專利名稱：一種焦化廢水深度處理及回用的工藝及其設備的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種有機廢水深度處理的方法，尤其涉及一種焦化廢水深度處理及回
用的工藝，更特別地，本發(fā)明還提供了用于本發(fā)明工藝中的工藝設備。
背景技術：
焦化廢水是在煤高溫干餾、煤氣凈化和化工產品精制過程中產生的廢水，主要來 源一是剩余氨水，它是在煤干餾及煤氣冷卻中產生出來的廢水，是焦化廢水的主要來源； 二是在煤氣凈化過程中產生的廢水，如煤氣終冷水和粗苯分離水等；三是在焦油、粗苯等精 制過程中及其它場合產生的廢水，焦化廢水主要含有酚、氰、氨氮、硫化物及許多難降解有 機物，可生化性較差，是一種比較難處理的廢水。 隨著焦化產業(yè)結構的升級以及市場競爭秩序的規(guī)范，國家發(fā)改委于2005年實施 的《焦化行業(yè)準入條件》中明確指出焦化廢水經處理后要做到內部循環(huán)使用，酚氰廢水處理 后廠內回用；并在2006年公布的《焦化行業(yè)污染現狀及對策建議》中指出煉焦過程中排放 了大量的苯并[a]芘(BaP)、氰化物等有毒有害物質，其中苯并[a]芘是強致癌物質，對人身 健康危害嚴重，應加強治理，因此提高焦化廢水循環(huán)利用率、減少污水外排、降低新水耗量 已經成為目前鋼鐵工業(yè)企業(yè)廣泛采用的清潔生產工藝之一，而污水回用是實現污水零排放 和資源再利用的最佳選擇。 本著少排或不排污水的原則，現在的焦化廠盡可能將處理后廢水在廠內回用，主 要是做焦化廠的濕法熄焦補充水、除塵補充水和煤廠灑水，這些回用途徑廢水要求水質不 高，一般生化處理工藝出水基本可以滿足要求；但是，伴隨很多焦化企業(yè)工藝改造，濕法熄 焦逐步被干熄焦工藝取代，廢水回用途徑需要重新規(guī)劃，而回用作相對水質要求較高的循 環(huán)冷卻水甚至鍋爐補充水，是一個很好的途徑，因為這些用途補充水量大，水循環(huán)利用的價 值更高。 中國專利號為CN101280461的一種實現焦化廢水回用的處理系統(tǒng)及處理方法，采 用混凝沉淀、光催化臭氧、活性炭過濾技術實現焦化廢水的回用，但是該技術系純粹采用物 理、光化學方式來將有機物降解、礦化，存在運行費用過高的問題。 中國專利號為CN100999366的焦化廢水回用處理方法，采用二氧化氯氧化、沉淀 法去除氨氮、過濾法去除氨氮和反滲透脫鹽的工藝流程，進行廢水的回用，也是純粹采用物 理、化學的方式來進行有機物、氨氮的去除，運行費用也偏高。 中國專利號為CN101077801的用于有機廢水處理的流化床三維電極反應器，專利 號為CN1358672的三維電極反應器及其用于處理有機廢水，都介紹了一種能夠大幅度提高 電氧化效果的三維電極反應器，通過電極、空氣曝氣和填充的粒子電極，實現電氧化效果的 提高。 且以上關于三維電極反應器的專利，均傾向原理介紹，設備也傾向于實驗室規(guī)模， 未能提供能夠應用于工程規(guī)模的設備模型。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的之一是提供了一種焦化廢水深度處理及回用的工藝，其利用混凝沉淀、三維電氧化、生物濾池、超濾技術和反滲透技術聯合達到去除廢水中殘余難降解有機物、懸浮雜質、鹽分之目的，使出水可以回用到生活雜用水、循環(huán)冷卻水、鍋爐補充水，同時反滲透濃水的有機物含量也不會超過國家環(huán)保標準，濃水亦可以回用到對水質要求不太嚴格的場合。 本發(fā)明的另一目的在于提供一種用于焦化廢水深度處理及回用工藝中的工藝設備，其中三維電極反應器使其占用更小面積，更容易工程安裝和拓展，使電極接合裝置更安全和可靠，生物濾池結構使其工藝組合靈活，更容易實現生物脫氮。
本發(fā)明的目的是通過以下技術方案來實現的 —種焦化廢水深度處理及回用的工藝，其主要步驟為將生化處理水，在投加混凝劑后進入沉淀池，污泥從泥斗排出，處理后水進入三維電極反應器，經電氧化處理后出水進入生物濾池，經過生物濾池處理的水進入后續(xù)超濾處理，超濾出水有兩個選擇， 一個為直接回用于工藝用水，除鹽分外，可滿足生活雜用水標準，另外一個選擇是繼續(xù)通過反滲透膜系統(tǒng)處理，處理出水無論是鹽分、有機物還是氨氮都高于冷卻循環(huán)水的要求，反滲透濃水滿足國家排放指標，可以直接排放也可以回用于焦化廠內其它用途。 用于本發(fā)明工藝中的工藝設備，包括混凝沉淀池、三維電極反應器、生物濾池、超濾系統(tǒng)和反滲透脫鹽系統(tǒng)，其中焦化廢水生化處理出水進入混凝沉淀池，混凝沉淀出水口和三維電極反應器連接，三維電極反應出水口和后續(xù)生物濾池連接，生物濾池出水進入外壓超濾膜系統(tǒng)，超濾系統(tǒng)出水可直接回用，也可以繼續(xù)經過反滲透系統(tǒng)脫鹽后回用。
所述的混凝沉淀池，是通過對焦化廢水生化池出水投加藥劑，如聚合硫酸鐵或者聚合硫酸鋁，以去除廢水中懸浮雜質及部分有機物，具體實施可在原生化系統(tǒng)二沉池投加，也可以在二沉池出水后續(xù)增加混凝沉淀工藝，其目的是保證三維電極反應器正常運行不致堵塞。 所述的三維電極反應器，主要結構包括垂直型三維電極、高阻抗粒子材料、曝氣系統(tǒng)，其中陰陽極板的布置形式采用模塊化布置，易于工程安裝和擴展，同時獨特設計的電源接合方式保證系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行，三維電極反應器在很短時間內分解廢水中難降解有機物，其分解不用達到礦化程度，目的主要是促進后續(xù)生物濾池生物利用效果，停留時間控制在10 30分鐘。 所述的新型生物濾池，是通過接觸填料和生物濾料(可為陶粒、活性炭等固體顆粒)上附著的微生物在好氧及兼氧條件下將經過三維電極反應器預處理的有機物分解利用，生物濾池包括濾料、曝氣系統(tǒng)以及濾池反沖洗系統(tǒng)。 所述的超濾系統(tǒng)，采用外壓中空纖維膜，運行中根據需要在進水中投加少量絮凝
劑，超濾系統(tǒng)包括膜組件、進水泵和反洗系統(tǒng)，其中反沖洗采用汽水聯合反沖洗。 所述的反滲透系統(tǒng)，進水經過前處理已經達到很好之水質，可保證反滲透膜的安
全運行，作為一個可選擇的工藝，反滲透系統(tǒng)主要任務為脫鹽，同時出水的有機物也會達到
更低之效果，以使出水能回用作更嚴格的工藝用水，反滲透系統(tǒng)包括保安過濾器、反滲透膜
組件、高壓泵及清洗系統(tǒng)。 本發(fā)明在混凝沉淀和三維電極反應的基礎上，使30 % 40%的有機物得到去除，同時殘余有機物的可生化性大幅度提高，有利于后續(xù)低成本的生物濾池工藝運行，和單獨采用混凝沉淀_化學氧化工藝相比，三維電氧化_生物濾池工藝可以大幅度降低運行費用，達到合理工程設計和運行之目的，同時三維電氧化僅負責提高廢水生化性，而不是將有機物徹底礦化，設備投資成本低。


圖1是本發(fā)明實施例的處理工藝流程示意圖； 圖2是本發(fā)明實施例的三維電極反應器結構示意圖； 圖3為圖2的側面結構示意圖； 圖4是本發(fā)明實施例的三維電極反應器多個組件組合示意圖； 圖5是本發(fā)明實施例的三維電極反應器電源接合機構示意圖； 圖6是本發(fā)明實施例的生物濾池示意圖。
具體實施例方式
下面結合附圖對本發(fā)明作進一步的詳細描述 見圖1， 一種焦化廢水深度處理及回用的工藝及其設備，主要步驟為生化處理水a在投加混凝劑b后進入沉淀池1，經沉淀池1處理后將污泥c從泥斗排出，處理后水進入三維電極反應器2，三維電極反應器2內提供有攪拌所需的空氣d，經電氧化處理后出水進入生物濾池3，生物濾池3中供給有生物濾池所需的空氣e及濾池逆洗所需要的空氣和水f，經過生物濾池3處理的水進入后續(xù)超濾處理工藝4，超濾處理過程中供給有反沖洗水及空氣g，超濾出水有兩個選擇， 一為直接回用于工藝用水h，除鹽分外，可滿足生活雜用水標準，另外一個選擇是繼續(xù)通過反滲透膜系統(tǒng)5處理，處理出水i無論是鹽分、有機物還是氨氮都高于冷卻循環(huán)水的要求，反滲透濃水j滿足國家排放指標，可以直接排放也可以回用于焦化廠內作其它用途。 本發(fā)明的工藝設備中提供了一種可應用于實際工程的三維電極反應器裝置，如果處理水量增加，可以依照圖4進行擴展，見圖2、圖3，三維電極反應器結構示意圖，主要結構包括陰極板22和陽極板23，進水20，出水21，進氣口 32，排空口 33，排氣口 34，電源接合機構35，設備上蓋板31，高阻抗粒子填料24，濾頭30，陽極板23與電源接合機構35連接，高阻抗粒子填料24分布與陰極板22和陽極板23間，濾頭30用于攪拌空氣布氣，設備采用絕緣PVC或PE板制造，在兩側板25上刻凹槽，以固定陰極板22和陽極板23，其中陰極板22可以采用不銹鋼材質，陽極板23采用基體為鈦網鍍不同貴金屬的鍍件，陽極之選擇對于三維電極反應器是非常之重要的，根據不同水質、不同處理要求、不同電流密度設計采用不同材質的陽極，進水20在陰極極板間上下折流前進，因為陽極板23為網狀結構，水容易透過，而陰極板22為不銹鋼板，在需要的上下位置開過水通道，即可保證水的通過，處理后出水21進入后續(xù)生物濾池。 見圖4，三維電極反應器多個組件組合示意圖，在用于不同水量時，采用中間隔板40將反應器格成數格，同時可以調整不同格之間的連接狀態(tài)，如串連或者并聯連接，以保證三維電極反應器處理之效果。 見圖5，三維電極反應器電源接合機構示意圖，相臨的陰極板53或者同時的陽極板54通過螺絲52和電源接合器51連接，電源接合器采用外表絕緣的銅材質，并通過接線器50和電源連接，本三維電板反應器電源接合機構在應用于實際工程時可以有不同變形，一個接合器也可以同時接2個以上的電極板。 圖6是本發(fā)明實施方式提供的一種可同時硝化-反硝化的生物濾池，進水61首先
進入一個帶柔性填料62和空氣曝氣60的好氧硝化池70，好氧硝化池70內設置有接觸填
料區(qū)所用曝氣盤66，硝化后廢水進入裝填陶粒濾料68的生物濾池71，濾池可以厭氧反硝化
運行進行脫氮，也可以通過曝氣進氣65和曝氣管69進行曝氣好氧操作，經過逆洗布水系統(tǒng)
67后，將達標的濾池逆洗水64由濾池出水63排出進入后續(xù)處理工藝。 圖6另外一實施方式為將生物濾池71中陶粒68更換為無煙煤和石英砂，形成多
介質過濾器，接觸氧硝化池70出水直接進入多介質過濾器去除懸浮物。 圖6另外一實施方式為將生物濾池71中陶粒68更換為活性炭，形成活性炭過濾
器，接觸氧硝化池70出水直接進入活性炭過濾器進一步吸附去除有機物。 超濾系統(tǒng)及反滲透系統(tǒng)需參考實際工程運行方式，在此不在一一實施說明。 最后說明的是本發(fā)明不應被上述說明圖式中組件的詳細結構及配置應用所限
制，本發(fā)明能具有其它實施例不同的方式來運行，在相同精神內，敘述所用之用語和專有名
詞不應被認定為限制用；一切不脫離本發(fā)明精神和范圍的技術方案及其改進，其均應涵蓋
在本發(fā)明的權利要求范圍中。
權利要求
一種焦化廢水深度處理及回用的工藝，其特征在于，其主要工藝步驟為將生化處理水，在投加混凝劑后進入沉淀池，將污泥從泥斗排出，處理后水進入三維電極反應器，經電氧化處理后出水進入生物濾池，經過生物濾池處理的水進入后續(xù)超濾處理，超濾出水有兩個選擇，一個為直接回用于工藝用水，另外一個選擇是繼續(xù)通過反滲透膜系統(tǒng)處理。
2. —種用于如權利要求1所述的一種焦化廢水深度處理及回用的工藝設備，其特征在于，所述的工藝設備，包括混凝沉淀池、三維電極反應器、生物濾池、超濾系統(tǒng)和反滲透脫鹽系統(tǒng)，混凝沉淀出水口和三維電極反應器連接，三維電極反應出水口和后續(xù)生物濾池連接，生物濾池出水進入外壓超濾膜系統(tǒng)或反滲透脫鹽系統(tǒng)。
3. 根據權利要求2所述的一種焦化廢水深度處理及回用的工藝設備，其特征在于，所述的混凝沉淀池，其處理方法是通過對焦化廢水生化池出水投加藥劑，以去除廢水中懸浮雜質及部分有機物，可在原生化系統(tǒng)二沉池投加，也可以在二沉池出水后續(xù)增加混凝沉淀工藝。
4. 根據權利要求2所述的一種焦化廢水深度處理及回用的工藝設備，其特征在于，所述的三維電極反應器，由垂直型三維電極、高阻抗粒子材料、曝氣系統(tǒng)組成，結構上包括陰極板和陽極板，進氣口 ，排空口 ，排氣口 ，電源接合機構，上蓋板，高阻抗粒子填料，濾頭，相臨的陰極板或者同時的陽極板與電源接合機構連接，電源接合機構固定在上蓋板上，上蓋板上開有排氣口 ，高阻抗粒子填料分布與陰極板和陽極板間，濾頭用于攪拌空氣布氣，在兩側板上刻凹槽，陰極板和陽極板固定在凹槽內，陰、陽極板采用模塊化布置，整體采用絕緣PVC或PE板制造。
5. 根據權利要求4所述的一種焦化廢水深度處理及回用的工藝設備，其特征在于，所述的陽極板為網狀結構，所述的陰極板為不銹鋼板。
6. 根據權利要求2或4所述的一種焦化廢水深度處理及回用的工藝設備，其特征在于，所述的三維電極反應器，根據水量的不同，采用中間隔板將反應器格成數格，格與格之間為串連或者并聯連接。
7. 根據權利要求4所述的一種焦化廢水深度處理及回用的工藝設備，其特征在于，所述的電源接合器，采用外表絕緣的銅材質，并通過螺絲與一個或兩個以上的電極板連接，并通過接線器和電源連接。
8. 根據權利要求2所述的一種焦化廢水深度處理及回用的工藝設備，其特征在于，所述的生物濾池，包括好氧硝化池和生物濾池，結構包括柔性填料、曝氣盤、陶粒濾料、逆洗布水系統(tǒng)、曝氣管，柔性填料和曝氣盤設置于好氧硝化池內，陶粒濾料、逆洗布水系統(tǒng)、曝氣管設置于生物濾池內，其處理步驟為進水首先進入一個帶柔性填料和空氣曝氣的好氧硝化池，硝化后廢水進入裝填陶粒濾料的生物濾池，濾池可以運行厭氧反硝化進行脫氮，也可以通過曝氣進氣和曝氣管進行曝氣好氧操作，經過逆洗布水系統(tǒng)后，將達標的濾池逆洗水由濾池出水排出進入后續(xù)處理工藝。
9. 根據權利要求8所述的一種焦化廢水深度處理及回用的工藝設備，其特征在于，所述的陶粒濾料，可更換為無煙煤和石英砂，形成多介質過濾器，或更換為活性炭，形成活性炭過濾器。
10. 根據權利要求2所述的一種焦化廢水深度處理及回用的工藝設備，其特征在于，所述的超濾系統(tǒng)，結構由膜組件、進水泵和反洗系統(tǒng)組成，膜采用外壓中空纖維膜，運行中投加少量絮凝劑，反洗系統(tǒng)采用汽水聯合反沖洗。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種焦化廢水深度處理及回用的工藝及其設備，屬于環(huán)保技術領域，主要步驟為將生化處理水內投加混凝劑后進入沉淀池，將污泥從泥斗排出，處理后水進入三維電極反應器，經電氧化處理后出水進入生物濾池，經過生物濾池處理的水進入后續(xù)超濾處理，超濾出水有兩個選擇，一個為直接回用于工藝用水，另外一個選擇是繼續(xù)通過反滲透膜系統(tǒng)處理，處理過程中采用的混凝沉淀池、三維電極反應器、生物濾池、超濾系統(tǒng)和反滲透脫鹽系統(tǒng)工藝設備，達到去除廢水中殘余難降解有機物、懸浮雜質、鹽分之目的，使出水可以回用，同時反滲透濃水的有機物含量也不會超過國家環(huán)保標準，濃水亦可以回用到對水質要求不太嚴格的場合，達到廢水的零排放之目標。
文檔編號C02F9/14GK101746923SQ20091005666
公開日2010年6月23日 申請日期2009年8月19日 優(yōu)先權日2009年8月19日
發(fā)明者趙立功 申請人:趙立功