申请日2013.04.02
公开(公告)日2013.06.12
IPC分类号C02F9/14
摘要
本发明提供了一种高效的焦化废水的处理方法，该方法包括预处理、除氮、生物处理、电絮凝处理以及反渗透处理的步骤，其关键点在于通过前期高效地除氨步骤，使原本存在的生物氮源过剩的问题不复存在，从而保证了后期生化处理的效果和效率。
权利要求书
1.一种焦化废水的高效处理方法，该方法包括包含以下步骤：
(1)预处理，主要由隔油和pH调节组成，排放出的废水首先经过隔油池，隔油池中采 用表层平板刮油器去除表层油污，随后用盐酸或氢氧化钠将废水的pH值调节至7.5～8.5;
(2)除氮，步骤(1)处理后的废水进入柱状除氮装置，其中填充有除氨剂，废水通过 该柱状除氮装置后进入生物处理步骤，废水在除氮装置中的水力停留时间为3～6小时;
(3)生物处理，主要由生物厌氧、兼氧、耗氧、MBR分离池构成，利用传统的厌氧、 兼氧、耗氧生物处理技术去除焦化废水中的大部分无机和有机污染物，降低COD、BOD、氰 化物、酚以及污水的色度，同时利用MBR膜分离技术进行完全的分离出水，最大可能的保 留生物处理系统中有效菌，提高污泥浓度，进而提高生物处理的效率;
(4)电絮凝处理，使用电絮凝反应器对生物处理之后的废水进行处理，絮凝沉淀从下层 污泥排出口排出，上清液进入下一处理步骤;
(5)反渗透(RO)处理，对电絮凝处理之后得到的上清液作进一步处理，利用反渗透 装置除盐降低水中的SS，使得处理出水达到排放或回用标准。
2.权利要求1中所述的焦化废水的高效处理方法，其特征在于在步骤(4)中，电絮凝反应 器采用铝板作为阳极，采用不锈钢作为阴极，阳极与阴极的极板之间的间距为4.0～5.0mm， 阳极与阴极的极板电压为18～20V。
3.权利要求1或2中所述的焦化废水的高效处理方法，其特征在于在步骤(2)中使用的除 氨剂是一种含有金属的高分子材料，该高分子材料可以通过下述步骤制得：
a、将对叔丁基苯酚、甲醛水溶液、无机或有机分散剂，以及致孔剂进行混合，加入氢氧 化钠水溶液使系统pH值为11～12，使整个混合体呈聚合悬浮状态，制成聚合物I，
所述成分的重量比为对叔丁基苯酚∶甲醛∶分散剂∶致孔剂=0.7～0.8∶0.1～0.15∶0.05～ 0.1∶0.05～0.1;
b、对步骤a的聚合物I与氯甲基化试剂反应，引入氯甲基，再将产物与胺化剂进行胺化 反应;
c、在室温下，将金属化合物配制成硝酸盐或氯化盐溶液，将该溶液流经步骤b的产物， 进行动态金属掺杂，流速控制在3BV/h～4BV/h，其中金属元素可以是Cr、Mn、Fe、Ni、Cu 或Zn，金属化合物的浓度为20～60%重量百分比。
所述步骤a中悬浮聚合具体为将各成分加入反应釜中，向反应釜中通入氮气，使反应釜 中压力保持在表压小于等于0.4MPa的正压状态下，升温至110℃～120℃，保温4小时～8 小时，再冷却至60℃～80℃，保温3小时～8小时，然后水洗、干燥、筛分，收集粒度为0.1mm～ 0.5mm的球状母体聚合物。
4.权利要求2或3中所述的焦化废水的高效处理方法，其特征在于所述步骤a中的分散剂为 无机分散剂或有机分散剂中的一种或两种，所述无机分散剂为硅酸盐、碳酸盐或磷酸盐中的 一种或几种，所述有机分散剂为聚乙烯醇、明胶、羧甲基纤维素或聚丙烯酸盐中的一种几种。
5.权利要求2或3中所述的焦化废水的高效处理方法，其特征在于所述步骤a中的致孔剂为 硫酸铝、氯化镁、小苏打或明矾中的一种或几种。
6.权利要求2或3中所述的焦化废水的高效处理方法，其特征在于在步骤(2)中，当除氮 剂的除氮能力下降时可以用稀酸冲洗除氮剂使其除氮功能再生。
说明书
一种焦化废水的高效处理方法
技术领域
本发明涉及一种废水处理方法，特别地涉及一种焦化废水的处理方法。
背景技术
焦化废水一般指来自焦炉煤气初冷和焦化生产过程中的产生用水以及蒸汽冷凝废水。我 国是全球焦炭生产和消费大国，焦炭行业在满足钢铁、化工、机械等各行业发展需要的同时， 其带来的工业三废处理问题，也日益突出，尤其是焦化废水的处理，更是行业内研究的热点 和难点。焦化废水一方面含有多种环境污染物，另一方面还含有多种强致癌物质，因此焦化 废水一方面会对环境造成严重污染，另一方面也会直接威胁到人类健康。
焦化废水中含有大量的氨氮、以酚类为主的有机污染物，还含有氰、无机氟离子和氯离 子等有毒有害物质，另外还包含大量悬浮颗粒，污染物色度高。在对焦化废水的处理过程中， 除氨氮，除酚，除氰以及除悬浮颗粒是几个最重要也是最影响效率的环节。而由于焦化废水 中含氮量高的特点致使生物净化所需的氮源过剩，导致使用生化法去除酚、氰等污染物时无 法取得良好效果。
发明内容
本发明提供了一种高效的焦化废水的处理方法，该方法包括预处理、除氮、生物处理、 电絮凝处理以及反渗透处理的步骤，其关键点在于通过前期高效地除氨步骤，使原本存在的 生物氮源过剩的问题不复存在，从而保证了后期生化处理的效果和效率。具体地来说，该方 法包含以下步骤：
(1)预处理，主要由隔油和pH调节组成，排放出的废水首先经过隔油池，隔油池中采 用表层平板刮油器去除表层油污，随后用盐酸或氢氧化钠将废水的pH值调节至7.5～8.5;
(2)除氮，步骤(1)处理后的废水进入柱状除氮装置，其中填充有除氨剂，废水通过 该柱状除氮装置后进入生物处理步骤，废水在除氮装置中的水力停留时间为3～6小时;
(3)生物处理，主要由生物厌氧、兼氧、耗氧、MBR分离池构成，利用传统的厌氧、 兼氧、耗氧生物处理技术去除焦化废水中的大部分无机和有机污染物，降低COD、BOD、氰 化物、酚以及污水的色度，同时利用MBR膜分离技术进行完全的分离出水，最大可能的保 留生物处理系统中有效菌，提高污泥浓度，进而提高生物处理的效率;
(4)电絮凝处理，使用电絮凝反应器对生物处理之后的废水进行处理，絮凝沉淀从下层 污泥排出口排出，上清液进入下一处理步骤;
(5)反渗透(RO)处理，对电絮凝处理之后得到的上清液作进一步处理，利用反渗透 装置除盐降低水中的SS，使得处理出水达到排放或回用标准。
优选地，在步骤(4)中，电絮凝反应器采用铝板作为阳极，采用不锈钢作为阴极，阳极 与阴极的极板之间的间距为4.0～5.0mm，阳极与阴极的极板电压为18～20V。
优选地，在步骤(2)中使用的除氨剂是一种含有金属的高分子材料，该高分子材料可以 通过下述步骤制得：
a、将对叔丁基苯酚、甲醛水溶液、无机或有机分散剂，以及致孔剂进行混合，加入氢氧 化钠水溶液使系统pH值为11～12，使整个混合体呈聚合悬浮状态，制成聚合物I，
所述成分的重量比为对叔丁基苯酚∶甲醛∶分散剂∶致孔剂=0.7～0.8∶0.1～0.15∶0.05～ 0.1∶0.05～0.1;
b、对步骤a的聚合物I与氯甲基化试剂反应，引入氯甲基，再将产物与胺化剂进行胺化 反应;
c、在室温下，将金属化合物配制成硝酸盐或氯化盐溶液，将该溶液流经步骤b的产物， 进行动态金属掺杂，流速控制在3BV/h～4BV/h，其中金属元素可以是Cr、Mn、Fe、Ni、Cu 或Zn，金属化合物的浓度为20～60%重量百分比。
所述步骤a中悬浮聚合具体为将各成分加入反应釜中，向反应釜中通入氮气，使反应釜 中压力保持在表压小于等于0.4MPa的正压状态下，升温至110℃～120℃，保温4小时～8 小时，再冷却至60℃～80℃，保温3小时～8小时，然后水洗、干燥、筛分，收集粒度为0.1mm～ 0.5mm的球状母体聚合物。
所述步骤a中的分散剂为无机分散剂或有机分散剂中的一种或两种，所述无机分散剂为 硅酸盐、碳酸盐或磷酸盐中的一种或几种，所述有机分散剂为聚乙烯醇、明胶、羧甲基纤维 素或聚丙烯酸盐中的一种几种。
所述步骤a中的致孔剂为硫酸铝、氯化镁、小苏打或明矾中的一种或几种。
优选地，在步骤(2)中，当除氮剂的除氮能力下降时可以用稀酸冲洗除氮剂使其除氮功 能再生。
本发明提供的焦化废水处理方法主要包括预处理、除氮、生物处理、电絮凝处理以及反 渗透处理的步骤。通过一系列物理、化学以及生物方法最终达到对焦化废水的处理。本发明 的发明点在于：
1、使用了新型的除氮剂，这种除氮剂一方面除氮效率高，另一方面专一性高，使用这种 除氮剂获得的效果是单纯地降低了氮含量，而且可以通过废水通过除氮装置的时间控制除氮 之后水中氨氮含量的浓度，为后续的生物处理创造良好的环境。
2、通过预处理、除氮、生物处理、电絮凝以及反渗透的组合，提高了焦化废水的处理效 率，提升了焦化废水的处理效果，能有效地去除焦化废水中的有害物，有其对去除氨氮以及 难降解有机物有非常良好的效果。
具体实施方式
实施例1
将某焦化厂产生的焦化废水用本发明所述的方法进行处理，步骤如下：
(1)预处理，主要由隔油和pH调节组成，排放出的废水首先经过隔油池，隔油池中采 用表层平板刮油器去除表层油污，随后用盐酸或氢氧化钠将废水的pH值调节至8;
(2)除氮，步骤(1)处理后的废水进入柱状除氮装置，其中填充有除氨剂，废水通过 该柱状除氮装置后进入生物处理步骤，废水在除氮装置中的水力停留时间为4小时;
(3)生物处理，主要由生物厌氧、兼氧、耗氧、MBR分离池构成，利用传统的厌氧、 兼氧、耗氧生物处理技术去除焦化废水中的大部分无机和有机污染物，降低COD、BOD、氰 化物、酚以及污水的色度，同时利用MBR膜分离技术进行完全的分离出水，最大可能的保 留生物处理系统中有效菌，提高污泥浓度，进而提高生物处理的效率;
(4)电絮凝处理，使用电絮凝反应器对生物处理之后的废水进行处理，电絮凝反应器采 用铝板作为阳极，采用不锈钢作为阴极，阳极与阴极的极板之间的间距为4.5mm，阳极与阴 极的极板电压为18V，絮凝沉淀从下层污泥排出口排出，上清液进入下一处理步骤;
(5)反渗透(RO)处理，对电絮凝处理之后得到的上清液作进一步处理，利用反渗透 装置除盐降低水中的SS，使得处理出水达到排放或回用标准。
在步骤(2)中使用的除氨剂是一种含有金属的高分子材料，其通过下述步骤制得：
a、将对叔丁基苯酚、甲醛水溶液、聚乙烯醇以及硫酸铝进行混合，加入氢氧化钠水溶液 使系统pH值为11，使整个混合体呈聚合悬浮状态，制成聚合物I，所述成分的重量比为对叔 丁基苯酚∶甲醛∶聚乙烯醇∶硫酸铝=0.7∶0.15∶0.07∶0.08，将上述成分加入反应釜中，向 反应釜中通入氮气，使反应釜中压力保持在表压小于等于0.4MPa的正压状态下，升温至120 ℃，保温8小时，再冷却至80℃，保温8小时，然后水洗、干燥、筛分，收集粒度为0.2mm～ 0.3mm的球状母体聚合物。
b、对步骤a的球状母体聚合物与氯甲基化试剂反应，引入氯甲基，再将产物与胺化剂进 行胺化反应;
c、在室温下，将浓度为30%重量百分比的硝酸铜，将该溶液流经步骤b的产物，进行 动态金属掺杂，流速控制在3BV/h。
处理前后的水质情况见下表。
CODcr(mg/L) 氨氮(mg/L) 总酚(mg/L) 悬浮颗粒(mg/L) 总氰(mg/L) 进水 1740 423 78 326 4.6 出水 25 6.5 0.9 6.4 0.1
实施例2
将某焦化厂产生的焦化废水用本发明所述的方法进行处理，步骤如下：
(1)预处理，主要由隔油和pH调节组成，排放出的废水首先经过隔油池，隔油池中采 用表层平板刮油器去除表层油污，随后用盐酸或氢氧化钠将废水的pH值调节至8;
(2)除氮，步骤(1)处理后的废水进入柱状除氮装置，其中填充有除氨剂，废水通过 该柱状除氮装置后进入生物处理步骤，废水在除氮装置中的水力停留时间为5小时;
(3)生物处理，主要由生物厌氧、兼氧、耗氧、MBR分离池构成，利用传统的厌氧、 兼氧、耗氧生物处理技术去除焦化废水中的大部分无机和有机污染物，降低COD、BOD、氰 化物、酚以及污水的色度，同时利用MBR膜分离技术进行完全的分离出水，最大可能的保 留生物处理系统中有效菌，提高污泥浓度，进而提高生物处理的效率;
(4)电絮凝处理，使用电絮凝反应器对生物处理之后的废水进行处理，电絮凝反应器采 用铝板作为阳极，采用不锈钢作为阴极，阳极与阴极的极板之间的间距为5mm，阳极与阴极 的极板电压为20V，絮凝沉淀从下层污泥排出口排出，上清液进入下一处理步骤;
(5)反渗透(RO)处理，对电絮凝处理之后得到的上清液作进一步处理，利用反渗透 装置除盐降低水中的SS，使得处理出水达到排放或回用标准。
在步骤(2)中使用的除氨剂是一种含有金属的高分子材料，其通过下述步骤制得：
a、将对叔丁基苯酚、甲醛水溶液、硅酸钠以及氯化镁进行混合，加入氢氧化钠水溶液使 系统pH值为12，使整个混合体呈聚合悬浮状态，制成聚合物I，所述成分的重量比为对叔丁 基苯酚∶甲醛∶硅酸钠∶氯化镁=0.75∶0.13∶0.06∶0.06，将上述成分加入反应釜中，向反 应釜中通入氮气，使反应釜中压力保持在表压小于等于0.4MPa的正压状态下，升温至110℃， 保温7小时，再冷却至70℃，保温5小时，然后水洗、干燥、筛分，收集粒度为0.3mm～0.5mm 的球状母体聚合物;
b、对步骤a的球状母体聚合物与氯甲基化试剂反应，引入氯甲基，再将产物与胺化剂进 行胺化反应;
c、在室温下，将浓度为35%重量百分比的氯化锌，将该溶液流经步骤b的产物，进行 动态金属掺杂，流速控制在4BV/h。
处理前后的水质情况见下表。
CODcr(mg/L) 氨氮(mg/L) 总酚(mg/L) 悬浮颗粒(mg/L) 总氰(mg/L) 进水 1540 360 72 348 5.6 出水 27 5.7 0.8 7.1 0.08
实施例3
将某焦化厂产生的焦化废水用本发明所述的方法进行处理，步骤如下：
(1)预处理，主要由隔油和pH调节组成，排放出的废水首先经过隔油池，隔油池中采 用表层平板刮油器去除表层油污，随后用盐酸或氢氧化钠将废水的pH值调节至8;
(2)除氮，步骤(1)处理后的废水进入柱状除氮装置，其中填充有除氨剂，废水通过 该柱状除氮装置后进入生物处理步骤，废水在除氮装置中的水力停留时间为6小时;
(3)生物处理，主要由生物厌氧、兼氧、耗氧、MBR分离池构成，利用传统的厌氧、 兼氧、耗氧生物处理技术去除焦化废水中的大部分无机和有机污染物，降低COD、BOD、氰 化物、酚以及污水的色度，同时利用MBR膜分离技术进行完全的分离出水，最大可能的保 留生物处理系统中有效菌，提高污泥浓度，进而提高生物处理的效率;
(4)电絮凝处理，使用电絮凝反应器对生物处理之后的废水进行处理，电絮凝反应器采 用铝板作为阳极，采用不锈钢作为阴极，阳极与阴极的极板之间的间距为4mm，阳极与阴极 的极板电压为18V，絮凝沉淀从下层污泥排出口排出，上清液进入下一处理步骤;
(5)反渗透(RO)处理，对电絮凝处理之后得到的上清液作进一步处理，利用反渗透 装置除盐降低水中的SS，使得处理出水达到排放或回用标准。
在步骤(2)中使用的除氨剂是一种含有金属的高分子材料，其通过下述步骤制得：
a、将对叔丁基苯酚、甲醛水溶液、硅酸钠以及氯化镁进行混合，加入氢氧化钠水溶液使 系统pH值为12，使整个混合体呈聚合悬浮状态，制成聚合物I，所述成分的重量比为对叔丁 基苯酚∶甲醛∶羧甲基纤维素∶明矾=0.7∶0.1∶0.1∶0.1，将上述成分加入反应釜中，向反 应釜中通入氮气，使反应釜中压力保持在表压小于等于0.4MPa的正压状态下，升温至110℃， 保温8小时，再冷却至60℃，保温4小时，然后水洗、干燥、筛分，收集粒度为0.2mm～0.5mm 的球状母体聚合物;
b、对步骤a的球状母体聚合物与氯甲基化试剂反应，引入氯甲基，再将产物与胺化剂进 行胺化反应;
c、在室温下，将浓度为43%重量百分比的硝酸铁，将该溶液流经步骤b的产物，进行 动态金属掺杂，流速控制在4BV/h。
处理前后的水质情况见下表。
CODcr(mg/L) 氨氮(mg/L) 总酚(mg/L) 悬浮颗粒(mg/L) 总氰(mg/L) 进水 1965 403 107 421 12.3 出水 34 7.1 1.3 7.5 0.15
从上述几个实施例中可以看到，本发明所使用的处理焦化废水的方法是有效的。另外， 针对本发明所使用的除氮剂，申请人进行了单独的除氮试验，所使用的除氮剂为实施例1，2 和3中所使用的除氮剂。取除氮剂200g装入除氨氮装置，流入水的氨氮含量分别为100、200 和300mg/L，pH为8，流速3BV/h。测定流出水中氨氮含量结果如下：
实施例1中的除氮剂 实施例2中的除氮剂 实施例3中的除氮剂 进水氨氮100mg/L 15.6mg/L 18.7mg/L 14.3mg/L 进水氨氮200mg/L 16.9mg/L 18.8mg/L 14.6mg/L 进水氨氮300mg/L 17.1mg/L 19mg/L 15.1mg/L
由上表可见，本发明所使用的除氮剂具有良好的除氮功能。
本领域技术人员可以根据本发明公开的内容和所掌握的本领域技术对本发明内容作出替 换或变型，但是这些替换或变型都不应视为脱离本发明构思的，这些替换或变型均在本发明 要求保护的权利范围内。