CN217202372U - 一种焦化废水深度处理设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种焦化废水深度处理设备，包括集水池、与所述集水池连接的电解池装置、为所述电解池装置供电的高频脉冲电源、与所述电解池装置连接的第一净化装置、与所述第一净化装置连接的微电解反应器、以及与所述微电解反应器连接的第二净化装置。本实用新型提供的焦化废水深度处理设备，可显著提高COD_cr、NH₃‑N的处理能力。

Description

一种焦化废水深度处理设备

技术领域

本实用新型涉及污水处理技术领域，具体涉及一种焦化废水深度处理设备。

背景技术

焦化废水是由原煤在高温干馏、煤气净化和化工产品精制过程中产生的。其成分极为复杂，含有数十种无机及有机化合物。无机化合物中主要为大量氨盐、硫氰化物、硫化物、氰化物等；有机化合物中除了酚类外，还有单环及多环的芳香族化合物，含氮、硫、氧的杂环化合物等。基于焦化废水的成分复杂，这些多为高浓度的有机和无机化合物。国内目前绝大多数焦化废水厂家处理多采用常规的生物处理技术，有的采用不同类型的多级厌氧好氧组合工艺,经该生物法处理后的出水COD_cr也只能在200mg/L左右，NH₃-N在50mg/L左右就很难降下去，难达到国家排放标准。

鉴于此，有必要提供一种新的工艺解决上述技术问题。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种焦化废水深度处理设备，可显著提高COD_cr、NH₃-N的处理能力。

为了解决上述问题，本实用新型的技术方案如下：

一种焦化废水深度处理设备，包括集水池、与所述集水池连接的电解池装置、为所述电解池装置供电的高频脉冲电源、与所述电解池装置连接的第一净化装置、与所述第一净化装置连接的微电解反应器、以及与所述微电解反应器连接的第二净化装置。

进一步地，所述电解池装置的电极为铁板电极。

进一步地，所述第一净化装置与所述微电解反应器之间的连接管道上连接有pH调节装置。

进一步地，所述微电解反应器内填充海绵状铁碳填料，且海绵状铁碳填料浸入水中形成若干个微电池。

进一步地，所述第一净化装置包括第一斜管沉淀池。

进一步地，所述第二净化装置包括第二斜管沉淀池、与所述第二斜管沉淀池连接的中间水池、与所述中间水池连接的多介质过滤器、以及与所述多介质过滤器连接的清水池。

进一步地，所述第一斜管沉淀池和第二斜管沉淀池排出的污泥输送至污泥脱水装置。

与现有技术相比，本实用新型提供的焦化废水深度处理设备，有益效果在于：

一、本实用新型提供的焦化废水深度处理设备，采用微电解反应器与电解池装置组合，可实现在常温常压条件下进行焦化废水处理，处理后COD从239mg/L降至47mg/L，去除率为80.4％，NH₃-N从29mg/L去除降至12mg/L，去除率为58.6％；且脱色效果好，净化后的清水犹如纯净水。

二、本实用新型提供的焦化废水深度处理设备，采用微电解反应器与电解池装置组合，使整个工艺具有氧化还原、电凝聚沉淀、电气浮就杀菌等多种功能，阴极、阳极同时发挥作用，有效地去除了废水中的有机污染物。

三、本实用新型提供的焦化废水深度处理设备，电解池装置的单元采用高频脉冲电源，高频脉冲即不断地重复进行“供电-断电-供电”的过程，使电解效率得到大幅度的提高，在脉冲电压下水中放电,可以在水中产生各种活性粒子如自由基羟基、过氧化氢以及各种激发态原子、紫外光等。脉冲电解的通电时间小于电解处理总反应时间，铁电极溶解量将小于直流电解时的消耗量。电极上的反应时断时续，有利于粒子扩散，降低浓差极化，使电解过程节能省时。

四、本实用新型提供的焦化废水深度处理设备，设备简单、工艺技术灵活、停留时间短、可按小时计处理周期，大大缩短了水处理时间；且设备占地面积小，能耗效率高，造价低，运行及维修费用低。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型焦化废水深度处理设备的工艺流程示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型实施例中的技术方案，并使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步的说明。

在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本实用新型，但并不构成对本实用新型的限定。此外，下面所描述的本实用新型各个实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

请参阅图1，是本实用新型焦化废水深度处理设备的工艺流程示意图。本实用新型提供的焦化废水深度处理设备包括集水池1、与集水池1连接的电解池装置2、为电解池装置2供电的高频脉冲电源3、与电解池装置2连接的第一净化装置4、与第一净化装置4连接的微电解反应器5、连接于第一净化装置4与微电解反应器5之间的连接管道上的pH调节装置6、与微电解反应器5连接的第二净化装置7。

本实用新型中，电解池装置2的电机为铁板电极，并采用外加脉冲电源接入电解槽的装置对废水进行处理的，分为直接氧化和间接氧化过程，电解池电极反应是为不可逆过程。

本实用新型的电解池装置2工作原理如下：

当电源接在电解池的两铁极板上，将在金属/溶液界面上产生氧化还原反应，直接电解氧化是通过两种途径在电极表面上发生电催化降解，其一是电极可直接产生的极强的氧化能力且对有机物无选择性的羟基自由基[·OH](ε^o＝2.80v,p＝569.3Kj)去氧化水中的有机物，有机物被彻底矿化为CO₂和H₂O，即称为电化学燃烧过程；其二为有机物被电极表面生成的过氧化物如S₂O₈ ^2-、H₂O₂等化合物所氧化，可有效地实现芳香族有机物进行开环反应，即称为电化学转化过程，从而电氧化有效地去除废水中的COD。

间接氧化过程，若水溶液中含有像CI^-、SO₄ ^2-这样的电解质时，则电化学氧化过程中还可以通过阳极电解产生出各种含氯的氧化剂，如：氯气、次氯酸盐及氯酸盐等。

在电解槽中可能进行的一些主要反应如下：

阳极反应：Fe→Fe²⁺+2e^-

2H₂O-4e^—→O₂↑+4H⁺

在碱性条件下：4OH^-→O₂+2H₂O+4e^-

阴极反应：

2H⁺+2e^—→H₂↑

O₂+2H⁺+2e^—→H₂O₂

O₂+2H₂O+4e^-→2HO₂ ^-+OH^-

Fe³⁺+e^—→Fe²⁺

电解质反应为：O₂+2OH^-→2HO₂ ^-(过氧化氢离子)

Fe²⁺+2H₂O₂→Fe³⁺+OH^-+·OH(羟基自由基[·OH],ε^o＝2.80v)

水解反应：Fe²⁺+2OH^-→Fe(OH)₂↓

氧化反应：2H⁺+2Fe(OH)₂+O₂—→2Fe(OH)₃↓

当极板发生钝化，过电位高于氯离子放电的电位时，引起氯离子在阳极上释放电子，生成分子态氯：

2CI^—→CI₂↑+2e^—

电解产生的氯气在中性或碱性条件下发生次级反应而生成次氯酸盐和氯酸盐等媒介来氧化有机污染物从而使许多有机污染物得以降解或者直接分解为CO₂，或转化为其它简单化合物。发生的次级反应如下：

CI₂+4H₂O→CIO^—+CIO₃ ^—+4H₂↑

直接还原是利用电极在外加电场的作用下，阴极析出的氢气能形成大量微小的气泡，具有良好的气浮分离效果。因此，焦化废水在电解过程中电极反应产生了三种装置效应，即：电氧化还原(装置以氧化为主)、电凝聚和电气浮等效应，从而去除COD使污水得以净化。

电源采用高频脉冲电源，高频脉冲即不断地重复进行“供电-断电-供电”的过程，使电解效率得到大幅度的提高，在脉冲电压下水中放电，可以在水中产生各种活性粒子如自由基羟基、过氧化氢以及各种激发态原子、紫外光等。脉冲电解的通电时间小于电解处理总反应时间，铁电极溶解量将小于直流电解时的消耗量。电极上的反应时断时续，有利于粒子扩散，降低浓差极化，使电解过程节能省时。

电解池装置2电解后的溶液通过管道输送至第一净化装置4中，进行固液分离。本实用新型中，第一净化装置4包括第一斜管沉淀池，在第一斜管沉淀池中，电解后的溶液进行固液分离，液体部分通过管道输送至微电解反应器5内，固体部分输送至污泥脱水装置，进而分离得到污泥。

第一净化装置4与微电解反应器5之间的连接管道上设置有pH调节装置6，将废水pH值调节至碱性，使进入微电解反应器内的废水形成Fe(OH)₂及Fe(OH)₃絮凝沉淀。本实用新型中，微电解反应器5内填充海绵状铁碳填料，且海绵状铁碳填料浸入水中形成若干个微电池，铁质为负极，碳化铁(Fe₃C)及掺杂质为正极，发生如下电极反应：

负极反应为：Fe→Fe⁺⁺+2e^-

正极反应为：

在酸性条件下，2H⁺+2e→H₂

O₂+2H⁺+2e^—→H₂O₂

O₂+4H⁺+4e^—→2H₂O

在中、碱性条件下，O₂+2H₂O+4e^—→4OH^-

电解质反应为：Fe²⁺+2H₂O₂→Fe³⁺+OH^-+·OH(羟基自由基[·OH],ε^o＝2.80v)

水解反应：Fe²⁺+2OH^-→Fe(OH)₂↓

氧化反应：2H⁺+2Fe(OH)₂+O₂—→2Fe(OH)₃↓

每种物质的标准电极电位是自身所具有的，但非标的有机染污物的电解电位受浓度、酸度及温度等条件的制约，其电极电位亦随之有所改变。从铁的电极电位可知，铁碳原电池反应是自发进行的。由于E^o _(Fe3+/Fe++)＝0.771的电极电位正值很大，Fe³⁺易于还原，又由于大量的零价铁(铁电极)存在，E^o _(Fe++/Fe)＝－0.44，Fe²⁺较难氧化，因此Fe²⁺稳定存在，这样，其它氧化性较强的离子或有机化合物就被铁或Fe²⁺所还原。所以，微电解反应主要以还原有机污染物为主，氧化其为辅。则使得废水中的有机大分子多以发生断链降解转化成小分子,提高了废水的可生化性，只能有部分可被还原最终产物为CO₂和H₂O，有的有机污染物被分解为有机带电荷的“碎片”而絮凝沉淀，则COD部分去除。

同时，在零价铁的电极反应过程中所产生的Fe²⁺和Fe³⁺是很好的吸附絮凝剂，把溶液pH调至碱性且有O₂存在时，会形成Fe(OH)₂及Fe(OH)₃絮凝沉淀。

微电解反应器5所产生的微电流具有直接的氧化还原作用，所产生的这些活性成分均能与废水中的许多组分发生氧化还原反应，工作原理基于电化学、氧化还原、物理吸附以及絮凝沉淀的共同作用对废水进行处理。

微电解反应器5反应后的废水输送至第二净化装置7进行净化，得到清水。其中第二净化装置7包括第二斜管沉淀池71、与第二斜管沉淀池71连接的中间水池72、与中间水池72连接的多介质过滤器73、以及与多介质过滤器73连接的清水池74；第二斜管沉淀池71将微电解反应后的溶液进行固定分离，液体部分通过管道输送至中间水池，固体部分输送至污泥脱水装置，进而分离得到污泥。

与现有技术相比，本实用新型提供的焦化废水深度处理设备，有益效果在于：

一、本实用新型提供的焦化废水深度处理设备，采用微电解反应器与电解池装置组合，可实现在常温常压条件下进行焦化废水处理，处理后COD从239mg/L降至47mg/L，去除率为80.4％，NH₃-N从29mg/L去除降至12mg/L，去除率为58.6％；且脱色效果好，净化后的清水犹如纯净水。

二、本实用新型提供的焦化废水深度处理设备，采用微电解反应器与电解池装置组合，使整个工艺具有氧化还原、电凝聚沉淀、电气浮就杀菌等多种功能，阴极、阳极同时发挥作用，有效地去除了废水中的有机污染物。

三、本实用新型提供的焦化废水深度处理设备，电解池装置的单元采用高频脉冲电源，高频脉冲即不断地重复进行“供电-断电-供电”的过程，使电解效率得到大幅度的提高，在脉冲电压下水中放电,可以在水中产生各种活性粒子如自由基羟基、过氧化氢以及各种激发态原子、紫外光等。脉冲电解的通电时间小于电解处理总反应时间，铁电极溶解量将小于直流电解时的消耗量。电极上的反应时断时续，有利于粒子扩散，降低浓差极化，使电解过程节能省时。

四、本实用新型提供的焦化废水深度处理设备，设备简单、工艺技术灵活、停留时间短、可按小时计处理周期，大大缩短了水处理时间；且设备占地面积小，能耗效率高，造价低，运行及维修费用低。

以上结合附图对本实用新型的实施方式作出详细说明，但本实用新型不局限于所描述的实施方式。对本领域的技术人员而言，在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下对这些实施例进行的多种变化、修改、替换和变型均仍落入在本实用新型的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种焦化废水深度处理设备，其特征在于，包括集水池、与所述集水池连接的电解池装置、为所述电解池装置供电的高频脉冲电源、与所述电解池装置连接的第一净化装置、与所述第一净化装置连接的微电解反应器、以及与所述微电解反应器连接的第二净化装置。

2.根据权利要求1所述的焦化废水深度处理设备，其特征在于，所述电解池装置的电极为铁板电极。

3.根据权利要求1所述的焦化废水深度处理设备，其特征在于，所述第一净化装置与所述微电解反应器之间的连接管道上连接有pH调节装置。

4.根据权利要求1所述的焦化废水深度处理设备，其特征在于，所述微电解反应器内填充海绵状铁碳填料，且海绵状铁碳填料浸入水中形成若干个微电池。

5.根据权利要求1所述的焦化废水深度处理设备，其特征在于，所述第一净化装置包括第一斜管沉淀池。

6.根据权利要求5所述的焦化废水深度处理设备，其特征在于，所述第二净化装置包括第二斜管沉淀池、与所述第二斜管沉淀池连接的中间水池、与所述中间水池连接的多介质过滤器、以及与所述多介质过滤器连接的清水池。

7.根据权利要求6所述的焦化废水深度处理设备，其特征在于，所述第一斜管沉淀池和第二斜管沉淀池排出的污泥输送至污泥脱水装置。

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