專利名稱：一種電芬頓-混凝組合工藝處理焦化廢水的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于工業(yè)廢水處理技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種采用電芬頓-混凝組合工藝深 度處理焦化廢水的方法。
背景技術(shù)：
焦化廢水主要來(lái)自鋼鐵企業(yè)中的焦化廠，化學(xué)成分十分復(fù)雜，含有多種難以被微 生物降解或有生物毒性的有機(jī)物以及大量的氨鹽、硫化物、氰化物等無(wú)機(jī)鹽類，是一類很難 凈化處理的有機(jī)工業(yè)廢水。 目前，我國(guó)現(xiàn)有的焦化廢水處理技術(shù)主要是采用A/0或Α/Α/0的 生物處理法結(jié)合混凝沉淀法，生物處理出水中的懸浮物、有機(jī)污染物、鹽等含量仍然較高， 很難實(shí)現(xiàn)焦化廢水的再生利用。目前許多焦化廠面臨著焦化廢水深度處理回用的難題，對(duì)現(xiàn)有焦化廢水深度處理 工藝進(jìn)行升級(jí)改造已非常迫切。國(guó)家環(huán)保部建議冷卻回用水水質(zhì)最低標(biāo)準(zhǔn)為C0D<60mg/ L。即使是達(dá)標(biāo)排放的焦化廢水，其有機(jī)物、懸浮物、硬度、含鹽量和油等指標(biāo)都較高，所含有 機(jī)物基本不能被微生物降解，所以將該廢水回用于循環(huán)冷卻水有很大難度。焦化廢水深度回用處理既要去除水中的大量有機(jī)物、油、懸浮物，同時(shí)兼顧去除水 中的鹽分、硬度、堿度與氯化物等。焦化廢水深度處理方法較多，各有優(yōu)缺點(diǎn)單一方法處理 效果不佳，在實(shí)際應(yīng)用中通常是兩三種方法聯(lián)合使用，才能使水質(zhì)達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)。處理手段大體 為預(yù)處理+膜法主體工藝。常見(jiàn)的預(yù)處理工藝有化學(xué)絮凝法、化學(xué)氧化法、活性炭吸附法、 多介質(zhì)過(guò)濾法、BAF、MBR法等；主體工藝一般采用超濾、納濾、反滲透等膜技術(shù)。目前國(guó)內(nèi)焦化廢水深度處理工程剛剛起步，已建成的焦化廢水深度處理工程如天 津某焦化廠采用的工藝流程為生化好氧出水一MBR—反滲透；新疆某焦化廠采用的工藝 流程為生化好氧出水一混凝反應(yīng)池一混凝沉淀池一曝氣生物濾池一超濾一反滲透工藝。從以上幾個(gè)已經(jīng)建成的工程運(yùn)行情況來(lái)看，采用膜技術(shù)的項(xiàng)目出水水質(zhì)基本都能 達(dá)到要求，膜技術(shù)已成為焦化廢水深度處理的關(guān)鍵技術(shù)，但這些采用膜技術(shù)的工程也存在 不少問(wèn)題膜生物反應(yīng)器(MBR)的膜污染比較嚴(yán)重，膜通量下降比較快；曝氣生物濾池處理 效果不明顯；反滲透膜污染比較嚴(yán)重，化學(xué)清洗比較頻繁；反滲透濃縮液產(chǎn)量大，易造成二 次污染等。焦化廢水經(jīng)生化處理后，酚、氰和氨氮一般都容易得到控制，殘留在廢水中的有 機(jī)物一般都是難生物降解的苯環(huán)、雜環(huán)類物質(zhì)，胞外聚合物(EPS)、溶解性微生物代謝產(chǎn)物 (SMP)、細(xì)小懸浮物以及部分還原性物質(zhì)等。上述物質(zhì)極易導(dǎo)致反滲透膜污染。焦化廢水深度處理回用的難點(diǎn)在于對(duì)有機(jī)物的去除。膜廠家針對(duì)工業(yè)廢水開(kāi)發(fā)了 耐污染的反滲透膜，但是在實(shí)際工程中為保障膜系統(tǒng)安全，通常還是將進(jìn)入反滲透系統(tǒng)的 廢水COD濃度控制在20 50mg/L，而以上生化兩種方案進(jìn)入反滲透系統(tǒng)的COD均在250mg/ L左右。因此，膜系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵是預(yù)處理的穩(wěn)定有效，研究深度處理預(yù)處理方法的重 要性和現(xiàn)實(shí)意義就顯得尤為突出?；炷恋矸ㄍ顿Y少，設(shè)備簡(jiǎn)單，對(duì)有機(jī)物處理效果良好。Fenton試劑具有較強(qiáng)氧 化能力，體系中反應(yīng)生成的· OH自由基能有效地氧化各種有毒和難處理的有機(jī)化合物。電化學(xué)氧化處理技術(shù)是使有機(jī)物在電極上發(fā)生直接電化學(xué)反應(yīng)或利用電極表面產(chǎn)生的強(qiáng)氧 化性活性物質(zhì)使有機(jī)物發(fā)生氧化還原轉(zhuǎn)變?；钚蕴课絼?duì)有機(jī)物的去除可以達(dá)到較高的 去除效率。多種方法、技術(shù)和工藝的組合深度處理焦化廢水的方法不斷產(chǎn)生。絮凝沉淀和 Fenton試劑等方法會(huì)在廢水中引入大量鐵離子及硫酸根離子，從而加重膜污染及結(jié)垢，不 宜大量使用，但完全采用高級(jí)氧化的投資及成本太高，活性炭?jī)r(jià)格昂貴，且需酸洗再生，再 生設(shè)備容易腐蝕，運(yùn)行成本高。因此，研究經(jīng)濟(jì)可行的焦化廢水深度處理技術(shù)破在眉睫。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有焦化廢水生化出水COD達(dá)標(biāo)難、深度回用處理存在的問(wèn)題，本發(fā)明的目 的在于提供一種電芬頓_混凝組合工藝深度處理焦化廢水的方法，對(duì)焦化廢水生化出水進(jìn) 行深度預(yù)處理，將廢水中COD的濃度降低至60mg/L以下，解決生化處理存在的問(wèn)題，達(dá)到膜 分離深度處理進(jìn)水要求。降低處理成本，同時(shí)保證深度處理出水達(dá)到回用水質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供的電芬頓-混凝組合工藝深度處理焦化廢水的方 法，其步驟如下焦化廢水生化出水引入調(diào)節(jié)池、調(diào)節(jié)水量和酸堿度，調(diào)節(jié)池出水進(jìn)入電化 學(xué)反應(yīng)器，進(jìn)水口處投加一定量的H2O2，電化學(xué)反應(yīng)器內(nèi)發(fā)生電化學(xué)氧化、芬頓催化氧化和 電絮凝等多種作用，能有效去除對(duì)焦化廢水中的有機(jī)物；電化學(xué)反應(yīng)器出水進(jìn)入混凝沉淀 池，進(jìn)行絮凝沉淀反應(yīng)，混凝沉淀池出水進(jìn)入中間水池，可進(jìn)行回用處理。具體地說(shuō)，本發(fā)明提供的電芬頓-混凝組合工藝深度處理焦化廢水的方法，包括 如下步驟1)將焦化廢水生化出水引入調(diào)節(jié)池，調(diào)節(jié)水質(zhì)和水量，并調(diào)節(jié)pH至2 4 ；2)將調(diào)節(jié)池出水引入電化學(xué)反應(yīng)器，投加H2O2，調(diào)節(jié)電流密度50-300A/m2 ；3)將電化學(xué)反應(yīng)器的出水引入混凝沉淀池，用堿液將pH調(diào)為7 8，投加絮凝劑， 進(jìn)行絮凝反應(yīng)后進(jìn)行泥水分離；4)混凝沉淀池出水經(jīng)過(guò)砂濾單元過(guò)濾后排放。所述的方法中，步驟2中的水力停留時(shí)間為10 30min。所述的方法中，步驟2中電化學(xué)反應(yīng)器極板為全鐵板，極間距為1 3cm。所述的方法中，步驟2中所用H2O2投量為60 300mg/L。所述的方法中，步驟3中絮凝反應(yīng)時(shí)間小于lOmin，沉淀池水力停留時(shí)間小于 30mino所述的方法中，步驟3中絮凝劑PAM投量為0. 5 5mg/L。本發(fā)明提出的方法處理效果顯著，投資小、運(yùn)行成本低，便于工程化推廣應(yīng)用。


圖1為本發(fā)明處理焦化廢水生化出水的工藝流程圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的技術(shù)原理如下Fenton試劑是一種氧化性能很強(qiáng)的氧化劑。本發(fā)明中H2O2自外部投加，F(xiàn)e2+和Fe3+ 在電化學(xué)反應(yīng)器內(nèi)產(chǎn)生，直流電接通陽(yáng)極后，極板(鐵板)溶出Fe2+，陰極可以再生Fe3+。體系中的H2O2經(jīng)Fe2+催化產(chǎn)生羥基自由基，F(xiàn)e3+催化劑也能激發(fā)這個(gè)反應(yīng)，這兩個(gè)反應(yīng)生成 的· OH自由基能有效地氧化各種有毒和難處理的有機(jī)化合物，對(duì)焦化廢水生化出水中難生 化降解的多環(huán)芳烴、含氮雜環(huán)類物質(zhì)有很好的去除效果。電化學(xué)反應(yīng)器內(nèi)多種過(guò)程協(xié)同去除有機(jī)物。氧化過(guò)程為利用電極表面官能團(tuán)所 具有的活性，在電場(chǎng)的強(qiáng)制作用下，使污染物直接斷鏈或結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，利于混凝或氧化去 除，或利用電極表面產(chǎn)生的強(qiáng)氧化性的羥基自由基，無(wú)選擇地對(duì)有機(jī)物進(jìn)行氧化處理。如果 污水中含有Cl_時(shí)，陽(yáng)極有Cl2生成，可以氧化有機(jī)物和無(wú)機(jī)物。還原過(guò)程為一類是直接還 原，即污染物直接在陰極上得到電子而發(fā)生還原作用，部分有機(jī)物得到電子被還原成易氧 化降解的物質(zhì)。另一類是間接還原，污染物中的陽(yáng)離子首先在陰極得到電子，使得電解質(zhì)中 Fe3+在陰極得到電子還原成Fe2+，進(jìn)行Fe2+的再生?；炷^(guò)程陽(yáng)極鐵板通以直流電后，陽(yáng) 極失去電子，形成Fe2+、Fe3+，與溶液中的0H_生成金屬氫氧化物膠體絮凝劑，微界面吸附能 力極強(qiáng)，將廢水中的有機(jī)物等污染物質(zhì)吸附、共沉淀去除。本發(fā)明采用的電化學(xué)反應(yīng)器為公知的電混凝反應(yīng)器?；谏鲜鲈恚景l(fā)明提出采用電芬頓-混凝工藝對(duì)焦化廢水生化出水進(jìn)行深度 處理，為深度處理后回用提供保證，從而為焦化廢水的治理提供新的技術(shù)途徑和理論依據(jù)。本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下1)將生化出水引入調(diào)節(jié)池，調(diào)節(jié)水質(zhì)和水量以及酸堿度，出水pH控制在2 4 ；2)將步驟1出水引入電化學(xué)反應(yīng)器，進(jìn)水口處投加H2O2，調(diào)節(jié)電化學(xué)反應(yīng)器電流密 度為50 300A/cm2，水力停留時(shí)間為10 30min，出水pH為6左右；3)將步驟2出水引入混凝沉淀池，用堿液將pH調(diào)為7 8，前段曝氣，使殘余Fe2+ 氧化為Fe3+，同時(shí)起到攪拌作用，投加0. 5 5. Omg/L的絮凝劑，水力停留時(shí)間為30min ；4)將步驟3出水引入中間水池，出水COD在60mg/L下，pH在7 8。步驟2所采用電化學(xué)反應(yīng)器中極板為鐵板，極間距為1 3cm，所用H2O2為30% (w/v)，稀釋到一定濃度投加，投量為60 300mg/L。以下結(jié)合實(shí)施例作具體描述。實(shí)施例1山西某焦化廠廢水廠二沉池出水COD為120 150mg/L，其他指標(biāo)都達(dá)到國(guó)家一級(jí) 排放要求。采用本發(fā)明所描述的電芬頓_混凝方法進(jìn)行深度處理。待處理的焦化廢水生化出 水首先進(jìn)入調(diào)節(jié)池，投加酸液調(diào)節(jié)PH為3. 7，然后進(jìn)入電化學(xué)反應(yīng)器，H2O2由水射器在線投 力口，投量為60mg/L，調(diào)節(jié)電流密度為ΙΟΟΑ/m2，停留時(shí)間為30min，電化學(xué)反應(yīng)器出水進(jìn)入混 凝沉淀池，投加堿液將PH調(diào)為7 8，絮凝劑投量為1. Omg/L。本發(fā)明的絮凝劑劑沒(méi)有嚴(yán)格 限定，只要能使液體中固體顆粒集中并能與液體分離的絮凝劑均可采用，本實(shí)施例1和實(shí) 施例2是以常見(jiàn)的PAM(聚丙烯酰胺)為例說(shuō)明。停留時(shí)間為30min，出水COD為51mg/L， 滿足達(dá)標(biāo)排放或進(jìn)入中間水池供回用處理要求。實(shí)施例2 內(nèi)蒙古某焦化廠廢水廠生化出水COD為106mg/L，其他指標(biāo)都達(dá)到國(guó)家一級(jí)排放要求。采用本發(fā)明所描述的電芬頓_混凝方法進(jìn)行深度處理。焦化廢水生化出水進(jìn)入調(diào)節(jié)池，投加酸液調(diào)節(jié)PH為2. 6，然后 進(jìn)入電化學(xué)反應(yīng)器，H2O2投量為150mg/L，調(diào)節(jié)電流密度 為200A/m2，停留時(shí)間為20min，電化學(xué)反應(yīng)器出水進(jìn)入混凝沉淀池，投加堿液將pH調(diào)為7 8，絮凝劑PAM投量為0. 5mg/L,停留時(shí)間為15min，出水COD為42mg/L，可達(dá)標(biāo)排放或進(jìn)入中 間水池供回用處理。
權(quán)利要求
1.一種電芬頓-混凝組合工藝處理焦化廢水的方法，包括如下步驟1)將焦化廢水生化出水引入調(diào)節(jié)池，調(diào)節(jié)水質(zhì)和水量，并調(diào)節(jié)PH至2 4；2)將調(diào)節(jié)池出水引入電化學(xué)反應(yīng)器，投加H2O2，調(diào)節(jié)電流密度50-300A/m2；3)將電化學(xué)反應(yīng)器的出水引入混凝沉淀池，用堿液將pH調(diào)為7 8，投加絮凝劑，進(jìn)行 絮凝反應(yīng)后進(jìn)行泥水分離；4)混凝沉淀池出水經(jīng)過(guò)砂濾單元過(guò)濾后排放。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，步驟2中的水力停留時(shí)間為10 30min。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，步驟2中電化學(xué)反應(yīng)器極板為全鐵板，極間距為 1 3cm0
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，步驟2中所用H2O2投量為60 300mg/L。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，步驟3中絮凝反應(yīng)時(shí)間小于lOmin，水力停留時(shí) 間小于30min。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，步驟3中絮凝劑PAM投量為0.5 5mg/L。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，步驟4排放的出水進(jìn)入中間水池進(jìn)行回用。
全文摘要
一種電芬頓-混凝組合工藝處理焦化廢水的方法，包括如下步驟1)將焦化廢水生化出水引入調(diào)節(jié)池，調(diào)節(jié)水質(zhì)和水量，并調(diào)節(jié)pH至2～4；2)將調(diào)節(jié)池出水引入電化學(xué)反應(yīng)器，投加H2O2，調(diào)節(jié)電流密度50-300A/m2；3)將電化學(xué)反應(yīng)器的出水引入混凝沉淀池，用堿液將pH調(diào)為7～8，投加絮凝劑，進(jìn)行絮凝反應(yīng)后，進(jìn)入沉淀池進(jìn)行泥水分離；4)沉淀池出水經(jīng)過(guò)砂濾單元過(guò)濾后排放。本發(fā)明提供的方法可對(duì)焦化廢水生化出水進(jìn)行深度處理，出水COD、氨氮和色度可以達(dá)到國(guó)家一級(jí)排放要求，達(dá)到膜分離深度處理進(jìn)水要求。
文檔編號(hào)C02F9/06GK102139979SQ20111011450
公開(kāi)日2011年8月3日 申請(qǐng)日期2011年5月5日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月5日
發(fā)明者劉會(huì)娟, 張寶峰, 曲久輝, 胡承志, 趙旭, 陳發(fā)源 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心