一种煤化工废水的处理方法
【专利摘要】本发明涉及一种煤化工废水深度处理方法，包括以下顺序进行的步骤：对煤化工废水二级生化处理出水依次进行化学氧化处理和生物氧化处理，即得。本发明方法采用以化学氧化与生物化学氧化相组合的处理工艺，既克服了化学氧化工艺运行成本高的缺点，又克服了生化处理工艺COD去除率低的缺点，实现了对废水中部分有机污染物的降解，处理后的废水达到排放或回用标准、减少了对环境的污染，本发明方法处理效率高，运行成本低，对煤化工废水处理具有很强的适应性，达到了国家规定的环保要求，可以取得较好的经济和社会效益。
【专利说明】一种煤化工废水的处理方法
【技术领域】
[0001]本发明属于废水处理领域，具体地说是涉及一种用于煤化工为主的废水的处理工艺。
【背景技术】
[0002]对于煤化工废水的处理，处理系统基本都遵循“一级物化预处理-二级生化处理-三级深度处理”的工艺路线。
[0003](I) 一级物化预处理
[0004]煤化工废水中含有一定量的油份，常采用隔油和气浮法，将煤化工废水中的油类去除并加以回收利用，减少油类物质对后续生化处理过程的不良影响。新型的煤化工废水预处理方法，例如臭氧氧化、芬顿(Fenton)氧化、焦炭吸附、离子膜辅助电催化氧化、锰矿石氧化-磷酸铵镁沉淀、Cu/Fe内电解法仅停留在试验研究阶段。
[0005](2) 二级生化处理
[0006]煤化工废水中含有大量易生物降解有机物(如酚类和苯类)，采用生物化学氧化法进行处理，如采用完全混合式活性污泥工艺和缺氧/好氧(A/0)活性污泥工艺，也有采用序批示活性污泥工艺进行处理。完全混合式活性污泥工艺的脱氮效果有限，而缺氧/好氧(A/O)活性污泥工艺和序批式活性污泥工艺则兼顾了去除有机物和脱氮的功能。由于煤化工废水中存在某些含氧、氮、硫的杂环化合物、多环芳烃和长链烷烃等有机污染物，这些物质难以生物降解，部分物质还具有潜在的生物抑制性，使得生化处理过程中的硝化/反硝化作用有限，导致生化处理出水的色度、氨氮、COD等指标难以达到排放要求。有研究者指出厌氧工艺中的水解酸化过程可去除煤化工废水中的部分氮杂环类等难生物降解有机物，同时，新建或改建的煤化工废水处理系统也多采用厌氧/缺氧/好氧(Α/Α/0)活性污泥工艺，以期提高废水生化处理效果，降低生化出水的C0D。但是，实际运行结果表明，厌氧单元处理效果甚微，二级生化出水的色度、氨氮、COD仍不能达标。同时，一些研究者试验了其他的生化处理工艺，包括厌氧/缺氧/好氧/好氧生物膜、厌氧(生物膜)/缺氧(活性污泥)/ (生物膜)、厌氧/好氧/好氧生物流化床、厌氧(活性污泥)/序批式生物膜反应器(SBBR)、生物滤池/生物流化床(BF/BFB)、微氧两级膨胀颗粒污泥反应器(EGSB)工艺、移动床生物膜反应器(MBBR)等工艺，通过综合利用厌氧、兼氧和好氧微生物的代谢特性和提高微生物密度来提高煤化工废水的处理效果，但上述工艺仅停留在试验研究阶段。
[0007](3)三级深度处理
[0008]由于煤化工废水二级生化处理出水不能达标排放，需要进行三级深度处理。深度处理方法可分为生化法、物化法和物化/生化组合法。
[0009]I)生化法
[0010] 煤化工废水深度处理研究中采用的生化法有氧化塘法和曝气生物滤池(BAF)法。其中，氧化塘法通过塘中的细菌、藻类和原生动物等生物与污染物之间的生物化学过程来去除污染物，使废水得到净化。氧化塘法受温度影响大，水力停留时间长，占地面积大，仅停留在试验研究阶段。曝气生物滤池(BAF)法集生物吸附、生物化学氧化和过滤于一体，具有工艺简单、占地面积小，处理负荷高，抗冲击强和易于操作管理等优点，可有效去除废水中的氨氮，对废水中难降解有机污染物也有一定的去除效果。此法已有工程应用，用于煤化工废水的回用。
[0011]2)物化法
[0012]煤化工废水物化深度处理方法中研究较多的为吸附法、混凝沉淀法、高级氧化技术和膜技术以及上述方法组合后的物化组合法。其中，(I)吸附法通过向废水中加入多孔性吸附剂将有机污染物吸附而使废水得到净化，煤化工废水深度处理研究中多采用活性炭、活性焦、粉煤灰、膨润土、矿渣等吸附剂。吸附法可有效降低废水的C0D，但是，使废水达标排放所需的吸附剂用量大、费用高，而且吸附剂再生困难，还可能产生二次污染的问题。(2)混凝沉淀法通过向废水中加入混凝剂以去除细小悬浮物及胶体微粒，降低浊度，研究中多使用铝盐、铁盐、聚铝、聚铁和聚丙烯酰胺等混凝剂。此法不能去除可溶性有机物，且受pH、混凝剂种类及用量的影响较大，对废水色度和COD的去除效果有限。(3)高级氧化技术利用在光、声、电、高温、高压或催化剂等作用下产生的羟基自由基(H0.)等氧化剂，将废水中难生物降解有机物氧化分解成易生物降解物质或矿化。按氧化剂来源和产生条件的不同，煤化工废水深度处理研究中采用的高级氧化技术主要包括臭氧(O3)氧化、芬顿(Fenton)氧化、光催化氧化、湿式催化氧化、电化学氧化和超声波氧化等方法。(4)膜技术主要用于煤化工废水的零排放，实际工程中应用较为广泛的是超滤/反渗透(UF/R0)法，先通过超滤膜去除废水中的大多数浊度物质和有机物，再通过反渗透膜进一步去除废水中的有机物以降低C0D,同时去除盐分和色度，此方法处理后的出水可作为生产循环水。但是，此法前期投资和运行成本较高，而且膜会因来水水质波动而需频繁清洗，由此产生大量浓水,其处理成本也较闻。
[0013]而高级氧化技术中的臭氧(O3)氧化法是通过臭氧直接氧化或以过渡金属离子、金属氧化物、金属载体等催化臭氧氧化，以臭氧分子(O3)和生成的羟基自由基(H0.)氧化分解废水中的有机物。煤化工废水深度处理研究中多采用臭氧直接氧化和UV/03、H202/03等臭氧组合氧化方法。臭氧氧化法具有良好的脱色、杀菌功能，但对废水有机物的矿化作用有限，运行成本较高；芬顿(Fenton)氧化法利用催化剂、光辐射和电化学作用使过氧化氢(H2O2)产生羟基自由基(H0.)以氧化分解废水中的有机物。煤化工废水深度处理研究中多采用Fe2VH2O2> UV/H202、UV/Fe2+/H202、电芬顿(electro-Fenton)等方法。芬顿(Fenton)氧化法具有反应迅速、处理效果好的优点，但处理成本较高；光催化氧化法通过一定强度的光照射添加到废水中的催化剂而产生羟基自由基(H0.)来氧化分解废水中的有机物。煤化工废水深度处理研究中多采用二氧化钛/紫外(Ti02/UV)氧化法。光催化氧化法特别适合不饱和有机物、芳烃和芳香化合物的降解，反应条件温和，但是，有机物降解不够彻底，且催化剂可能产生二次污染；湿式催化氧化法是在高温、高压和催化剂作用下，用空气或氧气将废水中的氨氮和有机污染物氧化分解为氮气和二氧化碳。此法氧化速度快、处理效率高、流程简单和占地面积少，但反应条件苛刻、处理成本高；电化学氧化法通过使污染物和电极直接发生氧化还原反应或由电极表面产生的自由基、氯气、次氯酸盐和过氧化物等强氧化剂来氧化分解有机物。煤化工废水深度处理研究中多采用铁炭内电解和三维电极法。电化学氧化法氧化能力强、工艺简单、不产生二次污染，但电耗大，处理成本高。
[0014]物化组合法是将前述的各种物化法进行特定组合后形成的方法，煤化工废水深度处理研究中采用的物化组合法主要有混凝/气浮、混凝/吸附、混凝/臭氧(O3)氧化、混凝/紫外/臭氧氧化、混凝/铁炭内电解、粉煤灰吸附/芬顿(Fenton)氧化、芬顿(Fenton)氧化/混凝、铁炭内电解/混凝等方法，主要是对吸附、混凝沉淀或高级氧化技术三者的组合利用。物化组合法实现了废水处理效果的优势互补，对废水的处理更具针对性和科学性，废水处理效果良好，但是，仍无法避免各单一物化法的缺点，只是在一定程度上使其有所削弱，仍存在运行成本高的问题。
[0015]3 )物化/生化组合法
[0016]物化/生化组合法是将煤化工废水深度处理的物化法和生化法组合后形成的方法。研究较多的物化/生化组合法为臭氧氧化/生物活性炭法，该方法从提高废水可生化性的角度出发，先利用臭氧将废水中部分难生物降解有机物氧化分解为易生物降解有机物，再供附着于活性炭表面的生物膜上的密集微生物降解利用，从而降低废水C0D，同时进一步脱除氨氮。相比物化组合法，该方法进一步实现了废水中有机污染物的安全高效的化学与生物化学转化和最终矿化。但是，为显著提高废水的可生化性，所需臭氧量较大，废水处理成本较高。
[0017]煤化工废水通常先进行一级物化预处理，再进行二级生物化学氧化处理。一级物化预处理多采用气浮法，二级生物化学氧化处理多采用完全混合式活性污泥工艺、缺氧/好氧(A/0)或厌氧/缺氧/好氧(Α/Α/0)活性污泥工艺或序批式活性污泥工艺等工艺。煤化工废水二级生化出水水质指标见表1。
[0018]表1煤化工废水二级生化出水水质
【权利要求】
1.一种煤化工废水的处理方法，包括对煤化工废水依次进行化学氧化处理和生物氧化处理。
2.如权利要求1所述的处理方法，其特征是所述煤化工废水的BOD5/COD为0.05~0.2。
3.如权利要求1或2所述的处理方法，其特征是所述化学氧化处理包括如下顺序进行的步骤: O向原水煤化工废水中加入氧化剂，进行氧化反应，氧化分解废水中的有机物； 2)向废水中加入碱性溶液，进行中和反应并调节废水的pH值至7-9 ； 3 )向废水中加入絮凝剂后再进行固液分离处理，去除废水中的悬浮物。
4.如权利要求3所述的处理方法，其特征是步骤I)中所述氧化剂为过硫酸钠、过硫酸钾或单过硫酸氢钾中的一种或多种。
5.如权利要求3所述的处理方法，其特征是步骤I)中使得加入到原水中的所述氧化剂的质量浓度与原水的COD的之比为1-5:1。
6.如权利要求3所述的处理方法，其特征是步骤I)中还包括向原水中加入引发剂，所述引发剂为亚硫酸钠、亚硫酸钾、亚硫酸氢钠、亚硫酸氢钾、氯化亚铁或硫酸亚铁中的一种或多种。
7.如权利要求6所述的处理方法，其特征是步骤I)中所述氧化剂与引发剂的摩尔之比为I~5:1。
8.如权利要求3所述的处理方法，其特征是步骤2)中所述碱性溶液选自氢氧化钠、碳酸钠、碳酸氢钠中的一种或多种。
9.如权利要求3所述的处理方法，其特征是步骤3)中所述絮凝剂为聚丙烯酰胺、聚合氯化铝或聚合氯化铝铁中的一种或多种。
10.如权利要求1或2所述的处理方法，其特征是所述生物氧化处理为将经过化学氧化处理后的废水送入曝气生物滤池,生物滤池内的微生物降解废水中的有机物。
【文档编号】C02F9/14GK104163539SQ201310182930
【公开日】2014年11月26日 申请日期:2013年5月17日 优先权日:2013年5月17日
【发明者】高迎新, 李良杰, 杨敏, 焦思明 申请人:中国科学院生态环境研究中心