专利名称：一种深度处理焦化废水的方法
技术领域：
本发明涉及一种应用于污水环保处理领域中，深度处理焦化废水的方法。
背景技术：
焦化废水是在煤制焦炭、煤气净化及焦化产品回收过程中产生的废水。该废水的特点是C0D、氨氮浓度高，含有大量的铵盐、硫化物、氰化物等无机盐类，而且有机物成分复杂，主要有酚类化合物、多环芳香族化合物、杂环化合物及脂肪类化合物，且污染物浓度高，属于生物难降解有机废水。焦化废水一般要通过一级预处理、二级生化处理和深度处理才能排放。目前，焦化废水经过二级生化处理后，出水C0D、总酚、氨氮污染物浓度仍然很高，色泽较深，达不到国家排放标准，因此必须对焦化废水进行深度处理。现有的焦化废水深度处理的方法主要有絮凝法、吸附法、膜分离法、化学氧化法等，这些方法各有利弊，不是一次性投资太大、治理费用高，就是工艺复杂、效果不佳，都难以达到排放标准取得满意效果。
发明内容
为了解决背景技术中给出的现有技术问题，本发明提供了一种深度处理焦化废水的新方法，该种方法所需设备简单，操作方便，效果好，见效快，所用药品及试剂廉价易得，并且装置运行的费用低，具有很高的实用性。本发明的技术方案是该种深度处理焦化废水的方法，主要包括以下步骤
第一步为装柱，即首先分别用稀硫酸和稀NaOH溶液浸泡废铁屑，再用清水充分洗涤铁屑，同时，将焦碳粉碎成粒度近乎于铁屑的粒度，取处理好的铁屑，然后按铁屑和焦碳比例为10 :1的体积比混合均匀后装入铁碳柱；
第二步为进行酸化处理，即将经过二级生化处理后的焦化废水，加浓H2SO4调制成pH值为2. 5-4之间的溶液；
第三步为进行絮凝处理，即将经第二步处理过的酸化废水，加入絮凝剂FeCl3进行絮凝后沉淀，所述絮凝剂的浓度范围在3g/L-5g/L之间；
第四步为进行过柱处理，即将经第三步处理过的废水采用逆流式先进入高位水槽，之后，液体从铁碳柱中的柱子底部进入，上部流出；并且在进水的同时打开空气压缩机，调整流量，使柱内铁碳填料处于流化状态；
第五步为进行中和处理即将经第四步处理过的废水，用浓度为5%的石灰乳调制成pH值范围在8-9之间的溶液，而后沉淀； 第六步为将第五步中的上清液重复第二步至第五步中的操作，直至出水COD降至60-80mg/L,色度接近无色,达到排放标准。本发明具有如下有益效果本发明首先利用酸碱浸泡铁屑可除去其表面的杂质污溃，焦炭与铁屑粒度接近可使其混合均匀，有利于微电解等反应的进行，同时，活性炭具有较大的比表面积，通过分子间的作用主要发生物理吸附，利用微电解柱的活性炭可以对废水起到吸附和脱色的作用；之后，通过酸化可使溶液中酚类、氨氮等物质的溶解度发生变化，促使其析出，同时，硫化物等物质也会反应生成相应的气体和沉淀，便于除去。再次，通过投加FeCl3后，正3价Fe离子在水中离解，其水解产物兼有凝聚和絮凝两种作用，可以吸附废水中的悬浮颗粒，使呈分散状态的颗粒形成网状结构，成为更为粗大的絮凝体而沉淀。此外，采用逆流式并调节适当的流速，可使废水在柱内充分发生电化学反应、氧化还原反应和电凝聚作用等，从而降低溶液的COD及色度，另外，柱内铁碳填料处于流化状，可增加柱内氧含量，有利于氧化还原反应的发生，并且避免铁碳结块。而且，加入石灰乳调溶液PH为8-9时，产生大量Fe (OH)2, Fe (OH) 3的胶体颗粒，吸附废水中的其它悬浮物，同时在石灰乳作助凝剂的前提下，形成铁矾花，具有很强的混凝吸附作用，达到净化废水的目的。本发明将上述多个步骤有机的组合在一起形成一个完整的流程，该种方法所需设备简单，操作方便，处理效果好，见效快，所用药品及试剂廉价易得，并且装置运行的费用低，具有很高的实用性
图I是本发明所述方法的工艺流程图。图2是用于实施本发明所述方法的铁碳柱的结构示意图。图中I-筒体，2-挡板，3-铁碳填料，4-进水管，5-进气管，6-出水堰，7-出水管，8-加料口，9-支柱。
具体实施例方式 下面结合附图对本发明作进一步说明
首先对本发明的工艺流程进行介绍。如图I所示，实施该方法的主要设备由酸化反应池、絮凝沉淀池、高位水槽、铁碳柱、中和沉淀池及气泵组成。其工艺流程为，在常温常压下，二级生化处理后的焦化废水进入酸化处理池，加浓H2SO4调溶液pH，上清液进入絮凝池，力口入絮凝剂FeCl3,静置沉淀，上清液采用逆流式进入高位水槽中，即从柱子底部进水，上部出水，并调节适当的进水流速，同时打开空气压缩机，调合适流量，使柱内铁碳填料处于流化状，上部出水进入中和沉淀池，用5%石灰乳调溶液pH值为8-9，沉淀。出水按上述步骤循环3次，出水COD可降到60-80mg/L，色度接近无色，可达标排放。图2所示为铁碳柱的结构示意图，所述铁碳柱包括筒体I、挡板2、铁碳填料3、进水管4、进气管5、出水堰6、出水管7以及加料口 8。其中筒体I为圆柱体，其外侧壁上固定有支柱9，进水管4和进气管5固定在筒体I的底部并与筒体I内连通，出水管7固定在筒体I的右上部并与筒体I内连通，在筒体I的右侧壁上有一个加料口 8，出水堰6和挡板2固定在筒体I的内部，填料3位于两块挡板2之间。具体实施时，本种深度处理焦化废水的方法，主要包括以下步骤
第一步为装柱，即首先分别用稀硫酸和稀NaOH溶液浸泡废铁屑，再用清水充分洗涤铁屑，同时，将焦碳粉碎成粒度近乎于铁屑的粒度，取处理好的铁屑，然后按铁屑和焦碳比例为10 :1的体积比混合均匀后装入铁碳柱；
第二步为进行酸化处理，即将经过二级生化处理后的焦化废水，加浓H2SO4调制成pH值为2. 5-4之间的溶液。通过酸化处理，使酚类、氨氮等物质的溶解度发生变化，促使其析出。同时,硫化物等物质也会反应生成相应的气体和沉淀,便于除去。第三步为进行絮凝处理，即将经第二步处理过的酸化废水，加入絮凝剂FeCl3进行絮凝后沉淀，所述絮凝剂的浓度范围在3g/L-5g/L之间；絮凝工艺主要通过投加FeCl3后，正3价Fe离子在水中离解，其水解产物兼有凝聚和絮凝两种作用。正3价Fe离子还可水解生成Fe (OH) 3胶体，其表面积很大，活性较高，可以吸附废水中的悬浮颗粒，使呈分散状态的颗粒形成网状结构，成为更为粗大的絮凝体而沉淀。第四步为进行过柱处理，即将经第三步处理过的废水采用逆流式先进入高位水槽，之后，液体从铁碳柱中的柱子底部进入，上部流出；并且在进水的同时打开空气压缩机，调整流量，使柱内铁碳填料处于流化状态。本步骤中包含一个微电解处理废水过程，具有多种反应机理，主要为电化学反应、氧化还原反应和电凝聚作用。废水中有机物的去除和脱色主要依靠新生态的[H]和新裸露的铁原子所具有的反应活性。在电解质中，铁屑和碳粒形成微小原电池，铁屑作为阳极被腐蚀消耗，碳粒作为阴极，发生反应。在酸性条件下，不断进行铁屑的电化学腐蚀使大量正2价Fe离子进入溶液，不但有效地克服阳极的钝化，同时新生态的正2价Fe离子也对污染物有还原降解作用。正2价Fe离子参与氧化还原反应后生成正3价Fe离子，由于反应后期溶液pH值升高，正2价Fe离子、正3价Fe离子水解成铁的络合物，能对废水中的其它胶体和悬浮物起到有效的吸附、凝聚及共沉淀作用。碳粒不仅具有很大比表面积且其微观表面上含有大量不饱和键和含氧活性基团，在相当宽的pH值范围内对有机物分子有吸附和脱色作用。第五步为进行中和处理即将经第四步处理过的废水，用浓度为5%的石灰乳调制成pH值范围在8-9之间的溶液，而后沉淀。本步骤中是将在微电解过程中溶液内的大量正2价Fe离子、正3价Fe离子，通过加入5 %石灰乳调至pH为8_9后，产生大量Fe (OH)2,Fe(OH)3的胶体颗粒，吸附废水中的其它悬浮物，同时在石灰乳作助凝剂的前提下，形成铁矾花，具有很强的混凝吸附作用，达到净化废水的目的。第六步为将第五步中的上清液重复第二步至第五步中的操作，直至出水COD降至60-80mg/L,色度接近无色,达到排放标准。下面给出按照本发明所述方法实施的3个具体实施例
实施例I :取废铁屑若干，用稀硫酸将铁屑浸泡去掉其表面的氧化物，再用稀NaOH溶液浸泡，去掉其表面的油污，再用清水充分洗涤铁屑。将焦碳粉碎成粒度近乎于铁屑的粒度，取处理好的铁屑，然后按铁屑和焦碳比例为10:1(体积比)混合均匀，装柱。二级生化处理后的焦化废水进入酸化处理池，加浓H2SO4调溶液pH为3左右，静置沉淀，上清液进入絮凝池，按3g/L加入絮凝剂FeCl3,静置沉淀，上清液采用逆流式进入高位水槽中，即从柱子底部进水，上部出水，并调节进水流速为2. 5mL/min,同时打开空气压缩机，调合适流量，使柱内铁碳填料处于流化状，上部出水进入中和沉淀池，用5%石灰乳调溶液pH值为8-9，静置沉淀。上清液进入酸化处理池，加浓H2SO4调溶液pH为3左右，静置沉淀，上清液进入絮凝池，按3g/L加入絮凝剂FeCl3,静置沉淀，上清液采用逆流式进入高位水槽中，保持进水流速为2. 5mL/min,上部出水进入中和沉淀池，用5%石灰乳调溶液pH值为8_9，静置沉淀。上清液进入酸化处理池，加浓H2SO4调溶液pH为3左右，静置沉淀，上清液进入絮凝池，按3g/L加入絮凝剂FeCl3，静置沉淀，上清液采用逆流式进入高位水槽中，保持进水流速为2. 5mL/min,上部出水进入中和沉淀池，用5%石灰乳调溶液pH值为8_9，静置沉淀，出水COD可由210mg/L降到64mg/L,色度接近无色。实施例2 :取废铁屑若干，用稀硫酸将铁屑浸泡去掉其表面的氧化物，再用稀NaOH溶液浸泡，去掉其表面的油污，再用清水充分洗涤铁屑。将焦碳粉碎成粒度近乎于铁屑的粒、度，取处理好的铁屑，然后按铁屑和焦碳比例为10 :1(体积比)混合均匀，装柱。二级生化处理后的焦化废水进入酸化处理池，加浓H2SO4调溶液pH为2左右，静置沉淀，上清液进入絮凝池，按2. 5g/L加入絮凝剂FeCl3，静置沉淀，上清液采用逆流式进入高位水槽中，即从柱子底部进水，上部出水，并调节进水流速为2mL/min，同时打开空气压缩机，调合适流量，使柱内铁碳填料处于流化状，上部出水进入中和沉淀池，用5%石灰乳调溶液pH值为8-9，静置沉淀。上清液进入酸化处理池，加浓H2SO4调溶液pH为2左右，静置沉淀，上清液进入絮凝池，按2. 5g/L加入絮凝剂FeCl3,静置沉淀，上清液采用逆流式进入高位水槽中，保持进水流速为2mL/min，上部出水进入中和沉淀池，用5%石灰乳调溶液pH值为8_9，静置沉淀。上清液进入酸化处理池，加浓H2SO4调溶液pH为2左右，静置沉淀，上清液进入絮凝池，按
2.5g/L加入絮凝剂FeCl3,静置沉淀，上清液采用逆流式进入高位水槽中，保持进水流速为2mL/min,上部出水进入中和沉淀池，用5%石灰乳调溶液pH值为8_9，静置沉淀，出水COD可由200mg/L降到73mg/L,色度接近无色。实施例3 :取废铁屑若干，用稀硫酸将铁屑浸泡去掉其表面的氧化物，再用稀NaOH溶液浸泡，去掉其表面的油污，再用清水充分洗涤铁屑。将焦碳粉碎成粒度近乎于铁屑的粒度，取处理好的铁屑，然后按铁屑和焦碳比例为10:1(体积比)混合均匀，装柱。二级生化处理后的焦化废水进入酸化处理池，加浓H2SO4调溶液pH为3. 5左右，静置沉淀，上清液进入絮凝池，按5g/L加入絮凝剂FeCl3，静置沉淀，上清液采用逆流式进入高位水槽中，即从柱子底部进水，上部出水，并调节进水流速为4mL/min，同时打开空气压缩机，调合适流量，使柱内铁碳填料处于流化状，上部出水进入中和沉淀池，用5%石灰乳调溶液pH值为8-9，静置沉淀。上清液进入酸化处理池，加浓H2SO4调溶液pH为3. 5左右，静置沉淀，上清液进入絮凝池，按5g/L加入絮凝剂FeCl3,静置沉淀，上清液采用逆流式进入高位水槽中，保持进水流速为4mL/min，上部出水进入中和沉淀池，用5%石灰乳调溶液pH值为8_9，静置沉淀。上清液进入酸化处理池，加浓H2SO4调溶液pH为3. 5左右，静置沉淀，上清液进入絮凝池，按5g/ L加入絮凝剂FeCl3，静置沉淀，上清液采用逆流式进入高位水槽中，保持进水流速为4mL/min,上部出水进入中和沉淀池，用5%石灰乳调溶液pH值为8_9，静置沉淀，出水COD可由213mg/L降到60mg/L,色度接近无色。
权利要求
1.一种深度处理焦化废水的方法，该方法主要包括以下步骤 第一步为装柱，即首先分别用稀硫酸和稀NaOH溶液浸泡废铁屑，再用清水充分洗涤铁屑，同时，将焦碳粉碎成粒度近乎于铁屑的粒度，取处理好的铁屑，然后按铁屑和焦碳比例为10 :1的体积比混合均匀后装入铁碳柱； 第二步为进行酸化处理，即将经过二级生化处理后的焦化废水，加浓H2SO4调制成pH值为2. 5-4之间的溶液； 第三步为进行絮凝处理，即将经第二步处理过的酸化废水，加入絮凝剂FeCl3进行絮凝后沉淀，所述絮凝剂的浓度范围在3g/L-5g/L之间； 第四步为进行过柱处理，即将经第三步处理过的废水采用逆流式先进入高位水槽，之后，液体从铁碳柱中的柱子底部进入，上部流出；并且在进水的同时打开空气压缩机，调整流量，使柱内铁碳填料处于流化状态； 第五步为进行中和处理即将经第四步处理过的废水，用浓度为5%的石灰乳调制成pH值范围在8-9之间的溶液，而后沉淀； 第六步为将第五步中的上清液重复第二步至第五步中的操作，直至出水COD降至60-80mg/L,色度接近无色,达到排放标准。
全文摘要
一种深度处理焦化废水的方法。主要解决现有技术中存在的，处理工艺复杂、效果不佳，难以达到排放标准的问题。其特征在于该方法主要包括以下步骤第一步为装柱，即首先分别用稀硫酸和稀NaOH溶液浸泡废铁屑，将焦碳粉碎，按铁屑和焦碳比例为10∶1的体积比混合均匀后装入铁碳柱；第二步为对二级生化处理后的焦化废水进行酸化处理；第三步为将酸化后的废水加入絮凝剂；第四步为进行过柱处理，使液体从铁碳柱中的柱子底部进入，上部流出；第五步为进行中和处理后沉淀；第六步为将第五步中的上清液重复第二步至第五步中的操作。本发明实施时所需设备简单，操作方便，效果好，见效快，药品及试剂廉价易得，装置运行的费用低，实用性较高。
文档编号C02F9/06GK102627367SQ201210121978
公开日2012年8月8日 申请日期2012年4月24日 优先权日2012年4月24日
发明者徐鑫, 朱天玉, 林立君, 苑庆山 申请人:东北石油大学