申請日2015.10.16
公開(公告)日2016.01.20
IPC分類號C02F9/14; C02F3/30; C02F103/34
摘要
本發明公開了一種焦化廢水深度處理系統及其回用工藝，該系統包括除油池、調節池、生化池、沉淀池、生物濾池、多介質過濾器、以及吸附裝置。本發明通過將多種裝置組合成新的焦化廢水深度處理系統，無需添加其他化學藥劑，避免造成二次污染，同時，降低了焦化廢水處理成本，節約大量生產用水，為焦化廢水的深度處理與回用提供了一條經濟、實用、高效的途徑。
權利要求書
1.一種焦化廢水深度處理系統，其特征在于：它包括除油池(1)、調節池(2)、生化池(3)、沉淀池(4)、生物濾池(5)、多介質過濾器(6)、以及吸附裝置(7)，其中，所述除油池(1)設有焦化廢水入口(1.1)，所述除油池(1)的除油廢水出口(1.2)連接調節池(2) 的除油廢水入口(2.1)，所述調節池(2)的調節處理廢水出口(2.2) 連接生化池(3)的調節處理廢水入口(3.1)，所述生化池(3)的生化處理廢水出口(3.2)連接沉淀池(4)的生化處理廢水入口(4.1)，所述沉淀池(4)的污泥回流出口(4.2)連接生化池(3)的污泥回流入口(3.3)，所述沉淀池(4)還設有污泥外排出口(4.3)，所述沉淀池(4)的上清液出口(4.4)連接生物濾池(5)的上清液入口(5.1)，所述生物濾池(5)的生物處理廢水出口(5.2)連接多介質過濾器(6) 的生物處理廢水入口(6.1)，所述多介質過濾器(6)的濾液出口(6.2) 連接吸附裝置(7)的濾液入口(7.1)，所述吸附裝置(7)還設有回收液出口(7.2);
它還包括鼓風機(8)，所述鼓風機(8)的第一氣體出口(8.1) 連接生化池(3)的第一氣體入口(3.4)，所述鼓風機(8)的第二氣體出口(8.2)連接生物濾池(5)的第二氣體入口(5.3)。
2.根據權利要求1所述的焦化廢水深度處理系統，其特征在于：所述除油池(1)內設有斜管和撇油裝置，所述斜管與水平面的傾斜角為45°～60°。
3.根據權利要求1所述的焦化廢水深度處理系統，其特征在于：所述調節池(2)內設有潛水攪拌器。
4.根據權利要求1所述的焦化廢水深度處理系統，其特征在于：所述生化池(3)包括依次排列的厭氧池(9)、兼氧池(10)和好氧池(11)，所述厭氧池(9)的高度大于兼氧池(10)的高度，所述兼氧池(10)的高度大于好氧池(11)的高度，所述厭氧池(9)內設有第一攪拌器(9.1)，所述兼氧池(10)內設有第二攪拌器(10.1)，所述好氧池(11)內設有曝氣裝置(11.1)和斜板(11.2)。
5.根據權利要4所述的焦化廢水深度處理系統，其特征在于：所述好氧池(11)內設有球狀活性炭生物載體，所述球狀活性炭生物載體的體積為好氧池(11)容積的1/100～1/50。
6.根據權利要求1所述的焦化廢水深度處理系統，其特征在于：所述沉淀池(4)采用豎流式沉淀池。
7.根據權利要求1所述的焦化廢水深度處理系統，其特征在于：所述生物濾池(5)采用上流式曝氣生物濾池，所述生物濾池(5)的底部布有進水管、反沖洗進水管及曝氣管;所述生物濾池(5)的填料為陶粒，填高與濾池的高度比為1∶1.5～3，所述陶粒粒徑為 1.5～6.0mm，堆積密度為0.80～0.95g/cm3，比表面積為2.5～6.0m2/g，孔隙率為50～60%;所述生物濾池(5)的底部鋪設卵石，所述卵石的直徑為100～150mm。
8.根據權利要求1所述的焦化廢水深度處理系統，其特征在于：所述多介質過濾器(6)采用立式圓筒狀多介質過濾裝置，所述多介質過濾器(6)包括過濾器體、配套管線和閥門，所述多介質過濾器 (6)的濾料采用無煙煤、陶粒、石英砂、錳砂中的一種或多種。
9.根據權利要求1所述的焦化廢水深度處理系統，其特征在于：所述吸附裝置(7)采用立式圓筒狀吸附罐，所述吸附裝置(7)包括過濾器體、配套管線和閥門，所述吸附裝置(7)的濾料為活性炭、石英砂、硅藻泥、沸石、焦炭中的一種或者多種。
10.一種利用權利要求1～9任意一項所述焦化廢水深度處理系統進行回用的工藝，其特征在于，包括如下步驟：
步驟1：焦化廢水由焦化廢水入口(1.1)進入除油池(1)，在除油池(1)中進行油水分離，除去焦化廢水中的油類物質，水力停留時間為1.5～2.5h，得到除油廢水;
步驟2：除油廢水由除油廢水入口(2.1)進入調節池(2)中，在調節池(2)中進行水量調節和水質均化，水力停留時間為6～10h，得到調節處理廢水;
步驟3：調節處理廢水由調節處理廢水入口(3.1)進入生化池(3) 中的厭氧池(9)，在厭氧池(9)中調節處理廢水中難降解的多環芳烴和雜環化合物進行降解，經過水解、酸化和甲烷化作用轉化為易降解的有機酸類物質，同時磷在厭氧條件下釋放出聚磷菌，厭氧池(9) 中水力停留時間為6～18h;厭氧池(9)處理后的廢水經溢流進入兼氧池(10)，在兼氧池(10)中以硝態氮為電子受體，以有機物為電子供體，將硝態氮還原為氮氣析出，兼氧池(10)中水力停留時間為 12～24h;兼氧池(10)處理后的廢水經溢流進入好氧池(11)，在好氧池(11)中首先含碳有機物降解生成二氧化碳氣體析出，當有機物濃度降低到一定程度時再進行硝化反應，好氧池(11)中水力停留時間為25～35h，完成脫碳、氨氮的轉化以及磷的吸收，得到生化處理廢水;
步驟4：生化處理廢水由生化處理廢水入口(4.1)進入沉淀池(4)，在沉淀池(4)中進行泥水分離，水力停留時間為2～4h，得到污泥和上清液，其中，一部分污泥由污泥回流入口(3.3)回流至生化池(3)，剩余的污泥由污泥外排出口(4.3)進入污泥池及污泥濃縮系統;
步驟5：上清液由上清液入口(5.1)進入生物濾池(5)，在生物濾池(5)中通過濾料內生長的微生物絮凝和降解作用，水力停留時間為1.5～3.5h，進一步脫磷除氮，得到生物處理廢水;
步驟6：生物處理廢水由生物處理廢水入口(6.1)進入多介質過濾器(6)，在多介質過濾器(6)中通過濾料去除廢水中的懸浮物、膠體物質，水力停留時間為1.5～3.5h，得到濾液;
步驟7：濾液由濾液入口(7.1)進入吸附裝置(7)，在吸附裝置 (7)中將濾液中難以降解的物質進行吸附、凈化，進一步降低有機物濃度和懸浮物濃度，水力停留時間為1～3h，得到回收液。
說明書
焦化廢水深度處理系統及其回用工藝
技術領域
本發明涉及環境工程技術領域，具體地指一種焦化廢水深度處理系統及其回用工藝。
背景技術
焦化廢水是在煤制焦炭、煤氣凈化和焦化化產回收過程中產生的高濃度有機廢水，該廢水可生化性差，除氨、氰及硫氰根、硫離子、氯離子等無機污染物外，還含有酚類、萘、吡啶、喹啉等雜環及多環芳香族化合物、脂肪族化合物等有機污染物，廢水毒性大，且部分已被研究證實為致癌物質。此外，高濃度氨氮、硫化物、氰化物對微生物活性有很強的抑制作用，生物脫氮效果不佳。目前，焦化廢水普遍采用不同形式的A/O生物脫氮工藝作為其處理的主要工藝，再輔助混凝沉淀等方式，但處理后廢水中COD(化學需氧量)指標仍然難以達到標準要求。目前部分鋼鐵企業已經開展焦化廢水深度處理及回用，回用途徑包括濕法熄焦、高爐沖渣、煤場抑塵以及直接用于工業循環水等。然而，大多數焦化企業外排水水質難以達到 GB16171-2012“煉焦化學工業污染物排放標準”新建企業標準，因此對焦化廢水進行深度處理達到排放標準是企業亟需解決的問題。
現有的焦化廢水深度處理及回用工藝存在的問題主要有：(1)通過化學藥劑(如芬頓試劑、次氯酸鹽、高鐵酸鹽等強氧化劑)深度處理廢水，該方法可能會引入二次污染，存在管網及設備腐蝕等問題，增加后續脫鹽費用，同時該工藝化學藥劑加入量大，水質易受絮凝影響，造成水質不容易控制;(2)將焦化廢水用于濕法熄焦或高爐沖渣，廢水中污染物會發生轉移，由液相轉變到氣相，操作環境差;(3)膜法深度處理的投資成本較高、維護費用高、單位處理效率較低。
發明內容
本發明的目的就是要提供一種焦化廢水深度處理系統及其回用工藝，采用除油池、調節池、生化池、沉淀池、生物濾池、多介質過濾器以及吸附裝置組合成新的焦化廢水深度處理系統，無需添加其他化學藥劑，避免造成二次污染，同時，降低了焦化廢水處理成本，節約大量生產用水，為焦化廢水的深度處理與回用提供了一條經濟、實用、高效的途徑。
為實現上述目的，本發明所設計的焦化廢水深度處理系統，它包括除油池、調節池、生化池、沉淀池、生物濾池、多介質過濾器、以及吸附裝置，其中，所述除油池設有焦化廢水入口，所述除油池的除油廢水出口連接調節池的除油廢水入口，所述調節池的調節處理廢水出口連接生化池的調節處理廢水入口，所述生化池的生化處理廢水出口連接沉淀池的生化處理廢水入口，所述沉淀池的污泥回流出口連接生化池的污泥回流入口，所述沉淀池還設有污泥外排出口，所述沉淀池的上清液出口連接生物濾池的上清液入口，所述生物濾池的生物處理廢水出口連接多介質過濾器的生物處理廢水入口，所述多介質過濾器的濾液出口連接吸附裝置的濾液入口，所述吸附裝置還設有回收液出口;
它還包括鼓風機，所述鼓風機的第一氣體出口連接生化池的第一氣體入口，所述鼓風機的第二氣體出口連接生物濾池的第二氣體入口，通過鼓風機可以分別向生化池和生物濾池內輸送空氣，保證水體或液體中足夠的溶解氧，以滿足好氧生物對氧氣的需求。
進一步地，所述除油池內設有斜管和撇油裝置，所述斜管與水平面的傾斜角為45°～60°。斜管用于淺池沉降或上浮，水流由上而下流經斜管，而油珠則逆水上浮，上浮的油珠流出斜管后在水面形成油膜，經過撇油裝置將廢水中的油類去除，從而有效減少了廢水中的含油量。
進一步地，所述調節池內設有潛水攪拌器，用于創建水流，從而加強攪拌作用，防止污泥沉淀。
進一步地，所述生化池包括依次排列的厭氧池、兼氧池和好氧池，所述厭氧池的高度大于兼氧池的高度，所述兼氧池的高度大于好氧池的高度，所述厭氧池內設有第一攪拌器，所述兼氧池內設有第二攪拌器，所述好氧池內設有曝氣裝置和斜板。曝氣裝置為好氧池內水體或液體提供足夠的溶解氧，以滿足好氧生物對氧氣的需求。斜板與水平面的傾斜角為30°～45°，從而有利于擋住好氧池內污泥和生物載體的流出。
進一步地，所述好氧池內設有球狀活性炭生物載體，所述球狀活性炭生物載體的體積為好氧池容積的1/100～1/50，球狀活性炭生物載體的粒徑小傳質性好，而且其巨大的比表面積能夠為微生物提供足夠的生長空間，從而提高單位容積內反應器中微生物濃度。
進一步地，所述沉淀池采用豎流式沉淀池，其水流方向與顆粒沉淀方向相反，截留速度與水流上升速度相等，上升速度等于沉降速度的顆粒會懸浮在混合液上形成一層懸浮層，從而對上升中的顆粒進行攔截和過濾，提高了沉淀池的工作效率。
進一步地，所述生物濾池采用上流式曝氣生物濾池，所述生物濾池的底部布有進水管、反沖洗進水管及曝氣管;所述生物濾池的填料為陶粒，填高與濾池的高度比為1∶1.5～3，所述陶粒粒徑為1.5～6.0mm，堆積密度為0.80～0.95g/cm3，比表面積為2.5～6.0m2/g，孔隙率為 50～60%;所述生物濾池的底部鋪設卵石，所述卵石的直徑為 100～150mm，填料粒徑較均勻，大大增加濾層的孔隙率，減少運行時的水頭損失。
再進一步地，所述多介質過濾器采用立式圓筒狀多介質過濾裝置，所述多介質過濾器包括過濾器體、配套管線和閥門，所述多介質過濾器的濾料采用無煙煤、陶粒、石英砂、錳砂中的一種或多種。該設備造價低廉，運行費用低，操作簡單，濾料經過反洗，可多次使用，濾料使用壽命長。
更進一步地，所述吸附裝置采用立式圓筒狀吸附罐，所述吸附裝置包括過濾器體、配套管線和閥門，所述吸附裝置的濾料為活性炭、石英砂、硅藻泥、沸石、焦炭中的一種或者多種。該設備成本低、吸附能力強、凈化效率高。
本發明所設計利用上述焦化廢水深度處理系統進行回用的工藝，包括如下步驟：
步驟1：焦化廢水由焦化廢水入口進入除油池，在除油池中進行油水分離，除去焦化廢水中的油類物質，水力停留時間為1.5～2.5h，得到除油廢水;
步驟2：除油廢水由除油廢水入口進入調節池中，在調節池中進行水量調節和水質均化，水力停留時間為6～10h，得到調節處理廢水;
步驟3：調節處理廢水由調節處理廢水入口進入生化池中的厭氧池，在厭氧池中調節處理廢水中難降解的多環芳烴和雜環化合物進行降解，經過水解、酸化和甲烷化作用轉化為易降解的有機酸類物質，同時磷在厭氧條件下釋放出聚磷菌，厭氧池中水力停留時間為6～18h;厭氧池處理后的廢水經溢流進入兼氧池，在兼氧池中以硝態氮為電子受體，以有機物為電子供體，將硝態氮還原為氮氣析出，兼氧池中水力停留時間為12～24h;兼氧池處理后的廢水經溢流進入好氧池，在好氧池中首先含碳有機物降解生成二氧化碳氣體析出，當有機物濃度降低到一定程度時再進行硝化反應，好氧池中水力停留時間為 25～35h，完成脫碳、氨氮的轉化以及磷的吸收，得到生化處理廢水;
步驟4：生化處理廢水由生化處理廢水入口進入沉淀池，在沉淀池中進行泥水分離，水力停留時間為2～4h，得到污泥和上清液，其中，一部分污泥由污泥回流入口回流至生化池，剩余的污泥由污泥外排出口進入污泥池及污泥濃縮系統;
步驟5：上清液由上清液入口進入生物濾池，在生物濾池中通過濾料內生長的微生物絮凝和降解作用，水力停留時間為1.5～3.5h，進一步脫磷除氮，得到生物處理廢水;
步驟6：生物處理廢水由生物處理廢水入口進入多介質過濾器，在多介質過濾器中通過濾料去除廢水中的懸浮物、膠體物質，水力停留時間為1.5～3.5h，得到濾液;
步驟7：濾液由濾液入口進入吸附裝置，在吸附裝置中將濾液中難以降解的物質進行吸附、凈化，進一步降低有機物濃度和懸浮物濃度，水力停留時間為1～3h，得到回收液。
與現有技術相比，本發明具有如下優點：
其一，本發明通過采用除油池、調節池、生化池、沉淀池、生物濾池、多介質過濾器以及吸附裝置組合成新的焦化廢水深度處理系統，無需添加其他化學藥劑，避免造成二次污染;
其二，本發明的生化池由厭氧池、兼氧池和好氧池相結合，可同時去除有機物、脫氮、除磷，同時能夠抑制絲狀菌生長，基本不存在污泥膨脹問題，并且不需外加碳源，缺氧、厭氧段只進行緩速攪拌，操作環境簡單;
其三，本發明設計合理，占地面積小，運行費用低，且出水水質可以滿足不同用水要求，具有很高的工程應用價值。
