CN112759204A - 一种焦化污水处理工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种焦化污水处理工艺，该工艺是一种焦化废水在预处理和生化处理后进行以臭氧催化氧化为核心的深度处理及膜处理的工艺组合。该工艺处理后出水可以达到工业水补水使用标准，供净循环水补水使用。其中深度处理单元采用轻质多载体生物流化床装置+两级臭氧催化氧化+反硝化和曝气生物滤池组合；中水回用单元采用浸没式超滤膜+两级反渗透膜组合。本发明焦化污水处理工艺布局科学合理、操作单元衔接科学合理。轻质多载体生物流化床放在工序前端，能有效抗击活性污泥法运行过程中出现的指标大幅波动的异常情况，保障出水指标稳定达到下道工序的工艺要求。
Description
技术领域
本发明涉及焦化废水深度处理工艺，具体是一种焦化污水处理工艺。
背景技术
目前，焦化废水排放量大，成分复杂。水质与原料煤的组成和含水量有关，但通常含有高浓度的酚、氰化物、硫氰化物和氨氮，同时还含有难以生物降解的油类、吡啶等杂环化合物和联苯、萘等多环芳香化合物（PAHs），是一种处理难度很大的污水。
目前国内外的主要三类处理工艺及特点如下：
1、生物法深度处理：在微生物代谢原理的基础上，采用不同的反应器结构形式，通过微生物代谢废水中的BOD从而达到废水净化的目的。常用的反应器有生物流化床、曝气生物滤池等。但是，A/O法生化处理后，废水中可生化降解的BOD含量非常低，剩余的主要是无法通过生物降解的大分子杂环类的有机物。因此，如果没有其他的化学方法处理提高废水中的BOD，再进行生物处理效率很低，对废水去除COD的效果不佳。而且，该方法药剂消耗量大，运行成本高。
2、化学氧化工艺：主要有氯氧化、次氯酸氧化、二氧化氯氧化、Fenton氧化工艺。没有催化剂存在时，氯氧化、次氯酸氧化、二氧化氯氧化工艺尽管有一定脱色效果，但是直接氧化效率很低，COD去除率低，药剂加入量高，设备腐蚀严重，使得成本较高，限制了实际应用。
3、紫外光催化法：原理是基于光催化剂在紫外线照射下具有的氧化还原能力而净化污染物。光催化技术作为一种高效、安全的环境友好型环境净化技术，对室内空气质量的改善已得到国际学术界的认可。但在工业废水处理方面应用很少，主要原因如下：紫外光能量密度低，灯管数量多，使用寿命大约为一年，所以在废水处理的后期运行成本会很高；其次，催化剂载体回收处理困难；第三能量效率低，氧化反应开始后的后续反应难以控制，运行不稳定，处理效果不可靠；最后，受进水SS波动影响大。
发明内容
本发明的目的是提供一种焦化污水处理工艺，该工艺是一种焦化废水在预处理和生化处理后进行以臭氧催化氧化为核心的深度处理及膜处理的工艺组合。该工艺处理后出水可以达到工业水补水使用标准，供净循环水补水使用。其中深度处理单元采用轻质多载体生物流化床装置+两级臭氧催化氧化+反硝化和曝气生物滤池组合；中水回用单元采用浸没式超滤膜+两级反渗透膜组合。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种焦化污水处理工艺，包括以下步骤：
第一步，蒸氨废水经过预处理和A/O活性污泥法处理后进入轻质多载体生物流化床，所述轻质多载体生物流化床采用三个一组串联布置，两组并联布置；
第二步，污水出轻质多载体生物流化床，经过高密度沉淀池顺序进入催化氧化塔和催化氧化池，所述催化氧化塔采用三个并联运行，分别为第一催化氧化塔、第二催化氧化塔、第三催化氧化塔，污水采用高进低出，臭氧采用低进高出，水气两者在催化氧化塔内逆流接触；从催化氧化塔出来的污水再进入催化氧化池中，催化氧化池采用三个并联布置，与催化氧化塔一一对应，臭氧和污水均从催化氧化池底部进入，顶部溢流进入下道工序；
第三步，污水出臭氧氧化工序，通过提升泵集中输送，然后经过配水池再分布到反硝化生物滤池中，所述反硝化生物滤池为三个并联运行；
第四步，污水出反硝化生物滤池，由提升泵集中输送，通过配水池进入三个并联的曝气生物滤池中，进行曝气进一步降低污水中的COD；
第五步，污水出曝气生物滤池后进入浸没式超滤膜系统，包括第一超滤膜、第二超滤膜、第三超滤膜，经超滤膜处理后最后进入两级反渗透膜过滤，反渗透膜为两组并联布置，最后进入焦化厂循环水池进行循环使用。
进一步，所述第一步中预处理为气浮除油装置除油、混匀预处理。
进一步，所述轻质多载体生物流化床内采用折流板分隔断布置，每组内串联的第一个轻质多载体生物流化床采用固定床，固定床内采用挂膜填料作为生物附着载体，第二个轻质多载体生物流化床、第三个轻质多载体生物流化床采用活动床，活动床内置塑料花环生物载体，底部以鱼刺式曝气头供氧。
进一步，所述挂膜填料结构为双圆塑料环，内圈为雪花状塑料枝条，既能挂膜又能有效切分气泡，外圈是将醛化纤维压在塑料环圈上，使纤维束均匀分布；整个填料可以使流化床运行过程中使水气生物膜充分接触，污水中的有机物得到高效处理。
进一步，所述轻质多载体生物流化床运行过程中，辅助投加活性炭吸附剂和氢氧化钠，所述活性炭吸附剂主要作用为吸附悬浮在水中的小颗粒有机物，脱色；所述氢氧化钠主要作用为调节pH值，为下一步臭氧氧化提供良好的反应条件。
进一步，所述催化氧化塔和催化氧化池内装填有高效催化剂，催化剂为片状炭骨架，骨架表面为铜、锰、钴稀土活性成分。
进一步，所述反硝化生物滤池内装有表面附着反硝化细菌、直径为4~6mm的球型轻质多空生物滤料。
进一步，所述反硝化生物滤池运行过程中，辅助投加碳源乙酸钠，投加量根据污水中总氮含量变化。
进一步，所述曝气生物滤池底部有若千个曝气器持续进行大风量曝气，同时池中装有表面附着好氧菌、直径为3~5mm的球型轻质多空生物滤料。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
1、本发明焦化污水处理工艺布局科学合理、操作单元衔接科学合理。轻质多载体生物流化床放在工序前端，能有效抗击活性污泥法运行过程中出现的指标大幅波动的异常情况，保障出水指标稳定达到下道工序的工艺要求。
2、本发明焦化污水处理工艺中两级臭氧催化氧化将臭氧的利用率由常规的30%提高到95%以上，大幅度降低处理成本。其中，废水中难以生物降解的大分子有机物和其他污染物，被臭氧高效催化氧化成可生化性强的小分子有机物或矿化，显著提高了废水的可生化性，为下一步通过生物分解反硝化滤池降低总氮和曝气生物滤池进一步降低COD奠定了良好的基础。
3、本发明焦化污水处理工艺中膜处理单元采用的浸没式超滤膜具有自清洗效果好、抗污染能力强、持续过滤工作时间长、反洗后通量恢复效果特别明显等优势，再经过两级反渗透膜处理；反渗透膜系统设置成一级两段式，主要去除水中绝大部分离子，色度，可溶性有机物，脱色和去异味。
4、本发明焦化污水处理整套工艺组合单元技术先进、运行稳定可靠、药剂投加量小，运行成本低廉。
5、本发明焦化污水处理工艺操作管理方便、运行安全可靠，工艺系统处理后出水稳定达到工业水补水标准。
6、本发明焦化污水处理工艺处理构筑物选用结构形式简单、占地小、结构紧凑。
附图说明
图1为本发明焦化污水处理工艺的流程图。
具体实施方式
下面结合附图和具体的实施例对本发明的技术方案及效果做进一步描述，但本发明的保护范围并不限于此。
实施例1
本实施例的一种焦化污水处理工艺，如图1所示，包括以下步骤：
第一步，蒸氨废水经过气浮除油装置除油、混匀预处理和A/O活性污泥法处理后进入轻质多载体生物流化床，轻质多载体生物流化床装置采用长方体设计，共计六台，三个一组串联布置，两组并联布置，每组处理能力为150m3/h，两组共计300m3/h。每个轻质多载体生物流化床内采用折流板分隔断布置，每组内串联的第一个轻质多载体生物流化床采用固定床，固定床内采用挂膜填料作为生物附着载体，第二个轻质多载体生物流化床、第三个轻质多载体生物流化床采用活动床，活动床内置塑料花环生物载体，底部以鱼刺式曝气头供氧。运行过程中，辅助投加部分药剂，污水经过轻质多载体生物流化床在挂膜填料表面和空气中的氧均匀曝气接触，附着在生物填料表面的微生物和污水中的有机污染物充分接触，有机污染物被微生物吸附、氧化分解，一部分转化为二氧化碳、水、无机物，另一部分则转化为新的生物膜附着在生物载体上，继续分解污水中的CODCr、挥发酚等污染物。通过生物载体的吸附和氧化分解，可有效降低来水指标波动对后道工序带来的冲击，废水的COD值稳定降至80mg/L。其中，辅助投加活性炭吸附剂和氢氧化钠，所述活性炭吸附剂主要作用为吸附悬浮在水中的小颗粒有机物，脱色；所述氢氧化钠主要作用为调节pH值，为下一步臭氧氧化提供良好的反应条件，其中pH为6.5~8.0，本实施例选择7.5。
第二步，污水经过高密度沉淀池顺序进入臭氧催化氧化塔和催化氧化池中，催化氧化塔采用三个并联运行，分别为第一催化氧化塔、第二催化氧化塔、第三催化氧化塔，每个处理量为100m3/h，检修状态下，可以开二备一。催化氧化塔本体采用316L不锈钢材质，污水采用高进低出（为保证塔内液位，出口设有U型水封），臭氧采用低进高出，水气两者在塔内逆流接触。催化氧化塔内装填有高效催化剂，臭氧从催化氧化塔底部进入塔内，被气体分布器切割成约30μm的细小气泡以增大臭氧的比表面积，臭氧在催化剂的作用下，将污水中的有机污染物分解或者矿化。从催化氧化塔出来的污水再进入二级氧化装置，即催化氧化池。催化氧化池采用三个并联布置（图中简单表示），与催化氧化塔一一对应，为钢筋混凝土池体。臭氧和污水均从催化氧化池底部进入，顶部溢流进入下道工序。臭氧和污水经过催化剂填料层的过程中，非均相催化剂在水流的作用下，以近似沸腾状态与污水和臭氧充分接触，废水中难以生物降解的大分子有机物和其他污染物，被臭氧高效催化氧化成可生化性强的小分子有机物或矿化。所述催化氧化塔和催化氧化池内装填有高效催化剂，催化剂为片状炭骨架，骨架表面为铜、锰、钴稀土活性成分。
第三步，污水出臭氧氧化工序，再进入反硝化生物滤池，反硝化生物滤池为6*6*7m三个并联运行，可以开二备一。经过生化A/O活性污泥法等前道工序处理过的废水，含有大量的硝态氮，污水进入反硝化生物滤池，在直径4~6mm球型轻质多空生物滤料表面附着的反硝化细菌的作用下，辅助投加部分药剂（碳源乙酸钠）进行反硝化脱氮反应，硝态氮最终转化为氮气释放出系统，进而达到污水脱除总氮的效果。其中，球型轻质多空生物滤料可以购买得到，如巩义市联盛水处理材料有限公司。
第四步，曝气生物滤池是进入膜处理前的最后一道工序。曝气生物滤池为6*6*6.5m三个并联运行，可以开二备一。废水中难降解的大分子有机物，被臭氧高效催化氧化成可生化性较好的小分子有机物，进入曝气生物滤池后，底部3888个曝气器持续进行大风量曝气，污水中的染物被直径3~5mm球型轻质多空生物滤料表面附着的好氧菌氧化分解，进一步降解COD，曝气生物滤池处理后出水的化学需氧量CODCr≤40mg/L、色度≤20倍、悬浮物（SS）≤25mg/L、总氮≤10mg/L。其中，球型轻质多空生物滤料可以购买得到，如巩义市联盛水处理材料有限公司。
第五步，污水进入浸没式超滤膜，超滤膜池为三组布置，分别为第一超滤膜、第二超滤膜、第三超滤膜，三组为各自独立处理系统，每组处理量为100m3/h 。超滤膜池可以根据参数和工艺要求设定反洗时间间隔，保障整体工序稳定运行。超滤膜处理出水最后进入两级反渗透膜过滤，反渗透膜为两组并联布置，每组可以单独进行控制产水，中水产水率≥75%，处理后出水达到CODCr≤10mg/L，电导率(µs/cm) ≤300，Ca2+≤60mg/L，悬浮物≤10mg/L，达到工业水补水标准。产水量大约为130~150m³/h进入焦化厂净循环水系统，代替地表水补水，其中40m³/h的浓盐水用于炼铁高炉冲渣。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (9)
1.一种焦化污水处理工艺，其特征在于，该工艺包括以下步骤：
第一步，蒸氨废水经过预处理和A/O活性污泥法处理后进入轻质多载体生物流化床，所述轻质多载体生物流化床采用三个一组串联布置，两组并联布置；
第二步，污水出轻质多载体生物流化床，经过高密度沉淀池顺序进入催化氧化塔和催化氧化池，所述催化氧化塔采用三个并联运行，分别为第一催化氧化塔、第二催化氧化塔、第三催化氧化塔，污水采用高进低出，臭氧采用低进高出，水气两者在催化氧化塔内逆流接触；从催化氧化塔出来的污水再进入催化氧化池中，催化氧化池采用三个并联布置，与催化氧化塔一一对应，臭氧和污水均从催化氧化池底部进入，顶部溢流进入下道工序；
第三步，污水出臭氧氧化工序，通过提升泵集中输送，然后经过配水池再分布到反硝化生物滤池中，所述反硝化生物滤池为三个并联运行；
第四步，污水出反硝化生物滤池，由提升泵集中输送，通过配水池进入三个并联的曝气生物滤池中，进行曝气进一步降低污水中的COD；
第五步，污水出曝气生物滤池后进入浸没式超滤膜系统，包括第一超滤膜、第二超滤膜、第三超滤膜，经超滤膜处理后最后进入两级反渗透膜过滤，反渗透膜为两组并联布置，最后进入焦化厂循环水池进行循环使用。
2.根据权利要求1所述的焦化污水处理工艺，其特征在于，所述第一步中预处理为气浮除油装置除油、混匀预处理。
3.根据权利要求1所述的焦化污水处理工艺，其特征在于，所述轻质多载体生物流化床内采用折流板分隔断布置，每组内串联的第一个轻质多载体生物流化床采用固定床，固定床内采用挂膜填料作为生物附着载体，第二个轻质多载体生物流化床、第三个轻质多载体生物流化床采用活动床，活动床内置塑料花环生物载体，底部以鱼刺式曝气头供氧。
4.根据权利要求3所述的焦化污水处理工艺，其特征在于，所述挂膜填料结构为双圆塑料环，内圈为雪花状塑料枝条，既能挂膜又能有效切分气泡，外圈是将醛化纤维压在塑料环圈上，使纤维束均匀分布；整个填料可以使流化床运行过程中使水气生物膜充分接触，污水中的有机物得到高效处理。
5.根据权利要求1所述的焦化污水处理工艺，其特征在于，所述轻质多载体生物流化床运行过程中，辅助投加活性炭吸附剂和氢氧化钠。
6.根据权利要求1所述的焦化污水处理工艺，其特征在于，所述催化氧化塔和催化氧化池内装填有高效催化剂，催化剂为片状炭骨架，骨架表面为铜、锰、钴稀土活性成分。
7.根据权利要求1所述的焦化污水处理工艺，其特征在于，所述反硝化生物滤池内装有表面附着反硝化细菌、直径为4~6mm的球型轻质多空生物滤料。
8.根据权利要求1所述的焦化污水处理工艺，其特征在于，所述反硝化生物滤池运行过程中，辅助投加碳源乙酸钠。
9.根据权利要求1所述的焦化污水处理工艺，其特征在于，所述曝气生物滤池底部有若千个曝气器持续进行大风量曝气，同时池中装有表面附着好氧菌、直径为3~5mm的球型轻质多空生物滤料。
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