申请日2019.02.25
公开(公告)日2019.04.19
IPC分类号C02F9/06; C02F103/34; C02F101/38
摘要
本发明公开了一种分体式电芬顿设备及其高效处理煤化工废水的方法，包括预处理池、电解反应池、沉淀池和电源设备;预处理池包括过滤箱和除油除硫腔，除油除硫腔内部设置有旋流器、环形集油管;电解反应池包括电解腔和芬顿反应腔，电解腔内部设置有极板，芬顿反应腔内部设置pH检测装置和搅拌装置;电源设备为旋流器、pH检测装置和搅拌装置提供电源;本发明结构简单，有机物矿化程度高，能耗相对较低;对吡啶类、杂环类有机污染物分解去除效果好。
权利要求书
1.一种分体式电芬顿设备及其高效处理煤化工废水的方法，其特征在于，包括预处理池(1)、电解反应池(2)、沉淀池(3)、控制装置和电源设备;所述预处理池(1)包括过滤腔(10)和除油除硫腔(11)，所述过滤腔(10)和除油除硫腔(11)并列设置在预处理池(1)内部，过滤腔(10)上端设置有进液管，过滤腔(10)内部设置有格栅箱(12)，所述格栅箱(12)与所述进液管连接，格栅箱(12)上设置有一次排渣管，所述一次排渣管贯穿预处理池(1)，过滤腔(10)内部底端设置有楔形块，过滤腔(10)上设置有二次排渣管，过滤腔(10)内部设置有吸泵(13)，所述除油除硫腔(11)内部上端设置有旋流器(14)，所述旋转器(14)通过所述吸泵(13)与过滤腔(10)连接，除油除硫腔(11)内部设置有环形集油管(15)，所述环形集油管(15)位于旋转器(14)下端，除油除硫腔(11)位于环形集油管(15)下方的内侧壁上倾斜设置有电极板(16);所述电解反应池(2)包括电解腔(20)和芬顿反应腔(21)，所述电解腔(20)、芬顿反应腔(21)并列设置在电解反应池(2)的内部，且电解腔(20)芬顿反应腔(21)之间导通，电解腔(20)的上端通过导管与除油除硫腔(11)的下端连接，电解腔(20)外部设置有脉冲电源，电解腔(20)内部设置有电解极板(22)，所述脉冲电源为电解极板(22)提供电源，电解腔(20)内部设置有pH检测装置(23)，芬顿反应腔(21)内部设置有搅拌装置(24)和药剂投加盒(25)，所述药剂投加盒(25)上设置有电磁阀，药剂投加盒(25)内部装填有浓硫酸、硫酸亚铁和双氧水;所述沉淀池(3)的上端通过导管与芬顿反应腔(21)的下端连接，沉淀池(3)内部活动设置有沉淀收集桶(30)，所述沉淀收集桶(30)表面设置有通孔，沉淀收集桶(30)底部设置有清理口，所述清理口贯穿沉淀池(3)，沉淀池(3)上端设置有清水管，所述清水管与预处理池(1)连接，沉淀池(3)底部设置有污泥回流管，所述污泥回流管与电解反应池(2)连接;所述控制装置包括控制器、处理器和触摸屏，所述控制器吸泵(13)、旋流器(14)、电极板(16)、pH检测装置(23)、搅拌装置(24)和脉冲电源连接，所述处理器、触摸屏分别与控制器连接;所述电源设备为吸泵(13)、旋流器(14)、电极板(16)、pH检测装置(23)和搅拌装置(24)提供电源。
2.根据权利要求1所述的一种分体式电芬顿设备及其高效处理煤化工废水 的方法，其特征在于，所述电极板(16)设置有3组，每组电极板(16)都包括位于除油除硫腔(11)左侧壁的阳极板和位于除油除硫腔(11)右侧壁的阴极板。
3.根据权利要求1所述的一种分体式电芬顿设备及其高效处理煤化工废水的方法，其特征在于，所述电解腔(20)内部上端设置有自动刮板。
4.根据权利要求1所述的一种分体式电芬顿设备及其高效处理煤化工废水的方法，其特征在于，所述电解极板(22)有两个，两个电解极板(22)均为石墨板，两个电解极板(22)之间间距设置为1-8cm。
5.根据权利要求1所述的一种分体式电芬顿设备及其高效处理煤化工废水的方法，其特征在于，所述沉淀收集桶(30)内部竖直设置有活动杆(300)，所述活动杆(300)贯穿沉淀收集桶(30)上端，位于沉淀收集桶(30)外部的活动杆(300)上设置有法兰调节盘(301)，所述活动杆(300)上设置有沉降板(302)，沉淀收集桶(30)内侧壁上设置有搭板(303)，所述沉降板(302)与搭板(303)活动卡接。
6.根据权利要求1所述的一种分体式电芬顿设备及其高效处理煤化工废水的方法，其特征在于，所述芬顿反应腔(21)内部底端设置有曝气装置(210)。
7.根据权利要求1所述的一种分体式电芬顿设备及其高效处理煤化工废水的方法，其特征在于，所述电解腔(20)内部上设置有自动刮板。
8.根据权利要求1-7任意一项所述的一种分体式电芬顿设备及其高效处理煤化工废水的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)煤化工废水经过进液管进入预处理池(1)内部的过滤腔(10)，经过格栅箱(12)内部的玻璃钢格栅板(122)处理后，杂质经过一次排渣管排出，处理后的废水通过格栅箱(12)流入过滤腔(10)底部进行预沉淀，预沉淀后沉淀物经过二次排渣管排出;接通电源设备，通过操作触摸屏，控制器控制吸泵(13)、旋流器(14)开启，吸泵(13)将预沉淀后的废水泵入旋流器(14)，在旋流器(14)的作用下，油性物质进入环形集油管(15)，煤化工废水经过电极板(16)处理：
(2)控制器控制pH检测装置(23)开启，通过药剂投加盒(25)向电解反应池(2)内部投加药剂，添加浓硫酸至PH为2-7，双氧水投加量为0.1-1wt%，亚铁投加量为双氧水摩尔质量的10%～25%，废水进入电解腔(20)，废水在电解腔(20)中停留脉冲电源电流为200A/m3;控制器控制曝气装置(210)开启，废水在芬顿反应腔(21)内进行芬顿和电解联合反应，反应过程中自动刮板去除上层油脂性泡沫;
(3)通过pH检测装置(23)检测后，将(2)中出水调节pH至7-8，加入助凝剂，所述助凝剂为PAM，助凝剂投加量为5mg/L;废水经过沉淀收集桶(30)处理后进入沉淀(3)，沉淀池(3)内污泥浓度为3000-5000mg/L，沉淀池(3)中废水停留时间为48h，沉淀池(3)内污泥部分通过污泥回流管回流至电解反应池(2)，上清液部分通过清水管回流至预处理池(1)。
说明书
一种分体式电芬顿设备及其高效处理煤化工废水的方法
技术领域
本发明涉及废水处理技术领域，具体涉及一种分体式电芬顿设备及其高效处理煤化工废水的方法。
背景技术
煤化工废水以高浓度煤气洗涤废水为主，含有大量酚、氰、油、氨氮等有毒、有害物质，是处理难度最大、最复杂的废水。而煤化工废水主要来自焦炉煤气初冷和焦化生产过程中的生产用水以及蒸汽冷凝废水，是典型的含有难降解有机化合物的工业废水。不同的工艺流程和生产操作方式所产生的煤化工废水水质差异很大，面对现行国家对煤化工废水的提标排放标准，许多企业都存在着难以稳定达标的技术问题;同时，随着中水回用要求的提出，生化出水不能满足回用系统的进水要求，如何衔接生化出水和回用系统也是本领域需要重点考虑的技术难点。
根据调研，一般煤化工废水生化外排废水中COD浓度约300mg/L，其中含氮杂环类有机物约占45%，这类有机物主要来自焦油分离及精制工艺过程中产生的废水，即焦油废水。含氮杂环类有机物中，吲哚、吡啶、喹啉及异喹啉等是典型的难降解有机物。所以，为了使生化尾水能够到达150mg/L以下或者更低的标准，必须优先考虑对这些含氮杂环类有机物的预处理。因此，探索和研究更有效的焦油废水预处理技术是提高废水处理能效的关键所在。
通常煤化工废水预处理方法有混凝法、超临界氧化法、臭氧化法、超声波法、Fenton氧化法、二氧化氯法、焚烧法、等离子体处理技术等，这些方法加上后续生化处理虽然能够去除酚、氰等污染物质，但是含氮杂环类、苯环有机物难以降解，达不到回用水标准。
发明内容
针对上述存在的技术问题，本发明提供了一种设备简单、处理效率高的分体式电芬顿设备，本发明还提供了一种高效处理煤化工废水的工艺方法。
本发明的技术方案为：一种分体式电芬顿设备，包括预处理池、电解反应池、沉淀池、控制装置和电源设备;预处理池包括过滤腔和除油除硫腔，过滤腔和除油除硫腔并列设置在预处理池内部内部，过滤腔上端设置有进液管，过滤腔内部设置有格栅箱，格栅箱与进液管连接，格栅箱上设置有一次排渣管，一次排渣管贯穿预处理池，过滤腔内部底端设置有楔形块，过滤腔上设置有二次排渣管，过滤腔内部设置有吸泵，除油除硫腔内部上端设置有旋流器，旋转器通过吸泵与过滤腔连接，除油除硫腔内部设置有环形集油管，环形集油管位于旋转器下端，除油除硫腔位于环形集油管下方的内侧壁上倾斜设置有电极板;电解反应池包括电解腔和芬顿反应腔，电解腔、芬顿反应腔并列设置在电解反应池的内部，且电解腔芬顿反应腔之间导通，电解腔的上端通过导管与除油除硫腔的下端连接，电解腔外部设置有脉冲电源，电解腔内部设置有电解极板，脉冲电源为电解极板提供电源，电解腔内部设置有pH检测装置，芬顿反应腔内部设置有搅拌装置和药剂投加盒，药剂投加盒上设置有电磁阀，药剂投加盒内部装填有浓硫酸、硫酸亚铁和双氧水;沉淀池的上端通过导管与芬顿反应腔的下端连接，沉淀池内部活动设置有沉淀收集桶，沉淀收集桶表面设置有通孔，沉淀收集桶底部设置有清理口，清理口贯穿沉淀池，沉淀池上端设置有清水管，清水管与预处理池连接，沉淀池底部设置有污泥回流管，污泥回流管与电解反应池连接;控制装置包括控制器、处理器和触摸屏，控制器为市售，控制器吸泵、旋流器、电极板、pH检测装置、搅拌装置和脉冲电源连接，处理器、触摸屏分别与控制器连接;电源设备为吸泵、旋流器、电极板、pH检测装置和搅拌装置提供电源。
进一步地，电极板设置有3组，每组电极板都包括位于除油除硫腔左侧壁的阳极板和位于除油除硫腔右侧壁的阴极板，最大限度的去除煤化工废水中含油、含硫物质。
进一步地，电解腔内部上端设置有自动刮板，通过自动刮板刮除电解腔内部上端的杂质，保证后续工作的顺利进行。
进一步地，电解极板有两个，两个电解极板均为石墨板，两个电解极板之间间距设置为3-5cm。
进一步地，格栅箱内部水平设置有主管，主管与进液管连接，主管两端竖直设置有支管，每个支管上均设置有5个玻璃钢格栅板;对煤化工废水进行初步过滤处理，避免煤化工废水中的大颗粒杂质进行下游设备，对设备造成破损，一定程度上减少了经济损失。
进一步地，沉淀收集桶内部竖直设置有活动杆，活动杆贯穿沉淀收集桶上端，位于沉淀收集桶外部的活动杆上设置有法兰调节盘，活动杆上设置有沉降板，沉淀收集桶内侧壁上设置有搭板，沉降板与搭板活动卡接;当使用一段时间后，通过法兰调节盘调节活动杆，使得沉降板与搭板脱离，沉降板上的杂质经过沉淀收集桶底部排出，避免沉降板发生堵塞。
进一步地，芬顿反应腔内部底端设置有曝气装置，加快芬顿反应的速率。
一种高效处理煤化工废水的工艺方法，包括以下步骤：
(1)煤化工废水经过进液管进入预处理池内部的过滤腔，经过格栅箱内部的玻璃钢格栅板处理后，杂质经过一次排渣管排出，处理后的废水通过格栅箱流入过滤腔底部进行预沉淀，预沉淀后沉淀物经过二次排渣管排出;接通电源设备，通过操作触摸屏，控制器控制吸泵、旋流器开启，吸泵将预沉淀后的废水泵入旋流器，在旋流器的作用下，油性物质进入环形集油管，煤化工废水经过电极板处理：
(2)控制器控制pH检测装置开启，控制器控制电磁阀开启，通过药剂投加盒向电解反应池内部投加药剂，添加浓硫酸至PH为3-5，双氧水投加量为0.1-1wt%，亚铁投加量为双氧水摩尔质量的25%，废水进入电解腔，废水在电解腔中停留脉冲电源电流为200A/m3;控制器控制曝气装置开启，废水在芬顿反应腔内进行芬顿和电解联合反应，反应过程中自动刮板去除上层油脂性泡沫;
(3)通过pH检测装置检测后，将(2)中出水调节pH至7-8，加入助凝剂PAM，助凝剂投加量为5mg/L;废水经过沉淀收集桶处理后进入沉淀，沉淀池内污泥浓度为3000-5000mg/L，沉淀池中废水停留时间为48h，沉淀池内污泥部分通过污泥回流管回流至电解反应池，上清液部分通过清水管回流至预处理池。
与现有技术相比，本发明的有益效果：
1、酸性曝气除油;一般煤化工废水中的焦油废水中含有大量的重油和轻油。传统的方法采取混凝沉淀(重力除油)除去大量的重油，“静置-沉淀”后上清液中仍然能看到明显的漂浮油质，内含有大量乳状油质和溶解油类，进一步通过气浮除去水中乳状油和轻油;而本发明在上述传统除油工艺的基础上，采用增加电芬顿技术，此时废水呈酸性，酸性条件下，能够浮选出更多的油类物质，同时曝气和电化学氧化还原能够促进废水中大量溶解性油类析出，浮选出更多的油类物质，这种方法极大地减小了后续生化工艺的负荷，降低了废水中污染物料含量。
2、电极氧化还原、芬顿氧化以及电化学联合氧化分解含氮杂环类、苯环有机物;Fenton法是指二价铁离子和过氧化氢作用下，产生强氧化性的羟基自由基，并由其氧化难降解有机化合物;电解法是指废水中大分子等难降解有机化合物通过电解过程在阳、阴两极上分别发生氧化和还原反应转化成为小分子有机物或无机物，以实现废水净化的方法，其有效过程包括电极表面上电化学作用、间接氧化和间接还原、电浮选和电絮凝等过程，分别以不同的作用处理废水中的污染物;而本发明是融合上述两种方法而成，与传统的芬顿和电解相比具有如下优势：(1)反应过程中有部分H2O2产生，加强氧化反应的效能;(2)控制参数较少，主要为电压和电流，便于自动化控制;(3)有机物矿化程度高，且能耗相对较低;(4)对含氮有机物，特别是吡啶类、杂环类分解去除效果好。
3、耦合生化强化技术，去除含氮有机物(吡啶类);含氮杂环类(主要为吡啶)有机物的高毒性及难生物降解特性，吡啶污染的生化处理具有很大的技术难度，在特定条件下、特定微生物的作用下，吡啶能被特定微生物少量降解，难度大、投入高，处理效果十分有限;虽然吡啶是难以氧化降解的环状类、结构稳定的物质，但本发明工艺中多维电极催化氧化处理后，环状结构已被打开，再经芬顿氧化以及电化学联合氧化进一步处理后，B/C比提高，使后继好氧生物处理成为可能。本工艺中，后端生化好氧处理能耗低，能够进一步降解已分解有机物，实现了生化处理吡啶类杂环有机物的目标。
