CN210796127U - 焦化废水除氟脱色深度处理系统 - Google Patents

焦化废水除氟脱色深度处理系统 Download PDF

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Abstract

本实用新型提供一种焦化废水除氟脱色深度处理系统；包括依次相连的一级反应池、一级沉淀池、二级反应池、气浮池、流化床活性炭吸附池、混凝沉淀池和处理后水池，以及石灰溶解池、浓硫酸储罐、活性炭溶解池和污泥浓缩池；所述污泥浓缩池分别与一级沉淀池、气浮池、混凝沉淀池相连；石灰溶解池、浓硫酸储罐分别与一级反应池相连，二级反应池上设除氟剂加药装置，活性炭溶解池与流化床活性炭吸附池相连，混凝沉淀池上设絮凝剂加药装置；生化前处理单元的生化出水经中间水池后进入所述一级反应池。本实用新型基于焦化废水的性质对各结构单元进行合理设置，在确保运行稳定、维护简单方便的基础上具有优异的除氟效果，处理后的焦化废水可直接达标排放。

Description

焦化废水除氟脱色深度处理系统
技术领域
本实用新型涉及一种焦化废水处理技术领域，尤其涉及一种焦化废水除氟脱色深度处理系统。
背景技术
随着现在工业的发展，工业产生的焦化废水处理问题越来越引人注意。我国是世界第一焦炭生产大国；焦化废水处理问题更是重要。焦化废水一旦超标排放，将对环境有很大危害。
焦化废水是一种高浓度、高污染的有机废水，其毒性大，可生物降解性差，目前普遍采用生化处理系统，但是焦化废水经上述处理后，外排废水中的COD、氟离子、色度、氨氮等仍然很难达标。随着国家环保标准的日益严格以及水资源的日益紧张，对焦化废水进行深度处理变得日益迫切。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种焦化废水除氟脱色深度处理系统；该系统是对焦化废水进行深度处理，确保运行稳定、维护简单方便，同时具有优异的除氟效果，处理后的焦化废水可直接达标排放。
本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的：
本实用新型涉及一种焦化废水除氟脱色深度处理系统，所述深度处理系统包括依次相连的一级反应池2、一级沉淀池3、二级反应池4、气浮池5、流化床活性炭吸附池11、混凝沉淀池9和处理后水池10，以及石灰溶解池20、浓硫酸储罐16、活性炭溶解池14和污泥浓缩池7；所述污泥浓缩池7分别与一级沉淀池3的污泥出口、气浮池5的浮渣出口、混凝沉淀池9的污泥出口相连；所述石灰溶解池20、浓硫酸储罐16分别与一级反应池2相连，所述二级反应池4上设有除氟剂加药装置19，所述活性炭溶解池14与流化床活性炭吸附池11相连，所述混凝沉淀池9上设有絮凝剂加药装置；所述生化前处理单元的生化出水经中间水池1后进入所述一级反应池2。
所述生化前处理单元包括依次相连的调节池、水解酸化池、缺氧好氧生化池和二沉池；二沉池出水经中间水池1后泵提升至所述一级反应池2。
优选的，所述深度处理系统还包括PAC加药装置17；所述PAC加药装置17分别与一级反应池2和二级反应池4相连。
优选的，所述深度处理系统还包括PAM加药装置18；所述PAM加药装置18分别与一级反应池2和二级反应池4相连。
优选的，所述二级反应池4出水经溶气罐加压后，通过减压阀或释放器进入气浮池5。
优选的，所述气浮池5的浮渣出口与污泥浓缩池7之间还设有集渣槽6。
优选的，所述混凝沉淀池9和流化床活性炭吸附池11之间还设有分配井12。
优选的，所述流化床活性炭吸附池11池内设有穿孔曝气装置，所述穿孔曝气装置与鼓风机13相连。
优选的，所述混凝沉淀池上还设有混凝剂加药装置。所述混凝剂为铝基或铁基混凝剂。所述混凝剂选自聚合氯化铝、硫酸铝、氯化铝、硫酸亚铁、硫酸铁及聚合硫酸铁中的一种或几种。
优选的，所述深度处理系统还包括叠螺脱水机8，所述污泥浓缩池7的浓缩污泥出口与叠螺脱水机8相连。
优选的，所述深度处理系统还包括与活性炭溶解池14相连的活性炭料仓15，以及与石灰溶解池20相连的石灰仓21。
与现有技术相比，本实用新型具有如下有益效果：
1、本实用新型基于焦化废水的性质对各结构单元进行合理设置，在确保运行稳定、维护简单方便的基础上具有优异的除氟效果，处理后的焦化废水可直接达标排放；
2、具体而言，显著区别于现有技术的除氟效果主要由以下两个因素起决定作用：
本实用新型发现，除钙盐及混凝剂外，同时加入除氟剂能够提高焦化废水的除氟效果：在废水中加入除氟剂，与碳酸盐反应生成氢氧化物，在混凝过程中氢氧化物与氟离子发生反应生产氟络合物，生产的氟络合物被矾花吸附而产生沉淀；另外，可以在水中加入氧化钙做絮凝剂，提高了废水处理效果；因此，本实用新型系统通过石灰溶解池将石灰投加到一级反应池，通过二级反应池上设除氟剂加药装置进行除氟剂投加，通过在混凝沉淀池上设有絮凝剂加药装置进行聚丙烯酰胺投加，共同提高焦化废水的除氟效果；
氟化钙等氟化物沉淀物在形成后，其沉淀物的颗粒细小，沉淀性能较差，很容易在废水中形成悬浮层或胶体，仅通过普通沉淀法很难实现彻底的固液分离；在本实用新型的系统中先在二级反应池中加入除氟剂降低水中氟离子含量，该废水进入气浮池，水中的除氟剂在水中形成带正电的胶粒，胶粒能够吸附水中的氟离子而相互并聚为絮状物沉淀，结合气浮池内微小气泡粘附的作用，能够有效实现氟化钙的固液分离，同时显著降低污水中氟离子浓度，达到除氟的目的。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为本实用新型的深度处理系统结构示意图；
图2为本实用新型的生化前处理+深度处理系统的工艺流程图；
其中，1为中间水池，2为一级反应池，3为一级沉淀池，4为二级反应池，5为气浮池，6为集渣槽，7为污泥浓缩池，8为叠螺脱水机，9为混凝沉淀池，10为处理后水池，11为流化床活性炭吸附池，12为分配井，13为鼓风机，14为活性炭溶解池，15为活性炭料仓，16为浓硫酸储罐，17为PAC加药装置，18为PAM加药装置，19为除氟剂加药装置，20为石灰溶解池，21为石灰仓，22为原料运输车。
具体实施方式
下面结合实施例对本实用新型进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本实用新型，但不以任何形式限制本实用新型。应当指出的是，对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，还可以做出若干调整和改进。这些都属于本实用新型的保护范围。
实施例
本实施例提供一种焦化废水除氟脱色深度处理系统，其结构示意图如图1所示，所述深度处理系统包括依次相连的一级反应池2、一级沉淀池3、二级反应池4、气浮池5、流化床活性炭吸附池11、混凝沉淀池9和处理后水池10，以及石灰溶解池20、浓硫酸储罐16、活性炭溶解池14和污泥浓缩池7；所述污泥浓缩池7分别与一级沉淀池3的污泥出口、气浮池5的浮渣出口、混凝沉淀池9的污泥出口相连；所述石灰溶解池20、浓硫酸储罐16分别与一级反应池2相连，所述二级反应池4上设有除氟剂加药装置19，所述活性炭溶解池14与流化床活性炭吸附池11相连，所述混凝沉淀池9上设有絮凝剂加药装置；所述生化前处理单元的生化出水经中间水池1后进入所述一级反应池2。
所述生化前处理单元包括依次相连的调节池、水解酸化池、缺氧好氧生化池和二沉池；二沉池出水经中间水池1后泵提升至所述一级反应池2。
所述深度处理系统还包括PAC加药装置17和PAM加药装置18；所述PAC加药装置17分别与一级反应池2和二级反应池4相连；所述PAM加药装置18分别与一级反应池2和二级反应池4相连。
所述流化床活性炭吸附池11池内设有穿孔曝气装置，所述穿孔曝气装置与鼓风机13相连。
所述混凝沉淀池上还设有混凝剂加药装置。所述混凝剂为铝基或铁基混凝剂。所述混凝剂选自聚合氯化铝、硫酸铝、氯化铝、硫酸亚铁、硫酸铁及聚合硫酸铁中的一种或几种。
所述深度处理系统还包括叠螺脱水机8，所述污泥浓缩池7的浓缩污泥出口与叠螺脱水机8相连。
所述深度处理系统还包括与活性炭溶解池14相连的活性炭料仓15，以及与石灰溶解池20相连的石灰仓21。通过原料运输车22将石灰原料运送至石灰仓21。
作为本实施例的一个优选方案，所述二级反应池4出水经溶气罐加压后，通过减压阀或释放器进入气浮池5。
作为本实施例的一个优选方案，所述气浮池5的浮渣出口与污泥浓缩池7之间还设有集渣槽6；所述混凝沉淀池9和流化床活性炭吸附池11之间还设有分配井12。
本实施例的焦化废水除氟脱色深度处理系统的工艺流图如图2所示：
焦化废水经调节池收集后进入水解酸化池，水解后进入A/O池(缺氧好氧生化池)进行缺氧好养生化，经二沉池泥水分离后进入深度处理系统。
生化系统二沉池的出水，即生化废水进入中间水池，经过均质均量之后废水经泵提升至一级反应池，池内投加石灰、硫酸(pH调节剂)、PAC(聚合氯化铝)及PAM等药剂与废水进行反应，反应后的混合液自流进入一级沉淀池，经固液分离后的上清液自流至二级反应池。废水在二级反应池内与石灰、除氟剂、PAC及PAM进一步反应除氟，反应后的废水自流进入气浮池进行固液分离。气浮的出水自流至流化床活性炭吸附池，废水在流化床内与活性炭粉进行吸附反应以达到脱色的目的。
经吸附脱色后的含有活性炭的废水自流至混凝沉淀池的混凝区，通过投加PAM(聚丙烯酰胺)进行絮凝后自流进入混凝沉淀池的沉淀区沉淀，经泥水分离后的清水进入处理后水池暂存，并通过外排水泵提升至出水外排管进行外排。
混凝沉淀池的沉淀的污泥通过排泥泵输送至污泥浓缩池，气浮池的浮渣经浮渣槽收集后通过排渣泵进入污泥浓缩池；进行浓缩后送叠螺脱水机脱水。
深度处理系统的污泥通过叠螺脱水机进行压榨处理，脱水后泥饼外运处置。
进一步，对本实用新型的焦化废水除氟脱色深度处理系统的主要组成单元的原理进行阐释：
1、生化前处理单元
焦化废水经调节池收集后进入水解酸化池水解后进入缺氧好氧生化池。废水经生化池生化处理后，cod，氨氮，色度降低。但生化处理系统对氟离子没有处理效果。生化出水经二沉池泥水分离后进入深度处理系统对焦化废水深度处理。
2、深度处理系统
1)一级反应池+一级沉淀池
利用钙离子与废水中氟离子形成氟化钙沉淀，从而将无机氟离子从废水中去除。可在碱性条件下向焦化废水中加入钙盐，或者向焦化废水中加入石灰，从而使氟离子以氟化钙沉淀的形式析出，进而采用固液分离的方法将氟化钙沉淀物从水体中除去。主要反应方程式如下：
Ca2++2F-→CaF2↓
化学沉淀法虽然简单方便，处理成本较低，但也相应地存在其不足之处：
一般情况下，当废水中的氟离子浓度降至15mg/L时，当继续投加石灰很难再生产氟化钙沉淀，其主要原因是石灰溶解度小，不能电离产生充足钙离子以去除氟离子。而化学反应生成的CaF2沉淀物又容易包裹在石灰颗粒表面，使石灰不能被完全充分利用。
化学反应生成的CaF2在水中的溶解度为16.3mg/L，折算成氟离子的质量浓度为7.9mg/L。但是实际上由于氟离子的质量浓度减小到20mg/L时反应速度变得极为缓慢。氟化钙沉淀由于在低氟离子含量条件下缺乏晶核而难以形成。
因此即使在高碱性条件下，经过石灰处理的焦化废水中氟离子的质量浓度可以降低到15mg/L左右，并不能达到排放标准。
2)二级反应池+气浮池
本实用新型发现，在加入石灰的基础上，如果同时加入除氟剂，可以进一步降低CaF2在水中的溶解度，从而降低水中氟离子含量，可以使处理过的焦化废水中总氟离子的质量浓度降低至5mg/L左右。因此，在二级反应池设除氟剂加药装置，处理后的焦化废水进入气浮池。
气浮技术是在水中形成高度分散的微小气泡，粘附废水中疏水基的固体或液体颗粒，形成水-气-颗粒三相混合体系，颗粒粘附气泡后，形成表观密度小于水的絮体而上浮到水面，形成浮渣层被刮除，从而实现固液或者液液分离的过程。气浮法是一种替代沉淀的方法。
气浮技术产生微气泡的方法，常用溶气气浮法。溶解在水中的气体，在水面气压降低时就可以从水中逸出。有两种方法：①使气浮池上的空间呈为真空状态，处在常压下的水流进池后即释出微气泡，称真空溶气法；②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，称加压溶气法。本实用新型基于特定的处理对象及工艺选用后者。
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。加压溶气法的设备有加压泵、溶气罐和空气压缩机等，本实用新型基于前述处理后的焦化废水的特性(氟化钙等氟化物沉淀物在形成后，其沉淀物的颗粒细小，沉淀性能较差，很容易在废水中形成悬浮层)，选择溶气罐进行溶气加压。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，从而实现气浮设备加压溶气。
氟化钙等氟化物沉淀物在形成后，其沉淀物的颗粒细小，沉淀性能较差，很容易在废水中形成悬浮层或胶体，仅通过普通沉淀法很难实现彻底的固液分离。而在本实用新型的系统中先在二级反应池中加入除氟剂降低水中氟离子含量，该废水进入气浮池，水中的除氟剂在水中形成带正电的胶粒，胶粒能够吸附水中的氟离子而相互并聚为絮状物沉淀，结合气浮池内微小气泡粘附的作用，能够有效实现氟化钙的固液分离，同时显著降低污水中氟离子浓度，达到除氟的目的。
3)流化床活性炭吸附池
吸附脱色技术是依靠吸附剂的吸附作用来脱除废水中的色度。通常采用的吸附剂包括可再生吸附剂如活性炭、离子交换纤维等和不可再生吸附剂如各种天然矿物(膨润土、硅藻土)、工业废料(煤渣、粉煤灰)及天然废料(木炭、锯屑)等。目前用于吸附脱色的吸附剂主要靠物理吸附，但离子交换纤维、改性膨润土等也有化学吸附作用。
在本实用新型系统中，基于处理对象的特性选用了流化床活性炭吸附池。
活性炭是一种黑色粉状，粒状或丸状的无定形具有多孔的碳，主要成分为碳，还含少量氧、氢、硫、氮、氯。也具有石墨那样的精细结构，只是晶粒较小，层层间不规则堆积。具有较大的表面积，有很强的吸附性能，能在它的表面上吸附气体、液体或胶态固体；对于气体、液体，吸附物质的质量可接近于活性炭本身的质量。其吸附作用具有选择性，非极性物质比极性物质更易于吸附。在同一系列物质中，沸点越高的物质越容易被吸附，压强越大温度越低浓度越大，吸附量越大。反之，减压，升温有利于气体的解吸。常用于气体的吸附、分离和提纯，溶剂的回收，糖液、油脂、甘油、药物的脱色剂，饮用水及冰箱的除臭剂，防毒面具中的滤毒剂，还可用作催化剂或金属盐催化剂的载体。
活性炭也是第一个获得工业应用且研究得最透彻的固体吸附剂。活性炭微孔多、亲水性强，适用于污水脱色，对低分子和亲水性染料的脱色效果好。由于分子间偶极和变形性(决定诱导偶极大小的主要因素)有很大不同，致使物理吸附也表现出一定的选择性。在本实用新型处理的焦化废水体系中，流化床活性炭吸附池对气浮池出水的脱色率为92％左右，其脱色效率显著优于离子交换纤维吸附(80％左右)和改性膨润土吸附(70％左右)。
4)混凝沉淀池
在碱性条件下，向废水中加入聚合氯化铝、硫酸铝、氯化铝、硫酸亚铁、硫酸铁及聚合硫酸铁等混凝剂，使其形成氢氧化物胶体以吸附废水中的氟化钙沉淀。另外废水中的氟化钙沉淀，在一定的pH条件下会与多价金属的氢氧化物共沉淀析出。同时，本实用新型中还加入聚丙烯酰胺，以加速废水中的氟化钙沉淀的形成速度和沉降效果。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。

Claims (10)

1.一种焦化废水除氟脱色深度处理系统，其特征在于，所述深度处理系统包括依次相连的一级反应池(2)、一级沉淀池(3)、二级反应池(4)、气浮池(5)、流化床活性炭吸附池(11)、混凝沉淀池(9)和处理后水池(10)，以及石灰溶解池(20)、浓硫酸储罐(16)、活性炭溶解池(14)和污泥浓缩池(7)；所述污泥浓缩池(7)分别与一级沉淀池(3)的污泥出口、气浮池(5)的浮渣出口、混凝沉淀池(9)的污泥出口相连；所述石灰溶解池(20)、浓硫酸储罐(16)分别与一级反应池(2)相连，所述二级反应池(4)上设有除氟剂加药装置(19)，所述活性炭溶解池(14)与流化床活性炭吸附池(11)相连，所述混凝沉淀池(9)上设有絮凝剂加药装置；生化前处理单元的生化出水经中间水池(1)后进入所述一级反应池(2)。
2.根据权利要求1所述的焦化废水除氟脱色深度处理系统，其特征在于，所述生化前处理单元包括依次相连的调节池、水解酸化池、缺氧好氧生化池和二沉池；二沉池出水经中间水池(1)后泵提升至所述一级反应池(2)。
3.根据权利要求1所述的焦化废水除氟脱色深度处理系统，其特征在于，所述深度处理系统还包括PAC加药装置(17)；所述PAC加药装置(17)分别与一级反应池(2)和二级反应池(4)相连。
4.根据权利要求1所述的焦化废水除氟脱色深度处理系统，其特征在于，所述深度处理系统还包括PAM加药装置(18)；所述PAM加药装置(18)分别与一级反应池(2)和二级反应池(4)相连。
5.根据权利要求1所述的焦化废水除氟脱色深度处理系统，其特征在于，所述二级反应池(4)出水经溶气罐加压后，通过减压阀或释放器进入气浮池(5)。
6.根据权利要求1所述的焦化废水除氟脱色深度处理系统，其特征在于，所述气浮池(5)的浮渣出口与污泥浓缩池(7)之间还设有集渣槽(6)。
7.根据权利要求1所述的焦化废水除氟脱色深度处理系统，其特征在于，所述混凝沉淀池(9)和流化床活性炭吸附池(11)之间还设有分配井(12)。
8.根据权利要求1所述的焦化废水除氟脱色深度处理系统，其特征在于，所述流化床活性炭吸附池(11)池内设有穿孔曝气装置，所述穿孔曝气装置与鼓风机(13)相连。
9.根据权利要求1所述的焦化废水除氟脱色深度处理系统，其特征在于，所述深度处理系统还包括叠螺脱水机(8)，所述污泥浓缩池(7)的浓缩污泥出口与叠螺脱水机(8)相连。
10.根据权利要求1所述的焦化废水除氟脱色深度处理系统，其特征在于，所述深度处理系统还包括与活性炭溶解池(14)相连的活性炭料仓(15)，以及与石灰溶解池(20)相连的石灰仓(21)。
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