[发明专利]一种焦化废水深度处理方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及焦化废水处理技术领域，具体涉及一种焦化废水深度处理方法及装置。

背景技术

山西是焦炭生产大省，2015年焦炭产量8034万吨，约占全国总产量的20%。焦炭生产特别是煤干馏及煤气冷却和净化过程，会产生大量的焦化废水，平均每吨焦炭产生约0.5-1.0m³的焦化废水。这些废水含有高浓度的酚、氰化物、硫氰化物和氨氮，同时还含有难以生物降解的油类、吡啶等杂环化合物和联苯等多环芳香化合物，毒性大，处理难度大，一直是工业废水处理领域的难点。

目前焦化废水处理通常经过简单除油等预处理后，采用生物处理技术如A/O或A²/O同时实现脱碳和脱氮。基于焦化废水毒性大以及难降解成分高，传统生物脱氮工艺的抗冲击能力很差，对难降解有机物的强化去除不够，造成COD和色度无法达标，无法满足新的国家排放标准GB16171-2012。为此，如何提高焦化废水深度处理回用能力，成为整个焦炭行业所需面临的紧迫问题。

现有焦化废水深度处理方法主要有混凝沉淀、活性炭吸附、高级氧化、膜分离等。由于混凝沉淀成本相对较低，在焦化废水深度处理中广泛应用，但是，由于剩余有机物极性较强，含发色基团多，常规混凝沉淀技术存在絮凝剂用量大、COD和色度去除效率较低等问题，致使处理后出水仍难以达标。活性炭吸附法效果较好，主要问题是随着时间的延长处理效果会逐渐变差，吸附饱和后需要更换，操作难度大，运行成本高，目前活性炭再生仍然难度较大基本不可实现。大部分高级氧化技术（如电化学氧化法、光催化等）处理成本高，而且工程化难度大；Fenton和臭氧氧化等高级氧化技术成熟度高，技术风险低，投资小，处理效果好，但需要加入成本较高的过氧化氢，并且添加大量酸碱引入很多盐类不利于废水回用；直接臭氧氧化，臭氧利用率低，成本高，处理效果不理想。膜分离技术中，纳滤和反渗透对盐和有机物去除率较高，能制备得到脱盐水，但是直接应用于焦化废水膜污染严重，膜寿命低，投资和处理成本高，必须进行膜前预处理，同时浓水出路成为难题。

为了解决现有焦化废水深度处理中存在的上述缺陷，本发明研发了一种焦化废水深度处理方法及装置。

发明内容

本发明的目的是提供一种焦化废水深度处理方法。

本发明的另一个目的是提供一种焦化废水深度处理装置。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种焦化废水深度处理方法，步骤为：

（1）生化法处理焦化废水；

（2）加入煤矸石基无机高分子混凝剂，高效混凝，过滤；

（3）使用可再生填料吸附，脱附液经微电解、芬顿处理后回流至生化装置进行生化法处理；

（4）依次进行超滤、纳滤、反渗透处理，利用膜蒸馏-结晶耦合处理反渗透高浓盐水。

进一步地，步骤2）所述的絮凝剂为煤矸石基聚合氯化铝（PAC），与Fe³⁺、聚丙烯酰胺（PAM）一起投放到PH7.8-8.1的焦化废水生化尾水中，其中絮凝剂投加量为175mg/L-225mg/L，PAM投放量为1mg/L，Fe³⁺优选为FeCl_3，投放量为n(FeCl₃)/n(Al₂O₃)=0.2；通过混凝前后废水的紫外可见光谱分析，表明煤矸石基聚合氯化铝对焦化废水生化出水中的杂环化合物和多环芳烃去除效果较好，且添加Fe³⁺可增加其去除效果；通过混凝絮体的红外光谱分析，表明煤矸石基聚合氯化铝可以将废水中的芳环及杂环类官能团带到絮体中，从而将其去除，这与紫外可见光谱的分析结果一致，并可将-NH₄⁺、亚胺类官能团带入絮体将其去除；通过混凝前后废水的荧光光谱分析，发现pH和废水中残留铝会影响有机物的荧光强度，在煤矸石制备的聚合氯化铝中加铁离子对溶解性微生物代谢产物的去除效果更好。

步骤2）所述的絮凝剂为煤矸石基聚硅酸铝铁（PAFS），其中为Al/Fe 摩尔比为3:1，(Al+Fe) /Si 摩尔比为13:1，投加量为125mg/L；由于PAFS的絮体体积较大，网链结构发达，但过高的投加量又会造成网链结构的破坏， 最佳投放量为125mg/L，其絮凝过程是吸附电性中和、吸附架桥和网捕等共同作用的结果，即使在Zeta电位转为正值后，PAFS通过吸附架桥和网捕等作用仍具有优异的絮凝性能。