申请日2015.06.11
公开(公告)日2015.09.02
IPC分类号C02F9/14
摘要
本发明公开了一种焦化废水深度处理回用工艺，它包括如下步骤：(1)在混沉池中进行沉淀处理;(2)在多介质过滤器中进行过滤处理;(3)在臭氧催化氧化反应器中进行催化氧化反应;(4)再输送至中间水槽中，后输送至MBR膜生物反应器;(5)将从MBR膜生物反应器中出来的废水直接用作生化过程中消泡剂用水、煤场抑尘和生活杂用水;或者：(6)将从MBR膜生物反应器中出来的废水输送至保安过滤器中进一步过滤处理;(7)再将废水输送至反渗透装置中进行进一步除盐。本发明还公开了一种焦化废水深度处理回用装置。该工艺及装置设计合理，具有很强的工程应用价值;该工艺及装置操作简单，运行成本低，出水水质可以满足不同用水要求。
摘要附图
权利要求书
1.一种焦化废水深度处理回用工艺，其特征在于：它包括如下步骤：
(1)将废水送至混沉池中进行沉淀处理，得到沉淀后的焦化废水;
(2)从混沉池出来的焦化废水输送至多介质过滤器中进行过滤处理， 以进一步减少废水中的悬浮物的含量;
(3)将过滤后的焦化废水输送至臭氧催化氧化反应器中进行臭氧氧 化、催化剂催化氧化反应，使焦化废水中生物难降解的有机物质通过羟基 自由基的氧化，将废水中大分子有机物及芳香烃化合物降解成小分子或CO2和水;同时，逸出的剩余臭氧进入臭氧破坏装置;
(4)将氧化后的废水输送至中间水槽中，通过中间水槽内曝气装置、 臭氧分解剂的作用进一步将废水中的臭氧浓度降低后输送至MBR膜生物 反应器，通过高浓度活性污泥的生物降解、截留作用，对小分子化合物进 一步生化降解，同时也截留部分悬浮物;
(5)将从MBR膜生物反应器中出来的废水直接用作生化过程中消泡 剂用水、煤场抑尘和生活杂用水;或者：
(6)将从MBR膜生物反应器中出来的废水输送至保安过滤器中进一 步过滤处理，滤除其中部分悬浮物;
(7)将经过保安过滤后的废水输送至反渗透装置中进行进一步除盐， 所得除盐废水回用作工艺循环冷却水，而反渗透出来的浓水作为高炉炉渣 冷却冲渣用水、煤场抑尘用水、道路清扫用水。
2.根据权利要求1所述的焦化废水深度处理回用工艺，其特征在于： 所述步骤(3)中，臭氧催化氧化反应器内填料为烧结硅藻土、陶粒或活性 炭，填料比表面积大于200m2/m3;臭氧催化氧化反应器内填料投加量为臭 氧催化氧化反应器体积的25～60%;臭氧发生器气源采用空气或氧气。
3.根据权利要求1所述的焦化废水深度处理回用工艺，其特征在于： 所述步骤(4)中，中间水槽设置曝气装置和臭氧分解剂;曝气装置采用钛 质曝气板，气源采用空气;臭分解剂采用Mn、Cu的氧化物作为活性组分， 载体采用γ-Al2O3、TiO2、SiO2、分子筛、活性炭或以上几种的复合物;臭 氧分解剂填料投加量为中间水槽体积的15～35%。
4.根据权利要求1所述的焦化废水深度处理回用工艺，其特征在于： 所述步骤(6)中，保安过滤器的滤管材料为陶瓷、玻璃砂或塑料;过滤孔 径为0.5～120μm;所述保安过滤器前设有加药点，分别投加次氯酸钠杀菌 剂和亚硫酸氢钠作为还原剂。
5.一种为实现权利要求1所述工艺而设计的焦化废水深度处理回用装 置，包括多介质过滤器(1)，臭氧催化氧化反应器(5)，臭氧发生器(13)， 臭氧破坏装置(14)，中间水槽(16)，MBR膜生物反应器(24)，保安过 滤器(27)，反渗透装置(30)，其特征在于：
所述多介质过滤器(1)的进口分别与进水管和反冲洗进水管连接，多 介质过滤器(1)的出口分别与臭氧催化氧化反应器(5)的进口和反冲洗 出水管连接，臭氧催化氧化反应器(5)的出口与中间水槽(16)的进口连 接，臭氧催化氧化反应器(5)的臭氧输入口通过臭氧输送管道与臭氧发生 器(13)连接，臭氧催化氧化反应器(5)的臭氧输出口通过管道与臭氧破 坏装置(14)的进口连接，臭氧破坏装置(14)的出口与设有尾气放空口 (15)的尾气管道连接;中间水槽(16)的出口与MBR膜生物反应器(24) 的进口连接，MBR膜生物反应器(24)的出口与保安过滤器(27)的进口 连接，保安过滤器(27)的出口与反渗透装置(30)的进口连接;反渗透 装置(30)的出口分别与浓水管和工艺循环冷却水管连接;保安过滤器(27) 顶部设有压力表(28)，保安过滤器(27)底部设有外排口(29);
还包括空气鼓风机(22)，空气鼓风机(22)通过设有空气流量计(21) 的第一输气管与中间水槽(16)的底部连接，空气鼓风机(22)通过设有 调节阀(23)的第二输气管与MBR膜生物反应器(24)的底部连接，中间 水槽(16)和MBR膜生物反应器(24)的污泥输出口均通过污泥泵(26) 与污泥处理管道连接。
6.根据权利要求5所述的焦化废水深度处理回用装置，其特征在于： 所述多介质过滤器(1)内的滤料为粒径Φ0.5～2mm的无烟煤、粒径Φ3～ 6mm的陶粒或粒径Φ4～10mm的石英砂。
7.根据权利要求5所述的焦化废水深度处理回用装置，其特征在于： 所述臭氧催化氧化反应器(5)为立式筒状结构，筒状结构内部自上而下依 次设有布水板(6)、催化剂填料层(7)、填料承托板(9)和钛质曝气板(10)， 筒状结构的顶部设有应急放空口(12)，筒状结构的外壁设有液位计(8)。
8.根据权利要求5所述的焦化废水深度处理回用装置，其特征在于： 所述中间水槽(16)内部自上而下依次设有上部网状挡板(17)，臭氧分解 剂(18)、下部支撑板(19)和曝气装置(20);所述曝气装置(20)为钛 质曝气板。
9.根据权利要求5所述的焦化废水深度处理回用装置，其特征在于： 所述MBR膜生物反应器(24)采用浸没式MBR膜生物反应器，曝气形式 采用连续曝气，气源采用空气。
10.根据权利要求5所述的焦化废水深度处理回用装置，其特征在于： 所述保安过滤器(27)的进口端设有加药点，保安过滤器(27)中的滤管 材料为陶瓷、玻璃砂或塑料中任一种;保安过滤器(27)的过滤孔径范围 为0.5～120μm。
说明书
焦化废水深度处理回用工艺和装置
技术领域
本发明涉及环保技术领域，具体地指是一种焦化废水深度处理回用工 艺和装置。
背景技术
焦化废水是一种公认的难生物降解的工业废水，其难度在于废水的可 生化性差，除氨、氰及硫氰根等无机污染物外，还含有酚类、萘、吡啶、 喹啉等杂环及多环芳香族化合物(PAHS)很难生物降解，这些物质能够对 环境产生长期影响，且部分已被研究证实为致癌物质，另外高浓度氨氮、 硫化物、氰化物对微生物活性有很强的抑制作用，生物脱氮效果不佳。目 前，焦化废水普遍采用不同形式的A/O生物脱氮工艺作为其处理的主要工 艺，但处理后出水中COD指标难以达到标准要求。部分钢铁企业已经开展 焦化废水深度处理及回用，回用途径包括湿法熄焦、高炉冲渣、煤场抑尘 和直接用于工业循环水等，但这些方法均存在操作环境差，二次污染产生 或转移、设备、管道腐蚀严重等问题。
2015年1月1日起，现行的焦化企业将执行“炼焦化学工业污染物排 放标准”中新建企业水污染物排放标准(GB16171-2012)。因此对焦化废水 进行深度处理和回用是减少污水外排，降低新水消耗量的最佳选择，而寻 求一种高效、低成本的深度处理与回用技术是目前焦化废水深度处理过程 迫切需求。本发明的目的是改变传统深度处理工艺，提出了利用臭氧催化 氧化、生物滤池和浸没式MBR膜生物反应器组合新工艺和装置，避免了通 过引入其他化学药剂等造成二次污染的做法，同时，也实现了降低焦化废 水处理成本，节约大量生产用水，为焦化废水的深度处理与回用提供了一 条经济、实用、高效的深度处理工艺和装置。
目前焦化废水深度处理和回用工艺存在的突出问题有以下几个内容： 1、通过化学药剂深度处理废水(如采用芬顿试剂等)，该方法可能会引入 二次污染，存在管网及设备腐蚀等问题，增加后续脱盐费用;2、将焦化废 水用于湿法熄焦或高炉冲渣，废水中污染物发生了转移，操作环境差;3、 膜法除盐深度处理后的浓水去向也是亟需解决的问题。
发明内容
本发明的目的就是要提供一种焦化废水深度处理回用工艺和装置。
为实现上述目的，本发明提供一种焦化废水深度处理回用工艺，其特 征在于：它包括如下步骤：
(1)将废水送至混沉池中进行沉淀处理，得到沉淀后的焦化废水;
(2)从混沉池出来的焦化废水输送至多介质过滤器中进行过滤处理， 以进一步减少废水中的悬浮物的含量;
(3)将过滤后的焦化废水输送至臭氧催化氧化反应器中进行臭氧氧 化、催化剂的催化氧化反应，使焦化废水中生物难降解的有机物质通过羟 基自由基的氧化，将废水中大分子有机物及芳香烃化合物降解成小分子或 CO2和水;同时，逸出的剩余臭氧进入臭氧破坏装置;
(4)将氧化后的废水输送至中间水槽中，通过中间水槽内曝气装置、 臭氧分解剂的作用进一步将废水中的臭氧浓度降低后输送至MBR膜生物 反应器，通过高浓度活性污泥的生物降解、截留作用，对小分子化合物进 一步生化降解，同时也截留部分悬浮物;
(5)将从MBR膜生物反应器中出来的废水直接用作生化过程中消泡 剂用水、煤场抑尘和生活杂用水;或者：
(6)将从MBR膜生物反应器中出来的废水输送至保安过滤器中进一 步过滤处理，滤除其中部分悬浮物;
(7)将经过保安过滤后的废水输送至反渗透装置中进行进一步除盐， 所得除盐废水回用作工艺循环冷却水，而反渗透出来的浓水作为高炉炉渣 冷却冲渣用水、煤场抑尘用水、道路清扫用水。
作为一种优选方案，所述步骤(3)中臭氧催化氧化反应器内填料为烧 结硅藻土、陶粒或活性炭，填料比表面积大于200m2/m3;臭氧催化氧化反 应器内填料投加量为臭氧催化氧化反应器体积的25～60%;臭氧发生器气 源采用空气或氧气。
作为又一种优选方案，所述步骤(4)中中间水槽设置曝气装置和臭氧 分解剂;曝气装置采用钛质曝气板，气源采用空气;臭分解剂采用Mn、Cu 的氧化物作为活性组分，载体采用γ-Al2O3、TiO2、SiO2、分子筛、活性炭 或以上几种的复合物;臭氧分解剂填料投加量为中间水槽体积的15～35%。
作为又一种优选方案，所述步骤(6)中保安过滤器的滤管材料为陶瓷、 玻璃砂或塑料;过滤孔径为0.5～120μm;所述保安过滤器前设有加药点， 分别投加次氯酸钠杀菌剂和亚硫酸氢钠作为还原剂。
本发明还提供了一种利用上述焦化废水深度处理回用工艺的装置，该 系统包括多介质过滤器，臭氧催化氧化反应器，臭氧发生器，臭氧破坏装 置，中间水槽，MBR膜生物反应器，保安过滤器，反渗透装置，其特征在 于：所述多介质过滤器1的进口分别与进水管和反冲洗进水管连接，多介 质过滤器的出口分别与臭氧催化氧化反应器的进口和反冲洗出水管连接， 臭氧催化氧化反应器的出口与中间水槽的进口连接，臭氧催化氧化反应器 的臭氧输入口通过臭氧输送管道与臭氧发生器连接，臭氧催化氧化反应器 的臭氧输出口通过管道与臭氧破坏装置的进口连接，臭氧破坏装置的出口 与设有尾气放空口的尾气管道连接;中间水槽的出口与MBR膜生物反应器 的进口连接，MBR膜生物反应器的出口与保安过滤器的进口连接，保安过 滤器的出口与反渗透装置的进口连接;反渗透装置的出口分别与浓水管和 工艺循环冷却水管连接;所述保安过滤器顶部设有压力表，保安过滤器底 部设有外排口;
还包括空气鼓风机，所述空气鼓风机通过设有空气流量计的第一输气 管与中间水槽的底部连接，空气鼓风机通过设有调节阀的第二输气管与 MBR膜生物反应器的底部连接，所述中间水槽和MBR膜生物反应器的污 泥输出口均通过污泥泵与污泥处理管道连接。
进一步地，所述多介质过滤器内的滤料为粒径Φ0.5～2mm的无烟煤、 粒径Φ3～6mm的陶粒或粒径Φ4～10mm的石英砂。
更进一步地，所述臭氧催化氧化反应器为立式筒状结构，筒状结构内 部自上而下依次设有布水板、催化剂填料层、填料承托板和钛质曝气板， 筒状结构的顶部设有应急放空口，筒状结构的外壁设有液位计。
更进一步地，所述中间水槽内部自上而下依次设有上部网状挡板，臭 氧分解剂下部支撑板和曝气装置;所述曝气装置为钛质曝气板。
更进一步地，所述MBR膜生物反应器采用浸没式MBR膜生物反应器， 曝气形式采用连续曝气，气源采用空气。
更进一步地，所述保安过滤器的进口端设有加药点，保安过滤器中的 滤管材料为陶瓷、玻璃砂或塑料中任一种;保安过滤器的过滤孔径范围为 0.5～120μm。
本发明的优点在于：
其一，该工艺及装置设计合理，解决了焦化废水深度处理及回用中的 难题，具有很强的工程应用价值;
其二，该工艺及装置解决了焦化废水的高污染环境下的对操作人员不 安全因素和危害健康的潜在风险;
其三，该工艺及装置操作简单，运行成本低，出水水质可以满足不同 用水要求。