一種煤化工廢水的處理方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種煤化工廢水深度處理方法，包括以下順序進(jìn)行的步驟：對(duì)煤化工廢水二級(jí)生化處理出水依次進(jìn)行化學(xué)氧化處理和生物氧化處理，即得。本發(fā)明方法采用以化學(xué)氧化與生物化學(xué)氧化相組合的處理工藝，既克服了化學(xué)氧化工藝運(yùn)行成本高的缺點(diǎn)，又克服了生化處理工藝COD去除率低的缺點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)廢水中部分有機(jī)污染物的降解，處理后的廢水達(dá)到排放或回用標(biāo)準(zhǔn)、減少了對(duì)環(huán)境的污染，本發(fā)明方法處理效率高，運(yùn)行成本低，對(duì)煤化工廢水處理具有很強(qiáng)的適應(yīng)性，達(dá)到了國(guó)家規(guī)定的環(huán)保要求，可以取得較好的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。
【專利說(shuō)明】一種煤化工廢水的處理方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于廢水處理領(lǐng)域，具體地說(shuō)是涉及一種用于煤化工為主的廢水的處理工藝。

【背景技術(shù)】
[0002]對(duì)于煤化工廢水的處理，處理系統(tǒng)基本都遵循“一級(jí)物化預(yù)處理-二級(jí)生化處理-三級(jí)深度處理”的工藝路線。
[0003](I) 一級(jí)物化預(yù)處理
[0004]煤化工廢水中含有一定量的油份，常采用隔油和氣浮法，將煤化工廢水中的油類去除并加以回收利用，減少油類物質(zhì)對(duì)后續(xù)生化處理過(guò)程的不良影響。新型的煤化工廢水預(yù)處理方法，例如臭氧氧化、芬頓(Fenton)氧化、焦炭吸附、離子膜輔助電催化氧化、錳礦石氧化-磷酸銨鎂沉淀、Cu/Fe內(nèi)電解法僅停留在試驗(yàn)研究階段。
[0005](2) 二級(jí)生化處理
[0006]煤化工廢水中含有大量易生物降解有機(jī)物(如酚類和苯類)，采用生物化學(xué)氧化法進(jìn)行處理，如采用完全混合式活性污泥工藝和缺氧/好氧(A/0)活性污泥工藝，也有采用序批示活性污泥工藝進(jìn)行處理。完全混合式活性污泥工藝的脫氮效果有限，而缺氧/好氧(A/O)活性污泥工藝和序批式活性污泥工藝則兼顧了去除有機(jī)物和脫氮的功能。由于煤化工廢水中存在某些含氧、氮、硫的雜環(huán)化合物、多環(huán)芳烴和長(zhǎng)鏈烷烴等有機(jī)污染物，這些物質(zhì)難以生物降解，部分物質(zhì)還具有潛在的生物抑制性，使得生化處理過(guò)程中的硝化/反硝化作用有限，導(dǎo)致生化處理出水的色度、氨氮、COD等指標(biāo)難以達(dá)到排放要求。有研究者指出厭氧工藝中的水解酸化過(guò)程可去除煤化工廢水中的部分氮雜環(huán)類等難生物降解有機(jī)物，同時(shí)，新建或改建的煤化工廢水處理系統(tǒng)也多采用厭氧/缺氧/好氧(Α/Α/0)活性污泥工藝，以期提高廢水生化處理效果，降低生化出水的C0D。但是，實(shí)際運(yùn)行結(jié)果表明，厭氧單元處理效果甚微，二級(jí)生化出水的色度、氨氮、COD仍不能達(dá)標(biāo)。同時(shí)，一些研究者試驗(yàn)了其他的生化處理工藝，包括厭氧/缺氧/好氧/好氧生物膜、厭氧(生物膜)/缺氧(活性污泥)/ (生物膜)、厭氧/好氧/好氧生物流化床、厭氧(活性污泥)/序批式生物膜反應(yīng)器(SBBR)、生物濾池/生物流化床(BF/BFB)、微氧兩級(jí)膨脹顆粒污泥反應(yīng)器(EGSB)工藝、移動(dòng)床生物膜反應(yīng)器(MBBR)等工藝，通過(guò)綜合利用厭氧、兼氧和好氧微生物的代謝特性和提高微生物密度來(lái)提高煤化工廢水的處理效果，但上述工藝僅停留在試驗(yàn)研究階段。
[0007](3)三級(jí)深度處理
[0008]由于煤化工廢水二級(jí)生化處理出水不能達(dá)標(biāo)排放，需要進(jìn)行三級(jí)深度處理。深度處理方法可分為生化法、物化法和物化/生化組合法。
[0009]I)生化法
[0010] 煤化工廢水深度處理研究中采用的生化法有氧化塘法和曝氣生物濾池(BAF)法。其中，氧化塘法通過(guò)塘中的細(xì)菌、藻類和原生動(dòng)物等生物與污染物之間的生物化學(xué)過(guò)程來(lái)去除污染物，使廢水得到凈化。氧化塘法受溫度影響大，水力停留時(shí)間長(zhǎng)，占地面積大，僅停留在試驗(yàn)研究階段。曝氣生物濾池(BAF)法集生物吸附、生物化學(xué)氧化和過(guò)濾于一體，具有工藝簡(jiǎn)單、占地面積小，處理負(fù)荷高，抗沖擊強(qiáng)和易于操作管理等優(yōu)點(diǎn)，可有效去除廢水中的氨氮，對(duì)廢水中難降解有機(jī)污染物也有一定的去除效果。此法已有工程應(yīng)用，用于煤化工廢水的回用。
[0011]2)物化法
[0012]煤化工廢水物化深度處理方法中研究較多的為吸附法、混凝沉淀法、高級(jí)氧化技術(shù)和膜技術(shù)以及上述方法組合后的物化組合法。其中，(I)吸附法通過(guò)向廢水中加入多孔性吸附劑將有機(jī)污染物吸附而使廢水得到凈化，煤化工廢水深度處理研究中多采用活性炭、活性焦、粉煤灰、膨潤(rùn)土、礦渣等吸附劑。吸附法可有效降低廢水的C0D，但是，使廢水達(dá)標(biāo)排放所需的吸附劑用量大、費(fèi)用高，而且吸附劑再生困難，還可能產(chǎn)生二次污染的問(wèn)題。(2)混凝沉淀法通過(guò)向廢水中加入混凝劑以去除細(xì)小懸浮物及膠體微粒，降低濁度，研究中多使用鋁鹽、鐵鹽、聚鋁、聚鐵和聚丙烯酰胺等混凝劑。此法不能去除可溶性有機(jī)物，且受pH、混凝劑種類及用量的影響較大，對(duì)廢水色度和COD的去除效果有限。(3)高級(jí)氧化技術(shù)利用在光、聲、電、高溫、高壓或催化劑等作用下產(chǎn)生的羥基自由基(H0.)等氧化劑，將廢水中難生物降解有機(jī)物氧化分解成易生物降解物質(zhì)或礦化。按氧化劑來(lái)源和產(chǎn)生條件的不同，煤化工廢水深度處理研究中采用的高級(jí)氧化技術(shù)主要包括臭氧(O3)氧化、芬頓(Fenton)氧化、光催化氧化、濕式催化氧化、電化學(xué)氧化和超聲波氧化等方法。(4)膜技術(shù)主要用于煤化工廢水的零排放，實(shí)際工程中應(yīng)用較為廣泛的是超濾/反滲透(UF/R0)法，先通過(guò)超濾膜去除廢水中的大多數(shù)濁度物質(zhì)和有機(jī)物，再通過(guò)反滲透膜進(jìn)一步去除廢水中的有機(jī)物以降低C0D,同時(shí)去除鹽分和色度，此方法處理后的出水可作為生產(chǎn)循環(huán)水。但是，此法前期投資和運(yùn)行成本較高，而且膜會(huì)因來(lái)水水質(zhì)波動(dòng)而需頻繁清洗，由此產(chǎn)生大量濃水,其處理成本也較聞。
[0013]而高級(jí)氧化技術(shù)中的臭氧(O3)氧化法是通過(guò)臭氧直接氧化或以過(guò)渡金屬離子、金屬氧化物、金屬載體等催化臭氧氧化，以臭氧分子(O3)和生成的羥基自由基(H0.)氧化分解廢水中的有機(jī)物。煤化工廢水深度處理研究中多采用臭氧直接氧化和UV/03、H202/03等臭氧組合氧化方法。臭氧氧化法具有良好的脫色、殺菌功能，但對(duì)廢水有機(jī)物的礦化作用有限，運(yùn)行成本較高；芬頓(Fenton)氧化法利用催化劑、光輻射和電化學(xué)作用使過(guò)氧化氫(H2O2)產(chǎn)生羥基自由基(H0.)以氧化分解廢水中的有機(jī)物。煤化工廢水深度處理研究中多采用Fe2VH2O2> UV/H202、UV/Fe2+/H202、電芬頓(electro-Fenton)等方法。芬頓(Fenton)氧化法具有反應(yīng)迅速、處理效果好的優(yōu)點(diǎn)，但處理成本較高；光催化氧化法通過(guò)一定強(qiáng)度的光照射添加到廢水中的催化劑而產(chǎn)生羥基自由基(H0.)來(lái)氧化分解廢水中的有機(jī)物。煤化工廢水深度處理研究中多采用二氧化鈦/紫外(Ti02/UV)氧化法。光催化氧化法特別適合不飽和有機(jī)物、芳烴和芳香化合物的降解，反應(yīng)條件溫和，但是，有機(jī)物降解不夠徹底，且催化劑可能產(chǎn)生二次污染；濕式催化氧化法是在高溫、高壓和催化劑作用下，用空氣或氧氣將廢水中的氨氮和有機(jī)污染物氧化分解為氮?dú)夂投趸?。此法氧化速度快、處理效率高、流程?jiǎn)單和占地面積少，但反應(yīng)條件苛刻、處理成本高；電化學(xué)氧化法通過(guò)使污染物和電極直接發(fā)生氧化還原反應(yīng)或由電極表面產(chǎn)生的自由基、氯氣、次氯酸鹽和過(guò)氧化物等強(qiáng)氧化劑來(lái)氧化分解有機(jī)物。煤化工廢水深度處理研究中多采用鐵炭?jī)?nèi)電解和三維電極法。電化學(xué)氧化法氧化能力強(qiáng)、工藝簡(jiǎn)單、不產(chǎn)生二次污染，但電耗大，處理成本高。
[0014]物化組合法是將前述的各種物化法進(jìn)行特定組合后形成的方法，煤化工廢水深度處理研究中采用的物化組合法主要有混凝/氣浮、混凝/吸附、混凝/臭氧(O3)氧化、混凝/紫外/臭氧氧化、混凝/鐵炭?jī)?nèi)電解、粉煤灰吸附/芬頓(Fenton)氧化、芬頓(Fenton)氧化/混凝、鐵炭?jī)?nèi)電解/混凝等方法，主要是對(duì)吸附、混凝沉淀或高級(jí)氧化技術(shù)三者的組合利用。物化組合法實(shí)現(xiàn)了廢水處理效果的優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，對(duì)廢水的處理更具針對(duì)性和科學(xué)性，廢水處理效果良好，但是，仍無(wú)法避免各單一物化法的缺點(diǎn)，只是在一定程度上使其有所削弱，仍存在運(yùn)行成本高的問(wèn)題。
[0015]3 )物化/生化組合法
[0016]物化/生化組合法是將煤化工廢水深度處理的物化法和生化法組合后形成的方法。研究較多的物化/生化組合法為臭氧氧化/生物活性炭法，該方法從提高廢水可生化性的角度出發(fā)，先利用臭氧將廢水中部分難生物降解有機(jī)物氧化分解為易生物降解有機(jī)物，再供附著于活性炭表面的生物膜上的密集微生物降解利用，從而降低廢水C0D，同時(shí)進(jìn)一步脫除氨氮。相比物化組合法，該方法進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)了廢水中有機(jī)污染物的安全高效的化學(xué)與生物化學(xué)轉(zhuǎn)化和最終礦化。但是，為顯著提高廢水的可生化性，所需臭氧量較大，廢水處理成本較高。
[0017]煤化工廢水通常先進(jìn)行一級(jí)物化預(yù)處理，再進(jìn)行二級(jí)生物化學(xué)氧化處理。一級(jí)物化預(yù)處理多采用氣浮法，二級(jí)生物化學(xué)氧化處理多采用完全混合式活性污泥工藝、缺氧/好氧(A/0)或厭氧/缺氧/好氧(Α/Α/0)活性污泥工藝或序批式活性污泥工藝等工藝。煤化工廢水二級(jí)生化出水水質(zhì)指標(biāo)見(jiàn)表1。
[0018]表1煤化工廢水二級(jí)生化出水水質(zhì)

【權(quán)利要求】
1.一種煤化工廢水的處理方法，包括對(duì)煤化工廢水依次進(jìn)行化學(xué)氧化處理和生物氧化處理。
2.如權(quán)利要求1所述的處理方法，其特征是所述煤化工廢水的BOD5/COD為0.05~0.2。
3.如權(quán)利要求1或2所述的處理方法，其特征是所述化學(xué)氧化處理包括如下順序進(jìn)行的步驟: O向原水煤化工廢水中加入氧化劑，進(jìn)行氧化反應(yīng)，氧化分解廢水中的有機(jī)物； 2)向廢水中加入堿性溶液，進(jìn)行中和反應(yīng)并調(diào)節(jié)廢水的pH值至7-9 ； 3 )向廢水中加入絮凝劑后再進(jìn)行固液分離處理，去除廢水中的懸浮物。
4.如權(quán)利要求3所述的處理方法，其特征是步驟I)中所述氧化劑為過(guò)硫酸鈉、過(guò)硫酸鉀或單過(guò)硫酸氫鉀中的一種或多種。
5.如權(quán)利要求3所述的處理方法，其特征是步驟I)中使得加入到原水中的所述氧化劑的質(zhì)量濃度與原水的COD的之比為1-5:1。
6.如權(quán)利要求3所述的處理方法，其特征是步驟I)中還包括向原水中加入引發(fā)劑，所述引發(fā)劑為亞硫酸鈉、亞硫酸鉀、亞硫酸氫鈉、亞硫酸氫鉀、氯化亞鐵或硫酸亞鐵中的一種或多種。
7.如權(quán)利要求6所述的處理方法，其特征是步驟I)中所述氧化劑與引發(fā)劑的摩爾之比為I~5:1。
8.如權(quán)利要求3所述的處理方法，其特征是步驟2)中所述堿性溶液選自氫氧化鈉、碳酸鈉、碳酸氫鈉中的一種或多種。
9.如權(quán)利要求3所述的處理方法，其特征是步驟3)中所述絮凝劑為聚丙烯酰胺、聚合氯化鋁或聚合氯化鋁鐵中的一種或多種。
10.如權(quán)利要求1或2所述的處理方法，其特征是所述生物氧化處理為將經(jīng)過(guò)化學(xué)氧化處理后的廢水送入曝氣生物濾池,生物濾池內(nèi)的微生物降解廢水中的有機(jī)物。
【文檔編號(hào)】C02F9/14GK104163539SQ201310182930
【公開(kāi)日】2014年11月26日 申請(qǐng)日期:2013年5月17日 優(yōu)先權(quán)日:2013年5月17日
【發(fā)明者】高迎新, 李良杰, 楊敏, 焦思明 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心