高濃度煤化工廢水深度處理系統的製作方法
2023-05-08 01:24:46 2
本發明涉及廢水處理技術領域，具體涉及一種高濃度煤化工廢水深度處理系統。
背景技術：
煤化工廢水主要來源於煤炭焦化、煤氣化、煤液化、焦油化工、電石乙炔化工、化工產品回收利用等生產過程，成分非常複雜，含有大量酚、氰、氨氮等主要汙染物，具有有機汙染物種類多、濃度高、毒性大、色度高、難降解等特性，COD值一般為2000-5000mg/L，有的高達20000mg/L以上，嚴重汙染水源生態環境，對人及環境都有很大危害，是一種典型的含有高濃度、難降解有機汙染物的工業廢水，需要對煤化工廢水進行細緻周密的處理，節約水資源，保護環境，促進經濟的可持續發展。
由於煤化工廢水具有高濃度難降解的特性，單一的處理方法難以達標。傳統的物理和化學處理方法主要是酸化法、氣浮法、絮凝沉澱法、MAP化學沉澱法和溶劑萃取法等，這些物化方法通常作為煤化工廢水的預處理方法，以除去廢水中粒徑大的懸浮物以及多數油性物質，還可以回收大部分氨氮和酚類等有價值的物質。雖然這些方法對廢水的處理具有針對性，但是對煤化工廢水的處理效果不是很理想，依然存在一些難降解有機物，出水COD還是較高，處理進行的不到位。高濃度的煤化工廢水一般經過物化法預處理後，需要對其進行二級生化處理或深度處理，二級生化處理主要有好氧生物處理法、厭氧生物處理法、厭氧好氧聯用等，生化處理經濟環保，有一定的去除COD的效果。深度處理方法主要有電化學氧化法、臭氧氧化法、Fenton試劑氧化法、生物處理法以及溼式催化氧化法等。深度處理能進一步處理煤化工廢水經過預處理後所殘留的一些具有高穩定性、難降解性的有機物，強化處理效果。
我國煤化工廢水治理起步晚，技術相對落後。由於煤質的不同，國外先進治理技術也得不到應用，目前焦化廢水汙染治理不容樂觀，全國煤化工廢水治理中有80％的企業存在著氨氮和COD排放不達標的情況，煤化工廢水治理技術已經成為我國清潔煤技術的瓶頸。
技術實現要素：
本發明要解決的技術問題是：為了解決上述煤化工廢水的處理問題，本發明提供一種高濃度煤化工廢水深度處理系統。
本發明解決其技術問題所採用的技術方案是：一種高濃度煤化工廢水深度處理系統，包括酸化沉澱池、中和池、混凝沉澱池、電解池、填料厭氧池和反流濾池。
所述的酸化沉澱池包括攪拌區和分離沉澱區，攪拌區底部設有酸化沉澱池進水管，中上部設有酸液添加計量系統，酸液添加計量系統設有pH值測量裝置；在攪拌區中部設置有酸化沉澱池攪拌裝置；所述分離沉澱區內設有折板，該折板與酸化沉澱池的內壁形成作為廢水進入分離沉澱區的廢水流道，分離沉澱區的出口處設有酸化沉澱池三相分離器，分離沉澱區的出口上部設有酸化沉澱池溢水堰，酸化沉澱池溢水堰連接中和池進水管；分離沉澱區底部設計成錐形結構，在錐形結構底部設置有酸化沉澱池沉澱物排放閥。
所述的中和池包括中和池進水管和中和池出水管，中和池出水管與混凝沉澱池進水管連接，中和池中部設置有鹼液添加裝置，中和池的中下部設置有中和池攪拌裝置。
所述的混凝沉澱池包括攪拌混合區和沉澱區，攪拌混合區底部設有混凝沉澱池進水管，攪拌混合區中上部設有混凝劑添加系統，在攪拌混合區中部設置有混凝沉澱池攪拌裝置；沉澱區內設有擋板，該擋板與混凝沉澱池的內壁形成作為廢水進入沉澱區的廢水流道，沉澱區的出口處設有混凝沉澱池三相分離器，沉澱區的出口上部設有混凝沉澱池溢水堰，沉澱區底部設計成錐形結構，在沉澱區底部設置有混凝沉澱池沉澱物排放閥。
所述的電解池設有電解池進水管和電解池出水管，電解池進水管連通混凝沉澱池溢水堰；電解池進水管連接電解液添加管，所述的電解液為氯化鈉溶液；所述的電解池為左右兩室結構，分別為陽極室和陰極室，所述陽極室和陰極室的中下部連通，上部由隔板隔開，陽極室和陰極室分別設有正負兩個電極板，正負兩個電極板分別連接外部正負電源；陽極室和陰極室的上部為圓錐形結構，圓錐形結構的頂部都設有電解池集氣管；進一步的，用釕銥鈦電極或釕銥鈦錫電極或銥鉭鈦電極或銥鉭鈦錫電極為正極材料，鈦電極為負極材料；所述的電解池的出口處設有電解池三相分離器，出口上部設有電解池溢水堰，電解池溢水堰連接電解池出水管；所述的電解池出水管連通填料厭氧池進水管。
所述填料厭氧池包括通過折流板分隔成的兼氧段、缺氧段和厭氧段，所述兼氧段首端設有用於供入廢水的填料厭氧池進水管，兼氧段末端與缺氧段首端連通，缺氧段末端與厭氧段首端連通，所述缺氧段和厭氧段進水一側折流板的下部設置有45度的轉角，以避免水流進入時產生的衝擊作用，從而起到緩衝水流和均勻布水的作用；厭氧段末端設有填料厭氧池三相分離器和填料厭氧池溢水堰，填料厭氧池溢水堰連接填料厭氧池出水管；所述兼氧段、缺氧段和厭氧段底部設計成錐形結構，錐形結構連接填料厭氧池汙泥排放閥；所述填料厭氧池的兼氧段、缺氧段和厭氧段的上蓋設計成圓錐形結構，圓錐形結構頂端設有填料厭氧池集氣管；所述兼氧段、缺氧段和厭氧段內都設有填料厭氧池填料；填料厭氧池出水管連通反流濾池進水管。
所述反流濾池中上部為圓柱形、下部為圓錐形結構，包括下流區、上流區和汙泥區；所述下流區位於反流濾池的圓柱形結構的中部，為圓柱形結構，下流區上部設有反流濾池進水管和布水管，下流區中部設有下流區填料，下流區下部設有下流區曝氣管，所述下流區的底部設有折返板，所述的折返板的縱斷面呈喇叭狀；所述上流區位於下流區的外圍和折返板的上部，上流區中部設有上流區填料，下部設有上流區曝氣管，上流區上部的出口處設有反流濾池溢水堰；所述汙泥區位於反流濾池的底部、下流區和上流區的下部，汙泥區的底部設有反流濾池汙泥排放閥。
所述反流濾池的出水達標回用。
採用上述煤化工廢水深度處理系統進行廢水處理的方法，具有如下步驟：
①高濃度煤化工廢水通過酸化沉澱池進水管進入酸化沉澱池攪拌區，酸液添加計量系統添加鹽酸或硫酸，調節廢水pH值為3～4，酸化沉澱池攪拌裝置對廢水進行攪拌。
②酸化後的廢水進入分離沉澱區，酸化沉澱池三相分離器實現泥水分離；沉澱物在重力的作用下下沉到分離沉澱區的下部，通過底部的酸化沉澱池沉澱物排放閥排出；廢水通過酸化沉澱池溢水堰、酸化沉澱池出水管進入中和池進水管。
③廢水通過中和池進水管進入中和池，鹼液添加裝置添加氫氧化鈉溶液，調節廢水pH值為6～8，中和池攪拌裝置對廢水進行攪拌混合。
④中和後的水通過混凝沉澱池進水管進入混凝沉澱池，與來自混凝劑添加系統的混凝劑混合，利用混凝沉澱池攪拌裝置進行攪拌；混凝反應後的廢水進入沉澱區，混凝沉澱池三相分離器實現泥水分離；汙泥在重力的作用下下沉到混凝沉澱池沉澱區的下部，通過底部的混凝沉澱池沉澱物排放閥排出；廢水通過混凝沉澱池溢水堰、混凝沉澱池出水管進入電解池進水管。
⑤來自混凝沉澱池的廢水通過電解池進水管進入電解池，電解液添加管添加氯化鈉溶液，廢水導電性好，廢水中的汙染物被電解，電解過程中正、負極產生的氣體經過收集、分離乾燥後出售或回用；電解處理後的廢水通過電解池出水管進入填料厭氧池進水管。
⑥廢水通過填料厭氧池進水管進入填料厭氧池的下部；廢水進入填料厭氧池後沿折流板上下前進，依次通過兼氧段、缺氧段和厭氧段的每個反應室的汙泥床，填料厭氧池中的汙泥隨著廢水的上下流動和沼氣上升的作用而運動，填料和折流板的阻擋作用與汙泥自身的沉降作用又使汙泥的流速降低，因此大量的汙泥都被截留在反應池中，反應池中的微生物與廢水中的有機物充分接觸。兼氧段的兼性菌、缺氧段和厭氧段的異養菌將廢水中的有機物水解為有機酸，使大分子有機物分解為小分子有機物，不溶性的有機物轉化成可溶性有機物。厭氧反應後的廢水在厭氧段末端設有的填料厭氧池三相分離器實現泥、水、甲烷氣的分離，汙泥在重力的作用下下沉到填料厭氧池的下部，多餘的汙泥通過底部的填料厭氧池汙泥排放閥排出；填料厭氧池產生的甲烷廢氣通過反應池頂部的填料厭氧池集氣管收集排放或利用；處理後的廢水通過填料厭氧池溢水堰、填料厭氧池出水管進入反流濾池進水管。
⑦廢水通過反流濾池進水管、布水管進入反流濾池的下流區，下流區曝氣管產生的空氣與廢水在下流區填料中交匯發生生化反應，同時下流區填料對廢水進行過濾，廢水通過折返板後進入上流區，在上流區填料中發生生化反應，同時上流區填料對廢水進行過濾，下流區和上流區產生的汙泥下沉到汙泥區，通過汙泥區底部的反流濾池汙泥排放閥排放出去，反流濾池處理後的水通過反流濾池溢水堰和反流濾池出水管達標排放或回用。
⑧酸化沉澱池、混凝沉澱池、填料厭氧池、反流濾池排出的沉澱物和汙泥經濃縮、脫水後外運。
本發明的有益效果是：因地制宜，基建投資少，維護方便，能耗較低，對廢水具有比較好的處理效果，能夠實現汙水資源化，對汙水進行綜合利用。
附圖說明
下面結合附圖和實施例對本發明進一步說明。
圖1是本發明實施例酸化沉澱池的結構示意圖。
圖1中：1.酸化沉澱池，1-1.攪拌區，1-2.分離沉澱區，1-3.酸化沉澱池進水管，1-4.酸液添加計量系統，1-5.酸化沉澱池攪拌裝置，1-6.折板，1-7.酸化沉澱池三相分離器，1-8.酸化沉澱池溢水堰，1-9.酸化沉澱池沉澱物排放閥。
圖2是本發明實施例中和池的結構示意圖。
圖2中：2.中和池，2-1.中和池進水管，2-2.中和池出水管，2-3.鹼液添加裝置，2-4.中和池攪拌裝置。
圖3是本發明實施例混凝沉澱池的結構示意圖。
圖3中：3.混凝沉澱池，3-1.攪拌混合區，3-2.沉澱區，3-3.混凝沉澱池進水管，3-4.混凝劑添加系統，3-5.混凝沉澱池攪拌裝置，3-6.擋板，3-7.混凝沉澱池三相分離器，3-8.混凝沉澱池溢水堰，3-9.混凝沉澱池沉澱物排放閥。
圖4(a)是本發明實施例電解池的橫剖面示意圖，圖4(b)是本發明實施例電解池的縱剖面示意圖。
圖4(a)、圖4(b)中：4.電解池，4-1.電解池進水管，4-2.電解池出水管，4-3.陽極室，4-4.陰極室，4-5.隔板，4-6.正極板，4-7.負極板，4-8.電解池集氣管，4-9.電解池三相分離器，4-10.電解池溢水堰。
圖5是本發明實施例填料厭氧池的結構示意圖。
圖5中：5.填料厭氧池，5-1.折流板，5-2.兼氧段，5-3.缺氧段，5-4.厭氧段，5-5.填料厭氧池進水管，5-6.填料厭氧池三相分離器，5-7.填料厭氧池溢水堰，5-8.填料厭氧池汙泥排放閥，5-9.填料厭氧池上蓋，5-10.填料厭氧池集氣管，5-11.填料厭氧池填料。
圖6是本發明實施例反流濾池的結構示意圖。
圖6中：6.反流濾池，6-1.下流區，6-2.上流區，6-3.汙泥區，6-4.反流濾池進水管，6-5.布水管，6-6.下流區填料，6-7.下流區曝氣管，6-8.折返板，6-9.上流區填料，6-10.反流濾池溢水堰，6-11.反流濾池汙泥排放閥。
圖7是本發明實施例的工藝流程圖。
具體實施方式
現在結合附圖對本發明作進一步詳細的說明。這些附圖均為簡化的示意圖，僅以示意方式說明本發明的基本結構，因此其僅顯示與本發明有關的構成。
實施例
如圖1～圖7所示，本發明高濃度煤化工廢水深度處理系統，包括酸化沉澱池1、中和池2、混凝沉澱池3、電解池4、填料厭氧池5和反流濾池6。
所述的酸化沉澱池1包括攪拌區1-1和分離沉澱區1-2，攪拌區底部設有酸化沉澱池進水管1-3，中上部設有酸液添加計量系統1-4，酸液添加計量系統設有pH值測量裝置；在攪拌區中部設置有酸化沉澱池攪拌裝置1-5；所述分離沉澱區內設有折板1-6，該折板與酸化沉澱池的內壁形成作為廢水進入分離沉澱區的廢水流道，分離沉澱區的出口處設有酸化沉澱池三相分離器1-7，分離沉澱區的出口上部設有酸化沉澱池溢水堰1-8，酸化沉澱池溢水堰連接中和池進水管；分離沉澱區底部設計成錐形結構，在錐形結構底部設置有酸化沉澱池沉澱物排放閥1-9。
所述的中和池2包括中和池進水管2-1和中和池出水管2-2，中和池出水管與混凝沉澱池進水管連接，中和池中部設置有鹼液添加裝置2-3，中和池中下部設置有中和池攪拌裝置2-4。
所述的混凝沉澱池3包括攪拌混合區3-1和沉澱區3-2，攪拌混合區底部設有混凝沉澱池進水管3-3，中上部設有混凝劑添加系統3-4，在攪拌混合區中部設置有混凝沉澱池攪拌裝置3-5；所述沉澱區內設有混凝沉澱池擋板3-6，混凝沉澱池擋板與混凝沉澱池3的內壁形成作為廢水進入沉澱區的廢水流道，沉澱區的出口處設有混凝沉澱池三相分離器3-7，沉澱區的出口上部設有混凝沉澱池溢水堰3-8，沉澱區底部設計成錐形結構，在沉澱區底部設置有混凝沉澱池沉澱物排放閥3-9。
所述的電解池4設有電解池進水管4-1和電解池出水管4-2，電解池進水管4-1連通混凝沉澱池出水管；電解池進水管連接電解液添加管，所述的電解液為氯化鈉溶液；所述的電解池4為左右兩室結構，分別為陽極室4-3和陰極室4-4，所述陽極室4-3和陰極室4-4的中下部連通，上部由隔板隔開由隔板4-5隔開，陽極室4-3設有正極板4-6，陰極室4-4設有負極板4-7，正負兩個電極板分別連接外部正負電源，陽極室和陰極室的上部為圓錐形結構，圓錐形結構的頂部設有電解池集氣管4-8；進一步的，用釕銥鈦電極或釕銥鈦錫電極或銥鉭鈦電極或銥鉭鈦錫電極為正極板材料，鈦電極為負極板材料；所述的廢水電解池的出口處設有電解池三相分離器4-9，出口上部設有電解池溢水堰4-10，電解池溢水堰連接電解池出水管，所述的電解池出水管連通填料厭氧池進水管5-5。
所述填料厭氧池5包括通過折流板5-1分隔成的兼氧段5-2、缺氧段5-3和厭氧段5-4，所述兼氧段5-2首端設有用於供入廢水的填料厭氧池進水管5-5，兼氧段5-2末端與缺氧段5-3首端連通，缺氧段5-3末端與厭氧段5-4首端連通，所述缺氧段5-3和厭氧段5-4進水一側折流板的下部設置有45度的轉角，以避免水流進入時產生的衝擊作用，從而起到緩衝水流和均勻布水的作用；厭氧段5-4末端設有填料厭氧池三相分離器5-6和填料厭氧池溢水堰5-7，填料厭氧池溢水堰5-7連接填料厭氧池出水管；所述兼氧段5-2、缺氧段5-3和厭氧段5-4底部設計成錐形結構，錐形結構連接填料厭氧池汙泥排放閥5-8；所述填料厭氧池的兼氧段、缺氧段和厭氧段的上蓋5-9設計成圓錐形結構，圓錐形結構頂端設有填料厭氧池集氣管5-10；所述兼氧段、缺氧段和厭氧段內都設有填料厭氧池填料5-11。
所述反流濾池6的中上部為圓柱形、下部為圓錐形結構，包括下流區6-1、上流區6-2和汙泥區6-3；所述下流區6-1位於反流濾池的圓柱形結構的中部，為圓柱形結構，下流區上部設有反流濾池進水管6-4和布水管6-5，下流區中部設有下流區填料6-6，下流區下部設有下流區曝氣管6-7，所述下流區的底部設有折返板6-8，所述的折返板6-8的縱斷面呈喇叭狀；所述上流區6-2位於下流區6-1的外圍和折返板的上部，上流區中部設有上流區填料6-9，下部設有上流區曝氣管，上流區上部的出口處設有反流濾池溢水堰6-10；所述汙泥區6-3位於反流濾池的底部、下流區和上流區的下部，汙泥區的底部設有反流濾池汙泥排放閥6-11。
所述反流濾池的出水達標排放或回用。
一種採用上述高濃度煤化工廢水深度處理系統進行廢水處理的方法，具有如下步驟：
①高濃度煤化工廢水通過酸化沉澱池進水管1-3進入酸化沉澱池的攪拌區1-1，酸液添加計量系統1-4添加鹽酸或硫酸，調節廢水pH值為3～4，酸化沉澱池攪拌裝置1-5對廢水進行攪拌。
②酸化後的廢水進入分離沉澱區1-2，酸化沉澱池三相分離器1-7實現泥水分離；沉澱物在重力的作用下下沉到分離沉澱區的下部，通過底部的酸化沉澱池沉澱物排放閥1-9排出；廢水通過酸化沉澱池溢水堰1-8、酸化沉澱池出水管進入中和池進水管2-1。
③廢水通過中和池進水管2-1進入中和池2，鹼液添加裝置2-3添加氫氧化鈉溶液，調節廢水pH值為6～8，中和池攪拌裝置2-4對廢水進行攪拌混合。
④中和後的水通過混凝沉澱池進水管3-3進入混凝沉澱池，與來自混凝劑添加系統3-4的混凝劑混合，利用混凝沉澱池攪拌裝置3-5進行攪拌；混凝反應後的廢水進入沉澱區3-2，混凝沉澱池三相分離器3-7實現泥水分離；汙泥在重力的作用下下沉到沉澱區的下部，通過底部的混凝沉澱池沉澱物排放閥3-9排出；廢水通過混凝沉澱池溢水堰3-8和混凝沉澱池出水管進入電解池進水管4-1。
⑤來自混凝沉澱池的廢水通過電解池進水管4-1進入電解池4，電解液添加管添加氯化鈉溶液，廢水含鹽量高，導電性好，廢水中的汙染物被電解，電解過程中正、負極產生的氣體經過收集、分離乾燥後出售或回用；電解處理後的廢水通過電解池出水管進入填料厭氧池進水管5-5。
⑥廢水通過填料厭氧池兼氧段進水管5-5進入填料厭氧池的下部；廢水進入填料厭氧池後沿折流板5-1上下前進，依次通過兼氧段5-2、缺氧段5-3和厭氧段5-4的每個反應室的汙泥床，填料厭氧池中的汙泥隨著廢水的上下流動和沼氣上升的作用而運動，填料厭氧池填料5-11和折流板5-1的阻擋作用與汙泥自身的沉降作用又使汙泥的流速降低，因此大量的汙泥都被截留在反應池中，反應池中的微生物與廢水中的有機物充分接觸。兼氧段的兼性菌、缺氧段和厭氧段的異養菌將廢水中的有機物水解為有機酸，使大分子有機物分解為小分子有機物，不溶性的有機物轉化成可溶性有機物。厭氧反應後的廢水在厭氧段末端設有的填料厭氧池三相分離器5-6作用下實現泥、水、甲烷氣的分離，汙泥在重力的作用下下沉到填料厭氧池的下部，多餘的汙泥通過底部的填料厭氧池汙泥排放閥5-8排出；填料厭氧池產生的甲烷廢氣通過填料厭氧池集氣管5-10收集利用；處理後的廢水通過填料厭氧池溢水堰5-7和填料厭氧池出水管進入反流濾池進水管6-4。
⑦廢水通過反流濾池進水管6-4、布水管6-5進入反流濾池的下流區6-1，下流區曝氣管6-7產生的空氣與廢水在下流區填料6-6中交匯發生生化反應，同時下流區填料對廢水進行過濾，廢水通過折返板6-8後進入上流區6-2，在上流區填料6-9中發生生化反應，同時上流區填料對廢水進行過濾，下流區和上流區產生的汙泥下沉到汙泥區6-3，通過汙泥區底部的反流濾池汙泥排放閥6-11排放出去，反流濾池處理後的水通過反流濾池溢水堰6-10和反流濾池出水管達標排放或回用。
⑧酸化沉澱池1、混凝沉澱池3、填料厭氧池5和反流濾池6排出的沉澱物和汙泥經濃縮、脫水後外運。
以上述依據本發明的理想實施例為啟示，通過上述的說明內容，相關工作人員完全可以在不偏離本項發明技術思想的範圍內進行多樣的變更以及修改。本項發明的技術性範圍並不局限於說明書上的內容，必須要根據權利要求範圍來確定其技術性範圍。