CN204058121U - 一种煤化工废水深度处理装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种煤化工废水深度处理装置，属于工业废水处理领域，主要涉及一种两级臭氧催化氧化-活性炭联用深度处理煤化工废水的装置。采用两级臭氧催化氧化可以实现难降解有机物的深度氧化分解，提高出水处理效果。联合活性炭吸附作用，保证出水水质稳定达到排放标准和回用标准，装置抗冲击负荷能力强。臭氧反应柱前设置调节水箱和保安过滤器，有效去除原水中悬浮物，满足臭氧氧化对进水水质的要求，提高臭氧利用效率。高循环比循环水通过水射器与臭氧混合更加充分，节约臭氧投加量。本实用新型解决现有煤化工废水的深度处理中技术问题，具有节省臭氧投加量、抗冲击负荷能力强，处理效果稳定等优点，可以用于难降解有机废水深度处理。
Description
技术领域
本实用新型专利涉及一种煤化工废水深度处理装置，尤其涉及一种两级臭氧催化氧化-活性炭联用的煤化工废水深度处理装置，属于工业废水处理领域。
背景技术
目前，煤制油、煤制气等煤化工产业是煤炭清洁利用的重要方向，欧美等发达国家均将其作为未来能源技术的制高点，长期大力推进洁净煤技术研发。我国是煤炭储量大国，采用煤炭制气、制油的煤化工项目越来越多。煤化工生产过程中会产生大量的废气、废液、废渣，严重制约了煤化工产业的发展，成为其发展的瓶颈。《国家能源科技“十二五”规划》已将煤化工“三废”处理列为重大技术研究之一，可见煤化工废水处理的研究对环保有着深远的而重要的意义。
煤化工废水是一种成分复杂且难生物降解的有机废水，其主要有机成分为酚类化合物、多环芳烃（PAH）和含有N，S及O的杂环化合物等。煤化工废水的处理流程通常是首先经过隔油-气浮进行除油除渣等预处理，之后废水进入生化反应阶段和混凝沉淀强化处理阶段，但是通常经过以上传统处理手段，煤化工废水中难降解污染物也很难完全去除，生化处理后废水中COD仍在250-450mg/L左右，混凝沉淀后出水中COD在80-180mg/L之间，而且混凝沉淀对色度去除有限，出水中COD、氨氮及色度等难以达到排放标准和回用标准。因此，需要增加进一步的深度处理，以实现废水的达标排放及资源化的目的。
臭氧是一种强氧化剂，能够氧化含有苯环的难降解有机物，具有氧化能力强，没有二次污染等优点。废水中难降解有机物的氧化分解从反应过程的角度可以分为两阶段，第一阶段即为难降解有机物的断链、开环，使大分子有机物降解为小分子有机物；第二阶段是让小分子有机物进一步氧化分解，将部分小分子有机物氧化分解为H2O和CO2。传统一级式臭氧氧化主要是第一阶段的反应，废水中有机物从大分子有机物氧化分解为小分子有机物，小分子有机物很难再进行下一步的氧化分解，因此有机物仍存在于废水中，只是形式上的变化，并没有得到实质性的去除，出水仍不能达到排放标准，而且抗冲击能力较差，出水水质不稳定。
臭氧应用于废水处理中，进水中悬浮物（SS）、pH、投加方式和温度等对臭氧催化氧化效果影响较大。当悬浮物过高时，臭氧催化氧化也会将悬浮物有机物氧化分解，从而造成因臭氧的过量无效的消耗而导致废水中有机物没有得到充分氧化，甚至废水中有机物不但不会降低反而会出现升高的现象，对废水深度处理效果影响非常大。因此，臭氧氧化对进水水质要求较高，需要对原水进行调节和控制。臭氧与废水接触方式直接影响臭氧的利用率，臭氧的利用率与运行成本直接相关，也同时直接影响着处理效果。因此，在臭氧催化氧化应用于难降解煤化工废水深度处理中，如何控制进水水质和如何提高臭氧的利用率是臭氧应用中亟待解决的技术问题。
发明内容
本实用新型旨在解决上述技术问题，涉及一种煤化工废水深度处理装置，主要基于两级臭氧催化氧化和活性炭吸附联合应用来实现。根据难降解有机物氧化反应机理，采用两级臭氧催化氧化，联合活性炭的吸附作用进行强化，保证出水有机物浓度和色度达到城市污水处理厂污染物排放标准和回用水标准，具有节省臭氧投加量、抗冲击负荷能力强，处理效果稳定等优点，可以用于煤化工废水深度处理。
本实用新型的技术方案是通过如下方式实现的：一种煤化工废水深度处理装置设有调节水箱，臭氧反应柱I，臭氧反应柱II，活性炭吸附柱，臭氧发生器。所述调节水箱通过出水阀、保安过滤器、提升泵、流量计与臭氧反应柱I相连。所述臭氧反应柱I通过出水阀与臭氧反应柱II相连；所述臭氧反应柱II通过出水阀与活性炭吸附柱相连。所述臭氧反应柱I和臭氧反应柱II设有臭氧催化氧化区I和臭氧催化氧化区II，装填臭氧催化剂。所述活性炭吸附柱设有活性炭吸附区，装填颗粒活性炭。
特别地，所属调节水箱设有沉淀区和储水区两个分区，废水进入沉淀区主要目的在于废水中颗粒态悬浮物进行快速沉淀，从而减少进入臭氧反应柱的颗粒态悬浮有机物（SS），满足臭氧氧化对原水水质较高的要求。沉淀区设有溢流堰用于排水，沉淀区出水进入储水区，沉淀区底部设有污泥排放管。
特别地，所述调节水箱设有沉淀区和储水区两个分区，所述沉淀区设置溢流堰排水，出水进入储水区，沉淀区底部设有污泥排放管。
特别地，所述臭氧反应柱I设有循环水系统，其特征在于循环水通过循环水出水阀I与循环泵I、水射器I与臭氧反应柱I底部进水管I相连。所述臭氧反应柱II设有循环水系统，循环水通过循环水出水阀II与循环泵II、水射器II与臭氧反应柱II底部进水管II相连。
特别地，所述臭氧反应器通过臭氧流量调节阀I、流量计I与水射器I相连，所述臭氧反应器通过臭氧流量调节阀II、流量计II与水射器II相连。
特别地，所述臭氧反应柱I通过顶部排气阀I、臭氧反应柱II通过顶部排气阀II与臭氧排放主管相连。
本实用新型装置运行步骤如下：
（1）待处理的煤化工废水进入调节水箱沉淀区，沉淀区内废水中悬浮有机物通过沉淀得到去除，沉淀区废水通过溢流堰排水，出水进入储水区，储水区主要用于水质均和与pH值的调节。储水区的废水通过出水阀、保安过滤器、提升泵和流量计进入臭氧反应柱I，进入臭氧反应柱I的原水水质保持在T=10~35℃，pH=6~10，SS=30~100mg/L;
（2）原水从臭氧反应柱I下部进水口进入臭氧反应柱I，废水自下向上经过臭氧催化氧化区II，从出水阀I出水。臭氧催化氧化区I，装填臭氧催化剂，催化剂为非均相催化剂，装填高度为0.5-0.8m。臭氧反应柱I中臭氧接触时间30-60min，臭氧投加量与进水COD关系为(0.5-3）：1。臭氧反应柱I设置循环水系统，循环水流量与进水流量比为（3-5）：1，循环水与臭氧通过水射器I充分混合，之后进入臭氧反应柱I，难降解有机物在臭氧催化氧化下，大分子有机物分解为小分子有机物;
（3）臭氧反应柱I出水自臭氧反应柱II下部进水口进入臭氧反应柱II，废水自下向上经过臭氧催化氧化区II，从出水阀II出水。臭氧催化氧化区II，装填臭氧催化剂，催化剂为非均相催化剂，装填高度0.3-0.5m。臭氧反应柱II中臭氧接触时间20-45min，臭氧投加量与进水COD关系为(0.5-2.6）：1。臭氧反应柱II设置循环水系统，循环水流量与进水流量比为（3-5）：1，循环水与臭氧发生器产生的臭氧通过水射器II充分混合，之后进入臭氧反应柱II，废水中有机物在臭氧催化氧化下进一步分解，步骤（2）中产生的小分子有机物可以氧化为H2O和CO2从废水中完全去除;
（4）臭氧反应柱II的出水通过出水管进入活性炭吸附柱，活性炭吸附柱设置的活性炭吸附区，装填颗粒活性炭，装填高度0.5-0.8m。活性炭吸附柱水力停留时间为40-60min，废水中有机物在活性炭吸附下进一步去除，处理后的废水通过出水管排出。
通过采用前述技术方案，本实用新型具有的优势和积极效果：
1）本实用新型包括两级臭氧催化氧化，臭氧反应柱I中主要是将大分子有机物氧化为小分子有机物、臭氧反应柱II中主要是将小分子有机物进行深度氧化分解，变为H2O和CO2，从而将废水中难降解有机物真正从废水中去除，提高有机物去除效果；与活性炭吸附柱联用，通过活性炭吸附作用进一步提高有机物的去除效果，保证稳定的出水水质，提高了装置的抗冲击负荷能力，解决了煤化工深度处理的技术问题。本发明中所述装置出水COD和色度可以稳定达到城市污水处理厂污染物排放标准一级A排放标准和回用水标准，为进一步实现资源化利用奠定基础;
2）调节水箱设置沉淀区，有利于原水中悬浮物有机物的沉淀；调节水箱与臭氧反应柱之间设置保安过滤器，可以进一步降低进入臭氧反应柱的悬浮物。废水中悬浮有机物浓度得到控制，有效避免臭氧过量消耗，节约臭氧投加量;
3）臭氧反应柱设置循环水系统，高循环比的循环水通过水射器方式充分接触后进入臭氧反应柱，臭氧与废水充分混合后进入臭氧催化氧化区，催化氧化反应中臭氧利用效率更高，节约臭氧投加量，提高了处理效果。
附图说明
图1 为实用新型装置示意图。
图中：1—调节水箱，1.1—沉淀区，1.2—储水区，1.3—溢流堰，1.4—污泥排放管，1.5—出水阀，1.6—保安过滤器，1.7—提升泵，1.8—流量计，2—臭氧反应柱I，2.1—出水阀I，2.2—循环水出水阀I，2.3—循环泵I，2.4—水射器I，2.5—底部进水管I，2.6—臭氧催化氧化区I，2.7—排气阀I，3—臭氧反应柱II，3.1—出水阀II，3.2—循环水出水阀II，3.3—循环泵II，3.4—水射器II，3.5-底部进水管II，3.6—臭氧催化氧化区II，3.7—排气阀II，4—活性炭吸附柱，4.1—活性炭吸附区，5—臭氧发生器， 5.1—臭氧流量调节阀I，5.2—流量计I，5.3—臭氧流量调节阀II，5.2—流量计II，6—出水管，7—臭氧尾气排放管。
具体实施方式
下面结合附图1和实施例对本实用新型作进一步说明。
如图1所示，一种煤化工废水深度处理装置具体运行步骤为：
（1）待进行深度处理的原水首先进入调节水箱的沉淀区，沉淀区主要用于去除水中颗粒态悬浮有机物，废水通过沉淀区的溢流堰排水，出水进入储水区。储水区内废水经过调节水箱出水阀、保安过滤器、提升泵、流量计进入臭氧反应柱I。设置沉淀区和保安过滤器主要是为了减少原水中颗粒态悬浮有机物，保证进入臭氧区的原水水质，避免过量的SS对臭氧利用效率造成过度消耗，进入臭氧反应柱废水中SS的浓度控制在30-100mg/L的水平;
（2）来自调节水箱的废水自臭氧反应柱I底部进入，自下而上经过臭氧催化氧化区I，通过顶部出水管出水。臭氧反应柱I设有循环水系统，循环水流量与进水流量比，即循环比，控制为（3~5）：1，循环水通过循环泵I与水射器I相连。臭氧发生器产生的臭氧通过流量调节阀I和流量计I通入水射器I，循环水与臭氧经过水射器I后充分混合，自臭氧反应柱I底部的进水管I进入臭氧反应柱I的臭氧催化氧化区I，臭氧在催化剂作用下产生较多氧化性极强的羟基自由基，将废水中难降解的有机物氧化分解，大分子有机物氧化为小分子有机物。臭氧反应柱I中气水同向。臭氧催化氧化区I中催化剂填料装填厚度为0.5-0.8m，臭氧接触时间为30-60min，臭氧投加量与进水COD关系为（0.5-3）：1;
（3）来自臭氧反应柱I的废水由臭氧反应柱II下部进水管进入臭氧催化氧化区II，自下而上，通过顶部出水管出水。臭氧反应柱II设有循环水系统，循环水流量与进水流量比即循环比控制为（3~5）：1，循环水通过循环泵II通入水射器II。臭氧发生器产生的臭氧通入水射器II，循环水与臭氧发生器产生的臭氧经过水射器II后充分混合，从臭氧反应柱II底部的进水管进入臭氧反应柱II的臭氧催化氧化区II，臭氧在催化剂作用下产生大量羟基自由基，主要是将废水中小分子有机物进一步氧化分解。臭氧反应柱II中臭氧催化氧化区II中催化剂填料装填厚度为0.3-0.5m，臭氧接触时间为20-45min，臭氧投加量与进水COD关系为(0.5-2.6）：1;
（4）来自臭氧反应柱II的出水自活性炭吸附柱底部进入活性炭吸附区，水中有机物通过活性炭吸附作用得到进一步去除，保证出水水质，提高了装置的抗冲击负荷能力。活性炭吸附柱水力停留时间为45-60min，活性炭填加厚度为0.5-0.8m。活性炭反应柱内水流方向自下而上，出水从上部出水管排出。
实施例：
以某化工厂鲁奇炉煤制气废水处理工艺中混沉池出水作为实验对象，pH=6.5~7.8，COD=85.9~160.1mg/L，色度=350~600度（铂钴比色法），该污水是典型的煤化工废水。每天取样分析一次，试验中采用的分析方法均是国家环保总局发布的标准方法。试验系统如图中所示，由调节水箱，臭氧反应柱I，臭氧反应柱II，活性炭反应柱，臭氧发生器组成，臭氧反应柱I，臭氧反应柱II，活性炭反应柱，均为圆柱形反应器，305不锈钢材质。臭氧反应柱I中臭氧接触时间为60min，臭氧投加量与进水COD之比为2.6:1，催化剂填装高度为0.5m，催化剂为直径3-5mm球状非均相催化剂，循环水流量与进水流量比为4。臭氧反应柱II的臭氧接触时间为45min，臭氧投加量与进水COD之比为2.3:1，催化剂填装高度为0.4m，催化剂为直径3-5mm球状非均相催化剂，循环水流量与进水流量比为4。活性炭反应柱内装填的活性炭为颗粒活性炭，比表面积700-800m2/g，活性炭吸附柱的水力停留时间为45min。采用本实用新型所述装置，出水COD为20-45为mg/L，色度为30度以下，出水COD和色度达到城镇污水处理厂污染物排放标准中的一级A标准和循环冷却水再生水水质标准。
Claims (5)
1.一种煤化工废水深度处理装置，其特征在于，设有调节水箱（1），臭氧反应柱I（2），臭氧反应柱II（3），活性炭吸附柱（4），臭氧发生器（5），所述调节水箱（1）通过出水阀（1.5）、保安过滤器（1.6）、提升泵（1.7）和流量计（1.8）与臭氧反应柱I（2）相连，所述臭氧反应柱I（2）通过出水阀I（2.1）与臭氧反应柱II（3）相连，所述臭氧反应柱II（3）通过出水阀II（3.1）与活性炭吸附柱（4）相连，所述活性炭吸附柱（4）通过出水管（6）排水，所述臭氧反应柱I（2）和臭氧反应柱II（3）分别设有臭氧催化氧化区I（2.6）和臭氧催化氧化区II（3.6），装填臭氧催化剂，所述活性炭吸附柱（4）设有活性炭吸附区（4.1），装填颗粒状活性炭。
2.根据权利要求1所述的一种煤化工废水深度处理装置，其特征在于，所述调节水箱（1）设有沉淀区（1.1）和储水区（1.2）两个分区，所述沉淀区（1.1）的特征在于设置溢流堰（1.3）排水，出水进入储水区（1.2），沉淀区（1.1）底部设有污泥排放管（1.4）。
3.根据权利要求1所述的一种煤化工废水深度处理装置，其特征在于，设有臭氧反应柱I（2）和臭氧反应柱II（3）两级臭氧氧化，所述臭氧反应柱I（2）设有循环水系统，其特征在于循环水通过循环水出水阀I（2.2）与循环泵I（2.3）、水射器I（2.4）与臭氧反应柱I（2）底部进水管I（2.5）相连，所述臭氧发生器（5）通过臭氧流量调节阀I（5.1）、流量计I（5.2）与水射器I（2.4）相连，其特征在于循环水通过水射器I（2.4）与臭氧充分混合，之后进入臭氧反应柱I（2）的臭氧催化氧化区（2.6）。
4.根据权利要求1所述的一种煤化工废水深度处理装置，其特征在于，所述臭氧反应柱II（3）设有循环水系统，循环水通过循环水出水阀II（3.2）与循环泵II（3.3）、水射器II（3.4）与臭氧反应柱II（3）底部进水管II（3.5）相连，所述臭氧发生器（5）通过臭氧流量调节阀II（5.3）、流量计II（5.4）与水射器II（3.4）相连，其特征在于循环水通过水射器II（3.4）与臭氧充分混合，之后进入臭氧反应柱II（3）的臭氧催化氧化区（3.6）。
5.根据权利要求1所述的一种煤化工废水深度处理装置，其特征在于，所述臭氧反应柱I（2）通过顶部排气阀I（2.7）、臭氧反应柱II（3）通过顶部排气阀II（3.7）与臭氧排放主管（7）相连。
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106517482A (zh) * | 2016-11-30 | 2017-03-22 | 浙江绿维环境科技有限公司 | 废母液三级逆流催化反应器及其使用方法 |
| CN107758912A (zh) * | 2016-08-19 | 2018-03-06 | 宝山钢铁股份有限公司 | 一种去除冷轧酸性废水中cod的方法和装置 |
| CN109879481A (zh) * | 2019-04-07 | 2019-06-14 | 苏州金渠环保科技有限公司 | 臭氧和活性炭吸附污水深度处理工艺 |
-
2014
- 2014-08-12 CN CN201420452337.1U patent/CN204058121U/zh active Active
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