[发明专利]一种节能煤化工废水深度处理系统及其处理方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于煤化工废水的深度处理系统及其方法，属于废水治理技术领域。

背景技术

所谓煤化工是以煤为原料，通过一系列化学工艺的反应，将其转化为气体、液体、固体燃料及生产出各种化学化工品的工业。

我国富煤、贫油、少气的能源结构决定了煤化工产业的迅速发展，尤其是新型煤化工产业。传统煤化工泛指煤的气化、液化、焦化及焦油加工、电石乙炔化工等，也包括以煤为原料制取碳素材料和煤基高分子材料等。新型煤化工以煤气化为龙头，包括煤制甲醇、乙酸、二甲醚等。煤化工行业在迅速发展的同时带来了较大环境问题。

煤化工主要包括煤的一次化学加工、二次化学加工和深度化学加工，煤的气化、液化和焦化过程，煤的合成气化工、焦油化工和电石乙炔化工等。基于生产工艺与产出产品的差异，煤化工过程大致可分为煤焦化、煤电石、煤气化和煤液化等，而煤化工废水就主要来源于这4条生产链。

煤化工废水的特点主要表现为：组分复杂，含大量固体悬浮颗粒、挥发酚、稠环芳烃、吡咯、呋喃、咪唑、萘、含氮、氧、硫的杂环化合物、氰、油、氨氮及硫化物等有毒、有害物质，COD值和色度都很高。虽然由于原煤组成和生产工艺条件的不同，废水中污染物含量和种类不尽相同，但总体来说，煤化工废水的COD值一般在2000～5000mg/L，pH在7.0～10.0，氨氮在200～600mg/L，挥发酚在300～500mg/L，氰化物在10～30mg/L。由于该废水水质成分复杂且氨氮、挥发酚、氰化物等污染物浓度高，加之有吡啶、咔唑、联苯等多种十分难降解的有机污染物存在，为处理达标带来较大的困难。

煤化工废水的治理及回用技术逐步成为煤化工行业迅速发展的瓶颈，寻求经济有效的废水处理方法具有十分重要意义。

煤化工废水是一类污染物种类多、成分复杂的高浓度有机废水，单靠传统的物理和化学方法处理，往往难以达到排放标准。对于该废水的处理，通常可分为一级处理、二级处理和深度处理。

一级处理即预处理，主要包括混凝，化学沉淀，气浮等方法，以除去部分灰渣及油类，并对废水中的酚类及氨氮等有价物质进行回收处理；

二级处理主要为生化处理，主要包括A/O、A²/O、SBR、UASB等及一些新兴工艺；

深度处理方法主要有活性炭吸附法、臭氧氧化法、湿式催化氧化法以及近年来备受关注的Fenton试剂氧化法，纳米TiO₂光催化氧化法及超声空化效应等。

尽管近年来针对不同行业废水的处理，涌现出许多行之有效的，前沿性的新技术，有的已应用到实际生产中。但不难发现，有些方法由于自身存在的弊端，其应用性受到了一定的限制。例如：物理法并未彻底降解污染物，而只是将其由一相转移到另一相；化学法由于需要投入大量化学药剂，使得运行成本较高，难以大规模推广，同时，还可能产生二次污染。生物法处理比较廉价，是目前被广泛采用的一种水处理方法，然而它的局限性在于：1)降解速度较慢；2)细菌作用的选择性较强；3)降解不彻底，可能形成有毒的中间产物；4)部分芳香族化合物难以被降解。AogatePR研究指出，一些深度氧化法其单个方法的处理效果并不理想，即使效果理想，价格也比较昂贵，很难推广。

中国专利文献CN102211839A公开的《一种煤化工废水处理方法》、CN103880242A公开的《一种煤化工废水深度处理工艺》、CN103466903A公开的《利用微生物处理煤化工废水的方法》、CN103833175A公开的《煤化工废水处理成套装置》、CN101560045公开的《一种煤化工废水处理工艺》、CN102674634B公开的《煤化工废水处理工艺》以及CN101503267B公开的《一种煤化工废水处理方法》，大都是对常规方法的改进，处理效果有待提高。

为此，有必要重新分析煤化工废水的特性，在生化处理的基础上，开发节能、高效的煤化工废水深度处理技术。

渗透作用是两种不同浓度的溶液隔以半透膜(允许溶剂分子通过，不允许溶质分子通过的膜)，水分子或其它溶剂分子从低浓度的溶液通过半透膜进入高浓度溶液中的现象。其发生的条件有两个：一是有半透膜，二是半透膜两侧有物质的量浓度差。

渗透作用又可分为正渗透(FO)、反渗透(RO)和压力阻尼渗透(PRO)。

正渗透(FO)过程是以半透膜两侧的渗透压差为驱动力，溶液中的水分子从高水化学势区(低离子浓度溶液)通过半透膜向低水化学势区(高离子浓度溶液)传递，而溶质分子或离子被阻挡的一种渗透过程。