申请日 20161205
公开（公告）日 20210126
IPC分类号 C02F9/14
摘要
一种煤干馏废水处理的方法，采用隔油‑旋流气浮‑过滤‑萃取脱酚‑精馏蒸氨‑生物缺氧‑SBR氧化‑CWPO氧化‑混凝沉淀等单元联用技术，该方法可有效去除煤干馏废水废水中的焦油、氨氮、酚类等有机污染物。其中旋流气浮单元除油率达到93.8％，萃取脱酚单元挥发酚去除率达到98.3％；精馏蒸氨单元氨氮去除率达到95.8％。本发明技术成熟、稳定可靠，煤干馏废水处理后达到《炼焦化学工业污染物排放标准》GB16171‑2012直接排放要求，具有推广价值。
权利要求书
1.一种煤干馏废水处理方法，废水经隔油-旋流气浮-过滤-萃取脱酚-精馏蒸氨-生物缺氧-SBR氧化-CWPO氧化-混凝沉淀技术依次串联联用处理，具体步骤如下：
1）隔油：煤干馏废水中含有大量的煤焦油，主要以浮油、悬浮油和乳化油形式存在，采用隔油池去除废水中的浮油及部分的重油；停留时间50～90min，浮油浮在液面，由收油管收走，重油沉入池底回收；
2）旋流气浮：将步骤1)出水经提升泵通过射流器，同时加入酸破乳，pH在2～4，从切向入口进入旋流气浮除油器中，经由入口螺旋片在容器内形成旋流；由于高速旋转产生的离心力作用，密度较大的水将向罐壁移动，而包含油滴和气泡的较轻的成分将被压向罐中间的防涡流内筒，到达内筒壁；油滴和气泡因密度小于周围的水而结合并上升，通过气泡的上升对油滴进行一次浮选；同时，在容器内中部通过回流泵产生的二次溶气水对污水进行二次溶气浮选，对下沉的污水进行油水分离，分离出的油滴在内筒内上升；而其他较重颗粒沿罐壁向罐底下沉，以油泥的形式由底部的油泥出口排出；由气泡吸附的油滴逐渐凝聚增大，在气浮室中液体的上层形成油或乳状液的连续层，产生的油气堆积物通过分离管道出口连续不断地被排出；处理过的水由旋流分离器与外筒之间的间隙通过溢流堰排出；
3）过滤：将步骤2）出水经过核桃壳过滤器过滤，利用核桃壳亲水疏油性，去除废水中的油和悬浮物；滤速5m/h；
4）萃取脱酚：将步骤3）出水经过射流器，同时加入酸性体系萃取剂，使萃取剂和废水充分混合，在萃取塔内，废水中的酚类进入萃取相，达到脱酚的目的；萃取剂与废水体积比例为0.5～1，相分离时间10～20min；
5）萃取剂再生：将步骤4）萃取剂加入碱液，通过搅拌，萃取剂与碱液充分混合进入再生塔，在塔内萃取剂中的酚类以酚类盐的形式沉淀下来，再生后的萃取剂回用萃取脱酚；再生剂采用15～20%质量浓度的氢氧化钠，萃取剂与再生剂的体积比例为3～5，相分离时间30～50min；
6）精馏蒸氨：将步骤4）出来的水加碱调pH在12～13，进入精馏塔，用蒸汽加热，控制温度90～98℃，采用循环水冷却，氨水回收；精馏塔出水pH控制在7～8；
7）生物缺氧：将步骤6）出水进入生物缺氧池，在厌氧菌的作用下氧化分解有机物，同时将SBR好氧池溶液50～100%回流，实现短程反硝化脱氮；生物缺氧池内HRT为 10～16h；
8）SBR氧化：将步骤7）出水进入SBR好氧氧化池，同时底部曝气头曝气，通过微生物的新陈代谢降解有机物；同时利用间歇时间进行高效脱氮；曝气时间26～32h，间歇时间12～16h；
9）CWPO催化氧化：将步骤8）出水进入CWPO氧化塔，同时加入过氧化氢氧化剂，在催化剂的作用下，加速氧化分解进程，降低废水中的有机物浓度；CWPO氧化塔空速0.5～21；
10）混凝沉淀：将步骤9）出水进入混凝沉淀池，先后加入无机混凝剂和有机助剂，形成絮体在沉淀池中沉淀，清水达标排放；无机混凝剂加药量100～150 mg/L，有机助剂加药量3～5 mg/L，沉淀时间1.5～2h。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：隔油池采用斜管沉淀原理，填充Φ50蜂窝状塑料斜板。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于：旋流气浮中的酸为硫酸。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于：精馏蒸氨加的碱为氢氧化钠。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于：CWPO催化氧化的过氧化氢氧化剂的浓度为27～30%。
说明书
一种煤干馏废水处理的方法
技术领域
本发明属于一种煤化工废水处理的方法，具体涉及一种隔油-旋流气浮-过滤-萃取脱酚-精馏蒸氨-生物缺氧-SBR氧化-CWPO氧化-混凝沉淀处理煤干馏废水的方法，该方法可有效去除煤化工废水特别是煤干馏废水中的焦油、氨氮、酚类、氰化物等有机污染物，属于废水处理技术领域。
背景技术
煤炭传统加工方法主要分为高温焦化以及低温干馏两种方法。高温焦化常用于生产焦炭，同时附加产煤焦油以及煤气，高温焦化温度最高可达900～1100℃。低温干馏则主要是生产半焦，同时附加生产煤焦油以及煤气，低温干馏则一般控制在400～600℃之间。低温干馏最主要目的即为获取较多煤焦油，较适用于褐煤以及烟煤等挥发份相对较高的煤种，是我国劣质煤有效利用途径之一。
煤干馏过程中不可避免的产生大量废水，这些废水主要来自油气洗涤水。煤干馏过程中，回转反应炉热解产生的高温油气通过导气管进入到洗涤塔，在这里气体与循环氨水直接接触进行传质传热，洗掉粉尘并使煤焦油和热解水冷凝下来。此外，煤炭中本身所含水分以及在400～600℃的温度条件下在反应炉内发生热解反应产出的热解水也是煤干馏废水的重要来源。煤干馏过程中产生的废水部分经除焦油后作为洗涤水循环使用，这部分水称为循环氨水；剩余废水通往废水处理车间进行处理，这部分水称为剩余氨水。由于质煤及不同于传统的煤气化或焦化工艺，因此，所产生的剩余氨水及循环氨水均含有高浓度酚类、氨氮、COD、氰化物等有毒有害物质。其中，酚类化合物的含量最多，包括苯酚、邻甲酚、对甲酚、二甲酚等单元酚以及邻苯二酚、对苯二酚、苯三酚等多元酚。同时还含有众多难以生物降解的二氮杂苯、吡啶、喹啉、吲哚等杂环化合物和联苯、萘、苯并吡、蒽、菲等多环芳烃(PAHs)。此外，煤气化废水中还有大量的无机污染物，一般以铵盐的形式存在，如碳酸铵、碳酸氢铵、氰化铵、硫化铵、硫氰化铵等。煤化工废水的可生化性很差，而且煤的级别越低，水质越恶劣。有些高pH值煤气化废水中的焦油严重乳化，更加难以进行处理。
煤干馏废水中的酚类为细胞原浆毒物，低浓度能使蛋白质变性，高浓度能使蛋白质沉淀，对各种细胞有直接毒害，对皮肤和黏膜表皮有强烈的腐蚀作用；氨氮在有氧条件下发生硝化反应生成的亚硝酸盐对人类有毒害作用，能致癌或致突变。氰化物属剧毒物质，能引起中枢神经中毒，导致麻痹和窒息；苯并芘等部分多环芳烃有较强的致癌性。煤气化废水排入水体后，势必对水生生物有毒害作用。同时，消耗受纳水体中溶解氧，导致水中溶解氧急剧降低。另外，还能导致水体富营养化，使水体中藻类过度增殖，产生异味而使水质恶化，给饮用水源、水产业、工业和旅游业带来很大的危害。如果煤干馏废水不经处理直接排放，或者处理程度不够而排放，势必造成严重的环境污染。目前，国内多数的煤化工废水因预处理阶段焦油和酚去除效率低而影响微生物的活性，造成排水难以达标排放，成为煤化工及废水处理技术瓶颈。
发明内容
针对煤干馏废水处理难度高、处理成本高、出水不达标及环境污染等问题，本发明的目的在于提供一种煤干馏废水处理的方法，即隔油-旋流气浮-过滤-萃取脱酚-pH调节-精馏蒸氨-生物缺氧-SBR氧化-CWPO氧化-混凝沉淀处理煤干馏废水的方法，煤干馏废水处理后，达到《炼焦化学工业污染物排放标准》GB16171-2012。
为了实现上述目的，隔油-旋流气浮-过滤-萃取脱酚-pH调节-精馏蒸氨-生物缺氧-SBR氧化-CWPO氧化-混凝沉淀处理煤干馏废水。采用隔油池去除煤干馏废水中的浮油和灰渣；采用旋流气浮除油器去除乳化油和悬浮油；采用过滤器去除废水中微量的油及悬浮物；采用萃取塔去除废水中的酚类；采用精馏脱氨塔去除废水中的氨；采用生物缺氧池-SBR氧化池去除废水中的有机物，降低COD；采用CWPO氧化塔分解废水中的难生物降解有机物；采用混凝沉淀池去除废水中的悬浮物质及吸附卷带部分有机物。
所述方法包括具体步骤：
1)隔油：煤干馏废水中含有大量的煤焦油，主要以浮油、悬浮油和乳化油形式存在，采用隔油池去除废水中的浮油及少量的重油。隔油池采用斜管沉淀原理，填充Φ50塑料斜板填料，停留时间50～90min，浮油浮在液面，由收油管收走，重油沉入池底回收；
2)旋流气浮：旋流气浮除油器是集旋流与气浮于一体的高效除油、除渣及分选的装置。步骤1)出水中含有悬浮油及乳化油，经提升泵通过射流器，同时加入酸破乳，pH在2～4，酸与废水中的碳酸盐及碳酸氢盐反应，生成微小二氧化碳气泡，溶气水从切向入口进入旋流气浮除油器中，经由入口螺旋片在容器内形成旋流。由于高速旋转产生的离心力作用，密度较大的水将向罐壁移动，而油滴和气泡等较轻的成分将被压向罐中间的防涡流内筒，到达内筒壁。油滴和气泡因密度小于周围的水而结合并上升，通过气泡的上升对油滴进行一次浮选。同时，在容器内中部通过回流泵产生的二次溶气水对污水进行二次溶气浮选，对下沉的污水进行油水分离，分离出的油滴在内筒内上升。而其他较重颗粒沿罐壁向罐底下沉，以油泥的形式由底部的油泥出口排出。由气泡吸附的较小油滴逐渐凝聚产生较大的油滴，在气浮室中液体的上层形成油或乳状液的连续层，产生的油气堆积物通过分离管道出口连续不断地被排出。处理过的水由旋流分离器与外筒之间的间隙通过溢流堰排出。
3)过滤：过滤器采用核桃壳过滤器，进一步去除废水中的残留油，保护萃取剂。步骤2)出水经过核桃壳过滤器过滤，利用核桃壳亲水疏油性，去除废水中的油和悬浮物。滤速5m/h。
4)萃取脱酚：步骤3)出水经过射流器，同时加入酸性体系萃取剂，使萃取剂和废水充分混合，在萃取塔内，废水中的酚类进入萃取相，达到脱酚的目的。萃取剂与废水体积比例为0.5～1，相分离时间10～20min。
5)萃取剂再生：将步骤4)萃取剂加入碱液，通过搅拌，萃取剂与碱液充分混合，在再生塔内萃取剂中的酚类以酚类盐的形式沉淀下来，再生后的萃取剂回用萃取脱酚。再生剂采用15～20％浓度的氢氧化钠，萃取剂与再生剂的比例为3～5，相分离时间30～50min。
6)精馏蒸氨：步骤4)出来的水加碱调pH在12～13，进入精馏塔，用蒸汽加热，控制温度90～98℃，采用循环水冷却，氨水回收；精馏塔出水pH控制在7～8。
7)生物缺氧：步骤6)出水进入生物缺氧池，在厌氧菌的作用下氧化分解有机物，同时SBR好氧池溶液50～100％回流，实现短程反硝化脱氮。生物厌氧池内HRT为12h。
8)SBR氧化：利用SBR工艺的耐高盐、耐冲击负荷、耐有毒物质等特性，步骤7)出水自流进入SBR好氧氧化池，同时底部曝气头曝气，通过微生物的新陈代谢降解有机物。同时利用间歇时间进行高效脱氮。曝气时间26～32h，间歇时间12～16h。
9)CWPO催化氧化：煤干馏废水中有一定量的难生物降解的有机物，只能通过化学氧化分解，所以，步骤8)出水进入CWPO氧化塔，同时加入过氧化氢氧化剂，在催化剂的作用下，加速氧化分解进程，降低废水中的有机物浓度。CWPO氧化塔空速1。
10)混凝沉淀：利用混凝剂脱色、卷带吸附废水中的有机物。步骤9)出水自流入混凝沉淀池，先后加入无机混凝剂和有机助剂，形成絮体在沉淀池中沉淀，清水达标排放。无机混凝剂加药量100～150mg/L，有机助剂加药量3～5mg/L，沉淀时间1.5～2h。
本发明具有以下优点：
①旋流气浮除油器是集旋流与气浮于一体的高效除油、除渣及分选的装置，由于该装置高效，停留时间短，降低废水处理投资；
②利用煤干馏废水含有碳酸盐及碳酸氢盐与酸反应生成二氧化碳的特性，产生大量的微小气泡，在旋流气浮器内用于气浮，减少气泡发生器设备投资；
③采用自主研发的DA型酸性体系萃取剂脱酚，萃取脱酚效率高，萃取和再生时间短；
④采用自主研发的CWPO氧化处理工艺，能够有效去除难生化降解有机物、有毒无机物等，具有去除效率高、操作条件温和。
⑤该方法可有效去除煤干馏废水废水中的焦油、氨氮、酚类等有机污染物。其中旋流气浮单元除油率达到90％以上，萃取脱酚单元挥发酚去除率达到95％以上；精馏蒸氨单元氨氮去除率达到95％以上。本发明技术成熟、稳定可靠，煤干馏废水处理后达到《炼焦化学工业污染物排放标准》GB16171-2012直接排放要求，具有推广价值。
发明人 （于永辉;孙承林;赵颖;）
