申请日2015.02.11
公开(公告)日2015.05.13
IPC分类号C02F9/10
摘要
一种焦化废水零排放处理工艺，包括生化处理、活性炭吸附、软化结晶、超滤膜过滤、反渗透膜过滤、喷雾蒸发等步骤。本发明工艺过程简单、操作管理方便、自动化程度高、运行费用较低、无二次污染，可以有效治理焦化废水，基本实现废水零排放，彻底消除废水中的有机物、氨氮和盐分等对环境的破坏，同时将所有废水进行高品质回用。既可以作为新建焦化企业的废水处理全流程工艺，也可以与现有焦化企业废水处理工艺进行对接。
权利要求书
1.一种焦化废水零排放处理工艺，包括生化处理，其特征在于，还包括以下 后续步骤：
A、活性炭吸附
将经过生化处理后的废水导入活性炭吸附塔，对废水中的残余有机物进行吸附 脱除;
B、软化结晶
将经过活性炭吸附塔脱除残余有机物后的废水导入软化结晶器，加入除硬药 剂，去除水体的Ca、Mg硬度;
C、超滤膜过滤
将经过软化结晶后的废水导入超滤膜过滤系统，进行固液分离，固体悬浮物被 截留，超滤透过液进入下一步骤;
D、反渗透膜过滤
将超滤透过液导入反渗透膜过滤系统，反渗透透过液作为纯水回用，反渗透浓 水进入下一步骤;
E、喷雾蒸发
将反渗透浓水导入喷雾蒸发系统进行蒸发，冷凝液与反渗透透过液合并作为纯 水回用，蒸发得到的固体盐作为副产品回用或外售。
2.根据权利要求1所述的焦化废水零排放处理工艺，其特征在于：还包括活 性炭微波再生装置，该活性炭微波再生装置连接活性炭吸附塔;当活性炭吸附塔内 的活性炭吸附饱和后，将其导入活性炭微波再生装置，利用微波能使活性炭吸附的 有机物从活性炭微孔中释放出来，使活性炭恢复活性，同时难降解的大分子有机物 经微波作用被高温分解转化为易降解的小分子有机物，冷凝后回流至生化处理系 统。
3.根据权利要求1所述的焦化废水零排放处理工艺，其特征在于：还包括曝 气系统，该曝气系统连接超滤膜过滤系统，实现对超滤膜过滤系统的间歇式曝气清 洗。
4.根据权利要求1所述的焦化废水零排放处理工艺，其特征在于：还包括污 泥浓缩及脱水系统，该污泥浓缩及脱水系统连接软化结晶器和超滤膜过滤系统，收 集软化结晶器和超滤膜过滤系统产生的污泥，经浓缩后采用板框压滤机、带式过滤 机、螺旋挤压脱水机或离心脱水机进行脱水，脱水后的固渣排放，清液回送到超滤 膜过滤系统。
5.根据权利要求2所述的焦化废水零排放处理工艺，其特征在于：所述活性 炭吸附塔采用悬流床形式，所述活性炭的比表面为300～1000m2/克;所述活性炭微 波再生装置的加热温度控制在150～650℃。
6.根据权利要求1所述的焦化废水零排放处理工艺，其特征在于：所述软化 结晶器是将反应、澄清分离有机结合的设备，底部为反应区，上部为澄清区;反应 区内的液体上升流速为35mm/s以上。
7.根据权利要求1所述的焦化废水零排放处理工艺，其特征在于：所述超滤 膜过滤系统采用浸没式超滤，超滤膜的孔径为0.002～0.1μm;超滤膜的过滤形式采 用外压式过滤，过滤压力为0.01MPaG～0.1MPaG。
8.根据权利要求1所述的焦化废水零排放处理工艺，其特征在于：所述反渗 透膜过滤系统采用一级反渗透膜或多级反渗透膜串联或多段反渗透膜串联，反渗透 膜的脱盐率为90%～99.7%;反渗透膜过滤系统的高压泵采用变频控制，可根据进 水水质和反渗透膜的污染情况进行调节。
9.根据权利要求1所述的焦化废水零排放处理工艺，其特征在于：所述喷雾 蒸发系统采用单效蒸发或多效蒸发;蒸发热源或动力采用蒸汽或机械压缩机或 85℃以上的热水。
说明书
焦化废水零排放处理工艺
技术领域
本发明涉及废水处理，特别涉及一种焦化废水零排放处理工艺。
背景技术
焦化废水是在煤制焦炭、煤气净化及焦化产品回收过程中产生的含大量芳香族 及稠环化合物和杂环化合物(酚\氰类)的废水，具有排放量大、含盐份浓度高、硬度 较高、有机物及氨氮浓度高、可生化性差、有机物成份复杂、处理难度大等特点， 属于难生物降解的高含盐有机废水。
目前，焦化废水处理途径主要包括稀释生化法、化学药剂处理法和直接用于湿 法熄焦等。由于焦化废水本身的含盐分较高，为了满足生化条件必须消耗大量工艺 水进行稀释，另外废水中的酚类、萘、氰、吡啶、喹啉等杂环及多环芳香族化合物 都很难生物降解，因此稀释生化法不仅浪费水资源，且处理效果差，出水往往不能 稳定达标。化学药剂法通过添加大量化学药剂去除废水中的悬浮杂质和有机污染 物，这种方法的出水水质不稳定、药剂成本高、会引入二次污染，同时添加药剂也 会增加后续脱盐处理的难度，目前已逐步淘汰或必须协同其它工艺手段进行运用。 而焦化废水直接用于湿法熄焦则仅仅是污染物转移，并没有得到有效处理;另一方 面焦化废水水量通常远远高于配套的湿法熄焦用水，实际并不可行。
随着国人对环境保护意识的提高和相关环保法规和行业准入条件的逐渐严苛， 将废水进行粗放式处理后直接排放的模式在焦化行业已经行不通。近年来，寻求高 效、节能的焦化废水处理，尤其是废水回用技术正成为行业内的研究热点。由于膜 技术的迅速发展和广泛工业应用，采用MBR膜、超滤膜和反渗透膜等结合传统生 化、物化组合工艺正逐渐成为焦化废水处理和回用领域的应用趋势。
中国专利CN103112991A公开了一种焦化废水处理系统和焦化废水处理方法， 包括焦化废水煤焦油处理、焦化废水氧化及生化处理及焦化废水深度处理三大单 元。其中焦化废水煤焦油处理单元包括隔油、气浮和酸析步骤，主要用以去除不同 颗粒大小和不同性质的煤焦油;焦化废水氧化及生化处理单元包括一级电催化氧 化、一级沉淀、厌氧、缺氧、好氧、二级电催化氧化、二级沉淀、曝气生物滤池和 膜生物反应等步骤，主要目的是降解焦化废水中的有机物;焦化废水深度处理单元 包括一级粗滤、二级粗滤、一级保安过滤、纳滤过滤、二级保安过滤和反渗透过滤 等步骤。采用此公开方法可以有效的去除焦化废水中的煤焦油、悬浮物、有机物及 氨氮，最终输出的处理过的焦化废水COD值较低，可以达到排放标准。但此公开 方法具有如下缺点：(1)工艺复杂、流程冗长，操作繁琐、管理难度大，实际的工 程投资和运行费用巨大令企业难以承受;(2)纳滤和反渗透在浓缩过程中除了受有 机污染的影响，也常常受总盐分和硬度等无机因素的限制，而此方法中却没有设置 相应的有效除硬预处理措施;(3)所述的纳滤浓水和反渗透浓水均回流至前端调节 池，这是不可行的，因为这会导致系统内的总盐分、硬度和未降解有机物在系统内 循环并迅速富集，最终导致纳滤和反渗透膜系统由于渗透压过高或膜污染、结垢严 重而瘫痪停运;(4)没有考虑现有焦化厂已投产运行的废水处理设施的利用。
中国专利CN103466890A公开了一种焦化废水深度处理及回用装置及其应用 方法，中国专利CN102976511A公开了焦化废水膜滤浓缩液的回收利用方法，中 国专利CN102874990A公开了三膜法焦化废水深度处理工艺及其设备，以上三个 公开方法均采用各种预处理手段降解有机物，防止膜的有机污染，利用膜法对焦化 废水进行深度回用处理，回收一部分高品质的水资源。但它们存在共同的问题：(1) 没有考虑防止膜系统结垢的预处理措施，而焦化废水高盐分、高硬度，在膜浓缩、 过滤过程中势必会造成膜的结垢和污染，从而导致通量衰减、寿命缩短等问题;(2) 没有交代反渗透或纳滤浓水这股污染物富集液的出路或将其用于高炉炉渣冷却、冲 渣用水、煤场抑尘等。这股污染物富集液含有未降解的有机物和高浓度的盐分 (TDS：10000～20000mg/L)，且结垢倾向非常明显，直接排放会造成极恶劣的环 境破坏，而简单回用又会使回用的设备、管道造成腐蚀、结垢和损坏。
中国专利CN101851046A公开了一种焦化废水深度处理及全回用装置及其应 用方法，采用生化、氧化加上膜分离技术及蒸发相结合的方法对焦化废水进行深度 处理并达到零排放，是一种将焦化废水中各类污染物进行降解，并将处理后水完全 回用的新处理方法。但采用此方法，会消耗大量氧化剂，药剂成本高、蒸发能耗高， 没有关于焦化废水中的高硬度去除措施以防止反渗透膜和蒸发器结垢、污堵，且未 考虑残余有机物对蒸发的结焦影响。
发明内容
本发明的目的，就在于提供一种焦化废水零排放处理工艺。
本发明的目的是这样实现的：一种焦化废水零排放处理工艺，包括生化处理， 还包括以下后续步骤：
A、活性炭吸附
将经过生化处理后的废水导入活性炭吸附塔，对废水中的残余有机物进行吸附 脱除;
B、软化结晶
将经过活性炭吸附塔脱除残余有机物后的废水导入软化结晶器，加入除硬药 剂，去除水体的Ca、Mg硬度;
C、超滤膜过滤
将经过软化结晶后的废水导入超滤膜过滤系统，进行固液分离，固体悬浮物被 截留，超滤透过液进入下一步骤;
D、反渗透膜过滤
将超滤透过液导入反渗透膜过滤系统，反渗透透过液作为纯水回用，反渗透浓 水进入下一步骤;
E、喷雾蒸发
将反渗透浓水导入喷雾蒸发系统进行蒸发，冷凝液与反渗透透过液合并作为纯 水回用，蒸发得到的固体盐作为副产品回用或外售。
还包括活性炭微波再生装置，该活性炭微波再生装置连接活性炭吸附塔;当活 性炭吸附塔内的活性炭吸附饱和后，将其导入活性炭微波再生装置，利用微波能使 活性炭吸附的有机物从活性炭微孔中释放出来，使活性炭恢复活性，同时难降解的 大分子有机物经微波作用被高温分解转化为易降解的小分子有机物，冷凝后回流至 生化处理系统。
还包括曝气系统，该曝气系统连接超滤膜过滤系统，实现对超滤膜过滤系统的 间歇式曝气清洗。
还包括污泥浓缩及脱水系统，该污泥浓缩及脱水系统连接软化结晶器和超滤膜 过滤系统，收集软化结晶器和超滤膜过滤系统产生的污泥，经浓缩后采用板框压滤 机、带式过滤机、螺旋挤压脱水机或离心脱水机进行脱水，脱水后的固渣排放，清 液回送到超滤膜过滤系统。
所述活性炭吸附塔采用悬流床形式，所述活性炭的比表面为300～1000m2/克; 所述活性炭微波再生装置的加热温度控制在150～650℃。
所述软化结晶器是将反应、澄清分离有机结合的设备，底部为反应区，上部为 澄清区;反应区内的液体上升流速为35mm/s以上。
所述超滤膜过滤系统采用浸没式超滤，超滤膜的孔径为0.002～0.1μm;超滤膜 的过滤形式采用外压式过滤，过滤压力为0.01MPaG～0.1MPaG。
所述反渗透膜过滤系统采用一级反渗透膜或多级反渗透膜串联或多段反渗透 膜串联，反渗透膜的脱盐率为90%～99.7%;反渗透膜过滤系统的高压泵采用变频 控制，可根据进水水质和反渗透膜的污染情况进行调节。
所述喷雾蒸发系统采用单效蒸发或多效蒸发;蒸发热源或动力采用蒸汽或机械 压缩机或85℃以上的热水。
本发明由于采用了以上技术方案，使其与现有技术相比，具有以下的优点和特 点：
1、本发明工艺过程简单、操作管理方便、自动化程度高、运行费用较低、无 二次污染，可以有效治理焦化废水，基本实现焦化废水零排放，彻底消除废水中的 有机物、氨氮和盐分等对环境的破坏，同时将所有废水进行高品质回用。
2、本发明提供了完善的预处理系统，尤其是活性炭吸附和微波活性炭再生可 进一步去除水体中的有机物、降解生化不能处理的大分子有机物，软化结晶器可去 除水体中的硬度消除结垢因子，双管齐下解决有机物、SS、硬度等对超滤膜、反 渗透膜和喷雾蒸发运行中的结垢、结焦影响，极大地提高了双膜法在焦化废水处理 和回收领域实现工业化推广的可能性。
3、蒸发采用真空喷雾蒸发，使水的蒸发由传统的表面蒸发为立体空间蒸发， 其蒸发强度是传统的10～50倍，可使蒸发设备规格缩小，并可使用低品位85℃以 上的热水作为加热介质，既降低能耗，实现节能降耗，又能有效消除蒸发过程中的 泡沫问题，保证系统平稳运行。
本发明既可以作为新建焦化企业的废水处理全流程工艺，也可以与现有焦化企 业废水处理工艺进行对接。