申请日2010.02.11
公开(公告)日2010.07.21
IPC分类号C02F9/12; C02F1/66; C02F1/52; C02F1/461
摘要
本发明公开了一种三维电极混凝组合深度处理焦化废水的方法，属于废水处理领域。其步骤为：用H2SO4或盐酸调节废水pH值，然后将废水引入流化床三维电极反应器，在粒子电极和主电极的共同作用下强化对有机物质的氧化破坏，然后废水流入混凝反应池，投加一定量聚硅酸铁镁混凝剂进行混凝处理后流入沉淀池自然沉淀，将上清液引出即得出水。本发明对焦化废水生化出水进行深度处理，出水COD、氨氮和色度可以达到国家一级排放要求。本发明工艺简单，易操作，处理效果显著，运行费用低，具有广泛的应用前景。
权利要求书
1.一种三维电极混凝组合深度处理焦化废水的方法，其步骤包括：
(1)将经生化处理未达标废水引入调节池，向调节池中投加酸液，调整废水pH值为5.5～6.5;
(2)将步骤(1)中废水引入三维电极处理装置，进行电解处理，电流密度为30～150A/m2，电解时间为10～50min;
(3)将经步骤(2)处理后的废水引入混凝反应池，投加碱液使得废水pH值为8～10，加入聚硅酸铁镁混凝剂，混合反应5～15min，然后流入沉淀池自然沉淀4～6h后，将上层清夜引出，即得到处理后出水。
2.根据权利要求1所述的一种三维电极混凝组合工艺深度处理焦化废水的方法，其特征在于步骤(1)中酸液为H2SO4、盐酸或废H2SO4、废盐酸。
3.根据权利要求1所述的一种三维电极混凝组合深度处理焦化废水的方法，其特征在于步骤(2)中所述三维电极装置为流化床三维电极，其中的反应器极板以及填充的粒子电极置于布气板上表面，布气板下方设有进气口。
4.根据权利要求3所述的一种三维电极混凝组合深度处理焦化废水的方法，其特征在于步骤(2)中所采用极板阴阳极为高纯石墨或不锈钢。
5.根据权利要求3或4所述的一种三维电极混凝组合深度处理焦化废水的方法，其特征在于步骤(2)中所用粒子电极为颗粒活性炭，尺寸为2～5mm，填充量为50～120g/L。
6.根据权利要求3或4所述的一种三维电极混凝组合深度处理焦化废水的方法，其特征在于步骤(3)中聚硅酸铁镁混凝剂由SiO2重量百分比含量为2～4%的工业用水玻璃，用硫酸酸化，调节pH值为4.5～5.5，45～50℃恒温活化30min，加入定量的铁盐和镁盐，搅拌至完全溶解，熟化2h制得，每升废水投加2～6ml。
7.根据权利要求3或4所述的一种三维电极混凝组合深度处理焦化废水的方法，其特征在于投加的铁盐为氯化铁、硫酸铁，镁盐为氯化镁、硫酸镁，Si/(Fe+Mg)摩尔比为0.5～1.5，Fe/Mg摩尔比为0.5～2。
说明书
一种三维电极混凝组合深度处理焦化废水 的方法
技术领域
本发明涉及焦化废水的处理方法，属于废水处理技术领域，更具体说是一种采用流化床三维电极和混凝深度处理焦化废水的方法。
背景技术
焦化废水是在煤高温干馏、煤气净化、产品回收及焦油、粗苯精制过程等中产生的有机工业废水。焦化废水中含有高浓度的氨氮、氰化物、硫氰化物、硫化物等无机污染物，以及酚类化合物、多环芳烃(PAHs)以及含氮、氧、硫等的杂环化合物及脂肪族化合物等有机污染物。废水成分复杂，并和炼焦煤质、碳化温度和焦化产品回收工序和方法等有关。目前，对焦化废水的处理，大多数焦化企业首先采取除油-脱酚-蒸氨等预处理，然后进行二级生化处理，主要工艺包括：普通活性污泥法、厌氧-缺氧-好氧(A1-A2-O)工艺、缺氧-好氧(A-O)工艺以及缺氧-一级好氧-二级好氧(A-O1-O2)工艺等。经二级生化处理后，出水中酚、氰、BOD5等基本能达到排放标准，但是由于难降解有机物的存在，出水中COD、氨氮和色度等一般难以满足排放要求。因此，必须对焦化废水进行深度处理。
目前，焦化废水的深度处理方法很多，有生物膜法、混凝法、吸附法、高级氧化法如Fenton试剂氧化法、臭氧氧化法、光催化氧化法、电化学氧化法和催化湿式氧化技术等等、由于焦化废水生化出水中大部分为难降解有机物，采取生物膜法深度处理时，微生物生长较困难，处理效率低，且存在需对填料频繁反冲洗的问题。而混凝法虽然应用最为广泛，但是由于焦化废水生化出水中有机物极性较强，一般的混凝剂处理效果较差，难以达到排放标准。活性炭作为吸附剂深度处理焦化废水在实际工程中已有应用，但是其价格昂贵，再生困难，运行费用较高，并未在实际中得到广泛使用。高级氧化技术虽然处理效果较好，但目前还主要集中在实验室研究阶段，并且运行成本较高，距离实际工程的应用还有一段距离。
中国专利申请200710117681.X公开了一种先用含硼聚合硅酸硫酸铝铁(PFASSB)絮凝处理，然后采用粉煤灰-石灰吸附深度处理焦化废水的方法，出水COD可达到一级排放标准，氨氮达到二级排放标准。但是采用粉煤灰作为吸附剂，虽然价格低廉，但是粉煤灰吸附容量较低，存在需频繁更换的不足，同时絮凝剂中含有的铝，还存在对环境造成二次污染的问题。
邢向军等(大连理工大学)(江苏环境科技，第17卷第4期)采用复极性三维电极深度处理焦化废水生化出水，COD为150～200mg/L，以圆筒石墨作为阳极，铁棒作为阴极，在槽电压为10V，反应时间60min，pH为8，活性炭量为115g/L，液体催化剂(含Fe2+)用量150mg/L时，对COD的去除率达70%。但液体催化剂产生的高聚物会包裹活性炭粒子，影响活性炭的悬浮性能，同时急剧减少活性炭表面的吸附点，活性炭存在容易失效，需频繁更换的问题，影响装置的稳定运行，造成处理成本上升。
以上两种焦化废水生化出水的深度处理技术仅可以降低COD或COD和氨氮等污染物，而对于其他水质指标如色度的去除则未知。而色度超标一直是焦化废水处理工程中普通存在的问题，色度成了焦化废水处理除COD以外的另一个难题。焦化废水经过生物法处理后，虽然污染物浓度得到了降低，但还生成了一些新的有机物，这些有机物中含有-CH=CH-、-CHO-、-COOH、-NO2、-CNH2O等生色基团以及-CH3、-SH、-OR、-NHR、-NR2、-NH2等助色基团，并且含有这些发色基团的有机物极性较强，能使一些长链烃类乳化而高度分散在废水中，单一的处理技术很难同时对多个水质指标进行稳定的达标处理，但现实中往往要求工艺能够对废水中各个污染因子均有明显的处理效果，且工艺稳定可靠。
发明内容
1.发明的目的
针对现有技术的不足，本发明提出了三维电极混凝组合深度处理焦化废水的方法，通过本发明的处理使废水的COD、氨氮和色度同时达到国家污水综合排放标准(GB9878-1996)一级标准，减少对环境的污染。
2.技术方案
本发明的技术方案如下：
一种三维电极混凝组合深度处理焦化废水的方法，其步骤为：
(1)将经生化处理未达标废水引入调节池，向调节池中投加酸液，调整废水pH为5.5～6.5;
(2)将步骤(1)中废水引入三维电极处理装置，进行电解处理，电流密度为30～150A/m2，电解时间为10～50min;
(3)将经步骤(2)处理后的废水引入混凝反应池，投加碱液使得废水pH值为8～10，加入聚硅酸铁镁混凝剂，混合反应5～15min，然后流入沉淀池自然沉淀4～6h后，将上层清夜引出，即得到处理后出水。
步骤(1)中投加的酸液为H2SO4或盐酸，为节省成本也可以使用废H2SO4和废盐酸。
步骤(2)中所用三维电极装置为三维流化床电极，反应器极板以及填充粒子电极置于布气板上表面，布气板下方设有进气口，通入压缩空气，所用极板阴阳极为高纯石墨或不锈钢，所用粒子电极为颗粒活性炭，尺寸为2～5mm，填充量为50～120g/L。
在对生化出水进行处理时，物质浓度和扩散速率是电解反应的主要限制因素，气体的引入，提高了流化床三维电极反应器内部的湍动程度，导电颗粒呈流化状态，强化了反应器内物质的传质效率，并使反应器中溶液的电势分布比较均匀，同时通入气体中含有的氧气，可以在粒子电极表面或阴极上捕获电子转变为强氧化剂H2O2、·OH等，有机物在这些强氧化剂的作用下发生氧化反应及自由基链反应，使有机物结构被破坏，表面得到改性，增强了对有机物的降解及后续处理效果。
步骤(3)中所用聚硅酸铁镁混凝剂由SiO2含量为2～4%的工业用水玻璃，用硫酸酸化，调节pH值为4.5～5.5，45～50℃恒温活化30min，加入定量的铁盐和镁盐，Si/(Fe+Mg)摩尔比为0.5～1.5，Fe/Mg摩尔比为0.5～2，搅拌至完全溶解，熟化2h制得。向电解出水中投加氢氧化钠溶液或石灰乳，调节废水pH值为8～10，每升废水投加2～6ml聚硅酸铁镁混凝剂，混合反应5～15min后流入沉淀池自然沉淀4～6h后，将上层清夜引出，即得到处理后出水。
聚硅酸由于可能向各个方向进行聚合形成带支链的、环状的或网状的立体结构，具有很强的粘接能力和吸附架桥作用。铁盐用于混凝时除具有电中和和压缩双电层作用外，还能与有机物中含孤对电子的基团如-NH2、-NR2、-OH等络合，使有机物的溶解性发生变化。镁离子对于-COOH、-SO3、-OH等基团具有很强的亲和能力，在碱性条件下形成化学混凝而达到脱色的目的。
3.有益效果
本发明提供了一种三维电极混凝组合深度处理焦化废水的方法，根据焦化废水生化出水色度高、极性有机物多的特点，耦合流化床三维电极传质效率好、电流效率高和聚硅酸铁镁混凝剂脱色效果显著的特点，克服了单一工艺处理难以满足多个水质同时稳定达标的问题，可以高效、快速稳定的对焦化废水进行深度处理，出水COD、氨氮、色度满足《污水综合排放标准》(GB8978-96)一级排放标准，工艺处理效果显著，管理简单方便，运行成本低、便于工程推广。
