蘭炭廢水中焦油、酚及氨的綜合利用和廢水處理循環(huán)利用方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于環(huán)境工程的水污染治理領(lǐng)域，更為具體地說是指一種蘭炭廢水中焦 油、酚及氨的綜合利用和廢水處理循環(huán)利用方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 蘭炭廢水是一種處理難度較大的工業(yè)廢水，通常具有成分復(fù)雜、污染物濃度高、性 質(zhì)穩(wěn)定等特點(diǎn)。蘭炭廢水中的無機(jī)污染物主要有硫化物、氰化物、氨氮和硫氰化物等；有機(jī) 污染物以煤焦油類物質(zhì)為主，酚類化合物的含量很高，此外，還含有多環(huán)的芳香族化合物及 含氮、硫、氧的雜環(huán)化合物等。
[0003] 蘭炭廢水的水質(zhì)特點(diǎn)決定了其復(fù)雜的危害性。例如，其中所含氨氮、酚類化合物和 芳香族化合物對生態(tài)環(huán)境存在巨大威脅。此外，蘭炭廢水中的煤焦油、氨、酚等工業(yè)副產(chǎn)品 還具有回收利用的價(jià)值。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明提供一種蘭炭廢水中焦油、酚及氨的綜合利用和廢水處理循環(huán)利用方法， 其主要目的在于克服現(xiàn)有蘭炭廢水處理深度不夠的技術(shù)不足，以及蘭炭廢水中同時(shí)回收焦 油、氨和酚的技術(shù)空缺等缺點(diǎn)。
[0005] 本發(fā)明采用如下技術(shù)方案： 一種蘭炭廢水中焦油、氨及酚的綜合利用和廢水處理循環(huán)利用方法，包括以下步驟： (1)粗過濾：將COD為 10000 ~75000mg/L、氨氮為 500 ~5000mg/L、總酚為 1000 ~6000mg/L、色度為10000~30000倍、pH值為8~10的蘭炭廢水經(jīng)過格柵或篩網(wǎng)進(jìn)行粗過濾，除去 大顆粒雜物； (2)煤焦油的回收：將步驟（1)經(jīng)過粗過濾的含煤焦油的蘭炭加入酸調(diào)節(jié)其pH值至 2~6,經(jīng)過重力沉降分離或離心分離，得回收的煤焦油10~40kg/m3和脫焦油廢水，脫焦 廢水的COD去除率達(dá)30~55%; (3) 酚回收：將步驟（2)煤焦油的回收所得的蘭炭廢水加入萃取劑萃取分離得0. 5~ 6kg/m3粗酚和脫酚蘭炭廢水； (4) 氨回收：將步驟（3)酚回收所得的脫酚蘭炭廢水加入堿溶液調(diào)節(jié)pH值至9~12， 加熱蒸發(fā)除去氨氣，氨氣經(jīng)過回收綜合利用； (5) 脫硫：往步驟（4)氨回收后的脫氨蘭炭廢水加入硫酸亞鐵，生成硫化鐵，經(jīng)分離，硫 化鐵沉淀，脫硫蘭炭廢水的COD去除率達(dá)10~20%; (6) 氧化：將步驟（5)脫硫所得脫硫蘭炭廢水加入堿溶液調(diào)節(jié)其pH值至6~9,鼓入氧 氣，氧化廢水中的殘余酚； (7) 好氧處理：將步驟（6)氧化殘余酚后的蘭炭廢水經(jīng)過提升泵進(jìn)入好氧池和中沉池， 且中沉池的部分污泥通過回流泵回流至好氧池，通過好氧處理進(jìn)一步氧化分解蘭炭廢水中 的有機(jī)物，深度去除COD和BOD;好氧池內(nèi)均勻填滿大量的生物懸浮填料，為好氧微生物提 供棲息、生長繁殖的場所，以便微生物在填料表面形成生物膜；在好氧池底部設(shè)有曝氣充氧 攪拌系統(tǒng)，對污水進(jìn)行充氧作用，使水中的溶解氧維持在2~4mg/L，同時(shí)利用氣體上升的 作用，使池內(nèi)的懸浮物與水更充分接觸，另外通過氣體和清水反沖洗的攪動(dòng)作用，可以有效 的對填料表面生長的老化生物膜進(jìn)行沖刷，促使生物膜的更新?lián)Q代，使生物膜維持較高的 活性； (8) 厭氧處理：將步驟（7)好氧處理所得的脫酚蘭炭廢水經(jīng)過提升泵進(jìn)入?yún)捬醭?，?jīng) 過厭氧池中厭氧菌、兼氧菌的吸附、發(fā)酵、產(chǎn)甲烷共同作用下將有機(jī)酸分解成甲烷和二氧化 碳，通過厭氧處理提高廢水的B/C值和除去大部分C0D，改善廢水的可生化性； (9) 二次好氧處理：將步驟（8)厭氧處理所得的蘭炭廢水經(jīng)過提升泵進(jìn)入二次好氧池， 通過好氧處理進(jìn)一步氧化分解蘭炭廢水中的有機(jī)物，深度去除COD和BOD;好氧池內(nèi)均勻填 滿大量的生物懸浮填料，為好氧微生物提供棲息、生長繁殖的場所，以便微生物在填料表面 形成生物膜；在好氧池底部設(shè)有曝氣充氧攪拌系統(tǒng)，對污水進(jìn)行充氧作用，使水中的溶解氧 維持在2~4mg/L，同時(shí)利用氣體上升的作用，使池內(nèi)的懸浮物與水更充分接觸，另外通過 氣體和清水反沖洗的攪動(dòng)作用，可以有效的對填料表面生長的老化生物膜進(jìn)行沖刷，促使 生物膜的更新?lián)Q代，使生物膜維持較高的活性； (10) 電解：將步驟（9)二次好氧處理后的蘭炭廢水進(jìn)入電解機(jī)進(jìn)行電解，以脫色和除 臭，同時(shí)使廢水中的難生化大分子化合物開環(huán)斷鏈，變成可生化的小分子，進(jìn)一步提高B/C 值，改善后續(xù)生化處理的條件；電解機(jī)的相鄰兩電極間的電壓為2~12V，電流密度為10~ 320mA/cm2； (11) MBR膜處理或曝氣生物濾池生化（BAF生化） 步驟（10)電解處理后的蘭炭廢水進(jìn)入MBR膜處理裝置或曝氣生物濾池，通過MBR膜處 理裝置的過濾分離或生物氧化降解作用對廢水進(jìn)行凈化，進(jìn)一步除去COD、SS和氨氮，得到 凈化廢水； (12 )脫鹽：步驟（11)MBR膜處理或曝氣生物濾池生化（BAF生化）后的廢水進(jìn)入脫鹽裝 置，分離得透析水和濃縮水，透析水進(jìn)入再生水貯罐，濃縮水則經(jīng)排水渠排放進(jìn)入蒸發(fā)結(jié)晶 池進(jìn)行結(jié)晶處理；所述脫鹽裝置是反滲透系統(tǒng)、納濾系統(tǒng)、電滲析或電容吸附去離子系統(tǒng)的 一種。
[0006] 步驟（2)煤焦油的回收所述的重力沉降分離是將經(jīng)過加入酸調(diào)節(jié)其pH值至2~ 6,使蘭炭廢水破乳，然后將破乳后的廢水放入重力沉降池中，經(jīng)過重力沉降分離為下層的 煤焦油和上層的脫焦廢水，下層的煤焦油經(jīng)回收管回收。
[0007] 步驟（2)煤焦油的回收所述的離心分離是將經(jīng)過加入酸調(diào)節(jié)其pH值至2~6的 蘭炭濃縮廢水泵入離心機(jī)中，經(jīng)過離心分離為下層的煤焦油和上層的脫焦廢水，下層的煤 焦油經(jīng)回收管回收；離心分離的離心力為2200~4000。
[0008] 步驟（2)煤焦油的回收所述的離心分離的最佳pH值為2~4。
[0009] 步驟（3)酚回收所述的萃取所用的萃取劑為煤油、甲基異丁酮、N，N'-二甲基庚基 乙酰胺（N，N'-503)、磷酸三丁酯、異丙基醚、醋酸丁酯或粗苯的一種或其混合物。
[0010] 步驟（3)酚回收所述的萃取的最佳萃取劑為磷酸三丁酯與煤油的混合物，萃取劑 與廢水的最佳比為1 :5,經(jīng)過三次連續(xù)萃取后，酚的回收率為98%。
[0011] 步驟（3)酚回收所述的萃取的最佳萃取劑為磷酸三丁酯與苯的混合物，萃取劑與 廢水的最佳比為1 :5,經(jīng)過三次連續(xù)萃取后，酚的回收率為98. 7%。
[0012] 步驟（3)酚回收所述的萃取的最佳萃取劑為N，N'_二甲基庚基乙酰胺（N，N'-503) 與苯的混合物，萃取劑與廢水的最佳比為1 :5,經(jīng)過三次連續(xù)萃取后，酚的回收率為99. 3%。
[0013] 步驟（3)酚回收所述的萃取的最佳萃取劑為N，N'_二甲基庚基乙酰胺（N，N'-503) 與煤油的混合物，萃取劑與廢水的最佳比為1 :5,經(jīng)過三次連續(xù)萃取后，酚的回收率為 99. 0%。
[0014] 步驟（10)電解的電解機(jī)設(shè)有電源和電解槽，所述電解槽內(nèi)的電極材料為石墨、鈦、 鐵、鋁、鋅、銅、鉛、鎳、鉬、鉻、合金或納米催化惰性材料中的一種。
[0015] 步驟（11)的MBR膜處理所述MBR裝置的膜組件選自聚偏氟乙烯中空纖維膜、聚丙 烯中空纖維膜、聚砜中空纖維膜、聚醚砜、聚丙烯腈和聚氯乙烯中空纖維膜中的一種，膜孔 徑為0? 10~0? 2ym，工作壓力為-1~-50kPa，工作溫度為5~45°C。
[0016] 步驟（12)脫鹽所述的反滲透系統(tǒng)的反滲透膜組件為卷式膜組件，膜材料為有機(jī)膜 中醋酸纖維膜或復(fù)合膜，膜材料的截留分子量為50~200MWC0,進(jìn)壓可為6. 0~45.Obar， 出壓可為4. 5~33. 5bar。
[0017] 步驟（12)脫鹽所述的納濾系統(tǒng)中的納濾膜組件為管式膜組件、卷式膜組件或平板 膜組件的一種，工作壓力為6~45bar，工作溫度為20~45°C，最佳溫度為35~40°C。
[0018] 步驟（12)脫鹽所述的電滲析系統(tǒng)的工作條件是操作電壓壓力0. 5~3. 0kg/cm2， 操作電壓50~250V，電流強(qiáng)度1~3A。
[0019] 步驟（12)脫鹽所述的電容吸附去離子系統(tǒng)的工作條件是直流電壓為IlOV~ 2X106〇
[0020] 如上所述，各步驟對蘭炭廢水的主要污染物去除效果如表2。
[0021] 表2各步驟對主要污染指標(biāo)的去除效果表
本發(fā)明和現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點(diǎn)： 一、廢水中資源回收綜合利用程度高，主要有用資源焦油、酚和氨都全部實(shí)現(xiàn)了回收利 用。
[0022] (1)通過經(jīng)過調(diào)節(jié)pH破乳和煤焦油的回收步驟，不僅脫除了廢水中的焦油，將廢 水的COD降低50%以上，有利于下一步的處理，而且可以回收焦油10~40kg/m3,實(shí)現(xiàn)了焦 油資源的回收利用，創(chuàng)造了新的價(jià)值，同時(shí)還可以大幅度減少后續(xù)氨回收時(shí)堿的用量； (2) 焦油回收所得蘭炭廢水通過萃取分離，不僅進(jìn)一步除去了 10~35%的C0D，而且可 以從廢水中回收酚1~6kg/m3,實(shí)現(xiàn)了蘭炭廢水中酚的處理和回收利用； (3) 經(jīng)過調(diào)節(jié)pH、加熱蒸發(fā)脫除氨氣，不僅實(shí)現(xiàn)蘭炭廢水中氨氣的處理和回收利用，而 且使蘭炭廢水的COD下降到2000~4500mg/L。
[0023] 二、不僅實(shí)現(xiàn)廢水的全部處理，消除了廢水污染，而且將廢水再生實(shí)現(xiàn)了水資源的 循環(huán)利用。
[0024]通過煤焦油回收、脫酚、脫氨、脫硫、氧化、好氧處理、厭氧處理、電解等過程的組合 處理工藝，進(jìn)行蘭炭廢水的深度處理，最終經(jīng)過脫鹽生成再生水，實(shí)現(xiàn)消除污染和水資源的 循環(huán)利用。
【附圖說明】
[0025] 圖1為本發(fā)明實(shí)施例1、2的工藝流程圖； 圖2為本發(fā)明實(shí)施例3、4的工藝