申请日2014.09.04
公开(公告)日2014.12.10
IPC分类号C02F9/14
摘要
本发明涉及一种废水处理方法，具体涉及一种煤气发生炉产生废水的处理方法。为了克服现有处理煤气发生炉废水过程中存在的能耗消耗大，处理成本高，有害物质清除率低的技术不足，本发明旨在提供一种对酚类物质处理效率高，能源消耗低的煤气发生炉产生废水的处理方法，该方法综合采用了超声处理、金属离子沉淀以及生物降解氧化等处理手段。该处理方法与现有技术相比，其对于酚类物质的清除率高，处理过程中无需高能耗，且处理方法简单易行，具有很好的工业应用价值。
权利要求书
1.一种煤气发生炉产生废水的处理方法，其包括如下步骤:
(1)收集煤气发生炉产生的含酚废水，使用筛网过滤除去废水中的悬浮物、焦油及不 溶性杂质，其中所述的筛网的孔径为2-3mm;
(2)向步骤(1)中出水中按照2-3.5%的重量体积比加入吸附剂，搅拌后静止2-5小 时，使用超声波发生器对废水进行超声处理，静止1-2小时后进行筛网二次过滤;其中所 述的吸附剂由膨润土与活性炭组成，其中所述的吸附剂中膨润土与活性炭的重量比为1： 0.5-1;
(3)向调节步骤(2)的出水的pH为8.5-9.0，并向其中加入沉淀剂，所述的沉淀剂 中包括氯化钡、氯化亚铁、氯化钙和氯化铝，其中所述的沉淀剂中氯化钡、氯化亚铁、氯 化钙和氯化铝的摩尔比为3：1：2：1;加入沉淀剂后搅拌均匀后静止0.5-1小时，筛网过 滤;
(4)将步骤(3)的出水加入到活性污泥池进行生物降解处理，生物降解处理过程中 维持溶解氧在3-5mg/L，曝气时间为10-15小时，其中所述活性污泥中包含含假单胞菌和假 丝酵母菌的复合菌种，其中所述的复合菌种在活性污泥的重量百分数不低于30%，所述的复 合菌种中假单胞菌和假丝酵母菌的重量比为1：1。
2.如权利要求1所述的废水的处理方法，其特征在于，所述步骤(2)中吸附剂中膨 润土与活性炭的重量比为1：0.8。
3.如权利要求1所述的废水的处理方法，其特征在于，所述步骤(2)中超声处理步 骤中超声辐射功率100-400W，辐射时间400-1500S，波声强为20-100W/cm2，频率为 20-750kHz。
4.如权利要求1所述的废水的处理方法，其特征在于，所述步骤(2)中筛网孔径为 0.2-0.5mm。
5.如权利要求1所述的废水的处理方法，其特征在于，所述步骤(3)中筛网孔径为 1-1.2mm。
6.如权利要求1所述的废水的处理方法，其特征在于，所述步骤(4)中复合菌种在 活性污泥的重量百分数为35%。
7.如权利要求1所述的废水的处理方法，其特征在于，所述步骤(4)中混合菌株在 加入到活性污泥中之前存在菌株驯化步骤。
8.权利要求1所述的煤气发生炉产生废水的处理方法在陶瓷行业废水处理中的应用。
说明书
一种煤气发生炉产生废水的处理方法
技术领域
本发明涉及一种废水处理方法，具体涉及一种煤气发生炉产生废水的处理方法。
背景技术
煤气发生炉产生的酚水是一种对环境有严重影响的液体，随着对环保的要求越来越严， 对酚水的治理逐步加大。含酚废水的处理，一直是国内外污水处理领域的一大难题。目前 酚水处理主要靠蒸发处理，将酚水加热蒸发进行酚水蒸汽的利用，将酚水作为煤气发生炉 催化剂。
含酚污水由酚类、硫化物、氰化物等组成，其中酚类以一元酚为主，以苯酚含量最高， 其次还有间对甲苯酚，其来源于冷却及净化煤气过程中的洗涤水和含酚冷凝水，其中含酚 冷凝水的生成量取决于气化煤质及所采用的气化工艺。酚类化合物是一种原型质毒物，对 所有生物活性体均能产生毒性，造成细胞损伤。高浓度的酚液能使蛋白质凝固，并能继续 向体内渗透，引起深部组织损伤，坏死乃至全身中毒，即使是低浓度的酚液也可使蛋白质 变性。含酚废水不仅对人类健康带来严重威胁，也对动植物产生危害。
对于煤气发生炉产生的含酚污水处理一般分为两个阶段：第一，预处理阶段，该阶段 旨在除去污水中的大部分悬浮物及焦油等;第二，脱酚处理阶段，其目的是将预处理后的 污水中的大部分酚类物质及部分有机物质脱除。目前国内脱酚处理方法有以下几种：
a、蒸汽化学脱酚法：用强烈的高温蒸汽加热含酚废水，使废水中的酚蒸发后随蒸汽逸 出，然后再通入碱液吸收成为酚钠盐，从而达到脱酚的目的。该法操作简单，投资也较少， 但蒸汽耗量太大，且脱酚效率不够理想，一般达不到彻底治理之目的。
b、蒸汽脱酚：将含酚废水加热，使酚随水蒸汽挥发出来，再将这部分含酚蒸汽通入发 生炉炉底混入空气中作为气化剂使用，在炉内酚在高温下燃烧分解成CO2和H2O最终达到 脱酚的目的。其缺点在于此法只能脱除低沸点酚系物，且能耗较大，每蒸发1吨废水约需 燃料折合标煤180公斤左右。
c、焚烧法：含酚废水喷入焚烧炉，使酚类有机物在1100℃左右的高温下，发生氧化反 应，最终生成CO2和H2O排放，此法工艺简单，操作方便，但能耗较大，每焚烧1吨含酚 废水其成本较高。90年代初期国外引进的及国内配套的两段式煤气发生炉基本上都配备有 酚水焚烧炉设施，但基本上都因能耗问题而闲置不用。利用焚烧法处理含酚废水另一个关 键缺点在于一旦操作不慎，炉温下降，往往会造成燃烧不完全，易形成二次污染。
d、溶剂萃取脱酚法：该法的主工艺分萃取和解吸两部分，萃取过程是一个物质再分配 过程，利用萃取剂将酚从废水中萃取出来;含酚萃取剂再与碱液相互接触，萃取剂中的酚 与碱发生反应生成酚钠盐，该过程是一个解吸过程。该方法须采用高效率的萃取剂及碱， 运行成本较高。
e、树脂脱酚法：该法主要工艺过程包括吸附和解吸，用树脂吸附废水中的酚，然后用 碱液进行解吸，生成酚钠，此法工艺过程较为复杂，且影响脱酚效率的因素较多，运行成 本相对较高。
f、磺化煤吸附法：该法以磺化煤极性基团吸附酚，然后以碱液吸收而成酚钠盐脱酚， 磺化煤吸附是间歇进行的，完成一次循环包括吸附和再生两个环节。该法的主要缺点在于 磺化煤的吸酚量过低，吸附周期太短，解析、再生也比较困难。
g、生化法：对含酚废水进行生化处理是培养微生物，并利用微生物将废水中的酚类有 机物消化吸收分解成H2O和CO2的过程。生化法对进入生化池的废水水质要求较为严格， 废水中焦油及酚等有机物浓度不可超过微生物所能承受的浓度，否则，需要将废水稀释后 才能进入生化池，这样便限制了处理水量。同时微生物驯化比较困难，进水浓度超标、环 境温度不适宜，都很容易限制微生物的生存。
上述工艺都有部分的缺陷在实际应用中无法正常运行使用。如除了蒸汽脱酚法和焚烧 法外，其他的几种处理方法对废水预处理的要求都是很严格的而且自身工艺也比较复杂， 一次投资较大，对于一些中小型企业来说难以承受。受自身脱酚工艺及脱酚效率的影响， 常规处理含酚废水方法的运行成本都比较高。而且脱酚效率不高，治理不彻底，容易形成 二次污染，这也是制约这些脱酚方法推广应用的另一个关键所在。
发明内容
为了克服现有处理煤气发生炉废水过程中存在的能耗消耗大，处理成本高，有害物质 清除率低的技术不足，本发明的目的旨在提供一种对酚类物质处理效率高，能源消耗低的 煤气发生炉产生废水的处理方法，该处理方法与现有技术相比，其对于酚类物质的清除率 高，处理过程中无需高能耗，且处理方法简单易行，具有很好的工业应用价值。
本发明上述技术目的通过以下技术方案实现：
本发明提供一种煤气发生炉产生废水的处理方法，其包括如下步骤:
(1)收集煤气发生炉产生的含酚废水，使用筛网过滤除去废水中的悬浮物、焦油及不 溶性杂质，其中所述的筛网的孔径为2-3mm;
(2)向步骤(1)中出水中按照2-3.5%的重量体积比加入吸附剂，搅拌后静止2-5小 时，使用超声波发生器对废水进行超声处理，静止1-2小时后二次过滤;其中所述的吸附 剂由膨润土与活性炭组成，其中所述的吸附剂中膨润土与活性炭的重量比为1：0.5-1，优 选为1：0.8;上述超声处理中，所述超声辐射功率100-400W，，辐射时间400-1500S，波声 强为20-100W/cm2，频率为20-750kHz。
(3)向调节步骤(2)的出水的pH为8.5-9.0，并向其中加入沉淀剂，所述的沉淀剂 中包括氯化钡、氯化亚铁、氯化钙和氯化铝，其中所述的沉淀剂中氯化钡、氯化亚铁、氯 化钙和氯化铝的摩尔比为3：1：2：1时，其对于溶液中酚类物质的清除率最高;加入沉淀 剂后搅拌均匀后静止0.5-1小时，筛网过滤;
(4)将步骤(3)的出水加入到活性污泥池进行生物降解处理，生物降解处理过程中 维持溶解氧在3-5mg/L，曝气时间为10-15小时，其中所述活性污泥中包含含假单胞菌和假 丝酵母菌的复合菌种，其中所述的复合菌种在活性污泥的重量百分数不低于30%，所述的复 合菌种中假单胞菌和假丝酵母菌的重量比为1：1。更优选复合菌种在活性污泥的重量百分 数为35%。为了提高菌株对酚类物质的降解能力和使用寿命，所述的混合菌株在加入到活性 污泥中之前存在菌株驯化步骤，所述的菌株驯化工艺和方法同本领域其他菌株的驯化工艺， 这对于本领域技术人员而言是容易获知的。
所述的废水的处理方法，所述步骤(2)中筛网孔径为0.2-0.5mm，所述步骤(3)中筛 网孔径为1-1.2mm。
本发明上述所述的处理方法中，步骤(1)通过粗滤除去焦油和悬浮物，步骤(2)中 通过吸附剂去除大分子以及部分酚类物质，在同时使用超声处理的同时，不仅使得吸附有 大分子的吸附剂产生协同沉淀效果，提高吸附效率和沉淀效率，而且沉淀时间大大降低， 节约了工艺处理时间。步骤(3)中通过多种金属离子与酚类形成沉淀，使得酚类物质的含 量与现有工艺(仅使用钡盐)相比大大降低，这可能是由于不同金属离子与酚类沉淀的特 点不同，各种离子在沉淀酚类物质方面存在协同效果。经步骤(3)处理过的废水的酚类物 质和COD含量浓度已经较低，在此基础上使用步骤(4)生物降解处理，可以使酚类物质和 COD含量进一步降低，前述步骤(1)-步骤(3)不仅使得生物降解效率大大提高，而且使 得活性污泥的寿命大大延长。废水经步骤(4)处理后酚类物质的含量和COD均满足排放要 求。
由此可见，本发明上述所述的废水的处理方法，各处理单元组合合理，处理效率高、 工艺稳定性好、广谱适用性强，体现出了对煤气发生炉产生废水深度处理的协同处理效果。 因此本发明提供一种上述废水处理方法的应用，即上述废水处理方法在陶瓷行业废水处理 中的应用。
本发明相对于现有的煤气发生炉产生废水的处理方法，具有如下突出优点：
1)本发明上述所述的废水的处理方法，各处理单元组合合理，处理效率高、工艺稳定 性好、广谱适用性强，体现出了对煤气发生炉产生废水深度处理的协同处理效果。
2)本发明运用多种工艺手段适用于废水处理，其在废水处理中特别是对于酚类物质的 处理存在协同作用，如超声处理和吸附剂联合运用对沉淀效率存在协同效果，多种金属离 子对于酚类物质沉淀率存在协同效果，复合菌株对于COD含量以及酚类物质进一步降解存 在协同处理效果。多种工艺的运用使得其对于废水处理的处理效率大大提高。
3)与现有的蒸汽脱酚法相比，本发明工艺的能耗显著降低;与焚烧法相比，本发明的 环保压力降低;与树脂吸附方法相比，本发明工艺的处理成本大大降低，另外，本发明所 述工艺仅通过沉淀和生物降解即可满足废水处理要求，工艺简单易行，且处理成本低，安 全环保，且能耗消耗低。
具体实施方式
以下通过具体实施例进一步说明本发明废水处理工艺，但所述的实施例不以任何方式 限定本发明，本发明的保护范围以权利要求书为准。
实施例1本发明废水处理方法对酚类清除率和COD清除率的影响
取某陶瓷行业的煤气发生炉产生废水进行处理，比较一下两种工艺对脱酚和COD的影 响：
工艺(1)：使用膨润土与活性炭的重量比为1：0.5的吸附剂+超声处理;
工艺(2)：使用膨润土与活性炭的重量比为1：0.8的吸附剂+超声处理;
工艺(3)：使用膨润土与活性炭的重量比为1：1的吸附剂+超声处理;
工艺(4)：使用膨润土与活性炭的重量比为1：0.8的吸附剂