一種煤化工廢水深度處理裝置製造方法
2024-04-07 20:52:05
一種煤化工廢水深度處理裝置製造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種煤化工廢水深度處理裝置，屬於工業廢水處理領域，主要涉及一種兩級臭氧催化氧化-活性炭聯用深度處理煤化工廢水的裝置。採用兩級臭氧催化氧化可以實現難降解有機物的深度氧化分解，提高出水處理效果。聯合活性炭吸附作用，保證出水水質穩定達到排放標準和回用標準，裝置抗衝擊負荷能力強。臭氧反應柱前設置調節水箱和保安過濾器，有效去除原水中懸浮物，滿足臭氧氧化對進水水質的要求，提高臭氧利用效率。高循環比循環水通過水射器與臭氧混合更加充分，節約臭氧投加量。本實用新型解決現有煤化工廢水的深度處理中技術問題，具有節省臭氧投加量、抗衝擊負荷能力強，處理效果穩定等優點，可以用於難降解有機廢水深度處理。
【專利說明】一種煤化工廢水深度處理裝置
【技術領域】
[0001]本實用新型專利涉及一種煤化工廢水深度處理裝置，尤其涉及一種兩級臭氧催化氧化-活性炭聯用的煤化工廢水深度處理裝置，屬於工業廢水處理領域。
【背景技術】
[0002]目前，煤制油、煤制氣等煤化工產業是煤炭清潔利用的重要方向，歐美等發達國家均將其作為未來能源技術的制高點，長期大力推進潔淨煤技術研發。我國是煤炭儲量大國，採用煤炭制氣、制油的煤化工項目越來越多。煤化工生產過程中會產生大量的廢氣、廢液、廢渣，嚴重製約了煤化工產業的發展，成為其發展的瓶頸。《國家能源科技「十二五」規劃》已將煤化工「三廢」處理列為重大技術研究之一，可見煤化工廢水處理的研究對環保有著深遠的而重要的意義。
[0003]煤化工廢水是一種成分複雜且難生物降解的有機廢水，其主要有機成分為酚類化合物、多環芳烴(PAH)和含有N，S及O的雜環化合物等。煤化工廢水的處理流程通常是首先經過隔油-氣浮進行除油除渣等預處理，之後廢水進入生化反應階段和混凝沉澱強化處理階段，但是通常經過以上傳統處理手段，煤化工廢水中難降解汙染物也很難完全去除，生化處理後廢水中COD仍在250-450mg/L左右，混凝沉澱後出水中COD在80_180mg/L之間，而且混凝沉澱對色度去除有限，出水中C0D、氨氮及色度等難以達到排放標準和回用標準。因此，需要增加進一步的深度處理，以實現廢水的達標排放及資源化的目的。
[0004]臭氧是一種強氧化劑，能夠氧化含有苯環的難降解有機物，具有氧化能力強，沒有二次汙染等優點。廢水中難降解有機物的氧化分解從反應過程的角度可以分為兩階段，第一階段即為難降解有機物的斷鏈、開環，使大分子有機物降解為小分子有機物；第二階段是讓小分子有機物進一步氧化分解，將部分小分子有機物氧化分解為H2O和C02。傳統一級式臭氧氧化主要是第一階段的反應，廢水中有機物從大分子有機物氧化分解為小分子有機物，小分子有機物很難再進行下一步的氧化分解，因此有機物仍存在於廢水中，只是形式上的變化，並沒有得到實質性的去除，出水仍不能達到排放標準，而且抗衝擊能力較差，出水水質不穩定。
[0005]臭氧應用於廢水處理中，進水中懸浮物(SS )、pH、投加方式和溫度等對臭氧催化氧化效果影響較大。當懸浮物過高時，臭氧催化氧化也會將懸浮物有機物氧化分解，從而造成因臭氧的過量無效的消耗而導致廢水中有機物沒有得到充分氧化，甚至廢水中有機物不但不會降低反而會出現升高的現象，對廢水深度處理效果影響非常大。因此，臭氧氧化對進水水質要求較高，需要對原水進行調節和控制。臭氧與廢水接觸方式直接影響臭氧的利用率，臭氧的利用率與運行成本直接相關，也同時直接影響著處理效果。因此，在臭氧催化氧化應用於難降解煤化工廢水深度處理中，如何控制進水水質和如何提高臭氧的利用率是臭氧應用中亟待解決的技術問題。
【發明內容】
[0006]本實用新型旨在解決上述技術問題，涉及一種煤化工廢水深度處理裝置，主要基於兩級臭氧催化氧化和活性炭吸附聯合應用來實現。根據難降解有機物氧化反應機理，採用兩級臭氧催化氧化，聯合活性炭的吸附作用進行強化，保證出水有機物濃度和色度達到城市汙水處理廠汙染物排放標準和回用水標準，具有節省臭氧投加量、抗衝擊負荷能力強，處理效果穩定等優點，可以用於煤化工廢水深度處理。
[0007]本實用新型的技術方案是通過如下方式實現的:一種煤化工廢水深度處理裝置設有調節水箱，臭氧反應柱I，臭氧反應柱II，活性炭吸附柱，臭氧發生器。所述調節水箱通過出水閥、保安過濾器、提升泵、流量計與臭氧反應柱I相連。所述臭氧反應柱I通過出水閥與臭氧反應柱II相連；所述臭氧反應柱II通過出水閥與活性炭吸附柱相連。所述臭氧反應柱I和臭氧反應柱II設有臭氧催化氧化區I和臭氧催化氧化區II，裝填臭氧催化劑。所述活性炭吸附柱設有活性炭吸附區，裝填顆粒活性炭。
[0008]特別地，所屬調節水箱設有沉澱區和儲水區兩個分區，廢水進入沉澱區主要目的在於廢水中顆粒態懸浮物進行快速沉澱，從而減少進入臭氧反應柱的顆粒態懸浮有機物(SS)，滿足臭氧氧化對原水水質較高的要求。沉澱區設有溢流堰用於排水，沉澱區出水進入儲水區，沉澱區底部設有汙泥排放管。
[0009]特別地，所述調節水箱設有沉澱區和儲水區兩個分區，所述沉澱區設置溢流堰排水，出水進入儲水區，沉澱區底部設有汙泥排放管。
[0010]特別地，所述臭氧反應柱I設有循環水系統，其特徵在於循環水通過循環水出水閥I與循環泵1、水射器I與臭氧反應柱I底部進水管I相連。所述臭氧反應柱II設有循環水系統，循環水通過循環水出水閥II與循環泵I1、水射器II與臭氧反應柱II底部進水管II相連。
[0011]特別地，所述臭氧反應器通過臭氧流量調節閥1、流量計I與水射器I相連，所述臭氧反應器通過臭氧流量調節閥I1、流量計II與水射器II相連。
[0012]特別地，所述臭氧反應柱I通過頂部排氣閥1、臭氧反應柱II通過頂部排氣閥II與臭氧排放主管相連。
[0013]本實用新型裝置運行步驟如下:
[0014](I)待處理的煤化工廢水進入調節水箱沉澱區，沉澱區內廢水中懸浮有機物通過沉澱得到去除，沉澱區廢水通過溢流堰排水，出水進入儲水區，儲水區主要用於水質均和與PH值的調節。儲水區的廢水通過出水閥、保安過濾器、提升泵和流量計進入臭氧反應柱I，進入臭氧反應柱I的原水水質保持在T=10?35°C，pH=6?10，SS=3(Tl00mg/L;
[0015](2)原水從臭氧反應柱I下部進水口進入臭氧反應柱I，廢水自下向上經過臭氧催化氧化區II，從出水閥I出水。臭氧催化氧化區I，裝填臭氧催化劑，催化劑為非均相催化齊U，裝填高度為0.5-0.8m。臭氧反應柱I中臭氧接觸時間30-60min，臭氧投加量與進水COD關係為(0.5_3):1。臭氧反應柱I設置循環水系統,循環水流量與進水流量比為(3-5):1，循環水與臭氧通過水射器I充分混合，之後進入臭氧反應柱I，難降解有機物在臭氧催化氧化下，大分子有機物分解為小分子有機物；
[0016](3)臭氧反應柱I出水自臭氧反應柱II下部進水口進入臭氧反應柱II，廢水自下向上經過臭氧催化氧化區II，從出水閥II出水。臭氧催化氧化區II，裝填臭氧催化劑，催化劑為非均相催化劑，裝填高度0.3-0.5m。臭氧反應柱II中臭氧接觸時間20-45min，臭氧投加量與進水COD關係為(0.5-2.6):1。臭氧反應柱II設置循環水系統,循環水流量與進水流量比為(3-5):1，循環水與臭氧發生器產生的臭氧通過水射器II充分混合，之後進入臭氧反應柱II，廢水中有機物在臭氧催化氧化下進一步分解，步驟(2)中產生的小分子有機物可以氧化為H2O和CO2從廢水中完全去除；
[0017](4)臭氧反應柱II的出水通過出水管進入活性炭吸附柱，活性炭吸附柱設置的活性炭吸附區，裝填顆粒活性炭，裝填高度0.5-0.Sm。活性炭吸附柱水力停留時間為40-60min，廢水中有機物在活性炭吸附下進一步去除，處理後的廢水通過出水管排出。
[0018]通過採用前述技術方案，本實用新型具有的優勢和積極效果:
[0019]I)本實用新型包括兩級臭氧催化氧化，臭氧反應柱I中主要是將大分子有機物氧化為小分子有機物、臭氧反應柱II中主要是將小分子有機物進行深度氧化分解，變為H2O和CO2，從而將廢水中難降解有機物真正從廢水中去除，提高有機物去除效果；與活性炭吸附柱聯用，通過活性炭吸附作用進一步提高有機物的去除效果，保證穩定的出水水質，提高了裝置的抗衝擊負荷能力，解決了煤化工深度處理的技術問題。本發明中所述裝置出水COD和色度可以穩定達到城市汙水處理廠汙染物排放標準一級A排放標準和回用水標準，為進一步實現資源化利用奠定基礎；
[0020]2)調節水箱設置沉澱區，有利於原水中懸浮物有機物的沉澱；調節水箱與臭氧反應柱之間設置保安過濾器，可以進一步降低進入臭氧反應柱的懸浮物。廢水中懸浮有機物濃度得到控制，有效避免臭氧過量消耗，節約臭氧投加量；
[0021]3)臭氧反應柱設置循環水系統，高循環比的循環水通過水射器方式充分接觸後進入臭氧反應柱，臭氧與廢水充分混合後進入臭氧催化氧化區，催化氧化反應中臭氧利用效率更高，節約臭氧投加量，提高了處理效果。
[0022]
【專利附圖】
【附圖說明】
[0023]圖1為實用新型裝置示意圖。
[0024]圖中:1 一調節水箱，1.1一沉澱區，1.2—儲水區，1.3—溢流堰，1.4一汙泥排放管，1.5一出水閥，1.6一保安過濾器，1.7一提升泵，1.8一流量計,2一臭氧反應柱I，2.1一出水閥1,2.2一循環水出水閥I，2.3一循環泵I，2.4一7jC射器I，2.5一底部進水管I，2.6一臭氧催化氧化區I，2.7—排氣閥I，3—臭氧反應柱II，3.1—出水閥II，3.2—循環水出水閥II，3.3—循環泵II，3.4—水射器II，3.5-底部進水管II，3.6—臭氧催化氧化區II，3.7—排氣閥Π，4一活性炭吸附柱，4.1一活性炭吸附區，5—臭氧發生器，5.1—臭氧流量調節閥1,5.2—流量計I，5.3—臭氧流量調節閥II，5.2—流量計II，6—出水管，7—臭氧尾氣排放管。
[0025]
【具體實施方式】
[0026]下面結合附圖1和實施例對本實用新型作進一步說明。
[0027]如圖1所示，一種煤化工廢水深度處理裝置具體運行步驟為:
[0028](I)待進行深度處理的原水首先進入調節水箱的沉澱區，沉澱區主要用於去除水中顆粒態懸浮有機物，廢水通過沉澱區的溢流堰排水，出水進入儲水區。儲水區內廢水經過調節水箱出水閥、保安過濾器、提升泵、流量計進入臭氧反應柱I。設置沉澱區和保安過濾器主要是為了減少原水中顆粒態懸浮有機物，保證進入臭氧區的原水水質，避免過量的SS對臭氧利用效率造成過度消耗，進入臭氧反應柱廢水中SS的濃度控制在30-100mg/L的水平；
[0029](2)來自調節水箱的廢水自臭氧反應柱I底部進入，自下而上經過臭氧催化氧化區I，通過頂部出水管出水。臭氧反應柱I設有循環水系統，循環水流量與進水流量比，即循環比，控制為(3飛):1，循環水通過循環泵I與水射器I相連。臭氧發生器產生的臭氧通過流量調節閥I和流量計I通入水射器I，循環水與臭氧經過水射器I後充分混合，自臭氧反應柱I底部的進水管I進入臭氧反應柱I的臭氧催化氧化區I，臭氧在催化劑作用下產生較多氧化性極強的羥基自由基，將廢水中難降解的有機物氧化分解，大分子有機物氧化為小分子有機物。臭氧反應柱I中氣水同向。臭氧催化氧化區I中催化劑填料裝填厚度為0.5-0.8m，臭氧接觸時間為30-60min，臭氧投加量與進水COD關係為(0.5-3):1;
[0030](3)來自臭氧反應柱I的廢水由臭氧反應柱II下部進水管進入臭氧催化氧化區II，自下而上，通過頂部出水管出水。臭氧反應柱II設有循環水系統，循環水流量與進水流量比即循環比控制為(3飛):1，循環水通過循環泵II通入水射器II。臭氧發生器產生的臭氧通入水射器II，循環水與臭氧發生器產生的臭氧經過水射器II後充分混合，從臭氧反應柱II底部的進水管進入臭氧反應柱II的臭氧催化氧化區II，臭氧在催化劑作用下產生大量羥基自由基，主要是將廢水中小分子有機物進一步氧化分解。臭氧反應柱II中臭氧催化氧化區II中催化劑填料裝填厚度為0.3-0.5m，臭氧接觸時間為20-45min，臭氧投加量與進水 COD 關係為(0.5-2.6):1;
[0031](4)來自臭氧反應柱II的出水自活性炭吸附柱底部進入活性炭吸附區，水中有機物通過活性炭吸附作用得到進一步去除，保證出水水質，提高了裝置的抗衝擊負荷能力。活性炭吸附柱水力停留時間為45-60min，活性炭填加厚度為0.5-0.8m。活性炭反應柱內水流方向自下而上，出水從上部出水管排出。
[0032]實施例:
[0033]以某化工廠魯奇爐煤制氣廢水處理工藝中混沉池出水作為實驗對象，ρΗ=6.5?7.8,C0D=85.9?160.lmg/L，色度=350?600度(鉬鈷比色法)，該汙水是典型的煤化工廢水。每天取樣分析一次，試驗中採用的分析方法均是國家環保總局發布的標準方法。試驗系統如圖中所示，由調節水箱，臭氧反應柱I，臭氧反應柱II，活性炭反應柱，臭氧發生器組成，臭氧反應柱I，臭氧反應柱II，活性炭反應柱，均為圓柱形反應器，305不鏽鋼材質。臭氧反應柱I中臭氧接觸時間為60min，臭氧投加量與進水COD之比為2.6:1，催化劑填裝高度為0.5m，催化劑為直徑3-5mm球狀非均相催化劑，循環水流量與進水流量比為4。臭氧反應柱II的臭氧接觸時間為45min，臭氧投加量與進水COD之比為2.3:1，催化劑填裝高度為0.4m,催化劑為直徑3-5mm球狀非均相催化劑，循環水流量與進水流量比為4。活性炭反應柱內裝填的活性炭為顆粒活性炭，比表面積700-800m2/g，活性炭吸附柱的水力停留時間為45min。採用本實用新型所述裝置，出水COD為20-45為mg/L，色度為30度以下，出水COD和色度達到城鎮汙水處理廠汙染物排放標準中的一級A標準和循環冷卻水再生水水質標準。
【權利要求】
1.一種煤化工廢水深度處理裝置，其特徵在於，設有調節水箱(I)，臭氧反應柱I (2)，臭氧反應柱II (3)，活性炭吸附柱(4)，臭氧發生器(5)，所述調節水箱(I)通過出水閥(1.5)、保安過濾器(1.6)、提升泵(1.7)和流量計(1.8)與臭氧反應柱I (2)相連，所述臭氧反應柱I (2)通過出水閥I (2.1)與臭氧反應柱II (3)相連，所述臭氧反應柱II (3)通過出水閥II (3.1)與活性炭吸附柱(4)相連，所述活性炭吸附柱(4)通過出水管(6)排水，所述臭氧反應柱I (2)和臭氧反應柱II (3)分別設有臭氧催化氧化區I (2.6)和臭氧催化氧化區II (3.6)，裝填臭氧催化劑，所述活性炭吸附柱(4)設有活性炭吸附區(4.1)，裝填顆粒狀活性炭。
2.根據權利要求1所述的一種煤化工廢水深度處理裝置，其特徵在於，所述調節水箱(I)設有沉澱區(1.1)和儲水區(1.2)兩個分區，所述沉澱區(1.1)的特徵在於設置溢流堰(1.3)排水，出水進入儲水區(1.2)，沉澱區(1.1)底部設有汙泥排放管(1.4)。
3.根據權利要求1所述的一種煤化工廢水深度處理裝置，其特徵在於，設有臭氧反應柱I (2)和臭氧反應柱II (3)兩級臭氧氧化，所述臭氧反應柱I (2)設有循環水系統，其特徵在於循環水通過循環水出水閥I (2.2)與循環泵I (2.3)、水射器I (2.4)與臭氧反應柱I (2)底部進水管I (2.5)相連，所述臭氧發生器(5)通過臭氧流量調節閥I (5.1)、流量計I (5.2)與水射器I (2.4)相連，其特徵在於循環水通過水射器I (2.4)與臭氧充分混合，之後進入臭氧反應柱I (2)的臭氧催化氧化區(2.6)。
4.根據權利要求1所述的一種煤化工廢水深度處理裝置，其特徵在於，所述臭氧反應柱II (3)設有循環水系統，循環水通過循環水出水閥II (3.2)與循環泵II (3.3)、水射器II (3.4)與臭氧反應柱II (3)底部進水管II (3.5)相連，所述臭氧發生器(5)通過臭氧流量調節閥II (5.3)、流量計II (5.4)與水射器II (3.4)相連，其特徵在於循環水通過水射器II (3.4)與臭氧充分混合，之後進入臭氧反應柱II (3)的臭氧催化氧化區(3.6)。
5.根據權利要求1所述的一種煤化工廢水深度處理裝置，其特徵在於，所述臭氧反應柱I (2)通過頂部排氣閥I (2.7)、臭氧反應柱II (3)通過頂部排氣閥II (3.7)與臭氧排放主管(7)相連。
【文檔編號】C02F9/04GK204058121SQ201420452337
【公開日】2014年12月31日 申請日期:2014年8月12日 優先權日:2014年8月12日
【發明者】劉瑩, 盛飛, 徐奎江, 陳雪, 陳文婷, 李雪松, 張寶林 申請人:北京朗新明環保科技有限公司