CN112851053A - 一种废水处理系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种废水处理系统及方法,所述废水包含油、酚类化合物和氨,所述处理系统包括重力除油单元、聚结除油单元、过滤单元、脱酸脱氨单元、萃取脱酚单元、第一吸附单元、A/O生化处理单元、絮凝沉淀过滤单元和第二吸附单元。本发明一实施方式的废水处理系统/处理方法,能够将废水中的油、酚和氨回收利用,水也能够得到回用;同时废水处理系统的运行效果更加稳定,处理成本更低。
Description
技术领域
本发明涉及废水处理系统,具体为一种对含油、含氨、含酚的废水进行处理的系统及方法。
背景技术
在兰炭、焦化、煤的低温低压气化生产过程中,会产生大量废水,由于这些生产过程是煤在低温下干馏(约600~800℃),因此,产生的废水成分复杂,含有大量焦油、氨、酚类、以及难降解杂环化合物等有机污染物,是一种典型的高污染、高毒性工业废水,COD浓度很高。例如,兰炭废水的COD约30000~50000mg/l,氨氮约1500~4000mg/l,挥发酚约5000~7000mg/l,总酚约6000~10000mg/l,石油类约300~2000mg/l,煤低温低压气化废水的COD、氨氮和酚也非常高。
目前的废水处理工艺主要是将废水重力隔油后采用多介质过滤器过滤,然后蒸氨和萃取脱酚,然后进行生化处理,存在的主要问题如下:
1、由于废水中乳化油多,种类复杂,有轻油,也有重油,且密度与水的密度接近,简单的重力沉降分离手段很难达到理想的分离效果,重力沉降分离需要几十个小时的时间,出水的油含量仍然较高。
2、由于含油量高,且含有大量的粉尘,在采用汽提蒸氨和萃取脱酚对其中的酚和氨进行回收时,蒸氨塔等在操作运行过程中塔内件易堵塞、塔板易结焦、塔液泛频繁。粗酚产品不合格。
3、废水中含酚高,且酚的种类复杂,多元酚含量也较高,经萃取脱酚处理后,出水中的酚含量仍然较高,约1000mg/l,高浓度的酚对生化处理有强烈的毒害作用,萃取脱酚系统的操作波动会对生化处理系统造成严重影响和冲击。
4、废水中含有较多难生物降解的杂环类化合物,即使经过有效的生化处理,其出水也很难达到国标中用于熄焦用水的水质指标要求。更不用说达到直接排放的标准。
5、目前的萃取脱酚工艺存在设备投资高、萃取剂损失大,处理成本高、占地面积大等缺点。
发明内容
本发明的一个主要目的在提供一种废水处理系统,所述废水包含油、酚类化合物和氨,所述处理系统包括:
重力除油单元,用于通过静置分层处理去除所述废水中的至少部分重油、浮油和悬浮物;
聚结除油单元,用于去除所述重力除油单元的出水中的至少部分乳化油和悬浮物;
过滤单元,用于对所述聚结除油单元的出水进行过滤处理;
脱酸脱氨单元,用于对所述过滤单元的出水进行脱酸脱氨处理,以去除其中的至少部分酸性化合物和氨;
萃取脱酚单元,用于对所述脱酸脱氨单元的出水进行萃取处理,以去除其中的至少部分酚类化合物;
第一吸附单元,用于对所述萃取脱酚单元的出水进行吸附处理,以去除其中的至少部分剩余酚类化合物;
A/O生化处理单元,用于对所述第一吸附单元的出水进行生化处理;
絮凝沉淀过滤单元,用于对所述A/O生化处理单元的出水进行絮凝、沉淀及过滤处理;以及
第二吸附单元,用于对所述絮凝沉淀过滤单元的出水进行吸附处理,以去除其中的至少部分杂环化合物及含氮芳烃化合物。
本发明一实施方式提供了一种废水处理方法,包括重力除油步骤、聚结除油步骤、过滤步骤、脱酸脱氨步骤、萃取脱酚步骤、第一吸附步骤、A/O生化处理步骤、絮凝沉淀过滤步骤和第二吸附步骤;其中,所述废水包含油、酚类化合物和氨;
所述重力除油步骤包括将所述废水进行静置处理,以通过静置分层处理去除所述废水中的至少部分重油、浮油和悬浮物;
所述聚结除油步骤包括将所述重力除油步骤的出水进行聚结除油处理,以去除其中的至少部分乳化油和悬浮物;
所述过滤步骤包括将所述聚结除油步骤的出水进行过滤处理;
所述脱酸脱氨步骤包括将所述过滤步骤的出水进行脱酸脱氨处理,以去除其中的至少部分酸性化合物和NH3;
所述萃取脱酚步骤包括将所述脱酸脱氨步骤的出水进行萃取处理,以去除其中的至少部分酚类化合物;
所述第一吸附步骤包括将所述萃取脱酚步骤的出水进行吸附处理,以去除其中的至少部分剩余酚类化合物;
所述A/O生化处理步骤包括将所述第一吸附步骤的出水进行生化处理;
所述絮凝沉淀过滤步骤包括将A/O生化处理步骤的出水进行絮凝、沉淀、过滤处理;
所述第二吸附步骤包括将所述絮凝沉淀过滤步骤的出水进行吸附处理,以去除其中的至少部分杂环化合物及含氮芳烃化合物。
本发明一实施方式的废水处理系统/处理方法,能够将废水中的油、酚和氨回收利用,水也能够得到回用;同时废水处理系统的运行效果更加稳定,处理成本更低。
附图说明
图1为本发明一实施方式的废水处理系统的结构示意图。
其中,附图标记说明如下:
1、重力除油单元;2、第一加热单元;3、聚结除油单元;4、第二加热单元;5、过滤单元;6、脱酸脱氨单元;7、萃取脱酚单元;8、第一吸附单元;9、水解酸化单元;10、A/O生化处理单元;11、絮凝沉淀过滤单元;12、第二吸附单元;
A、待处理的废水;B、浮油;C、沉渣;D、悬浮物;E、酸性气体;F、含NH3气体;G、粗酚;H、残液;I、污泥;J、再生废液;L、絮凝剂;M、助凝剂;K、处理后废水。
具体实施方式
体现本发明特征与优点的典型实施方式将在以下的说明中详细叙述。应理解的是本发明能够在不同的实施方式上具有各种的变化,其皆不脱离本发明的范围,且其中的说明及图示在本质上是当作说明之用,而非用以限制本发明。
参照图1所示,本发明一实施方式提供了一种废水处理系统,用于对包含油、酚类化合物和氨的废水进行处理,该处理系统包括:
重力除油单元1,用于通过静置处理去除废水中的部分重油、浮油和悬浮物;
聚结除油单元3,用于去除重力除油单元出水中的部分乳化油和悬浮物;
过滤单元5,用于对聚结除油单元3的出水进行过滤处理;
脱酸脱氨单元6,用于对过滤单元3的出水进行脱酸脱氨处理,以去除其中的酸性物质和氨;
萃取脱酚单元7,用于对脱酸脱氨单元6的出水进行萃取处理,以去除其中的大部分酚类化合物;
第一吸附单元8(吸附脱酚单元),用于对萃取脱酚单元7的出水进行吸附处理,以去除其中的大部分剩余酚类化合物;
A/O生化处理单元10,用于对第一吸附单元8的出水进行生化处理,以去除其中的大部分有机物和氨氮;
絮凝沉淀过滤单元11,用于对A/O生化处理单元10的出水进行絮凝、沉淀、过滤处理;以及
第二吸附单元12,用于对絮凝沉淀过滤单元11的出水进行吸附处理,以去除其中的有机物。
于一实施方式中,废水可以是兰炭、焦化或煤的低温低压气化生产过程中产生的废水。
于一实施方式中,重力除油单元1、聚结除油单元3、过滤单元5、脱酸脱氨单元6、萃取脱酚单元7、第一吸附单元8、A/O生化处理单元10、絮凝沉淀过滤单元11、第二吸附单元12依次相连。
作业时,废水依序通过重力除油单元1、聚结除油单元3、过滤单元5、脱酸脱氨单元6、萃取脱酚单元7、第一吸附单元8、A/O生化处理单元10、絮凝沉淀过滤单元11、第二吸附单元12进行处理,处理后的水能够达到回用的标准。
于一实施方式中,在重力除油单元1的静置过程中通过重力作用使重油、浮油和悬浮物与水分层,再加分层后的物质进一步与水分离。
于一实施方式中,在重力除油单元1设置有利用重力进行沉降分离的容器、集油槽和排泥槽;集油槽用于盛放浮油,排泥槽用于盛放沉渣,在用于沉降分离的容器中设置有收集装置,例如刮油刮渣机。废水中的部分浮油的比重较水小,部分悬浮物和油的比重较水大。作业时,将废水在用于沉降分离的容器内静置停留一段时间,在重力的作用下,比重较水小的浮油会漂浮到水面,比重较水大的部分悬浮物和油会沉降到容器底部,形成浮油B和沉渣C。可将浮油B和沉渣C通过收集装置分别收集到集油槽和排泥槽,从而实现油、渣与水的分离。
本发明对重力除油单元1的用于沉降分离的容器没有特殊的限定,可以是本领域常见的隔油池,同时对其材质和结构形式也没有特殊限定,例如可采用钢筋混凝土或金属;本发明对浮油和沉渣进行收集的装置也没有特殊限定,可以是本领域常见的刮油刮渣机。
于一实施方式中,废水在重力除油单元1内的静置停留时间可以为2~10小时,进一步可以为5~8小时,以便将大部分的浮油和沉渣与水分离,又不至于因停留时间过长而占用过大的空间并增加投资。
于一实施方式中,废水处理系统还包括第一加热单元2,第一加热单元2用于对重力除油单元1的出水进行加热处理,以使废水达到聚结除油单元3所要求的温度。
于一实施方式中,第一加热单元2可分别与重力除油单元1及聚结除油单元3相连。
于一实施方式中,在第一加热单元2设置有加热器和温度控制器,以对重力除油单元1的出水进行加热、控温处理。
本发明对于第一加热单元2的加热器和温度控制器没有特殊限定,可采用本领域常见的列管式换热器和温度控制器,对于加热介质也没有特殊限定,可采用蒸汽、热水或者电加热。
于一实施方式中,进入聚结除油单元3的待处理废水的温度可以为10~90℃。
于一实施方式中,进入聚结除油单元3的待处理温度可以为40~80℃,再进一步可以为50~70℃,较高的温度有利于降低待处理废水中油的粘度和流动性,从而更有利于油水的分离。
于一实施方式中,聚结除油单元3可与重力除油单元1或第一加热单元2相连,在聚结除油单元3设置有聚结材料,以在聚结材料的聚结破乳作用下去除待处理废水中的部分乳化油和悬浮物。
于一实施方式中,在聚结除油单元3中设置有聚结分离器,聚结分离器为内部装填有聚结材料的分离容器。在待处理废水通过聚结材料时,由于油和水对聚结材料表面的亲和力相差悬殊,废水中乳化的小油滴会发生聚结破乳,油水两相分别向上、向下移动并分离,从而进一步降低了聚结除油单元3出水中的含油量。
于一实施方式中,聚结除油单元3出水的油含量为小于300mg/l,进一步为小于100mg/l。
于一实施方式中,待处理废水在聚结分离器中的停留时间为45~90分钟。
本发明对聚结除油单元3的聚结分离器没有特殊限定,对聚结材料的材质和规格也没有特殊限定,可以采用本领域常见的聚结器和聚结材料,只要能达到油水分离的效果即可。聚结分离器可以是一级或多级串联,也可以在每级采用不同的聚结材料,以满足不同性质和粒径油滴的聚结破乳需求,达到最佳的破乳和油水分离效果。
于一实施方式中,废水处理系统还包括第二加热单元4,用于对聚结除油单元3的出水进行加热处理,以使废水达到过滤单元5所要求的温度。
于一实施方式中,第二加热单元4可分别与聚结除油单元3、过滤单元5相连。
于一实施方式中,在第二加热单元4设置有加热器和温度控制器,以对聚结除油单元3的出水进行加热、控温处理。
于一实施方式中,第二加热单元4出水的温度可以为40~100℃,进一步可以为50~90℃,再进一步可以为60~80℃。
本发明对于第二加热单元4的加热器和温度控制器没有特殊限定,可采用本领域常见的列管式换热器,对于加热介质也没有特殊限定,可采用蒸汽、热水或者电加热。
于一实施方式中,过滤单元5可与聚结除油单元3或第二加热单元4相连,在过滤单元5设置有过滤器,在过滤器的作用下,待处理废水中的大部分悬浮物D和胶体被截流,而水和油则透过。
于一实施方式中,过滤单元5出水中的悬浮物含量可以为低于20mg/l,进一步可以为低于10mg/l。
本发明对过滤单元5的过滤器没有特殊限定,可采用本领域常见的介质过滤器或膜过滤器。
于一实施方式中,过滤器可以是一级或多级串联,也可以是介质过滤和膜过滤配合使用。
于一实施方式中,在过滤单元5设置有膜过滤器。膜过滤属于绝对过滤,过滤精度高,去浊效果更好,能够更好的满足后续脱酸脱氨单元6和萃取脱酚单元7对进水中悬浮物含量的要求,以防止这些单元的污堵。
本发明对过滤单元5所使用的过滤膜没有特殊限定,可采用本领域常见的超滤膜、微滤膜或具有同等处理效果的其它过滤膜。本发明对过滤膜的材质也没有特殊限定。于一实施方式中,过滤单元5采用的过滤膜为陶瓷膜或金属烧结膜。
本发明对过滤单元5的膜过滤器的过滤方式也没有特殊限定,可采用死端过滤或者错流过滤。于一实施方式中,采用错流过滤,错流过滤的循环流量可以是过滤流量的1~10倍,进一步优选为4~8倍。
于一实施方式中,脱酸脱氨单元6可与过滤单元5相连。在脱酸脱氨单元6设置有脱酸塔和脱氨塔,用于去除过滤单元5出水中的大部分H2S、CO2等酸性物质和NH3。在脱酸塔和脱氨塔内,采用蒸汽对过滤单元5的出水进行汽提处理,并分别在脱酸塔和脱氨塔内去除废水的大部分H2S、CO2等酸性物质和NH3;含H2S和CO2的酸性气体E从脱酸塔顶排出,可对排出后的酸性气体E进行继续处理;另外,含NH3气体F从脱氨塔顶部排出,进一步处理回收其中的氨得到氨水或液氨。
于一实施方式中,脱酸脱氨单元6出水的H2S含量小于20mg/l,氨含量小于200mg/l。
本发明对脱酸脱氨单元6的脱酸塔和脱氨塔的结构形式、塔内件种类和形式、以及操作参数没有特殊限定,只要达到同等处理效果即可。
于一实施方式中,萃取脱酚单元7可与脱酸脱氨单元6相连。在萃取脱酚单元7设置有冷却器、萃取反应器、相分离器和萃取剂再生塔。作业时,脱酸脱氨单元6的出水首先经冷却器冷却到期望的温度,然后在萃取反应器内与萃取剂接触混合,酚和油等有机物在萃取剂中的溶解性更高,从而从水中进入到萃取剂中,然后在相分离器内静置分层为富含酚和油的萃取相以及含酚和油较少的水相。富含酚的萃取相在萃取剂再生塔内通过蒸汽再生,将萃取剂从萃取相中蒸发出来并回收循环利用,脱除了萃取剂的萃取相中的剩余物质主要是酚和油,作为粗酚G回收利用。
本发明对于萃取脱酚单元7的萃取剂的种类没有特殊限定,可采用本领域常见的酮、醚、石油类化合物或者它们的混合物,只要达到同等的处理效果即可。
本发明对于萃取脱酚单元7的冷却器的类型没有特殊限定,可采用本领域常见的列管式换热器或者板式换热器,只要达到预期的冷却效果即可。于一实施方式中,冷却后的废水温度小于40℃。
本发明对于萃取脱酚单元7的萃取反应器、相分离器和萃取剂再生塔的结构形式没有特殊限定,只要达到同等的处理效果即可。
于一实施方式中,采用纤维膜接触器作为萃取反应器(萃取介质载体),纤维膜接触器与相分离器组成一体化设备,以提供高效的传质效率和分离效果,并减少萃取剂的夹带损失,装置的占地和投资也更小。萃取反应器和相分离器可以采用一级或者多级串联。
于一实施方式中,第一吸附单元8可与萃取脱酚单元7相连。在第一吸附单元8设置有吸附柱,吸附柱内装填有对酚类物质有选择性吸附能力的吸附剂,萃取脱酚单元7的出水流经吸附柱后,其中的酚类物质被吸附到吸附剂上。
于一实施方式中,第一吸附单元8的吸附柱出水中的挥发酚含量为小于50mg/l,进一步为小于20mg/l,因此不会对后续水解酸化处理单元9和A/O生化处理单元10的微生物造成危害。
于一实施方式中,在第一吸附单元8还设置有脱附系统,在脱附系统中设置有脱附剂,当吸附剂逐渐饱和,出水中酚的含量超过设计指标时,可采用脱附剂对其进行脱附再生,再生后的吸附剂可重新投入使用。
本发明对第一吸附单元8的吸附剂没有特殊限定,可采用本领域常见的吸附树脂或者其它具有同等效果的吸附材料,只要这些吸附材料对酚类具有选择性吸附能力即可。本发明对于脱附剂也没有特殊限定,可采用酮、醇或者盐、碱等,只要使用这些脱附剂对吸附剂再生后,能够恢复吸附剂的吸附能力即可。
于一实施方式中,采用甲醇作为脱附剂,脱附后的溶剂采用精馏塔进行溶剂再生,精馏得到甲醇和塔底残夜H,甲醇循环使用,残液H主要含水、酚和其它有机物,可对其进行焚烧处理。
于一实施方式中,废水处理系统还包括水解酸化处理单元9,水解酸化处理单元9可分别与第一吸附单元8、A/O生化处理单元10相连。水解酸化处理单元9用于对第一吸附单元8的出水进行水解酸化处理,以提高废水的可生化性。
于一实施方式中,在水解酸化处理单元9设置有水解酸化池,在水解酸化池内的大量水解细菌、酸化菌的作用下,可将待处理废水中的不溶性有机物水解为溶解性有机物,将难生物降解的大分子物质转化为易生物降解的小分子物质,从而可改善待处理废水的可生化性。同时,利用厌氧性微生物的代谢特性,溶解性有机物被厌氧细菌分解、代谢、消化,使得处理后废水中的有机物含量减少而使废水中的COD浓度下降。
本发明对水解酸化处理单元9的水解酸化池的结构形式、池内是否增设填料以及填料形式等均没有特别限定,对待处理废水在水解酸化池内的停留时间也没有特别限定,只要达到同等处理效果即可。
于一实施方式中,A/O生化处理单元10可与水解酸化处理单元9相连。在A/O生化处理单元10设置有缺氧池、好氧池、二沉池、污泥回流泵和消化液回流泵。在缺氧池内设置有搅拌机,在好氧池设置有曝气系统。在缺氧池中,反硝化菌可利用待处理废水中的有机物作碳源,将回流混合液和回流污泥中带入的大量NO3--N和NO2--N还原为N2释放至空气中,溶解性有机物被细胞吸收而使污水中BOD5浓度下降,NO3--N浓度大幅度下降。在好氧池中,有机物被好氧微生物生化降解,BOD5浓度继续下降;有机氮被氨化继而被硝化,使NH3-N浓度显著下降,但随着硝化过程使NO3-N的浓度增加,好氧池内的废水和微生物活性污泥混合液一部分由消化液回流泵输送到缺氧池继续处理,另一部分进入二沉池沉降分离,二沉池的出水进入后续的絮凝沉淀过滤单元11,沉降在二沉池底部的污泥I一部分由污泥回流泵输送到前端的好氧池,一部分作为剩余活性污泥排出系统。废水经A/O生化处理单元10处理后,去除了其中大部分的有机物和氨氮。
于一实施方式中,A/O生化处理单元10的出水中COD小于250mg/l,氨氮小于5mg/l。
本发明对A/O生化处理单元10的形式没有特别限定,可采用本领域常见的A/O工艺及其变种,例如A2/O、SBR等,对于污泥负荷、停留时间、污泥回流比、消化液回流比等具体操作参数也没有特别限定,只要达到同样的处理效果即可。
于一实施方式中,絮凝沉淀过滤单元11可与A/O生化处理单元10相连。在絮凝沉淀过滤单元11设置有絮凝反应池、沉淀池和过滤器。A/O生化处理单元10的出水进入絮凝反应池后,在絮凝剂L、助凝剂M的作用下,污水中的胶体和细微悬浮物凝聚成絮凝体,继而在沉淀池中沉淀,从而去除了待处理废水中的大部分悬浮物、胶体、微生物粘泥、浊度等污染物。之后,沉淀池出水进入过滤器,进一步去除了水中的悬浮物、胶体等污染物。
于一实施方式中,经过絮凝沉淀过滤单元11处理后出水的悬浮物含量小于10mg/l。
本发明对絮凝沉淀过滤单元11的沉淀池的结构形式没有特殊限定,可采用本领域常见的沉淀池、机械搅拌澄清池或者高密度澄清池等,本发明对过滤器的类型也没有特殊限定,可采用本领域常见的多介质过滤器或者膜过滤器等,只要达到同样的处理效果即可。
于一实施方式中,第二吸附单元12与絮凝沉淀过滤单元11相连。在第二吸附单元12设置有吸附柱,吸附柱内装填有对杂环类化合物、含氮芳烃类的难降解有机物等具有选择性吸附能力的吸附剂,絮凝沉淀过滤单元11的出水流经吸附柱后,其中的杂环类化合物、含氮芳烃类的难降解有机物、水溶性与极性有机物、离子态的小分子有机物等被吸附到吸附剂上。
于一实施方式中,第二吸附单元12的吸附柱出水中的COD含量小于150mg/l、色度小于40,进一步为COD含量小于80mg/l、色度小于20。
于一实施方式中,在第二吸附单元12还设置有脱附系统,在脱附系统中设置有脱附剂,当吸附剂逐渐饱和,出水中COD的含量超过设计指标时,采用脱附剂对其进行脱附再生,再生后的吸附剂重新投入使用。
本发明对第二吸附单元12的吸附剂没有特殊限定,可采用本领域常见的吸附树脂、强、弱碱性树脂或者其它具有同等效果的吸附材料,只要这些吸附材料对难降解有机物、水溶性与极性有机物、离子态的小分子有机物和色度具有选择性吸附能力即可。本发明对于脱附剂也没有特殊限定,可采用酮、醇或者盐、碱等,只要使用这些脱附剂对吸附剂再生后,能够恢复吸附剂的吸附能力即可。
经第二吸附单元12排出的处理后废水K能够达到国家规定的熄焦标准,可以直接用于熄焦,也可以继续采用反渗透膜进一步脱除其中的有机物和盐类物质,使回收的再生水达到更高的水质标准,实现近零排放。由于采用了本发明一实施方式的处理系统和处理方法,后续的反渗透脱盐系统可以实现长期稳定运行,水的回收率也可以更高。
本发明一实施方式提供了一种废水处理方法,用于对含油含酚含氨废水进行处理,该方法可通过上述的废水处理系统得以实施。
本发明一实施方式的废水处理方法,包括依次进行的以下步骤:
重力除油步骤,将待处理的废水在重力作用下静置处理,以通过分层去除部分重油、浮油和悬浮物;
聚结除油步骤,对重力除油步骤的出水进行聚结除油处理,在聚结材料的聚结破乳作用下,去除废水中的部分乳化油和悬浮物;
过滤步骤,对聚结除油步骤的出水进行过滤处理;
脱酸脱氨步骤,对过滤步骤的出水进行脱酸脱氨处理,以去除其中的大部分H2S、CO2等酸性物质和NH3;
萃取脱酚步骤,对脱酸脱氨步骤的出水进行萃取处理,以去除其中的大部分酚类物质;
第一吸附步骤,对萃取脱酚步骤的出水进行吸附处理,以去除其中的大部分剩余酚类物质;
A/O生化处理步骤,对第一吸附步骤的出水进行生化处理,以去除其中的大部分有机物和氨氮;
絮凝沉淀过滤步骤,对A/O生化处理步骤的出水进行絮凝、沉淀、过滤处理;
第二吸附步骤,对絮凝沉淀过滤步骤的出水进行吸附处理,以去除其中的杂环类化合物、含氮芳烃类的难降解有机物等。
于一实施方式中,废水在重力除油步骤进行处理(重力分离)的时间可以为2~10小时,进一步可以为5~8小时。
于一实施方式中,在聚结除油步骤进行处理的废水的温度可以为10~90℃,进一步可以为40~80℃,再进一步可以为50~70℃。其中,较高的温度有利于降低废水中油的粘度和流动性,从而有利于油水的分离。
本发明一实施方式的废水处理方法,还包括第一加热步骤,用于对重力除油步骤的出水进行加热处理,第一加热步骤设置于重力除油步骤与聚结除油步骤之间。
于一实施方式中,重力除油步骤的出水经第一加热步骤处理后的温度为40~80℃,进一步可以为50~70℃。
于一实施方式中,废水在聚结除油步骤进行处理的(聚结分离停留时间)时间可以为45~90分钟。聚结除油步骤处理后出水中油含量为小于300mg/l,进一步可以为小于100mg/l。
本发明一实施方式的废水处理方法,还包括第二加热步骤,用于对聚结除油步骤的出水进行加热处理,第二加热步骤设置于聚结除油步骤与过滤步骤之间。
于一实施方式中,聚结除油步骤的出水经第二加热步骤处理后的温度为50~90℃,进一步可以为60~80℃。
于一实施方式中,在过滤步骤中,采用陶瓷膜或金属烧结膜过滤,过滤出水中的悬浮物含量为低于20mg/l,进一步为低于10mg/l。
于一实施方式中,脱酸脱氨步骤处理后出水中H2S含量小于20mg/l,氨含量小于200mg/l。
于一实施方式中,萃取脱酚步骤处理后出水中挥发酚的含量为小于200mg/l,油含量小于30mg/l;进一步地,挥发酚含量为小于100mg/l,油含量为小于10mg/l。
于一实施方式中,第一吸附步骤处理后出水中挥发酚的含量为小于50mg/l,进一步为小于20mg/l。
本发明一实施方式的废水处理方法,还包括水解酸化处理步骤,用于对第一吸附步骤的出水进行处理,以提高废水的可生化性;水解酸化处理步骤设置于第一吸附步骤和A/O生化处理步骤之间。
于一实施方式中,水解酸化步骤处理后出水中的BOD5/COD比值为大于0.3,进一步为大于0.5。
于一实施方式中,A/O生化处理步骤后出水中COD含量为小于250mg/l,氨氮含量为小于5mg/l。
于一实施方式中,絮凝沉淀过滤步骤处理后出水中悬浮物含量为小于10mg/l。
于一实施方式中,第二吸附步骤处理后出水中COD含量为小于150mg/l,进一步为小于80mg/l。
本发明一实施方式的废水处理系统/处理方法可适用于兰炭、焦化、煤的低温低压气化等煤化工废水的处理。
本发明一实施方式的废水处理系统/处理方法,可对煤化工或者焦化废水等含油、含氨和含酚废水进行处理,能够将其中的油、酚、氨等进行资源化回收,并将废水处理到满足回用标准循环使用;还能有效解决废水处理过程中装置的结焦和污堵倾向,提高了废水处理装置运行的稳定性和可靠性,由此能保证废水处理系统长期、稳定、可靠地运行。同时,投资和占地也更少。
以下,结合附图及具体实施例对本发明一实施方式的废水处理系统及处理方法进行进一步说明。
实施例
按照下述步骤进行含油含酚含氨废水的处理,其中待处理的含油含酚含氨废水中,相关组分浓度为:CODcr50000 mg/L、BOD520000mg/L、氨氮3000mg/L、挥发酚6000mg/L、石油类化合物1000mg/L、硫化物100mg/l、悬浮物500mg/L。
a、将待处理的废水A通入重力除油单元1的平流式隔油池,停留7小时。隔油池出水的油含量为700mg/l,悬浮物含量为250mg/l。
b、将隔油池出水在第一加热单元2用蒸汽加热至60℃,然后由泵提升送入聚结除油单元3的聚结除油系统,聚结除油采用3级,出水油含量为100mg/l,悬浮物含量为50mg/l。
c、将聚结除油单元3出水在第二加热单元4用蒸汽加热至80℃,由泵送至过滤单元5的陶瓷膜过滤系统,陶瓷膜系统采用错流过滤,错流过滤的循环流量是过滤流量的6倍,过滤通量500LMH。此时,水回收率为95%,出水悬浮物≈0mg/L,出水浊度小于0.1NTU。
d、将陶瓷膜过滤系统产水依次通入脱酸脱酚单元6的脱酸塔和脱氨塔,脱酸塔和脱氨塔为常压精馏塔,塔釜使用1.5MPaG饱和蒸汽作为热源通过再沸器提供热量。将脱酸塔塔顶采出的富含CO2和H2S的酸性尾气送至焚烧炉,将脱氨塔塔顶采出的含氨气相通过两级冷凝和分离,然后经脱硫后用水吸收氨气,得到氨含量不低于20wt%的氨水产品。
e、将脱氨塔出水通过泵提升进入萃取脱酚单元7的萃取脱酚系统,萃取剂为MIBK,萃取脱酚系统采用纤维膜接触器作为废水和萃取溶剂的接触和传质媒介,废水和溶剂流经纤维膜后,在相分离器内静置分离,上部的溶剂进入再生塔进行溶剂再生,再生塔为减压精馏塔,操作压力为-70KPa,再生塔塔底再沸器使用1.5MPaG饱和蒸汽作为热源。再生塔底的塔釜液作为粗酚产品经冷却至40℃后回收,其中酚含量大于83%。萃取脱酚系统相分离器下部的废水CODcr2568mg/l,BOD5为624mg/L,挥发酚90mg/l,硫化物20mg/l,氨氮100mg/l。
f、将萃取脱酚系统相分离器下部的废水通过第一吸附单元8的脱酚树脂吸附柱,吸附柱流速3BV/h,出水CODcr1260mg/l,BOD5为427mg/l,挥发酚13.5mg/l。吸附饱和的树脂用甲醇再生,再生周期是24小时。再生废液用精馏塔精馏,得到的甲醇循环利用。
g、将脱酚树脂吸附柱出水通入水解酸化单元9的水解酸化池,水解酸化池采用复合式水解酸化反应器,即在升流式水解酸化反应器的污泥床内增设填料层的水解酸化反应器。池内设置PP弹性填料,以增加微生物与水接触面积,维持生物量。废水在水解酸化池内的停留时间为20小时,出水CODcr1130mg/l,BOD5为448mg/l,氨氮120mg/l。
h、将水解酸化池出水通入A/O生化处理单元10的A/O生化处理系统,缺氧段设搅拌机,好氧段采用三廊道推流式好氧曝气池,池底部设置板条式微孔曝气器,缺氧段停留时间为18小时,好氧段停留时间为118小时,硝化液回流比:200%-400%;污泥回流比:50%-100%。出水CODcr小于230mg/l,氨氮3mg/l,酚0.2mg/l,硫化物0.1mg/l,石油类化合物0.5mg/l。
i、向A/O生化处理单元10出水中投加混凝剂PFS、絮凝剂PAM等药剂搅拌反应,混凝剂投加量为50ppm,絮凝剂投加量为1.5ppm,反应时间5分钟,然后进入高效澄清池进行澄清。澄清池斜板区上升流速按2.2-2.5mm/S设计。澄清池出水进入多介质过滤器,滤料采用石英砂和无烟煤,其中,石英砂装填高度为800mm,无烟煤装填高度为400mm,滤速7m/h。过滤器出水悬浮物5mg/L,CODcr为140mg/L
j、将多介质过滤器的出水通入第二吸附单元12的脱有机物树脂吸附装置,树脂吸附装置内装吸附树脂,经测试,树脂吸附装置出水CODcr为70mg/l,悬浮物小于5mg/l。完全能够满足熄焦用水的水质标准。吸附饱和的树脂用NaCl和NaOH再生,再生周期是48小时。
由上述实施例可知,通过重力除油单元1、聚结除油单元3去除了废水中的大部分油和悬浮物;通过过滤单元5去除了废水中剩余的悬浮物,防止了脱酸塔和脱氨塔的污堵;而在第一加热单元2和第二加热单元4的两次加热处理为聚结除油和膜过滤创造了有利的操作运行条件;通过脱酸脱氨单元6去除了大部分的硫化物和氨;通过萃取脱酚单元7去除了大部分的酚类化合物;通过第一吸附单元8去除了剩余的大部分挥发酚,避免了酚对后续生化处理系统微生物的毒害作用;通过水解酸化单元9提高了废水的可生化性,再经A/O生化处理单元10去除了废水中大部分COD和氨氮、酚、硫化物等污染物;然后经絮凝沉淀过滤单元11去除了生化出水中的悬浮物和胶体,通过脱有机物的第二吸附单元12的吸附作用去除了废水中的难降解有机物和色度,达到回用的标准。
本发明一实施方式的废水处理系统及处理方法,能够使系统长期、稳定、可靠地运行,具有显著的经济效益和环境效益。
除非特别限定,本发明所用术语均为本领域技术人员通常理解的含义。
本发明所描述的实施方式仅出于示例性目的,并非用以限制本发明的保护范围,本领域技术人员可在本发明的范围内作出各种其他替换、改变和改进,因而,本发明不限于上述实施方式,而仅由权利要求限定。
Claims (10)
1.一种废水处理系统,所述废水包含油、酚类化合物和氨,所述处理系统包括:
重力除油单元,用于通过静置分层处理去除所述废水中的至少部分重油、浮油和悬浮物;
聚结除油单元,用于去除所述重力除油单元的出水中的至少部分乳化油和悬浮物;
过滤单元,用于对所述聚结除油单元的出水进行过滤处理;
脱酸脱氨单元,用于对所述过滤单元的出水进行脱酸脱氨处理,以去除其中的至少部分酸性化合物和氨;
萃取脱酚单元,用于对所述脱酸脱氨单元的出水进行萃取处理,以去除其中的至少部分酚类化合物;
第一吸附单元,用于对所述萃取脱酚单元的出水进行吸附处理,以去除其中的至少部分剩余酚类化合物;
A/O生化处理单元,用于对所述第一吸附单元的出水进行生化处理;
絮凝沉淀过滤单元,用于对所述A/O生化处理单元的出水进行絮凝、沉淀及过滤处理;以及
第二吸附单元,用于对所述絮凝沉淀过滤单元的出水进行吸附处理,以去除其中的至少部分杂环化合物及含氮芳烃化合物。
2.根据权利要求1所述的废水处理系统,其中,所述重力除油单元、所述聚结除油单元、所述过滤单元、所述脱酸脱氨单元、所述萃取脱酚单元、所述第一吸附单元、所述A/O生化处理单元、所述絮凝沉淀过滤单元及所述第二吸附单元依次相连。
3.根据权利要求1所述的废水处理系统,其中,在所述重力除油单元设置有用于沉降分离的容器、集油槽和排泥槽,在所述用于沉降分离的容器中设置有收集装置;和/或,
在所述聚结除油单元中设置有聚结分离器;和/或,
在所述脱酸脱氨单元设置有脱酸塔和脱氨塔;和/或,
在所述第一吸附单元设置有吸附柱,在所述吸附柱内装填有能够吸附酚类化合物的吸附剂;和/或,
在所述第二吸附脱单元设置有吸附柱,在所述吸附柱内装填有能够吸附杂环类化合物、含氮芳烃类化合物的吸附剂。
4.根据权利要求1所述的废水处理系统,其中,在所述过滤单元设置有膜过滤器;和/或,
在所述萃取脱酚单元设置有冷却器、萃取反应器、相分离器和萃取剂再生塔。
5.根据权利要求4所述的废水处理系统,其中,在所述膜过滤器中设置有陶瓷膜或金属烧结膜;和/或,
所述萃取反应器为纤维膜接触器。
6.根据权利要求1所述的废水处理系统,其中,还包括第一加热单元和/或第二加热单元,所述第一加热单元分别与所述重力除油单元及所述聚结除油单元相连;所述第二加热单元分别与所述聚结除油单元和所述过滤单元相连;和/或,
还包括水解酸化处理单元,所述水解酸化处理单元分别与所述第一吸附单元和所述A/O生化处理单元相连。
7.一种废水处理方法,包括重力除油步骤、聚结除油步骤、过滤步骤、脱酸脱氨步骤、萃取脱酚步骤、第一吸附步骤、A/O生化处理步骤、絮凝沉淀过滤步骤和第二吸附步骤;其中,所述废水包含油、酚类化合物和氨;
所述重力除油步骤包括将所述废水进行静置处理,以通过静置分层处理去除所述废水中的至少部分重油、浮油和悬浮物;
所述聚结除油步骤包括将所述重力除油步骤的出水进行聚结除油处理,以去除其中的至少部分乳化油和悬浮物;
所述过滤步骤包括将所述聚结除油步骤的出水进行过滤处理;
所述脱酸脱氨步骤包括将所述过滤步骤的出水进行脱酸脱氨处理,以去除其中的至少部分酸性化合物和NH3;
所述萃取脱酚步骤包括将所述脱酸脱氨步骤的出水进行萃取处理,以去除其中的至少部分酚类化合物;
所述第一吸附步骤包括将所述萃取脱酚步骤的出水进行吸附处理,以去除其中的至少部分剩余酚类化合物;
所述A/O生化处理步骤包括将所述第一吸附步骤的出水进行生化处理;
所述絮凝沉淀过滤步骤包括将A/O生化处理步骤的出水进行絮凝、沉淀、过滤处理;
所述第二吸附步骤包括将所述絮凝沉淀过滤步骤的出水进行吸附处理,以去除其中的至少部分杂环化合物及含氮芳烃化合物。
8.根据权利要求7所述的废水处理方法,其中,所述废水在所述重力除油步骤进行处理的时间为2~10小时;和/或,
所述重力除油步骤的出水在所述聚结除油步骤进行处理的时间为45~90分钟。
9.根据权利要求7所述的废水处理方法,其中,还包括第一加热步骤,用于对所述重力除油步骤的出水进行加热处理;所述第一加热步骤设置于所述重力除油步骤与所述聚结除油步骤之间;和/或,
还包括第二加热步骤,用于对所述聚结除油步骤的出水进行加热处理,所述第二加热步骤设置于所述聚结除油步骤与所述过滤步骤之间;和/或,
还包括水解酸化处理步骤,用于对所述第一吸附步骤的出水进行处理,所述水解酸化处理步骤设置于所述第一吸附步骤和所述A/O生化处理步骤之间。
10.根据权利要求9所述的废水处理方法,其中,所述重力除油步骤的出水经所述第一加热步骤处理后的温度为40~80℃;和/或,
所述聚结除油步骤的出水经所述第二加热步骤处理后的温度为50~90℃。
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