CN201665596U - 一种焦化废水回用的预处理装置及组合处理系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种焦化废水回用的预处理装置及组合处理系统。该预处理装置包括设有电极板的电絮凝槽、包括接触室、分离室、浮渣收集槽和底泥收集室的气浮槽和设置有膜组件的膜分离槽。使用包括本实用新型的预处理装置和反渗透膜装置结合的组合处理系统中处理焦化废水，有效实现了焦化废水的回用，且可节省占地，可使反渗透膜装置运行稳定，大大延长清洗周期。

Description

一种焦化废水回用的预处理装置及组合处理系统

技术领域

本实用新型涉及废水处理技术领域，尤其涉及一种焦化废水回用的预处理装置及组合处理系统。

背景技术

焦化废水是煤高温裂解得到焦炭和煤气并在生产过程中回收焦油、苯等副产品的过程中产生的，化学成分十分复杂，含有多种难以被微生物降解或有生物毒性的有机物以及大量的氨盐、硫化物、氰化物等无机盐类，是很难净化处理的一类有机工业废水。

目前，国内外处理焦化废水所采用的生物降解流程主要有厌氧—缺氧—好氧(即A-A-O)和缺氧—好氧(即A-O)两类，但出水化学需氧量(COD)含量及色度等指标一般都难以满足排放要求。目前水资源日趋紧缺，焦化废水的处理需求己从达标排放进一步提高到要作到回用。由于一般生物降解出水中有机物，盐份及色度含量高，不能直接回用，一般需要用反渗透膜进行进一步的分离；但如此高含量有机物和色度以及水质波动大，及生物降解后水中残余微生物，造成回用中的反渗透膜流量衰减迅速而需要频繁化学清洗，因此，焦化废水处理若想达到水回用的程度需有一个有效可靠的反渗透预处理工艺或设备。

近年来出现了一些新开发的焦化废水的回用处理装置及工艺，如CN101045593A公开了一种焦化废水零排放处理方法及其装置，此方法是把经生化处理过的焦化废水进一步处理，先置于氧化絮凝池，随后经过高效气浮池、脱气池，再经过混合离子过滤器，最后由高压泵泵入反渗透膜装置。该方法采用传统化学絮凝，气浮及离子交换作为反渗透前处理，须投加大量不同的化学絮凝药剂，操作流程比较长，且不易工业放大和控制。

CN101177330A公开了一种电化学氧化絮凝组合工艺预处理焦化废水的方法，其步骤包括：首先调整废水的PH值，向废水中添加二价铁离子，然后废水依次经过高压脉冲放电氧化区域、高频脉冲直流电解氧化区域、微气泡氧化区域、混凝反应区域和沉淀区域。此方法为预处理工艺，高浓度焦化废水经过该方法处理后仍需要进一步生化处理，而生化出水中的微生物容易污染反渗透膜，不能保证反渗透膜的进水水质要求。

CN201305522Y公开了一种包括混凝沉淀池、光催化O₃氧化装置和过滤装置的焦化废水回用的处理系统，通过将混凝沉淀池、光催化O₃氧化装置和过滤装置有机结合，完成对焦化废水进行混凝、光催化及过滤等三段式处理，从而将焦化废水中难生物降解的复杂高分子有机化合物分解为小分子化合物或直接矿化，使其满足生产回用水标准。

综上所述，现有技术中的焦化废水回用处理系统比较复杂，因此，需要一套简单的用于焦化废水回用的预处理装置以及组合处理系统，可以节约化学药剂的投加，降低处理及回用焦化废水的费用。

实用新型内容

本实用新型针对现有技术中存在的问题，提供了一种将电化学、气浮分离和膜分离集成的一体化的预处理装置以及包括该预处理装置与反渗透膜装置的组合处理系统。在本实用新型的焦化废水回用的组合处理系统中有效实现了焦化废水的回用。

本实用新型的一个目的是提供一种焦化废水回用的预处理装置。

具体的，本实用新型的焦化废水回用的预处理装置，包括一体化设置的电絮凝槽1、气浮槽4和膜分离槽5；其中，

电絮凝槽1内设有电极板2，气浮槽4包括接触室7、分离室8、浮渣收集槽9和底泥收集室10，膜分离槽5设置有膜组件6；

电絮凝槽1的底部设有引入焦化废水的进水口；在絮凝槽1与气浮槽4之间设有溢流口；气浮槽4的中部设有出水口与膜分离槽5连接；底泥收集室10的下端设有底泥排出口。

在本实用新型的焦化废水回用的预处理装置中，优选电絮凝槽1内的电极板2中的接电电极采用不腐蚀的电极，且与高频脉冲电源相连接。其中，不腐蚀是指接电电极在运行中不会消耗而不需更换。

在本实用新型的预处理装置的具体实施时，对于电絮凝槽的操作参数没有特别的要求，现有技术关于电絮凝反应处理焦化废水的工艺或操作参数都可适用。在电絮凝槽内，接电电极之间可有若干块钢板作为诱导电极，电源电流经过接电电极与导电水体串连，由于电场的作用，诱导电极内部电子产生迁移，在电极板上重新分配，从而有利于极板表面电化学反应。优选地，电源采用20A～50A的高频脉冲倒极电源，脉冲频率可操作在10KHz～50KHz，倒极频率可操作在2min～30min。

在本实用新型的预处理装置中，焦化废水从电絮凝槽的底部进水口进入，停留约1min以上的时间，得到充分反应后，水体中会产生45～100mg/L的氢氧化铁絮体，反应过程中水体在极板阴极得到电子，会产生氢气，这种微气泡与所述氢氧化铁絮体结合，一起朝上浮动。由于电流的作用，阳极极板失去电子，被电离成为离子进入水体中，进而形成氢氧化物；形成的絮体可使水体中的胶体失稳，同时通过网捕作用可去除水体中的悬浮物和有机物。经电絮凝处理后，焦化废水生化出水中的悬浮物、胶体和有机物可得到有效去除。同时由于极板的电化学反应，可形成局部的氧化还原微环境，将水体中的有机物产生氧化或还原，因而可有效分解有机物含色基团中的偶氮键，有效去除色度。

在本实用新型的焦化废水回用的预处理装置中，优选在气浮槽4的分离室8设置斜板分离区11，所述焦化废水从斜板分离区上部进入，其中的悬浮物逐渐沉降至所述斜板分离区的斜板上并沿斜板向下滑动，从斜板分离区流出后，经电絮凝处理的水体向上流出，悬浮物成为底泥，经底泥收集室10排出。

在本实用新型的具体实施中，斜板分离区可采用若干块斜板，可根据需要选择合适数目的斜板。斜板的布置可参照废水处理领域常用的斜板沉降池设计。

在斜板分离区内部设置多块斜板，通过斜板来增加出口区域的表观长度，进而可改变水体的雷诺数，改善水体的水力学条件。通过控制雷诺数在2000以下，达到良好的水体层流条件，进而达到分离的效果。同时通过同向流的设计可增加水体固液分离的效果，提升分离负荷。从斜板区流出后，水体与悬浮物的流向将分离，水体向上进入后续流程，而沉积的悬浮物由于密度较大，将继续向下流动，从而实现固液进一步分离。

在本实用新型的焦化废水回用的预处理装置中，优选设置在膜分离槽内的膜组件6为浸没式微滤膜或超滤膜。所述的微滤膜通常是指孔径在0.2μm-10μm之间的膜；超滤膜通常是指孔径在0.02μm-0.2μm之间的膜。在本实用新型的具体实施中，本领域人员可根据实际情况自行选择膜组件。

在膜分离槽内，浸没式微滤膜或超滤膜通过膜抽吸泵的作用在膜丝内部形成负压，在此压力的推动力下，膜分离槽内的水体从膜丝外部透过膜孔径进入膜丝内部。同时在此过程，水体中的一些悬浮物和胶体成分被膜截流在外部，因而实现了水体的净化。这些污染物可在膜表面形成滤饼层、凝胶层等污染层。

在本实用新型的具体实施中，对于膜组件没有特别的要求，优选所述的膜组件的操作参数为：跨膜压差控制在30kPa以下，单位膜面积上的通量为15～30L/(m².h)。通常，膜组件在抽吸3～6个月需进行一次化学清洗以实现膜污染的控制，从而保证膜的正常运行，并可延长膜的使用寿命。

本实用新型的一体化的预处理装置按如下的方法进行焦化废水的处理：经生化处理的焦化废水从电絮凝槽1的进水口自下而上进入电絮凝槽1，然后通过溢流口流入气浮槽4的接触室7；水体与溶气水3在接触室7逆流接触后进入分离室8，其中90％以上的悬浮物与水体分离，转化为浮渣和底泥，浮渣流入浮渣收集槽9外排，底泥经底泥收集室10外排；最后水体自流入膜分离槽5，经过分离膜组件6，通过膜抽吸泵12的作用，使包括悬浮物和胶体成分的杂质与水体分离开，得到膜分离出水。在预处理装置中，优选焦化废水在电絮凝槽的停留时间为1min～5min，在气浮槽的停留时间为10min～30min。

本实用新型的另一个目的是提供一种用于焦化废水回用的组合处理系统。

本实用新型的焦化废水回用的组合处理系统，包括本实用新型的一体化的电化学、气浮分离和膜分离集成的预处理装置和反渗透膜装置。

优选地，本实用新型的焦化废水回用的组合处理系统还包括膜抽吸泵、中间缓冲槽、增压泵、保安过滤器和高压泵，所述预处理装置经膜抽吸泵、中间缓冲槽、增压泵、保安过滤器、高压泵，与所述反渗透膜装置连接。

在本实用新型的焦化废水回用的组合处理系统的另一个实施方案中，预处理装置经膜抽吸泵12与所述反渗透膜装置直接经管线连接。

在本实用新型的组合处理系统中，所述反渗透膜装置采用本领域通用的RO系统，对其中采用的反渗透膜等没有特别的要求。现有技术中可用于焦化废水回用处理的此类分离装置或系统均可用于本实用新型。

经本实用新型的组合处理系统的处理，焦化废水可被分离为浓水和电导率低于100μs/cm、COD_Cr小于30mg/L、氨氮含量低于1mg/L的产水。其中，COD_Cr是指铬法的COD测定值。该产水品质可完全满足循环冷却水补充水的要求。

经本实用新型的组合处理系统分离得到的产水可回用至循环冷却水补充水，浓水可直接用于熄焦。

对本实用新型的组合处理系统中使用的膜抽吸泵、增压泵、保安过滤器、高压泵等设备均为本领域常用的设备，本实用新型没有特别的要求。保安过滤器可采用5μm的聚丙烯喷熔棉滤芯，可有效截流粒径＞5μm的颗粒。

本实用新型的焦化废水的预处理装置和组合处理系统，具有以下优点：

1、本实用新型的预处理装置集电絮凝、气浮、沉淀、浸没式膜分离结构于一体，占地小；

2、本实用新型的电絮凝槽采用脉冲电源控制，电絮凝产生的微气泡帮助进一步去除生化处理后出水的COD和色度外，还可以杀菌以及去除一些硬度，有效避免了后续膜的污染；

3、本实用新型的膜分离槽采用浸没式膜组件，节省占地，可处理高SS水体(高水中悬浮固体的水体)，抗污染性能强；而且膜的形式灵活，可以是幕式、帘式或中空纤维等多种形式；

4、本实用新型的组合处理系统可适应来水的水质变化，且反渗透膜分离装置(RO系统)运行稳定，RO产水水质保证，污泥密度指数SDI＜3；其清洗周期可由一般的一周延长到一个月。

附图说明

图1为本实用新型的一体化预处理装置的结构示意图。

图号说明

1、电絮凝槽；2、电极板；3、溶气水；4、气浮槽；5、膜分离槽；6、膜组件；7、接触室8、分离室9、浮渣收集槽10、底泥收集室11、斜板分离区12、膜抽吸泵

具体实施方式

下面结合图1，对本实用新型的预处理装置作进一步的说明。在图中，用箭头表示使用本实用新型的预处理装置处理废水时的水流。

本实用新型的焦化废水回用的预处理装置包括电絮凝槽1，槽内的电极板2，气浮槽4，以及设置有浸没式膜组件6的膜分离槽5。电极板2与高频脉冲电源连接。气浮槽4的分离室8下端设有斜板分离区11，共有多块斜板。

生化处理后的原水自流入电絮凝槽1，与电极板2产生的絮凝和气泡充分接触后，从槽体上端溢流至气浮槽4的接触室7，并与溶气水3充分混合进入分离室8。浮渣通过浮渣收集槽9外排，较大易沉的絮体经斜板与水体分离；水体由下而上流动，出水自流至膜分离槽5，通过膜组件6，经膜抽吸泵12进行抽吸后，再接入反渗透膜装置(RO系统)，从而实现焦化废水的进一步纯化分离。

下面以实例说明如何使用本实用新型的组合处理系统处理焦化废水。

生化处理后的焦化废水原水的COD为300～600mg/L，NH₃-N为30mg/L左右，色度200倍。溶气气压为0.15MPa。电絮凝槽的电源采用20A～50A的高频脉冲倒极电源，脉冲频率可操作在10KHz～50KHz，倒极频率可操作在10min。

原水从预处理装置底端进水口自流入电絮凝槽后，在槽内停留1分钟之后，从顶端溢流至气浮槽，与溶气水混合并充分接触。15分钟后，气浮出水溢流进入膜分离槽，通过膜组件抽吸出水。

所述膜组件为浸没式微滤膜，其操作参数为：跨膜压差控制在30kPa以下，单位膜面积上的通量为15～30L/(m².h)。膜分离出水的COD小于100mg/L，NH₃-N在10mg/L以下，色度也控制在20倍以内，微生物去除率大于99.99％。

经过此预处理装置后，经膜抽吸泵直接进入反渗透分离装置进一步分离，得到电导率为90μs/cm左右、COD小于30mg/L，NH₃-N小于1mg/L的产水，总溶解物含量小于300mg/L，完全达到工业循环冷却水补充用水的标准。剩余的浓水直接用于熄焦。

所述反渗透分离装置的反渗透膜采用陶氏化学公司的BW系列的抗污染反渗透膜。

Claims (7)

1.一种焦化废水回用的预处理装置，包括一体化设置在所述预处理装置内的电絮凝槽[1]、气浮槽[4]和膜分离槽[5]；其中，

所述电絮凝槽[1]内设有电极板[2]，所述气浮槽[4]包括接触室[7]、分离室[8]、浮渣收集槽[9]和底泥收集室[10]，所述膜分离槽[5]设置有膜组件[6]；

所述电絮凝槽[1]的底部设有引入焦化废水的进水口；在所述电絮凝槽[1]与所述气浮槽[4]之间设有溢流口；所述气浮槽[4]的中部设有出水口与所述膜分离槽[5]连接；所述底泥收集室[10]的下端设有底泥排出口。

2.根据权利要求1所述的焦化废水回用的预处理装置，其特征在于：所述电絮凝槽[1]内的电极板[2]中的接电电极采用不腐蚀电极，且与高频脉冲电源相连接。

3.根据权利要求1所述的焦化废水回用的预处理装置，其特征在于：所述的气浮槽[4]的分离室[8]设置斜板分离区[11]，所述焦化废水从所述斜板分离区上部进入，其中的悬浮物逐渐沉降至所述斜板分离区的斜板上并沿斜板向下滑动，悬浮物成为底泥，经底泥收集室[10]排出。

4.根据权利要求1所述的焦化废水回用的预处理装置，其特征在于：所述膜组件[6]为浸没式微滤膜或超滤膜。

5.一种焦化废水回用的组合处理系统，该系统包括如权利要求1-4之一所述的预处理装置和反渗透膜装置。

6.根据权利要求5所述的焦化废水回用的组合处理系统，其特征在于：依次包括膜抽吸泵、中间缓冲槽、增压泵、保安过滤器和高压泵，所述预处理装置经膜抽吸泵、中间缓冲槽、增压泵、保安过滤器、高压泵，与所述反渗透膜装置连接。

7.根据权利要求5所述的焦化废水回用的组合处理系统，其特征在于：

所述预处理装置经膜抽吸泵[12]与所述反渗透膜装置直接连接。

Images