F‑T合成废水处理系统的制作方法

本实用新型涉及废水处理技术领域，尤其涉及一种F-T合成废水处理系统。

背景技术：

我国是一个煤炭丰富但石油短缺的国家，随着社会的发展与进步，人们的生产和生活所需的石油耗量却是日益增加。利用煤炭间接液化生产合成油是解决石油资源短缺的重要途径，而费托合成反应是煤间接液化的核心反应。费托合成反应，又称F-T反应，是指由煤或天然气制成的合成气(H₂+CO)，以铁或者钴等作为催化剂，在一定温度和压力作用下转化成烃类燃料的过程。不同链长的烃，经过加工处理后形成汽油、柴油等成品油。费托合成过程中除了产生烃类燃料外，还伴生多种有机含氧化合物，例如醇、酸、醛、酮以及酯类等，同时还产生大量的废水，称之为F-T合成废水。

F-T合成废水成分较为复杂，富含醇、酸、酮、酯等含氧有机化合物重金属、氮、磷含量低，产生量大，一般来说，每产生一吨油伴生一吨多的水。该废水属于高浓度酸性有机废水，pH值为3左右，COD值高达6-8万mg/L，含有大量的可溶性油，不能直接排放，必须对其进行处理。

目前F-T合成废水的处理方法有蒸馏分离、氧化沉淀等方法。蒸馏法是通过将废水加碱蒸馏分离出各种含氧有机物，实现资源的回收与利用。

关于蒸馏分离方法，中国专利CN200610144207.1提供了一种费-托合成反应水的处理方法，采用多效蒸发系统对F-T合成废水进行了蒸馏分离，添加缓蚀剂、阻垢剂、杀菌剂等处理，处理后的水满足循环水质量要求，但操作繁琐成本高。中国专利CN1617917A采用分离的办法对其中的含氧化合物进行分离回收，此法是通过加热将废水升温至100℃以上进行蒸馏操作，所需的能耗大，碱耗量大，成本高，不满足节能的原则。

氧化沉淀法是指利用氧化剂将废水中的醇、醛、酮、酯等在曝气的条件下，氧化成酸，再用氧化钙或氢氧化钙中和形成的酸,形成钙盐沉淀物,然后过滤除去所形成的沉淀物，得到的清水可回收利用。该法操作简单，能耗低，但是需要投入大量的氧化剂，而且氧化剂将可用物质全部转化成酸后形成沉淀，有价值的含氧有机物未得到资源化利用，同时生成的沉淀物也会造成二次污染。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题在于，提供一种操作简单、降低能耗及成本的F-T合成废水处理系统。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种F-T合成废水处理系统，包括接入F-T合成废水进行除油预处理的预处理装置、对除油预处理后的F-T合成废水进行pH调节的调节装置、以及对F-T合成废水进行厌氧生物处理的厌氧反应装置；

所述调节装置连接在所述预处理装置和厌氧反应装置之间。

优选地，所述预处理装置包括容纳F-T合成废水的预处理池。

优选地，所述预处理池设有用于放置滤纸、纤维球滤料或椰壳活性炭的滤层。

优选地，所述调节装置包括接收来自所述预处理池的除油预处理后的F-T合成废水的调节池。

优选地，所述调节池设有用于接入生活污水的污水进口。

优选地，所述调节池上方设有用于将碱料投入所述调节池内的投碱装置。

优选地，所述厌氧反应装置包括厌氧反应器。

优选地，所述厌氧反应装置还包括设置在所述厌氧反应器上的加热器。

优选地，所述厌氧反应器为上流式厌氧污泥床、上流式污泥床-过滤器、厌氧生物滤池或内循环厌氧反应器。

优选地，所述调节装置和厌氧反应装置之间还设有水泵；所述水泵的进水端连接所述调节装置，出水端连接所述厌氧反应装置。

本实用新型的有益效果：对F-T合成废水进行除油预处理后，再进行厌氧生物处理，使废水中的醇、醛、酮、酯等有机物得到降解，转化生成洁净能源--沼气，降低成本的同时，使资源得以有效回收利用。废水经过厌氧生物处理后，COD大大降低，改善废水可生化性，减轻后续工艺的处理负荷，为废水达标排放或回用奠定良好的基础。

另外，利用生活污水为F-T合成废水的厌氧生物处理提供氮磷营养源，在处理F-T合成废水的同时也处理生活污水，可节省生活污水处理系统的建设，节省占地面积、投资以及氮磷药剂费等。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，附图中：

图1是本实用新型一实施例的F-T合成废水处理系统的结构框图；

图2是本实用新型一实施例的F-T合成废水处理方法流程图。

具体实施方式

为了对本实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本实用新型的具体实施方式。

如图1所示，本发明的F-T合成废水处理系统，包括接入F-T合成废水进行除油预处理的预处理装置10、对除油预处理后的F-T合成废水进行pH调节的调节装置20、以及对F-T合成废水进行厌氧生物处理的厌氧反应装置30；调节装置20连接在预处理装置10和厌氧反应装置30之间。

其中，预处理装置10可包括容纳F-T合成废水的预处理池。预处理装置10对F-T合成废水进行除油预处理可通过滤纸过滤、纤维球滤料过滤以及椰壳活性炭吸附等方式中的一种或多种实现。

对于滤纸过滤、纤维球滤料过滤和椰壳活性炭吸附方式，预处理池内可设置滤层放置滤纸、纤维球滤料或椰壳活性炭吸附，使F-T合成废水经过滤层后，滤液通过预处理池的出水口流出至下一处理装置。

调节装置20可包括调节池，接收来自预处理池的除油预处理后的F-T合成废水。通过往调节池内投加碱(氢氧化钠和/或氢氧化钙)，对其中的废水pH值进行调节，调至4.6-8.2。

调节池上方可设置投碱装置，用于将碱料投入调节池内。投碱装置可包括装取碱料的容器以及将容器内的碱料拨至调节池内的拨料件。通过对拨料件的设置，可控制其每次拨出的碱料的量。

当然，也可采用人工投碱代替投碱装置。

厌氧反应装置30可包括厌氧反应器。厌氧反应器可选用UASB(上流式厌氧污泥床)、UBF(上流式污泥床-过滤器)、AF(厌氧生物滤池)或IC(内循环厌氧反应器)等。

厌氧反应装置30还可包括加热器，设置在厌氧反应器上，提高厌氧生物处理的温度，使该温度为35-38℃。特别在温度较低的环境(如冬天)，则可通过加热器加热提高厌氧生物处理温度。加热器的设置方式不限，具体可根据厌氧反应器进行设置。

调节池可通过管道连接在与预处理池和厌氧反应器之间，将pH值调节后的废水输送至厌氧反应器，以进行厌氧生物处理。

进一步地，调节装置20和厌氧反应装置30之间还设有水泵40，提供动力。水泵40的进水端连接调节装置20，出水端连接厌氧反应装置30，将F-T合成废水泵从调节装置20泵入厌氧反应装置30。

调节装置20中，调节池设有进水口和出水口，分别连接预处理池和厌氧反应器。进一步地，调节池还设有污水进口，用于接入生活污水。

调节装置20的调节池通过污水进口连接生活污水来源(如生活污水池)，以将生活污水接入调节池中，与F-T合成废水混合，提供氮磷营养源，再至厌氧反应装置30进行厌氧生物处理，从而在处理F-T合成废水的同时也处理生活污水，可节省生活污水处理系统的建设，节省占地面积、投资以及氮磷药剂费等。

结合图2和图1，通过本实用新型的F-T合成废水处理系统对F-T合成废水进行处理，可包括以下步骤：

S1、对F-T合成废水进行除油预处理。

通常，F-T合成废水中总油含量较高，约为332mg/L，在后续的厌氧生物处理中，油份会包裹微生物絮团表面，使得微生物无法摄取充足营养，影响微生物的生长及繁殖，进而影响厌氧生物处理效果。因此，为了保证后续的厌氧生物处理效果，需要预先对F-T合成废水进行除油处理。

步骤S1中，除油预处理采用预处理装置10实现，其中可采用滤纸过滤、纤维球滤料过滤以及椰壳活性炭吸附等方式中的一种或多种进行除油。

将F-T合成废水分别采用滤纸过滤、纤维球滤料过滤以及椰壳活性炭吸附对其进行除油处理，将过滤或吸附处理后的滤液进行测量对比，通过对比获知单独采用椰壳活性炭吸附除油处理，油份去除率最高；采用椰壳活性炭吸附一次吸附处理后油份去除率可达到77.9％，二次吸附处理后油份去除率可达到86.9％。因此，本实用新型中，优选采用椰壳活性炭吸附对F-T合成废水进行除油预处理。

当然，也可采用滤纸过滤、纤维球滤料过滤和椰壳活性炭吸附中至少两种相结合对F-T合成废水进行除油预处理，以去除或降低F-T合成废水中的含油量，达到符合厌氧生物处理的要求。

S2、调节除油预处理后的F-T合成废水的pH值，提高F-T合成废水的pH值。该步骤通过调节装置20实现。

通常，F-T合成废水的pH值偏低，为3左右，不能直接进行后续的厌氧生物处理，因为在酸性条件下，厌氧微生物特别是产甲烷菌，对pH非常敏感，生长将受到抑制。因此，通过往F-T合成废水中投加碱来调节F-T合成废水的pH值。因此，该步骤S2中，可将氢氧化钠及氢氧化钙中至少一种投入除油预处理后的F-T合成废水中，提高F-T合成废水的pH值。根据pH提高效果，优选采用氢氧化钠为目标碱来调节F-T合成废水的pH值。

根据厌氧微生物机体生长的最适pH值(6.5-8.2)，通过投加碱将F-T合成废水的pH值调节至4.6-8.2，在此范围内，可保证后续的厌氧反应能够正常进行。结合碱耗量及成本，将F-T合成废水的pH值调至4.6，在此pH值下，保证后续的厌氧反应能够正常进行同时大大降低碱耗量，降低成本。

另外，步骤S2中，通过投加碱来调节F-T合成废水的pH值，可控制后续进入厌氧反应器的进水pH值。

S3、添加氮磷营养源，将调节pH值后的F-T合成废水进行厌氧生物处理。厌氧生物处理在厌氧反应装置30中进行。

在厌氧生物处理过程中，废水中的有机物在大量微生物的共同作用下，经过水解酸化、产氢产乙酸和产甲烷三个阶段，被最终转化为甲烷、二氧化碳和水，有时含有少量硫化氢和氨。一般而言，在水解和酸化阶段，废水中的BOD值变化不明显。仅在产甲烷阶段，由于构成BOD的有机碳多以C0₂和CH₄的形式逸出，有机物得到降解，废水中的COD和BOD值明显降低。

步骤S3中，厌氧生物处理优选的温度为35-38℃，处于中温处理。对于温度较低的环境(如冬天)，则可通过加热方式提高厌氧生物处理温度，使其达到35-38℃。提高厌氧生物处理温度可由厌氧反应装置30的加热器实现。

厌氧生物处理时，可根据F-T合成废水的水质特性，高COD、重金属、氮磷含量低的特点，混合加入生活污水进行厌氧生物处理。

步骤S3中，氮磷营养源可通过生活污水、尿素以及磷酸氢二钾中一种或多种提供。对此，步骤S3进一步可包括：

S3.1、往F-T合成废水混合加入生活污水、尿素和/或磷酸氢二钾，提供氮磷等营养源。

其中，优选采用生活污水来提供氮磷等营养源，生活污水和F-T合成废水的体积比为3:7。在生活污水提供的氮磷等营养源不足的情况下，可再加入尿素和/或磷酸氢二钾。

S3.2、将步骤S3.1混合后的F-T合成废水泵入厌氧反应器进行厌氧反应。

该步骤S3中，利用生活污水为F-T合成废水的厌氧生物处理提供氮磷营养源，在处理F-T合成废水的同时也处理生活污水，可节省生活污水处理系统的建设，节省占地面积、投资以及氮磷药剂费等。

为减少耗碱量，降低成本，通过培养驯化厌氧微生物特性，通过实验获得到厌氧生物处理过程中最佳pH为值4.6，因此，可将进入厌氧反应器的进水pH值(经步骤2后中的F-T合成废水或混合有生活污水的F-T合成废水的pH值)调节为4.6。对于进水pH值为4.6，经过厌氧反应后，厌氧反应器的出水pH值可在7左右，厌氧生物处理后的废水中COD浓度和COD去除率均在合理范围。

根据处理情况，步骤S3还可包括：

S3.3、往F-T合成废水中加入活性炭，为厌氧微生物提供骨架，使厌氧微生物附着生长，形成菌团，从而可大大提高厌氧效率，COD去除率可由60％提高至85％。

另外，在步骤S3的厌氧生物处理中，还可包括收集厌氧反应产生的沼气。沼气可以再利用，用来发电或产热，产生一定的经济效益。

厌氧生物处理可提高废水的可生化性，减轻后续工艺的处理负荷。

以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。