申请日2013.07.01
公开(公告)日2013.09.11
IPC分类号C02F9/14
摘要
本发明提供一种碎煤加压气化废水回用的处理方法、处理系统及应用。所述处理方法包括以下步骤：(1)将碎煤加压气化废水进行吸附处理，得到混合液和沉淀物;(2)将步骤(1)中得到的混合液进行脱氮处理，得到脱氮处理液;(3)将步骤(2)中得到的脱氮处理液进行膜生物反应处理，得到膜生物反应处理液;(4)将步骤(3)中得到的膜生物反应处理液进行超滤处理，得到超滤处理液;(5)将步骤(4)中得到的超滤处理液进行反渗透处理，得到回用水。本发明具有工艺流程短、占地面积少、出水稳定、易于控制等优点，解决了现有工艺中占地面积大、运行成本高、工艺流程复杂的缺点。
权利要求书
1.一种碎煤加压气化废水回用的处理方法，该方法包括以下步骤：
(1)将碎煤加压气化废水进行吸附处理，得到混合液和沉淀物;
(2)将步骤(1)中得到的混合液进行脱氮处理，得到脱氮处理液;
(3)将步骤(2)中得到的脱氮处理液进行膜生物反应处理，得到膜生 物反应处理液;
(4)将步骤(3)中得到的膜生物反应处理液进行超滤处理，得到超滤 处理液;
(5)将步骤(4)中得到的超滤处理液进行反渗透处理，得到回用水。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法在步骤(1) 之前还可以包括步骤(1’)：对碎煤加压气化废水进行调节处理，优选地， 所述调节处理的水力停留时间为12～24小时;进一步优选地，所述调节 处理是在调节池中进行的，更优选地，所述调节池内设置有搅拌装置，最 优选地，所述搅拌装置的搅拌功率为4～8w/m3。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，步骤(1)中所述 的吸附处理依次包括一级处理和二级处理;优选地，所述一级处理依次包 括一级吸附处理和一级沉淀处理，更优选地，所述一级吸附处理是在一级 吸附池中进行的，最优选地，所述一级吸附处理的吸附时间为2～4h;进 一步优选地，所述一级沉淀处理是在一级沉淀池中进行的，得到一级混合 液和一级沉淀物，更优选地，所述一级沉淀处理的沉淀时间为2～5h，最 优选地，将一级沉淀物排出一级沉淀池;再进一步优选地，所述二级处理 依次包括二级吸附处理和二级沉淀处理，更优选地，所述二级吸附处理是 在投加了吸附剂的二级吸附池中进行的，最优选地，所述二级吸附处理的 吸附时间为3～5h;又进一步优选地，所述二级沉淀处理是在投加了混凝 剂的二级沉淀池中进行的，得到混合液和沉淀物，更优选地，所述二级沉 淀处理的沉淀时间为3～5h，最优选地，所述沉淀物回流至一级吸附池。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述吸附剂为活性焦粉， 优选地，所述活性焦粉的粒径为0.075～0.15mm和0.15～0.25mm，更优选 地，粒径为0.075～0.15mm的活性焦粉占活性焦粉总质量的40～50%，粒 径为0.15～0.25mm的活性焦粉占活性焦粉总质量的50～60%;进一步优 选地，所述活性焦粉的投加量与二级吸附池中的进水流量的质量比为 1:200～1:10，更优选地，所述活性焦粉的投加量与二级吸附池中的进水流 量的质量比为1:100～1:30;再进一步优选地，所述混凝剂为聚合氯化铝或 聚合氯化铁，更优选地，所述混凝剂为聚合氯化铁，最优选地，所述混凝 剂的投加量为50～150mg/L;又进一步优选地，所述混凝剂的投加量为 80mg/L。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，步骤(2) 中所述的脱氮处理是在缺氧池中进行的，优选地，所述缺氧池中的硝化液 回流比为50～200%，优选为100%;进一步优选地，步骤(3)中所述的 膜生物反应处理是在膜生物反应器中进行的，更优选地，所述膜生物反应 器采用的膜为中空纤维帘式膜或平板式膜，最优选地，所述膜生物反应器 采用的膜为平板式膜。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其特征在于，步骤(4) 中所述的超滤处理是在超滤系统中进行的，优选地，所述超滤系统包括超 滤膜，更优选地，所述超滤膜为外压式超滤膜或内压式超滤膜，最优选地， 所述超滤膜为外压式超滤膜;进一步优选地，步骤(5)中所述的反渗透 处理是在反渗透系统中进行的，更优选地，所述反渗透系统包括反渗透膜， 最优选地，所述反渗透膜为抗污染型反渗透膜;再进一步优选地，步骤(5) 中得到回用水的pH值为6.5～7.5，CODcr浓度≤20mg/L，以苯酚计，单 元酚浓度≤1mg/L、多元酚浓度≤1mg/L，氨氮浓度≤1mg/L。
7.一种用于权利要求1至6中任一项所述方法的碎煤加压气化废水回 用的处理系统，其特征在于，所述系统包括依次连通的吸附单元、脱氮单 元、膜生物反应单元、超滤单元和反渗透单元;优选地，所述吸附单元包 括一级吸附池、一级沉淀池、二级吸附池和二级沉淀池，更优选地，所述 一级吸附池内设置有搅拌装置，最优选地，所述二级吸附池内设置有搅拌 装置;再优选地，所述脱氮单元包括缺氧池;进一步优选地，所述膜生物 反应单元包括膜生物反应器，更选地，所述膜生物反应器采用的膜为中空 纤维帘式膜或平板式膜，最优选地，所述膜生物反应器采用的膜为平板式 膜;又进一步优选地，所述超滤单元包括超滤系统，优选地，所述超滤系 统包括超滤膜，更优选地，所述超滤膜为外压式超滤膜或内压式超滤膜， 最优选地，所述超滤膜为外压式超滤膜;再进一步优选地，所述反渗透单 元包括反渗透系统，优选地，反渗透系统包括反渗透膜，更优选地，所述 反渗透膜为抗污染型反渗透膜。
8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述系统还可以包括与 一级吸附池连通的调节单元，优选地，所述调节单元包括调节池，更优选 地，所述调节池内设置有搅拌装置。
9.一种根据权利要求1至6中任一项所述的方法或权利要求7至8 中任一项所述的系统在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回用的处理方法、处理系统及应用
技术领域
本发明属于污水处理技术领域，涉及一种碎煤加压气化废水处理技术。 具体地，本发明涉及一种碎煤加压气化废水回用的处理方法、处理系统及应 用。
背景技术
碎煤加压气化废水中含有大量的氨氮、酚类物质、油类物质、氰化物、 单环芳烃和多环芳烃以及含氮、硫、氧的杂环化合物等物质，其中废水的 CODcr浓度在4000～5000mg/L，单元酚(以苯酚计)为450～550mg/L，多 元酚(以苯酚计)为500～600mg/L，氨氮为200～300mg/L。碎煤加压气化 废水具有废水排放量大、有机物浓度高、氨氮浓度高等特点，是世界上公认 的难处理工业废水之一。
目前碎煤加压气化废水处理普遍采用序批式活性污泥法(即Sequencing Batch Reactor Activated Sludge Process，简称SBR法)、缺氧/好氧法((即 Anoxic/Oxic，简称A/O法)工艺及多级A/O工艺生物处理技术，生物处理 后水质指标不能达到国家规定的排放标准，往往在生化处理后采用混凝处 理、石英砂过滤处理等手段使其出水CODcr控制在100mg/L左右，悬浮固体 30mg/L左右，溶解固形物(TDS)1500～2500mg/L左右，处理后能够达到 排放标准，但该工艺具有停留时间长、占地面积大、出水有机物浓度高且水 质不稳定等缺点。由于排放废水中含有的有机物主要为难降解有机物且为大 分子有机物，直接采用膜处理工艺时容易污染膜而造成膜处理系统不能正常 运转，因此，研究一种新型碎煤加压气化废水处理技术对于碎煤加压气化废 水的回用具有重要意义。
发明内容
针对上述技术缺陷，本发明的一个目的是提供一种具备水力停留时间 短、占地面积小、运行稳定的碎煤加压气化废水回用处理方法，本发明的另 一个目的是提供一种碎煤加压气化废水回用的处理系统，本发明的再一个目 的是提供一种上述处理方法和处理系统的用途。
除非另有说明，本发明中的CODcr是指采用重铬酸钾(K2Cr2O7)作为氧化 剂测定出的化学耗氧量，即重铬酸盐指数。
除非另有说明，本发明中的回流比是指回流量与通入原水水量的体积 比。
除非另有说明，本发明中的反渗透回收率是指与原水流量相关的透出水 流量。
除非另有说明，本发明中所述的搅拌装置均指本领域中公知的能够起到 搅拌、混合作用的常规装置。
一般情况下，在本领域中未经处理的碎煤加压气化废水的CODcr浓度为 3500～4500mg/L、氨氮浓度为200～300mg/L，所述碎煤加压气化废水中的 单元酚(以苯酚计)浓度为450～550mg/L、多元酚(以苯酚计)浓度为500～ 600mg/L。
一方面，本发明提供了一种碎煤加压气化废水回用的处理方法，该方 法包括以下步骤：
(1)将碎煤加压气化废水进行吸附处理，得到混合液和沉淀物;
(2)将步骤(1)中得到的混合液进行脱氮处理，得到脱氮处理液;
(3)将步骤(2)中得到的脱氮处理液进行膜生物反应处理，得到膜 生物反应处理液;
(4)将步骤(3)中得到的膜生物反应处理液进行超滤处理，得到超 滤处理液;
(5)将步骤(4)中得到的超滤处理液进行反渗透处理，得到回用水。
在本发明的一个优选实施方案中，所述方法在步骤(1)之前还可以 包括步骤(1’)：对碎煤加压气化废水进行调节处理，优选地，所述调节处 理的水力停留时间为12～24小时;进一步优选地，所述调节处理是在调 节池中进行的，更优选地，所述调节池内设置有搅拌装置，最优选地，所 述搅拌装置的搅拌功率为4～8w/m3。
根据本发明所述的方法，步骤(1)中所述的吸附处理依次包括一级 级处理和二级处理;优选地，所述一级处理依次包括一级吸附处理和一级 沉淀处理，更优选地，所述一级吸附处理是在一级吸附池中进行的，最优 选地，所述一级吸附处理的吸附时间为2～4h;进一步优选地，所述一级 沉淀处理是在一级沉淀池中进行的，得到一级混合液和一级沉淀物，更优 选地，所述一级沉淀处理的沉淀时间为2～5h，最优选地，将一级沉淀物 排出一级沉淀池;再进一步优选地，所述二级处理依次包括二级吸附处理 和二级沉淀处理，更优选地，所述二级吸附处理是在投加了吸附剂的二级 吸附池中进行的，最优选地，所述二级吸附处理的吸附时间为3～5h;又 进一步优选地，所述二级沉淀处理是在投加了混凝剂的二级沉淀池中进行 的，得到混合液和沉淀物，更优选地，所述二级沉淀处理的沉淀时间为3～ 5h，最优选地，所述沉淀物回流至一级吸附池。根据本发明所述的方法， 所述吸附剂为活性焦粉，优选地，所述活性焦粉的粒径为0.075～0.15mm 和0.15～0.25mm，更优选地，粒径为0.075～0.15mm的活性焦粉占活性焦 粉总质量的40～50%，粒径为0.15～0.25mm的活性焦粉占活性焦粉总质 量的50～60%;进一步优选地，所述活性焦粉的投加量与二级吸附池中的 进水流量的质量比为1:200～1:10，更优选地，所述活性焦粉的投加量与二 级吸附池中的进水流量的质量比为1:100～1:30;再进一步优选地，所述混 凝剂为聚合氯化铝(PAC)或聚合氯化铁(PFC)，更优选地，所述混凝剂 为聚合氯化铝(PAC)，最优选地，所述混凝剂的投加量为50～150mg/L; 又进一步优选地，所述混凝剂的投加量为80mg/L。
根据本发明所述的方法，步骤(2)中所述的脱氮处理是在缺氧池中 进行的，优选地，所述缺氧池中的硝化液回流比为50～200%，优选为 100%;进一步优选地，步骤(3)中所述的膜生物反应处理是在膜生物反 应器中进行的，更优选地，所述膜生物反应器采用的膜为中空纤维帘式膜 或平板式膜，最优选地，所述膜生物反应器采用的膜为平板式膜。
根据本发明所述的方法，步骤(4)中所述的超滤处理是在超滤系统 中进行的，优选地，所述超滤系统包括超滤膜，更优选地，所述超滤膜为 外压式超滤膜或内压式超滤膜，最优选地，所述超滤膜为外压式超滤膜; 进一步优选地，步骤(5)中所述的反渗透处理是在反渗透系统中进行的， 更优选地，所述反渗透系统包括反渗透膜，最优选地，所述反渗透膜为抗 污染型反渗透膜;再进一步优选地，步骤(5)中得到回用水的pH值为 6.5～7.5，CODcr浓度为≤20mg/L，以苯酚计，单元酚浓度为≤1mg/L、多 元酚浓度为≤1mg/L，氨氮浓度为≤1mg/L。
另一方面，本发明还提供一种碎煤加压气化废水回用的处理系统，该 系统包括依次连通的吸附单元、脱氮单元、膜生物反应单元、超滤单元和 反渗透单元;优选地，所述吸附单元包括一级吸附池、一级沉淀池、二级 吸附池和二级沉淀池，更优选地，所述一级吸附池内设置有搅拌装置，最 优选地，所述二级吸附池内设置有搅拌装置;再优选地，所述脱氮单元包 括缺氧池;进一步优选地，所述膜生物反应单元包括膜生物反应器，更选 地，所述膜生物反应器(以下简称MBR，即Membrane Bio-Reactor)采用 的膜为空纤维帘式膜或平板式膜，最优选地，所述膜生物反应器采用的膜 为平板式膜;又进一步优选地，所述超滤单元包括超滤系统，优选地，所 述超滤系统包括超滤膜，更优选地，所述超滤膜为外压式超滤膜或内压式 超滤膜，最优选地，所述超滤膜为外压式超滤膜;再进一步优选地，所述 反渗透单元包括反渗透系统，优选地，反渗透系统包括反渗透膜，更优选 地，所述反渗透膜为抗污染型反渗透膜。
在本发明的一个优选实施方案中，所述系统还可以包括与一级吸附池 连通的调节单元，优选地，所述调节单元包括调节池，更优选地，所述调 节池内设置有搅拌装置。
再一方面，本发明还提供一种本发明所述的处理方法和处理系统在处 理碎煤加压气化废水中的应用。
下面，通过一个优选实施方案对本发明进行进一步说明。在工作温度 (即碎煤加压气化废水的工作温度)为18～30℃的条件下，将碎煤加压气 化废水(以下简称原水)通过管道连接进入调节池，在调节池内对原水的 水质和水量进行调节处理;调节处理后由泵通过管道输送至吸附池，先后 经过一级吸附处理、一级沉淀处理、二级吸附处理和二级沉淀处理，完成 对原水中的大分子，尤其是难降解的有机物去除，改善废水的可生化性; 然后将二级沉淀池中的产水(二级沉淀池上层澄清液，即上述混合液)依 次经管道连接进入缺氧池和MBR中，在缺氧池中进行脱氮反硝化反应， 在MBR中通过反应器中的微生物和膜过滤联合作用，完成细菌、部分有 机物、胶体、悬浮物等物质的去除;将MBR产水(即上述膜生物反应处 理液)通过管道连接进入超滤系统，进一步去除细菌、部分有机物、胶体、 悬浮物等物质，所述超滤系统产水(即上述超滤处理液)通过管道连接进 入反渗透系统，在反渗透系统内完成盐类、部分有机物等物质的去除，反 渗透系统产生的产水(即上述回用水)可实现回用要求，而产生的少量反 渗透浓水经收集后可用于厂内灰场喷洒。
与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：
(1)本发明将二级吸附和MBR工艺引用到CODcr浓度在3500～ 4500mg/L范围的碎煤加压气化废水，节省了占地面积，出水水质稳定， 工艺流程简单，运行成本低;
(2)本发明考虑了不同活性焦粒径配比对吸附效果及吸附沉淀池的沉 淀性能的影响，不仅能够较好的将废水中的大分子物质尤其为难降解有机物 吸附，而且改善了吸附沉淀池的沉降性能;
(3)本发明采用廉价的平均孔径为4-16nm的活性焦，不仅能够将废水 中的大分子物质尤其为难降解有机物吸附，而且改善了废水的可生化性。(4) 本发明采用二级逆流吸附过程，提高了活性焦的吸附能力，降低了活性焦的 吸附用量;
(4)本发明利用了膜分离与生物处理技术有机结合的特点，取代了传 统深度处理工艺中的曝气生物滤池或生物氧化接触工艺，以及后续的微滤或 超滤处理等工艺，膜生物反应器内的污泥浓度(高达10g/L)和污泥龄(15～ 20天)很高，强化了生化处理能力，能有效处理废水中的有机物，节省了占 地面积;
(5)本发明具有工艺流程短、占地面积少、出水稳定、易于控制等优 点，解决了现有工艺中占地面积大、运行成本高、工艺流程复杂的缺点。