CN104496128B - 一种鲁奇炉废水深度处理***及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种鲁奇炉废水深度处理***及方法，***包括：顺次连接的前处理单元、核心处理单元和深度处理单元构成三级处理结构；其中，前处理单元，由隔油池、调节池、脱灰脱油***、混凝气浮池与中间水池顺次连成；核心处理单元，由强化升流式厌氧反应器、一级AO生化池、二级AO生化池与二沉池顺次连成；深度处理单元，由高效混沉池、V型滤池、高级氧化处理***、脱氧池、曝气生物滤池与回用水池顺次连成；回用水池设有排水设备及排水管。通过三级结构特定构成的前处理单元、核心处理单元以及深度处理单元配合，实现以物理、化学和生物处理方法有机结合的方式对煤制气鲁奇炉废水进行***处理，能达到具有针对性的处理效果。

Description

一种鲁奇炉废水深度处理***及方法

技术领域

本发明涉及废水处理领域，特别是涉及一种处理工业废水的鲁奇炉废水深度处理***及方法。

背景技术

鲁奇炉是煤制气工业的最主要的煤干馏炉型。其废水是煤在高温干馏过程中，随煤气逸出、冷凝形成的。在煤气化工艺中，鲁奇炉出口一般有循环水冷却喷淋***，以降低煤气温度，同时把煤气带的有机杂质、未分解的气化剂(水蒸气)和焦油冷凝下来，并将煤气中的灰分洗涤下来，从而产生大量的煤制气废水。煤制气中凡是能溶于水或微溶于水的物质，均会在冷凝过程中形成极其复杂的剩余废水，这是煤制气废水中最大的一部分废水。

鲁奇炉碎煤气化炉是固定床气化炉，由于炉顶操作温度低，因此煤气中含有较多的焦油、酚等有机物，且氨氮很高，在煤气洗涤过程中产生的污水有机物、焦油、酚、氨氮含量高。由于碎煤气化炉煤气化废水中酚、氨的浓度远远超过了生化处理的可承受范围，通常先对煤气化废水中有机物质进行初步回收，对酚和氨的回收常用方法有溶剂萃取脱酚、蒸氨等。废水经脱酚、除氨预处理后，减轻后续生化处理单元的负荷，并能保证生化处理的效果。

污水经装置区酚回收/氨回收预处理后，废水中的主要污染物是CODcr、石油类、硫化物、氨氮、挥发酚等，同时含有大量的烷烃、多环类、杂环类、联苯、吡啶、吲哚、喹啉和氰化物等有毒有害污染物，并且油类浓度高、色度高，属较难生化降解的高浓度有机工业废水。由于生化有毒及抑制性物质多，在生化处理过程中难以实现有机污染物的完全降解。

其处理工艺主要有以下几种：

(1)隔油—调节—UASB水解酸化池—多级AO—活性焦吸附—混凝沉淀—生物滤池；

(2)隔油—调节—气浮—厌氧水解酸化池—多级AO—混沉池—高级氧化—生物滤池；

(3)隔油—调节—气浮—MIC—CASS—混沉池—臭氧氧化—生物滤池；

上述工艺(1)中，工艺前端没有破乳和除油的设施，导致进入生化***的废水含油量较高，生化***无法稳定运行。采用活性焦吸附和沉淀的处理工艺会带来一系列的问题，主要是存在活性焦的固液分离比较困难，经过混合吸附的活性焦粉末与水溶液较难分离，导致沉淀池跑泥的情况比较严重，其次由于活性焦经过脱水后，含水率仍然较高(75～80％)，无法直接进入焚烧炉焚烧，需要通过露天晾晒的形式进行二次脱水，由于晾晒期较长，所需场地较大。最后，由于多级AO的停留时间较长，出水的可生化性已经较差，再经过以生化处理为核心的生物滤池的处理，其去除率无法达到设计要求。

工艺(2)中，最主要的问题是在高级氧化工艺前端没有设置颗粒物过滤***，而在高级氧化处理工艺后端，没有设置臭氧分解和脱氧***，导致曝气生物滤池深度处理无法满足设计要求。

工艺(3)中，采用MIC(改进厌氧内循环反应器)工艺对于进水油浓度较高的鲁奇炉气化废水不适用，其主要问题是鲁奇炉气化废水中高浓度的乳化油，这些乳化油对于微生物的新陈代谢和生化反应起到抑制作用，其次，鲁奇炉气化废水中含较高浓度的多元酚，对生物具有明显的毒性和抑制作用，从而导致厌氧***无法发挥其原有设计水平，处理效果较差。其次混凝沉淀池后面不经过过滤直接采用臭氧氧化，也存在一定问题，由于混凝沉淀加入的药剂量较大，导致出水中仍然含有大量的悬浮物，这些悬浮颗粒物对于臭氧反应具有明显的负面效果，而臭氧本身对于COD的降解也是具有选择性的，出水的可生化性提高不明显，最终导致生物滤池的处理出水无法得到满意的结果。

发明内容

基于上述现有技术所存在的问题，本发明提供一种鲁奇炉废水深度处理***及方法，用于***处理现代煤化工领域的煤制气鲁奇炉气化废水及相关煤化工废水，使处理后出水达到相应排放或回用标准，避免造成污染和水资源浪费。

为解决上述技术问题，本发明提供一种鲁奇炉废水深度处理***，包括：

顺次连接的前处理单元、核心处理单元和深度处理单元构成三级处理结构；其中，

所述前处理单元，由隔油池、调节池、脱灰脱油***、混凝气浮池与中间水池顺次连接而成；所述隔油池设有引入鲁奇炉废水的进水管，所述调节池内设有潜水搅拌器；

所述核心处理单元，由强化升流式厌氧反应器、一级AO生化池、二级AO生化池与二沉池顺次连接而成；所述强化升流式厌氧反应器内设有悬浮填料；

所述深度处理单元，由高效混沉池、V型滤池、高级氧化处理***、脱氧池、曝气生物滤池与回用水池顺次连接而成；所述高级氧化处理***内设有紫外光模块和臭氧曝气***，所述回用水池设有排水设备及排水管。

本发明还提供一种鲁奇炉废水深度处理方法，采用本发明所述的处理***，包括以下步骤：

前处理：使待处理的鲁奇炉废水进入所述处理***的前处理单元顺次进行隔油处理、调节处理、脱灰脱油处理和混凝气浮处理；

核心处理：使前处理后的出水进入所述处理***的核心处理单元顺次进行强化升流式厌氧反应处理与缺氧与好氧生化处理；

深度处理：使核心处理后的出水进入所述处理***的深度处理单元顺次进行高效混沉处理、高级氧化处理、脱氧处理与曝气生物过滤处理；

经过上述三级处理后去除COD的出水外排，即完成对鲁奇炉废水的深度处理。

本发明的有益效果为：通过特定结构的前处理单元、核心处理单元和深度处理单元依次连接构成三级处理结构，可实现煤化工厂区的水资源的持续高效综合利用，经过本***处理后的废水能够通过后续的回用处理(超滤和反渗透)***处理后，达到厂区循环冷却水补水要求，从而实现水资源的综合利用，现有的情况是经过污水处理工程的出水无法达到回用处理***的进水要求，或进入回用处理***后无法持续稳定运行，导致煤化工厂区巨大的水资源浪费；可实现污染物的高效去除，避免对周围生态环境脆弱的地区造成较大的环境危害，由于本***针对性强，对污染物去除率彻底，从而使外排环境的风险降低到最小。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。

图1为本发明实施例提供的鲁奇炉废水深度处理***的示意图；

图2为本发明实施例提供的处理方法流程图；

图1中各标号对应的部件名称分别为：100-前处理单元；1-隔油池；2-调节池；3-除油脱灰***；4-混凝气浮池；5-中间水池；200-核心处理单元；6-强化升流式厌氧反应器；7-一级AO生化池；8-二级AO生化池；9-二沉池；300-深度处理单元；10-高效混沉池；11-V型滤池；12—高级氧化池(紫外催化臭氧氧化反应器)；13-脱氧池；14—曝气生物滤池；15—回用水池；16—事故池。

具体实施方式

下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。

图1所示为本发明实施例提供的一种鲁奇炉废水深度处理***，可应用于现代煤化工的其它工业废水处理，如煤制油，煤制烯烃，煤制甲醇及煤制芳烃等领域的废水处理。该***包括：

顺次连接的前处理单元、核心处理单元和深度处理单元构成三级处理结构；其中，

前处理单元，由隔油池、调节池、脱灰脱油***、混凝气浮池与中间水池顺次连接而成；隔油池设有引入鲁奇炉废水的进水管，调节池内设有潜水搅拌器；

核心处理单元，由强化升流式厌氧反应器、一级AO生化池、二级AO生化池与二沉池顺次连接而成；强化升流式厌氧反应器内设有悬浮填料；

深度处理单元，由高效混沉池、V型滤池、高级氧化处理***、脱氧池、曝气生物滤池与回用水池顺次连接而成；高级氧化处理***内设有紫外光模块和臭氧曝气***，回用水池设有排水设备及排水管。

上述处理***还包括：油泥和生化剩余污泥处理***，包括：油泥储池、排泥泵、污泥浓缩池和污泥脱水设备；

油泥储池经管路与前处理单元的隔油池的排泥口连接；

污泥浓缩池经管路与核心处理单元的二沉池的排泥口以及深度处理单元高效混沉池的排泥口连接；

油泥储池和污泥浓缩池分别经管路、排泥泵与污泥脱水设备连接。

通过设置油泥和生化剩余污泥处理***，油泥排泥至油泥储池，生化剩余污泥经排泥泵输送至污泥浓缩池，然后通过污泥脱水***进行脱水。

上述处理***还包括：事故池，通过管路连接到调节池的废水进水管，该废水进水管上设有污染物在线监测仪表。

上述处理***中，前处理单元的脱灰脱油***由反应池和设在反应池内的具有微电解作用的填料和排油除灰装置构成。

上述处理***中，核心处理单元的顺次连通的一级AO生化池和二级AO生化池内均设有搅拌装置、曝气装置和连接两者的回流泵；

二级AO生化池设有与核心处理单元的强化升流式厌氧反应器的出水管直接连接的第二进水管。

上述处理***中，深度处理单元的高级氧化处理***设有相互连通的臭氧接触氧化池和紫外催化臭氧氧化池，紫外催化臭氧氧化池内设有紫外光模块，臭氧接触氧化池和紫外催化臭氧氧化池内均设有若干臭氧曝气器，若干臭氧曝气器经管路与设在臭氧接触氧化池和紫外催化臭氧氧化池外的臭氧发生器连接构成曝气***。

图2所示为本发明实施例还提供一种鲁奇炉废水深度处理方法，采用本发明的处理***，包括以下步骤：

前处理：使待处理的鲁奇炉废水进入处理***的前处理单元顺次进行隔油处理、调节处理、脱灰脱油处理和混凝气浮处理；

核心处理：使前处理后的出水进入处理***的核心处理单元顺次进行强化升流式厌氧反应处理与缺氧与好氧生化处理；

深度处理：使核心处理后的出水进入处理***的深度处理单元顺次进行高效混沉处理、高级氧化处理、脱氧处理与曝气生物过滤处理；

经过上述三级处理后去除COD的出水外排，即完成对鲁奇炉废水的深度处理。

上述处理方法中，前处理的脱灰脱油处理为：通过处理***的前处理单元的脱灰脱油***的具有微电解作用的填料和排油除灰装置，对废水中的微细无机颗粒物，乳化油和极细小的油滴的分离和去除。

上述处理方法中，核心处理中控制使强化升流式厌氧反应处理器的80％(体积比)出水进入核心处理单元的一级AO生化池处理，剩余出水直接进入二级AO生化池处理。

上述处理方法中，深度处理的高级氧化处理为：

使上一级排出废水进入深度处理单元的高级氧化处理***先进行臭氧接触氧化反应，各反应池内均投加以纯氧为氧气源的臭氧，臭氧接触氧化停留时间为30min～60min，氧化去除废水中部分有机物；

之后通过紫外光催化臭氧氧化产生羟基自由基进行高级氧化处理，紫外光的波长为254nm，紫外催化臭氧氧化的反应停留时间为1～2小时，由产生的羟基自由基分解废水中难于生物降解的有机污染物；

上述反应过程中，废水pH值调节优选为9.0～10.5。

下面结合具体实施例对本发明处理***及方法作进一步说明。

本发明实施例提供一种鲁奇炉废水深度处理***及方法，可以对现代煤化工行业如煤制气鲁奇炉废水，煤直接制油废水等煤化工废水进行深度综合处理，使处理后出水达到相应排放或回用标准，避免造成污染和水资源浪费。如图1所示，该***包括：顺次连接的前处理单元、核心处理单元和深度处理单元，其中，前处理单元：由隔油池、调节池、脱灰脱油***、混凝气浮池和中间水池顺次连接而成；核心处理单元：由强化升流式厌氧反应器、一级AO生化池、二级AO生化池和二沉池顺次连接而成；深度处理单元：由高效混沉池、V型滤池、高级氧化处理***、脱氧池、曝气生物滤池和回用水池顺次连接而成；

其中，前处理单元中，隔油池设有引入鲁奇炉废水的进水口；调节池内设有潜水搅拌器，调节池的废水进水管上设有COD、氨氮、SS等污染物在线监测仪表；脱灰脱油***的主要作用是将鲁奇炉废水中所含的粒径较小的无机颗粒、灰质以及溶解性油、乳化油等污染物进行分离和去除，其中设置具有微电解作用的填料和排油除灰装置，通过特定的反应时间，完成脱灰除油的工艺过程。

核心处理单元中，强化升流式厌氧反应器内设悬浮填料；一级AO生化池和二级AO生化池内设有搅拌装置、曝气装置和回流泵，一级AO生化池和二级AO生化池依次串联，两池均设有搅拌器，微孔曝气器和混合液回流泵；

深度处理单元中，高级氧化处理***内设紫外光模块和臭氧曝气***，具体的，高级氧化处理***设有依次连通臭氧接触氧化池和紫外催化臭氧氧化池，其中紫外催化臭氧氧化池内设有紫外光模块，两个池内均设有一定数量的臭氧曝气器，曝气器经管路与反应池外的臭氧发生器连接构成曝气***；回用水池设有排水设备及排水口。

进一步的，上述***还包括：油泥和生化剩余污泥处理***，油泥排泥至油泥储池，生化剩余污泥经排泥泵输送至污泥浓缩池，然后通过污泥脱水***进行脱水，设置油泥和生化剩余污泥处理***能更好的处理油泥及生化污泥。以及通过管路连接到调节池的废水进水管的事故池，设置事故池能将指标不符合处理条件的废水，直接进入该事故池，不进入调节池，不会对后续生化处理造成不良影响。

利用上述处理***对鲁奇炉废水的处理方法(可参见图2)，包括以下步骤：

调节处理：由于鲁奇炉废水受生产条件影响，水质变动较大，因此将所需处理的鲁奇炉废水中能够满足在线监测仪表检测设计值的，优先进入到调节池，通过搅拌进行水质和水量的调节，超出设计值的废水，通过电动阀自动切换，排入事故池，然后再从事故池分期分批导入***进行处理，可以避免污染物波动对生化***的冲击；

脱灰脱油处理：将上述调节处理后的出水进入到脱灰脱油***，除去鲁奇炉废水中含有的大量的微细颗粒物及灰，同时对溶解油，乳化油进行油水分离，尽量减少出水的油含量；

混凝气浮处理：将上述脱灰脱油***处理后的出水进行混凝气浮处理，通过混凝和气浮作用使废水中的胶体和细小的悬浮物与水分离，从而大大降低进入到厌氧反应器的悬浮颗粒物浓度。

强化升流式厌氧反应处理：将上述混凝气浮处理后的出水在强化升流式厌氧反应器中进行厌氧生化反应处理，该反应器中填充了比重大于1的悬浮填料，在厌氧反应器中形成反应层，在较大的上升流速条件下，将水中部分高分子有机物分解为较低分子量的有机物；

缺氧与好氧生化处理：将上述厌氧生化反应处理后的出水进入一级AO生化池中依次进行缺氧、好氧处理，然后进入二级AO生化池中依次进行缺氧、好氧处理，在水温15～35℃，停留时间为3～5天，污泥回流比100％，混合液回流比为200～400％条件下，通过硝化反硝化反应去除水体中的有机物和氨氮；

混凝沉淀处理：将生化处理后的出水进行混凝沉淀处理，进一步去除水中的COD等有机物，同时作为高级氧化处理的前处理工艺，降低出水的SS浓度。

高级氧化处理处理：将上述缺氧与好氧生化处理后的出水在高级氧化处理设备中进行氧化分解处理，将水中难生物降解有机物进行氧化分解，先进入臭氧接触氧化池进行处理，然后进入紫外催化臭氧氧化池进行自由基氧化深度处理。

脱氧处理：脱氧池设于高级氧化处理***和曝气生物滤池之间，主要用于脱除高级氧化过程中溶入水中的过饱和的臭氧和氧气，同时投加一定浓度用于曝气生物滤池的共代谢碳源，保证曝气生物滤池的处理效果。

曝气生物过滤处理：将脱氧池的出水送入曝气生物滤池进行生化处理，由于高级氧化处理后的出水的可生化性明显提高，通过曝气生物滤池的进一步生物降解和共代谢作用，完成对废水中COD的进一步降解和去除。

上述方法中的脱灰脱油处理主要利用脱灰脱油***，通过破乳剂、酸、铁碳内电解等机理，完成对原水中的微细无机颗粒物(灰)，乳化油和极细小的油滴的分离和去除，从而实现对原水的前处理；

上述方法中，高级氧化处理为：通过先进行臭氧接触氧化反应，完成对废水中部分有机物的氧化去除，然后通过紫外光催化臭氧产生羟基自由基进行高级氧化处理，通过产生的羟基自由基分解废水中难于生物降解的有机污染物，臭氧接触氧化停留时间为30min～60min，紫外催化氧化的反应停留时间为1～2小时；

其中，反应pH值宜调节至9.0～10.5，处理时向反应器内投加臭氧；反应过程中各反应池内均投加臭氧，臭氧以纯氧为氧气源，紫外光的波长为254nm，臭氧尾气收集，进行集中破坏后排放或回用氧气。

高级氧化处理后的出水进入脱氧池，脱氧池的主要作用是充分分解臭氧并降低废水中的饱和溶解氧，同时投加一些共代谢碳源，以保证后续的曝气生物滤池的正常稳定运行。

上述***中主要是考虑污染物特征而设置二级AO生化池，一级AO生化池主要针对酚类及其它具有生物毒性的有机污染物的COD去除，二级AO生化池主要针对氨氮去除，且两级AO处理均对总氮有去除。此外，鲁奇炉废水可以实现分点进水，在一级AO生化池进水80％，在二级AO生化池进水20％，这样可以降低各级污染物浓度，提高***总的去除效率。

本发明的处理***，通过三级结构的特定构成的前处理单元、核心处理单元以及深度处理单元配合，可以实现以物理、化学和生物处理方法有机结合的方式对煤制气鲁奇炉废水进行***处理，能针对处理各阶段有机物的特征，采用不同的处理工艺，达到具有针对性的处理效果。

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披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种鲁奇炉废水深度处理***，其特征在于，包括：

顺次连接的前处理单元、核心处理单元和深度处理单元构成三级处理结构；其中，

所述前处理单元，由隔油池、调节池、脱灰脱油***、混凝气浮池与中间水池顺次连接而成；所述隔油池设有引入鲁奇炉废水的进水管，所述调节池内设有潜水搅拌器；所述前处理单元的脱灰脱油***由反应池和设在所述反应池内的具有微电解作用的填料和排油除灰装置构成；

所述核心处理单元，由强化升流式厌氧反应器、一级AO生化池、二级AO生化池与二沉池顺次连接而成；所述强化升流式厌氧反应器内设有悬浮填料；

所述深度处理单元，由高效混沉池、V型滤池、高级氧化处理***、脱氧池、曝气生物滤池与回用水池顺次连接而成；所述高级氧化处理***内设有紫外光模块和臭氧曝气***，所述回用水池设有排水设备及排水管。

2.根据权利要求1所述的一种鲁奇炉废水深度处理***，其特征在于，还包括：油泥和生化剩余污泥处理***，包括：油泥储池、排泥泵、污泥浓缩池和污泥脱水设备；

所述油泥储池经管路与所述前处理单元的隔油池的排泥口连接；

所述污泥浓缩池经管路与所述核心处理单元的二沉池的排泥口以及所述深度处理单元高效混沉池的排泥口连接；

所述油泥储池和污泥浓缩池分别经管路、排泥泵与所述污泥脱水设备连接。

3.根据权利要求1所述的一种鲁奇炉废水深度处理***，其特征在于，还包括：事故池，通过管路连接到所述调节池的废水进水管，所述该废水进水管上设有污染物在线监测仪表。

4.根据权利要求1至3任一项所述的一种鲁奇炉废水深度处理***，其特征在于，所述核心处理单元的顺次连通的一级AO生化池和二级AO生化池内均设有搅拌装置、曝气装置和连接两者的回流泵；

所述二级AO生化池设有与所述核心处理单元的强化升流式厌氧反应器的出水管直接连接的第二进水管。

5.根据权利要求1至3任一项所述的一种鲁奇炉废水深度处理***，其特征在于，所述深度处理单元的高级氧化处理***设有相互连通的臭氧接触氧化池和紫外催化臭氧氧化池，所述紫外催化臭氧氧化池内设有紫外光模块，所述臭氧接触氧化池和紫外催化臭氧氧化池内均设有若干臭氧曝气器，所述若干臭氧曝气器经管路与设在所述臭氧接触氧化池和紫外催化臭氧氧化池外的臭氧发生器连接构成曝气***。

6.一种鲁奇炉废水深度处理方法，其特征在于，采用上述权利要求1至5任一项所述的处理***，包括以下步骤：

前处理：使待处理的鲁奇炉废水进入所述处理***的前处理单元顺次进行隔油处理、调节处理、脱灰脱油处理和混凝气浮处理；所述前处理的脱灰脱油处理为：通过所述处理***的前处理单元的脱灰脱油***的具有微电解作用的填料和排油除灰装置，对废水中的微细无机颗粒物，乳化油和极细小的油滴的分离和去除；

核心处理：使前处理后的出水进入所述处理***的核心处理单元顺次进行强化升流式厌氧反应处理与缺氧与好氧生化处理；

深度处理：使核心处理后的出水进入所述处理***的深度处理单元顺次进行高效混沉处理、高级氧化处理、脱氧处理与曝气生物过滤处理；

经过上述三级处理后去除COD的出水外排，即完成对鲁奇炉废水的深度处理。

7.根据权利要求6所述的一种鲁奇炉废水综合处理方法，其特征在于，所述核心处理中控制使强化升流式厌氧反应处理器的按体积比80％的出水进入所述核心处理单元的一级AO生化池处理，剩余出水直接进入二级AO生化池处理。

8.根据权利要求6所述的一种鲁奇炉废水综合处理方法，其特征在于，所述深度处理的高级氧化处理为：

使上一级排出废水进入所述深度处理单元的高级氧化处理***先进行臭氧接触氧化反应，各反应池内均投加以纯氧为氧气源的臭氧，臭氧接触氧化停留时间为30min～60min，氧化去除废水中部分有机物；

之后通过紫外光催化臭氧氧化产生羟基自由基进行高级氧化处理，紫外光的波长为254nm，紫外催化臭氧氧化的反应停留时间为1～2小时，由产生的羟基自由基分解废水中难于生物降解的有机污染物；

上述反应过程中，废水pH值调节为9.0～10.5。