一種蘭炭廢水處理再生循環(huán)利用及資源回收利用方法
【技術(shù)領域】
[0001] 本發(fā)明屬于環(huán)境工程的水污染治理領域，更為具體地說是指一種蘭炭廢水處理再 生循環(huán)利用及資源回收利用方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 蘭炭又稱半焦、焦粉，是鐵合金、煤制氣、煤化工生產(chǎn)的重要原料，是原煤經(jīng)過低溫 干餾（650°C左右)而得。蘭炭生產(chǎn)、煤氣凈化過程會產(chǎn)生廢水，稱之為蘭炭廢水，是一種成分 復雜、污染物濃度高、性質(zhì)穩(wěn)定、可生化性差，處理難度極大的工業(yè)廢水。蘭炭廢水中的無機 污染物主要有硫化物、氰化物、氨氮和硫氰化物等；有機污染物以煤焦油類物質(zhì)為主，酚類 化合物的含量很高，此外，還含有多環(huán)的芳香族化合物及含氮、硫、氧的雜環(huán)化合物等。蘭炭 廢水與焦化廢水完全不同，見表1蘭炭廢水與焦化廢水主要污染物指標對比。從表1和表 2對比可知，蘭炭廢水主要污染物指標是焦化廢水的十倍。因此，盡管焦化廢水的處理方法 不少，但其處理方法不適用于蘭炭廢水。目前，對蘭炭廢水處理和主要成分綜合利用方法的 研宄十分迫切。何斌、王亞娥在《廣西化工》第36卷第12期報告了蒸氨-脫酚-SBR處理 蘭炭廢水的研宄；楊義普等在《環(huán)境工程學報》第8卷第12期介紹了蘭炭廢水中酚類物質(zhì) 萃取及回收的效果，但都只是解決蘭炭廢水某個角度的問題。盡管當前關(guān)于蘭炭廢水處理 的方法報道不少，但目前還沒有完善成熟而實用的蘭炭廢水處理方法。
[0003] 表1蘭炭廢水與焦化廢水主要污染物指標
【主權(quán)項】
1. 一種蘭炭廢水處理再生循環(huán)利用及資源回收利用方法，其特征在于，包括如下步 驟： (1) 粗過濾：將COD為10000~75000mg/L、氨氮為500~5000mg/L、總酚為1000~ 6000mg/L、色度為10000~30000倍、pH值為8~10的蘭炭廢水經(jīng)過格柵或篩網(wǎng)進行粗過 濾，除去大顆粒雜物； (2) 膜過濾：將經(jīng)步驟（1)粗過濾的除去大顆粒物的蘭炭廢水加入酸調(diào)節(jié)pH值至2~ 6,再經(jīng)過膜過濾得富含煤焦油的濃縮液和除去煤焦油的透析液，濃縮倍數(shù)為3~10倍； (3) 煤焦油的回收：將步驟（2)經(jīng)過膜過濾得富含煤焦油的濃縮液經(jīng)過重力沉降分離 或離心分離，得回收的煤焦油和脫焦油蘭炭廢水； (4) 酚回收：將步驟（2)膜過濾所得的透析液和步驟（3)煤焦油的回收后的蘭炭廢水混 合均勻，加入酸溶液調(diào)節(jié)其pH值至2~5,加入萃取劑萃取分離得粗酚和脫酚蘭炭廢水； (5) 氨回收：將步驟（4)脫酚所得的蘭炭廢水加入堿溶液調(diào)節(jié)其pH值至9~11，加熱蒸 發(fā)除去氨氣，氨氣經(jīng)過硫酸溶液吸收生產(chǎn)硫酸銨或經(jīng)過冷卻液化得液氨和脫氨蘭炭廢水； (6) 厭氧處理：將步驟（5)脫氨氮所得的脫酚蘭炭廢水加入堿溶液調(diào)節(jié)其pH值至6~ 9,經(jīng)過提升泵進入?yún)捬醭?，?jīng)過厭氧池中厭氧菌、兼氧菌的吸附、發(fā)酵、產(chǎn)甲烷共同作用，將 有機酸分解成甲烷和二氧化碳，通過厭氧處理提高廢水的B/C值和除去大部分C0D，改善廢 水的可生化性； (7) 好氧處理：將步驟（6)厭氧處理后蘭炭廢水經(jīng)過提升泵進入好氧池和中間沉淀池， 且中間沉淀池的部分污泥通過回流泵回流至好氧池，通過好氧處理進一步氧化分解蘭炭廢 水中的有機物，深度去除COD和BOD ;好氧池內(nèi)均勻填滿大量的生物懸浮填料，在好氧池底 部設有曝氣充氧攪拌系統(tǒng)，對污水進行充氧作用，使水中的溶解氧維持在2~4 mg/L，同時 利用氣體上升的作用，使池內(nèi)的懸浮物與水更充分接觸，另外通過氣體和清水反沖洗的攪 動作用，可以有效的對填料表面生長的老化生物膜進行沖刷，促使生物膜的更新?lián)Q代，使生 物膜維持較高的活性； (8) 電解：將步驟（7)好氧處理后蘭炭廢水進入電解機進行電解，以脫色和除臭，同時 使廢水中的難生化大分子化合物開環(huán)斷鏈，變成可生化的小分子，進一步提高B/C值，改善 后續(xù)生化處理的條件；電解機的相鄰兩電極間的電壓為2~12V，電流密度為10~320mA/ cm2 ； (9) 二次厭氧處理：將步驟（8)電解所得的蘭炭廢水經(jīng)過提升泵進入二次厭氧池，經(jīng)過 厭氧池中厭氧菌、兼氧菌的吸附、發(fā)酵、產(chǎn)甲烷共同作用，將有機酸分解成甲烷和二氧化碳， 通過厭氧處理提高廢水的B/C值和進一步除去大部分C0D，改善廢水的可生化性； (10) 膜處理或曝氣生物濾池生化：步驟（9)二次厭氧處理后的蘭炭廢水進入膜處理裝 置或曝氣生物濾池，通過膜處理裝置的過濾分離或生物氧化降解作用對廢水進行凈化，進 一步除去COD、SS和氨氮，得到凈化廢水； (11) 脫鹽：步驟（10)膜處理或曝氣生物濾池生化后的廢水進入脫鹽裝置，分離得透析 水和濃縮水，透析水進入再生水貯罐，濃縮水則經(jīng)排水渠排放進入蒸發(fā)結(jié)晶池進行結(jié)晶處 理；所述脫鹽裝置為反滲透系統(tǒng)、納濾系統(tǒng)、電滲析或電容吸附去離子系統(tǒng)的一種。
2. 如權(quán)利要求1所述的蘭炭廢水處理再生循環(huán)利用及資源回收利用方法，其特征在 于：步驟（2)所述膜過濾為陶瓷膜過濾或金屬膜過濾的一種，其中，陶瓷膜過濾的陶瓷膜元 件孔徑為20~IOOnm ;金屬膜過濾的金屬膜元件孔徑為30~IOOnm ;膜過濾的工作壓力為 3~6bar，溫度為15~55°C。
3. 如權(quán)利要求1所述的蘭炭廢水處理再生循環(huán)利用及資源回收利用方法，其特征在 于：步驟（3)煤焦油的回收所述的重力沉降分離是將經(jīng)過膜過濾得富含煤焦油的濃縮液放 入重力沉降池中，經(jīng)過重力沉降分離為下層的煤焦油和上層的脫焦廢水，下層的煤焦油經(jīng) 回收管回收。
4. 如權(quán)利要求1所述的蘭炭廢水處理再生循環(huán)利用及資源回收利用方法，其特征在 于：步驟（3)煤焦油的回收所述的離心分離是將經(jīng)過膜過濾得富含煤焦油的濃縮液泵入離 心機中，經(jīng)過離心分離為下層的煤焦油和上層的脫焦廢水，下層的煤焦油經(jīng)回收管回收，離 心分離的離心力為2200~4000。
5. 如權(quán)利要求1所述的蘭炭廢水處理再生循環(huán)利用及資源回收利用方法，其特征在 于：步驟（4)酚回收所述的萃取所用的萃取劑為煤油、甲基異丁酮、N，N，_二甲基庚基乙酰 胺（N，N，-503)、磷酸三丁酯、異丙基醚、醋酸丁酯或粗苯的一種或其混合物。
6. 如權(quán)利要求1所述的蘭炭廢水處理再生循環(huán)利用及資源回收利用方法，其特征在 于：步驟（8)電解的電解機設有電源和電解槽，所述電解槽內(nèi)的電極材料為石墨、鈦、鐵、 鋁、鋅、銅、鉛、鎳、鉬、鉻、合金或納米催化惰性材料中的一種。
7. 如權(quán)利要求1所述的蘭炭廢水處理再生循環(huán)利用及資源回收利用方法，其特征在 于：步驟（10)所述的膜處理采用MBR膜裝置或超濾裝置；所述MBR裝置的膜組件選自聚 偏氟乙烯中空纖維膜、聚丙烯中空纖維膜、聚砜中空纖維膜、聚醚砜、聚丙烯腈和聚氯乙烯 中空纖維膜中的一種，膜孔徑為0. 10~0. 2 ym，工作壓力為-1~-50kPa，工作溫度為 5~45°C ;所述超濾裝置為浸沒式超濾、柱式超濾、管式超濾、卷式超濾或板式超濾的一 種，截留分子量為1000~100000MWC0,工作條件為：常溫~45°C，浸沒式超濾的工作壓力 為-1~-50kPa，柱式超濾、管式超濾、卷式超濾和板式超濾的工作壓力為3~300kPa。
8. 如權(quán)利要求1所述的蘭炭廢水處理再生循環(huán)利用及資源回收利用方法，其特征在 于：步驟（11)脫鹽中所述反滲透系統(tǒng)的反滲透膜組件為卷式膜組件，膜材料為有機膜中醋 酸纖維膜或復合膜，膜材料的截留分子量為50~200MWC0,進壓為6. 0~45. Obar，出壓為 4. 5 ~33. 5 bar〇
9. 如權(quán)利要求1所述的蘭炭廢水處理再生循環(huán)利用及資源回收利用方法，其特征在 于：步驟（11)脫鹽中所述納濾系統(tǒng)中的納濾膜組件為管式膜組件、卷式膜組件或平板膜組 件的一種，工作壓力為6~45bar，工作溫度為20~45°C。
10. 如權(quán)利要求1所述的蘭炭廢水處理再生循環(huán)利用及資源回收利用方法，其特征在 于：步驟（11)脫鹽中所述電滲析系統(tǒng)的工作條件是操作電壓壓力0. 5~3. 0 kg/cm2,操作 電壓50~250V，電流強度1~3A。
11. 如權(quán)利要求1所述的蘭炭廢水處理再生循環(huán)利用及資源回收利用方法，其特征在 于：步驟（11)脫鹽中所述電容吸附去離子系統(tǒng)的工作條件是直流電壓為IlOV~2X106V。
12. 如權(quán)利要求1所述的蘭炭廢水處理再生循環(huán)利用及資源回收利用方法，其特征在 于：步驟（5)所述氨回收之后，還包括一個脫硫步驟，往步驟（5)氨回收后的蘭炭廢水加入 硫酸亞鐵，生成硫化鐵，經(jīng)分離硫化鐵沉淀得脫硫蘭炭廢水，防止硫化物對生化的毒害，提 高其生化效果。
【專利摘要】一種蘭炭廢水處理再生循環(huán)利用及資源回收利用方法，包括如下步驟：（1）粗過濾；（2）膜過濾；（3）煤焦油的回收；（4）酚回收；（5）氨回收；（6）厭氧處理；（7）好氧處理；（8）電解；（9）二次厭氧處理；（10）膜處理或曝氣生物濾池生化；（11）脫鹽。本發(fā)明通過膜過濾、煤焦油回收、酚回收、氨回收、厭氧處理、好氧處理、電解、脫鹽等過程的組合處理工藝，進行蘭炭廢水的深度處理，實現(xiàn)了煤焦油、酚、氨等資源的回收利用，而且大幅度降低了蘭炭廢水的處理成本。
【IPC分類】C01C1-10, C07C37-68, C02F9-14, C01C1-242, C10C1-02
【公開號】CN104860483
【申請?zhí)枴緾N201510276725
【發(fā)明人】張世文
【申請人】張世文
【公開日】2015年8月26日
【申請日】2015年5月27日