CN203173936U - 焦化废水氧化及生化处理设备 - Google Patents

Abstract

一种焦化废水氧化及生化处理设备，包括一级电催化氧化装置；一级沉淀装置；厌氧装置，与所述一级沉淀装置连通；缺氧装置，与所述厌氧装置连通；好氧装置，与所述缺氧装置连通；二级电催化氧化装置，与所述好氧装置连通；二级沉淀装置，与所述二级电催化氧化装置连通；曝气生物滤池，与所述二级沉淀装置连通；膜生物反应器，与所述曝气生物滤池连通；及过滤装置，与所述膜生物反应器连通。焦化废水煤焦油处理设备、焦化废水氧化及生化处理设备及焦化废水深度处理设备，焦化废水煤焦油处理设备用于除去焦化废水中的煤焦油，焦化废水深度处理设备用于对焦化废水进行深度处理。上述焦化废水氧化及生化处理设备处理效果较好。

Description

焦化废水氧化及生化处理设备

技术领域

本实用新型涉及一种焦化废水氧化及生化处理设备。

背景技术

焦化废水包含了煤气生产、炼焦、冶金和陶瓷窖炉生产过程中产生的废水、具有高有机物、高酚、高氨氮特点，甚至有的还含氰，悬浮物和色度也很高，属于高浓度难生化降解的有机废水。焦化废水含有大量难降解有机物，单纯依靠生化手段难以彻底降解，因此必须采用多种高级氧化手段才能进行有效降解。现有的焦化废水氧化及生化处理设备的处理效果较差。

实用新型内容

基于此，有必要提供一种处理效果较好的焦化废水氧化及生化处理设备。

一种焦化废水氧化及生化处理设备，包括：

一级电催化氧化装置，与所述酸析装置连通，所述一级电催化氧化装置用于对焦化废水进行电催化氧化；

一级沉淀装置，与所述一级电催化氧化装置连通，所述一级沉淀装置用于除去焦化

厌氧装置，与所述一级沉淀装置连通，所述厌氧装置用于对焦化废水进行厌氧生物处理；

缺氧装置，与所述厌氧装置连通，所述缺氧装置用于对所述焦化废水进行生物反硝化处理；

好氧装置，与所述缺氧装置连通，所述好氧装置用于对所述焦化废水进行好氧处理；

二级电催化氧化装置，与所述好氧装置连通，所述二级电催化氧化装置用于对焦化废水进行深度电催化氧化处理；

二级沉淀装置，与所述二级电催化氧化装置连通，所述二级沉淀装置用于除去焦化废水中的沉淀；

曝气生物滤池，与所述二级沉淀装置连通；

膜生物反应器，与所述曝气生物滤池连通；及

过滤装置，与所述膜生物反应器连通。

在其中一个实施例中，所述焦化废水氧化及生化处理设备还包括连通所述一级沉淀装置及所述厌氧装置的过渡装置，所述过渡装置用于收容经过所述一级沉淀装置处理过的焦化废水。

在其中一个实施例中，所述一级电催化氧化装置为电催化氧化塔。

在其中一个实施例中，所述一级沉淀装置为沉淀塔、沉淀池或沉淀箱。

在其中一个实施例中，所述好氧装置为三相流化床。

上述焦化废水氧化及生化处理设备综合利用电催化氧化及生物氧化技术，可以有效降解焦化废水中的有机物。

附图说明

图1为一实施方式的焦化废水处理系统的结构示意图；

图2为反渗透过滤处理工艺的示意图。

具体实施方式

为了便于理解本实用新型，下面将参照相关附图对本实用新型进行更全面的描述。附图中给出了本实用新型的首选实施例。但是，本实用新型可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本实用新型的公开内容更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固设于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型。本文所使用的术语“及／或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

请参阅图1，一实施方式的焦化废水处理系统10包括焦化废水煤焦油处理设备100、吹脱塔300、焦化废水氧化及生化处理设备500及焦化废水深度处理设备700。

请参阅图2，焦化废水煤焦油处理设备100用于去除焦化废水中的煤焦油。焦化废水煤焦油处理设备100包括隔油装置110、调节装置120、气浮装置130及酸析装置140。

隔油装置110用于除去焦化废水中颗粒较大的悬浮油。焦化废水中含有大量的焦油，如不去除对后续的物化处理产生严重影响（尤其是油进入生化系统后会对大大降低生化菌的活性）。隔油装置110是利用油与水的比重差异，分离去除焦化废水中颗粒较大的悬浮油的一种处理构筑物。具体的，隔油装置110可以为隔油箱、隔油池或隔油罐等形式，只要能达到除去焦化废水中颗粒较大的悬浮油的作用即可。

隔油装置110的构造多采用平流式，含油的焦化废水通过配水槽进入平面为矩形的池中，沿水平方向缓慢流动，在流动中油类上浮至水面，由集油管或设置在池面的刮油机推送到集油管中然后流入脱水罐。在池中沉淀下来的重油及其他杂质，积聚到池底污泥斗中，通过排泥管进入污泥罐中，经过隔油处理的废水则溢流入排水渠排出池外，进行后续处理，以去除乳化油及其他污染物。

需要说明的是，焦化废水在进入隔油装置110处理之前可使用调节池或调节箱（图未示）处理，使进入隔油装置110的废水均质化，从而保证进入隔油装置110的焦化废水的水质是稳定的，因此，可以在隔油装置110之前设置调节池或调节箱。本实施方式中，调节池或调节箱与隔油装置110的体积比为1:5~1:3。

调节装置120与隔油装置110相连通。调节装置120用于收容经过隔油装置110处理过的焦化废水，使收容在调节装置120的焦化废水均质化，从而保证进入气浮装置130的焦化废水的水质是稳定的，从而可以根据调节装置120内焦化废水的相关参数设置气浮装置130的相关参数。调节装置120可以为调节池或调节箱。

气浮装置130与调节装置120相连通。气浮装置130用于去除焦化废水中较大的悬浮物。气浮是利用高度分散的微小气泡为载体去粘附废水中疏水基的物体，使其小气泡和物体视为一个整体，其整体密度小于水而上浮到水面，从而实现固液或者液液分离的过程。气浮装置130可以为平流式气浮装置或升流式气浮装置，优选为平流式气浮装置。

根据微气泡产生的原理不同，气浮装置130可以为曝气气浮装置、溶气气浮装置及电解气浮装置，只要能除去焦化废水中的较大的悬浮物即可，根据需要还可将曝气气浮装置、溶气气浮装置及电解气浮装置中的至少两个串联使用。

溶气气浮是指空气加压溶入水中达到饱和，溶气水流减压进入气浮池时即释出微气泡。加压溶气水可以是所处理水的全部或一部分，也可以是气浮池出水的回流水，回流水量占所处理水量的百分比称回流比，是影响气浮效率的重要因素，须由试验确定。加压溶气法的设备有加压泵、溶气罐和空气压缩机等。溶气罐为承压钢筒，内部常设置导流板或放置填料。溶气罐出水通过减压阀或释放器进入气浮池。

酸析装置140与气浮装置130连通。酸析装置140用于进一步除去焦化废水中的乳化状煤焦油。酸析是在酸性条件下，将部分物质从溶解状态或者胶体状态变成悬浮状态，然后进行分离（使用沉淀或者气浮）。本实施方式中，酸析是用酸（盐酸或者硫酸）将水中的乳化油变成悬浮物质。需要说明的是，酸析可以是独立的酸析装置，也可以可在沉淀塔、气浮等设备上加酸析功能，其实就是一个加酸剂的加药装置加搅拌机。

焦化废水经过焦化废水煤焦油处理设备100处理后煤焦油的含量在20mg/L以内，可以避免过量的煤焦油对后续的处理设备产生破坏。

吹脱塔300与调节装置130连通。吹脱塔300用于除去焦化废水中以铵离子（NH⁴⁺）和游离氨（NH₃）状态存在的氮。

NH⁴⁺和NH₃的平衡关系如下所示：

NH₃+H₂O→NH⁴⁺+OH^-

该平衡关系受pH值的影响，当pH值高时，平衡向左移动，游离氨的比例增大。常温时，当pH值为7左右时氨氮大多数以铵离子状态存在，而pH为11左右时，游离氨大致占98%，游离氨易于从水中逸出，如加以曝气的话，则可以促使氨从水中逸出，其中，pH是效果关键。

不同pH、温度下氨氮的离解率（％，即游离氨与水的分离率）如下表所示

pH	20℃	30℃	35℃
				9.0	25	50	58
9.5	60	80	83
				10.0	80	90	93
11.0	98	98	98

一般情况下，吹脱塔300的构造采用气液接触装置，在塔的内部填充填料，用以提高接触面积。调节pH值后的水从塔的上部淋洒到填料上而形成水滴，顺着填料的间隙次第落下，与由风机从塔底向上吹送的空气逆流接触，完成传质过程，使氨由液相转为气相，随空气排放，完成吹脱过程，脱除率达75％以上。低浓度废水通常在常温下用空气吹脱，而高浓度废水则常在加温状态下进行吹脱。

吹脱后的氨气随后进入氨气吸收净化塔，在塔内使氨气与吸收液产生化学反应，可使气体达标排放、无污染。

需要说明的是，调节装置120可以省略，此时隔油装置110直接与气浮装置130连通，此时通过隔油装置110处理的焦化废水直接进入气浮装置130中进行处理；或隔油装置110与吹脱塔300连通，吹脱塔300与气浮装置130连通，此时通过隔油装置110处理的焦化废水进入吹脱塔300中进行处理，经过吹脱塔300处理的焦化废水进入气浮装置130进行处理。

焦化废水氧化及生化处理设备500包括一级电催化氧化装置510、沉淀装置520、过渡装置530、厌氧装置540、缺氧装置550、好氧装置560、二级电催化氧化装置570、沉淀池580、曝气生物滤池610及膜生物反应器620。

一级电催化氧化装置510与酸析装置140连通。一级电催化氧化装置510用于对焦化废水进行电催化氧化，以提高焦化废水中5日生化需氧量（BOD5）与化学需氧量（COD）的比值，从而提高焦化废水的可生化性。具体在本实施例中，一级电催化氧化装置510为电催化氧化塔。

一级电催化氧化装置510的工作机理如下：

酸性条件下，在电催化氧化的6～24V低压直流静电场中，在存在能够高效激发羟基自由基离子的催化剂存在的条件下，调节pH≤4后，加入适量的FeSO₄和H₂O₂，同时生成羟基自由基子·OH，因·OH具有极强氧化性，使部分有机物变成CO₂和H₂O，残存有机物进行水解-酸化，大分子子断链成小分子，进一步使小分子有机物氧化成有机酸，从而提升BOD5/COD比值，奠定了后续生化处理的基础。

电催化氧化机理：

①羟基自由基的生成

Fe²⁺+H₂O₂→Fe³⁺+·OH+OH

Fe²⁺+·OH→Fe³⁺+OHFe³⁺+H₂O₂→Fe²⁺+HO₂·+H⁺

HO₂·+H₂O₂→O₂↑+H₂O+·OH

②有机物矿化

RH+·OH→R·+H₂O

R·+Fe³⁺→R⁺+Fe²⁺

R+O₂→ROO+→………→CO₂↑+H₂O

注：R为有机物的分子。

后续处理工艺通过厌氧菌的“水解”和“酸化”作用，以及后续的好氧菌消化，以厌氧后的有机物为养料被好氧菌吸收分解成CO₂和H₂O。

一级沉淀装置520与一级电催化氧化装置510连通。一级沉淀装置520用于除去焦化废水中的沉淀。在一级沉淀装置520中添加烧碱，烧碱可以调节焦化废水的pH值，进入一级电催化氧化装置510的焦化废水pH值一般在3.5~4，经一级电催化氧化装置510电催化氧化处理后的焦化废水pH值上升至4.5左右，因此会根据后续处理步骤的需要调节焦化废水的pH值。根据需求不同，一级沉淀装置520可以为沉淀塔、沉淀池、沉淀箱等多种形式。

过渡装置530与沉淀装置520连通。过渡装置530用于收容经过一级沉淀装置520处理过的焦化废水，并调节收容在过渡装置530的焦化废水的pH值。本实施方式中，收容在过渡装置530的焦化废水的pH值调节至6.5~7.5。需要说明的是，过渡装置530可以为过渡池或过渡箱，收容在过渡装置530的pH值不限于调节至6.5~7.5，根据后续处理的要求调节收容在过渡装置530中的焦化废水的pH值。需要说明的是，也可以选择在一级沉淀装置520及过渡装置530中的一个来调节焦化废水的pH值。

厌氧装置540与过渡装置530连通。厌氧装置540用于对焦化废水进行厌氧生物处理。对焦化废水进行厌氧生物处理，从而将焦化废水中的有机物分解转化为无机物。厌氧装置540为厌氧池或厌氧箱。

废水厌氧生物处理是指在无分子氧条件下通过厌氧微生物（包括兼氧微生物）的作用，将废水中的各种复杂有机物分解转化成甲烷和二氧化碳等物质的过程，也称厌氧消化。废水厌氧生物处理与好氧过程的根本区别在于不以分子态氧作为受氢体，而以化合态氧、碳、硫、氮等为受氢体。

厌氧生物处理是一个复杂的微生物化学过程，依靠三大主要类群的细菌，即水解产酸细菌、产氢产乙酸细菌和产甲烷细菌的联合作用完成。因而粗略地将厌氧消化过程划分为三个连续的阶段，即水解酸化阶段、产氢产乙酸阶段和产甲烷阶段。

第一阶段为水解酸化阶段。复杂的大分子、不溶性有机物先在细胞外酶的作用下水解为小分子、溶解性有机物，然后渗入细胞体内，分解为小分子、溶解性有机物，然后渗入细胞体内，分解产生挥发性有机酸、醇类、醛类等。这个阶段主要产生较高级脂肪酸。

第二阶段为产氢产乙酸阶段。在产氢产乙酸细菌的作用下，第一阶段产生的各种有机酸被分解转化成乙酸和氢气，在降解大多数有机酸时还形成二氧化碳。

第三阶段为产甲烷阶段。产甲烷细菌将乙酸、乙酸盐、二氧化碳和氢气等转化为甲烷。

缺氧装置550与厌氧装置540连通。缺氧装置550用于对焦化废水进行生物反硝化处理。缺氧装置550为缺氧池或缺氧箱。

生物反硝化处理是指在缺氧的环境下，兼性厌氧菌以水中的NO₃ ^-或NO₂ ^-代替氧作为电子受体，将NO₃ ^-或NO₂ ^-通过异化作用还原为气态的氮氧化物NO和N₂O，然后继续还原为N₂的过程。反硝化菌有异养型反硝化菌和自养型反硝化菌以及兼性化能自养型反硝化菌。异养型反硝化菌在厌氧条件下利用NO₃ ^-或NO₂ ^-中的氧去氧化有机质，获得能量；自养型反硝化菌如脱氮硫杆菌（T.denitrificans）在缺氧环境中利用NO₃ ^-中的氧将硫或硫代硫酸盐氧化成硫酸盐，从中获得能量来同化CO₂；兼性化能自养型，如脱氮副球菌（Paracoccusdenitrificans）能利用氢的氧化作用作为能源，以O₂或NO₃ ^-作为电子受体，使NO₃ ^-被还原成N₂O或N₂。

好氧装置560与缺氧装置550连通。好氧装置560用于让活性污泥进行有氧呼吸，进一步把有机物分解成无机物（比如水和二氧化碳）。本实施方式中，好氧装置560为多管内循环三相生物流化床。需要说明的是，好氧装置560也可为其他类型的三相流化床。

多管内循环三相生物流化床是一种新型的流化床反应器，它在保持传统三相生物流化床所具有优点：反应器内混合性能好、传质速率快、污泥浓度大、有机物负荷高的同时，解决了传统三相生物流化床存在的问题，并具有一系列新的特点，具体表现在以下：

①可控制生物膜厚度的过度增长。在传统三相生物流化床中，气速和液速均不能很大，如果大大地超过载体的终端沉降速度，则由于载体只作单向上流运动，生物粒子将大量进入沉淀分离区，因此极易带出反应器。为了防止载体的流失，反应器内流体的剪切力不能有效地控制过度增长的生物膜。而在循环式流化床中，由于气、液、固在升流区和降流区之间循环流动，循环速度很大，载体却不易被带出反应器，在一般情况下，循环速率远大于载体终端沉速，流体造成的剪切作用可有效控制生物膜厚度，以避免过厚的生物膜引起的内传质阻力增大，使循环式流化床中生物膜保持较高的活性。

②载体流失量少。由于循环式流化床的紊动剪切及摩擦可使过厚的生物膜自行脱落，因此可防止载体的大量流失。

③载体流化性能好。传统三相生物流化床为保证载体的充分流化，在不进行回流的情况下必须采用较大的高径比，即反应器的直径必须小，高度较大，而循环式生物流化床只要升流筒直径合适（过小会引起气泡聚和）并保证一定的表观气速，就可实现良好的载体分流。同时，载体在升流区和降流区之间循环流动，所受到的摩擦，剪切力基本相同，不存在传统三相流化床中的载体分层现象，载体流化具有良好的均匀性，这对于生物膜的良好生长十分有利。

④氧的转移效率高。传统三相流化床全部从反应器顶部溢出，而在循环式流化床中，液体在升流管和降流管之间循环流动，循环液体将升流管中的一些小气泡挟带进入降流管，只有部分气体从顶部逸出，使气液接触时间延长，故充氧效率高。

内循环三相生物流化床还具有以下优点：相对接触氧化COD承受力高，不会因为进水COD过高而抑制生化；流动阻力小，在维持同样循环速度的情况下供气量可减小，从而降低了运行费用；反应器起始流化较容易，减少了操作运行的复杂性；由于结构更加紧凑，可减少所占空间及地面。

二级电催化氧化装置570与好氧装置560连通。二级电催化氧化装置570用于对焦化废水进行深度电氧化，进一步分解之前流程中没有分解完全的大分子有机物。具体在本实施方式中，二级电催化氧化装置570为电催化氧化塔。

二级电催化氧化装置570中使用的氧化剂为H₂SO₄和H₂O₂。

二级沉淀装置580与二级电催化氧化装置570连通。二级沉淀装置520用于除去焦化废水中的沉淀。根据需求不同，二级沉淀装置580可以为沉淀塔、沉淀池、沉淀箱等多种形式。

曝气生物滤池610与二级沉淀装置580连通。曝气生物滤池610属于好氧装置的一种，用于让活性污泥进行有氧呼吸，进一步把有机物分解成无机物。

优选的，焦化废水在曝气生物滤池610中停留的时间为12小时。

曝气生物滤池（BAF）是一种新型生物膜法污水处理工艺，最大规模达几十万吨每天，并发展为可以脱氮除磷，具有去除SS、COD、BOD、硝化、脱氮、除磷、去除AOX（有害物质）的作用。曝气生物滤池610集生物氧化和截留悬浮固体一体，节省了后续沉淀池(二沉池)，具有容积负荷、水力负荷大，水力停留时间短，所需基建投资少，出水水质好：运行能耗低，运行费用少的特点。

膜生物反应器620与曝气生物滤池610连通。膜生物反应器620属于好氧装置的一种，用于让活性污泥进行有氧呼吸，进一步把有机物分解成无机物。膜生物反应器620与好氧装置560配合，处理后出水的水质好。

膜生物反应器620（MBR），作为回用水处理工艺。由于MBR的截留作用，避免了微生物的流失，生物反应器内可保持高的污泥浓度，从而提高了体积负荷，降低了污泥负荷，具有极强的抗冲击能力。又由于膜的截留作用，使SRT延长，营造了有利于增殖缓慢的微生物生长，如硝化细菌生长的环境，可以提高系统的硝化能力，同时有利于提高难降解大分子有机物的处理效率和促使其彻底的分解。在运行过程中，较大的水力循环，有利于污水的均匀混合，因而使活性污泥有很好的分散性，大大提高了处理效率和稳定性。

需要说明的是，焦化废水氧化及生化处理设备500还可以进一步包括过滤装置（图未示），过滤装置与膜生物反应器620连通，用于过滤经过膜生物反应器620处理的焦化废水。当然，过滤装置也可省略，此时经过膜生物反应器620处理的焦化废水直接使用焦化废水深度处理设备700进行处理。

焦化废水氧化及生化处理设备500综合利用电催化氧化及生物氧化技术，可以有效降解焦化废水中的有机物。

进一步的，焦化废水处理系统10还包括污泥处理设备900。污泥处理设备900包括污泥池910及压滤机920。气浮装置130、一级沉淀装置520、缺氧装置550、好氧装置560、二级沉淀装置580、曝气生物滤池610及膜生物反应器620产生的沉淀送入污泥池910。污泥池910的污泥经由气动隔膜泵加入压滤机压滤后，污泥外运，滤液回注入调节装置120。

焦化废水深度处理设备700包括一级粗滤装置710、二级粗滤装置720、一级过渡装置730、一级保安过滤装置740、纳滤装置750、二级过渡装置760、二级保安过滤装置770及反渗透过滤装置780。

一级粗滤装置710与膜生物反应器620连通。一级粗滤装置710用于对经过焦化废水氧化及生化处理设备500处理的焦化废水进行过滤，过滤水中的细小悬浮物、微生物、部分重金属离子等，并能有效降低水的色度。

优选的，一级粗滤装置710为罐体式的过滤器械，外壳一般为碳钢、不锈钢或者玻璃钢，内部填充滤料。

优选的，一级粗滤装置710的滤料选自沸石及海绿石中的至少一种。优选为沸石。沸石是一种极性物质，是极性很强的吸附剂，对极性分子和不饱和分子有机物，如卤代烃有很强的吸附效果，对非极性分子中极化率大的分子也有较高的选择吸附优势。沸石滤料主要包括天然斜发沸石滤料和活化沸石滤料。

二级粗滤装置720与一级粗滤装置710连通。二级粗滤装置720用于除去焦化废水中细小悬浮物、微生物、部分重金属离子等，并能有效降低水的色度。

二级粗滤装置720为罐体式的过滤器械，外壳一般为碳钢、不锈钢或者玻璃钢，内部填充滤料。

优选的，二级粗滤装置720的滤料选自活性炭及竹炭中的至少一种，优选为活性炭。活性炭滤料，具有发达的中孔结构和发达的比表面积，吸附容量大、过滤速度快，不含锌盐的特性，是一种优良的滤料。

一级过渡装置730与二级粗滤装置720连通。一级过渡装置730用于收容经过二级粗滤装置720处理的焦化废水，保持整个系统水流进出稳定，起缓冲作用。一级过渡装置730可以为过渡池或过渡箱。

一级保安过滤装置740与一级过渡装置730连通。保安过滤（cartridgefiltration）的过程中，水从微滤滤芯的外侧进入滤芯内部，微量悬浮物或细小杂质颗粒物被截留在滤芯外部的过程。一级保安过滤装置740用于过滤除去50μm以上的杂质。一级保安过滤装置740的滤料为聚丙烯，空隙为1μm~300μm，采用五内轴内密外疏结构。一级保安过滤装置740设有用于投放阻垢剂的投药口。

纳滤装置750与一级保安过滤装置740连通。纳滤(NF)是介于超滤与反渗透之间的一种膜分离技术，其截留分子量在80-1000的范围内，孔径为几纳米。经过纳滤等高级过滤装置过滤后，有大约70%的水成为水质达标的水，这些水外输，剩余30%的水随着过滤水量的连续增加，里面的成分（污染物）会不断累积，为浓水。纳滤装置750过滤后的得到的浓水回注至调节装置120。

二级过渡装置760与纳滤装置750连通。二级过渡装置760用于收容经过纳滤装置750处理的焦化废水。二级过渡装置760可以为过渡池或过渡箱。

二级保安过滤装置770与二级过渡装置760连通。二级保安过滤装置770的滤料为聚丙烯，空隙为1μm~300μm，采用五内轴内密外疏结构。二级保安过滤装置770设有用于投放阻垢剂的投药口。

反渗透过滤装置780与二级保安过滤装置770连通。

反渗透（RO）技术是一种先进的膜分离技术。这种技术使欲分离的溶液中某些成份在压力的作用下，透过一种具有选择透过性的半透膜—反渗透膜，在膜的低压侧收集透过物，而在膜的高压侧则为被阻留的其它成分的浓溶液。它是一种节能、高效、无污染和实用性强的高新技术。

水通过一种半透膜进入一种溶液或从一种稀溶液向一种比较浓的溶液的自然流动称作渗透。这种对水或溶液具有选择透过性的膜称之为半透膜。但是在浓溶液一边加上适当的压力则可使渗透停止，当稀溶液向浓溶液的渗透停止时的压力称为渗透压。反渗透则是在浓溶液一边加上比自然渗透压更高的压力，扭转自然渗透方向，把浓溶液中的水压到半透膜的另一边，这和自然界的正常渗透过程相反，因此称为反渗透。这种特制的半透膜称为反渗透膜。

反渗透过滤装置780主机的主要部分是RO膜组件。RO膜，即反渗透膜，孔径达到0.0001微米，能够过滤70%大分子，包括盐分。本系统采用的RO膜能保证主机除盐长期、稳定、可靠地达到设计要求，本反渗透主机设计反渗透水温为25℃，水的利用率为70%，系统总脱盐率大于等于97%，并有电导率的随机显示，并带有自动报警功能。

请参阅图2，图2所示为RO处理工艺流程图。

经反渗透过滤装置780过滤后的清水流入清水池800中，可回用于绿化或其它工艺用水；过滤后的浓水回注至调节装置120。

一级粗滤装置710、二级粗滤装置720、纳滤装置750及反渗透过滤装置780之后的浓水及反冲洗水回注至调节装置120中。

经过焦化废水深度深度处理设备700处理的焦化废水的COD值较低，同时可以除去焦化废水中的杂质，使焦化废水可以达标排放。

焦化废水经过焦化废水煤焦油处理设备100、焦化废水氧化及生化处理设备500及焦化废水深度处理设备700处理后，可以有效的去除焦化废水中的悬浮物、有机物及氨氮，最终输出的处理过的焦化废水可以达到排放标准。最终输出的废水，pH值为7~9，COD小于500mg/L，悬浮物小于20mg/L，挥发酚小于0.5mg/L，氰化物小于0.5mg/L，氨氮小于25mg/L。

需要说明的是，一级过渡装置730及二级过渡装置760可以省略，此时一级保安过滤装置740与二级粗滤装置720直接连通，二级保安过滤装置770与纳滤装置750直接连通。

请参阅图1，一实施方式的焦化废水处理方法，包括以下步骤：

步骤S101、提供焦化废水处理系统10。

步骤S102、使用隔油装置110去除焦化废水中的颗粒较大的悬浮油。

具体的，含油废水通过配水槽进入平面为矩形的池中，沿水平方向缓慢流动，在流动中油类上浮至水面，由集油管或设置在池面的刮油机推送到集油管中然后流入脱水罐。在池中沉淀下来的重油及其他杂质，积聚到池底污泥斗中，通过排泥管进入污泥罐中，经过隔油处理的废水则溢流入排水渠排出池外，进行后续处理，以去除乳化油及其他污染物。

优选的，焦化废水在隔油装置110中停留2小时~6小时。

需要说明的是，焦化废水在进入隔油装置110处理之前可使用调节池或调节箱（图未示）处理，使进入隔油装置110的废水均质化，从而保证进入隔油装置110的焦化废水的水质是稳定的，因此，可以在隔油装置110之前设置调节池或调节箱。本实施方式中，调节池或调节箱与隔油装置110的体积比为1:5~1：3。

优选的，使用调节装置处理经过隔油装置110处理的焦化废水，使经过隔油装置110处理的焦化废水均质化。

步骤S103、使用气浮装置130除去焦化废水中较大的悬浮物。

气浮是利用高度分散的微小气泡为载体去粘附废水中疏水基的物体，使其小气泡和物体视为一个整体，其整体密度小于水而上浮到水面，从而实现固液或者液液分离的过程。气浮装置130可以为平流式气浮装置或升流式气浮装置，优选为平流式气浮装置。

根据微气泡产生的原理不同，气浮装置130可以为曝气气浮装置、溶气气浮装置及电解气浮装置，只要能除去焦化废水中的较大的悬浮物即可，根据需要还可将曝气气浮装置、溶气气浮装置及电解气浮装置中的至少两个串联使用。

溶气气浮是指空气加压溶入水中达到饱和，溶气水流减压进入气浮池时即释出微气泡。加压溶气水可以是所处理水的全部或一部分，也可以是气浮池出水的回流水，回流水量占所处理水量的百分比称回流比，是影响气浮效率的重要因素，须由试验确定。加压溶气法的设备有加压泵、溶气罐和空气压缩机等。溶气罐为承压钢筒，内部常设置导流板或放置填料。溶气罐出水通过减压阀或释放器进入气浮池。

优选的，在气浮装置130的反应区投放破乳剂，破乳剂优选为浓度为7%的氯化铝，当然，其他业内常用的破乳剂也可以。具体在操作的过程中，根据进入气浮装置130的焦化废水中煤焦油的含量来确定破乳剂的投放量，当焦化废水中含油量在400mg/L以内时，破乳剂的投放量为500mg/L（破乳剂的量与焦化废水的体积比），含油量为400mg/L~1000mg/L时，破乳剂投放量为400mg/L~1000mg/L。

优选的，气浮装置130处理焦化废水的时间为0.5小时~2小时。

优选的，经过气浮装置130处理的焦化废水的含油量在30mg/L以内。

优选的，经过调节装置120调节均质化的焦化废水在进入气浮装置130之前先使用吹脱塔300除去焦化废水中以铵离子（NH⁴⁺）和游离氨（NH₃）的形式存在的氮。经过吹脱塔300处理的焦化废水再次进入调节装置120中调节均质化，然后再使用气浮装置去除焦化废水中较大的悬浮物。

步骤S104、使用酸析装置140进一步除去焦化废水中的乳化状煤焦油。

从气浮装置130排出的焦化废水进入酸析装置140，加入硫酸做酸析处理进一步除去焦化废水中的乳化状煤焦油。

优选的，硫酸的投放量为50mg/L。硫酸可以有两种添加方法，其一是98%浓硫酸直接加，本污水系统含曝气、搅拌装置，可以混合均匀；其二，将98%的浓硫酸稀释至10%~20%浓度的硫酸溶液。

焦化废水经过步骤S101~步骤S104处理后煤焦油的含量在20mg/L以内，可以避免焦化废水中过量的煤焦油对后续的处理设备产生破坏。

步骤S105、使用一级电催化氧化装置510对焦化废水进行电催化氧化，以提高焦化废水中5日生化需氧量（BOD5）与化学需氧量（COD）的比值。

优选的，焦化废水在一级电催化氧化装置510中停留的时间为40分钟~90分钟。

具体的，酸性条件下，在电催化氧化的6～24V低压直流静电场中，有催化剂存在的条件下，调节pH≤4后，电催化氧化处理时催化剂为FeSO₄和H₂O₂。

该步骤中，在酸性条件下加入FeSO₄和H₂O₂，同时生成羟基自由基子·OH，因·OH具有极强氧化性，使部分有机物变成CO2和H2O，残存有机物进行水解-酸化，大分子子断链成小分子，进一步使小分子有机物氧化成有机酸，从而提升BOD5/COD比值，奠定了后续生化处理的基础。后续处理工艺通过厌氧菌的“水解”和“酸化”作用，以及后续的好氧菌消化，以厌氧后的有机物为养料被好氧菌吸收分解成CO₂和H₂O。

步骤S106、使用一级沉淀装置520除去焦化废水中的沉淀。

具体的，采用带有污泥斗的沉淀塔，带有悬浮物的污水进入后静置至悬浮物沉积至污泥斗后完成沉淀过程。

根据需求不同，一级沉淀装置520可以为沉淀塔、沉淀池、沉淀箱等多种形式。

步骤S107、使用过渡装置530调节焦化废水的pH值。

本实施方式中，使用氢氧化钠溶液调节收容在过渡装置530中的焦化废水的pH值至6.5~7.5。优选的，氢氧化钠溶液的质量浓度为7%。需要说明的是，收容在过渡装置530的pH值不限于调节至6.5~7.5，根据后续处理的要求调节收容在过渡装置530中的焦化废水的pH值。同时，也不限于使用氢氧化钠溶液调节焦化废水的pH值，使用其他碱性溶液如氢氧化钾、碳酸钠等或碱性废水都可以。

步骤S108、使用厌氧装置540对焦化废水进行厌氧生物处理。

对焦化废水进行厌氧生物处理，从而将焦化废水中的有机物分解转化为无机物。优选的，焦化废水在厌氧装置540中停留6小时~12小时。

废水厌氧生物处理是指在无分子氧条件下通过厌氧微生物（包括兼氧微生物）的作用，将废水中的各种复杂有机物分解转化成甲烷和二氧化碳等物质的过程，也称厌氧消化。废水厌氧生物处理与好氧过程的根本区别在于不以分子态氧作为受氢体，而以化合态氧、碳、硫、氮等为受氢体。

厌氧生物处理是一个复杂的微生物化学过程，依靠三大主要类群的细菌，即水解产酸细菌、产氢产乙酸细菌和产甲烷细菌的联合作用完成。因而粗略地将厌氧消化过程划分为三个连续的阶段，即水解酸化阶段、产氢产乙酸阶段和产甲烷阶段。

第一阶段为水解酸化阶段。复杂的大分子、不溶性有机物先在细胞外酶的作用下水解为小分子、溶解性有机物，然后渗入细胞体内，分解为小分子、溶解性有机物，然后渗入细胞体内，分解产生挥发性有机酸、醇类、醛类等。这个阶段主要产生较高级脂肪酸。

第二阶段为产氢产乙酸阶段。在产氢产乙酸细菌的作用下，第一阶段产生的各种有机酸被分解转化成乙酸和氢气，在降解大多数有机酸时还形成二氧化碳。

第三阶段为产甲烷阶段。产甲烷细菌将乙酸、乙酸盐、二氧化碳和氢气等转化为甲烷。

步骤S109、使用缺氧装置550对焦化废水进行生物反硝化处理。

优选的，焦化废水在缺氧装置550中停留6小时~12小时。

生物反硝化处理是指在缺氧的环境下，兼性厌氧菌以水中的NO₃ ^-或NO₂ ^-代替氧作为电子受体，将NO₃ ^-或NO₂ ^-通过异化作用还原为气态的氮氧化物NO和N₂O，然后继续还原为N₂的过程。反硝化菌有异养型反硝化菌和自养型反硝化菌以及兼性化能自养型反硝化菌。异养型反硝化菌在厌氧条件下利用NO₃ ^-或NO₂ ^-中的氧去氧化有机质，获得能量；自养型反硝化菌如脱氮硫杆菌（T.denitrificans）在缺氧环境中利用NO₃ ^-中的氧将硫或硫代硫酸盐氧化成硫酸盐，从中获得能量来同化CO₂；兼性化能自养型，如脱氮副球菌（Paracoccusdenitrificans）能利用氢的氧化作用作为能源，以O₂或NO₃ ^-作为电子受体，使NO₃ ^-被还原成N₂O或N₂。

步骤S110、使用好氧装置560对焦化废水进行好氧处理。

该步骤中，在好氧装置560中添加活性污泥，一般从生活污水厂获得，活性污泥强曝气，使溶解氧在2mg/L以上。

优选的，焦化废水在好氧装置560中停留的时间为12小时~36小时。

步骤S111、使用二级电催化氧化装置570对焦化废水进行深度电催化氧化处理。

优选的，焦化废水进行深度电催化氧化处理之前，先使用硫酸将经过好氧装置560处理的焦化废水的pH值调节为3.5~4.5。具体在本实施方式中，硫酸的质量浓度为5%。

优选的，使用二级电催化氧化装置570对焦化废水进行深度电催化氧化处理使用的催化剂为H₂SO₄和H₂O₂。

优选的，焦化废水在二级电催化氧化装置570中停留的时间为45分钟。

步骤S112、使用二级沉淀装置580除去焦化废水中的沉淀。

根据需求不同，二级沉淀装置580可以为沉淀塔、沉淀池、沉淀箱等多种形式。

优选的，该步骤中向焦化废水中加入氢氧化钠。

步骤S113、使用曝气生物滤池610对焦化废水进行处理。

优选的，焦化废水在曝气生物滤池610中停留的时间为12小时。

步骤S114、使用膜生物反应器620对焦化废水进行处理。

优选的，经过步骤S101~114处理的焦化废水中，COD降至500mg/L以内，挥发酚在0.5mg/L以内，含油在20mg/L以内，固体悬浮物在20mg/L以内。

步骤S115、使用一级粗滤装置710对焦化废水进行一级粗滤。

一级粗滤用来过滤水中的细小悬浮物、微生物、部分重金属离子等，并能有效降低水的色度。

步骤S116、使用二级粗滤装置720对焦化废水进行二级粗滤。

步骤S117、使用一级保安过滤装置740对焦化废水进行一级保安过滤。

一级保安过滤用于除去焦化废水中50μm以上的杂质。

优选的，进行一级保安过滤的过程中，可以向一级保安过滤装置740中加入阻垢剂。

优选的，在步骤S116及步骤S117之间还包括步骤：将经过二级粗滤的焦化废水注入第一过渡装置730中。

步骤S118、使用纳滤装置750对焦化废水进行纳滤。

对焦化废水进行纳滤用于除去焦化废水中1nm~10nm的杂质。

步骤S119、使用二级保安装置770对焦化废水进行二级保安过滤。

优选的，进行二级保安过滤的过程中，可以向二级保安过滤装置770中加入阻垢剂。

优选的，在步骤S118及步骤S119之间还包括步骤：将经过纳滤的焦化废水注入第二过渡装置760中。

步骤S120、使用反渗透过滤装置780装置对焦化废水进行反渗透过滤处理。

经过反渗透过滤处理的焦化废水流入清水池800中，可以用于绿化或其它工艺用水；过滤后的浓水回注至调节装置120。

优选的，步骤S115、步骤S116、步骤S118及步骤S120处理之后的得到的浓水及反冲洗水回注至调节装置120中。

优选的，步骤S103、步骤S106、步骤S109、步骤S110、步骤S112、步骤S113及步骤S114产生的沉淀送入污泥池910。污泥池910的污泥经压滤机压滤后，污泥外运，滤液回注入调节装置120。

焦化废水上述焦化废水处理方法处理后，可以有效的去除焦化废水中的悬浮物、有机物及氨氮，最终输出的处理过的焦化废水可以达到排放标准。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (5)

1.一种焦化废水氧化及生化处理设备，其特征在于，包括：

一级电催化氧化装置，所述一级电催化氧化装置用于对焦化废水进行电催化氧化；

一级沉淀装置，与所述一级电催化氧化装置连通，所述一级沉淀装置用于除去焦化废水中的沉淀；

厌氧装置，与所述一级沉淀装置连通，所述厌氧装置用于对焦化废水进行厌氧生物处理；

缺氧装置，与所述厌氧装置连通，所述缺氧装置用于对所述焦化废水进行生物反硝化处理；

好氧装置，与所述缺氧装置连通，所述好氧装置用于对所述焦化废水进行好氧处理；

二级电催化氧化装置，与所述好氧装置连通，所述二级电催化氧化装置用于对焦化废水进行深度电催化氧化处理；

二级沉淀装置，与所述二级电催化氧化装置连通，所述二级沉淀装置用于除去焦化废水中的沉淀；

曝气生物滤池，与所述二级沉淀装置连通；

膜生物反应器，与所述曝气生物滤池连通；及

过滤装置，与所述膜生物反应器连通。

2.根据权利要求1所述的焦化废水氧化及生化处理设备，其特征在于，所述焦化废水氧化及生化处理设备还包括连通所述一级沉淀装置及所述厌氧装置的过渡装置，所述过渡装置用于收容经过所述一级沉淀装置处理过的焦化废水。

3.根据权利要求1所述的焦化废水氧化及生化处理设备，其特征在于，所述一级电催化氧化装置为电催化氧化塔。

4.根据权利要求1所述的焦化废水氧化及生化处理设备，其特征在于，所述一级沉淀装置为沉淀塔、沉淀池或沉淀箱。

5.根据权利要求1所述的焦化废水氧化及生化处理设备，其特征在于，所述好氧装置为三相流化床。

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