一种兰炭废水处理再生循环利用及资源回收利用方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于环境工程的水污染治理领域，更为具体地说是指一种兰炭废水处理再 生循环利用及资源回收利用方法。
【背景技术】
[0002] 兰炭又称半焦、焦粉，是铁合金、煤制气、煤化工生产的重要原料，是原煤经过低温 干馏（650°C左右)而得。兰炭生产、煤气净化过程会产生废水，称之为兰炭废水，是一种成分 复杂、污染物浓度高、性质稳定、可生化性差，处理难度极大的工业废水。兰炭废水中的无机 污染物主要有硫化物、氰化物、氨氮和硫氰化物等；有机污染物以煤焦油类物质为主，酚类 化合物的含量很高，此外，还含有多环的芳香族化合物及含氮、硫、氧的杂环化合物等。兰炭 废水与焦化废水完全不同，见表1兰炭废水与焦化废水主要污染物指标对比。从表1和表 2对比可知，兰炭废水主要污染物指标是焦化废水的十倍。因此，尽管焦化废水的处理方法 不少，但其处理方法不适用于兰炭废水。目前，对兰炭废水处理和主要成分综合利用方法的 研宄十分迫切。何斌、王亚娥在《广西化工》第36卷第12期报告了蒸氨-脱酚-SBR处理 兰炭废水的研宄；杨义普等在《环境工程学报》第8卷第12期介绍了兰炭废水中酚类物质 萃取及回收的效果，但都只是解决兰炭废水某个角度的问题。尽管当前关于兰炭废水处理 的方法报道不少，但目前还没有完善成熟而实用的兰炭废水处理方法。
[0003] 表1兰炭废水与焦化废水主要污染物指标
【主权项】
1. 一种兰炭废水处理再生循环利用及资源回收利用方法，其特征在于，包括如下步 骤： (1) 粗过滤：将COD为10000~75000mg/L、氨氮为500~5000mg/L、总酚为1000~ 6000mg/L、色度为10000~30000倍、pH值为8~10的兰炭废水经过格栅或筛网进行粗过 滤，除去大颗粒杂物； (2) 膜过滤：将经步骤（1)粗过滤的除去大颗粒物的兰炭废水加入酸调节pH值至2~ 6,再经过膜过滤得富含煤焦油的浓缩液和除去煤焦油的透析液，浓缩倍数为3~10倍； (3) 煤焦油的回收：将步骤（2)经过膜过滤得富含煤焦油的浓缩液经过重力沉降分离 或离心分离，得回收的煤焦油和脱焦油兰炭废水； (4) 酚回收：将步骤（2)膜过滤所得的透析液和步骤（3)煤焦油的回收后的兰炭废水混 合均匀，加入酸溶液调节其pH值至2~5,加入萃取剂萃取分离得粗酚和脱酚兰炭废水； (5) 氨回收：将步骤（4)脱酚所得的兰炭废水加入碱溶液调节其pH值至9~11，加热蒸 发除去氨气，氨气经过硫酸溶液吸收生产硫酸铵或经过冷却液化得液氨和脱氨兰炭废水； (6) 厌氧处理：将步骤（5)脱氨氮所得的脱酚兰炭废水加入碱溶液调节其pH值至6~ 9,经过提升泵进入厌氧池，经过厌氧池中厌氧菌、兼氧菌的吸附、发酵、产甲烷共同作用，将 有机酸分解成甲烷和二氧化碳，通过厌氧处理提高废水的B/C值和除去大部分C0D，改善废 水的可生化性； (7) 好氧处理：将步骤（6)厌氧处理后兰炭废水经过提升泵进入好氧池和中间沉淀池， 且中间沉淀池的部分污泥通过回流泵回流至好氧池，通过好氧处理进一步氧化分解兰炭废 水中的有机物，深度去除COD和BOD ;好氧池内均匀填满大量的生物悬浮填料，在好氧池底 部设有曝气充氧搅拌系统，对污水进行充氧作用，使水中的溶解氧维持在2~4 mg/L，同时 利用气体上升的作用，使池内的悬浮物与水更充分接触，另外通过气体和清水反冲洗的搅 动作用，可以有效的对填料表面生长的老化生物膜进行冲刷，促使生物膜的更新换代，使生 物膜维持较高的活性； (8) 电解：将步骤（7)好氧处理后兰炭废水进入电解机进行电解，以脱色和除臭，同时 使废水中的难生化大分子化合物开环断链，变成可生化的小分子，进一步提高B/C值，改善 后续生化处理的条件；电解机的相邻两电极间的电压为2~12V，电流密度为10~320mA/ cm2 ； (9) 二次厌氧处理：将步骤（8)电解所得的兰炭废水经过提升泵进入二次厌氧池，经过 厌氧池中厌氧菌、兼氧菌的吸附、发酵、产甲烷共同作用，将有机酸分解成甲烷和二氧化碳， 通过厌氧处理提高废水的B/C值和进一步除去大部分C0D，改善废水的可生化性； (10) 膜处理或曝气生物滤池生化：步骤（9)二次厌氧处理后的兰炭废水进入膜处理装 置或曝气生物滤池，通过膜处理装置的过滤分离或生物氧化降解作用对废水进行净化，进 一步除去COD、SS和氨氮，得到净化废水； (11) 脱盐：步骤（10)膜处理或曝气生物滤池生化后的废水进入脱盐装置，分离得透析 水和浓缩水，透析水进入再生水贮罐，浓缩水则经排水渠排放进入蒸发结晶池进行结晶处 理；所述脱盐装置为反渗透系统、纳滤系统、电渗析或电容吸附去离子系统的一种。
2. 如权利要求1所述的兰炭废水处理再生循环利用及资源回收利用方法，其特征在 于：步骤（2)所述膜过滤为陶瓷膜过滤或金属膜过滤的一种，其中，陶瓷膜过滤的陶瓷膜元 件孔径为20~IOOnm ;金属膜过滤的金属膜元件孔径为30~IOOnm ;膜过滤的工作压力为 3~6bar，温度为15~55°C。
3. 如权利要求1所述的兰炭废水处理再生循环利用及资源回收利用方法，其特征在 于：步骤（3)煤焦油的回收所述的重力沉降分离是将经过膜过滤得富含煤焦油的浓缩液放 入重力沉降池中，经过重力沉降分离为下层的煤焦油和上层的脱焦废水，下层的煤焦油经 回收管回收。
4. 如权利要求1所述的兰炭废水处理再生循环利用及资源回收利用方法，其特征在 于：步骤（3)煤焦油的回收所述的离心分离是将经过膜过滤得富含煤焦油的浓缩液泵入离 心机中，经过离心分离为下层的煤焦油和上层的脱焦废水，下层的煤焦油经回收管回收，离 心分离的离心力为2200~4000。
5. 如权利要求1所述的兰炭废水处理再生循环利用及资源回收利用方法，其特征在 于：步骤（4)酚回收所述的萃取所用的萃取剂为煤油、甲基异丁酮、N，N，_二甲基庚基乙酰 胺（N，N，-503)、磷酸三丁酯、异丙基醚、醋酸丁酯或粗苯的一种或其混合物。
6. 如权利要求1所述的兰炭废水处理再生循环利用及资源回收利用方法，其特征在 于：步骤（8)电解的电解机设有电源和电解槽，所述电解槽内的电极材料为石墨、钛、铁、 铝、锌、铜、铅、镍、钼、铬、合金或纳米催化惰性材料中的一种。
7. 如权利要求1所述的兰炭废水处理再生循环利用及资源回收利用方法，其特征在 于：步骤（10)所述的膜处理采用MBR膜装置或超滤装置；所述MBR装置的膜组件选自聚 偏氟乙烯中空纤维膜、聚丙烯中空纤维膜、聚砜中空纤维膜、聚醚砜、聚丙烯腈和聚氯乙烯 中空纤维膜中的一种，膜孔径为0. 10~0. 2 ym，工作压力为-1~-50kPa，工作温度为 5~45°C ;所述超滤装置为浸没式超滤、柱式超滤、管式超滤、卷式超滤或板式超滤的一 种，截留分子量为1000~100000MWC0,工作条件为：常温~45°C，浸没式超滤的工作压力 为-1~-50kPa，柱式超滤、管式超滤、卷式超滤和板式超滤的工作压力为3~300kPa。
8. 如权利要求1所述的兰炭废水处理再生循环利用及资源回收利用方法，其特征在 于：步骤（11)脱盐中所述反渗透系统的反渗透膜组件为卷式膜组件，膜材料为有机膜中醋 酸纤维膜或复合膜，膜材料的截留分子量为50~200MWC0,进压为6. 0~45. Obar，出压为 4. 5 ~33. 5 bar〇
9. 如权利要求1所述的兰炭废水处理再生循环利用及资源回收利用方法，其特征在 于：步骤（11)脱盐中所述纳滤系统中的纳滤膜组件为管式膜组件、卷式膜组件或平板膜组 件的一种，工作压力为6~45bar，工作温度为20~45°C。
10. 如权利要求1所述的兰炭废水处理再生循环利用及资源回收利用方法，其特征在 于：步骤（11)脱盐中所述电渗析系统的工作条件是操作电压压力0. 5~3. 0 kg/cm2,操作 电压50~250V，电流强度1~3A。
11. 如权利要求1所述的兰炭废水处理再生循环利用及资源回收利用方法，其特征在 于：步骤（11)脱盐中所述电容吸附去离子系统的工作条件是直流电压为IlOV~2X106V。
12. 如权利要求1所述的兰炭废水处理再生循环利用及资源回收利用方法，其特征在 于：步骤（5)所述氨回收之后，还包括一个脱硫步骤，往步骤（5)氨回收后的兰炭废水加入 硫酸亚铁，生成硫化铁，经分离硫化铁沉淀得脱硫兰炭废水，防止硫化物对生化的毒害，提 高其生化效果。
【专利摘要】一种兰炭废水处理再生循环利用及资源回收利用方法，包括如下步骤：（1）粗过滤；（2）膜过滤；（3）煤焦油的回收；（4）酚回收；（5）氨回收；（6）厌氧处理；（7）好氧处理；（8）电解；（9）二次厌氧处理；（10）膜处理或曝气生物滤池生化；（11）脱盐。本发明通过膜过滤、煤焦油回收、酚回收、氨回收、厌氧处理、好氧处理、电解、脱盐等过程的组合处理工艺，进行兰炭废水的深度处理，实现了煤焦油、酚、氨等资源的回收利用，而且大幅度降低了兰炭废水的处理成本。
【IPC分类】C01C1-10, C07C37-68, C02F9-14, C01C1-242, C10C1-02
【公开号】CN104860483
【申请号】CN201510276725
【发明人】张世文
【申请人】张世文
【公开日】2015年8月26日
【申请日】2015年5月27日