CN114249446B - 一种煤系针状焦废水处理系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种煤系针状焦废水处理系统，其中的油粗粒化分离装置内设置有碰撞布水器和填料结构，含油废水流经碰撞布水器时，其中的分散油能够在碰撞布水器的作用下碰撞形成油滴，之后在水流提升力的作用下流经填料结构，分散油滴便在填料表面湿润附着，导致填料表面集合全被油包围，之后流经的油滴更容易润湿附着于其上，附着的油滴不断聚结扩大最终形成油膜，在浮力以及水冲击力的作用下，油膜从填料上脱落形成粗粒化油滴，并由第一排油口排出。油粗粒化分离装置能够兼顾废水中的中小油分子的处理，同时结合浮油旋流分离装置和微气泡浮选除油装置，能够大大提高对煤系针状焦废水的除油效率。
Description
技术领域
本发明涉及废水处理技术领域，尤其涉及一种煤系针状焦废水处理系统。
背景技术
针状焦是二十世纪七十年代得到大力发展的优质炭素材料，因其硫、氮等元素含量少，具有较低的热膨胀系数及合适的电阻率，是制备高功率(HP)、超高功率(UHP)电极的最主要原料，按原料的不同，分为油系针状焦和煤系针状焦。由于煤系针状焦是以煤焦油馏分油或煤焦油沥青为原料生产的，因此，在其生产过程中会产生大量的针状焦废水。
针状焦生产废水属于一种典型的煤化工废水，煤化工废水是高浓度有机废水，污染成分极为复杂、难降解物质较多，含有油类、酚类、氰化物、硫化物等多种污染物。其中，油类物质主要是焦油，焦油在水中的存在形式与乳化剂、水和其自身的性质有关，主要以浮油、分散油、乳化油、溶解油、油-固体物等5种物理状态存在。油类物质的存在如果处理不当将会直接影响到后续的蒸氨效果及生化处理效果。因此，在生物处理之前通过预处理进行除油是非常有必要的。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种除油效率高的煤系针状焦废水处理系统。
为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种煤系针状焦废水处理系统，所述系统包括：
油粗粒化分离装置，所述油粗粒化分离装置包括第一容腔以及设置于所述第一容腔内的碰撞布水器和填料结构，所述填料结构位于所述碰撞布水器的上方，所述第一容腔的腔壁上设置有第一排油口和第一排水口，所述第一排水口高于所述填料结构设置，所述第一排油口高于所述第一排水口设置；
浮油旋流分离装置，所述浮油旋流分离装置包括第二容腔和设置于所述第二容腔内的水力旋流分离器，所述水力旋流分离器的底部设置有第二排水口，所述第二容腔的腔壁上设置有第二排油口，所述第二排油口与所述水力旋流分离器的溢流口连接；
微气泡浮选除油装置，所述微气泡浮选除油装置包括第三容腔和设置于所述第三容腔内的至少一个微气泡发生器，所述第三容腔的腔壁上设置有第三排水口和第三排油口；
其中，所述第一容腔经所述第一排水口与所述第二容腔连通，所述第二容腔经所述第二排水口与所述第三容腔连通。
优选地，所述碰撞布水器包括多组碰撞片，每组碰撞片包括多片沿周向间隔排布的碰撞片，各组所述碰撞片形成的环形沿径向间隔排布。
优选地，相邻的所述环形中，在径向上，位于径向内侧的环形中的各碰撞片的部分结构与位于径向外侧的环形中的碰撞片之间的间隔相对应设置。
优选地，所述碰撞片的横截面呈扇环形。
优选地，所述水力旋流分离器呈倒锥形结构。
优选地，所述第三容腔包括与所述第二容腔相邻设置的破乳反应子容腔，以及与所述破乳反应子容腔相邻并连通的微气泡浮选子容腔，所述破乳反应子容腔和所述微气泡浮选子容腔的底部均设置有所述微气泡发生器。
优选地，所述破乳反应子容腔和所述微气泡浮选子容腔中的各个所述微气泡发生器连接至同一空气压缩机。
优选地，所述破乳反应子容腔内设置有破乳剂投加口和絮凝剂投加口。
优选地，所述微气泡浮选子容腔的顶部设置有刮油结构，用于将所述微气泡浮选子容腔顶部的悬浮物刮出。
优选地，所述第三容腔还包括与所述微气泡浮选子容腔相邻并连通的沉淀分离子容腔，所述第三排水口和所述第三排油口设置于所述沉淀分离子容腔的腔壁上。
本发明提供的煤系针状焦废水处理系统中的油粗粒化分离装置内设置有碰撞布水器和填料结构，含油废水流经碰撞布水器时，其中的分散油能够在碰撞布水器的作用下碰撞形成油滴，之后在水流提升力的作用下流经填料结构，分散油滴便在填料表面湿润附着，导致填料表面集合全被油包围，之后流经的油滴更容易润湿附着于其上，附着的油滴不断聚结扩大最终形成油膜，在浮力以及水冲击力的作用下，油膜从填料上脱落形成粗粒化油滴，并由第一排油口排出。剩余的污水经第一排水口排入浮油旋流分离装置，利用水力旋流分离器对其中密度较小的油进行分离，分离出的油经第二排油口排出，剩余的污水进入微气泡浮选除油装置进行进一步的除油。油粗粒化分离装置能够兼顾废水中的中小油分子的处理，同时结合浮油旋流分离装置和微气泡浮选除油装置，能够大大提高对煤系针状焦废水的除油效率。
附图说明
通过以下参照附图对本发明实施例的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优点将更为清楚。
图1示出本发明具体实施方式提供的煤系针状焦废水处理系统的结构示意图；
图2示出本发明具体实施方式提供的煤系针状焦废水处理系统中碰撞布水器的俯视图；
图3示出本发明具体实施方式提供的碰撞布水器中的碰撞片的结构示意图；
图4示出本发明具体实施方式提供的碰撞布水器中相邻碰撞片的结构示意图。
图中：
10、油粗粒化分离装置；
11、第一容腔；111、第一排油口；112、第一排水口；12、碰撞布水器；121、碰撞片；121a、扇环形主体；121b、第一撞击导流部；121c、第二撞击导流部；13、填料结构；
20、浮油旋流分离装置；
21、第二容腔；211、第二排油口；22、水力旋流分离器；221、第二排水口；
30、微气泡浮选除油装置；
31、第三容腔；311、第三排水口；312、第三排油口；313、破乳反应子容腔；313a、破乳剂投加口；313b、絮凝剂投加口；314、微气泡浮选子容腔；315、沉淀分离子容腔；32、微气泡发生器；33、刮油结构；34、浮油溢出口；35、空气压缩机。
具体实施方式
以下基于实施例对本发明进行描述，本领域普通技术人员应当理解，在此提供的附图都是为了说明的目的，并且附图不一定是按比例绘制的。
除非上下文明确要求，否则整个说明书和权利要求书中的“包括”、“包含”等类似词语应当解释为包含的含义而不是排他或穷举的含义；也就是说，是“包括但不限于”的含义。
相关技术中，对含油废水的预处理技术主要包括静置沉降法、气浮法、过滤法、粗粒化法、化学破乳法等。但采用单一的处理工艺很难将废水中各种状态的油去除，并且存在去除效率低、处理成本高、环境污染等问题。如静置沉降法主要针对废水中的浮油、粗分散油以及悬浮固体等杂质的去除，只是一种初步的除油方法。而煤化工废水中含有大量密度大于1的重质焦油，这样废水中的粉尘、重质焦油和轻质焦油会与气泡混合在一起，无法实现三相有效分离。除此之外，煤化工废水中含有挥发酚、氨等物质，经气浮法易夹带逸出，从而造成油分去除率低、去除效果差等问题。
因此，单一使用气浮法除油不是一种理想的除油方式。化学破乳法是应用比较广泛的一种破乳方法，但采用化学破乳法要充分考虑破乳剂对后续蒸氨、萃取脱酚等工序的影响以及破乳剂的使用成本。在油的存在状态中分散油去除的难度较大，采用上述的单一除油方法难以将废水中的分散油去除，且除油效率不高，除油效果差。
针对上述问题，本申请提供了一种煤系针状焦废水处理系统，如图1所示，该煤系针状焦废水处理系统包括沿废水处理流程依次布置的油粗粒化分离装置10、浮油旋流分离装置20和微气泡浮选除油装置30。其中，油粗粒化分离装置10用于对煤系针状焦废水中的油进行粗粒化，同时将粗粒化的油排出，浮油旋流分离装置20用于对废水进行旋流分离，进一步将分离出的油排出，微气泡浮选除油装置30用于对废水进行微气泡浮选除油。
其中，继续参考图1，油粗粒化分离装置10包括第一容腔11以及设置于所述第一容腔11内的碰撞布水器12和填料结构13，所述填料结构13位于所述碰撞布水器12的上方，所述第一容腔11的腔壁上设置有第一排油口111和第一排水口112，所述第一排水口112高于所述填料结构13设置，所述第一排油口111高于所述第一排水口112设置。煤系针状焦废水进入第一容腔11内，经碰撞布水器12对废水中的分散油进行碰撞合并后向上经填料结构13的分离作用后，分离出的油经第一排油口111排出，分离出的废水经第一排水口112排入浮油旋流分离装置20中。
浮油旋流分离装置20包括第二容腔21和设置于所述第二容腔21内的水力旋流分离器22，所述水力旋流分离器22的底部设置有第二排水口221，所述第二容腔21的腔壁上设置有第二排油口211，所述第二排油口211与所述水力旋流分离器22的溢流口连接。进入浮油旋流分离装置20的废水在水力旋流分离器22的作用下，继续对废水进行油水分离，分离出的油由溢流口溢出并经第二排油口211排出，分离出的废水经第二排水口221排入微气泡浮选除油装置30。
微气泡浮选除油装置30包括第三容腔31和设置于所述第三容腔31内的至少一个微气泡发生器32，所述第三容腔31的腔壁上设置有第三排水口311和第三排油口312。在微气泡浮选除油装置30中，利用微气泡发生器32产生的微小气泡将废水中细小悬浮物和剩余分散油吸附分离出来。
其中，所述第一容腔11经所述第一排水口112与所述第二容腔21连通，所述第二容腔21经所述第二排水口221与所述第三容腔31连通。如此，含油废水流经碰撞布水器12时，其中的分散油能够在碰撞布水器12的作用下碰撞形成油滴，之后在水流提升力的作用下流经填料结构13，分散油滴便在填料结构13表面湿润附着，导致填料结构13表面集合全被油包围，之后流经的油滴更容易润湿附着于其上，附着的油滴不断聚结扩大最终形成油膜，在浮力以及水冲击力的作用下，油膜从填料结构13上脱落形成粗粒化油滴，并由第一排油口111排出。剩余的污水经第一排水口112排入浮油旋流分离装置20，利用水力旋流分离器22对其中密度较小的油进行分离，分离出的油经第二排油口211排出，剩余的污水进入微气泡浮选除油装置30进行进一步的除油。油粗粒化分离装置10能够兼顾废水中的中小油分子的处理，同时结合浮油旋流分离装置20和微气泡浮选除油装置30，能够大大提高对煤系针状焦废水的除油效率和除油效果。
在一实施例中，如图2所示，碰撞布水器12包括多组碰撞片121，每组碰撞片121包括多片沿周向间隔排布的碰撞片121，各组所述碰撞片121形成的环形沿径向间隔排布。碰撞片121的组数具体不作限制，可根据需求进行设置，例如，在图2所示的实施例中，碰撞布水器12包括四组碰撞片121，由外向内分别为碰撞片组一、碰撞片组二、碰撞片组三和碰撞片组四，碰撞片121的片数由径向外侧向径向内侧逐渐减少，作为示例，碰撞片组一包括沿周向间隔排布的26片碰撞片121，碰撞片组二包括沿周向间隔排布的19片碰撞片121，碰撞片组三包括沿周向间隔排布的13片碰撞片121，碰撞片组四包括沿周向间隔排布的5片碰撞片121。如此设置，使得进入碰撞布水器12中的分散油点在不同位置的碰撞片121的作用下不断地改变运动方向，从而使得各个分散油点的运动方向具有交点，并在交点处相交合并为较大的油点，较大的油点再次碰撞到碰撞片121上，进一步改变方向并合并为更大的油点。
为了获得更多的碰撞次数，从而使得油点的运动方向不断地改变以获得更多的合并机会，优选地，相邻的所述环形中，在径向上，位于径向内侧的环形中的各碰撞片121的部分结构与位于径向外侧的环形中的碰撞片121之间的间隔相对应设置。这样，保证经过周向上相邻的两个碰撞片121之间的间隙向径向内侧运动的分散油点必然会碰撞至径向内侧碰撞片121上。
碰撞片121的形状不限，在一个实施例中，如图2所示，所述碰撞片121的横截面呈扇环形。在另一实施例，参照图3所示，碰撞片121包括扇环形主体121a、第一撞击导流部121b和第二撞击导流部121c。其中，第一撞击导流部121b设置于所述扇环形主体121a的径向外侧，并位于所述扇环形主体121a的周向中部，用于承接经其径向外侧的相邻两个碰撞片121之间的间隙运动过来的分散油点，并对承接的各个分散油点进行导向以促进各个分散油点的合并。第二撞击导流部121c设置于所述扇环形主体121a的周向两端，所述第二撞击导流部121c的一端与所述扇环形主体121a的端部相连，另一端相径向内侧延伸。如此，一方面，第二撞击导流部121c与扇环形主体121a的交接处形成肩部，该肩部能够促进对分散油点的碰撞，使得分散油点获得更多的运动方向，另一方面，第二撞击导流部121c能够将分散油点导流至径向内侧的碰撞片121上的第一撞击导流部121b，以将更多的分散油点导向第一撞击导流部121b以进行油点的合并。
作为示例，第一撞击导流部121b呈开口朝向径向外侧的凹槽结构，凹槽的横截面形状可以为三角形、梯形、半圆形等。为了对分散油点的运动起到缓冲作用，避免分散油点相撞时的速度过大而影响合并，优选地，凹槽的横截面呈半圆形。
随着分散油点由径向外侧向径向内侧的方向不断地合并，单个分散油点的面积逐渐变大，为了与分散油点更好地适配，沿由径向外侧向径向内侧的方向，扇环形主体121a上的半圆形凹槽的半径逐渐增大，从而对分散油点形成更好的导向。
进一步优选地，第二撞击导流部121c的延长线与所述第一撞击导流部121b相交，以使得第二撞击导流部121c将分散油点准确地导入第一撞击导流部121b。在第一撞击导流部121b为半圆形凹槽的实施例中，如图4所示，第二撞击导流部121c的延长线与半圆形凹槽的边缘相切设置，从而使得分散油点更顺畅地由半圆形凹槽的边缘向中心运动，并与其他分散油点很好地合并。
在一实施例中，填料结构13采用聚乙烯蜂窝状填料，如此，在碰撞布水器12中碰撞形成的油滴在水流提升力的作用下流经聚乙烯塑料组成的粗蜂窝床，分散油滴便在粗蜂窝床表面湿润附着，导致粗蜂窝床表面几乎全被油包围，之后流经的油滴也更容易润湿附着在上面，附着的油滴不断聚结扩大最终形成油膜。由于浮力和反向水流冲击作用，油膜开始脱落形成粗粒化油滴，浮于水面，通过第一排油口111排出，例如经第一排油口112排入油渣储池中。
进一步参考图1，所述水力旋流分离器22呈倒锥形结构，水力旋流分离器22旋转时，在离心力的作用下，密度较大的水沿旋流管内壁形成螺旋状的水流由第二排水口221排出，而密度较小的油在离心力的作用下被聚集在螺旋状水流的中心，形成一条油柱由溢流口以及第二排油口211排出，例如排到油渣储池。剩余的含油废水通过水力旋流分离器22后废水中含油浓度大幅度降低，可以减轻微气泡浮选除油装置30的处理压力。
进一步地，所述第三容腔31包括与所述第二容腔21相邻设置的破乳反应子容腔313，以及与所述破乳反应子容腔313相邻并连通的微气泡浮选子容腔314，所述破乳反应子容腔313和所述微气泡浮选子容腔314的底部均设置有所述微气泡发生器32。进入浮油旋流分离装置30的废水首先在破乳反应子容腔313内进行破乳反应，之后进入微气泡浮选子容腔314内在微小气泡的作用下将悬浮物和油分离出来。
进一步参考图1，所述破乳反应子容腔313内设置有破乳剂投加口313a和絮凝剂投加口313b，剩余的低浓度含油废水首先进入破乳反应子容腔313，通过破乳剂投加口313a投加破乳剂，通过絮凝剂投加口313b投加絮凝剂，由于破乳反应子容腔313下方设置有微气泡发生器32，微气泡发生器32产生的微气泡对破乳反应子容腔313内的水起到搅拌作用，从而提高破乳反应子容腔313内的反应效果。同时，在微气泡发生器32的推动作用下，破乳反应子容腔313内的废水进入微气泡浮选子容腔314中。
在微气泡浮选子容腔314内，多个微气泡发生器32产生大量的小气泡，这些小气泡将废水中细小悬浮物和剩余分散油吸附分离出来。所述微气泡浮选子容腔314的顶部设置有刮油结构33，用于将所述微气泡浮选子容腔314顶部的悬浮物刮出。作为示例，微气泡浮选子容腔314上设置有浮油溢出口34，刮油结构33将微气泡浮选子容腔314顶部的悬浮物刮出至储油槽，并进一步经浮油溢出口34刮出至油渣储池。
在一实施例中，刮油结构33包括刮油板，刮油板可转动地设置于微气泡浮选子容腔314的顶部，通过刮油板的往复转动，不断地将微气泡浮选子容腔314顶部的悬浮物刮出。
破乳反应子容腔313和微气泡浮选子容腔314内的微气泡发生器32可以分别连接一空气压缩机35，也可以是，所述破乳反应子容腔313和所述微气泡浮选子容腔314中的各个所述微气泡发生器32连接至同一空气压缩机35，采用同一空气压缩机35为所有的微气泡发生器32进行供气，以降低系统的成本。
进一步地，在微气泡浮选子容腔314中，多个微气泡发生器32沿一螺旋线间隔排布，空气压缩机35分别通过不同的支管连接至不同的微气泡发生器32，在不同的支管内均设置有阀片，且不同支管内的阀片的开启压力不同，如此，当空气压缩机35以相同的压力向不同的微气泡发生器32供气时，由于阀片的开启压力不同，各个微气泡发生器32分别在不同的时刻点产生微气泡，以在微气泡浮选子容腔314内形成微气泡旋流，以提高对悬浮物的分离效果。作为示例，沿螺旋线由径向外侧向径向内侧的延伸方向，微气泡发生器32对应的支管内的阀片开启压力逐渐减大，从而使得微气泡发生器32沿螺旋线的延伸方向依次产生微气泡，从而进一步提高在微气泡浮选子容腔314内形成的微气泡的旋流效果。
进一步地，所述第三容腔31还包括与所述微气泡浮选子容腔314相邻并连通的沉淀分离子容腔315，所述第三排水口311和所述第三排油口312设置于所述沉淀分离子容腔315的腔壁上。经过微气泡浮选子容腔314进行深度处理后，废水中分散油几乎全部去除，之后进入沉淀分离子容腔314进行泥水分离，污水从第三排水口311排出，沉淀的污泥从第三排油口312排出。
本发明提供的煤系针状焦废水处理系统中的油粗粒化分离装置10内设置有碰撞布水器12和填料结构13，含油废水流经碰撞布水器12时，其中的分散油能够在碰撞布水器12的作用下碰撞形成油滴，之后在水流提升力的作用下流经填料结构13，分散油滴便在填料结构13表面湿润附着，导致填料结构13表面集合全被油包围，之后流经的油滴更容易润湿附着于其上，附着的油滴不断聚结扩大最终形成油膜，在浮力以及水冲击力的作用下，油膜从填料结构13上脱落形成粗粒化油滴，并由第一排油口111排出。剩余的污水经第一排水口112排入浮油旋流分离装置20，利用水力旋流分离器22对其中密度较小的油进行分离，分离出的油经第二排油口211排出，剩余的污水进入微气泡浮选除油装置30进行进一步的除油。油粗粒化分离装置10能够兼顾废水中的中小油分子的处理，同时结合浮油旋流分离装置20和微气泡浮选除油装置30，能够大大提高对煤系针状焦废水的除油效率和除油效果。
本领域的技术人员容易理解的是，在不冲突的前提下，上述各优选方案可以自由地组合、叠加。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，对于本领域技术人员而言，本发明可以有各种改动和变化。凡在本发明的精神和原理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 (8)
1.一种煤系针状焦废水处理系统，其特征在于，所述系统包括：
油粗粒化分离装置，所述油粗粒化分离装置包括第一容腔以及设置于所述第一容腔内的碰撞布水器和填料结构，所述填料结构位于所述碰撞布水器的上方，所述第一容腔的腔壁上设置有第一排油口和第一排水口，所述第一排水口高于所述填料结构设置，所述第一排油口高于所述第一排水口设置；
浮油旋流分离装置，所述浮油旋流分离装置包括第二容腔和设置于所述第二容腔内的水力旋流分离器，所述水力旋流分离器的底部设置有第二排水口，所述第二容腔的腔壁上设置有第二排油口，所述第二排油口与所述水力旋流分离器的溢流口连接；
微气泡浮选除油装置，所述微气泡浮选除油装置包括第三容腔和设置于所述第三容腔内的至少一个微气泡发生器，所述第三容腔的腔壁上设置有第三排水口和第三排油口；
其中，所述第一容腔经所述第一排水口与所述第二容腔连通，所述第二容腔经所述第二排水口与所述第三容腔连通；
所述碰撞布水器包括多组碰撞片，每组碰撞片包括多片沿周向间隔排布的碰撞片，各组所述碰撞片形成的环形沿径向间隔排布；
相邻的所述环形中，在径向上，位于径向内侧的环形中的各碰撞片的部分结构与位于径向外侧的环形中的碰撞片之间的间隔相对应设置。
2.根据权利要求1所述的煤系针状焦废水处理系统，其特征在于，所述碰撞片的横截面呈扇环形。
3.根据权利要求1所述的煤系针状焦废水处理系统，其特征在于，所述水力旋流分离器呈倒锥形结构。
4.根据权利要求1至3任一项所述的煤系针状焦废水处理系统，其特征在于，所述第三容腔包括与所述第二容腔相邻设置的破乳反应子容腔，以及与所述破乳反应子容腔相邻并连通的微气泡浮选子容腔，所述破乳反应子容腔和所述微气泡浮选子容腔的底部均设置有所述微气泡发生器。
5.根据权利要求4所述的煤系针状焦废水处理系统，其特征在于，所述破乳反应子容腔和所述微气泡浮选子容腔中的各个所述微气泡发生器连接至同一空气压缩机。
6.根据权利要求4所述的煤系针状焦废水处理系统，其特征在于，所述破乳反应子容腔内设置有破乳剂投加口和絮凝剂投加口。
7.根据权利要求4所述的煤系针状焦废水处理系统，其特征在于，所述微气泡浮选子容腔的顶部设置有刮油结构，用于将所述微气泡浮选子容腔顶部的悬浮物刮出。
8.根据权利要求4所述的煤系针状焦废水处理系统，其特征在于，所述第三容腔还包括与所述微气泡浮选子容腔相邻并连通的沉淀分离子容腔，所述第三排水口和所述第三排油口设置于所述沉淀分离子容腔的腔壁上。
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