申請日2017.10.10
公開(公告)日2018.01.26
IPC分類號C02F9/14; C02F101/30
摘要
本發明公開了一種深度處理煤化工廢水難降解有機污染物的系統及組合工藝。本發明以煤化工廢水生化處理出水為處理對象，經過高效快速澄清器、一級臭氧氧化塔、二級強化臭氧催化氧化塔、緩沖池、曝氣生物濾池、生物炭濾池及活性炭吸附過濾器處理，能大幅度提高臭氧利用率，高效催化氧化難降解有機污染物，明顯改善廢水可生化性，并通過深度生物降解和吸附工藝，確保出水水質穩定達標，能有效保障后續回用水站的平穩運行，解決了煤化工碎煤加壓氣化酚氨廢水的深度處理難題，為煤化工廢水實現零排放提供了強力支撐，是一種值得推廣的深度處理組合工藝。
權利要求書
1.一種深度處理煤化工廢水難降解有機污染物的系統，其特征在于，該系統包括高效快速澄清器、一級臭氧氧化塔、二級強化臭氧催化氧化塔、緩沖池、曝氣生物濾池、生物炭濾池以及作為旁路把關措施的活性炭吸附過濾器。
2.根據權利要求1所述的一種深度處理煤化工廢水難降解有機污染物的系統，其特征在于，所述的一級臭氧氧化塔、二級強化臭氧催化氧化塔共同組成兩級耦合臭氧催化氧化系統，采用串聯給氣方式，臭氧于一級臭氧氧化塔進氣口一次性投加，殘留臭氧尾氣由二級強化臭氧催化氧化塔出氣口排出，實現臭氧的梯級利用。
3.根據權利要求1所述的一種深度處理煤化工廢水難降解有機污染物的系統，其特征在于，所述的一級臭氧氧化塔采用臭氧氧化系統為主，二級強化臭氧催化氧化塔采用臭氧及Mn、Zr、Bi離子中的一種或幾種為活性組分制成的非均相催化劑組成的催化氧化系統。
4.一種深度處理煤化工廢水難降解有機污染物的組合工藝，其特征在于，采用權利要求1-3所述系統，該方法包括以下步驟：
(1)煤化工廢水進入高效快速澄清器，通過投加絮凝劑PAC 20～50mg/L、助凝劑PAM 1～10 mg/L，去除污水中殘留的懸浮物、膠體、色度、非溶解性CODcr等污染物質;
(2)經步驟(1)高效快速澄清器處理的廢水進入兩級耦合臭氧催化氧化系統處理，所述的兩級耦合臭氧催化氧化系統包括一級臭氧氧化塔、二級強化臭氧催化氧化塔，去除污水中的難降解有機物;
(3)經步驟(2)兩級耦合臭氧催化氧化系統處理后的出水進入緩沖池，使殘留的臭氧自行分解、衰減，消除對下游曝氣生物濾池系統的毒害作用;
(4)經步驟(3)緩沖池處理的出水進入曝氣生物濾池，進一步降低污水中CODcr、BOD5、NH3-N等污染物質;
(5)經步驟(4)曝氣生物濾池處理的出水進入生物炭濾池，通過生物膜的生物降解和活性炭的吸附雙重作用強化去除污水中有機物、懸浮物、色度等污染物質;
(6)經步驟(5)生物炭濾池處理的出水在已滿足排放或回用水站進水水質要求時，直接進入廢水回用單元，當不能滿足排放或回用水站進水水質要求時，則進入旁路活性炭吸附過濾器，深度去除廢水中殘留的CODcr、懸浮物、膠體等污染物質后，出水排放或進入回用水單元，完成廢水的深度處理。
5.根據權利要求4所述的一種深度處理煤化工廢水難降解有機污染物的組合工藝，其特征在于，所述的煤化工廢水為經過生化系統處理后的出水，其CODcr濃度為200～350mg/L。
6.根據權利要求4所述的一種深度處理煤化工廢水難降解有機污染物的組合工藝，其特征在于，所述的一級臭氧氧化塔臭氧投加量為10～30mg/L，水力停留時間為0.5～1h，二級強化臭氧催化氧化塔的催化劑填充率為20～50%，水力停留時間0.5～2h。
7.根據權利要求4所述的一種深度處理煤化工廢水難降解有機污染物的組合工藝，其特征在于，所述的曝氣生物濾池濾速為2.5～4.0 m3/m2.h，空床水力停留時間70～80 min。
8.根據權利要求4所述的一種深度處理煤化工廢水難降解有機污染物的組合工藝，其特征在于，所述的生物炭濾池濾速為9～15 m3/ m2.h。
說明書
一種深度處理煤化工廢水難降解有機污染物的系統及組合工藝
技術領域
本發明涉及環保廢水處理技術領域，尤其涉及一種深度處理煤化工廢水難降解有機污染物的系統及組合工藝。
背景技術
我國貧油少氣富煤，能源安全告急，煤炭清潔利用是能源安全的必然使命，煤化工是煤炭清潔利用的重要途徑，但同時煤化工又是高耗能、高污染、高耗水產業。據報道，生產1t合成氨需耗新鮮水約12.5m3，生產1t甲醇需耗新鮮水約15m3，生產1t二甲醚需耗新鮮水約15m3，直接液化1t油需耗新鮮水約7m3，間接液化1t油需耗新鮮水約12m3。煤化工廢水，尤其是碎煤加壓氣化工藝廢水成分復雜，生物抑制性強，屬于重污染難降解有機廢水，處理難度大。據相關分析檢測結果，碎煤加壓氣化工藝產生的酚氨廢水，共檢出244種有機污染物，含有酚類、萘、喹啉、吡啶等多環、雜環類難降解有機物和含氧、氮、碳的雜環化合物等。由于碎煤加壓氣化產生的酚氨廢水經兩級生化處理后，出水中還存在較多的難生化降解物質，如十四烷酸、n-十五烷酸、十六烷酸等長鏈脂肪烴、反式-1,2,3,4-四氫化-6-甲氧基-2-(4-戊基環己基)萘、鄰苯二酸二異辛酯、1,2-苯甲酸雙(8-甲基壬基)酯等雜環類、酯類污染物，仍難以滿足排放或回用標準，若直接進入廢水回用單元，將影響后續系統的穩定運行，因此有必要對該類廢水進行進一步的深度處理。
目前，煤化工碎煤加壓氣化工藝廢水的深度處理仍是國內外難點，也是目前新疆、內蒙地區的煤化工實現廢水零排放的關鍵點之一，尤其是將工藝廢水中的酚氨廢水CODcr從200～350mg/L處理至40～50mg/L，滿足進回用水站條件，現階段國內有很多不同的工藝，但成功運行的案例不多。
中國專利CN 103145299B公開了“一種魯奇爐煤制氣廢水的深度處理方法”,主要包括：一、混凝吸附處理;二、高密度沉淀處理;三、高級氧化處理(臭氧氧化);四、連續曝氣間歇攪拌處理;五、間歇式曝氣生物處理;六、V型砂濾池處理，即完成污水深度處理。但該發明無法避免高密度沉淀池運行不穩定，臭氧投加量大，利用率低，對難降解污染物具有選擇性，出水水質不穩定等不足。
因此，尋求針對難降解有機污染物降解高效、運行穩定、出水水質良好的深度處理技術是目前較難且需要解決的問題。
發明內容
本發明目的就是為了彌補已有技術的缺陷，提供一種難降解有機污染物降解高效、運行穩定、出水水質良好的煤化工廢水生化尾水中難降解有機污染物的深度處理系統及組合工藝。
本發明是通過以下技術方案實現的：
一種深度處理煤化工廢水難降解有機污染物的系統，該系統包括高效快速澄清器、一級臭氧氧化塔、二級強化臭氧催化氧化塔、緩沖池、曝氣生物濾池、生物炭濾池以及作為旁路把關措施的活性炭吸附過濾器。
所述的一級臭氧氧化塔、二級強化臭氧催化氧化塔共同組成兩級耦合臭氧催化氧化系統，采用串聯給氣方式，臭氧于一級臭氧氧化塔進氣口一次性投加，殘留臭氧尾氣由二級強化臭氧催化氧化塔出氣口排出，實現臭氧的梯級利用。
所述的一級臭氧氧化塔采用臭氧氧化系統為主，二級強化臭氧催化氧化塔采用臭氧及Mn、Zr、Bi離子中的一種或幾種為活性組分制成的非均相催化劑組成的催化氧化系統。
一種深度處理煤化工廢水難降解有機污染物的組合工藝，該方法包括以下步驟：
1.將煤化工廢水生化系統二沉池出水提升進入高效快速澄清器，通過投加絮凝劑PAC 20～50mg/L、助凝劑PAM 1～10mg/L，高效、穩定去除污水中殘留的懸浮物、膠體、色度、非溶解性CODcr等污染物質。
2.經步驟1高效快速澄清器處理的廢水進入兩級耦合臭氧催化氧化系統，即一級臭氧氧化塔、二級強化臭氧催化氧化塔。一級以臭氧氧化反應為主，臭氧投加量為10～30mg/L，水力停留時間為0.5～1h，主要針對易被臭氧氧化的有機物，該類有機物被臭氧氧化后形成的中間產物難被臭氧氧化，與未反應的難降解有機物一同進入二級強化臭氧催化氧化區，該區采用臭氧及Mn、Zr、Bi離子中的一種或幾種為活性組分制成的非均相催化劑組成催化氧化系統，催化劑填充率為20～50%，在該反應區難降解有機污染物被催化臭氧化產生的大量羥基自由基高效降解，進一步氧化成小分子有機酸、二氧化碳和水，廢水可生化性顯著提高，水力停留時間0.5～2h，
3.經步驟2兩級耦合臭氧催化氧化系統處理的出水進入緩沖池，通過臭氧自身的衰減和延長反應時間消除其對下游曝氣生物濾池系統的毒害作用，以增強后續的生化處理效果。
4.經步驟3緩沖池處理的出水進入曝氣生物濾池，進一步降低污水中CODcr、BOD5、NH3-N等污染物質，濾速2.5～4.0m3/m2.h，空床水力停留時間70～80min。
5.經步驟4曝氣生物濾池處理的出水進入生物炭濾池，濾速9～15m3/m2.h，通過生物膜的生物降解和活性炭的吸附雙重作用強化去除污水中有機物、懸浮物、色度等污染物質，進一步提高出水水質。
6.經步驟5生物炭濾池處理的出水在正常情況下已滿足排放或回用水站進水水質要求，可直接進入廢水回用單元。當原水水質較差或上游工藝運行不穩定等非正常情況下，生物炭濾池出水不能滿足排放或回用水站進水水質要求時，則增設把關措施，將生物炭濾池出水進入旁路活性炭吸附過濾器，深度去除廢水中殘留的CODcr、懸浮物、膠體等污染物質，出水排放或進入回用水單元，完成廢水的深度處理。
本發明的優點是：
1.本發明采用的組合工藝，對生化尾水中難降解污染物有極強的針對性，降解高效、運行穩定，出水可靠。
2.本發明采用的高效快速澄清器，簡單、高效，可快速去除廢水中殘留的懸浮物、膠體、色度、非溶解性CODcr等污染物質，有效降低后續臭氧投加量。
3.本發明采用的兩級耦合臭氧催化氧化系統，通過投加臭氧及催化劑，產生了大量·OH自由基，顯著提高了對難降解污染物和色度的去除效果，整個處理過程中，臭氧采用串聯給氣方式，實現臭氧的梯級利用，大幅度提高臭氧的利用率，有效降低處理成本。
4.本發明采用的生物炭濾池，利用生物膜的生物降解和活性炭的吸附雙重作用，強化去除污水中有機物、懸浮物、色度、有毒物質等污染物，進一步提高出水水質。
5.本發明采用活性炭吸附過濾器作為把關措施，運行靈活、可靠，可應對原水水質差、上游工藝運行不正常等事故狀況，提高系統抗沖擊負荷的能力，有效保障出水水質。
