一种煤化工废水处理装置的制作方法

本实用新型涉及一种污水处理装置，尤其涉及一种煤化工废水处理装置。

背景技术：

煤化工废水是来源于煤化工厂炼焦过程中各环节废水的统称，主要包括煤热解干馏阶段、荒煤气回收净化阶段和化产品回收精制阶段。废水主要排放源有：①煤高温裂解和荒煤气冷却产生的剩余氨水废液：此为煤化工厂废水主要排放源，占全厂废水排放量的一半以上。该污水水质复杂，含酚质量浓度为600～1200mg/L，化学需氧量(COD)约3000mg/L，含NH₃质量浓度为200～300mg/L；②煤气终冷循环排污水：在进行煤气的最终冷却时，煤气中一定数量的酚、氰化物、硫化物等进入冷却水中，终冷循环水部分须用新水更换，从而排出一定量含酚、氰化物的污水，并有少量硫化物；③化工产品分离水：在化工产品粗、精制加工过程中的冷凝水和化工产品沉降分离产物，以及各种储槽定期排出的污水；④化工生产车间跑、冒、滴、漏产生的污水。煤化工废水中组分多且复杂，含有大量的芳香类高浓度难降解的有机污染物和硫、氮、磷等无机盐污染物，这些污染物的浓度和色度较高、毒性极大，不仅严重污染环境，还对人类健康和动植物生长造成巨大危害。

我国是世界焦炭生产大国，焦炭产量占世界焦炭总产量的36％左右。“十二五”期间，全国焦炭消费量已到4.2～4.5亿吨，其中半焦和铸造焦需求，年均增长约2％～3％。中国目前有300余家煤化工厂，煤化工废水的有效处理问题已经制约了产业的发展。2012年06月，环境保护部发布了《炼煤化工学工业污染物排放标准》(GB16171-2012)，该标准不仅对煤化工废水中各主要污染物提出了更加严格的排放要求，而且增加了总氮、苯、多环芳烃和苯并芘(BaP)等硬性指标，同时对单位产品排水量做了更加严格的要求。而我国大多数煤化工厂的排水指标没有完全达到国家要求，因此，煤化工废水处理技术的研究与发展迫在眉睫。

现代污水处理技术，按处理方式划分，可分为物理处理、化学处理和生物处理。物理处理方法，又称为机械治理法。主要用于分离废水中的悬浮性物质。该方法最大的优点是简单、易行、效果良好，并且十分经济。常用的物理治理方法有：重力分离法、离心分离法、过滤法以及蒸发结晶法等。化学处理法的主要处理对象是废水中溶解性或胶体性的污染物质。它既可使污染性物质与水分离，也能改变某些污染物质以及有机物等，因此可达到比物理方法更高的净化程度。特别是要从废水中回收有用物质时，或者废水中含有某种有毒、有害且不易被微生物降解的物质时，采用化学治理方法最为适宜。然而，化学治理法常需采用化学药剂或材料，因此运行费用一般都比较高，操作与管理的要求也比较严格等。而且，在化学法的前处理或后处理过程中，通常还需配合使用物理治理方法。利用微生物处理废水的方法，称作生物处理法或生化处理法。在微生物生命活动的过程中，一部分溶解性的有机物质用于合成细胞的原生质和贮藏物；一部分则变为代谢产物，并释放出能量，供给微生物原生质的合成和生命活动，使微生物能继续不断地生长繁殖，从而使废水得到了净化，生物处理法就是利用这一功能。根据微生物的呼吸特性，分为好氧、厌氧和兼性三大类微生物，以及好氧处理两类生物处理方法。

但是对于一些特殊的废水，比如组分多且复杂，含有大量的芳香类高浓度难降解的有机污染物和硫、氮、磷等无机盐污染物的煤化工废水，传统的生化处理方式难以对难降解有机物以及氮磷等无机物进行有效的脱除，其处理需要采用新的组合式处理工艺，该工艺对于处理上述废水具有高效、经济、无二次污染等众多优点，且具有广阔的前景。

技术实现要素：

本实用新型目的在于针对现有技术的不足，提供一种高效的煤化工废水处理装置。

本实用新型的处理装置包括依次串联的调节池、混凝沉淀池、厌氧生物流化床反应池、缺氧载体流化床反应池、序批式生物膜反应池和人工湿地；所述调节池通过水泵及输水管道与混凝沉淀池连接；所述混凝沉淀池内部通过隔板分成混凝反应区和沉淀区；所述厌氧生物流化床反应池内填充有焦粉生物填料，所述缺氧载体流化床反应池内部填充大比表面积生物载体颗粒；所述缺氧载体流化床反应池出水口与序批式生物膜反应池连接；在所述序批式生物膜反应池内添加活性炭和无烟煤的混合惰性填料，其底部设有曝气装置；所述序批式生物膜反应池出水口与人工湿地连接，所述人工湿地为垂直流人工湿地，该人工湿地自上而下包括湿地植物、土壤层、基质层和防渗层，其中，湿地植物为黄菖蒲、芦苇和茭草，基质为包括无烟煤、陶瓷滤料和沸石；所述人工湿地的出水口与自然水系相连。

进一步地，所述厌氧生物流化床反应池顶部设有三相分离器，三相分离器的气体收集口连接有尾气收集装置；所述缺氧载体流化床反应池上部设有固液分离器。

进一步地，所述混凝沉淀池设有药剂投加装置和搅拌装置，向混凝反应区投加絮凝剂，所述絮凝剂为天然高分子混凝剂。

进一步地，序批式生物膜反应池运行为每周期缺氧搅拌7～8h，好氧曝气10～15h，停留时间为50～70h。

进一步地，黄菖蒲和芦苇分别种于人工湿地的前端和后端，种植密度15cm×15cm。

本实用新型与现有技术相比，具有以下实质性特点和显著优点：

(1)整个处理装置结合多个生物处理工艺及人工湿地的优势，适应于水量波动系数大、水力冲击负荷大，同时克服C/N不足反硝化及硝化碱度不足的问题，高效去除难降解有机物，以及除磷脱氮，大幅度提高煤化工废水处理效率，使得出水稳定达到一级A标准；

(2)混凝剂具体选择天然高分子混凝剂，具有产生的淤泥量少，无二次污染，净化水质好，成本低等优点；

(3)厌氧生物流化床反应池和缺氧载体流化床反应池内部填充填料，对不同水质对象采用有针对性的驯化手段，选择合适的生物菌，生物菌在填料表面大量生长繁殖，形成生物膜，在此步骤中以BOD、COD为主的污染物被去除，同时去除氮磷；

(4)序批式生物膜反应池中的填料供微生物附着生长，能有效地在生物膜的不同部位形成厌氧区和好氧区，创造同步硝化反硝化的条件，出水COD为100mg/L以下，氨氮浓度低于小于5mg/L。

附图说明

图1为本实用新型装置的结构示意图。

图中标识：1-调节池，2-混凝沉淀池，3-厌氧生物流化床反应池，4-缺氧载体流化床反应池，5-序批式生物膜反应池，6-人工湿地，7-药剂投加装置，8-搅拌装置，9-尾气收集装置，10-曝气装置，11-混合惰性填料，12-进水口，13-出水口。

以下结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详述。

具体实施方式

下面通过附图对本实用新型技术方案进行详细说明，但是本实用新型的保护范围不局限于所述实施例。

本实用新型实施例提供的煤化工废水处理装置，其包括依次串联的调节池1、混凝沉淀池2、厌氧生物流化床反应池3、缺氧载体流化床反应池4、序批式生物膜反应池5和人工湿地6；其中，调节池1通过水泵及输水管道与混凝沉淀池2连接；混凝沉淀池2内部通过隔板分成混凝反应区和沉淀区；厌氧生物流化床反应池3内填充有焦粉生物填料，缺氧载体流化床反应池4内部填充大比表面积生物载体颗粒；所述的缺氧载体流化床反应池4出水口与序批式生物膜反应池5连接；在序批式生物膜反应池5内添加活性炭和无烟煤的混合惰性填料11，其底部设有曝气装置10；序批式生物膜反应池5出水口与人工湿地6连接，所述人工湿地为垂直流人工湿地，该人工湿地自上而下包括湿地植物、土壤层、基质层和防渗层，其中，湿地植物为黄菖蒲、芦苇和茭草，基质为包括无烟煤、陶瓷滤料和沸石；所述人工湿地6的出水口13与自然水系相连。

优选地，厌氧生物流化床反应池顶部设有三相分离器，三相分离器的气体收集口连接有尾气收集装置，收集排出的甲烷气体；缺氧载体流化床反应池上部设有固液分离器。

优选地，为了实现药剂与水的充分混合，实现絮凝吸附作用，在混凝沉淀池中设有药剂投加装置7和搅拌装置8，向混凝反应区投加絮凝剂，所述絮凝剂为天然高分子混凝剂，其无二次污染，起到更为环保的作用。

优选地，依据实际废水及处理情况，确定了序批式生物膜反应池运行为每周期缺氧搅拌7～8h，好氧曝气10～15h，停留时间为50～70h。

优选地，依据植物特性及获得更好的净化效果，将黄菖蒲和芦苇分别种于人工湿地的前端和后端，种植密度15cm×15cm。

使用本实用新型装置进行煤化工废水的处理方法具体流程如下：

(1)将煤化工废水通过管道收集，汇至污水处理装置前的调节池1内，池内设置搅拌设备均匀水质，减少系统负荷冲击。

(2)调节池1中的废水通过水泵输送至混凝沉淀池2内进行混凝沉淀反应；所述混凝沉淀池2内部投加了天然高分子混凝剂。

(3)混凝沉淀池2的沉淀区的废水自流入厌氧生物流化床反应池3中，厌氧反应池内的DO控制在0.2mg/L以下；厌氧菌附着在焦粉生物填料上，处理后的废水经过上部的三相分离器，然后流入缺氧载体流化床反应池4中，废水经过在缺氧环境中，再次经过生化处理后，自流入序批式生物膜反应池5，控制其每周期缺氧搅拌7～8h，好氧曝气10～15h，停留时间为50～70h。

(4)序批式生物膜反应池5出水流入人工湿地6中，废水在土壤、基质和植物的综合作用下，废水进一步得到净化，最终出水达到一级A标准，可以流入自然水系中。

如上所述，尽管参照特定的优选实施例已经表示和表述了本实用新型，但其不得解释为对本实用新型自身的限制。在不脱离所附权利要求定义的本实用新型的精神和范围前提下，可对其在形式上和细节上作出各种变化。