CN114751586A - 一种焦化废水的联合处理系统及其工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种焦化废水的联合处理系统，包括前处理系统、脱氮系统、降解系统以及电芬顿系统；前处理系统包括调节池与一次沉淀池，脱氮系统包括缺氧池、好氧池、曝气池与二次沉淀池，降解系统包括调温塔以及菌体降解塔，所述电芬顿系统包括电芬顿处理池、电子絮凝器以及三次沉淀池。本发明的优点在于通过将多种处理技术结合，从而能够有效提高碳氧化以及反硝化效率，同时能够对焦化废水内的吡啶、喹啉以及苯酚能够起到有效的去除，实现了对于废水中高负荷有机污染物和毒性物质的稳定、高效去除，增强了反应器对焦化废水的脱氮除碳处理效果。

Description

一种焦化废水的联合处理系统及其工艺
技术领域
本发明涉及焦化废水处理技术领域，特别涉及一种焦化废水的联合处理系统及其工艺。
背景技术
焦化废水是焦化厂炼焦、煤气干馏、净化及化学产品回收过程中，产生的高含酚、高氨氮、有机物浓度高的废水，具有可生化性差、毒性大，对微生物活性抑制作用强等特点。
目前，绝大多数现有焦化厂普遍采用预处理与生化处理结合的工艺，预处理包括蒸氨、萃取脱酚脱氰等。生化处理工艺包括A/O(缺氧/好氧)、A2/O(厌氧/缺氧/好氧)等。然而，由于焦化废水中含有多种难生物降解有机物，导致污水中的COD难以得到有效去除。此外，由于生化处理工艺普遍采用的是活性污泥法，该方法需要较长的污泥龄才能使硝化细菌富集，这样将增加构筑物的容积，提高建设成本，如果不通过扩容的方式来延长污泥龄和水力停留时间，就会影响系统的脱氮效果。
由于焦化废水成分复杂多变，含有多种难降解的长链和环状有机类物质，废水可生化性差，单靠一种处理方法难以达到理想的效果，目前大多采用的物化和生化联用技术来处理焦化废水，但在处理中存在着处理效果不理想，工艺流程复杂和运行成本较高的现状，并没有发挥各自的优点，致使处理出水水质难以满足现行排放标准。
发明内容
本发明的目的是提供一种焦化废水的联合处理系统及其工艺。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
一种焦化废水的联合处理系统，其特征在于，包括前处理系统、脱氮系统、降解系统以及电芬顿系统；
所述前处理系统包括调节池与一次沉淀池，所述调节池上方设置有加酸口，所述调节池的进水口与外部焦化废水连通，所述调节池的出水口与一次沉淀池的进水口连通，所述调节池内设置有第一搅拌器，所述一次沉淀池底部的排泥口与外部排泥管道连通；
所述脱氮系统包括缺氧池、好氧池、曝气池与二次沉淀池，所述缺氧池的进水口与一次沉淀池的出水口连通，所述好氧池的进水口与缺氧池的出水口连通，所述好氧池的出水口与曝气池的进水口连通，所述曝气池的出水口与二次沉淀池的进水口连通，所述二次沉淀池的排泥口与外部排泥管道连通；
所述降解系统包括调温塔以及菌体降解塔，所述二次沉淀池的出水口与调温塔顶部的进水口连通，所述调温塔底部的出水口与菌体降解塔的进水口连通；
所述电芬顿系统包括电芬顿处理池、电子絮凝器以及三次沉淀池，所述电芬顿处理池底部的进水口与菌体降解塔的出水口连通，所述电芬顿处理池顶部的出水口与电子絮凝器的进水口连通，所述电子絮凝器的出水口与三次沉淀池的进水口连通，所述三次沉淀池底部的排泥口与外部排泥管道连通。
优选的，所述所述缺氧池与好氧池之间设置有硝化液回流管道，所述硝化液回流管道上设置有回流泵。
优选的，所述曝气池内底部设置有曝气管道，所述曝气池内还设置有加碱管道。
优选的，所述调温塔内调温管道为S型，所述调温管道外部贴合设置有电加热套。
优选的，所述菌体降解塔内设置有第二搅拌器，所述第二搅拌器的搅拌棒上安装有数组带有微孔的搅拌辊，所述搅拌辊内为中空设置，内部填充有含微生物凝胶球，微生物凝胶球通过第二搅拌器于菌体降解塔内旋转并与水体充分反应降解。
优选的，所述微生物凝胶球的制备方法为：
S1：将海藻酸钠放入小烧杯中，加入去离子水缓缓搅拌至溶解后，在高温高压灭菌锅内进行灭菌，之后再配制CaCl2溶液，再在高温高压灭菌锅内进行灭菌；
S2：将微生物菌在LB培养基中培养至对数期后，在高速冷冻离心机上进行离心，弃上清液后用灭过菌的无机盐培养基清洗两次后，配制成0D600为2.5的菌悬液；
S3：将灭菌后的海藻酸钠水溶液冷却至室温后,加入的菌悬液，混合均匀；
S4：在磁力搅拌器上用一次性注射器吸取S3中的混合物与打入CaCl2溶液中，防止形成的小球互相粘结；
S5：将制成的小球置于2-8℃内，交联24h备用。
优选的，所述电芬顿处理池内设置有电芬顿装置，电芬顿装置包括反应阴极、反应阳极、泡沫镍铁三维电极以及第三搅拌器，所述反应阴极由两块轻质、弧度为180°活性碳纳米板组成，所述反应阴极固定安装于泡沫镍铁三维电极上方四周，所述反应阳极为石墨电极设置于反应阴极中部并与泡沫镍铁三维电极上方固定，所述第三搅拌器底部与石墨电极固定连接。
优选的，所述电子絮凝器包括阳极、阴极以及感应电极，所述阳极由掺硼金刚石组成，阴极由石墨组成，感应电极插入在阳极和阴极中，感应电极为铝或铁电极。
一种焦化废水的联合处理工艺，其特征在于：包括如下步骤：
步骤（1）：将焦化废水倒入至调节池内加入盐酸调节PH至5.5至6.6，并通过搅拌混匀，后续进入一次沉淀池，将沉淀的污泥排出；
步骤（2）：将步骤（1）中一次沉淀池的上层废水依次通入缺氧池与好氧池，从而降低废水COD，废水后续进入曝气池后，加入少量片碱，调节PH至8.5-9，随后将废水排入至二次沉淀池，将沉淀的污泥排出；
步骤（3）：将步骤（2）中二次沉淀池的上层废水通过调温塔调节温度至30-35℃，随后将调节完温度的废水排入至菌体降解塔，开启第二搅拌器实现对废水的降解处理；
步骤（4）：将步骤（3）中降解完成的废水导入至电芬顿处理池，通过旋转的电芬顿装置实现对废水的溶解氧传质效率提高，随后通过电子絮凝器，电子絮凝器反应时间约为15~30min，电子絮凝反应时极板间电压为10V，电流密度为5mA/cm2，极板间距为20mm，生成的活性氧和活性氯还能有效杀灭丝状菌和藻类最终通入三次沉淀池，将沉淀的污泥排出，上层为处理完成的焦化废水。
综上所述，本发明具有以下有益效果：本发明通过将A2/O(厌氧/缺氧/好氧)、微生物降解以及电芬顿处理技术结合，从而能够有效提高碳氧化以及反硝化效率，同时能够对焦化废水内的吡啶、喹啉以及苯酚能够起到有效的去除，实现了对于废水中高负荷有机污染物和毒性物质的稳定、高效去除，增强了反应器对焦化废水的脱氮除碳处理效果，本工艺运行操作简单，不仅降低了废水的总体运行成本，而且为后续的深度处理创造了良好的进水条件，不但可以保护生态环境，而且还对焦化企业的可持续发展具有重要的现实意义。
附图说明
图1是发明的工艺示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明，本实施例不构成对本发明的限制。
如图1所示的一种焦化废水的联合处理系统，包括前处理系统、脱氮系统、降解系统以及电芬顿系统；
前处理系统包括调节池1与一次沉淀池2，调节池1上方设置有加酸口12，调节池1的进水口与外部焦化废水连通，调节池1的出水口与一次沉淀池2的进水口连通，调节池1内设置有第一搅拌器14，一次沉淀池2底部的排泥口与外部排泥管道连通；
脱氮系统包括缺氧池3、好氧池4、曝气池5与二次沉淀池6，缺氧池3的进水口与一次沉淀池2的出水口连通，好氧池4的进水口与缺氧池3的出水口连通，好氧池4的出水口与曝气池5的进水口连通，曝气池5的出水口与二次沉淀池6的进水口连通，二次沉淀池6的排泥口与外部排泥管道连通，曝气池5内底部设置有曝气管道，曝气池5内还设置有加碱管道13，缺氧池3与好氧池4之间设置有硝化液回流管道，硝化液回流管道上设置有回流泵22。
前处理系统与脱氮系统组成A2/O(厌氧/缺氧/好氧)系统，在加酸调节池中，废水中的苯酚、二甲酚以及喹啉、异喹啉、吲哚、吡啶等杂环化合物得到了较大的转化或去除，厌氧酸化段的设置对于复杂有机物的转化与去除是十分有利的。因此，废水经过厌氧酸化段后水质得到了很好的改善，废水的可生化性较原水有所提高，为后续反硝化段提供了较为有效的碳源。
在缺氧段进行的主要是反硝化反应，从酸化段出来的废水进入缺氧段，同时好氧段处理后的出水也部分回流至缺氧段，为缺氧段提供硝态氮，经过缺氧段的处理，硝态氮被转化为氮气，达到脱氮的目的。同时，废水中的大部分有机物得到了去除，使废水以较低的COD进入好氧段，这对于好氧段进行的硝化反应是十分有利的。
废水经过缺氧段的处理后进入好氧段，在好氧段，由于废水中所含氨氮较高而COD较低。因此，在这里进行的主要是硝化反应，在好氧段需投加纯碱溶液提供硝化反应所需的碱度。废水经过好氧段的处理后，氨氮基本可全部转化为硝酸盐氮，同时，有机物得到进一步的降解，使最终出水COD达标，其中硝酸盐氮通过回流至缺氧段，在缺氧段最终转化为氮气后得到有效脱氮。
降解系统包括调温塔7以及菌体降解塔8，二次沉淀池6的出水口与调温塔7顶部的进水口连通，调温塔7底部的出水口与菌体降解塔8的进水口连通，调温塔7内调温管道为S型，调温管道外部贴合设置有电加热套。
菌体降解塔8内设置有第二搅拌器15，第二搅拌器15的搅拌棒上安装有数组带有微孔的搅拌辊16，搅拌辊16内为中空设置，内部填充有含微生物凝胶球17，微生物凝胶球17通过第二搅拌器15于菌体降解塔8内旋转并与水体充分反应降解，对焦化废水内的吡啶、喹啉以及苯酚能够起到有效的去除。微生物凝胶球17的制备方法为：
S1：将海藻酸钠放入小烧杯中，加入去离子水缓缓搅拌至溶解后，在高温高压灭菌锅内进行灭菌，之后再配制CaCl2溶液，再在高温高压灭菌锅内进行灭菌；
S2：将微生物菌在LB培养基中培养至对数期后，微生物菌为现有技术方案中选择的常用菌体，在高速冷冻离心机上进行离心，弃上清液后用灭过菌的无机盐培养基清洗两次后，配制成0D600为2.5的菌悬液；
S3：将灭菌后的海藻酸钠水溶液冷却至室温后,加入的菌悬液，混合均匀；
S4：在磁力搅拌器上用一次性注射器吸取S3中的混合物与打入CaCl2溶液中，防止形成的小球互相粘结；
S5：将制成的小球置于2-8℃内，交联24h备用。
电芬顿系统包括电芬顿处理池9、电子絮凝器10以及三次沉淀池11，电芬顿处理池9底部的进水口与菌体降解塔8的出水口连通，电芬顿处理池9顶部的出水口与电子絮凝器10的进水口连通，电子絮凝器10的出水口与三次沉淀池11的进水口连通，三次沉淀池11底部的排泥口与外部排泥管道连通。
电芬顿处理池9内设置有电芬顿装置，电芬顿装置包括反应阴极18、反应阳极19、泡沫镍铁三维电极20以及第三搅拌器21，反应阴极18由两块轻质、弧度为180°活性碳纳米板组成，反应阴极18固定安装于泡沫镍铁三维电极20上方四周，反应阳极19为石墨电极设置于反应阴极18中部并与泡沫镍铁三维电极20上方固定，第三搅拌器21底部与石墨电极固定连接。
电子絮凝器10包括阳极、阴极以及感应电极，阳极由掺硼金刚石组成，阴极由石墨组成，感应电极插入在阳极和阴极中，感应电极为铝或铁电极。
一种焦化废水的联合处理工艺，其特征在于：包括如下步骤：
步骤（1）：将焦化废水倒入至调节池1内加入盐酸调节PH至5.5至6.6，并通过搅拌混匀，后续进入一次沉淀池2，将沉淀的污泥排出；
步骤（2）：将步骤（1）中一次沉淀池2的上层废水依次通入缺氧池3与好氧池4，从而降低废水COD，废水后续进入曝气池5后，加入少量片碱，调节PH至8.5-9，随后将废水排入至二次沉淀池6，将沉淀的污泥排出；
步骤（3）：将步骤（2）中二次沉淀池6的上层废水通过调温塔7调节温度至30-35℃，随后将调节完温度的废水排入至菌体降解塔8，开启第二搅拌器15实现对废水的降解处理；
步骤（4）：将步骤（3）中降解完成的废水导入至电芬顿处理池9，通过旋转的电芬顿装置实现对废水的溶解氧传质效率提高，随后通过电子絮凝器10，电子絮凝器10反应时间约为15~30min，电子絮凝反应时极板间电压为10V，电流密度为5mA/cm2，极板间距为20mm，生成的活性氧和活性氯还能有效杀灭丝状菌和藻类最终通入三次沉淀池11，将沉淀的污泥排出，上层为处理完成的焦化废水。
本发明通过将A2/O(厌氧/缺氧/好氧)、微生物降解以及电芬顿处理技术结合，从而能够有效提高碳氧化以及反硝化效率，同时能够对焦化废水内的吡啶、喹啉以及苯酚能够起到有效的去除，实现了对于废水中高负荷有机污染物和毒性物质的稳定、高效去除，增强了反应器对焦化废水的脱氮除碳处理效果，本工艺运行操作简单，不仅降低了废水的总体运行成本，而且为后续的深度处理创造了良好的进水条件，不但可以保护生态环境，而且还对焦化企业的可持续发展具有重要的现实意义。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，不用于限制本发明，本领域技术人员可以在本发明的实质和保护范围内，对本发明做出各种修改或等同替换，这种修改或等同替换也应视为落在本发明技术方案的保护范围内。

Claims (9)

1.一种焦化废水的联合处理系统，其特征在于，包括前处理系统、脱氮系统、降解系统以及电芬顿系统；
所述前处理系统包括调节池与一次沉淀池，所述调节池上方设置有加酸口，所述调节池的进水口与外部焦化废水连通，所述调节池的出水口与一次沉淀池的进水口连通，所述调节池内设置有第一搅拌器，所述一次沉淀池底部的排泥口与外部排泥管道连通；
所述脱氮系统包括缺氧池、好氧池、曝气池与二次沉淀池，所述缺氧池的进水口与一次沉淀池的出水口连通，所述好氧池的进水口与缺氧池的出水口连通，所述好氧池的出水口与曝气池的进水口连通，所述曝气池的出水口与二次沉淀池的进水口连通，所述二次沉淀池的排泥口与外部排泥管道连通；
所述降解系统包括调温塔以及菌体降解塔，所述二次沉淀池的出水口与调温塔顶部的进水口连通，所述调温塔底部的出水口与菌体降解塔的进水口连通；
所述电芬顿系统包括电芬顿处理池、电子絮凝器以及三次沉淀池，所述电芬顿处理池底部的进水口与菌体降解塔的出水口连通，所述电芬顿处理池顶部的出水口与电子絮凝器的进水口连通，所述电子絮凝器的出水口与三次沉淀池的进水口连通，所述三次沉淀池底部的排泥口与外部排泥管道连通。
2.根据权利要求1所述的一种焦化废水的联合处理系统，其特征在于：所述所述缺氧池与好氧池之间设置有硝化液回流管道，所述硝化液回流管道上设置有回流泵。
3.根据权利要求1所述的一种焦化废水的联合处理系统，其特征在于：所述曝气池内底部设置有曝气管道，所述曝气池内还设置有加碱管道。
4.根据权利要求1所述的一种焦化废水的联合处理系统，其特征在于：所述调温塔内调温管道为S型，所述调温管道外部贴合设置有电加热套。
5.根据权利要求1所述的一种焦化废水的联合处理系统，其特征在于：所述菌体降解塔内设置有第二搅拌器，所述第二搅拌器的搅拌棒上安装有数组带有微孔的搅拌辊，所述搅拌辊内为中空设置，内部填充有含微生物凝胶球，微生物凝胶球通过第二搅拌器于菌体降解塔内旋转并与水体充分反应降解。
6.根据权利要求5所述的一种焦化废水的联合处理系统，其特征在于：所述微生物凝胶球的制备方法为：
S1：将海藻酸钠放入小烧杯中，加入去离子水缓缓搅拌至溶解后，在高温高压灭菌锅内进行灭菌，之后再配制CaCl2溶液，再在高温高压灭菌锅内进行灭菌；
S2：将微生物菌在LB培养基中培养至对数期后，在高速冷冻离心机上进行离心，弃上清液后用灭过菌的无机盐培养基清洗两次后，配制成0D600为2.5的菌悬液；
S3：将灭菌后的海藻酸钠水溶液冷却至室温后,加入的菌悬液，混合均匀；
S4：在磁力搅拌器上用一次性注射器吸取S3中的混合物与打入CaCl2溶液中，防止形成的小球互相粘结；
S5：将制成的小球置于2-8℃内，交联24h备用。
7.根据权利要求1所述的一种焦化废水的联合处理系统，其特征在于：所述电芬顿处理池内设置有电芬顿装置，电芬顿装置包括反应阴极、反应阳极、泡沫镍铁三维电极以及第三搅拌器，所述反应阴极由两块轻质、弧度为180°活性碳纳米板组成，所述反应阴极固定安装于泡沫镍铁三维电极上方四周，所述反应阳极为石墨电极设置于反应阴极中部并与泡沫镍铁三维电极上方固定，所述第三搅拌器底部与石墨电极固定连接。
8.根据权利要求1所述的一种焦化废水的联合处理系统，其特征在于：所述电子絮凝器包括阳极、阴极以及感应电极，所述阳极由掺硼金刚石组成，阴极由石墨组成，感应电极插入在阳极和阴极中，感应电极为铝或铁电极。
9.根据权利要求1至8所述的一种焦化废水的联合处理工艺，其特征在于：包括如下步骤：
步骤（1）：将焦化废水倒入至调节池内加入盐酸调节PH至5.5至6.6，并通过搅拌混匀，后续进入一次沉淀池，将沉淀的污泥排出；
步骤（2）：将步骤（1）中一次沉淀池的上层废水依次通入缺氧池与好氧池，从而降低废水COD，废水后续进入曝气池后，加入少量片碱，调节PH至8.5-9，随后将废水排入至二次沉淀池，将沉淀的污泥排出；
步骤（3）：将步骤（2）中二次沉淀池的上层废水通过调温塔调节温度至30-35℃，随后将调节完温度的废水排入至菌体降解塔，开启第二搅拌器实现对废水的降解处理；
步骤（4）：将步骤（3）中降解完成的废水导入至电芬顿处理池，通过旋转的电芬顿装置实现对废水的溶解氧传质效率提高，随后通过电子絮凝器，电子絮凝器反应时间约为15~30min，电子絮凝反应时极板间电压为10V，电流密度为5mA/cm2，极板间距为20mm，生成的活性氧和活性氯还能有效杀灭丝状菌和藻类最终通入三次沉淀池，将沉淀的污泥排出，上层为处理完成的焦化废水。
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