一种基于臭氧催化氧化的兰炭废水零排放处理方法与流程

本发明属于焦化废水处理
技术领域：
，适用于焦化、半焦高浓度有机工业废水的处理。
背景技术：
：中国水资源人均占有量居世界第108位，是世界上21个贫水和最缺水的国家之一，人均淡水占有量仅为世界人均的1/4。随着人口增长、区域经济发展、工业化和城市化进程加快，城市用水需求不断增长，将使水资源供应不足、用水短缺问题，必然成为制约经济社会发展的主要阻力和障碍。焦化、半焦等企业一般坐落于煤炭资源较丰富的地区，而这些地区一般水资源短缺。兰炭是煤中低温干馏的产物，生产过程中的废水主要来源于洗涤煤气的循环水，其水质一般cod高、氨氮高、颜色深、酚和氨味大并且可生化性较差(谭晓婷，郑化安等，兰炭废水处理现状与预处理技术进展，工业水处理，2014；罗雄威，马宝岐，煤制兰炭废水处理技术的进展，煤炭加工与综合利用。2015)。随着我国环保法规越来越严格以及“水十条”的正式颁布，兰炭废水的处理面临更加严峻的挑战。兰炭废水的零排放处理对于焦化企业是一个很好地选择，即节约了水资源，同时又解决了不达标不能排放的问题。臭氧催化氧化技术具有操作简便、脱色能力强、无二次污染的优势，配合所研发的臭氧催化剂可以提高氧化效果而且能大幅提升可生化性，降低后续生物处理难度。技术实现要素：本发明为一种基于臭氧催化氧化的兰炭废水零排放处理方法。本发明的特征在于：一种基于臭氧催化氧化的兰炭废水零排放处理方法包括斜板沉淀、多相气浮、多介质过滤、蒸氨、臭氧催化氧化、预曝气、多级生物处理、剩余臭氧曝气处理过程。多介质过滤的滤料为焦炭、活性炭、石英砂、核桃壳的几种组合，可利用生产的产品而达到降低运行成本的目的。蒸氨时用浓硫酸调节废水ph在11～12之间，蒸出氨水体积量为3％～5％，氨氮去除率为70.5％～85.2％，出水ph8～10。多级生物处理采用缺氧、厌氧、好氧三级串联，缺氧生物处理前端设有预曝气，目的是脱除废水中溶解的臭氧；生物处理的启动污泥来自煤化工污水处理厂的剩余污泥。剩余臭氧氧化塔内装填本厂半焦产品起到增强传质和吸附的作用，剩余臭氧可有效杀灭细菌，还有一定的脱色作用，提高臭氧综合利用率。膜处理单元主要包括微滤、超滤和反渗透，为满足不同用水目的要求，可实现其中某一类膜组件的单独使用和不同类膜组件的串联使用，这样也可降低运行成本。臭氧催化氧化催化剂载体组成(质量分数)为a％活性炭+b％铝溶胶+c％硅溶胶，其中a＝50～80，b＝10～30，c＝5～20；催化剂中活性组分(质量分数)为x％fe+y％mn+z％ce，其中x＝0.5～3，y＝0.5～3，z＝0.5～2；催化剂填充量为每小时废水体积量的0.5～1.5倍。与现有方法相比，本方法实现兰炭废水处理后零排放，水资源得到循环利用。臭氧催化氧化可同时降低cod和氨氮，对酚类物质有较好的去除效果，提高废水可生化性，减小酚类物质对后续生物处理的影响。本方法还实现了臭氧二次利用，提高臭氧综合利用率，二次臭氧曝气可有效杀灭细菌，避免微生物繁殖导致后面膜单元的堵塞。附图说明图1单独臭氧和臭氧催化氧化的cod去除率对比图。图2一种基于臭氧催化氧化的兰炭废水零排放处理工艺示意图。具体实施方式下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。1、兰炭废水首先进入斜板沉淀区，斜板倾斜角度为30度，水中的部分悬浮物和重油在此被除去，之后进入气浮单元，气浮池为平流式，长宽比为3:1，回流比为25％，溶气罐工作压力为0.4mpa，供气量以体积计为进水量的8％，气浮机产生的微小气泡可以将废水中细小悬浮物和轻油带到水面并除去，当废水进入多介质过滤塔时，剩余的悬浮物和油被截留与吸附，其中第一过滤塔内填料是粒径d10为1.0mm的石英砂，第二过滤塔内填料是粒径d10为0.8mm的石英砂和核桃壳各一半，第三过滤塔内填料是粒径d10为0.5mm的焦炭，过滤塔滤速均为8m/h，反冲洗周期为12h，先以17l/(m2·s)的强度气反冲洗3min，后以10l/(m2·s)的强度水反冲洗5min；2、多介质过滤出水用浓硫酸调节ph至11～12后进入蒸氨塔，蒸出3％～5％废水后氨氮大部分被蒸出，剩余废水进入臭氧催化氧化塔，出水颜色变浅，酚类有机物被氧化，酚味和氨味消失，可生化性提高，出水一部分用于熄焦，一部分用于补充冷却洗涤煤气的循环水，剩余水进入预曝气单元，既达到水资源再利用的目的，又减小了后续生物处理设施的占地面积；实施例110m3/h兰炭废水连续进入斜板沉淀池，在沉淀区停留时间20min，进出水质如表1。表1原水与沉淀出水的水质分析项目ss(mg/l)石油类(mg/l)原水1570363斜板沉淀后526215实施例2斜板沉淀池出水进入加压溶气气浮设备，气浮池中停留12min，取从溢流口的出水分析结果如表2。表2气浮出水水质分析项目ss(mg/l)石油类(mg/l)气浮后8839实施例3气浮池出水进入多介质过滤塔，经过三级过滤后，废水中油和悬浮物的剩余量达到进入下一处理单元的要求，其结果如表3。表3过滤出水水质分析项目ss(mg/l)石油类(mg/l)过滤后125实施例4过滤后兰炭废水调节ph＝11～12之间，经过填料塔蒸出氨水3％，取样分析比较蒸余废水与原水差别如表4。表4原水与蒸氨后水的水质分析项目cod(mg/l)氨氮(mg/l)ph原水3341038829.1蒸氨后288901145.59.8实施例5臭氧催化氧化塔中的催化剂为，经蒸氨后兰炭废水过夜浸泡的催化剂15吨(载体组成为60wt.％活性炭+20wt.％铝溶胶+20wt.％硅溶胶；催化剂中活性组分为1wt.％fe+1wt.％mn+1wt.％ce)，调节臭氧量为50kg/h，停留时间分别设为23min、30min、45min、60min，连续反应，取出水测cod和氨氮，结果如表5。表5不同停留时间臭氧氧化效果停留时间60min45min30min23mincod(mg/l)7485101601234026030氨氮(mg/l)216.6278.2363.6653.2从表5可知，臭氧流量50kg/h、停留时间60min时，cod和氨氮去除率分别达到74％和81％，ph＝8.5，出水无味可用于熄焦与补充冷却洗涤煤气的循环水。3、预曝气池水深不高于1m，曝气强度为3m3/(m2·h)，预曝气有两个目的，一是通过曝气带走水体中残余的臭氧，避免其对后面微生物产生影响，二是为水体提供氧气，满足后续生物处理需求；实施例6将臭氧曝气处理1小时的蒸氨后兰炭水样用空气曝气1小时，充分赶走水中残余臭氧，考察臭氧氧化处理后兰炭废水的可生化性，测定结果如表6。表6原水与臭氧出水对比项目cod(mg/l)bod(mg/l)挥发酚(mg/l)b/c原水3341052043710.016臭氧氧化后水748531002.00.414从表6可知，原水可生化性极差，而臭氧氧化处理后兰炭废水b/c>0.3，说明经臭氧曝气处理可大幅提高兰炭废水的可生化性，有利于后续生物处理，本工艺切实可行。4、预曝气出水进入多级生物氧化，生物氧化可为生物膜法，池内填料不小于有效水深的一半，池内微生物来源于东北特钢集团大连特殊钢有限责任公司污水处理厂的剩余污泥，废水首先进入缺氧氧化池，停留时间为6～16h，再进入厌氧氧化池，停留时间为4～12h，最后进入好氧氧化池，停留时间为8～24h，出水的cod和氨氮都进一步降低，基本满足后续用水要求；实施例7预曝气出水进入三级生物膜系统，首先进入缺氧池停留10h，再进入厌氧池停留6h，最后进入好氧池停留20h，出水结果如表7。表7原水与臭氧出水的可生化性项目cod(mg/l)nh3-n(mg/l)挥发酚(mg/l)生物处理后80200.15、生物出水进入装填半焦的剩余臭氧氧化塔，充分利用剩余臭氧提高了臭氧整体利用率，降低水体色度，杀灭水中细菌等微生物，同时半焦具有吸附作用。6、剩余臭氧氧化塔出水可选择性进入膜处理单元，膜处理单元主要包括微滤、超滤和反渗透，并可实现其中某一类膜组件的单独使用和不同类膜组件的串联使用，以满足工厂内不同用水目的的要求。实施例8兰炭废水最后经管式聚丙烯(pp)微滤膜、管式聚砜(ps)超滤膜和管式utc-70芳香聚酰胺复合反渗透膜处理后，分析出水水质完全符合中水回用的相关标准。以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本
技术领域：
的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。当前第1页12