申请日2013.10.11
公开(公告)日2013.12.25
IPC分类号C02F9/14
摘要
本发明提供了一种碎煤加压气化废水处理系统，该系统包括依次序连接的调节单元、一级吸附沉淀单元、二级吸附沉淀单元、混凝沉淀单元、缺氧生化处理单元和好氧生化处理单元;所述一级吸附沉淀单元所使用的吸附剂包括二级吸附沉淀单元中的沉淀物。本发明还提供了用于上述碎煤加压气化废水处理系统的处理方法，以及该处理系统或方法在用于处理碎煤加压气化废水中的应用。
权利要求书
1.一种碎煤加压气化废水处理系统，其特征在于，该系统包括依次序连 接的调节单元、一级吸附沉淀单元、二级吸附沉淀单元、混凝沉淀单元、缺 氧生化处理单元和好氧生化处理单元;所述一级吸附沉淀单元所使用的吸附 剂包括二级吸附沉淀单元中的沉淀物;
优选地，所述二级吸附沉淀单元所使用的吸附剂为活性焦，并且所述二 级吸附沉淀单元的沉淀物沉积区域与所述一级吸附沉淀单元连通，以使所述 二级吸附沉淀单元的沉淀物通入所述一级吸附沉淀单元。
2.根据权利要求1的系统，其特征在于，所述一级吸附沉淀单元包括一 级吸附池和一级沉淀池，所述二级吸附沉淀单元包括二级吸附池和二级沉淀 池，所述二级吸附沉淀单元的沉淀物沉积区域包括二级沉淀池的底部空间; 所述二级沉淀池的底部空间与一级吸附池连通，以使二级沉淀池的沉淀物通 入所述一级吸附池。
3.一种用于权利要求1或2所述的碎煤加压气化废水处理系统的处理方 法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
1)调节处理：将废水通入调节单元，调节其水质、水量，得到调节处 理后的废水;
2)一级吸附沉淀处理：使用吸附剂对上述步骤1)得到的调节处理后的 废水进行吸附处理，然后使包含该吸附剂的沉淀物沉积于所述一级吸附沉淀 单元的沉淀物沉积区域，取上清液体，得到一级吸附沉淀处理后的废水;
3)二级吸附沉淀处理：使用活性焦作为吸附剂对上述步骤2)得到的一 级吸附沉淀处理后的废水进行吸附处理，然后使包含活性焦的沉淀物沉积于 所述二级吸附沉淀单元的沉淀物沉积区域，取上清液体，得到二级吸附沉淀 处理后的废水;
4)混凝沉淀处理：向上述步骤3)得到的二级吸附沉淀处理后的废水中 加入絮凝剂，使悬浮物发生絮凝作用并沉淀，得到混凝沉淀处理后的废水。
5)缺氧生化处理：对上述步骤4)得到的混凝沉淀处理后的废水进行缺 氧生化处理，得到缺氧生化处理后的废水;
6)好氧生化处理：对上述步骤5)得到的缺氧生化处理后的废水进行好 氧生化处理，得到可排放/回用水;
其中，步骤2)中所使用的吸附剂包括步骤3)中的沉淀物;
优选地，上述步骤3)中的沉淀物从所述二级吸附沉淀单元的沉淀物沉 积区域通入所述一级吸附沉淀处理单元，以作为步骤2)中所使用的吸附剂 的至少部分。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述步骤2)中所使用的 吸附剂还包括所述一级吸附沉淀单元的沉淀物;优选地，所述步骤2)中所 使用的吸附剂中，二级吸附沉淀单元的沉淀物与一级吸附沉淀单元的沉淀物 之间的重量比为1:0～0.5，优选为1:0.1～0.3。
5.根据权利要求3或4所述的方法，其特征在于，在步骤2)中，废水 与所使用的吸附剂的重量比为20～200:1，优选为20～100:1，更优选为40:1。
6.根据权利要求3或4所述的方法，其特征在于，在步骤3)中，废水 与所使用的活性焦的重量比为30～200:1，优选为30～100:1，更优选为40:1。
7.根据权利要求3或4所述的方法，其特征在于，所述步骤4)中所加 入的絮凝剂选自有机絮凝剂或生物絮凝剂;所述有机絮凝剂为蛋白质、动物 胶、藻朊酸钠和羧甲基纤维素钠中的一种或多种;所述生物絮凝剂为微生物 絮凝剂。
8.根据权利要求3至7中任一项所述的方法，其特征在于，所述步骤5) 中的缺氧生化处理时间为10～30h;所述步骤6)中的好氧生化处理时间为 30～60h;优选地，所述缺氧生化处理时间和所述好氧生化处理时间的总和为 40～80h。
9.根据权利要求3至8中任一项所述的方法，其特征在于，所述步骤6) 中经好氧生化处理后的废水的部分或全部回流至所述缺氧生化处理单元，进 行反硝化。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述步骤6)中经好氧 生化处理后的废水回流至所述缺氧生化处理单元的水量与步骤5)中通入所 述缺氧生化处理单元的混凝沉淀处理后的废水的水量之间的重量比为 1～3:1，优选为1:1。
11.权利要求1或2所述的系统或权利要求3～10中任一项所述的方法 在用于处理碎煤加压气化废水中的应用。
说明书
一种碎煤加压气化废水处理系统和处理方法及应用
技术领域
本发明涉及一种废水处理系统，具体涉及一种煤气化废水，尤其是碎煤 加压气化废水的处理系统和处理方法及它们的应用。
背景技术
煤气化技术通常包括常压气化和加压气化两种，是指在常压或加压条件 下，保持一定温度，通过气化剂(空气、氧气或蒸汽)与煤炭反应生成煤气， 煤气的主要成分是一氧化碳、氢气、甲烷等可燃气体。煤中的硫、灰分等在 气化过程中或之后得到脱除，使污染物的排放得到控制，因而煤气化是一种 制备洁净燃料的重要方法，同时提高了能量转换效率。碎煤加压气化是煤气 化技术的方式之一。
碎煤加压气化废水主要来源于煤气洗涤、冷凝和分馏工段。由于加压气 化炉内的温度相对较低，导致产生的碎煤加压气化废水污染物组分非常复 杂，主要包括悬浮物、挥发酚、氰化物、油、硫化物、氨氮、脂肪酸、芳香 族化合物、杂环化合物、含硫化合物等。该类废水具有有机污染物种类多、 浓度高、毒性大、氨氮浓度高、色度深等特性，是一种典型的含有难降解的 有机化合物的工业废水。
目前，碎煤加压气化废水主要采用预处理、生化处理和深度处理组合的 处理工艺。预处理一般包括调节、隔油、气浮、水解酸化等，生化处理主要 以活性污泥法为主，或辅以一定的填料，包括厌氧、缺氧、好氧等处理单元， 深度处理主要包括高级氧化、低负荷氧化、过滤、活性炭吸附等。该工艺流 程较为复杂，停留时间长，投资和运行成本高，易受冲击，容易导致出水不 能稳定达标或不能满足回用要求。因而需要寻求一种工艺流程更简单且处理 效果较好的碎煤加压气化废水的处理系统及处理方法。
发明内容
因此，本发明的目的在于克服目前现有的碎煤加压气化废水的处理工艺 所存在的诸如流程复杂、效率低、成本高、抗冲击性能不足等缺陷，提供了 一种工艺流程简单、处理效率高、成本低廉、抗冲击性能好的碎煤加压气化 废水处理系统，用于该处理系统的处理方法，以及该处理系统或该处理方法 在用于处理碎煤加压气化废水中的应用。
本发明提供了一种碎煤加压气化废水处理系统，该系统包括依次序连接 的调节单元、一级吸附沉淀单元、二级吸附沉淀单元、混凝沉淀单元、缺氧 生化处理单元和好氧生化处理单元;所述一级吸附沉淀单元所使用的吸附剂 包括所述二级吸附沉淀单元中的沉淀物。
优选地，所述二级吸附沉淀单元所使用的吸附剂为活性焦，并且所述二 级吸附沉淀单元的沉淀物沉积区域与所述一级吸附沉淀单元连通，以使所述 二级吸附沉淀单元的沉淀物通入所述一级吸附沉淀单元。本领域技术人员应 当理解，可以根据需要设置泵等设备以使上述沉淀物更顺利地进入一级吸附 沉淀单元。此外，所述一级吸附沉淀单元所使用的吸附剂还可以包括所述一 级吸附沉淀单元的沉淀物沉积区域中的沉淀物。
根据本发明的处理系统，其中，所述一级吸附沉淀单元包括一级吸附池 和一级沉淀池，所述二级吸附沉淀单元包括二级吸附池和二级沉淀池，所述 二级吸附沉淀单元的沉淀物沉积区域包括二级沉淀池的底部空间，该二级沉 淀池的底部空间与一级吸附池连通，以使二级沉淀池的沉淀物通入所述一级 吸附池。
本发明还提供了用于上述碎煤加压气化废水处理系统的处理方法，该方 法包括以下步骤：
1)调节处理：将废水通入调节单元，调节其水质、水量，得到调节处 理后的废水。调节水质主要是对不同时间或不同来源的废水进行混合，使流 出水质比较均匀;调节水量则主要是使废水的水量较为恒定均匀。例如，可 以设置一定容量的调节单元，使碎煤加压气化废水首先在此与池内存水经过 搅拌、混合，调节水质、稳定水量，调节后废水通入一级吸附池。
2)一级吸附沉淀处理：在一级吸附沉淀单元中，使用吸附剂对上述步 骤1)得到的调节处理后的废水进行吸附处理，然后使包含吸附剂的沉淀物 沉积于所述一级吸附沉淀单元的沉淀物沉积区域，取上清液体，得到一级吸 附沉淀处理后的废水。作为一种实施方式，一级吸附沉淀单元包括一级吸附 池和一级沉淀池，在一级吸附池中使用吸附剂对上述步骤1)调节处理后的 废水进行吸附处理，吸附时间可以优选为3～6h，例如5h。然后在一级沉淀 池中使包含吸附剂的沉淀物沉积于其底部区域，沉积时间优选为3～5h，取上 清液体，得到一级吸附沉淀处理后的废水。
3)二级吸附沉淀处理：在二级吸附沉淀单元中，使用活性焦作为吸附 剂对上述步骤2)得到的一级吸附沉淀处理后的废水进行吸附处理，然后使 包含活性焦的沉淀物沉积于所述二级吸附沉淀单元的沉淀物沉积区域，取上 清液体，得到二级吸附沉淀处理后的废水。作为一种实施方式，二级吸附沉 淀单元包括二级吸附池和二级沉淀池，在二级吸附池中使用活性焦对上述步 骤2)一级吸附沉淀处理后的废水进行吸附处理，吸附时间可以优选为3～6h， 然后在二级沉淀池中使包含活性焦的沉淀物沉积于其底部区域，沉积时间优 选为1～3h，取上清液体，得到二级吸附沉淀处理后的废水。
4)混凝沉淀处理：在混凝沉淀单元中，向上述步骤3)得到的二级吸附 沉淀处理后的废水中加入絮凝剂，使悬浮物发生絮凝作用并沉淀，得到混凝 沉淀处理后的废水。
5)缺氧生化处理：在缺氧生化处理单元中，对上述步骤4)得到的混凝 沉淀处理后的废水进行缺氧生化处理，得到缺氧生化处理后的废水。缺氧生 化处理主要是脱氮，并可将大分子有机物分解为小分子有机物，提高废水的 可生化性。
6)好氧生化处理：在好氧生化处理单元中，对上述步骤5)得到的缺氧 生化处理后的废水进行好氧生化处理，得到可排放/回用水。好氧生化处理主 要是进一步降解有机物，降低COD(化学需氧量)。
其中，步骤2)中所使用的吸附剂包括步骤3)中的沉淀物。
优选地，上述步骤3)中的沉淀物从所述二级吸附沉淀单元的沉淀物沉 积区域通入所述一级吸附沉淀处理单元，以作为步骤2)中所使用的吸附剂 的至少部分。
根据本发明的方法，其中，所述步骤2)中所使用的吸附剂还可以包括 所述一级吸附沉淀单元的沉淀物。
在本发明中，二级吸附沉淀单元中沉积的沉淀物可回流至一级吸附沉淀 单元进行二次利用，作为一级吸附沉淀单元中所使用的吸附剂的至少部分。 此外，一级吸附沉淀单元中沉积的沉淀物也可用作一级吸附沉淀单元中所使 用的吸附剂的至少部分。简单来说，在一级吸附沉淀单元中所使用的吸附剂 中可包含有二级吸附沉淀单元和/或一级吸附沉淀单元中所沉积的沉淀物。
优选地，所述步骤2)中所使用的吸附剂中，二级吸附沉淀单元的沉淀 物与一级吸附沉淀单元的沉淀物之间的重量比为1：0～0.5，优选为1：0.1～0.3, 例如1:0.2。发明人发现，在采用该重量比时，不仅能够更充分地利用活性焦 的吸附容量，还可减轻对二级吸附沉淀单元中沉淀物的过度需求，并且能够 获得较好的吸附效果。如果一级吸附沉淀单元的沉淀物过多，可能会削弱吸 附效果，从而相应地增加一级吸附沉淀单元和/或二级吸附沉淀单元中的吸附 时间，使处理效率降低。
根据本发明的方法，其中，在步骤2)中，废水与所使用的吸附剂的重 量比可以为20～200:1，可以优选为20～100:1(例如30:1或70:1)，更优选为 40:1。
根据本发明的方法，其中，在步骤3)中，废水与所使用的活性焦的重 量比可以为30～200:1，可以优选为30～100:1，更优选为40:1。
根据本发明的方法，其中，所述步骤4)中所加入的絮凝剂可以选择易 被分解的有机絮凝剂或生物絮凝剂。有机絮凝剂可以为天然的有机絮凝剂， 例如蛋白质、动物胶、藻朊酸钠等，或者可以为较易分解的羧甲基纤维素钠 等。生物絮凝剂例如为微生物絮凝剂等。
根据本发明的方法，其中，所述步骤5)中的缺氧生化处理时间可以为 10～30h，例如20h。所述步骤6)中的好氧生化处理时间可以为30～60h， 例如40h或50h。作为优选，所述缺氧生化处理时间和所述好氧生化处理时 间的总和可以为40～80h。
根据本发明的方法，其中，所述步骤6)中经好氧生化处理后的废水的 部分或全部可以回流至所述缺氧生化处理单元，进行反硝化。反硝化可以进 一步对废水进行脱氮处理，降低废水中的总氮。
根据本发明的方法，其中，所述步骤6)中经好氧生化处理后的废水回 流至所述缺氧生化处理单元的水量与步骤5)中通入所述缺氧生化处理单元 的混凝沉淀处理后的废水的水量之间的重量比可以为1～3:1，优选为1:1。
本发明的上述处理系统或上述处理方法在用于处理碎煤加压气化废水 中的应用。
本发明所提供的碎煤加压气化废水处理系统及方法具有但不限于以下 的有益效果：
1.本发明所提供的系统所包括的调节单元、一级吸附沉淀单元、二级吸 附沉淀单元、混凝沉淀单元、缺氧生化处理单元和好氧生化处理单元均可采 用本领域的常规设备，因而本系统的建设过程较为方便、简捷且耗时短。
2.本发明先使用活性焦作为吸附剂对废水进行吸附处理，可将废水中的 大分子、难降解有机物吸附去除，改善出水的可生化性，减轻后续生化处理 的负担，缩短其处理时间;而缺氧生化处理和好氧生化处理则主要用于降解 剩余的有机污染物和氨氮，并控制出水总氮，从而使出水达到排放或回用的 标准要求，因而本发明系统的工艺流程较为简单，停留时间短、抗冲击性能 好，可达到较好的处理效果。
3.本发明使用了两级吸附，且二级吸附沉淀单元或者一级吸附沉淀单元 所排出的沉淀物均可以重新利用作为一级吸附沉淀单元中所使用的吸附剂 的至少部分，这不仅可以达到更好的吸附效果，而且还可以有效降低活性焦 用量，大幅减少了处理成本。实验证明，相对于传统的一级吸附，本发明通 过对活性焦回流利用，可使其吸附容量提高至接近原来的两倍。
4.现有技术中通常采用吸附和生化处理同时进行的方式，或者采用先沉 淀使吸附材料与废水分离然后再进行生化处理的方法，而本发明的系统在二 级沉淀后还设置了混凝沉淀单元，并采用合适的絮凝剂对废水中的悬浮物进 行絮凝沉淀。该方法可以有效减少进入缺氧生化处理单元的悬浮物含量，并 且不引起含盐量的变化，避免了对其后续处理的不利影响，使处理效果得到 了意想不到的提升。
5.好氧生化处理单元的排出水可回流至缺氧生化处理单元，实现反硝化 和氨氮的去除，使出水更好地达到标准要求。