申请日2018.10.16
公开(公告)日2019.01.29
IPC分类号C02F9/14; C02F1/28; C02F101/34
摘要
本发明公开了一种液固双床吸附脱酚处理化工污水的方法及其专用系统。本发明采用固定床联合流化床系统处理含酚废水，通过控制固定床系统管道上各阀门的开启或关闭，针对不同浓度的含酚废水以及不同的处理量，能够方便的进行处理工艺的切换，保证工艺对处理量以及处理产物变化的适应。本发明对于高浓度含酚废水可深度回收废水中的酚类物质，使得废水含酚浓度能满足下游生化处理要求，对于低浓度含酚废水可经济高效的降低废水中酚类浓度，满足下游生化要求。本发明处理方法以及专用系统处理能力强，处置过程无需消耗辅料，处理量大，吸附‑再生效果好，有效解决了传统含酚废水的综合处理难题，满足下游生化进水指标要求，保证出水指标稳定。
权利要求书
1.一种液固双床吸附脱酚处理化工污水的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤(1)将含酚废水在含酚废水接收系统中完成加药及调蓄的处理;
步骤(2)将完成加药及调蓄处理的含酚废水进入预处理系统进行脱出浮渣的预处理;
步骤(3)如果预处理后的含酚废水中酚浓度高于1000mg/L，将预处理后的含酚废水先在流化床吸附系统中用吸附剂进行酚的吸附处理后再进入到固定床吸附系统进行吸附处理，接着进入生化处理系统进行生化处理后达标排放;如果预处理后的含酚废水中的酚浓度低于1000mg/L，则直接进入到固定床吸附系统中用吸附剂进行吸附处理后，再将吸附后的脱酚产物进入生化处理系统进行生化处理后达标排放。
2.按照权利要求1所述的液固双床吸附脱酚处理化工污水的方法，其特征在于，步骤(2)中所述的预处理是通过过滤或离心方式脱出含酚废水浮渣;步骤(3)中所述的吸附剂包括但不限于树脂、活性炭、改性沸石、微纳米泡沫陶瓷;优选树脂及其复配组分，所述吸附剂的粒径控制在0.1～5mm之间，R500=40～80%。
3.按照权利要求1所述的液固双床吸附脱酚处理化工污水的方法，其特征在于，步骤(3)中如果预处理后的含酚废水中COD高于10000mg/L，酚浓度高于1000mg/L，将预处理后的含酚废水进入到流化床吸附系统中用吸附剂进行酚的预吸附处理后，再进入到固定床吸附系统用吸附剂进行酚的吸附处理，直至检测到吸附后的产物中酚浓度值低于5mg/L再进入生化处理系统进行生化处理;
如果预处理后的含酚废水中的COD高于3000mg/L，酚浓度低于1000mg/L，则直接进入到固定床吸附系统中用吸附剂进行酚的吸附处理直至检测到吸附后的产物中酚浓度值低于5mg/L再进入生化处理系统进行生化处理。
4.按照权利要求1所述的液固双床吸附脱酚处理化工污水的方法，其特征在于，将固定床吸附系统中吸附有酚的吸附剂以及流化床吸附系统中吸附有酚的吸附剂通过吸附剂解析系统解析处理后回收得到酚产品，解析后的吸附剂回收再循环利用。
5.一种实现权利要求1所述液固双床吸附脱酚处理化工污水的方法的专用系统，特征在于，专用系统包括：含酚废水接收系统、预处理系统、流化床吸附系统、液固分离系统、固定床吸附系统、生化处理系统和吸附剂解析系统;其中，含酚废水接收系统的出料口与预处理系统的入料口相连，预处理系统的一个出料口与流化床吸附系统的入料口相连，预处理系统的另一个出料口与固定床吸附系统的一个入料口相连，流化床吸附系统的出料口与吸附剂解析系统的入料口相连，吸附剂解析系统的出料口与水泵相连，水泵的另一端口与固定床吸附系统的入料口相连，固定床吸附系统的出料口与生化处理系统的入料口相连。
6.按照权利要求5所述的专用系统，其特征在于，所述的流化床吸附系统由一个单独的流化床组成，优选由两个并联的流化床组成，这两个并联的流化床与预处理系统相连的管道之间分别设有一个阀门(1,2)，两个并联的流化床各自与液固分离系统相连的管道之间也分别设有一个阀门(3,4)，液固分离系统与预处理系统相连的管道之间设有一个阀门(9);
所述的固定床吸附系统由一个单独的固定床组成或者两个以上的固定床并联组成，优选由三个并列的固定床并联组成;这三个固定床的入料口均与水泵相连，在水泵和三个固定床的入料口之间各设有一个阀门(5,6,7);固定床吸附系统的出料口与生化处理系统的入料口相连的管道之间设有阀门(8)。
7.按照权利要求5所述的专用系统，其特征在于，所述流化床吸附系统通过管道与吸附剂储存罐相连;所述固定床吸附系统的吸附剂出料口以及流化床吸附系统的吸附剂出料口分别与吸附剂解析系统相连。
8.按照权利要求5所述的专用系统，其特征在于，所述的含酚废水接收系统是盛放含酚废水的各种容器中的一种或多种;所述的预处理系统是过滤装置或离心装置中的一种或多种;所述的液固分离系统是将液体和固体进行分离的过滤装置中的一种或多种。
9.权利要求5-8任何一项所述的专用系统在处理含酚废水中的应用。
10.按照权利要求9所述的应用，其特征在于，包括以下步骤：
步骤(1)、将含酚废水在含酚废水接收系统中完成加药及调蓄;
步骤(2)、将完成加药及调蓄的含酚废水在预处理系统中进行预处理;
步骤(3)、如果预处理后的含酚废水中酚浓度高于1000mg/L，则关闭阀门(2)、阀门(9)，开启阀门(1)，含酚废水经第一流化床完成预脱酚过程;开启阀门(3)，关闭阀门(4)，含酚废水经阀门(3)及管道进液固分离系统;开启阀门(5)和阀门(6)，关闭阀门(7)，完成液固分离的含酚废水经水泵进入第一、第二固定床进行精脱酚处理;精脱酚处理完成后，开启阀门(8)完成精脱酚的废水进入生化处理系统进行生化处理后达标排放;
如果预处理后的含酚废水中酚浓度低于1000mg/L，则直接将从预处理系统出料口排除的含酚废水经水泵泵送至固定床吸附系统进行精脱酚处理;精脱酚处理完成后，开启阀门(8)完成精脱酚的废水进入生化处理系统进行生化处理后达标排放;
优选的，控制流化床吸附工艺颗粒停留时间为15s，流化床平均固含率在0.1～0.3之间;控制固定床空床气速为3000h-1，表观气速为0.2m/s，床层压降为3.5kpa。
说明书
一种液固双床吸附脱酚处理化工污水的方法及其专用系统
技术领域
本发明涉及污水的处理方法，尤其涉及含酚污水(煤焦化、煤热解及煤气化产生的废水)的脱酚处理方法，本发明进一步涉及实现该脱酚处理方法的专用系统，属于含酚污水的脱酚处理领域。
背景技术
煤热解和煤气化在中国能源化工领域占有重要地位，但废水治理已成为制约该产业发展的关键问题。煤化工废水具有成份复杂、味臭色浊、有机物和盐分浓度高、强碱性、难于生物降解等特点。煤化工废水中除含有氨氮、硫氰化物、硫化物、氰化物等数十种无机物外，还含有酚类、单环及多环芳香族化合物、含氮、硫、氧的杂环化合物、吡啶、咔唑、联苯等多种有机化合物，对水体-水生植物-水生动物及人体健康危害严重。目前，国内外普遍采用预处理+生物处理+深度处理的工艺路线处理此类废水，经脱酚蒸氨预处理后的废水仍含有高浓度氨氮、总酚及COD，这部分污染物需要通过生物处理技术进行有效去除。现有的生物处理技术仍以活性污泥法为主，活性污泥法能去除酚类化合物及COD，但硝化细菌容易被抑制，硝化作用不稳定，水力停留时间很长，易发生污泥膨胀，出水氨氮及COD难以达到一级排放标准。
吸附-生物降解作为一种联合水处理技术在污水的深度处理中占有重要作用。目前，吸附工艺包括固定床吸附工艺及流化床吸附工艺，工业化应用的以固定床吸附工艺为主，鲜见流化床吸附工艺应用或报道。固定床吸附工艺适应较低浓度含酚工况废水的处理，可较彻底的除去含酚废水中的单元酚及多元酚等酚类物质，但固定床吸附工艺处理能力有限，处理量小。流化床吸附工艺存在吸附剂循环量大、吸附剂吸附量小等缺点，流化床吸附工艺处理量大，但出口水质中酚含量难以达到生化要求。吸附有机污染物最常用的吸附材料可分为物理吸附材料，化学吸附材料和生物吸附材料。其中，物理吸附材料有活性炭、分子筛、沸石、活性白土和粘土矿石等具有高比表面积的固体，具有脱岀效率高、富集功能强的优点，但也存在稳定性差、容易脱附、易受温度变化影响等不足。化学吸附材料主要包括硅胶、合成纤维、树脂、利用生物化学以及高分子合成的分子印迹聚合物等。常用的生物吸附材料有阔叶植物，真菌、土壤和水中的微生物等。
中国发明专利CN188105862A，公开了一种树脂吸附处理煤气及炼焦废水的方法，该工艺通过将煤气及炼焦含酚废水经物理方法预处理以除去悬浮物和焦油后，使废水从吸附柱顶部通入，脱酚后的水从柱底部流出。固定床处理水量为2～5m3/m3·柱·时，树脂吸附饱和(或规定酚的漏出值)以后按同样流程用1～10%，温度为40～100℃的碱液解析20～50周期后用乙醇再生。吸附、解析、再生、水洗均在同一数值固定床内交替进行。该方法存在的主要缺陷有：
1)固定床处理工艺处理能力小，污水处理量大时，为满足生产要求需设置多套装置同时运行;2)较适宜处理低浓度的含酚废水，处理高浓度含酚废水困难，工业化适用范围窄;3)处理高浓度含酚废水时，固定床吸附工艺床层穿透时间短，吸附-解析频率高，设备操作费用高。
中国发明专利CN103626255A，公开了一种深度处理煤化工废水的吸附-再生流化床;该工艺的工艺流程为：进水口位于反应器的外部前端，连接管位于反应器主体的外部后端，多功能吸附剂、转轴和扇叶在反应器主体的内部，且扇叶位于转轴上，随转轴旋转而转动，多功能吸附剂与水流一起在反应器主体的内部运动，分离斗与连接管相连，分离斗的底端出口与反应器主体的开口相连，出水口位于分离斗的下部集水区。该方法所存在的主要缺陷包括：1)流化床吸附工艺难以将含酚废水浓度降低到较低水平，污水仍难以直接排放或达到生化处理要求;2)流化床吸附工艺吸附剂循环量大，吸附剂吸附量小;3)较适用于含酚浓度较高的情况，针对含酚浓度低的工艺难以满足。
中国发明专利CN106698776A，公开了一种含酚废水脱酚方法，该工艺的工艺流程包括：将含酚废水与以甲基叔戌基醚为主体的萃取剂混合，在萃取塔或多级混合澄清中萃取，得到溶剂相和萃余水相;然后将溶剂相已精馏塔理论级数15～25级、回流比0.1～1、操作压力0.1～0.91MPa、塔顶操作温度为50～90℃、塔底温度为150～300℃的精馏工艺精馏，回收溶剂和和粗酚。将萃余水相以塔顶温度62～90℃、塔底温度100～130℃、塔顶蒸出物料量约为进料的1.5～5%的蒸馏回收溶剂工艺蒸馏，回收残留萃取溶剂;该方法所存在的主要缺陷包括：1)采用萃取方式回收含酚废水中的单元酚及多元酚，该方式较适用于高浓度含酚废水的处理，针对低浓度含酚废水，无经济效益;2)萃取工艺回收含酚废水中的单元酚和多元酚的过程中，需要耗费大量的能源用于加热塔底的萃余相;3)萃取工艺操作麻烦，精馏塔高度较高，维护困难;4)需不定期补充萃取剂，萃取剂一般都较昂贵。因此，亟待需要提供一种新的含酚污水的脱酚处理方法，该方法能够克服传统固定床吸附工艺处理能力有限，处理量小，吸附-再生平凡，不能处理不同含酚浓度的废水等缺陷。
发明内容
本发明的目的之一是提供一种液固双床吸附脱酚处理化工污水的方法，该处理方法可处理不同含酚浓度的废水，具有处理能力强，处理量大，吸附-再生效果好等优点，解决传统含酚废水的综合处理的难题，满足下游生化进水指标要求，保证出水指标稳定。
本发明的目的之二是提供一种实现液固双床吸附脱酚处理化工污水的方法的专用系统。
本发明的上述目的是通过以下技术方案来实现的：
一种液固双床吸附脱酚处理化工污水的方法，包括以下步骤：
步骤(1)将含酚废水在含酚废水接收系统中完成加药及调蓄;
步骤(2)将完成加药及调蓄的含酚废水进行预处理;
步骤(3)如果预处理后的含酚废水中COD年度高于10000mg/L，酚浓度高于1000mg/L，则先进入到流化床吸附系统用吸附剂进行酚的吸附处理后再进入到固定床吸附系统用吸附剂进行酚的吸附处理直至检测到吸附后的产物中酚浓度低于5mg/L(优选为低于1mg/L)后再进入到生化处理系统进行生化处理后排放;
如果预处理后的含酚废水中的COD年度高于3000mg/L，酚浓度低于1000mg/L，则直接进入到固定床吸附系统用吸附剂进行吸附处理直至检测到吸附后的产物中酚浓度值低于5mg/L(优选为低于1mg/L)，再将吸附处理后的产物进入生化处理系统进行生化处理后排放。
其中，步骤(2)中所述的预处理是通过过滤或离心等分离方式脱出含酚废水浮渣;
步骤(3)中所述的吸附剂包括但不限于树脂、活性炭及分子筛等。控制吸附剂粒径在0.1～5mm之间，具有一定的粒径分布，其中R500=40～80%。
优选的，将固定床吸附系统以及流化床吸附系统中吸附有酚的吸附剂通过吸附剂解析系统解析处理后回收得到酚产品，将解析后的吸附剂回收再循环利用。
本发明进一步提供了一种实现所述含酚污水的脱酚处理方法的专用系统，包括：含酚废水接收系统、预处理系统、流化床吸附系统，液固分离系统，固定床吸附系统和生化处理系统;其中，含酚废水接收系统的出料口与预处理系统的入料口相连，预处理系统的一个出料口与流化床吸附系统的入料口相连，预处理系统的另一个出料口与固定床吸附系统的一个入料口相连，流化床吸附系统的出料口与液固分离系统的入料口相连，液固分离系统的出料口与水泵相连，水泵的另一端口与固定床吸附系统的入料口相连，固定床吸附系统的出料口与生化处理系统的入料口相连。
所述的流化床吸附系统可以由一个单独的流化床组成，优选由两个并联的流化床组成，这两个并联的流化床与预处理系统相连的管道之间分别设有一个阀门，两个并联的流化床各自与液固分离系统相连的管道之间也分别设有一个阀门，液固分离系统与预处理系统相连的管道之间设有一个阀门;
所述的固定床吸附系统可以由一个单独的固定床组成或者为两个以上的固定床并联组成，作为本发明的一个优选的实施方式，优选由三个并列的固定床并联组成;这三个固定床的入料口均与水泵相连，在水泵和三个固定床的入料口之间各设有一个阀门;固定床吸附系统的出料口与生化处理系统的入料口相连的管道之间设有阀门。
作为本发明的一种改进，所述流化床系统通过管道与一个吸附剂储存罐相连;吸附剂储罐中的吸附剂可以通过该管道进入到流化床系统。
作为本发明的另一种改进，所述固定床吸附系统的吸附剂出料口以及流化床吸附系统的吸附剂出料口分别与一个吸附剂解析系统相连;固定床吸附系统或流化床吸附系统中所排出的吸附剂通过吸附剂解析系统进行解析处理可以再进行循环利用。
本发明中所述的含酚废水接收系统可以是盛放含酚废水的各种容器中的一种或多种;所述的预处理系统可以是过滤装置或离心装置中的任何一种或多种;所述的液固分离系统可以是将液体和固体进行分离的过滤装置中的任何一种或多种。
本发明更一步提供了所述专用系统在处理含酚废水中的应用方法，包括以下步骤：
步骤(1)、将含酚废水在含酚废水接收系统中完成加药及调蓄;
步骤(2)、将完成加药及调蓄的含酚废水在预处理系统中进行预处理;
步骤(3)、如果预处理后的含酚废水中酚浓度高于1000mg/L，则通过开启或关闭相应的阀门，使含酚废水经流化床完成预脱酚;开启或关闭相应的阀门完成预脱酚的含酚废水经阀门及管道进液固分离系统进行液固分离处理;将完成液固分离的含酚废水经水泵泵入到固定床进行精脱酚处理;精脱酚处理完成后，开启相应的阀门，将完成精脱酚的废水进入生化处理系统进行生化处理后达标排放;
如果预处理后的含酚废水中酚浓度低于1000mg/L，则直接将从预处理系统出料口排除的含酚废水经水泵泵送至固定床吸附系统进行精脱酚处理;精脱酚处理完成后，开启相应的阀门将完成精脱酚的废水进入生化处理系统进行生化处理后进行排放。
本发明在应用流化床吸附系统吸附含酚废水中的酚时，优选控制流化床吸附工艺中的颗粒停留时间为5～30s，流化床平均固含率在0.05～0.2之间，控制固定床空床气速在1000～6000h-1，表观气速0.1～0.5m/s，床层压降低于8kpa。
本发明采用固定床联合流化床处理含酚废水，通过控制固定床系统管道上各阀门的开启或关闭，针对不同浓度的含酚废水以及不同的处理量方便的进行相应处理工艺的切换，保证工艺对处理量以及处理产物变化的适应，针对高浓度含酚废水可深度回收废水中的酚类物质，使得废水含酚浓度能满足下游生化处理要求，针对低浓度含酚废水可经济高效的降低废水中酚类浓度，满足下游生化要求。本发明处理方法以及专用系统处理能力强，处置过程无需消耗辅料，处理量大，吸附-再生效果好，解决传统含酚废水的综合处理难题，满足下游生化进水指标要求，保证出水指标稳定。
