放处理方法包括：对所述焦化废水进行预处理，所述预处理包括物化预处理、全自动砂过滤处理、超滤处理及第一次软化水处理；对预处理后的焦化废水依次进行一级膜浓缩处理、吸附处理及二级膜浓缩处理；依次采用电絮凝法、化学混凝法、管式微滤膜法及第二次软化水处理对所述二级膜浓缩处理后的焦化废水进行处理；对所述第二次软化水处理后的焦化废水进行电渗析浓缩深度处理，得到最终的浓缩回用液，所述电渗析浓缩深度处理包括电渗析处理、臭氧催化氧化处理、电催化氧化处理、除氰处理及过滤处理。通过对焦化废水进行浓缩处理并去除焦化废水中的有机物、钙离子及镁离子等物质，能够使焦化废水减量94％以上，且最终得到的浓缩回用液满足炼焦行业污染物排放标准及回用要求，从而实现了焦化废水的零排放。
附图说明
图1为本发明实施例提供的焦化废水膜浓缩零排放处理方法的步骤图；
图2为本发明实施例提供的焦化废水处理装置的流程图。
具体实施方式
下面将结合示意图对本发明的具体实施方式进行更详细的描述。根据下列描述，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
如图1及图2所示，本实施例提供了一种焦化废水膜浓缩零排放处理方法，用于对生化处理后的焦化废水进行处理，包括：
步骤S1：对所述焦化废水进行预处理，所述预处理包括物化预处理、全自动砂过滤处理、超滤处理及第一次软化水处理；
步骤S2：对预处理后的焦化废水依次进行一级膜浓缩处理、吸附处理及二级膜浓缩处理；
步骤S3：依次采用电絮凝法、化学混凝法、管式微滤膜法及第二次软化水处理对所述二级膜浓缩处理后的焦化废水进行处理；
步骤S4：对所述第二次软化水处理后的焦化废水进行电渗析浓缩深度处理，得到最终的浓缩回用液，所述电渗析浓缩深度处理包括电渗析处理、臭氧催化氧化处理、电催化氧化处理、除氰处理及过滤处理。
具体的，本实施例提供的焦化废水膜浓缩零排放处理方法用于对生化处理后的焦化废水进行处理，焦化废水经过除油、缺氧、好氧、沉淀池处理后的水质指标为：PH为7～8，COD为300mg/L～450mg/L，Cl-为1000mg/L～2000mg/L，
为1000mg/L～2000mg/L，Na+为1000mg/L～1500mg/L，F-为30mg/L～60mg/L，总氰为0.1mg/L～2mg/L，总氮为20mg/L～50mg/L，钙为70mg/L～100mg/L，镁为5mg/L～10mg/L，TDS(总溶解固体)为4500mg/L～5500mg/L，悬浮物(SS)为100mg/L～200mg/L。
首先执行步骤S1，对所述生化处理后的焦化废水进行预处理，所述预处理包括物化预处理、全自动砂过滤处理、超滤处理及第一次软化水处理。具体如下：
物化预处理：通过往所述焦化废水中投加聚合硫酸铁混凝剂、活性炭吸附剂及聚丙烯酰胺对所述焦化废水进行物化预处理，以去除所述焦化废水中的COD及氰化物。本实施例中，可将生化处理后的焦化废水送入物化反应池中，然后往所述焦化废水中投加聚合硫酸铁混凝剂、活性炭吸附剂及聚丙烯酰胺对所述焦化废水进行物化预处理，其中，聚合硫酸铁投加量800mg/L～1500mg/L，活性炭吸附剂粒径尺寸：100目～200目，投加量300～600mg/L，聚丙烯酰胺投加量5mg/L～8mg/L，物化预处理后COD可降至100mg/L～150mg/L。
全自动砂过滤处理：通过锰砂过滤器对所述焦化废水进行全自动砂过滤处理，以去除所述焦化废水中的悬浮物。本实施例中，锰砂过滤器含5个过滤罐，采用过滤水进行反清洗，去除焦化废水中的悬浮物，经过锰砂过滤器处理后，悬浮物浓度小于5mg/L。
超滤处理：可采用超滤膜进一步将焦化废水中的颗粒物质、大分子有机物、微生物等从流体及溶解组份中分离出来，本实施例中，过滤器出水进入3套并联的超滤膜，每套超滤处理能力80m3/h，超滤处理后焦化废水的淤泥密度指数(SDI)值小于3。
第一次软化水处理：可将超滤处理后的焦化废水送入软化树脂塔中，采用弱酸性阳离子树脂对所述焦化废水进行第一次软化水处理，以去除所述焦化废水中的钙离子和镁离子。本实施例中，共四个树脂塔，其中三个树脂塔同时开启，剩下一个作为备用，每个树脂塔处理能力为80m3/h，通过弱酸阳离子树脂将废水中钙镁离子去除，使得产水中钙离子小于1.5mg/L，镁离子小于1mg/L。
接着执行步骤S2，对预处理后的焦化废水依次进行一级膜浓缩处理、吸附处理及二级膜浓缩处理。进一步的，采用多段式反渗透膜及高压泵对所述焦化废水进行一级膜浓缩处理及二级膜浓缩处理，所述一级膜浓缩处理和所述二级膜浓缩处理的高压泵的工作压力不同。具体如下：
软化出水后用泵送入一级反渗透膜，一级反渗透膜处理能力270m3/h，设置2套膜并联运行，每套膜设2段，中间设段间泵，高压泵压力2MPa，段间泵增压0.7MPa，将焦化废水进行浓缩3～4倍，TDS(总溶解固体)为20000mg/L～28000mg/L，
为4000mg/L～6000mg/L，Cl-为5000mg/L～7000mg/L。
一级膜浓缩处理后焦化废水中COD浓度上升，COD浓度介于300mg/L～400mg/L之间，可采用大孔吸附树脂去除废水中的COD，使得出水COD≤150mg/L。同时吸附饱和后的树脂使用酸碱溶液进行再生，再生产出高浓度的有机废液，COD浓度为3000mg/L～5000mg/L，通过铁碳微电解+芬顿氧化处理后，分解有机物的同时，提高有机废液的可生化性，处理后的有机废液COD浓度≤1500mg/L，B/C比大于0.3，可返回焦化废水生化处理系统进行再处理。
吸附树脂出水后进入二级膜浓缩处理，二级反渗透膜设2～3段，中间设段间泵，高压泵压力4MPa～5MPa，焦化浓水进一步浓缩，浓水浓缩2～3倍，产水指标为：TDS(总溶解固体)为50000mg/L～60000mg/L，
为10000mg/L～15000mg/L，Cl-为10000mg/L～22000mg/L，COD浓度200mg/L～300mg/L，F-浓度200mg/L～300mg/L，钙离子浓度10mg/L～25mg/L，镁离子浓度3mg/L～10mg/L，二氧化硅浓度20mg/L～40mg/L。
应当理解的是，一级膜浓缩处理及二级膜浓缩处理后均会产出可以直接回用的工业新水，使得焦化废水的大幅度减量，且能够节约水资源。
然后执行步骤S3，依次采用电絮凝法、化学混凝法、管式微滤膜法及第二次软化水处理对所述二级膜浓缩处理后的焦化废水进行处理。由于二级膜浓缩处理后浓水中F-、二氧化硅、钙离子、镁离子浓度大幅上升，可采用电絮凝法+化学混凝法+管式微滤结合的方式去除废水中的F-及二氧化硅。具体如下：
将所述焦化废水送入电絮凝反应池，以去除所述焦化废水中的氟离子，所述电絮凝反应池采用铝电极板作为主电极。
将所述电絮凝法处理后的焦化废水送入化学混凝池，通过往所述化学混凝池中投加硅聚合硫酸铁来脱除所述焦化废水中的二氧化硅。本实施例中，化学混凝池内可设置搅拌机，聚合硫酸铁投加浓度800mg/L～1500mg/L。
通过管式微滤膜去除焦化废水中的悬浮物。通过上述处理后的废水中F-含量为10mg/L～20mg/L，二氧化硅含量为≤20mg/L，浊度小于1NTU。
采用弱酸性阳离子树脂对所述焦化废水进行第二次软化水处理，以去除所述焦化废水中的钙离子和镁离子。本实施例中，管式微滤出水进入树脂吸附塔进行软化处理，树脂吸附塔采用2套并联使用，其中一台作为备用，弱酸性阳离子树脂选用螯合树脂，第二次软化水处理后钙离子含量为≤5mg/L，镁离子含量为≤2mg/L。
最后执行步骤S4，对所述第二次软化水处理后的焦化废水进行电渗析浓缩深度处理，得到最终的浓缩回用液，所述电渗析浓缩深度处理包括电渗析处理、臭氧催化氧化处理、电催化氧化处理、除氰处理及过滤处理。具体如下：
采用均相膜电渗析装置对所述焦化废水进行浓缩。将浓缩后的焦化废水送入臭氧催化氧化塔进行催化氧化处理，去除所述焦化废水中的有机物；
将所述焦化废水送入电催化氧化反应器，进一步去除所述焦化废水中的有机物和氨氮；
将所述焦化废水送入除氰反应池，并往所述除氰反应池内投加除氰剂，以去除所述焦化废水中的氰化物；
将所述焦化废水送入沉淀池中进行沉淀以得到上清液，并通过石英砂过滤器或活性炭过滤器对所述上清液进行过滤，以去除所述上清液中剩余的悬浮物。
本实施例中，可将树脂软化出水送入均相膜电渗析装置，装置处理能力25m3/h，电渗析装置采用2组并联方式的均相电渗析，电渗析由膜片、框架、液压机、电极、高频电源和配套槽罐、冷却器等组成，浓缩液Cl-为40000mg/L～60000mg/L，TDS(总溶解固体)为1120000mg/L～150000mg/L，
为30000mg/L～45000mg/L，COD为400mg/L，氨氮为60mg/L，氰化物为5mg/L。
电渗析产出的焦化废水用泵送入臭氧催化氧化装置，装置配套臭氧氧化塔2个，填料为臭氧专用催化剂，每个处理能力10m3/h，同时配套臭氧发生器3台，臭氧发生量10kg/h，臭氧氧化出水COD为300mg/L。臭氧催化氧化塔出水送入电催化氧化装置，装置处理能力10m3/h，装置由保安过滤器、电催化氧化电极桶、电极、直流电源及循环水箱等组成，电催化氧化处理出水COD含量≤150mg/L，氨氮≤25mg/L，挥发酚≤0.3mg/L。电催化氧化出水用泵送入除氰反应池，反应池内设置搅拌机，池内投加除氰剂，除氰剂投加浓度1000mg/L，去除废水中的氰化物，出水投加5mg/L聚丙烯酰胺后进入沉淀池，进行泥水分离，上清液通过泵送入石英砂过滤器去除剩余悬浮物。通过上述处理后的浓盐水中COD含量≤150mg/L，氰化物含量为≤0.2mg/L，氨氮≤25mg/L，挥发酚≤0.3mg/L，SS含量≤70mg/L。最终得到的浓缩回用液可以达到炼焦化学工业污染物排放标准(GB16171-2012)中用于冲渣等回用的水质要求，可以回用于焦化和钢铁系统内，实现零排放。
基于此，本申请还提供了一种焦化废水处理装置，包括顺次连接的物化反应池、锰砂过滤器、超滤膜、软化树脂塔、一级膜浓缩系统、第一树脂吸附塔、二级膜浓缩系统、电絮凝反应池、化学混凝池、管式微滤膜、第二树脂吸附塔、均相膜电渗析装置、臭氧催化氧化反应器、电催化氧化反应器、除氰反应池、沉淀池及石英砂过滤器。本实施例中，所述焦化废水膜浓缩零排放处理方法可采用所述焦化废水处理装置对焦化废水进行处理。
综上，本发明实施例提供了一种焦化废水膜浓缩零排放处理方法及处理装置，用于对生化处理后的焦化废水进行处理，通过采用树脂吸附和再生技术，将焦化浓盐水中难降解的COD吸附到树脂中，通过酸碱再生，再结合铁碳微电解、芬顿处理将再生液中的有机物可生化性提高，送回焦化生化系统处理，降低了有机物对后续膜的影响。通过采用电絮凝技术+化学混凝，结合管式微滤技术以及树脂软化技术去除F-、
钙离子和镁离子，去除影响膜使用的污染物，确保电渗析和膜系统稳定运行。通过采用臭氧催化氧化+电催化氧化以及除氰处理结合的技术去除焦化废水中的COD和氰化物，确保最终得到的浓缩回用液能够达标。
上述仅为本发明的优选实施例而已，并不对本发明起到任何限制作用。任何所属技术领域的技术人员，在不脱离本发明的技术方案的范围内，对本发明揭露的技术方案和技术内容做任何形式的等同替换或修改等变动，均属未脱离本发明的技术方案的内容，仍属于本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种焦化废水膜浓缩零排放处理方法，用于对生化处理后的焦化废水进行处理，其特征在于，包括：
对所述焦化废水进行预处理，所述预处理包括物化预处理、全自动砂过滤处理、超滤处理及第一次软化水处理；
对预处理后的焦化废水依次进行一级膜浓缩处理、吸附处理及二级膜浓缩处理；
依次采用电絮凝法、化学混凝法、管式微滤膜法及第二次软化水处理对所述二级膜浓缩处理后的焦化废水进行处理；
对所述第二次软化水处理后的焦化废水进行电渗析浓缩深度处理，得到最终的浓缩回用液，所述电渗析浓缩深度处理包括电渗析处理、臭氧催化氧化处理、电催化氧化处理、除氰处理及过滤处理。
2.如权利要求1所述的焦化废水膜浓缩零排放处理方法，其特征在于，通过往所述焦化废水中投加聚合硫酸铁混凝剂、活性炭吸附剂及聚丙烯酰胺对所述焦化废水进行物化预处理，以去除所述焦化废水中的COD及氰化物。
3.如权利要求1所述的焦化废水膜浓缩零排放处理方法，其特征在于，通过锰砂过滤器对所述焦化废水进行全自动砂过滤处理，以去除所述焦化废水中的悬浮物。
4.如权利要求1所述的焦化废水膜浓缩零排放处理方法，其特征在于，采用弱酸性阳离子树脂对所述焦化废水进行第一次软化水处理，以去除所述焦化废水中的钙离子和镁离子。
5.如权利要求1所述的焦化废水膜浓缩零排放处理方法，其特征在于，采用多段式反渗透膜及高压泵对所述焦化废水进行一级膜浓缩处理及二级膜浓缩处理，所述一级膜浓缩处理和所述二级膜浓缩处理的高压泵的工作压力不同。
6.如权利要求1所述的焦化废水膜浓缩零排放处理方法，其特征在于，采用大孔吸附树脂对所述焦化废水进行吸附处理以去除所述焦化废水中的COD。
7.如权利要求6所述的焦化废水膜浓缩零排放处理方法，其特征在于，吸附饱和后的大孔吸附树脂使用酸碱溶液进行再生，生产出高浓度的有机废液，并通过铁碳微电解及芬顿氧化进行处理，将处理后的得到的有机废液返回生化处理系统进行再处理。
8.如权利要求1所述的焦化废水膜浓缩零排放处理方法，其特征在于，依次采用电絮凝法、化学混凝法、管式微滤膜法及第二次软化水处理对所述二级膜浓缩处理后的焦化废水进行处理的步骤具体包括：
将所述焦化废水送入电絮凝反应池，以去除所述焦化废水中的氟离子，所述电絮凝反应池采用铝电极板作为主电极；
将所述电絮凝法处理后的焦化废水送入化学混凝池，通过往所述化学混凝池中投加硅聚合硫酸铁来脱除所述焦化废水中的二氧化硅；
通过管式微滤膜去除焦化废水中的悬浮物；
采用弱酸性阳离子树脂对所述焦化废水进行第二次软化水处理，以去除所述焦化废水中的钙离子和镁离子。
9.如权利要求1所述的焦化废水膜浓缩零排放处理方法，其特征在于，对所述第二次软化水处理后的焦化废水进行电渗析浓缩深度处理，得到最终的浓缩回用液的具体步骤包括：
采用均相膜电渗析装置对所述焦化废水进行浓缩；
将浓缩后的焦化废水送入臭氧催化氧化塔进行催化氧化处理，去除所述焦化废水中的有机物；
将所述焦化废水送入电催化氧化反应器，进一步去除所述焦化废水中的有机物和氨氮；
将所述焦化废水送入除氰反应池，并往所述除氰反应池内投加除氰剂，以去除所述焦化废水中的氰化物；
将所述焦化废水送入沉淀池中进行沉淀以得到上清液，并通过石英砂过滤器或活性炭过滤器对所述上清液进行过滤，以去除所述上清液中剩余的悬浮物。
10.一种焦化废水处理装置，其特征在于，包括顺次连接的物化反应池、锰砂过滤器、超滤膜、软化树脂塔、一级膜浓缩系统、第一树脂吸附塔、二级膜浓缩系统、电絮凝反应池、化学混凝池、管式微滤膜、第二树脂吸附塔、均相膜电渗析装置、臭氧催化氧化反应器、电催化氧化反应器、除氰反应池、沉淀池及石英砂过滤器。
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| 董明: "双膜法与树脂吸附组合工艺在焦化废水深度处理上的应用", 《工业用水与废水》 * |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN112939321A (zh) * | 2021-02-04 | 2021-06-11 | 上海宝汇环境科技有限公司 | 一种钢铁废水零排放处理技术 |
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