一种快速去除焦化反渗透浓水中总有机碳和色度的工艺和装置的制作方法

本发明属于水处理技术领域，具体涉及一种焦化反渗透浓水深度处理的技术和方法。

背景技术：

中国是一个焦炭大国。炼焦是高能耗、高污染、资源性的典型“两高一资”行业。生产焦炭的过程中会排放大量的废水，我国每年约排放1亿吨焦化废水。

焦化废水是煤在高温干馏以及煤气净化、化学产品精制过程中形成的废水，其中含有酚、氨氮、氰、苯、吡啶、吲哚和喹啉等几十种污染物，成分复杂，有机污染物浓度及污水色度高、毒性大，性质非常稳定，是一种典型的难降解有机废水。

目前国家对废水的排放标准及相关的“节能减排”政策正逐步提高，上2012年10月1日起颁布了新的《炼焦化学工业污染物排放标准》(GB16171-2012)，其中《炼焦化学工业污染物排放标准》要求自2015年1月1日起，现有企业执行的的焦化排水指标有严格的要求。

废水回用是废水处理的最终目标，是企业节能减排的实施手段。目前简单的焦化废水回用技术已经无法满足企业要求，将生化处理后的焦化废水进行深度处理后回用是必然的趋势。

国内的焦化废水深度处理技术是采用纳滤和反渗透技术将焦化废水深度处理后回用作为钢铁企业循环冷却用水，但存在的主要问题是反渗透产生的浓水的处理。目前只有宝钢采用超滤+纳滤+反渗透深度处理焦化废水。

因此，反渗透工艺产生的污染物如果未经处理而直接排放，势必会对水体环境产生极大的危害。

本发明的目的就是根据焦化反渗透浓水的水质水量情况，开发出快速、高效的去除总有机碳和色度的方法和装置。开发焦化反渗透浓水的快速处理的工艺和 装置，以绿色工艺和节能减排为主要任务，减少环境污染，积极应对日益严格的环境保护法规。

技术实现要素：

为了解决焦化反渗透浓水中总有机碳和色度的环境污染问题，本发明提供了一种焦化反渗透浓水的快速处理系统，采用本发明的焦化反渗透浓水处理系统，工艺简单快速是环境友好型的钢铁废水绿色环保处理工艺。

一种快速去除焦化反渗透浓水中总有机碳和色度的方法，使用酸碱调节池和高效脱碳剂，其特征在于，所述方法包括下述步骤：

使得焦化反渗透浓水通过进水泵流入装有PH计及自控系统的酸碱调节池，

进入酸碱调节池的焦化反渗透浓水PH为5～10，在酸碱调节池停留时间为3～5min，

在酸碱调节池中，通过控制PH自控系统控制酸碱槽和酸碱加药泵，确定酸和碱的投加量，使得经过酸碱调节池后焦化反渗透浓水的PH为7～8，

焦化反渗透浓水进入管道混合器，同时，

在加药系统中的高效脱碳剂通过脱碳剂加药泵打入管道混合器，在管道混合器中，高效脱碳剂和焦化反渗透浓水充分混合后一起进入斜板沉淀池，由此快速去除焦化反渗透浓水中的总有机碳和色度。

根据本发明，所述焦化反渗透浓水上述整个工艺运行时间不超过21min。

根据本发明所述一种快速去除焦化反渗透浓水中总有机碳和色度的方法，其特征在于，高效脱碳剂的加药量为500～900mg/L，高效脱碳剂和焦化反渗透浓水的混合时间为15～30秒。

根据本发明所述一种快速去除焦化反渗透浓水中总有机碳和色度的方法，其特征在于，所述高效脱碳剂的制备方法如下：

1)煤矸石的改性：

煤矸石成分(质量百分比)：SiO₂：28～49％；Al₂O₃：21～42％；C：16～35％，其它不可避免的成分)：3～15％，

煤矸石和碳酸钠混合：在混料机中混磨后，在气氛为氮气保护的高温炉中活化，

冷却后将固体放入氢氧化钠溶液中，60℃水浴搅拌共热后，再放入盐酸溶液中，在70℃水浴搅拌，冷却后用蒸馏水清洗，制得改性煤矸石粉末；

2)配制质量百分比为11～20％的聚硅酸氯化铁水溶液，然后按照聚硅酸氯化铁水溶液：改性煤矸石粉末：聚二甲基二烯丙基氯化铵液固比30：5～8：2比例配制混合溶液；

3)将溶液转移至超声-水热釜中反应12～16h，冷却后制备得到高效脱碳剂。

根据本发明所述一种快速去除焦化反渗透浓水中总有机碳和色度的方法，其它不可避免的成分包括其它类型的煤矸石。

根据本发明所述一种快速去除焦化反渗透浓水中总有机碳和色度的方法，在步骤1)，煤矸石和碳酸钠混合在混料机中混磨5～10min，在气氛为氮气保护的高温炉中活化2～3小时，冷却后将固体放入氢氧化钠溶液中，在60℃水浴搅拌共热2～3小时，再放入盐酸溶液中，在70℃水浴搅拌2～3小时，冷却后用蒸馏水清洗3～5次，制得改性煤矸石粉末。

根据本发明所述一种快速去除焦化反渗透浓水中总有机碳和色度的方法，在步骤3)将溶液转移至超声-水热釜中反应12～16h，调节反应体系的温度在105～135℃，冷却后制备得到高效脱碳剂。

根据本发明所述一种快速去除焦化反渗透浓水中总有机碳和色度的方法，其特征在于，在所述高效脱碳剂的制备方法步骤1)煤矸石的改性中，煤矸石粒径为100～180目，煤矸石和碳酸钠以(质量比)3～6：2混合。

根据本发明所述一种快速去除焦化反渗透浓水中总有机碳和色度的方法，其特征在于，在所述高效脱碳剂的制备方法步骤1)煤矸石的改性中，高温炉的温度为780℃，冷却后将固体放入4-6mol/L的氢氧化钠溶液中水浴，盐酸溶液为2.5-3.5mol/L的盐酸溶液。

根据本发明所述一种快速去除焦化反渗透浓水中总有机碳和色度的方法，其特征在于，焦化反渗透浓水和脱碳剂混合后进入斜板沉淀池，在斜板沉淀池的停留时间为5～15min，然后焦化反渗透浓水通过出水泵排放。

根据本发明所述一种快速去除焦化反渗透浓水中总有机碳和色度的方法，其特征在于，所述焦化反渗透浓水经过整个工艺流程后，出水总有机碳为4～11mg/L，色度为2～15NTU，出水水质电导率为17890～21300us/cm，PH为6～9。

根据本发明所述一种快速去除焦化反渗透浓水中总有机碳和色度的方法，其特征在于，所述焦化反渗透浓水的水质电导率为17890～21300us/cm，PH为5～10，总有机碳为32～55mg/L，色度为67～145NTU。

一种快速去除焦化反渗透浓水中总有机碳和色度的装置，所述装置包括管道 混合器，其特征在于，所述管道混合器用于高效脱碳剂和焦化反渗透浓水充分混合，

所述管道混合器前顺序设置有一级进水泵1、酸碱调节池2、二级进水泵5，

酸碱调节池2连接有酸碱槽3和酸碱加药泵4，

所述管道混合器9后顺序设置有斜板沉淀池10、排泥管11及出水泵12，所述管道混合器9连接有装有高效脱碳剂7的加药系统6及混凝剂加药泵8。

根据本发明所述一种快速去除焦化反渗透浓水中总有机碳和色度的装置，其特征在于，酸碱调节池中装有PH计及自控系统，通过控制PH自控系统控制酸碱槽和酸碱加药泵，确定酸和碱的投加量。

本发明提出了焦化反渗透浓水深度处理的技术方案，快速有效的解决了反渗透浓水总有机碳和色度的环境污染问题。因此本发明属于钢铁绿色环保生产工艺，具有良好的社会效益和环境效益。

附图说明

图1一种快速去除焦化反渗透浓水中总有机碳和色度的工艺系统，包括一级进水泵1、酸碱调节池2、酸碱槽3、酸碱加药泵4、二级进水泵5，加药系统6、高效脱碳剂7、混凝剂加药泵8、管道混合器9、斜板沉淀池10、排泥管11、出水泵12。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作详细说明。

实施例1：

一种快速去除焦化反渗透浓水中总有机碳和色度的工艺系统，包括一级进水泵、酸碱调节池、酸碱槽、酸碱加药泵、二级进水泵，加药系统、高效脱碳剂、脱碳剂加药泵、管道混合器、斜板沉淀池、排泥管、出水泵。

所述焦化反渗透浓水的水质电导率为19570s/cm，PH为6，总有机碳为52mg/L，色度为132NTU。

所述焦化反渗透浓水通过进水泵流入酸碱调节池。

进入酸碱调节池的焦化反渗透浓水PH为6，在酸碱调节池停留时间为3min。酸碱调节池中装有PH计及自控系统，通过控制PH自控系统控制酸碱槽和酸碱加 药泵，确定酸和碱的投加量。

经过酸碱调节池后焦化反渗透浓水的PH为7.3。

焦化反渗透浓水通过二级进水泵进入管道混合器，同时在加药系统中的高效脱碳剂通过脱碳剂加药泵打入管道混合器，管道混合器中和焦化反渗透浓水充分混合，时间为25秒，然后一起进入斜板沉淀池。高效脱碳剂的加药量为800mg/L。

本发明的高效脱碳剂针对焦化反渗透浓水的特效制备而成，可快速去除焦化反渗透浓水中的总有机碳和色度。制备的方法：1)煤矸石的改性：选取的煤矸石成分(质量百分比)：SiO₂：32％；Al₂O₃：31％；C：31％，其它成分：6％。选取粒径为120目的煤矸石，按煤矸石和碳酸钠(质量比)5：2混合，然后在混料机中混磨10min。在气氛为氮气保护的高温炉中活化2小时，高温炉的温度为780℃，冷却后将固体放入5mol/L的氢氧化钠溶液中，在60℃水浴搅拌共热2小时，再放入3mol/L的盐酸溶液中，在在70℃水浴搅拌3小时，冷却后用蒸馏水清洗3次，制得改性煤矸石粉末。2)配制质量百分比为16％的聚硅酸氯化铁水溶液，然后按照聚硅酸氯化铁水溶液、吸改性煤矸石粉末：聚二甲基二烯丙基氯化铵液固比30：5：2比例配制混合溶液。3)将溶液转移至超声-水热釜中，反应时间为15h，调节反应体系的温度在115℃。冷却后制备得到高效脱碳剂。

焦化反渗透浓水和高效脱碳剂混合后进入斜板沉淀池，在斜板沉淀池的停留时间为10min，然后焦化反渗透浓水通过出水泵排放。斜板沉淀池底部有排泥泵，沉淀下的污泥通过排泥泵排放。

所述焦化反渗透浓水经过整个工艺流程后，出水水质电导导率为20500us/cm，PH为7.7，总有机碳为8mg/L，色度为9NTU。整个工艺运行时间为13.25min，因此，快速有效的去除了焦化反渗透浓水中的总有机碳和色度。

实施例2

一种快速去除焦化反渗透浓水中总有机碳和色度的工艺系统，包括一级进水泵、酸碱调节池、酸碱槽、酸碱加药泵、二级进水泵，加药系统、高效脱碳剂、脱碳剂加药泵、管道混合器、斜板沉淀池、排泥管、出水泵。

所述焦化反渗透浓水的水质电导率为18300us/cm，PH为9，总有机碳为45mg/L，色度为117NTU。

所述焦化反渗透浓水通过进水泵流入酸碱调节池。

进入酸碱调节池的焦化反渗透浓水PH为10，在酸碱调节池停留时间为4min。酸碱调节池中装有PH计及自控系统，通过控制PH自控系统控制酸碱槽和酸碱加 药泵，确定酸和碱的投加量。

经过酸碱调节池后焦化反渗透浓水的PH为7.6。

焦化反渗透浓水通过二级进水泵进入管道混合器，同时在加药系统中的高效脱碳剂通过脱碳剂加药泵打入管道混合器，管道混合器中和焦化反渗透浓水充分混合，时间为20秒，然后一起进入斜板沉淀池。高效脱碳剂的加药量为750mg/L。

本发明的高效脱碳剂针对焦化反渗透浓水的特效制备而成，可快速去除焦化反渗透浓水中的总有机碳和色度。制备的方法：1)煤矸石的改性：选取的煤矸石成分(质量百分比)：SiO₂：39％；Al₂O₃：25％；C：28％，其它成分：8％。选取粒径为100目的煤矸石，按煤矸石和碳酸钠(质量比)3：2混合，然后在混料机中混磨8min。在气氛为氮气保护的高温炉中活化3小时，高温炉的温度为780℃，冷却后将固体放入5mol/L的氢氧化钠溶液中，在60℃水浴搅拌共热3小时，再放入3mol/L的盐酸溶液中，在在70℃水浴搅拌2小时，冷却后用蒸馏水清洗5次，制得改性煤矸石粉末。2)配制质量百分比为19％的聚硅酸氯化铁水溶液，然后按照聚硅酸氯化铁水溶液、吸改性煤矸石粉末：聚二甲基二烯丙基氯化铵液固比30：7：2比例配制混合溶液。3)将溶液转移至超声-水热釜中，反应时间为13h，调节反应体系的温度在125℃。冷却后制备得到高效脱碳剂。

焦化反渗透浓水和脱碳剂混合后进入斜板沉淀池，在斜板沉淀池的停留时间为5～15min，然后焦化反渗透浓水通过出水泵排放。斜板沉淀池底部有排泥泵，沉淀下的污泥通过排泥泵排放。

所述焦化反渗透浓水经过整个工艺流程后，出水水质电导导率为18420us/cm，PH为7.8，总有机碳为7mg/L，色度为11NTU。整个工艺运行时间13.20min，因此，快速有效的去除了焦化反渗透浓水中的总有机碳和色度。

综上所述，本发明所述的焦化反渗透浓水快速处理系统实现了反渗透浓水的脱有机碳和色度，本发明工艺一次性投资低；废水处理效果稳定，充分体现了节能减排的效果，是环境友好型的绿色钢铁生产工艺。

当然，本技术领域内的一般技术人员应当认识到，上述实施例仅是用来说明本发明，而非用作对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对上述实施例的变换、变形都将落在本发明权利要求的范围内。