申请日2016.09.02
公开(公告)日2018.08.03
IPC分类号C02F9/00; C02F101/16; C02F103/16; C02F103/36; C02F103/18; C02F1/74; C02F3/30; B01D61/02; B01D61/04; B01D61/14; B01D61/16; B01D61/58; C02F3/22; C02F1/44; C02F1/28; C02F1/52; C02F1/66; C02F11/12; C02F101/10; C02F101/34; C02F101/18
摘要
本发明涉及一种用于处理含有有机化合物的工业废水的方法，其中对该工业废水进行生物清洁(4,8)，在该清洁过程中通过细菌分解包含在废水中的污染物，并且其中随后使用至少一个膜分离设备(6,10,12,15)将淤泥从通过生物方法至少已经部分清洁的废水中分离出来。根据本发明，从膜分离设备(6,10,12,15)中抽取出的透过液并不以清洁水的形式引出并以液态形式排放至环境中，而是输送供物质使用，由此实现了无废水方法操作，其中从膜分离设备(6,10,12,15)中抽取出的透过液至少部分地输送至金属生产过程和/或金属加工过程中并用作残渣的冷却，其中包含在透过液中的残余物的至少一部分在冷却后留在该残渣上。
权利要求书
1.一种用于处理含有有机化合物的工业废水的方法，
其中对该工业废水进行生物清洁，在该清洁过程中通过细菌分解包含在工业废水中的污染物，并且
其中随后使用至少一个膜分离设备将淤泥从通过生物方法至少已经部分清洁的废水中分离出来，
其特征在于，由所述膜分离设备中抽取出的透过液不是作为清洁过的水引出并以液态排放至环境中，而是输送用于物质使用并且由此得到了无废水 方法操作，其中由所述膜分离设备中抽取出的透过液至少部分地输送至金属制造过程和/或金属加工过程中并用于残渣的冷却，其中包含在透过液中的残余物质中的至少一部分在冷却后留在所述残渣上。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将从膜分离设备中抽取出的透过液全部输送至金属制造过程和/或金属加工过程中并用于残渣的冷却，其中包含在透过液中的残余物质中的至少一部分在冷却后留在残渣上。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，将从膜分离设备中抽取出的透过液至少部分地进行反渗透并分为反渗透透过液流(13)和反渗透滞留物流(14)，其中反渗透透过液流(13)作为经净化的工艺用水或者作为开放式冷却水系统中的冷却水使用。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，在进行反渗透之前，在由膜分离设备中抽取出的透过液中掺入酸以降低pH值。
5.根据权利要求3或4所述的方法，其特征在于，将反渗透滞留物流(14)进行纳米过滤并且将其分为纳米过滤透过液流(16)和纳米过滤滞留物流(17)。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，将纳米过滤滞留物流(17)输送至含有活性炭的絮凝、沉淀阶段(18)。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，将经过絮凝、沉淀和活性炭处理阶段(18)清洁的水输送至生物清洁过程。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，将在絮凝、沉淀和活性炭处理阶段(18)中产生的淤泥转移至沉降罐(20)中，其中将在所述沉降罐中析出的液相添加至纳米过滤透过液流(16)中，或者添加至絮凝、沉淀和活性炭处理阶段(18)或者添加至生物清洁过程中。
9.根据权利要求1至8中任意一项所述的方法，其特征在于，作为含有有机化合物的工业废水输入焦化废水，所述焦化废水被含氮化合物、氰化物、酚类和硫化物所污染，其中将所述焦化废水在多级生物清洁过程中，在去毒反应器中将阻碍硝化作用的有害物质绝大部分除去。
10.根据权利要求1至9中任意一项所述的方法，其特征在于，在两个彼此依次的过程步骤之间利用测量传感器确定铵和/或亚硝酸盐的含量。
说明书
用于处理含有有机化合物的工业废水的方法
技术领域
本发明涉及一种用于处理含有有机化合物的工业废水的方法。其中对该工业废水进行生物清洁，在该清洁过程中通过细菌分解包含在废水中的污染物。随后使用至少一个膜分离设备将淤泥从通过生物方法至少已经部分清洁或者预清洁的废水中分离出来。膜分离设备可以是用于超滤的设备。关于不同膜分离方法的概念定义、特征说明和区分参见W.Samhaber的公开文献“Erfahrungen und Anwendungspotenzial der Nanofiltration”，德国科学技术协会标准科学论坛(VDI Wissensforum)“Membrantechnik in derProzessindustrie”,汉诺威，2007年11月。
背景技术
在工业设备中，如炼焦炉、炼钢厂和化工厂中会积累高污染废水。在炼焦炉中例如在气体处理中产生这种高污染炼焦废水。
WO 2012/139917 A2涉及一种这类方法，在该方法中被氮化合物、氰化物、酚类和硫化物等污染的炼焦废水通过生物和化学过程进行多级的清洁。炼焦废水在多级生物清洁过程中在去毒反应器中去除了大部分阻碍硝化作用的有害物质。随后进行第一次膜过滤，其透过液流通过硝化作用和随后的脱氮作用以及后吹扫进行清洁。适用于已知方法的去毒反应器或者硝化反应器的优选设计方案在DE 198 42 332 B4中有说明。
在由WO 2012/139917 A2中已知的这种方法中，第一次膜过滤的透过液流通过硝化作用和随后的脱氮作用以及后吹扫进行清洁，其中在脱氮作用后在净化池中进行第二次超滤。在第二次超滤中获得的透过液可以根据德国“有关将废水排放至水体中的要求的规定-附件46硬煤焦化(BGBI I 2004，1167-1168)”的极限值排放至水体中。
WO 94/03402 A1说明了一种用于废水生物处理的方法，在该方法中设置有三个步骤来分解固体部分，其中来自第三个分解步骤的液体可用作厕所的冲洗液体。
发明内容
在此背景下，本发明的目的在于，给出一种用于处理含有有机化合物的工业废水的方法，该方法的特征在于非常小的环境负担。
本发明的主体和该目的的解决方案是根据权利要求1的方法。
由这种方法出发，根据本发明规定，由膜分离设备和第二次超滤中抽取出的透过液不是作为清洁过的水引出并以液态形式排放至环境中，而是输送用于物质使用并且由此进行无废水方法操作，其中由膜分离设备中抽取出的透过液至少部分地输送至金属制造过程和/或金属加工过程中并用于残渣的冷却，其中包含在透过液中的残余物质中的至少一部分在冷却后留在残渣上。
从物质使用的基本设计出发，可以遵循不同的方法，其中由膜分离设备，第二次超滤中抽取出的透过液可以用于不同的目的并且可以为此借助于其它的膜分离方法，例如纳米过滤，反渗透等分配至不同的纯的或者含有不同有害物质的物质流。
例如可能的还有，将从膜分离设备中抽取出的透过液全部输送至金属制造过程和/或金属加工过程中，在该过程中产生残渣并且将必要情况下被继续分配和处理的透过液用于残渣的冷却，其中包含在透过液中的残余物质中的至少一部分在冷却后留在残渣上。然后将残渣和沉积在其上的残余物质一起作为以固体形式清除，其中根据污染物的类型和分级，在沉淀残渣之外还可以考虑技术使用。
当将所有的透过液以所述方式用于残渣的冷却时，实现了特别简单的方法操作。
根据本发明的选择性设计方案，将从膜分离设备中抽取出的透过液的至少一部分进行其它的处理。这里，根据本发明的一个优选的设计方案规定，将从膜分离设备中抽取出的透过液至少部分地进行反渗透并分为反渗透透过液流和滞留物流，其中反渗透透过液流具有高洁净度并且由于仅含很少量的有害物质而也能够用于要求相对较高的工业目的。反渗透透过液流可以例如作为净化过的工艺用水(补给水)来使用。例如可以在焦化设备中将已净化过的工艺用水用于洗气，其中随后产生待清洁的工业废水并且整体形成循环。此外还可能的例如有，将具有高洁净度的反渗透透过液流作为冷却水用在开放式冷却水系统中，其中由此在冷却水蒸发时也不出现冷却水系统过度污染或者有害物质过度增浓。
关于尤其在焦化废水中出现的化学组成和在本发明框架内为反渗透所设置的膜，根据本发明的一个优选的扩展方案规定，在进行反渗透之前，在由膜分离设备中抽取出的透过液中掺入酸以降低pH值。例如可以在由膜分离设备中抽取出的透过液中加入适量硫酸。
利用反渗透将可氧化有机内容物(CSB部分)，含氮组分和盐、如氯化物截留，这样可以以所述方式使用反渗透透过液流。经过浓缩的反渗透滞留物流含有比之前从膜分离设备中抽取出的透过液更高的可氧化有机内容物(CSB)，氮和氯化物份额。因此有利的是对反渗透滞留物流进行进一步分离。为此，根据一个有利的设计方案规定，将反渗透滞留物流进行纳米过滤并且将其分为纳米过滤透过液流和纳米过滤滞留物流。纳米过滤透过液流可以例如如前所述用于残渣的降温。
利用纳米渗透尤其可以将可氧化有机内容物(CSB)和含氮组分大部分截留。与此相反，氯化物和其它的盐进入纳米过滤透过液流，其中在纳米过滤透过液流用于冷却残渣的优选使用中，含有氯化物的盐残余物保留在残渣上。带有盐残余物的残渣可以容易地清除或者继续使用。
纳米过滤滞留物流可以输送至絮凝、沉淀和活性炭处理。利用这种絮凝和沉淀阶段可以将例如可氧化有机内容物(CSB)大部分清除，即使这些物质先前没能通过生物清洁而分解。
经过絮凝阶段、沉淀阶段和活性炭处理阶段而滞留的水可以输送至设置在前的生物清洁过程。
将在沉淀和活性炭处理中产生的淤泥优选收集在沉降罐中，其中将在沉降罐中析出的液相抽取出来。可以将该液相例如添加至纳米过滤透过液流中，重新输送至絮凝、沉淀和活性炭处理阶段或者设置在前的生物清洁过程中。
优选将在沉降罐中沉降出的淤泥输送至离心机处，以实现进一步脱水。原则上可以在总的方法操作中将不同的淤泥分别通过其相应所属的离心机处理或者替代性地通过共同的离心机处理，其中在后一种情况中可有利地将各物质流通过切换彼此分离。离心液可以输送回沉降罐中。
如果工业废水在焦化厂中以焦化废水的形式出现，可以将沉降出的淤泥与原料煤炭一起投入焦炉电池中，以在基本封闭的循环中达到其它的化学转化。
本发明可尤其在由去毒，第一次膜过滤(例如超滤)，硝化作用，脱氮作用，后吹风和带有硝化作用和脱氮作用的第二次膜过滤(例如超滤)组成的生物清洁过程之后进行，如由WO 2012/139917A2中已知的那些过程。作为工业废水输入焦化废水，其含有含氮化合物、氰化物、酚类和硫化物。然后将焦化废水输送至多级生物清洁过程，为此在去毒反应器中将阻碍硝化作用的有害物质至少部分地除去，其中随后进行第一次膜过滤并且其中将第一次膜过滤的透过液流通过硝化作用和随后的脱氮作用进行清洁。
根据本发明的另一个方面，在两个彼此依次的过程步骤之间利用测量传感器确定铵和/或硝酸盐和/或亚硝酸盐的含量，其中该方法步骤在与生物清洁的关联中普遍具有基础的、独立的创造性意义。
到目前为止，在用于生物清洁的生物反应器中以及在后续的过程步骤中进行高成本的湿化学分析以确定铵和硝酸盐含量。对此提取部分液体流并进行分析。除了为了针对地方性条件的特殊适应的高昂购置和制造成本之外，还会出现高昂的运行装置成本和维护成本。
与湿化学分析相反，在本发明的框架内规定设定了以测量传感器来确定铵含量和/或硝酸盐含量，这样不再需要其它的化学品，并且不会出现其它运行装置的成本。
在此方面，本发明基于这样的认知，即在生物清洁过程的不同位置上具有可以实现传感器测量的足够小的淤泥含量。这在将工业废水与含有细菌的淤泥混合之前尤其适用于该输送至生物清洁过程的工业废水。此外，当在清洁阶段之后进行膜技术淤泥分离时，利用传感器的测量也才尤其成为可能。例如铵含量可以利用借助于离子选择电极进行电位计测量。硝酸盐和亚硝酸盐含量例如可以借助传感器根据双光束-紫外线-吸附法(Zweistrahl-UV-Adsorptionsverfahren)进行测定。
