一种焦化废水深度处理及中水回用方法及系统
技术领域
本发明涉及一种化工废水处理
技术领域
，特别是涉及一种焦化废水深度处理及中水回用系统及方法。背景技术
焦化废水主要来源于钢铁企业的生产加工过程中，其水质成分较为复杂，包含了大量芳香族、杂环类等难降解有机物以及氨氮、氰化物、硫化物等无机污染物，对水环境安全构成严重威胁。同时，焦化废水具有难降解性，致癌性等危害。近年来，随着国内钢铁企业的工艺改建和人们节能环保意识的增强，使得大量焦化废水产生。
为实现焦化废水的零排放，多数企业选择将焦化废水在二级处理后增加深度处理以达到标准要求以进行中水回用，常用的深度处理技术包括吸附技术、高级氧化技术、生物处理法等。而在实际工业应用中有的方法实施效果较差，对水质有一定影响。本发明针对钢铁行业的焦化废水深度处理及中水回用，重点攻克焦化废水中较难去除的COD和总氮以及中水回用问题。
发明内容
本发明目的是提供一种对焦化废水的深度处理及中水回用方法及系统。
根据本发明的第一方面，提供一种焦化废水深度处理及中水回用系统方法，包括以下步骤：
(1)焦化废水经预热分解后泵入蒸氨塔，通过塔中蒸汽进行蒸氨，经冷凝或硫酸吸收获得粗制的浓氨水或硫酸铵；
(2)废水经蒸氨处理后进入隔油池去除重油，后于气浮池进行加压气浮处理对水中乳化油和分散性油进行去除，除油后出水经除氧处理后进入下一道工序进行生化处理；
(3)经除油除氧后出水经A/O生化系统处理，对水中酚类化合物、含氮杂环化合物、COD进行降解，出水进入下一道工序；
(4)A/O生化系统出水进入二沉池进行泥水分离，活性污泥部分用于污泥回流，剩余污泥送至污泥处理系统；
(5)生化反应后出水进入深度氧化系统进行深度处理，废水进行调酸预处理，采用加热催化氧化进行处理，出水微调后进入下一道工序；
(6)深度氧化系统出水进入电催化系统的电解桶，经阳极产生接近金刚石薄膜电极的高析氧电位，将污水中的氨氮、有机物彻底去除，保证出水稳定满足直排标准，反应后出水回收利用。
优选情况下，步骤(1)中采用负压汽提脱氨与氨气射流吸收相结合工艺，蒸氨塔采用导向浮阀塔，蒸氨塔的进水pH在8～9，塔顶蒸汽温度为90℃～103℃，氨氮去除效率可达95％。常规的蒸氨工艺是利用塔内高温使含氨氮水沸腾下脱，氨蒸汽用冷凝器冷凝，回收稀氨水，控制回流比来达到所需氨水浓度。所以蒸汽耗量大(120-150kg/吨水)，同时对蒸汽压力要求也高(≥0.4MPa)。本发明采用负压汽提脱氨与氨气射流吸收结合的工艺，有以下技术优势：能耗低、氨氮去除率高、回收物质纯度、材质要求低、使用寿命长、不易结垢的优点。
钢铁焦化污水含有多种油脂组分，过多的油类会影响后续生化处理的效果，去除油脂成为钢铁焦化污水处理的必然。本发明采用隔油池和气浮法组合是油脂去除的最佳方法，其作用是除去其中的油类并回收再利用，此外还起到预曝气的作用。步骤(2)中气浮池采用加压溶气气浮法，以空气为气源，去除悬浮物效率和除油效率均可达到80％，可去除10％～35％的COD。
步骤(3)中采用厌氧-好氧法进行生化处理，在厌氧段对酚类化合物、含氮杂环化合物进行转化降解，在好氧段对水中高浓度的COD进行降解。经过预处理的废水进入A/O池，首先进入A池，与内流混合液和回流污泥混合，在空气搅拌的作用下保持混合状态，使废水与活性污泥得到充分接触；出水进入O池，主要进行有机物的降解和硝化作用，根据工艺要求调整曝气量，使混合液始终处于DO>2.0mg/L的好氧状态；废水经过好氧硝化后，其末端部分混合液通过内回流泵排至A池，其余部分混合液流入二沉池，二沉池部分污泥经外回流泵打回至A池，部分剩余活性污泥排出。
优选情况下，步骤(5)中废水经调节罐调节pH后，添加氧化剂，进入反应罐在100-140℃，0.2-0.5MPa的条件下进行反应，去除高浓度COD。
根据本发明的第二方面，提供一种焦化废水的深度处理及中水回用系统(或装置)，包括：
蒸氨塔，焦化废水经预热分解后泵入蒸氨塔，通过塔中蒸汽进行蒸氨，经冷凝或硫酸吸收获得粗制的浓氨水或硫酸铵；
隔油池，与蒸氨塔出水经泵相连，将废水中大量焦油进行去除；
气浮池，与隔油池出水通过水泵相连，采用气浮法对废水中乳化油和分散性油进行去除；
A/O生物反应池，与气浮池出水经泵相连，将废水采用厌氧-好氧法进行生化处理，在厌氧段对酚类化合物、含氮杂环化合物进行转化降解，在好氧段对水中高浓度的COD进行降解；
二沉池，与A/O生物反应池出水相连，对好氧段产生的污泥进行泥水分离，分离出来的活性污泥部分用于污泥回流，剩余污泥送至污泥处理系统；
深度氧化系统，与二沉池出水相连，对废水中的COD进行加热氧化降解；
电催化系统，与深度氧化系统相连，通过电化学手段对废水中COD和氨氮进行彻底降解，电解出水回收利用。
优选情况下，A/O生化池的厌氧段可采用填料生物膜法，主要去除废水中的酚，氰，其去除率可达到96.5％～99.8％；好氧段的曝气采用微孔曝气器，主要去除高浓度的COD、氨氮，其去除率分别可达到70％～80％、87.5％～98％。
具体情况下，深度氧化系统(FYSO)包括预热器、调节罐、反应罐以及气液分离器，废水经预热器预热后进入调节罐调节pH并添加氧化剂，进入反应罐在加热条件下进行反应，去除高浓度COD，反应罐可以采用多罐串联或并联方式。反应罐出水经预热器与深度处理前废水进行换热后进入电催化系统。反应罐产生的蒸汽经气液分离器冷却后液体也进入预热器。本发明采用该加热深度氧化系统对降解废水中的高浓度COD，相较于现有的电芬顿氧化工艺，不会产生铁泥；并且废水的余热可以循环利用，降低能耗。
本发明的电催化系统采用EP-凯森电化学处理系统。该EP-凯森电化学处理系统的核心设备为电解桶。电解桶主要包括进水桶和反应桶，二者之间由隔板隔开，进水桶于侧壁布设进水口，顶部布设出气口。隔板上间隔安装有多对阴阳极筒，每个阴极筒套设在一个阳极筒的外周，阳极筒和阴极筒都由透水性材料制成，进水桶中的废水经阳极筒的侧端流入，经电解反应后通过设置在反应桶顶部的出水口流出，反应桶底部设置有排水口。采用该独特电级组合结构的电催化系统，经阳极产生接近金刚石薄膜电极的高析氧电位，将污水中的氨氮、有机物彻底去除，反应后出水外排。
采用本发明的焦化废水的深度处理及中水回用方法及系统，能回收浓氨水或硫酸铵等产品，供给生产所需，同时可以高效去除废水中的酚氰、COD以及氨氮，大大降低了产泥量、能耗和运行费用，对环境无二次污染。
附图说明
图1是根据本发明的焦化废水深度处理及中水回用系统的总体工艺流程图。
图2是本发明中的生化处理单元工艺流程图。
图3是本发明中的深度氧化工艺流程图。
图4是本发明中的EP-凯森电催化系统的电解桶结构示意图。
图5是图4示出的电解桶侧视结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明作进一步说明。
参见图1，根据本发明的焦化废水深度处理及中水回用系统(装置)主要包括预处理单元、生化处理单元和深度处理单元。预处理单元包括依次连接的蒸氨塔1、隔油池2和气浮池3；生化处理单元包括A/O生物反应池4和二沉池5；深度处理单元包括深度氧化系统6和电催化系统7。各设备之间依据压差通过管路、泵等依次连接。
焦化废水经预热分解后通过水泵进入蒸氨塔1中，在塔中进行蒸氨处理，含氨蒸汽通过冷凝或硫酸吸收获得粗制的浓氨水和硫酸铵。采用负压汽提脱氨与氨气射流吸收相结合工艺，蒸氨塔1采用导向浮阀塔，蒸氨塔1的进水pH在8～9，塔顶蒸汽温度为90℃～103℃，氨氮去除效率为95％。
废水经蒸氨塔1蒸氨后经隔油池2，气浮池3进行除油处理以确保后续处理效果。隔油池2选用平流式隔油池对废水上层焦油进行去除，气浮池3通过布设射流气浮设备来进行加压气浮，从而对废水中乳化油和分散性油进行去除。气浮池3后布设除氧装置以减少气浮对厌氧效果的干扰。
气浮池3出水经除氧处理后进入A/O生物反应池4，参见图2，A/O生物反应池4包括厌氧池(A池)和好氧池(O池)，在厌氧池中采用添加填料的生物膜法；好氧池布设微孔曝气器。污水中的酚类化合物、含氮杂环化合物先在A/O生物反应池4的A池进行转化降解，再在O池进行COD降解，去除大部分有机物。具体情况下，经过预处理的废水进入A/O池，首先进入A池，与内流混合液和回流污泥混合，在空气搅拌的作用下保持混合状态，使废水与活性污泥得到充分接触；出水进入O池，主要进行有机物的降解和硝化作用，根据工艺要求调整曝气量，使混合液始终处于DO>2.0mg/L的好氧状态；废水经过好氧硝化后，其末端部分混合液通过内回流泵排至A池，其余部分混合液流入二沉池5。
二沉池5为圆形辐流式沉淀池，中间进水周边出水。上清液经集水槽流至深度氧化系统6，二沉池5部分污泥经外回流泵打回至A池，剩余污泥进入污泥处理系统8进行脱水焚烧处理。
参见图3，深度氧化系统(FYSO)包括预热器61、调节罐62、反应罐63以及气液分离器64，废水经预热器61预热后进入调节罐62调节pH并添加氧化剂(例如双氧水)，进入反应罐63在140℃，0.3MPa的条件下进行反应，去除高浓度COD，反应罐63可以采用多罐串联或并联方式。反应罐63出水经预热器61与深度处理前废水进行换热后进入电催化系统7。反应罐63产生的蒸汽经气液分离器64冷却后液体也进入预热器61。本发明采用该加热深度氧化系统对降解废水中的高浓度COD，相较于现有的电芬顿氧化工艺，不会产生铁泥；并且废水的余热可以循环利用，降低能耗。
深度氧化系统出水泵入电催化系统7，本发明的电催化系统采用EP-凯森电化学处理系统。参见图4-5，该EP-凯森电化学处理系统的核心设备为电解桶。电解桶主要包括进水桶71和反应桶72，二者之间由隔板75隔开，进水桶71于侧壁布设进水口73，顶部布设出气口74。隔板75上间隔安装有多对阴阳极筒，每个阴极筒76套设在一个阳极筒77的外周，阳极筒77和阴极筒76都由透水性材料制成，进水桶71中的废水经阳极筒77的侧端流入，经电解反应后通过设置在反应桶72顶部的出水口79流出，反应桶72底部设置有排水口78。采用该独特电级组合结构的电催化系统，经阳极产生接近金刚石薄膜电极的高析氧电位，将污水中的氨氮、有机物彻底去除，反应后出水外排。
本发明成功用于处理山钢股份莱芜分公司焦化厂生产中产生的焦化废水，该废水COD、氨氮含量高、碱性大、焦油含量高，因此为降低药剂消耗量、废水有效利用，采用本发明的处理焦化废水的处理系统，前期先对氨氮及焦油进行处理，后采用生化及深度处理技术，确保COD去除率可达98％，氨氮去除率100％，COD、色度、氨氮均可以达到达标直排，同时，本发明也成功应用于三明钢铁集团焦化污水处理厂的污水深度处理，青岛特钢浓盐水及脱附水混合水的深度处理，确保出水COD、氨氮均可稳定达到直排标准，能源消耗低，对环境没有二次污染。
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