一种用于处理煤化工气化废水的系统的制作方法

本实用新型涉及环保水处理领域，特别是涉及一种用于处理煤化工气化废水的系统。

背景技术：

煤化工工程主要是以煤炭为原材料进行加工、生产的，工程实施的过程中则会产出工业废水，废水中含有许多复杂的化合物质，如酚类、含硫物质以及难降解物质等污染成分。煤化工工程产生的废水量大，含有较高浓度且难降解的化学成分，对社会环境的危害较强。

煤化工废水是在煤化工生产工艺中产生的工业废水。煤化工生产工艺是以煤为原料经过煤炭焦化、煤气化、煤液化、焦油化工、电石乙炔化工、化工产品回收利用等化学生产过程，将煤转化为气态、液态、固态产品以及多种化工产品。通过该生产工艺产生的废水主要有焦化废水、气化废水和液化废水。

焦化废水是指煤在高温干馏炼焦以及煤气冷却过程中形成的剩余氨水，煤气净化过程中产生的煤气终冷循环水换新水时排出的含酚、氰污染物的废水，以及化学产品如炼焦油加工、粗苯精制和产品回收过程中产生的废水。

气化废水是指煤气净化过程中高温条件下在煤气发生炉中发生化学反应将煤裂解产生各种气体燃料，从而在气化过程中蒸发出来的水分冷凝后汇入喷淋冷却系统的冷凝水和煤气洗涤废水，煤气化产生的废水中主要含有硫化物、氨氮物、氰化物等，可见，煤气化废水含有的污染物成分复杂且难以降解彻底。

液化废水是指煤的液化工艺过程中产生的废水，液化通常有直接液化和间接液化两种情况。直接液化是在高温高压条件下将原煤加氢，使煤中复杂的高分子有机物裂解成分子量较低的有机物液态烃的过程，产生的废水含有大量氨氮和硫化物。间接液化是将煤气化合成的产物作为原料，加入催化剂，在一定条件下合成液态油品和化工产品的过程，产生的废水主要包含酸、醇、酮等有机污染物。

煤化工废水的特点：(1)成分复杂，污染物浓度高：煤化工企业产生的废水量大，水质复杂，含有大量固体悬浮颗粒，浓度高，含有大量难降解污染物，如多种酚类、氰化物、稠环芳烃、硫氰化物、苯并芘、喹啉、吲哚、联苯和油等有毒有害和难降解的有机污染物，还有多种无机污染物如氨氮和硫化物等，废水COD和色度都很高，属于处理难度较高的工业废水。(2)危害大，可生化性差：煤化工废水中多种有机污染物都难以降解，所以具有危害性。

常规工艺是生化预处理+机械搅拌澄清池+砂滤+保安过滤器+有机超滤+反渗透。但是，由于煤气化废水的COD成分相当复杂，使用砂滤及超滤会极易被污染，有机超滤需要频繁清洗，但是频繁的清洗会造成有机超滤的断丝，从而影响超滤的产水水质。对于后续反渗透系统来说，则会造成反渗透系统保安过滤器清洗、更换频繁、反渗透膜污染快清洗频繁，影响膜使用寿命并且会使水质不达标。

针对现有技术中所存在的不足，本实用新型提供了一种用于处理煤化工气化废水的系统，其能够达到稳定产水水质和水量的目的，保障反渗透系统的稳定运行，而且可以延长设备的寿命。

技术实现要素：

有鉴于现有技术的上述缺陷，本实用新型所要解决的技术问题是提供一种用于处理煤化工气化废水的系统。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种用于处理煤化工气化废水的系统，包括，

生化处理装置，用于去除水中COD，减少对后续超滤和反渗透系统的污染；

调节池，提供对污水处理负荷的缓冲能力，防止处理系统负荷的急剧变化；减少进入处理系统污水流量的波动；

机械搅拌澄清池，通过在池体中投加药剂减少水中悬浮物、水的硬度；

中间水箱，用于调节水质水量，保证后续处理的均匀稳定；

超滤给水泵，用于将中间水箱中的水输送至自清洗过滤器；

自清洗过滤器，利用滤网直接拦截水中的杂质，去除水中悬浮物、颗粒物，净化水质，减少系统污垢、菌藻等产生，保护后续系统其他设备正常工作的精密设备；

陶瓷超滤膜装置，通过内置的陶瓷超滤膜截留水中大于30纳米的颗粒物；

陶瓷超滤膜反洗泵，将超滤产水箱内的水打进产水管，清洗瓷超滤膜装置内部污染物；

超滤产水箱，用于收集超滤系统产水，并为超滤反洗用水提供水源；

反渗透系统给水泵，用于将超滤产水输送至保安过滤器；

保安过滤器，去除水中大于5μm的细小微粒，来满足后续工序对进水的要求；

反渗透系统高压泵，用于提高进水压力，提供了反渗透系统中克服渗透压的能量；

反渗透系统，通过内置的反渗透膜截留水中离子和有机物，降低电导率，以保证产水的质量达到回用要求；

产水箱，用于贮存反渗透系统产出的清洁水源，等待回用；

监测仪表，用于监测水质与水量；

PLC，在其内部存储执行逻辑运算、程序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，通过数字式或模拟式的输入输出来控制各种类型的机械设备或生产过程；

所述的超滤给水泵进口通过管道与中间水箱内的原水连通、出水口与自清洗过滤器进水口连通，自清洗过滤器出水口通过管道与陶瓷超滤膜装置进水口连通，陶瓷超滤膜装置出水到超滤产水箱经过反渗透系统给水泵以后与保安过滤器进水口连通，保安过滤器出水口与反渗透高压泵入口连通，高压泵出口与反渗透系统进水口连通，反渗透系统出水口与产水箱连通，从而将处理后的水贮存。

优选地，陶瓷超滤膜装置采用无机材质制造的陶瓷超滤膜，孔径30nm。

优选地，还包括PH检查器，所述的PH检查器分别漂浮在中间水箱和产水箱内，并通过中间水箱和产水箱内水流的流动进行不同点水质数据的采集，从而达到多点采样的目的。

优选地，PH检查器，包括，检测盒、漂浮板，检测盒固定在漂浮板上，所述的检测盒内部为密封的安装腔，所述的安装腔内安装有：

电路板，电路板上设置有充放电电路、无线模块，所述的充放电电路用于对电池进行充电或放电；

无线模块用于通过PLC与XCLOUD数据盒连通传输数据；

电池，用于存储电能且为用电设备提供电能；

充电接口，与充放电电路连接导电，可与外部电源接通，从而对电池进行充电；

电子气压表，用于检测大气压；

pH传感器，用于检测水的pH；

所述的电池与充放电电路连接导电，充放电电路与电子气压表、pH检测仪、无线模块接通导电；

无线模块分别与电子气压表、pH检测仪的信号端通信连接，从而将电子气压表和pH检测仪的相应参数传输至外部设备；

pH检测仪设置有探头一端穿过漂浮板后与进入水面下方，从而检测水的pH；

pH检测仪另一端穿过检测盒的贯穿孔后进入密封内罩中，且贯穿孔内壁与 pH检测仪外壁之间通过密封圈密封；

所述的密封罩外壁与固定筒内侧通过螺纹旋合装配，且密封罩外壁与固定筒内侧密封装配；

pH检测仪的电缆穿过密封罩后分别与充放电电路接通导电、无线模块通讯连接；电缆与密封罩装配处通过树脂浇封；

所述的固定筒固定在检测盒内侧，所述的检测盒与漂浮板接触面附近的外侧设置有卡装边缘；

所述的充电接口与充电防护罩密封装配。

优选地，所述的漂浮板采用硬质低密度材料制成。

优选地，在漂浮板底部设置调节球，所述的调节球通过拉线与漂浮板连接固定。

优选地，还包括卡装组件，同时在漂浮板上设置有固定圈，固定圈内侧为固定内圈，所述的检测盒固定在固定内圈中；

所述的卡装组件，包括，卡装底座，卡装底座底部固定在漂浮板上、顶部与压紧板一端通过第二销轴铰接，所述的卡装底座还与手柄底部通过第一销轴铰接；

所述的压紧板中间部分通过第三销轴与连接杆一端铰接，连接杆另一端通过第四销轴与手柄铰接。

还包括XCLOUD数据采集传送云盒，是将物联网与水处理装置相结合的智能化大数据管理系统，通过数据盒、云端数据中心、移动设备，将远程智能化管理引入到水处理行业中。

XCLOUD数据采集传送云盒是将物联网与水处理装置相结合的智能化大数据管理系统，通过数据盒、云端数据中心、移动设备，将远程智能化管理引入到水处理行业中，以提升用户在水处理运营中的技术能力，实现水处理设施在线检测、数据采集和传输、趋势分析，智能报表、预报警等功能，为企业在节能减排、降低生产成本方面提供技术支持和服务，同时也为第三方环保运营服务企业提供智能运营支持。能够对膜处理设备运行及维护系统内的各项相关数据进行实时的检测和分析。

用户可以通过XCLOUD云平台实时远传的数据，不间断监测研磨废水系统的运行情况。与以往的现场运行监测不同的是，客户可以手机、PC等移动设备上查看实时运行数据，对运行情况进行调整；可以查询历史监测数据，通过对历史数据分析，积累运行经验，遇到相似运行问题可快速反应、及时调整运行方案。

本实用新型的有益效果是：

1、本实用新型结构简单，占地面积小，而且对原水的处理效率高，处理效果好，最后进入产水箱内的水质良好，可以直接使用。

2、本实用新型抗冲击性好，短时间内水质波动不会对产水有影响。

3、本实用新型产水的水质量高。在省略预处理的情况下，还可保证产水水质的稳定性。减少后续保安过滤器及反渗透系统的清洗频率及更换频率，减少运营成本。

4、本实用新型产水质量高，运行稳定。本实用新型不再依赖于项目现场的监控，可在远程对系统进行监测和调整，提高运营效率，节省运营成本。

附图说明

图1是本实用新型的系统构成示意图。

图2是本实用新型的PH检查器结构示意图。

图3是图2中F1处放大图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明：

参见图1，一种用于处理煤化工气化废水的系统，包括，

生化处理装置111，用于去除水中COD，减少对后续超滤和反渗透系统的污染。可以是水池，可利用微生物、臭氧氧化等方法降低COD值；

调节池112，提供对污水处理负荷的缓冲能力，防止处理系统负荷的急剧变化；减少进入处理系统污水流量的波动；

机械搅拌澄清池121，通过在池体中投加药剂减少水中悬浮物、水的硬度。一般投加絮凝剂和助凝剂，通过接触絮凝增加颗粒物粒径，然后通过沉淀去除原水中悬浮杂质。以及投加石灰/氢氧化钠、纯碱等软化药剂，作用是去除水中的硬度，防止结垢。

中间水箱113，用于调节水质水量，保证后续处理的均匀稳定，一般污水处理工艺都会要求进水比较稳定，这样会对整个处理系统的冲击小，运行正常。可通过稀释、投加药剂等实现对水质的调节；

超滤给水泵131，用于将中间水箱中的水输送至自清洗过滤器；

自清洗过滤器141，利用滤网直接拦截水中的杂质，去除水体悬浮物、颗粒物，净化水质，减少系统污垢、菌藻等产生，保护后续系统其他设备正常工作的精密设备，水由进水口进入自清洗过滤器机体，可通过智能化设计，使得系统可自动识别杂质沉积程度，给排污阀信号进行自动全排污；

陶瓷超滤膜装置151，通过内置的陶瓷超滤膜截留水中大于30纳米的颗粒物，具体可以参考现有采用陶瓷超滤膜的过滤器。过滤过程是以膜两侧压力差为驱动力，以膜孔径的大小对料液中不同分子量的物质进行分离、截留的一种纯机械筛分过程。超滤使用的压力通常为0.01-0.3Mpa,筛分孔径大约为 0.1-0.005微米范围内，截留分子量大约为1000-500000道尔顿。

超滤膜去除的物质主要是:溶液中的微粒、胶体、细菌、热源和各种大分子有机物，对于小分子有机物视膜孔径而言也会有有限性的去除率，但对无机离子则不能截留，超滤膜可以通过定期反洗和化学清洗，保持长期稳定运行。

常见的超滤膜为有机物制成，又称有机超滤膜。材质多为PE、PVDF。有机超滤目前应用于多种领域，例如除盐水系统、循环排污水系统等。但是，由于有机超滤均为中空纤维膜丝结构，在含有污染物的污水中使用由于其亲水性能较差导致污染速度较快、水通量下降在清洗后易产生断丝、渗透性无法完全恢复情况，影响产水水质和水量。陶瓷膜超滤系统，是一种内压式超滤系统。陶瓷膜的材质是α-Al2O3。

煤化工污水的COD组分非常复杂，易对超滤膜系统造成污染。由于有机超滤亲水性差、清洗恢复性不好，前端需要较多的处理工艺报保障其运行稳定，比如设置初沉池、多介质过滤器等。并且设计通量极低，严重影响投资成本。在有机超滤被污堵后，需要频繁清洗来保证产水稳定，频繁的清洗会导致有机超滤断丝，影响产水水质和水量，并且使用寿命非常短。

利用陶瓷膜超滤代替常规处理工艺，可以使整个系统较为稳定的运行，延长保安过滤器及反渗透膜的使用寿命。

陶瓷超滤膜反洗泵132，将水打进产水管，清洗瓷超滤膜装置内部污染物。在一定周期后，会在反洗水中添加药剂，清洗膜组件，恢复膜的渗透性。

超滤产水箱114，用于收集超滤系统产水，并为超滤反洗用水提供水源。

反渗透系统给水泵133，用于将超滤产水输送至保安过滤器；

保安过滤器142，去除水中大于5μm的细小微粒，来满足后续工序对进水的要求；

反渗透系统高压泵134，用于提高进水压力，提供了反渗透系统中克服渗透压的能量；

反渗透系统152，通过内置的反渗透膜截留水中离子和有机物，降低电导率，以保证产水的质量达到回用要求。反渗透又称逆渗透，一种以压力差为推动力，从溶液中分离出溶剂的膜分离操作。因为它和自然渗透的方向相反，故称反渗透。根据各种物料的不同渗透压，就可以使用大于渗透压的反渗透压力，即反渗透法，达到分离、提取、纯化和浓缩的目的。

产水箱115，用于贮存过滤后的清洁水源，等待回用。

监测仪表，用于监测水质与水量。

PLC(可编程逻辑控制器)是种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作电子系统。它采用一种可编程的存储器，在其内部存储执行逻辑运算、程序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，通过数字式或模拟式的输入输出来控制各种类型的机械设备或生产过程。

使用时，将需要处理的原水引入生化处理装置111中进行去除COD处理，然后进入调节池112，然后进入机械搅拌澄清池121，通过对机械搅拌澄清池内投加药剂，搅拌等减少水中悬浮物、水的硬度，然后水进入中间水箱113中；

所述的超滤给水泵131进口通过管道与中间水箱113内的原水连通、出水口与自清洗过滤器141进水口连通，自清洗过滤器141出水口通过管道与陶瓷超滤膜装置151进水口连通，陶瓷超滤膜装置151出水到超滤产水箱经过反渗透系统给水泵133以后与保安过滤器142进水口连通，保安过滤器142出水口与反渗透高压泵134入口连通，高压泵出口与反渗透系统152进水口连通，反渗透系统152出水口与产水箱115连通，从而将处理后的水贮存。

优选地，本实用新型采用无机材质制造的陶瓷超滤膜，孔径30nm。采用内压式死端过滤或错流运行方式。以150L/m2·H通量运行。由于陶瓷超滤膜的亲水性极好，所以抗污染性较好、清洗恢复性强，不会出现有机超滤的易污堵、断丝、通量下降的情况。陶瓷超滤系统通过正常的反洗和清洗可以很好的恢复渗透性。有效的保护了后续的反渗透设备的稳定运行，并且减少了保安过滤器和反渗透膜的更换、清洗频率。

系统中装有一系列监测仪表，比如流量仪表、压力仪表、PH仪表、电导率表。仪表监测数据可远传至PLC，然后通过XCLOUD数据采集传送云盒传送至用户手机/PC移动客户端，客户可远程实时监控系统运行状态，并且可远程调整系统运行参数。

本实用新型采用陶瓷膜具有以下好处：

1、陶瓷膜的材质是α-Al2O3无机刚玉材质(硬度达到9级)。陶瓷膜超滤作为一种无机超滤，不会有有机超滤的断丝情况发生。

2、陶瓷膜的亲水性极佳，抗污染性强，可以应对短时间的水质波动，陶瓷膜系统可提供稳定的产水水质。

3、由于亲水性好、清洗恢复性好，陶瓷超滤产水率高、排污量少。节能并经济环保。

本实用新型的运行过程如下：

S1、需要处理的原水进入生化处理装置，通过可利用微生物、臭氧氧化等方法降低COD值，出水进入调节池，然后将水引入机械搅拌澄清池中进行搅拌投加药剂等，以减少水中悬浮物及水的硬度；

S2、经过机械搅拌澄清池处理后的水引入中间水箱中存储，然后检测水质，并根据水质情况通入干净水进行稀释或投放调节水质的药剂，从而使得水质能够被后续设备处理；中间水箱中的水通过超滤给水泵抽送至自清洗过滤器；

S2、自清洗过滤器将过滤后的水通过出水口输送至陶瓷膜超滤装置，并通过陶瓷膜超滤装置过滤后送入超滤产水箱。然后通过反渗透系统给水泵，进入保安过滤器过滤；

S3、保安过滤器过滤后高压泵134将水送入反渗透系统152过滤，然后将水引入115产水箱存储即可。反渗透浓水收集另做处理。

参见图2-图3，本实用新型需要检测中间水箱内的水质，从而对运行参数进行调整，以利于后续设备的处理以及调整后续设备的运行状态，使得各个设备的工作状态以达到最大工作效率、同时降低能耗、提高处理效果。另外也需要对最后进入产水箱的水进行检测，从而判断水质是否符合要求，从而对各个设备运行状态进行反馈、调整。

申请人通过在进水、产水处设置浊度、PH仪等水质监测，并将监测数据传至PLC进而通过无线网络传至XCLOUD数据盒，用户可以通过手机/PC等移动客户端在线阅读数据，并调整运行参数。比如，在进水浊度、COD较高时，可以通过云平台将陶瓷超滤膜系统运行状态从死端运行调整至错流运行状态，以适应水质变化减少膜污染。而不是从项目现场中控室了解运行状态，再去现场调整运行参数。这样，大大提高了工作效率。

这个过程中，用于检测水质的装置就必不可少，而目前主要采用pH等检测仪检测液体的水质，但是这种方式一般是定点检测，因为水质检测仪需要固定，从而导致检测数据并不全面，如果同时设置多个水质检测仪的话，就会造成成本上升，而且安装也存在困难，比如在中间水箱中央安装。

因此，申请人还设计了PH检查器，所述的PH检查器分别漂浮在中间水箱和产水箱内，并通过中间水箱和产水箱内水流的流动进行不同点水质数据的采集，从而达到多点采样的目的。

PH检查器，包括，检测盒300、漂浮板210，检测盒300固定在漂浮板210 上，所述的检测盒300内部为密封的安装腔301，所述的安装腔内安装有：

电路板310，电路板310上设置有充放电电路、无线模块，所述的充放电电路用于对电池320进行充电或放电，可以直接参考现有平板电脑的充放电电路及类似装置；

无线模块用于通过PLC与XCLOUD数据盒连通传输数据；

电池320，用于存储电能且为用电设备提供电能；

充电接口330，与充放电电路连接导电，可与外部电源接通，从而对电池进行充电；

电子气压表350，用于检测大气压；

pH传感器360，用于检测水的pH；

所述的电池320与充放电电路连接导电，充放电电路与电子气压表350、pH 检测仪360、无线模块接通导电，从而使得电子气压表350、pH检测仪360、无线模块获得电能；

无线模块分别与电子气压表、pH检测仪的信号端通信连接，从而将电子气压表和pH检测仪的相应参数传输至外部设备；

pH检测仪360设置有探头一端穿过漂浮板210后与进入水面下方，从而检测水的pH；

pH检测仪360另一端穿过检测盒300的贯穿孔302后进入密封内罩511中，且贯穿孔302内壁与pH检测仪外壁之间通过密封圈370密封；密封内罩511设置在密封罩510内；

所述的密封罩510外壁与固定筒520内侧通过螺纹旋合装配，且密封罩510 外壁与固定筒520内侧密封装配；

pH检测仪360的电缆穿过密封罩510后分别与充放电电路接通导电(电源线)、无线模块通讯连接(数据线)；电缆与密封罩510装配处通过树脂浇封；

所述的固定筒520固定在检测盒300内侧，所述的检测盒300与漂浮板210 接触面附近的外侧设置有卡装边缘390；

所述的充电接口330与充电防护罩380密封装配。

所述的漂浮板210采用硬质低密度材料制成，从而可以提供较大浮力，如聚氨酯硬泡。

使用时，整个PH检查器通过漂浮板漂浮在水面上，同时，pH检测仪360、电子气压表350通过无线模块实时向外部主机传输检测数据，特别是水质，通过原水质就可以对各个设备的运行状态进行调整，而通过产水箱内水的水质就能检验调整的合理性以及水质可靠性。

在整个过程中，由于有密封圈的密封作用，水不能进入密封内罩中，从而保证pH检测仪的接线端不会进水，另外密封内罩中存在高压气体，就算是密封圈不能完全密封，那就还可以依靠密封内罩的气压与水压形成平衡，从而防止水进入密封内罩。

进一步地，为了防止在使用过程中整个装置被打翻，可以在漂浮板210底部设置调节球230，所述的调节球230通过拉线220与漂浮板连接固定，调节球 230为具有一定重量的金属小球，其用于调整整个PH检查器的重心，使得整个 PH检查器的重心偏低，也就能够防止被打翻，而且就算被打翻也能自动翻回来。

进一步地，由于采用电池供电，在电量不足时就需要取出更换检测盒，这主要是防止直接充电期间形成的检测空白，造成污水处理效果不稳定。由于需要频繁更换检测盒，故需要对检测盒与漂浮板之间设计快速拆装结构，以满足高工作效率的需求。

具体地，申请人设计了卡装组件400，同时在漂浮板210上设置有固定圈 240，固定圈240内侧为固定内圈241，所述的检测盒300固定在固定内圈241 中；

所述的卡装组件400，包括，卡装底座410，卡装底座410底部固定在漂浮板210上、顶部与压紧板420一端通过第二销轴620铰接，所述的卡装底座410 还与手柄430底部通过第一销轴610铰接；

所述的压紧板420中间部分通过第三销轴630与连接杆440一端铰接，连接杆440另一端通过第四销轴640与手柄430铰接；

使用时，所述的压紧板420远离第二销轴620一端将卡装边缘390压紧，从而固定检测盒300。

需要取出检测盒300时，只需要将手柄430顶部向左以第一销轴为中心转动，此时，手柄430通过连接杆440驱动压紧板420以第二销轴为中心逆时针转动，也就是解除了对检测盒的卡紧，从而使得检测盒取出、更换。

在压紧板压紧卡装边缘390的过程中，可通过连接杆对压紧板实现锁死功能，从而防止检测盒松动、脱落。

本实用新型未详述之处，均为本领域技术人员的公知技术。

以上详细描述了本实用新型的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本实用新型的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本实用新型的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。