兰炭废水处理系统及工艺

　　申请日2015.04.30

　　公开(公告)日2015.07.15

　　IPC分类号C02F9/14

　　摘要

　　本发明公开了一种兰炭废水处理系统及工艺，系统包括依次连通的事故池(1)、物化处理系统(2)、生化处理系统(3)和深度处理系统(4)，事故池(1)与物化处理系统(2)之间通过调节池(5)连接，物化处理系统(2)与生化处理系统(3)之间通过储水池(6)连接，生化处理系统(3)与深度处理系统(4)连接;工艺包括物化处理、生化处理和深度处理。本发明通过兰炭废水处理系统对兰炭废水进行物化处理、生化处理和深度处理，处理效果明显，出水达标，整个系统及工艺流程的可操作性强，实施费用较低，适合推广应用。

　　权利要求书

　　1.一种兰炭废水处理系统，其特征在于：包括依次连通的事故池(1)、物化处理系统(2)、生化处理系统(3)和深度处理系统(4)，事故池(1)与物化处理系统(2)之间通过调节池(5)连接，物化处理系统(2)与生化处理系统 (3)之间通过储水池(6)连接，生化处理系统(3)与深度处理系统(4)连接。

　　2.根据权利要求1所述的一种兰炭废水处理系统，其特征在于：物化处理系统(2)包括依次连通的隔油池(7)、混凝沉淀池(8)、曝气Fe/C池(9)、第一Fenton氧化池(10)、吹脱池(11)和絮凝沉淀池(12)。

　　3.根据权利要求1所述的一种兰炭废水处理系统，其特征在于：生化处理系统(3)包括依次连通的水解池(13)、接触厌氧池(14)、第一CBR池(15) 和中间沉淀池(16)。

　　4.根据权利要求1所述的一种兰炭废水处理系统，其特征在于：深度处理系统(4)包括依次连通的臭氧氧化池(17)、第二Fenton氧化池(18)、活性炭吸附池(19)、第二CBR池(20)和絮凝脱色池(21)。

　　5.根据权利要求3或4所述的一种兰炭废水处理系统，其特征在于：还包括污泥处理系统(22)，水解池(13)、接触厌氧池(14)、第一CBR池(15)和中间沉淀池(16)均与污泥处理系统(22)连接。

　　6.根据权利要求5所述的一种兰炭废水处理系统，其特征在于：污泥处理系统(22)包括依次连通的集泥池(23)、浓缩池(24)、储泥池(25)和污泥压滤池(26)。

　　7.一种兰炭废水处理工艺，其特征在于，包括以下步骤：

　　步骤1，物化处理，事故状态的排水在事故池(1)中暂时储存，后用提升泵均匀排至调节池(5)，与调节池(5)中的废水混合并调节水量、稳定水质，然后依次通过隔油池(7)、混凝沉淀池(8)、曝气Fe/C池(9)、第一Fenton 氧化池(10)、吹脱池(11)和絮凝沉淀池(12)的处理后去掉油、硫、氰、酚和氨氮物质，处理后的水送入储水池(6)进行稀释调节;

　　步骤2，生化处理，储水池(6)内的水依次经过水解池(13)、接触厌氧池 (14)、第一CBR池(15)和中间沉淀池(16)，去除水中的可生物降解有机物;

　　步骤3，深度处理，经生化处理后的水依次经过臭氧氧化池(17)、第二Fenton 氧化池(18)、活性炭吸附池(19)、第二CBR池(20)和絮凝脱色池(21)，去除水的色度和其中的难生物降解物质。

　　8.根据权利要求7所述的一种兰炭废水处理工艺，其特征在于，步骤1所述的物化处理具体包括以下步骤，依次为：

　　隔油，将破乳剂加入到废水中，消除乳化油油滴表面上由乳化剂形成的薄膜;

　　混凝沉淀，将混凝剂加入到废水中，在废水中形成胶团;

　　曝气Fe/C微电解，将H2SO4加入到废水中，创造酸性条件，铁、碳按1:1体积比或2:1质量比添装;

　　Fenton氧化，将H2O2、FeSO4加入到废水中，去除废水中的酚和有机物;

　　吹脱，将NaOH加入到废水中，将废水的pH值提高到10～12;

　　絮凝沉淀，将絮凝剂加入到废水中，使水中悬浮颗粒发生凝聚沉淀。

　　9.根据权利要求7所述的一种兰炭废水处理工艺，其特征在于，步骤2所述的生化处理具体包括以下步骤，依次为：

　　水解，在厌氧条件下通过厌氧微生物的作用，将废水中复杂的有机物分解转化、断链，将大分子有机物裂解为小分子物质;

　　接触厌氧，采用上升式厌氧污泥床，乙酸、氢气、碳酸、甲酸和甲醇被转化为甲烷、二氧化碳和新的细胞物质，将pH值控制在6.5～7.5，将温度控制在 30℃～40℃，CaCO3碱度维持在1000～5000mg/L，挥发酸VFA的安全浓度控制在 2000mg/L以内，进水中悬浮固体浓度SS/COD的比值控制在0.5以下，将氨氮浓度控制在1000mg/L以下，硫酸盐浓度不大于5000mg/L，或COD/SO42-比值大于 10;

　　CBR，采用载体移化床反应器，利用载体生物膜降解水中有机污染物;

　　中间沉淀，将上述工艺单元处理后的水与生化污泥进行分离，污水进入下一处理单元，污泥排入污泥处理系统(22)。

　　10.根据权利要求7所述的一种兰炭废水处理工艺，其特征在于，步骤3 所述的深度处理具体包括以下步骤，依次为：

　　臭氧氧化，臭氧通过气水接触设备扩散于待处理水中;

　　Fenton氧化，去除水中部分难降解物质，包括显色物质、氰化物和酚;

　　活性炭吸附，使用活性炭固体吸附剂吸附水中的污染物质;

　　CBR，进一步降解剩余的COD和氨氮;

　　絮凝脱色，投加絮凝剂，将水中的COD和色度进一步降低。

　　11.根据权利要求7、8、9或10中任意一项所述的一种兰炭废水处理工艺，其特征在于：废水经物化处理、生化处理和深度处理后产生的污泥均进行污泥处理。

　　12.根据权利要求11所述的一种兰炭废水处理工艺，其特征在于，污泥处理具体包括以下步骤，依次为：

　　集泥，将物化污泥与生化污泥分别收集;

　　浓缩，减少水处理构筑物排出的污泥的含水量;

　　储泥，将浓缩后的污泥在储泥池中混合;

　　压滤，将储泥池(25)中的污泥输送至压滤机，通过隔膜压榨将污泥中的间隙水及毛细水压出。

　　说明书

　　一种兰炭废水处理系统及工艺

　　技术领域

　　本发明涉及一种兰炭废水处理系统及工艺，属于兰炭废水处理技术领域。

　　背景技术

　　兰炭是铁合金、煤制气、煤化工生产中重要的生产原料，广泛用于电石、铁合金、化肥造气、高炉喷吹和民用清洁型煤制造等行业。兰炭是在750℃以下，隔绝空气条件下将煤进行加热发生的一系列物理变化和化学反应的复杂过程中所产生的产品。兰炭生产过程中会产生大量的含酚、焦油及氨等难降解物质和有毒有害物质的废水，其成分类似于焦化废水，属于高浓度难降解有机废水，在环境中长期积累不仅会污染环境，而且会损害人体健康，影响人类的生活。

　　现有的兰炭废水处理工艺一般分为预处理工艺和生化处理工艺，经生化处理工艺处理后的废水一般仍达不到国家新近规定的污水排放综合标准，且一般的生化处理方法不能将兰炭废水中的难降解物质降解，近年来，有很多关于兰炭废水的治理方法的研究，多数参考焦化废水处理工艺流程，但由于兰炭生产过程是低温干馏，因此兰炭生产过程中的中低分子有机物未被完全氧化，这些中低分子有机物易被洗涤水带出进入生产废水，因而兰炭废水除含有一定量的高分子有机污染物外还含有大量的中低分子污染物，致使其成分更复杂，污染物浓度比焦化废水高10倍左右，因此现有的参照焦化废水处理技术路线的处理工艺，都存在处理技术单一、可操作性差、实施费用高和无法做到出水达标排放的问题。

　　发明内容

　　本发明的目的在于，提供一种兰炭废水处理系统及工艺，将废水经物化处理和生化处理，对废水中的难降解有机物进行有效降解，再结合深度处理进行进一步的处理，使出水达到排放标准。

　　本发明的技术方案：一种兰炭废水处理系统，包括依次连通的事故池、物化处理系统、生化处理系统和深度处理系统，事故池与物化处理系统之间通过调节池连接，物化处理系统与生化处理系统之间通过储水池连接，生化处理系统与深度处理系统连接。调节池的设计具有调节水量、稳定水质的优点，从而降低对后续生化处理系统的冲击污泥负荷;储水池可起到生化进水稀释调节作用;废水经生化处理系统处理完毕后进入到深度处理系统，进一步去除废水中的难生物降解物质和色度。

　　前述的这种兰炭废水处理系统中，物化处理系统包括依次连通的隔油池、混凝沉淀池、曝气Fe/C池、第一Fenton氧化池、吹脱池和絮凝沉淀池。曝气Fe/C 池对COD有一定的去除作用，也会提高水的可生化性，在工程上具有较好的实用性;第一Fenton氧化池可消除酚等有机物对后续生化处理的抑制，提高废水的可生化性。

　　前述的这种兰炭废水处理系统中，生化处理系统包括依次连通的水解池、接触厌氧池、第一CBR池和中间沉淀池。水解池和接触厌氧池可将大分子有机物质裂解为小分子物质，增加了废水中溶解性有机物的浓度;第一CBR池具有微生物浓度高、传质阻力小、不易阻塞、水力停留时间短和剩余污泥量少等优点。

　　前述的这种兰炭废水处理系统中，深度处理系统包括依次连通的臭氧氧化池、第二Fenton氧化池、活性炭吸附池、第二CBR池和絮凝脱色池。生化处理后的废水经过臭氧氧化池和第二Fenton氧化池进一步提高污水的可生化性，第二CBR池进一步去除废水中COD含量。

　　前述的这种兰炭废水处理系统中，还包括污泥处理系统，水解池、接触厌氧池、第一CBR池和中间沉淀池均与污泥处理系统连接。

　　前述的这种兰炭废水处理系统中，污泥处理系统包括依次连通的集泥池、浓缩池、储泥池和污泥压滤池。缩池可有效控制污泥浓缩时间，污泥压滤池将各处理系统浓缩后的污泥进行统一脱水处理，有效地降低了对污泥脱水的投资和运行成本。

　　一种兰炭废水处理工艺，包括以下步骤：

　　步骤1，物化处理，事故状态的排水在事故池中暂时储存，后用提升泵均匀排至调节池，与调节池中的废水混合并调节水量、稳定水质，然后依次通过隔油池、混凝沉淀池、曝气Fe/C池、第一Fenton氧化池、吹脱池和絮凝沉淀池的处理后去掉油、硫、氰、酚和氨氮物质，处理后的水送入储水池进行稀释调节;

　　步骤2，生化处理，储水池内的水依次经过水解池、接触厌氧池、第一CBR 池和中间沉淀池，去除水中的可生物降解有机物;

　　步骤3，深度处理，经生化处理后的水依次经过臭氧氧化池、第二Fenton 氧化池、活性炭吸附池、第二CBR池和絮凝脱色池，去除水的色度和其中的难生物降解物质。

　　前述的这种兰炭废水处理工艺中，步骤1所述的物化处理具体包括以下步骤，依次为：

　　隔油，将破乳剂加入到废水中，消除乳化油油滴表面上由乳化剂形成的薄膜。薄膜消除后，乳化油即转化为浮油，从废水中分离出来;

　　混凝沉淀，将混凝剂加入到废水中，在废水中形成胶团。混凝剂与废水中的胶体物质发生电中和，形成绒粒沉降，去除废水中粒径为10-3～10-6mm的细小悬浮颗粒，并且去除色度、油分、微生物、氮、磷、重金属以及有机物;

　　曝气Fe/C微电解，将H2SO4加入到废水中，创造酸性条件，铁、碳按1:1体积比或2:1质量比添装。酸性条件可加大微电解的电位差，促进电极反应，曝气增加水中的溶解氧，提高CODcr的去除率;

　　Fenton氧化，将H2O2、FeSO4加入到废水中，去除废水中的酚和有机物。H2O2在Fe2+的催化作用下分解产生OH，其氧化电位达到2.8V，是除元素氟外最强的无机氧化剂，将有机物氧化分解成小分子，去除废水中的酚，同时，Fe2+被氧化成Fe3+，产生混凝沉淀，去除废水中大量的有机物;

　　吹脱，将NaOH加入到废水中，将废水的pH值提高到10～12。提高pH值可加大废水中游离氨的比例，当pH值为11左右时，游离氨大致在90%以上，可获得较好的吹脱除氨效果;

　　絮凝沉淀，将絮凝剂加入到废水中，使水中悬浮颗粒发生凝聚沉淀。絮体互相碰撞凝聚，颗粒尺寸变大，颗粒物彼此聚集，沉速大大增快。

　　前述的这种兰炭废水处理工艺中，步骤2所述的生化处理具体包括以下步骤，依次为：

　　水解，在厌氧条件下通过厌氧微生物的作用，将废水中复杂的有机物分解转化、断链，将大分子有机物裂解为小分子物质。增加废水中溶解性有机物的浓度，增加废水的可生化性;

　　CBR，采用载体移化床反应器，利用载体生物膜降解水中有机污染物。载体移化床反应器具有微生物浓度高、传质阻力小、不易阻塞、水力停留时间短和剩余污泥量少等优点，CBR填料采用高分子材料(HDPE)与高分子添加剂改性加工而成，具有比表面积大、亲水性好、抗冲击负荷能力强和易挂膜等优点，去除氨氮能力显著，去除率可以达到90%以上，并且，CBR可提高氧的利用率3%～5%，降低充氧能耗;

　　中间沉淀，将上述工艺单元处理后的水与生化污泥进行分离，污水进入下一处理单元，污泥排入污泥处理系统。

　　前述的这种兰炭废水处理工艺中，步骤3所述的深度处理具体包括以下步骤，依次为：

　　臭氧氧化，臭氧通过气水接触设备扩散于待处理水中。臭氧氧化的工艺设施由臭氧发生器和气水接触设备组成，制造臭氧的原料气是空气或氧气，臭氧发生器所产生的臭氧，通过气水接触设备扩散于待处理水中，加入臭氧后水中COD 去除率在5.0%～8.6%，进一步提高污水的可生化性及降低色度;

　　Fenton氧化，去除水中部分难降解物质，包括显色物质、氰化物和酚。经过Fenton氧化后，COD去除效果明显增加;

　　活性炭吸附，使用活性炭固体吸附剂吸附水中的污染物质。在Fenton氧化反应后，COD仍为350～750mg/L，故再进一步做活性炭吸附处理，COD降至200mg/L 以下，去除率达到53%，水的色度去除效果相当明显;

　　CBR，进一步降解剩余的COD和氨氮。COD最终可降至100mg/L以内，氨氮可降至5mg/L以内;

　　絮凝脱色，投加絮凝剂，将水中的COD和色度进一步降低。

　　前述的这种兰炭废水处理工艺中，废水经物化处理、生化处理和深度处理后产生的污泥均进行污泥处理。

　　前述的这种兰炭废水处理工艺中，污泥处理具体包括以下步骤，依次为：

　　集泥，将物化污泥与生化污泥分别收集。由于物化污泥与生化污泥的性质不同，物化污泥没有生化性，脱水性能较好，而生化污泥大部分是菌胶团，属于活性污泥，脱水性能较差，污泥浓缩时间长，故需将物化污泥与生化污泥分别收集;

　　浓缩，减少水处理构筑物排出的污泥的含水量。缩小污泥体积，具体过程为固体颗粒借重力下降,水分从泥中挤出，浓缩污泥从池底排出，污泥水从池面堰口外溢(连续式)或从池侧出水口流出，浓缩后的污泥含水率为95～97%，体积可减小到原来的1/5;

　　储泥，将浓缩后的污泥在储泥池中混合。可减少构筑物数量;

　　压滤，将储泥池中的污泥输送至压滤机，通过隔膜压榨将污泥中的间隙水及毛细水压出。进一步降低污泥含水率，将污泥含水率降低至60%，达到填埋标准。

　　与现有技术相比，本发明对兰炭废水在进行物化处理和生化处理后，再进一步进行深度处理，对兰炭废水采用多级综合处理，可达到国家规定的排放标准，其中，物化处理工艺具有反应迅速、对水温适应性强和无二次污染等优点，生化处理工艺具有经济、高效和无害化等优点，整个工艺流程的可操作性强，对兰炭废水的处理效果明显，工艺实施费用较低，出水水质达标，适合推广应用。