CN219885873U - 设备化的煤化废水处理系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种设备化的煤化废水处理系统，包括依次连接的预处理模块、第一电化学沉淀器、水解酸化反应器、硝化‑反硝化一体化反应器和脱盐模块；预处理模块用于去除废水中的油杂质和固体杂质；水解酸化反应器用于将废水中的第一类分子有机物水解为第二类分子有机物，第一类分子有机物的直径大于所述第二类分子有机物；硝化‑反硝化一体化反应器用于去除废水中的部分COD并对废水进行脱氮处理；脱盐模块用于对废水进行脱盐处理。本实用新型提供的设备化的煤化废水处理系统能够提升废水处理过程中的可控性和针对性，大大提高容积负荷，且能够降低能耗，节省占地，出水指标优越。
Description
技术领域
本实用新型涉及废水处理技术领域，尤其涉及一种设备化的煤化废水处理系统。
背景技术
煤化废水污染物种类繁多，成分复杂，其特点是：1、水量比较稳定，水质根据煤质不同、产品种类不同、生产工艺不同而异，特别是煤焦化、煤气化、煤液化等生产工艺不同带来的水质变化较大。2、废水中有机物300多种，易降解有机物主要是酚类和苯类，如砒咯、萘、呋喃、咪唑类等；难降解有机物包括砒啶、异喹啉、喹啉、咔唑、联苯等。煤化工废水常常还含有各种生色基团和助色基团物质，因而色度和浊度较高。BOD5和COD的比值低于0.3，属于生化性较差废水。3、无机物中浓度较高的物质NH3-N、S2O3 2-、CN-、SCN-、S2-、Cl-，影响生物处理效果。4、废水毒性大，酚类物质、NH3-N、CN-、SCN-、S2-都对微生物有较强的毒害作用，预处理必须全面考虑。
目前国内外处理煤化工废水的技术主要采用基于AAO、SBR等传统的生化法，以及新兴的生物膜、生物流化床技术和各种生物脱氮组合工艺，生化法对废水中的苯酚类及苯类物质有较好的去除作用，但对喹啉类、吲哚类、吡啶类、咔唑类等联苯类、杂环类难降解有机物处理效果较差，使得煤化工行业外排水CODcr、NH4+-N、TN难以达到国家标准要求。且现有技术中的煤化废水处理工艺中，大多废水处理步骤均采用水池进行污水处理，但水池各个位置的布水和水力条件千差万别，不能充分地有效地利用好每个池容，也不能进行控制，容积负荷低下。
因此，现有的煤化废水处理系统还有待改进。
实用新型内容
本实用新型提供一种设备化的煤化废水处理系统，设计制造单体设备，提升废水处理过程中的可控性和针对性，大大提高容积负荷，且能够降低能耗，节省占地，出水指标优越。
本实用新型提供一种设备化的煤化废水处理系统，包括依次连接的预处理模块、第一电化学沉淀器、水解酸化反应器、硝化-反硝化一体化反应器和脱盐模块；
所述预处理模块用于去除废水中的油杂质和固体杂质；
所述第一电化学沉淀器用于去除废水中的挥发酚、SCN-、CN－、S2-、F－、杂环、多环芳烃类COD、油、色度中的至少一种；
所述水解酸化反应器用于将废水中的第一类分子有机物水解为第二类分子有机物，所述第一类分子有机物的直径大于所述第二类分子有机物；
所述硝化-反硝化一体化反应器用于去除废水中的部分COD并对废水进行脱氮处理；
所述脱盐模块用于对废水进行脱盐处理。
根据本实用新型提供的设备化的煤化废水处理系统，所述第一电化学沉淀器，包括：
电化学反应池，所述电化学反应池的池体内依次设置有进水组件、电极组件和收水组件，所述电极组件设置为多组并且分布在所述进水组件和所述收水组件之间，所述电极组件包括阳极和阴极，所述阳极包括第一阳极填料，所述第一阳极填料包括γ-OOFe、FeO、FeCO3、Al、VO、CuO、络合剂中的至少一种，所述第一阳极填料还包括原儿茶酸和水热碳，所述阴极包括碳纳米-RVC喷吹流化电极，所述收水组件用于收集进行电化学反应后的废水；
絮凝沉淀池，池体内依次连通有絮凝反应单元、第一沉淀单元和第一排水单元，所述絮凝反应单元与所述收水组件连通，所述絮凝反应单元用于投加助凝剂发生絮凝反应，所述沉淀单元用于将进行絮凝反应后的废水沉淀分离；
排泥组件，分别设置在所述电化学反应池和所述絮凝沉淀池的底部，用于排出废水中的污泥。
根据本实用新型提供的设备化的煤化废水处理系统，所述水解酸化反应器，包括：
第一主罐体，所述第一主罐体由下至上依次设置为第一进水单元、水解酸化区、第二沉淀单元和第二排水单元，所述水解酸化区内含有微生物，以对废水进行水解酸化反应，所述沉淀单元用于对经过水解酸化反应的废水进行沉淀分离；
溶氧调节单元，所述溶氧调节单元包括第二进水管和第一出水管，所述第二进水管与所述水解酸化区连通，所述第一出水管与所述第一进水单元连通，所述溶氧调节单元用于调节废水中的氧含量；
第一控制阀，所述第一控制阀设置于所述第一出水管上，用于控制所述第一出水管的流量；
排泥单元，所述排泥单元设置在所述第一主罐体的底部，用于排出废水中的污泥。
根据本实用新型提供的设备化的煤化废水处理系统，所述硝化-反硝化一体化反应器，包括：
第二主罐体，所述第二主罐体由下至上依次设置为第二进水单元、厌氧区、好氧区、缺氧区和第三排水单元；
所述厌氧区内含有微生物，用于对废水进行氨化反应，所述厌氧区与所述好氧区之间设置有曝气组件，所述曝气组件向所述好氧区进行曝气，所述好氧区内含有硝化菌填料，用于对进行氨化反应的废水进行硝化反应，所述缺氧区内含有反硝化菌填料，用于对进行硝化反应的废水进行反硝化反应，所述好氧区和所述缺氧区之间设置有滤板，所述滤板用于过滤所述好氧区向所述缺氧区流入的废水，以阻隔所述好氧区和所述缺氧区内的填料互相流动，所述缺氧区的中心位置分隔为第三沉淀单元，所述第三沉淀单元用于对经过反硝化反应的废水进行沉淀分离，所述第三排水单元用于对经过沉淀分离的水进行排放；
回流单元，所述回流单元包括进水端和出水端，所述进水端与所述缺氧区进行连通，所述出水端与所述第二进水单元连通，所述回流单元用于将所述缺氧区内的废水回流到所述第二进水单元；
第二控制阀，所述第二控制阀设置于所述回流单元的出水端，用于控制所述回流单元的出水量。
根据本实用新型提供的设备化的煤化废水处理系统，所述硝化-反硝化一体化反应器与所述脱盐模块之间设有第二电化学沉淀器，所述第二电化学沉淀器用于降低废水的硬度并去除废水中的重金属杂质和/或残余COD。
根据本实用新型提供的设备化的煤化废水处理系统，所述脱盐模块与所述第二电化学沉淀器之间依次设有沉淀装置和过滤装置。
根据本实用新型提供的设备化的煤化废水处理系统，还包括第一污泥浓缩脱水模块和第二污泥浓缩脱水模块，所述第一污泥浓缩脱水模块包括依次连接的第一污泥浓缩池和第一污泥脱水池，所述第二污泥浓缩脱水模块包括依次连接的第二污泥浓缩池和第二污泥脱水池；
所述第一电化学沉淀器、所述水解酸化反应器和所述硝化-反硝化一体化反应器分别与所述第一污泥浓缩池连接，所述沉淀装置与所述第二污泥浓缩池连接。
根据本实用新型提供的设备化的煤化废水处理系统，所述脱盐模块包括依次连接的一级RO装置、NF装置、二级RO装置和双极膜电渗析装置。
本实用新型提供的设备化的煤化废水处理系统，通过第一电化学沉淀器、水解酸化反应器、硝化-反硝化一体化反应器和第二电化学沉淀器对废水进行处理，能够提升废水处理过程中的可控性和针对性，大大提高容积负荷。设计制造单体设备，能够降低能耗，节省占地，出水指标优越。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图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是本实用新型提供的设备化的煤化废水处理系统实施例的示意图；
图2是本实用新型提供的设备化的煤化废水处理系统中第一电化学沉淀器的整体示意图；
图3是本实用新型提供的设备化的煤化废水处理系统中第一电化学沉淀器的电化学反应池的内部结构示意图；
图4是本实用新型提供的设备化的煤化废水处理系统中第一电化学沉淀器的絮凝沉淀池的主视图；
图5是本实用新型提供的设备化的煤化废水处理系统中第一电化学沉淀器的絮凝沉淀池的内部结构示意图；
图6是本实用新型提供的设备化的煤化废水处理系统中第一电化学沉淀器的电极组件的结构示意图；
图7是本实用新型提供的设备化的煤化废水处理系统中第一电化学沉淀器的排水单元的结构示意图；
图8是本实用新型提供的设备化的煤化废水处理系统中第一电化学沉淀器的废水处理流程示意图；
图9是本实用新型提供的设备化的煤化废水处理系统中水解酸化反应器的内部结构示意图；
图10是本实用新型提供的设备化的煤化废水处理系统中水解酸化反应器的溶氧调节单元内部结构示意图；
图11是本实用新型提供的设备化的煤化废水处理系统中水解酸化反应器的进水管的俯视图；
图12是本实用新型提供的设备化的煤化废水处理系统中水解酸化反应器的进水单元的俯视图；
图13是本实用新型提供的设备化的煤化废水处理系统中水解酸化反应器的废水处理流程示意图；
图14是本实用新型提供的设备化的煤化废水处理系统中硝化-反硝化一体化反应器的整体示意图；
图15是本实用新型提供的设备化的煤化废水处理系统中硝化-反硝化一体化反应器的回流单元截面图；
图16是本实用新型提供的设备化的煤化废水处理系统中硝化-反硝化一体化反应器的进水单元截面图；
图17是本实用新型提供的设备化的煤化废水处理系统中硝化-反硝化一体化反应器的曝气组件结构示意图；
图18是本实用新型提供的设备化的煤化废水处理系统中硝化-反硝化一体化反应器的曝气组件结构另一示意图；
图19是本实用新型提供的设备化的煤化废水处理系统中硝化-反硝化一体化反应器的滤板截面图；
图20是本实用新型提供的设备化的煤化废水处理系统中硝化-反硝化一体化反应器的三相分离结构示意图；
图21是本实用新型提供的设备化的煤化废水处理系统中硝化-反硝化一体化反应器的反冲洗组件示意图；
图22是本实用新型提供的设备化的煤化废水处理系统中硝化-反硝化一体化反应器的反冲洗组件中出气口示意图；
图23是本实用新型提供的设备化的煤化废水处理系统中硝化-反硝化一体化反应器在微生物絮体内产生DO梯度示意图；
图24是本实用新型提供的设备化的煤化废水处理系统中硝化-反硝化一体化反应器的短程硝化功能菌的驯化筛选过程示意图。
图25是本实用新型提供的设备化的煤化废水处理系统中硝化-反硝化一体化反应器利用厌氧区硫酸盐还原菌异养作用生成硫化物的示意图；
图26是本实用新型提供的设备化的煤化废水处理系统中脱盐模块实施例的示意图。
附图标记：
1、第一电化学沉淀器；101、电化学反应池；1011、进水组件；1012、电极组件；1013、收水组件；1014、阳极板；1015、阴极；1016、第一隔板；1017、管路组件；102、絮凝沉淀池；1021、絮凝反应单元；1022、第一沉淀单元；1023、第一排水单元；1024、第二隔板；1025、折板；1026、第一进水管；1027、第一斜管；1028、排水总管；1029、排水分管；103、排泥组件；1031、第一排泥管路；1032、射流排泥器；104、刮渣机；
2、水解酸化反应器；201、第一主罐体；2011、第一进水单元；2012、水解酸化区；2013、第二沉淀单元；2014、第二排水单元；2015、环形主管；2016、环形分管；2017、漏斗箱体；2018、第二斜管；2019、漏斗排泥管路；2020、第一排水管；2021、第二进水管；2022、第一出水管；2023、第一箱体；2024、第一挡板；2025、第一排气阀；2026、分支进水管；203、第一控制阀；204、排泥单元；205、中部排泥管路；206、采样口；
3、硝化-反硝化一体化反应器；301、第二主罐体；3011、第二进水单元；30111、主管；30112、分管；30113、垂直短管；30114、喷头；3012、厌氧区；3013、好氧区；3014、缺氧区；3015、第三排水单元；30151、第二排水管；3016、曝气组件；30161、曝气主管；30162、曝气分管；3017、滤板；30171、框架；30172、第一滤网；3018、第三沉淀单元；30181、第二箱体；30182、第三斜管；30183、第二排泥管路；30184、第一进水口；30185、第二进水口；30186、第一遮板；30187、第二遮板；302、回流单元；3021、第一水箱；3022、第三进水管；3023、第二出水管；303、第二控制阀；304、反冲洗组件；3041、第二水箱；3042、出气口；3043、出气管；3044、第二排气阀；3045、第二滤网；3046、第二挡板；
4、脱盐模块；401、一级RO装置；402、NF装置；403、二级RO装置；404、双极膜电渗析装置；
5、第二电化学沉淀器；6、组合除油池；7、机械格栅；8、事故池；9、调节池；10、储油池；11、沉淀装置；12、过滤装置；13、第一污泥浓缩池；14、第一污泥脱水池；15、第二污泥浓缩池；16、第二污泥脱水池。
具体实施方式
为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型中的附图，对本实用新型中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
如图1所示，本实用新型实施例提供一种设备化的煤化废水处理系统，包括依次连接的预处理模块、第一电化学沉淀器1、水解酸化反应器2、硝化-反硝化一体化反应器3和脱盐模块4。其中，预处理模块用于去除废水中的油杂质和固体杂质；第一电化学沉淀器1用于去除废水中的挥发酚、SCN-、CN－、S2-、F－、杂环、多环芳烃类COD、油与色度；水解酸化反应器2用于将废水中的第一类分子有机物水解为第二类分子有机物，第一类分子有机物的直径大于第二类分子有机物；硝化-反硝化一体化反应器3用于去除废水中的部分COD并对废水进行脱氮处理；脱盐模块4用于对废水进行脱盐处理。
下面就本实用新型提供的设备化的煤化废水处理系统中预处理模块、第一电化学沉淀器1、水解酸化反应器2、硝化-反硝化一体化反应器3和脱盐模块4分别进行具体说明，请参照图1-图23。
预处理模块
如图1所示，在本实用新型实施例中，预处理模块包括用于除油的组合除油池6和用于去除固体杂质的机械格栅7，其中组合除油池6与第一电化学沉淀器1之间依次设有事故池8和调节池9，且机械格栅7与调节池9连接，生产废水可以通入组合除油池6中进行除油处理，收集到的油被通入储油池10中进行临时储存，并最终外运处理。生活废水以及地面冲洗水等废水可以通过机械格栅7去除体积较大的固体杂质，再进入调节池9与生产废水进入同一个废水处理系统进行处理。
第一电化学沉淀器
如图2-图8所示，在本实用新型实施例中，第一电化学沉淀器1包括电化学反应池101和絮凝沉淀池102，电化学反应池101内依次设置有进水组件1011、电极组件1012和收水组件1013，电极组件1012设置为多组并且分布在进水组件1011和收水组件1013之间，待处理的废水经进水组件1011进入电化学反应池101内，流经电极组件1012进行电化学反应，电化学反应后的废水由收水组件1013收集做进一步处理。
絮凝沉淀池102内依次连通有絮凝反应单元1021、第一沉淀单元1022和第一排水单元1023，絮凝反应单元1021与收水组件1013连通，电化学反应后的废水由收水组件1013收集后，进入絮凝反应单元1021进行絮凝反应，过程中可以视情况加入助凝剂以促进絮凝反应，最后由第一沉淀单元1022对絮凝反应后的废水进行沉淀分离，排泥组件103分别设置在电化学反应池101和絮凝沉淀池102的底部，在废水处理过程中随时排出废水中的污泥。
本实用新型实施例中，电化学反应池101和絮凝沉淀池102结合为一体化装置，将重金属离子的去除、有机物的氧化分解与絮凝沉淀放到一起进行处理，池体内进行的氧化还原分解、电极吸附和絮凝沉淀等反应进行结合，使工艺进行了简单化，达到了同时去除的效果，增强了分离效果。
电化学反应池101内依次设置的进水组件1011、电极组件1012和收水组件1013，絮凝沉淀池102依次连通了絮凝反应单元1021、第一沉淀单元1022和第一排水单元1023，在废水的处理过程中，采用电力代替投加各种药剂，水体不再或尽量少引进其他物质，避免二次污染，而处理过程中只控制电源的电压、电流和频率，不需要繁杂的加药和检测手段，应用较为广泛。
如图6所示，本实用新型一些实施例中的电极组件1012包括阳极板1014和阴极1015，阳极板1014的结构为依次连接的方向相反的梯形弯折结构，阳极板1014上均布多个出水孔，待处理的废水经出水孔流过阳极板1014进行电化学反应，阴极1015为管状结构，阴极1015置于梯形弯折结构内，并与梯形弯折结构的三个面均保持设定的距离。阳极板1014采用梯形弯折结构有利于提高极放电效率，而将阴极1015放置在阳极板1014的梯形弯折结构内，形成了组合电极的结构，保证原位亚铁离子和双电子氧的还原的产生反应，增大了氧化物质自由羟基的产生，保证电极氧化反应芬顿化学反应的高效进行，提高了沉淀物的形成，从而增强了分离效果。具体的，本实用新型一些实施例中，阳极板1014内设有第一阳极填料，第一阳极填料包括γ-OOFe、FeO、FeCO3、Al、VO、CuO、络合剂中的至少一种，第一阳极填料还包括原儿茶酸和水热碳，第一阳极填料主要为钢铁冶炼伴生料或炉料废料；阴极包括碳纳米-RVC喷吹流化电极。
下面就第一电化学沉淀器1的电化学处理过程进行示例说明。
第一阳极填料：采用富含γ-OOFe、FeO、FeCO3、Al、VO、Cu O、络合剂(一种或几种)，还包括原儿茶酸和水热碳的几种形成立体填料组合电极，主要填料为钢铁冶炼伴生料或炉料废料。
阴极：碳纳米-RVC喷吹流化电极，喷吹空气/O2双电子反应·OH丰富催化，氧化速率提升10000倍。
电源：专用电源：方波多脉冲电源节能65-85％，效率提升3倍。
循环输出十组参数各异的电流波形，每组电流可在直流、单脉冲、双脉冲或直流换向等波形中任意选择。
每组电流的持续时间可在1S～9999S间任意选择，便于控制各组电流。
各组脉冲电流在交替运行过程中，平均电流始终不变，以保证使用不同占空比时各组脉冲的峰值电流各不相同。
脉冲频率：5～5000Hz
脉冲占空比：0～100％
正、反向脉冲换向时间：0～9999ms
各组电流持续时间：t1≥1S、t2～t10≤9999S
输出电压：0-100V
输出最大平均电流：0-5000A
最大峰值电流：30A～15000A
本实用新型提供的电化学沉淀器具有如下优点：
1)利用电芬顿反应原理可以实现原位生产H2O2，不需或只需加入少量化学药剂，所需H2O2和Fe2+可原位生成，大幅度降低处理成本，且有效避免试剂在运输、储存或者处理方面的风险；
2)电极氧化和自产芬顿试剂氧化反应彻底，不产生二次污染；
3)处理设备相对简单，电化学操作过程的主要参数为电流或电压，易于实现自动化程序控制；
4)电芬顿法能长时间持续有效地对废水中的有机物进行降解，溶液中的Fe2+和H2O2以一定的速率持续的产生，有机物的降解更加完全；
5)Fe2+可阴极再生并循环使用，根据需要填料电极富含水热碳或PCA、EDTA络合剂的一种或几种，不会产生由Fe(OH)3污泥形成的污染，减少了铁泥的产量，几乎不存在二次污染情况，后处理简单；
6)较多的降解因素使得电芬顿法的处理效率比传统芬顿法高，这些因素包括：阳极氧化、羟基自由基的氧化作用和电吸附等；
7)电化学后可以直接和高密沉淀工艺结合，工艺比较灵活；
8)占地面积小，处理周期短，运行费用低；占地是原有处理工艺(破氰工艺、气浮工艺、初次强曝气工艺、初沉池工艺)占地的五分之一，处理过程只有电力消耗，电化学电源为低压直流脉冲电源，电源只是在电极表面形成微电流，由于特殊的结构和材料，避免了耗能的极化反应，耗电量为传统工艺的十分之一。
机理：电化学芬顿原理，立体填料阳电极通过电解的方式，将填料中的铁元素变成Fe2+，组合阴极通过曝气的O2先在阴极通过两电子还原反应生成H2O2，生成的H2O2能迅速与溶液中阳极填料氧化产生的Fe2+反应生成·OH和Fe3+，利用·OH无选择性的强氧化能力达到对难降有机物去除的目的，而被填料中络合的Fe3+不参与沉淀反应，在阴极被还原成Fe2 +，从而使氧化反应循环进行。
阴极氧化还原主要分为两种途径：
1)氧气在阴极失去两个电子，还原生成H2O2：
O2+2H++2e-—H2O2
生成的H2O2继续反应，生成H2O：
H2O2+2H++2e-—H2O
2)直接还原氧气的四电子，生成H2O：
据上述反应机理可知，电极体系中氧气在阴极气化还原成H2O2主要有两个步骤：
1)溶液中的溶解氧聚集在阴极，向阴极表面扩散的过程中，吸附在阴极的表面上，
2)溶解氧在阴极通过两个电子还原的途径产生H2O2，来实现电芬顿体系中阴极氧化还原成H2O2的主要过程。
实验过程中寻找合适的阴极电极，就是为了获得较高的H2O2产率，依据的标准是：
A、以增加氧气向电极表面传质效果作考察来选择合适的电极材料；
B、选定的阴极电极材料要对氧还原反应具有良好的催化活性，缩短反应时间；
C、在氧化还原反应过程中，阴极即需要抑制氧气的四电子还原，同时还要阻碍H2O2的两电子还原。
以上因素在选取阴极材料的过程中需要优先考虑，以此寻找最合适的阴极材料来提高H2O2产率，组合式阴极电极通过向电极表面的网状玻璃态碳(RVC)曝气充氧，提高效率和强氧化剂H2O2的浓度。网状玻璃态碳是一种由玻璃态泡沫组成的三维网状微孔材料，空隙率可达90％-97％，密度小(0.03g/cm3)，具有较高的化学稳定性、比表面积和电导率，导热率和热膨胀系数都很低，结构强度大，对流体的阻力小。阳极采用富含γ-OOFe、FeO、FeCO3、Al、VO、CuO、络合剂(中的一种或多种)以及原儿茶酸和水热碳的几种形成立体填料组合电极，主要填料为钢铁冶炼伴生料或炉料废料，电流效率高达90％，是传统芬顿效率的10000倍。
电化学对污染物质的去除主要是通过对有机物的氧化作用和混凝作用来完成的，氧化作用将水中的有机物氧化为CO2、H2O和小分子物质，已达到降解水中有害物质的效果，混凝作用则是依靠反应生成的副产物Fe(OH)n胶体的絮凝、吸附的作用将水中部分有机污染物去除。
SCN-的去除：
SCN-→SCN.+e-
SCN-+SCN.→(SCN)2 -
SCN-+(SCN)2 -→(SCN)3 -被还原
SCN-→Ssds+CN-
Ssds+4H2O→SO4 2-+8H++6e-
CN-的去除：
电极氧化反应：CN-+2OH--2e-→CNO+H2O
CN-+4OH--6e-→2CO2+N2+2H2O
CNO+2H2O→NH4 ++CO3 2-
化学络合沉淀反应：Fe2++CN-→Fe(CN)6 4-
或Fe3++CN-→Fe(CN)6 3-
Fe(CN)6 4-+Fe3+→Fe4(Fe(CN)6)3，普鲁士蓝沉淀
或Fe(CN)6 3-+Fe2+→Fe3(Fe(CN)6)2，滕氏兰沉淀S2-的去除：
电极氧化还原反应S2-+H2O→H++SO4 2-+·OH
化学络合沉淀反应：S2-+Fe2+→FeS沉淀
难降解有机物的去除：
酚类物质经过电极氧化还原反应和羟基自由基(·OH)的加成反应，去除率可达到90％以上。杂环类和多环类芳香族有机物通过电极氧化还原反应和羟基自由基(·OH)的断链反应，大大提高可生化性。Fe3+与有机物自由基R·反应实现Fe2+的再生，如式Fe3++R·→Fe2++R+所示，根据有机化合物基团R的不同(如-OH、-OR、氨氮基团等)，其反应动力学常数约为k＝107～108L·mol-1·s-1；但是，R·也参与如式R·+Fe2++H+→Fe3++RH；所示的氧化过程，同时也伴随着聚合湮灭的过程R·+R·→R－R。
如图3所示，本实用新型一些实施例中，进水组件1011和收水组件1013分别设置在池体的两侧，池体设置有用于将进水组件1011和收水组件1013隔开的第一隔板1016，第一隔板1016的底部与池底保持设定的距离，第一隔板1016的设置使废水在池体内的流动路径呈U形，增加了废水在池体内的反应时间，并且可以使废水的一部分污泥沉淀在池底，利用排泥组件103进行排放，起到了初步沉淀的作用，从而增强了分离效果。
进水组件1011和收水组件1013均由管路组件1017进行进水和收水，管路组件1017上还均匀设置有水孔，管路组件1017可以均布在池顶，通过管路组件1017上的水孔，使进水和收水时水的流动呈层状，保证了废水处理过程中的均匀性，从而增强了分离效果。
又如图5所示，本实用新型一些实施例中的絮凝反应单元1021、第一沉淀单元1022和第一排水单元1023依次由第二隔板1024隔开，絮凝反应单元1021与第一沉淀单元1022之间的第二隔板1024底部与池底保持设定的距离，第一沉淀单元1022和第一排水单元1023之间通过第二隔板1024的顶部进行连通，第二隔板1024起到的作用与第一隔板1016的作用相同，此处不再赘述。
如图5所示，本实用新型一些实施例中的絮凝反应单元1021包括多个倾斜方向相反的折板1025，折板1025由池体顶部向底部依次间隔交叉分布，即絮凝反应单元1021中池壁一侧固定多个折板1025，第二隔板1024一侧也固定多个折板1025，两侧的折板依次间隔交叉并均朝向絮凝反应单元1021的中心倾斜，在絮凝反应单元1021的顶部设置有第一进水管1026，第一进水管1026与收水组件1013的管路组件1017连通，第一进水管1026上可以设有加药接口(图中未示出)，根据处理水质情况可以在第一进水管1026上投加助凝剂。经过电化学反应处理的废水通过收水组件1013的管路组件1017经第一进水管1026进入絮凝反应单元1021，通过间隔交叉设置的折板1025，使废水的流动路径呈S形，可以延长废水与助凝剂的反应时间，使废水中产出更多的絮凝沉淀物，从而增强了分离效果。
又如图5所示，本实用新型另一些实施例中絮凝反应单元1021中的折板1025也可以朝向与絮凝反应单元1021中心相反的方向倾斜，依然可以达到上述的技术效果，此处不再赘述。
本实用新型一些实施例中的第一沉淀单元1022包括多个第一斜管1027，多个第一斜管1027均匀间隔布置在第一沉淀单元1022的上半部分，经絮凝反应后水流通过第二隔板1024的底部进入第一沉淀单元1022，水流从第一沉淀单元1022的底部慢慢向上升，随着水流上升慢慢流过第一斜管1027，而絮凝沉淀物和污泥则随着第一斜管1027向下滑落，逐步对经过絮凝反应单元1021后的废水实现了沉淀分离，从而增强了分离效果，絮凝沉淀物和污泥则通过设置在池底的排泥组件103排走。
根本实用新型一些实施例中，第一沉淀单元1022与第一排水单元1023之间的第二隔板1024的顶部与第一斜管1027平齐，使经第一斜管1027分离后的水由第二隔板1024的顶部进入第一排水单元1023。
第一排水单元1023包括排水总管1028和多组排水分管1029，排水总管1028和多组排水分管1029水平设置在第一排水单元1023的顶部，排水总管1028和多组排水分管1029分别连通，多组排水分管1029上均布排水孔，排水总管1028与外部排放管路连接，通过排水总管1028和多组排水分管1029水平设置在第一排水单元1023的顶部，可以使排水时的流动呈层状排出，保证了废水处理过程中的均匀性，从而增强了分离效果。
第一排水单元1023的顶部还可以增设水位控制器(图中未示出)，保证产水排水协同进行。
第一排水单元1023的底部还可以增设离子气浮发生器(图中未示出)，对第一排水单元1023中的水中的悬浮物再次进行絮凝，增强了分离效果。
根本实用新型一些实施例中，电化学反应池101和絮凝沉淀池102的顶部还设置有刮渣机104，刮渣机104用于对废水处理过中产生的浮渣进行刮渣作业，刮渣机104可以设置在池体的中间或者是一侧，即刮渣机104可以从中间向两侧刮渣或者向一侧进行刮渣，保证废水处理的正常进行。
根本实用新型一些实施例中的排泥组件103包括第一排泥管路1031和射流排泥器1032，射流排泥器1032均布在第一排泥管路1031中，第一排泥管路1031设置在电化学反应池101和絮凝沉淀池102的底部，电化学反应池101和絮凝沉淀池102的底部还可以设置为漏斗形状，方便对废水中污泥进行存放和排出，射流排泥器1032为现有技术中的排泥器，具体原理此处不再赘述。
图8中示出了本实用新型一些实施例中废水处理的整体流程，即待处理的废水先进入电化学反应池101中，经过电化学反应后进入絮凝沉淀池102内，经过絮凝沉淀反应后排出。
本实用新型实施例电化学反应池和絮凝沉淀池结合为一体化装置，将重金属离子的去除、有机物的氧化分解与絮凝沉淀放到一起进行处理，池体内进行的氧化还原分解、电极吸附和絮凝沉淀等反应进行结合，使工艺进行了简单化，达到了同时去除的效果，增强了分离效果。
电化学反应池内依次设置有进水组件、电极组件和收水组件，絮凝沉淀池依次连通有絮凝反应单元、沉淀单元和排水单元，絮凝反应单元与收水组件连通，絮凝反应单元用于投加助凝剂发生絮凝反应，沉淀单元用于将进行絮凝反应后的废水沉淀分离，在废水的处理过程中，采用电力代替投加各种药剂，水体不再或尽量少引进其他物质，避免二次污染，处理过程中只控制电源的电压、电流和频率，不需要繁杂的加药和检测手段，应用较为广泛。
水解酸化反应器
如图9-图13所示，在本实用新型实施例中，水解酸化反应器2包括第一主罐体201、溶氧调节单元202、第一控制阀203和排泥单元204，第一主罐体201由下至上依次设置为第一进水单元2011、水解酸化区2012、第二沉淀单元2013和第二排水单元2014，第一进水单元2011用于将待处理的废水引入第一主罐体201内，水解酸化区2012内含有微生物，以对废水进行水解酸化反应，第二沉淀单元2013用于对经过水解酸化反应后的废水进行沉淀分离，第二排水单元2014将整体处理干净的水进行排放。
具体的，溶氧调节单元202包括第二进水管2021和第一出水管2022，第二进水管2021与水解酸化区2012连通，第一出水管2022与第一进水单元2011连通，溶氧调节单元202用于调节废水中的氧含量，第一控制阀203设置在第一出水管2022，上待处理的废水通过第一进水单元2011进入第一主罐体201内，慢慢上升到水解酸化区2012区域内，由进水管泵吸至溶氧调节单元202内，对废水中的氧含量进行调节，经溶氧调节单元202调节后的废水由第一出水管2022输送回第一进水单元2011，与未经处理的废水一起进入第一主罐体201内进行水解酸化反应，第一出水管2022的流量由第一控制阀203进行控制。
本实用新型实施例中，将溶氧调节单元202设为废水回流式的调节方式，可以随时控制调节废水氧含量的时机，保证水解酸化反应的正常进行，进一步的，第一主罐体201内的部分废水经回流式调节氧含量后，与未处理的废水一同进入水解酸化区2012内，使水解酸化区2012内的氧含量控制在0.3mg/L-1mg/L范围内，使第一主罐体201内的水解酸化反应在限氧状态下进行，限氧状态下酸化微生物的活性更强，有效地将废水中的悬浮性固体物质转化为溶解性物质、将难降解和具有生物毒性抑制性作用的大分子物质转变成易于生物降解的小分子物质，从而提高了废水的生物降解性能。
并且，在本实用新型实施例中，将水解酸化区2012和第二沉淀单元2013相结合，水解酸化后才进入第二沉淀单元2013进行沉淀分离，一方面，水解酸化和沉淀是依次进行的，相互不进行干扰，提高了废水处理效率；另一方面，增加了罐体的空间利用率，占地面积仅为传统工艺的一半，运行费用低。
本实用新型的另外一些实施例中，第一主罐体201的底部设置排泥单元204，由于第一主罐体201底部会积累颗粒物质和小砂粒，排泥单元204可以配置射流排泥器，使用风动强制排泥，这样可以避免或减少在第一主罐体201内积累砂粒，射流排泥器为现有技术中的排泥器，具体原理此处不再赘述。另外，第二进水管2021上也可以增设排泥管路，在排泥管路与第二进水管2021的接口处设置射混器，利用射混器负压抽吸第二进水管2021中回流废水的污泥，将废水进行初次排泥，射混器为现有技术中的排泥器，具体原理此处不再赘述。
如图10所示，本实用新型一些实施例中的溶氧调节单元202包括第一箱体2023、第一箱体2023内设置第一挡板2024，第一挡板2024将第一箱体2023分隔为进水区和出水区，进水区和出水区通过第一挡板2024的顶部连通，进水区底部与第二进水管2021的一端连接，第二进水管2021的另一端水平设置在水解酸化区2012内，出水区的底部与第一出水管2022的一端连接，第一出水管2022的另一端与第一进水单元2011连接，出水区内设置有栅瓦淋气填料，第一箱体2023的顶部还设置有第一排气阀2025。
具体的，刚进入第一主罐体201内的废水是包含泥、水、气三相的混合流，由进水管泵吸入到第一箱体2023中的进水区内，由于第二进水管2021上增设的排泥管路和射混器，排泥过程中会对混合液进行曝气，混合液中氧含量会增加，通过第一挡板2024混合流上升到第一箱体2023上部空间，上升过程大部分气体分离到第一箱体2023顶部，越过第一挡板2024后泥水混合流进入出水区，流过栅瓦淋气填料，溶解的气体在此部分再一次分离成气泡，气泡上升到顶部，第一箱体2023顶部的气体由第一排气阀2025排放，泥水则通过第一出水管2022回到第一进水单元2011。在此过程中，通过第一挡板2024和栅瓦淋气填料的作用，可以将混合液中的气体进行分离和排放，再与未经处理的废水进行混合，此时，保证泥水中氧含量在0.3-1mg/L范围内，使第一主罐体201内的水解酸化反应在限氧状态下进行，从而提高了废水的生物降解性能。
如图11所示，本实用新型一些实施例中第二进水管2021的另一端还连接有多组分支进水管2026，分支进水管2026上均布多个吸水扩管，吸水扩管的形状为锥形，大开口端朝向水面设置，小开口端连接分支进水管2026，多组分支进水管2026平均分布在整个第一主罐体201的截面上，水从吸水扩管大开口端进入分支进水管2026，保证进水流速均匀，分支进水管2026可以设置为4-6组，或者根据第一主罐体201的具体截面面积大小和废水的上升流速进行增减，本实用新型实施例不作限制。
如图9和图12所示，本实用新型一些实施例中第一进水单元2011包括环形主管2015、多组环形分管2016和喷头，环形主管2015与第一主罐体201同轴设置，并与外部废水管路连接，多组环形分管2016分别与环形主管2015连通，并与环形主管2015同轴设置，环形分管2016优选为4组，4组环形分管2016由罐底向罐顶斜向罐壁方向依次间隔分布并且直径逐渐增大，4组环形分管2016依次分布形成的倾斜方向与第一主罐体201中心轴线方向夹角为40°-60°，本实施例优选为45°，环形分管2016上还均布多个喷头，喷头斜向轴线方向设置，与第一主罐体201中心轴线方向夹角同样优选为45°，通过将环形分管2016和喷头的倾斜设置，使进水时形成螺旋上升的状态，可以很好的将污泥和进水混合搅拌，可以避免出现水流分配不均、短流等现象，使第一主罐体201内不会形成死区而造成污泥流失，可以提高第一主罐体201内污泥生物量从而增强了泥水分离效果。
本实用新型一些实施例中，第二沉淀单元2013包括漏斗箱体2017和第二斜管2018，第二斜管2018设置在漏斗箱体2017的上部，优选为布置满整个漏斗箱体2017的上部，漏斗箱体2017的底部侧壁上设置有多个进水孔，进水孔均匀分布在漏斗箱体2017的底部侧壁上，漏斗箱体2017的底部还设置漏斗排泥管路2019，经水解酸化反应后的水流通过漏斗箱体2017底部侧壁上的进水孔进入漏斗箱体2017内，随着水流上升慢慢流过第二斜管2018，水解酸化反应物和污泥则随着第二斜管2018向下滑落，逐步对经过水解酸化反应后的废水实现了沉淀分离，分离后的颗粒污泥逐渐聚集大块的污泥，随着自重掉落到漏斗箱体2017的底部，污泥经过设置在漏斗箱体2017底部的漏斗排泥管路2019与第二进水管2021处设置的排泥管路汇合，一同进行污泥排放。进水孔优选为细小的孔，泥水混合液可以通过，大块污泥不能通过。
本实用新型一些实施例中，第二排水单元2014包括设置在所述第一主罐体201顶部的第一排水管2020，第一排水管2020可以设置为多组，水平均布在第一主罐体201的顶部，可以使排水时的流动呈层状排出，保证了废水处理过程中的均匀性和产水出水的协同进行，从而增强了分离效果，保证出水量。
本实用新型一些实施例中，排泥单元204包括排泥漏斗2041和底部排泥管路2042，排泥漏斗2041设置在第一主罐体201的底部，环形主管2015设置在排泥漏斗2041的侧壁上，排泥漏斗2041的侧壁为环形主管2015提供支撑力，底部排泥管路2042与排泥漏斗2041的底部连接。将排泥漏斗2041设置为漏斗形状，底部废水中形成的污泥可以顺着漏斗的侧壁滑落到底部，从而通过底部排泥管路2042排走，保证整体反应过程中均衡排泥。
又如图9所示，本实用新型一些实施例中，第一进水单元2011与水解酸化区2012之间设置有中部排泥管路205，中部排泥管路205用于对进入水解酸化区2012之前的废水进行排泥，保证整体反应过程中均衡排泥。
本实用新型另外一些实施例中，第一主罐体201在沿竖直方向上设置有多个采样口206，用于对不同反应阶段的废水进行采样，采样后进行观测菌群成长情况即污泥浓度，从而实时调节反应过程中的各个参数，从而提高废水处理效率，保证出水量。
图13中示出了本实用新型一些实施例中废水处理的整体流程，即待处理的废水先进入第一主罐体201内，由第一主罐体201的底部向上逐渐进入水解酸化区2012内，部分废水通过第二进水管2021回流到溶氧调节单元202内进行调节，调节后的废水经第一出水管2022与未经处理的废水一同混合进入第一主罐体201内，经过水解酸化后进入第二沉淀单元2013沉淀分离，后经第二排水单元2014排出。
下面就水解酸化反应器2的菌群处理过程进行示例说明。
硫酸盐还原菌(SRB)的接种利用，煤化废水通常硫酸根浓度较高，同时在硫氰根预处理和生化处理过程中部分硫元素会转化成硫酸根，利用硫酸根还原菌群可处理掉部分含氮有机物的COD，同时去除一份的硫酸根产生两份后续硝化工艺需要的碱度，生成的硫氰根参与后续自养反硝化反应，最终生成单质硫。示例说明：100gCOD+150.2gSO4 2-+43.7gH2O→53.2gH2S+1.9g污泥+190.9gHCO3 -硫酸根型厌氧氨氧化菌(ASR)接种利用，和SRB菌形成竞争，但其时代周期短，特有的生物鞘，分泌黏性多糖类物质，限氧条件下(DO＜0.5mg/L)是颗粒污泥的骨架结构。
4NH4 ++3SO4 2-→3So+4NO2 -+4H2O+8H+
Fe离子型厌氧氨氧化菌(FEAMMOX)，作用同ASR。
NH4 ++6Fe(OOH)+10H+→NO2 -+6Fe2++10H2O
水解酸化反应器2分阶段启动，首先1.8kgSO4 2--S/m3.d、16kgC OD的容积负荷下运行一段时间；第二阶段再加入0.55kgNO3 --N/m3.d，最终硫酸根去除率98％、硝酸根去除率97％、COD72％的去除率，单质硫生成率89％。
本实用新型提供的升流式水解酸化处理装置，包括主罐体和溶氧调节单元，主罐体由下至上依次设置为进水单元、水解酸化区、沉淀单元和排水单元，水解酸化区内含有微生物，以对废水进行水解酸化反应，溶氧调节单元用于调节废水中的氧含量，使主罐体内的水解酸化反应在限氧状态下进行，限氧状态下酸化微生物的活性更强，有效地将废水中的悬浮性固体物质转化为溶解性物质、将难降解和具有生物毒性抑制性作用的大分子物质转变成易于生物降解的小分子物质，从而提高了废水的生物降解性能。
并且，本实用新型提供的升流式水解酸化处理装置中，将水解酸化区和沉淀单元相结合，水解酸化后才进入沉淀单元进行沉淀分离，一方面，水解酸化和沉淀是依次进行的，相互不进行干扰，提高了废水处理效率；另一方面，增加了罐体的空间利用率，占地面积仅为传统工艺的一半，运行费用低。
硝化-反硝化一体化反应器：
如图14-图22所示，在本实用新型实施例中，硝化-反硝化一体化反应器3包括第二主罐体301、回流单元302和第二控制阀303，第二主罐体301由下至上依次设置为第二进水单元3011、厌氧区3012、好氧区3013、缺氧区3014和第三排水单元3015，第二进水单元3011用于将待处理的废水引入第二主罐体301内，厌氧区3012内含有微生物，用于对废水进行水解酸化反应和氨化反应，厌氧区3012与好氧区3013之间设置有曝气组件3016，曝气组件3016向好氧区3013进行曝气。
好氧区3013内含有硝化菌填料，用于对进行氨化反应的废水进行硝化反应，好氧区3013内填料优选填充30％-50％的粒径为6-8毫米粒状滤料和20％的K3填料，使好氧区3013内填料吸附能力强，其填料上的生物膜可以对废水快速净化，提高废水处理效率。缺氧区3014内含有反硝化菌填料，用于对进行硝化反应的废水进行反硝化反应，缺氧区3014内优选填充K3型填料，装填率保证在30％-70％，K3填料在高分子材料中融合多种有利于微生物快速附着生长的微量元素，进一步提高反硝化菌的生物活性。
好氧区3013和缺氧区3014之间设置有滤板3017，滤板3017用于过滤好氧区3013向缺氧区3014流入的废水，以阻隔好氧区3013和缺氧区3014内的填料互相流动，缺氧区3014的中心位置分隔为第三沉淀单元3018，第三沉淀单元3018用于对经过反硝化反应的废水进行沉淀分离，第三排水单元3015用于对经过沉淀分离的水进行排放。
具体的，回流单元302包括进水端和出水端，进水端与缺氧区3014进行连通，出水端与第二进水单元3011连通，回流单元302将缺氧区3014内的废水回流到第二进水单元3011继续进行循环处理，第二控制阀303设置在回流单元302的出水端，用于控制回流单元302的出水量。缺氧区3014内氧含量保证在小于1mg/L的范围内。待处理的废水通过第二进水单元3011进入第二主罐体301内，经过厌氧区进行水解酸化反应和氨化反应，使废水中的有机氮转化为氨氮，好氧区进行硝化反应，使经过厌氧区的废水中氨氮转化为硝酸氮，缺氧区进行反硝化反应，使经过好氧区的废水中硝酸氮转化为氮气，即完成废水中总氮的处理。进行反硝化反应后的部分水经过第三沉淀单元3018进行沉淀分离，分离后的水经第三排水单元3015进行排放，另一部分水通过回流单元302回流到第二进水单元3011继续进行循环处理。通过增设回流单元302，使缺氧区3014内的进行硝化反应后的废水能够回流到第二进水单元3011进行循环处理，回流单元302将缺氧区3014内进行反硝化反应后的废水回流到第二进水单元3011继续进行硝酸氮转化为氮气的反应，完成总氮的处理。通过增设回流单元302，使缺氧区3014内的进行反硝化反应后的废水能够回流到进水单元3011进行循环处理，使废水处理更加彻底，同时，也可以对进水单元3011进入的废水进行毒性稀释，提高好氧区3013内硝化菌和缺氧区3014内反硝化菌的存活率提高了废水处理的效率，简化了工艺流程。
并且，本实用新型实施例中，将好氧区3013和缺氧区3014在第二主罐体301的垂直空间上进行结合，实现了好氧区和缺氧区一体化设置，一方面，硝化反应和反硝化反应可以依次同步进行，相互不进行干扰，简化了废水工艺流程；另一方面，增加了第二主罐体301的空间利用率，提高了第二主罐体301的容积负荷，占地面积仅为传统工艺的一半，运行费用低。
如图15所示，本实用新型的一些实施例中，回流单元302包括第一水箱3021、第三进水管3022和第二出水管3023。第一水箱3021为环形，设置在第二主罐体301顶部外壁的外侧，第三进水管3022配置为方形管，方形管的管壁上设置过滤网，可以实现多面过滤进水，提高进水速率，进一步加快废水处理效率，同时过滤网也可以防止缺氧区3014内的填料流入第一水箱3021，第三进水管3022数量优选设置为四个，周向均布在第二主罐体301内壁的内侧，四个第三进水管3022分别连通第一水箱3021和缺氧区3014，四个第三进水管3022形成了回流单元302的进水端；第二出水管3023优选设置为两个，周向均布在第一水箱3021的底部，两个第二出水管3023分别连通第一水箱3021和第二进水单元3011，两个第二出水管3023形成了回流单元302的出水端，两个第二出水管3023上还设置水泵，以便对缺氧区3014内的废水进行泵吸，或者在第二进水单元3011的管路中设置射流器对缺氧区3014内的废水进行抽吸，射流器为现有技术，具体原理本实施例不再赘述。两个第二出水管3023上均设置有第二控制阀303，第二控制阀303优选为电磁阀或者气动阀，本实施例不作限制。四个第三进水管3022周向均布在第二主罐体301内壁的内侧，可以使水泵或者射流器在对缺氧区3014内的废水进行抽吸时水流更加均匀，同时也能提升废水的回流速度，实现硝化液的大比例回流，进一步提高了废水处理效率。
如图16所示，本实用新型的一些实施例中，第二进水单元3011包括主管30111和分管30112，主管30111为四通管，主管30111其中的两端分别与两个第二出水管3023进行连通，分管30112也设置为四通管，分管30112的其中一端与外部废水管路连接，分管30112设置在主管30111的下方，分管30112与主管30111之间还通过多个垂直短管30113连通，分管30112上均布多个喷头30114，分管30112其中的另外一端还设置有排泥阀门，用于排放分管30112中的污泥。
如图17和图18所示，本实用新型的一些实施例中，曝气组件3016包括曝气主管30161和多个曝气分管30162。其中，曝气主管30161与外部风机连接，而多个曝气分管30162设置为上下多层，本实施例中优选设置为上下两层，或者可以根据第二主罐体301的具体截面面积大小与废水处理量的多少进行适当的调整，本实施例中不作限制。
本实施例中，上层设置十个曝气分管30162，下层设置七个曝气分管30162，每个曝气分管30162间隔0.15米设置，上层曝气分管30162与下层曝气分管30162的分布方向相差90°，且每层的曝气分管30162分别与曝气主管30161连接，曝气主管30161可以设置在其中一层上，或者两层都设置有曝气主管30161，本实施例中不作限制，且每层的曝气分管30162上均布有多个气孔，气孔产生1毫米左右的微小气泡，增加了与废水的接触面积和接触时间，可以提高氧转移效率，进一步提高了废水处理效率。
如图19所示，本实用新型的一些实施例中，滤板3017包括框架30171和第一滤网30172，框架30171为圆形，框架30171的外壁与第二主罐体301的内壁固定连接，第一滤网30172设置在框架30171上，第一滤网30172用于过滤好氧区3013向缺氧区3014流入的废水，以阻隔好氧区3013和缺氧区3014内的填料互相流动，第一滤网30172可以将第二主罐体301内好氧区3013和缺氧区3014上下两个空间完全隔断开，硝化反应和反硝化反应可以依次同步进行，相互不进行干扰，实现了好氧区和缺氧区一体化设置，简化了废水工艺流程。
又如图13所示，本实用新型的一些实施例中，第三沉淀单元3018包括第二箱体30181、第三斜管30182和第二排泥管路30183，第二箱体30181为漏斗状，即上部分为矩形或者方形箱体，下部分为漏斗形状的箱体，其矩形或者方形箱体和漏斗形状的箱体拼接到一起成为第二箱体30181，第三斜管30182设置为多个，均匀间隔布置在第二箱体30181上部，优选为布置满整个第二箱体30181的上部，第二箱体30181的底部侧壁上设置有多个进水孔，进水孔均匀分布在第二箱体30181的底部侧壁上，第二箱体30181的底部还设置第二排泥管路30183。经反硝化反应后的水流通过第二箱体30181底部侧壁上的进水孔进入第二箱体30181内，随着水流上升慢慢流过第三斜管30182，反硝化反应物和污泥则随着第三斜管30182向下滑落，逐步对经过反硝化反应后的废水实现了沉淀分离，分离后的颗粒污泥逐渐聚集大块的污泥，随着自重掉落到第二箱体30181的底部，污泥经过设置在第二箱体30181底部的第二排泥管路30183进行排放，进水孔优选为细小的孔，泥水混合液可以通过，大块污泥和填料不能通过。
其中的第二箱体30181侧壁上还可以设置为泥、水、气三相分离结构，三相分离结构具体如图7所示，图中为上部分箱体的侧壁的剖视图，侧壁的左侧为第三沉淀单元3018，侧壁的右侧为缺氧区3014，侧壁上设置有上下分布的第一进水口30184和第二进水口30185，第一进水口30184朝向第三沉淀单元3018一侧的上方设置有第一遮板30186，第一遮板30186朝向第三沉淀单元3018的中心倾斜向下设置，第二进水口30185朝向第三沉淀单元3018一侧的下方设置有第二遮板30187，第二遮板30187朝向第三沉淀单元3018的中心倾斜向上设置，在缺氧区3014进行反硝化反应完的泥、水、气混合液，慢慢经由第一进水口30184和第二进水口30185进入第三沉淀单元3018，水中裹带的气泡由第一遮板30186进行阻挡，而后经由第一进水口30184排回缺氧区3014，随着水流上升，混合液中的泥会由第二遮板30187滑落，而后经由第二进水口30185排回缺氧区3014，通过第一进水口30184、第二进水口30185、第一遮板30186和第二遮板30187实现了泥、水、气三相分离结构，进一步对缺氧区3014进行反硝化反应的泥、水、气混合液进行了分离，提高了第三沉淀单元3018的沉淀分离效果。
本实用新型一些实施例中，第三排水单元3015包括设置在第二主罐体301顶部的第二排水管30151，第二排水管30151一端与第三沉淀单元3018连通，第二排水管30151另一端与外部第二排水管30151路连通，保证出水量。
如图21和图22所示，本实用新型另外一些实施例中，硝化-反硝化一体化反应器3还包括反冲洗组件304，反冲洗组件304用于对第二主罐体301内的填料进行清洗。
反冲洗组件304包括第二水箱3041、出气管3043和第二排气阀3044，第二水箱3041为环形，设置在好氧区3013外壁的外侧，好氧区3013壁体周向设置有出气口3042，出气口3042用于连通第二水箱3041和好氧区3013，出气口3042可以沿第二主罐体301的内壁周向设置一圈或者间隔均匀分布，具体出气口3042的分布方式，本实用新型不作限制。
本实施中反冲洗组件304还包括出气管3043，优选设置为两个，周向均布在第二水箱3041的顶部，两个出气管3043分别连通第二水箱3041和缺氧区3014，两个出气管3043上分别设置第二排气阀3044。好氧区3013内在进行曝气时，好氧区3013内的气、水混合液通过出气口3042进入第二水箱3041进行储存，第二水箱3041达到一定的气压后，打开两个出气管3043上的排气阀，气、水混合液经由出气管3043瞬时排出，排出的气、水混合液由缺氧区3014向好氧区3013流动，对缺氧区3014和好氧区3013内的填料进行清洗，依靠向下水流的冲击力冲刷掉填料上新陈代谢死亡的生物层，使死忙的生物层脱落下来，掉到第二主罐体301底部，形成污泥排掉，其中，两个出气管3043位于缺氧区3014的端部可以设置为朝向第二主罐体301下方的弯曲结构，使气、水混合液瞬时排出时，其冲击力朝向第二主罐体301下方，可以更好的对缺氧区3014和好氧区3013内的填料进行清洗，进一步提高废水处理效率。
本实用新型另外一些实施例中，出气口3042上设置有第二滤网3045，第二滤网3045用于过滤好氧区3013向第二水箱3041流入的废水，以阻隔好氧区3013的填料流入第二水箱3041，出气口3042上设置有朝向第二主罐体301中心方向倾斜向下的第二挡板3046，第二挡板3046用于遮挡好氧区3013内的气泡。好氧区3013内在进行曝气时，好氧区3013内的气、水混合液经过第二挡板3046时，会有一部分气、水混合液流入第二挡板3046的下方，在第二挡板3046阻挡作用下，经由出气口3042进入第二水箱3041进行储存，出气口3042上的第二滤网3045上的滤孔的孔隙只能水能通过，好氧区3013内的滤料不能通过，以阻隔好氧区3013的填料流入第二水箱3041。
传统硝化和反硝化两个过程需要在两个独立的反应器中进行(A2O)，或者在时间或空间上造成交替缺氧和好氧环境的同一个反应器中进行(SBR)。传统的生物脱氮工艺，主要有前置反硝化和后置反硝化两种。前置反硝化能够利用废水中部分快速易降解有机物作碳源，虽然可节约反硝化阶段外加碳源的费用，但是前置反硝化工艺对氮的去除不完全，废水和污泥循环比也较高，若想获得较高的总氮去除率，则必须加大循环比，能耗相应也增加。而后置反硝化则有赖于外加快速易降解有机碳源的投加，同时还会产生大量污泥，并且出水中的COD和低水平的DO也影响出水水质。
传统生物脱氮工艺存在问题：(1)工艺流程较长，占地面积大，基建投资高；(2)由于硝化菌群增殖速度慢且难以维持较高的生物浓度，特别是在低温冬季，造成系统的HRT较长，需要较大的曝气池，增加了投资和运行费用；(3)系统为维持较高的生物浓度及获得良好的脱氮效果必须同时进行污泥和硝化液回流增加了动力消耗和运行费用；(4)系统抗冲击能力较弱，高浓度NH3-N和NO2 -废水会抑制硝化菌生长；(5)硝化过程中产生的酸度需要投加碱中和，不仅增加了处理费用，而且还有可能造成二次污染等等。
本实用新型实施例提供的硝化-反硝化一体化反应器3，将第二主罐体301分配为：上部的缺氧区3014和第三沉淀单元3018、中部和好氧区3013、下部的厌氧区3012，缺氧区3014和好氧区3013内填充填料，使缺氧区3014和好氧区3013内具有稳定的生态条件，好氧区3013内的硝化菌和缺氧区3014内的反硝化菌组成了一条较长的生物链，使得硝化菌和反硝化菌能够共存于其中，具有同步硝化反硝化及有机物去除能力，简化了废水工艺流程，提高了主罐体的容积负荷，进一步提高了废水处理效率，同时降低了处理工艺的能耗和费用成本。
宏观环境解释：由于生物反应器的混合形态不均，如充氧装置的不同，可在生物反应器内形成缺氧及(或)厌氧段，此为生物反应器的大环境，即宏观环境。在生产规模的生物反应器中，整个反应器均处于完全均匀混合状态的情况并不存在，故硝化-反硝化一体化反应器也就实现了。
微环境理论则是从物理学角度加以解释的，考虑活性污泥和生物膜的微环境中各种物质(如DO、有机物等)的传递与变化，各类微生物的代谢活动及其相互作用，以及微环境的物理、化学和生物条件或状态的改变等。微环境理论认为：由于氧扩散的限制，在微生物絮体内产生DO梯度(如图23所示)从而导致微环境的同时硝化和反硝化。
微生物絮体的外表面DO较高，以好氧硝化菌为主；深入絮体内部，氧传递受阻及外部氧的大量消耗，产生缺氧区，反硝化菌占优势。微生物絮体内的缺氧环境是形成SND的主要原因，而缺氧环境的形成又有赖于水中DO浓度的高低以及微生物的絮体结构。因此，控制DO浓度及微生物絮体的结构对能否进行同时硝化反硝化至关重要。
a、短程硝化和厌氧氨氧化
氨的厌氧氧化具有不少突出的优点。主要表现在：(1)无需外加有机物作电子供体，既可节省费用，又可防止二次污染；(2)硝化反应每氧化1molNH4 +耗氧2mol，而在厌氧氨氧化反应中，每氧化1mo lNH4 +只需要0.75mol氧，耗氧下降62.5％(不考虑细胞合成时)，所以，可使耗氧能耗大为降低；传统的硝化反应氧化1molNH4 +可产生2mol H+，反硝化还原1molNO3 -或NO2 -将产生1molOH-，而氨厌氧氧化的生物产酸量大为下降，产碱量降至为零，可以节省可观的中和试剂。
参照图24所示，反应式示例说明：
0.5NH4 ++0.75O2----5NO2 -+0.5H2O+H+
0.5NH4 ++0.5NO2 -----5N2+H2O
总的反应式示例说明：
NH4 ++0.85O2→0.435N2+0.13NO3 -+1.3H2O+1.4H+
b、好氧反硝化/异养硝化技术的实现
好氧反硝化菌有Pseu domonas Spp、Alcaligenes faecalis、Thios phaeraPantotropha等多个菌族，同时也是异养硝化菌。好氧反硝化菌和异养硝化菌的发现，打破了传统理论认为硝化反应只能由自养菌完成和反硝化只能在厌氧条件下进行的观点。对于好氧反硝化、异养硝化、自养反硝化的微生物广泛存在于假单胞菌属、产碱杆菌属、副球菌属和芽胞杆菌属中，如脱氮硫杆菌、脱氮硫微螺菌、多能硫杆菌、泛氧副球菌等。
好氧反硝化可与硝化反应在同一个反应器中发生，减少系统空间和工程造价，无需外加碱液来调整系统的pH值。好氧反硝化菌在处理运行中更容易被调控。
当反应器里的溶解氧(DO)浓度达到0.5mg/L以下时，氨氧化菌AOB氧饱和常数0.2-0.4mg/L，不受影响，而亚硝酸盐氧化菌NO B氧饱和常熟1-2mg/L会受到抑制。在限氧条件下，系统中有两类自养微生物：好氧硝化细菌和厌氧氨氧化细菌。自养菌经过NO2 -中间体直接将NH4 +转变为N2。
好氧反硝化菌在焦化废水不同氨氮浓度好氧反硝化脱氮效率如下表所示：
由上表的内容可知，脱氮速率随着氨氮浓度升高而下降；菌株在焦化废水中有较强的脱氨能力和氨的耐受能力，在3400mg/L的氨氮浓度下仍可以脱除氨氮。
c、C\N\S同脱技术
自养反硝化菌分为氢型、硫型、铁型、氨型(自养氨氧化)，焦化废水处理中主要利用硫型和氨型(a中介绍)。传统的异养反硝化是指反硝化细菌以有机物作为碳源和电子供体提供能量，使硝酸盐和亚硝酸盐还原为氮气的过程。自养反硝化则以氢、单质硫、硫化物、铁或铁离子、氨氮等还原性物质作为电子供体。一体化技术主要利用了厌氧区硫酸盐还原菌异养作用生成硫化物，和原水中硫氰酸盐产生的硫化物、自由硫化物利用硫细菌的自养反硝化作用脱除硝酸盐，生成单质硫和氮气，如图25所示。
生物选择区消耗有机物、硫酸盐还原，示例如下：100gCOD+150.2gSO4 2-+43.7gH2O→53.2gH2S+1.9g污泥+190.9gHCO3 -缺氧区发生硫自养反硝化反应，示例如下：100gNO3 -+5.9gHCO3 -+35.92gH2S→22.58gN2+101.42gSO4 2-+2.15g污泥
好氧区发生硝化反应，示例如下：100gNH4 ++7.3gCO2+346.67gO2→5.22g污泥+344.44gNO3 -+11.11gH++98gH2O
通过硫循环等自养反硝化作用，不仅降低了COD去除过程中氧的消耗，且通过三种低泥产率的生物化学反应，实现了剩余污泥零排放。污泥产率仅0.04g-vss/gCOD。
第二电化学沉淀器：在本实用新型实施例中，第二电化学沉淀器5与第一电化学沉淀器1的结构相同，二者的区别点在与电极的填料不同，第二电化学沉淀器5中，阳极板1014内设有第二阳极填料，第二阳极填料包括γ-OOFe、FeO、FeCO3、Al、VO、CuO、络合剂中的至少一种，所述第二阳极填料还包括原儿茶酸和水热碳，所述阴极包括碳纳米-RVC喷吹流化电极，所述收水组件用于收集进行电化学反应后的废水，第二阳极填料与第一阳极填料之间的区别在于各组分之间的配比不同，第二阳极填料侧重于去除废水中的重金属离子等。
脱盐模块4：如图26所示，在本实用新型实施例中，脱盐模块4包括依次连接的一级RO装置401、NF装置402、二级RO装置403和双极膜电渗析装置404。
根据煤化废水水质特点对浓盐水预处理单元、膜集成浓缩减量单元及高浓盐水资源化单元的工艺选择和工艺进行针对性设计。生化回用后的浓盐水的含盐量高，通常大于15000mg/L；COD含量基本均为难生化降解有机物；氟离子含量很高，通常大于150mg/L，Si含量较高，通常大于50mg/L，硬度不高。水量通常不太大，随焦化规模不同浓盐水量从每小时几十吨到几百吨不等。
预处理单元的关键在于去除残余COD、F-、Si及硬度的处理工艺，传统工艺使用O3+H2O超级氧化或是化学芬顿氧化+三联箱除硅、除硬，整体需要投加pH值调节剂NaOH\HCl，絮凝剂聚铁盐\PAM，除硅剂CaO，脱硬剂NaCO3等系列药剂，这些药剂对后续运行和析盐纯度都会造成影响；煤化废水中胶体含量比较多，需采用超滤去除水中大部分胶体。水中主要盐分为硫酸钠和氯化钠，少量NO3 3、K+、F-，采用分盐纳滤膜进行分盐。分盐后浓淡水侧采用膜集成工艺分别浓缩。
纳滤浓水侧主要为浓缩后的硫酸钠，COD主要在纳滤浓水侧，浓缩后硫酸钠浓度约3.5％～5％，COD约100mg/L。传统上通常采用浓水纳滤进一步浓缩硫酸钠浓度至6％～12％，或采用蒸汽机械再压缩技术进行蒸发浓缩。本实用新型实施例采用分盐后硫酸钠溶液依靠细菌生化处理。
纳滤产水侧主要为氯化钠，浓度约1％～1.5％，COD含量约小于20mg/L，二价离子含量通常很低，不易发生有机物污染和无机物结垢，水质相对好。通常通过反渗透进一步浓缩至氯化钠浓度为8％～10％，或通过反渗透浓缩至氯化钠浓度为4％～5％后通过电渗析浓缩至16％～20％。
传统工艺分盐后用膜法/热法分别进行浓缩以降低后续高浓盐水的处理量，浓缩后全部的废液需要能源进行蒸发或冷冻处理，耗能巨大，而且目前的生产工艺和设备运行极其不稳定，硫酸钠盐很难达到国家标准要求的纯度，而且硫酸钠市场应用面小，很难销售再利用。本申请采用硫酸钠浓液采用硫酸盐还原菌(SRB)进行处理，结合自养反硝化脱氮硫杆菌(T-denitrificans)生成单质硫。优点是：
1)硫酸盐还原菌(SRB)和脱氮硫杆菌(T-denitrificans)是自然常见菌种，易获取。
2)硫酸盐硝解器结构简单，造价低，运行成本低，不需要投加大量的药剂。
3)生成物为含硫单质污泥，是非常好的土壤改良剂。
4)二价盐侧的浓水不需要耗能蒸发(冷冻)结晶，节约大量的能源。
5)系统运行稳定。
本实用新型实施例中，高浓盐水的资源化是利用蒸发结晶工艺生产氯化钠或者利用双极膜生产盐酸和氢氧化钠方法。
氯化钠高浓盐水通常采用蒸发结晶干燥生产出满足标准的氯化钠包装外售。可根据母液及杂盐组成及系统运行情况，部分回流以减少杂盐率，提高氯化钠回收率。母液运至杂盐蒸发器蒸发干燥外运处置。
在工厂或工业园区内将氯化钠高浓盐水利用双极膜生产出约2mmol/L浓度的盐酸和氢氧化钠，回用于工厂或工业园区的生产中，是一种技术先进、运行成本适合的高浓盐水资源化方法。考虑投资和运行成本的经济性，进双极膜的盐水浓度通常≥5％，通过前端的膜集成浓缩单元通常都可以满足浓度要求。双极膜对浓盐水进水水质要求高，要想得到高品质的酸和碱，需尽量纯化浓盐水。在预处理段尽量除去水中的COD和除Na+、Cl-、SO4 2-外的离子并做好高浓盐水的预处理。采用螯合树脂去除高浓盐水中的Ca2+、Mg2+，采用树脂吸附去除盐水中F-，满足进水要求的高浓盐水进入双极膜产出硫酸/盐酸和氢氧化钠。
如图1所示，在本实用新型实施例中，脱盐模块4与第二电化学沉淀器5之间依次设有沉淀装置11和过滤装置12。具体的，在本实用新型一些实施例中，沉淀装置11和过滤装置12分别采用高密沉淀器和管式微滤装置，能够将进入脱盐模块4之前的废水中的细小固体杂质去除。
如图1所示，在本实用新型实施例中，设备化的煤化废水处理系统还包括第一污泥浓缩脱水模块和第二污泥浓缩脱水模块，第一污泥浓缩脱水模块包括依次连接的第一污泥浓缩池13和第一污泥脱水池14，第二污泥浓缩脱水模块包括依次连接的第二污泥浓缩池15和第二污泥脱水池16；第一电化学沉淀器1、水解酸化反应器2和硝化-反硝化一体化反应器3分别与第一污泥浓缩池13连接，沉淀装置11与第二污泥浓缩池15连接。通过设置第一污泥浓缩脱水模块和第二污泥浓缩脱水模块能够分别将第一电化学沉淀器1、水解酸化反应器2、硝化-反硝化一体化反应器3和沉淀装置11中产生的污泥进行浓缩脱水处理。
通过以上实施方式的描述可知，本实用新型提供的设备化的煤化废水处理系统至少具备如下优点：
出水指标优越：煤化废水难降解的COD可以得到高效率较为彻底的降解，挥发酚去除率大于99.9％、氰化物去除率大于99.9％，COD去除率大于99％，出水COD低于80mg/L。氨氮去除率大于99％，出水小于5mg/L。总氮去除率大于98.5％，出水小于10mg/L。
节能降耗：好氧曝气量降低到传统工艺的一半以上，不需设置混合液、污泥回流的电动水泵，没有刮泥设备，整体工艺能耗是传统工艺的一半。
节省占地：整体工艺设备化，效率提升，简化辅助设施，占地面积为传统工艺的一半。
简便自动化控制，运行管理简单，高效稳定。
系统的工艺运行参数简单，自动化程度高。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (7)
1.一种设备化的煤化废水处理系统，其特征在于，包括依次连接的预处理模块、第一电化学沉淀器、水解酸化反应器、硝化-反硝化一体化反应器和脱盐模块；
所述预处理模块用于去除废水中的油杂质和固体杂质；
所述第一电化学沉淀器用于去除废水中的挥发酚、SCN-、CN－、S2-、F－、杂环、多环芳烃类COD、油、色度中的至少一种；
所述水解酸化反应器用于将废水中的第一类分子有机物水解为第二类分子有机物，所述第一类分子有机物的直径大于所述第二类分子有机物；
所述硝化-反硝化一体化反应器用于去除废水中的部分COD并对废水进行脱氮处理；
所述脱盐模块用于对废水进行脱盐处理。
2.根据权利要求1所述的设备化的煤化废水处理系统，其特征在于，所述水解酸化反应器，包括：
第一主罐体，所述第一主罐体由下至上依次设置为第一进水单元、水解酸化区、第二沉淀单元和第二排水单元，所述水解酸化区内含有微生物，以对废水进行水解酸化反应，所述沉淀单元用于对经过水解酸化反应的废水进行沉淀分离；
溶氧调节单元，所述溶氧调节单元包括第二进水管和第一出水管，所述第二进水管与所述水解酸化区连通，所述第一出水管与所述第一进水单元连通，所述溶氧调节单元用于调节废水中的氧含量；
第一控制阀，所述第一控制阀设置于所述第一出水管上，用于控制所述第一出水管的流量；
排泥单元，所述排泥单元设置在所述第一主罐体的底部，用于排出废水中的污泥。
3.根据权利要求1所述的设备化的煤化废水处理系统，其特征在于，所述硝化-反硝化一体化反应器，包括：
第二主罐体，所述第二主罐体由下至上依次设置为第二进水单元、厌氧区、好氧区、缺氧区和第三排水单元；
所述厌氧区内含有微生物，用于对废水进行氨化反应，所述厌氧区与所述好氧区之间设置有曝气组件，所述曝气组件向所述好氧区进行曝气，所述好氧区内含有硝化菌填料，用于对进行氨化反应的废水进行硝化反应，所述缺氧区内含有反硝化菌填料，用于对进行硝化反应的废水进行反硝化反应，所述好氧区和所述缺氧区之间设置有滤板，所述滤板用于过滤所述好氧区向所述缺氧区流入的废水，以阻隔所述好氧区和所述缺氧区内的填料互相流动，所述缺氧区的中心位置分隔为第三沉淀单元，所述第三沉淀单元用于对经过反硝化反应的废水进行沉淀分离，所述第三排水单元用于对经过沉淀分离的水进行排放；
回流单元，所述回流单元包括进水端和出水端，所述进水端与所述缺氧区进行连通，所述出水端与所述第二进水单元连通，所述回流单元用于将所述缺氧区内的废水回流到所述第二进水单元；
第二控制阀，所述第二控制阀设置于所述回流单元的出水端，用于控制所述回流单元的出水量。
4.根据权利要求1所述的设备化的煤化废水处理系统，其特征在于，所述硝化-反硝化一体化反应器与所述脱盐模块之间设有第二电化学沉淀器，所述第二电化学沉淀器用于降低废水的硬度并去除废水中的重金属杂质和/或残余COD。
5.根据权利要求4所述的设备化的煤化废水处理系统，其特征在于，所述脱盐模块与所述第二电化学沉淀器之间依次设有沉淀装置和过滤装置。
6.根据权利要求5所述的设备化的煤化废水处理系统，其特征在于，还包括第一污泥浓缩脱水模块和第二污泥浓缩脱水模块，所述第一污泥浓缩脱水模块包括依次连接的第一污泥浓缩池和第一污泥脱水池，所述第二污泥浓缩脱水模块包括依次连接的第二污泥浓缩池和第二污泥脱水池；
所述第一电化学沉淀器、所述水解酸化反应器和所述硝化-反硝化一体化反应器分别与所述第一污泥浓缩池连接，所述沉淀装置与所述第二污泥浓缩池连接。
7.根据权利要求1-5任一项所述的设备化的煤化废水处理系统，其特征在于，所述脱盐模块包括依次连接的一级RO装置、NF装置、二级RO装置和双极膜电渗析装置。
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