蘭炭廢水處理及再生循環(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(shuō)是指一種蘭炭廢水處理及 再生循環(huán)利用方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 蘭炭又稱半焦，焦粉，是鐵合金、煤制氣、煤化工生產(chǎn)的重要原料，是原煤經(jīng)過(guò)低溫 干餾（650°C左右)而得。蘭炭生產(chǎn)、煤氣凈化過(guò)程會(huì)產(chǎn)生廢水，稱之為蘭炭廢水，是一種成分 復(fù)雜、污染物濃度高、性質(zhì)穩(wěn)定、可生化性差，處理難度極大的工業(yè)廢水。蘭炭廢水中的無(wú)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(lèi)物質(zhì)為主，酚類(lèi) 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。蘭炭 廢水與焦化廢水完全不同，見(jiàn)表1蘭炭廢水與焦化廢水主要污染物指標(biāo)對(duì)比。從表1和表 2對(duì)比可知，蘭炭廢水主要污染物指標(biāo)是焦化廢水的十倍。因此，盡管焦化廢水的處理方法 不少，但其處理方法不適用于蘭炭廢水。目前，蘭炭廢水的處理還沒(méi)有成熟的方法，其處理 方法和其主要成分綜合利用十分迫切。何斌、王亞娥在《廣西化工》第36卷第12期報(bào)告了 蒸氨-脫酚-SBR處理蘭炭廢水的研宄；楊義普等在《環(huán)境工程學(xué)報(bào)》第8卷第十二期介紹 了蘭炭廢水中酚類(lèi)物質(zhì)萃取及回收的效果，但都只是解決蘭炭廢水某個(gè)角度的問(wèn)題。盡管 當(dāng)前關(guān)于蘭炭廢水處理的方法報(bào)到不少，但目前還沒(méi)有完善而成熟而實(shí)用的蘭炭廢水處理 方法。
[0003] 表1蘭炭廢水與焦化廢水主要污染物指標(biāo)
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(lèi)化合物和芳香 族化合物對(duì)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處理及再生循環(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)不足等缺點(diǎn)。
[0005] 本發(fā)明采用如下技術(shù)方案： 一種蘭炭廢水處理再生循環(huán)利用裝置及方法，包括以下步驟： (1)粗過(guò)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(guò)格柵或篩網(wǎng)進(jìn)行粗過(guò) 濾，除去大顆粒雜物； (2) 膜過(guò)濾：將經(jīng)粗過(guò)濾的除去大顆粒物的蘭炭廢水加入酸調(diào)節(jié)pH至2~6,再經(jīng)過(guò)膜 過(guò)濾得富含煤焦油的濃縮液和除去煤焦油的透析液，濃縮倍數(shù)為3~10 ; (3) 脫焦油：將步驟（2)經(jīng)過(guò)膜過(guò)濾得富含煤焦油的濃縮液經(jīng)過(guò)重力沉降分離或離心 分離得脫焦油蘭炭廢水，其COD的去除率為30~55% ; (4) 脫酚：將步驟（2)膜過(guò)濾所得的透析液和步驟（3)脫煤焦油后的蘭炭廢水混合均 勻，加入萃取劑萃取分離得脫酚蘭炭廢水，其COD的去除率為35~70% ; (5) 脫氨氮：將步驟（4)脫酚所得的蘭炭廢水加入堿溶液調(diào)節(jié)其pH至9~11，加熱蒸 發(fā)除去氨氣，氨氣經(jīng)過(guò)硫酸溶液吸收生產(chǎn)硫酸銨或經(jīng)過(guò)冷卻液化得液氨和脫氨蘭炭廢水； (6) 脫硫：往步驟（5)脫氣氣后的脫氣蘭炭廢水加入脫硫劑，如硫酸亞鐵，生成硫化鐵 沉淀和脫硫蘭炭廢水，其COD的去除率為10~20%，防止硫化物對(duì)生化的毒害，提高其生化 效果； (7) 厭氧處理：將步驟（6)脫硫所得的脫硫蘭炭廢水加入堿溶液調(diào)節(jié)其pH至6~9,經(jīng) 過(guò)提升泵進(jìn)入?yún)捬醭兀?jīng)過(guò)厭氧池中厭氧菌、兼氧菌的吸附、發(fā)酵、產(chǎn)甲烷共同作用，將有機(jī) 酸分解成甲烷和二氧化碳，通過(guò)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； (8) 好氧處理：將步驟（7)厭氧處理后蘭炭廢水經(jīng)過(guò)提升泵進(jìn)入好氧池和中間沉淀池， 且中間沉淀池的部分污泥通過(guò)回流泵回流至好氧池，通過(guò)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(zhǎng)繁殖的場(chǎng)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(duì)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(guò)氣體和清水反沖洗的攪動(dòng)作用，可以 有效的對(duì)填料表面生長(zhǎng)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 尚的活性； (9) 電解：將步驟（8)好氧處理后蘭炭廢水進(jìn)入電解機(jī)進(jìn)行電解，以脫除色度、臭，同時(shí) 使廢水中的難生化大分子化合物開(kāi)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； (10) 二次厭氧處理：將步驟（9)電解所得的蘭炭廢水經(jīng)過(guò)提升泵進(jìn)入二次厭氧池，經(jīng) 過(guò)厭氧池中厭氧菌、兼氧菌的吸附、發(fā)酵、產(chǎn)甲烷共同作用，將有機(jī)酸分解成甲烷和二氧化 碳，通過(guò)厭氧處理提高廢水的B/C值和進(jìn)一步除去大部分C0D，改善廢水的可生化性； (11) MBR處理或曝氣生物濾池生化（BAF生化） 步驟（10)二次厭氧處理后的蘭炭廢水進(jìn)入MBR處理裝置或曝氣生物濾池，通過(guò)膜處理 裝置的過(guò)濾分離或生物氧化降解作用對(duì)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（Il)MBR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；所述脫鹽裝置可以是反滲透系統(tǒng)、納濾系統(tǒng)的一種。
[0006] 步驟（2)所述膜過(guò)濾為陶瓷膜過(guò)濾或金屬膜過(guò)濾的一種；陶瓷膜過(guò)濾系統(tǒng)的陶瓷 膜元件孔徑為20~IOOnm;金屬膜過(guò)濾系統(tǒng)的金屬膜元件孔徑為30~IOOnm;工作壓力為 3~6bar，溫度為15~55°C。通過(guò)步驟（2)的膜濃縮焦油全部在濃縮液中，透析液的COD 約5000~34000mg/L，COD的去除率達(dá)30~55%。
[0007] 步驟（2)膜過(guò)濾所述的經(jīng)過(guò)膜過(guò)濾的富含煤焦油的濃縮液泵入離心機(jī)中，經(jīng)過(guò)離 心分離為煤焦油和脫焦蘭炭廢水；離心分離的離心力為2200~4000。
[0008] 步驟（3)脫焦油所述的重力沉降分離是將經(jīng)過(guò)膜過(guò)濾的富含煤焦油的濃縮液放入 重力沉降池中，經(jīng)過(guò)重力沉降分離為煤焦油和脫焦蘭炭廢水。
[0009] 步驟（3)脫焦油處理不僅實(shí)現(xiàn)了蘭炭廢水中煤焦油的回收利用，而且將廢水的 COD降低30~55%，大幅度降低色度，保證后續(xù)生產(chǎn)工藝的進(jìn)行。
[0010] 步驟（3)所述的脫焦油是加入酸調(diào)節(jié)其pH至2~5,其所用酸為硫酸、鹽酸或硝酸 的一種；最佳為硫酸，用量為5~7kg/m3。
[0011] 步驟（4)脫酚所述的萃取所用的萃取劑為煤油、N，N'_二甲基庚基乙酰胺 (N，N'-503)、磷酸三丁酯或粗苯的一種或其混合物； 步驟（4)脫酚所述的萃取所用的最佳萃取劑為20-30%的N，N'-二甲基庚基乙酰胺 (N，N'-503)與煤油的混合物。
[0012] 步驟（4)脫酚所述的萃取所用的最佳萃取劑為20-33%的磷酸三丁酯與煤油的混 合物。
[0013] 步驟（4)脫酚所述的萃取所用的萃取劑與蘭炭廢水之比最佳為1:5,即每立方米 蘭炭廢水用萃取劑200L。
[0014] 步驟（9)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、合金和納米催化惰性材料中的一種。
[0015] 步驟（11)所述的所述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; 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。
[0016] 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。
[0017] 如上所述，各步驟對(duì)蘭炭廢水的主要污染物去除效果如表2。
[0018] 表2各步驟對(duì)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)： (1)將蘭炭廢水調(diào)節(jié)PH2~6后，經(jīng)過(guò)膜過(guò)濾將蘭炭廢水中的焦油濃縮到濃縮液中，可 以將蘭炭廢水的體積減少3倍以上，既節(jié)省設(shè)備投資，又減少能耗，大幅度降低生產(chǎn)成本。
[0019] (2)通過(guò)重力沉降分離或離心分離，可以從每立方廢水中回收5~40公斤的煤焦 油，不僅實(shí)現(xiàn)了蘭炭廢水中煤焦油的回收利用，而且將廢水的COD降低30~55%，大幅度降 低色度，保證后續(xù)生產(chǎn)工藝的進(jìn)行。
[0020] (3)膜過(guò)濾所得的透析液和煤焦油的回收所得的脫焦油廢水混合后，經(jīng)過(guò)調(diào)萃取 分離，可以從每立方廢水中回收1~6公斤的粗酚，實(shí)現(xiàn)蘭炭廢水中酚的回收利用，又根除 了酚對(duì)后端廢水生化處理的危害，同時(shí)蘭炭廢水的COD下降35~75%。
[0021] (4)脫氨所得的脫酚后的蘭炭廢水經(jīng)過(guò)調(diào)節(jié)pH、加熱蒸發(fā)后可脫除氨氣，可從每立 方廢水中回收〇. 5~5公斤的氨，實(shí)現(xiàn)氨的回收利用。
[0022] (5)通過(guò)膜過(guò)濾、煤焦油回收、脫酚、脫氨、厭氧處理、好氧處理、電解反滲透脫鹽等 過(guò)程的組合處理工藝，進(jìn)行蘭炭廢水的深度處理，最終實(shí)現(xiàn)廢水再生水循環(huán)利用，實(shí)現(xiàn)污染 消除和資源節(jié)約。
[0023] (6)通過(guò)煤焦油、酚、氨等資源的回收利用，不僅實(shí)現(xiàn)了資源的回收利用，而且大幅 度降低了蘭炭廢水的處理成本。
【附圖說(shuō)明】
[0024] 圖1為本發(fā)明的工藝流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0025] 下面參照?qǐng)D1說(shuō)明本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】。
[0026] 本發(fā)明基于蘭炭廢水的成份、性質(zhì)和現(xiàn)有處理方案，設(shè)計(jì)了一種蘭炭廢水處理及 再生循環(huán)利用方法，它涉及膜過(guò)濾、脫焦油、脫酚、脫氨氮、厭氧處理、好氧處理、電解、脫鹽 等過(guò)程的組合處理工藝，從而形成一種可有效實(shí)現(xiàn)蘭炭廢水深度處理再生循環(huán)利用的方 法。
[0027] 實(shí)施例1 某蘭炭廢水處理及再生循環(huán)利用方法 (1) 粗過(guò)濾：將COD為10000mg/L、氨氮為500mg/L、總酚為1000mg/L、色度為10000倍、 PH值為8的蘭炭廢水經(jīng)過(guò)格柵或篩網(wǎng)進(jìn)行粗過(guò)濾，除去大顆粒雜物； (2) 膜過(guò)濾：將經(jīng)粗過(guò)濾的除去大顆粒物的蘭炭廢水加入硫酸調(diào)節(jié)pH至6破乳，經(jīng)過(guò) 膜過(guò)濾得富含煤焦油的濃縮液和除去煤焦油的透析液，濃縮倍數(shù)為8~10; 所述膜過(guò)濾為陶瓷膜過(guò)濾，陶瓷膜過(guò)濾系統(tǒng)的陶瓷膜元件孔徑為30nm;工作壓力為 3~6bar，溫度為15~55°C。
[0028] (3)脫焦油：將步驟（2)經(jīng)過(guò)膜過(guò)濾得富含煤焦油的濃縮液，經(jīng)過(guò)重力沉降24小 時(shí)，分離得回收的煤焦油和脫焦油廢水。
[00