專利名稱：一種實現(xiàn)焦化廢水回用的處理系統(tǒng)及處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種廢水處理領(lǐng)域，尤其涉及一種焦化廢水回用的組合處理 系統(tǒng)及處理方法。
背景技術(shù)：
焦化廢水是在煤制焦炭、煤氣凈化及焦化產(chǎn)品回收過程中產(chǎn)生的含大量 芳香族化合物和雜環(huán)化合物的典型廢水，具有廢水排放量大、有機物及氨氮 濃度高、有機物成分復雜等特點，屬難生物降解的有機廢水。
隨著焦化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的升級以及市場竟爭秩序的規(guī)范，國家發(fā)改委于2005 年實施的《焦化行業(yè)準入條件》中明確指出焦化廢水經(jīng)處理后要做到內(nèi)部循 環(huán)使用，酚氰廢水處理后廠內(nèi)回用。并在2006年公布的《焦化行業(yè)污染現(xiàn)狀 及對策建議》中指出煉焦生產(chǎn)過程中排放了大量的苯并[a]芘(BaP)、氰化物 等有毒有害物質(zhì)，其中苯并[a]芘是強致癌物質(zhì)，對人身健康危害嚴重，應加 強治理。因此提高廢水循環(huán)率，減少污水外排，降低新水耗量已成為目前鋼 鐵工業(yè)企業(yè)廣泛采用的清潔生產(chǎn)工藝之一 ，而污水回用是實現(xiàn)污水零排放和 資源再利用的最佳選擇。
采用深度處理， 一方面可以降低COD及其它水質(zhì)指標，使出水達到回用水 的標準；另一方面可對水體中殘留的難生物降解有機物如苯并[a]芘等加以轉(zhuǎn) 化或去除，以減少其對環(huán)境及人類健康的危害。因此，尋求一套高效、低成 本的深度處理工藝具有重要意義。
目前國內(nèi)外對焦化廢水深度處理的研究多集中于物化方法，主要包括吸 附法、混凝沉淀法、高級氧化法、膜分離技術(shù)等。這些技術(shù)雖各具優(yōu)勢，同
時在應用上又有各自的缺陷，因此為了充分發(fā)揮其效能，常將其中的兩種或 多種技術(shù)聯(lián)合應用。
目前國內(nèi)對焦化廢水的深度處理技術(shù)主要集中于吸附法和膜分離技術(shù)， 并取得了一定的效果。吸附法雖然操作簡單，管理方便，運行成本相對較 低，但處理設(shè)施占地面積大，污染物只是從水中轉(zhuǎn)移到污泥中，沒有得到無 害化降解，并產(chǎn)生大量污泥，而且吸附劑的再生問題一直難以有效解決。膜 分離技術(shù)主要依靠物理攔截作用將污染物去除，工藝控制自動化程度高，處 理效果好，但現(xiàn)階段膜的成本仍然較高，膜污染問題尤其當其應用于工業(yè)廢 水處理時日益突出，而且膜處理過程中產(chǎn)生的濃縮液的最終歸宿仍是一個長 期困擾著人們的問題。上述因素在很大程度上限制了吸附法及膜分離技術(shù)在 焦化廢水深度處理中的應用，而尋求一種處理效果良好、無二次污染且可使 焦化廢水中有機物得到有效分解的處理系統(tǒng)及處理工藝是焦化廢水深度處理 需要解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容
基于上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺點，本發(fā)明實施方式提供一種實現(xiàn)焦化廢水 回用的處理系統(tǒng)及處理方法，通過應用于焦化廢水深度處理的組合工藝，在
保證經(jīng)濟、適用的前提下，使處理后水的COD及其它指標達到工業(yè)回用水標 準。
本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的
本發(fā)明實施方式才是供一種實現(xiàn)焦化廢水回用的處理系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括 混凝沉淀池、光催化03氧化裝置和過濾裝置；其中，所述混凝沉淀池上設(shè) 有引入生化出水的進水口、沉淀物排出口，混凝沉淀池的出水口與所述光催 化03氧化裝置的進水口連接，所述光催化03氧化裝置的出水口與過濾裝置的進 水口連接，所述過濾裝置上設(shè)有連接回用管路的出水口。
2、根據(jù)權(quán)利要求l所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)還包括尾氣收
集處理裝置，所述尾氣收集處理裝置與光催化03氧化裝置上設(shè)置的排氣口連 接。
所述過濾裝置為活性炭過濾罐。
所述光催化03氧化裝置包括光催化03反應器和03發(fā)生裝置；所述03發(fā)生 裝置的供應口與光催化03反應器的03輸入口連接。
所述光催化03反應器包括反應器本體、微孔純鈦曝氣裝置和單端浸沒式 低壓紫外燈；所述反應器本體為容器結(jié)構(gòu)，其上設(shè)有進水口、出水口和排氣 口，所述反應器本體底部設(shè)置所述微孔純鈦曝氣裝置，所述微孔純鈦曝氣裝 置的進氣口與反應器本體的03輸入口連接，所述單端浸沒式低壓紫外燈設(shè)置在 所述反應器本體內(nèi)的上端。
所述混凝沉淀池上還設(shè)有混凝劑4殳入口 ，所述混凝劑才殳入口單獨設(shè)置混 凝沉淀池上，或所述混凝劑投入口設(shè)置在混凝沉淀池的進水口上。
本發(fā)明實施方式還提供一種實現(xiàn)焦化廢水回用的處理方法，該方法包
括
混凝沉淀處理向所處理水體中投加混凝劑，攪拌混合反應后靜置沉 淀，使水體中上清液與沉淀物分離，沉淀物直接排放，上清液進入后續(xù)步驟 進行光催化03氧化處理；
光催化03氧化處理使所述上清液與經(jīng)曝氣擴散成微小氣泡的03氣體充分 接觸，并在紫外光的催化作用下完成03氧化處理反應，去除水體中污染物；
過濾處理對光催化03氧化處理后的出水進行過濾處理后作為回用水使用。
所迷混凝沉淀處理具體包括
所處理的水體為生化處理后的生化出水，向所處理水體中投加由聚合氯 化鋁(PAC)和助凝劑聚丙烯酰胺(PAM)組成的混凝劑，混凝劑加入量為所 處理水體重量的O. 005 ~ 0. 02 % ，加入混凝劑后將水體攪拌混合反應15 ~ 25分 鐘，之后靜置25~35分鐘，分離的上清液進入光催化03氧化處理步驟，沉淀物
直4妄排出。
所述光催化03氧化處理具體包括
使所述上清液在反應器中與經(jīng)微孔曝氣擴散成直徑為O. 1 ~ l隨的微小氣 泡的03氣體充分接觸，在紫外燈光的催化作用下，使03氣體對水體進行催化氧 化反應，降解水體中有機污染物。
所述過濾處理是通過活性炭過濾罐對光催化03氧化處理后的出水進行吸附 過濾。
由上述本發(fā)明實施方式提供的技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明實施方式通過 將混凝沉淀池、光催化03氧化裝置和過濾裝置有機結(jié)合，完成對焦化廢水進行 混凝、光催化03氧化及過濾等三段式處理，可將焦化廢水中難生物降解的有 毒、復雜高分子有機化合物分解為小分子化合物或直接礦化，使其C0D滿足生 產(chǎn)回用水標準，并可進一步降低氨氮濃度，同時具有脫色、除臭、殺菌的功 能。該系統(tǒng)設(shè)備簡單，操作和維護方便，處理效果好，無二次污染，并可節(jié) 省大量基建費用；同時可減少企業(yè)的污水外排，降低新水耗量，具有良好的
環(huán)境效益和社會、經(jīng)濟效益。


圖1為本發(fā)明實施例的處理系統(tǒng)各部分連接示意圖； 圖2為本發(fā)明實施例的03光催化反應器的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖3為本發(fā)明實施例的處理方法工藝流程圖。
具體實施例方式
本發(fā)明實施方式提供一種實現(xiàn)焦化廢水回用的處理系統(tǒng)及處理方法，該 系統(tǒng)具體包括混凝沉淀池、光催化03氧化裝置和過濾裝置；在所述混凝沉淀 池上設(shè)有引入生化出水的進水口和沉淀物排出口 ，混凝沉淀池的出水口與所 述光催化03氧化裝置的進水口連接，所述光催化03氧化裝置的出水口與過濾裝
置的進水口連接，所述過濾裝置上設(shè)有連接回用管路的出水口。利用該處理 系統(tǒng)可以實現(xiàn)對焦化廢水進行混凝、光催化03氧化及過濾等三段式處理，可將 焦化廢水中難生物降解的有毒、復雜高分子有機化合物分解為小分子化合物
或直接礦化，使其COD滿足生產(chǎn)回用水標準，并可進一步降低氨氮濃度，同時 具有脫色、除臭、殺菌的功能。
為便于理解，下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明作進一步說明。
實施例一
本實施例提供一種實現(xiàn)焦化廢水回用的處理系統(tǒng)，用于以 一種低成本的 方式對焦化廢水進行處理，使處理后的出水可以達到回用標準，該系統(tǒng)如圖l 所示，具體包括
混凝沉淀池l、光催化03氧化裝置和過濾裝置4;其中，所述混凝沉淀池l 上設(shè)有引入生化出水的進水口 A和沉淀物排出口 D，混凝沉淀池l的出水口與所 述光催化03氧化裝置的光催化03反應器2上部設(shè)置的進水口連接，所述光催化03 氧化裝置的光催化03反應器2的出水口與過濾裝置的進水口連接，所述過濾裝 置上設(shè)有連接回用管路的出水口B，實際中，過濾裝置4可以采用吸附性較好 的活性炭過濾罐。
在上述系統(tǒng)基礎(chǔ)上還可以設(shè)置尾氣收集處理裝置3，在光催化03氧化裝置 的光催化03反應器2上設(shè)置排出尾氣的排氣口 24，將所述尾氣收集處理裝置3與 光催化03氧化裝置的光催化03反應器2上設(shè)置的排氣口24連接，用于收集處理 光催化03氧化裝置的光催化03反應器2排出的尾氣。
上述系統(tǒng)中，所述的光催化03氧化裝置是核心裝置，具體包括光催化03 反應器2和03發(fā)生裝置5;所述03發(fā)生裝置5的供應口與光催化03反應器2的03輸 入口連接；所述的光催化03反應器2的結(jié)構(gòu)如圖2所示，主要由反應器本體21、 微孔純鈦曝氣裝置23和單端浸沒式低壓紫外燈構(gòu)成；其中，所述反應器本體 21為容器結(jié)構(gòu)，其上設(shè)有進水口213、出水口27和排氣口24，進水口213和排 氣口24均設(shè)置在反應器本體21的上端，應用中，混凝沉淀池l的出水口通過管
路28、進水泵29、進水閥210和液體流量計211連接到反應器本體21的進水口 213上，反應器本體21的出水口27設(shè)置在反應器本體21的底部，用于通過管路 與過濾裝置(如活性炭過濾罐等過濾裝置)連接，所述的微孔純鈦曝氣裝 置23設(shè)在反應器本體21內(nèi)的底部，微孔純鈦曝氣裝置23的進氣口與反應器本 體21上的03輸入口連接，實際使用中，03輸入口通過氣體流量計26、進氣閥25 與03發(fā)生裝置5連接，所述單端浸沒式低壓紫外燈設(shè)置在所述反應器本體21內(nèi) 的上端，可以采用插入的方式設(shè)置在反應器本體21內(nèi)的上端，當反應器本體 21內(nèi)充滿所處理水體時，使單端浸沒式低壓紫外燈浸沒在所處理的水體中，
散后03氣體進行的反應，該單端浸沒式低壓紫外燈由紫外燈22和紫外燈外面的 石英套管212構(gòu)成。反應過程中產(chǎn)生的尾氣通過排氣口24經(jīng)管路排出反應器本 體， 一般由與該排氣口24連接的尾氣收集處理裝置3收集處理。
上述系統(tǒng)中，混凝沉淀池1上還可以設(shè)置混凝劑才更入口C,該混凝劑投入 口C可以單獨設(shè)置在混凝沉淀池1上，也可以與混凝沉淀池l引入所處理的生化 出水的進水口A合用。
該系統(tǒng)將混凝沉淀池、光催化03氧化裝置和過濾裝置三部分有機結(jié)合，可 實現(xiàn)對焦化廢水的混凝、光催化03氧化及過濾三段式處理，且其設(shè)備簡單、操 作方便，運行成本低，混凝沉淀、過濾與光催化03氧化相配合，達到很好的處 理效果，使出水可完全達到回用標準。
另外，單端浸沒式紫外燈的使用簡化了光催化03氧化裝置中的催化氧化反 應設(shè)備，更有利于該處理系統(tǒng)的實際使用與推廣。
實施例二
本實施例提供一種實現(xiàn)焦化廢水回用的處理方法，通過混凝、光催化03氧 化及過濾三段工藝組合，對焦化廢水進行深度處理，具體如圖3所示，包括下 述步驟
混凝沉淀處理向所處理水體中^:加混凝劑，攪拌混合反應后靜置沉
淀，使水體中上清液與沉淀物分離，沉淀物直接排放，上清液進入后續(xù)步驟
進行光催化03氧化處理；
光催化03氧化處理使所述上清液與曝氣擴散成微小氣泡的03氣體充分接 觸，并在紫外光的催化作用下反應完成光催化03氧化處理，去除水體中污染 物；
過濾處理對光催化03氧化處理后的出水進行過濾處理后作為回用水排出。
實際中，可以采用上述實施例一中所述的處理系統(tǒng)，完成本實施例中的 各步驟處理方法，實現(xiàn)對焦化廢水處理后回用，具體如下
混凝處理中，向混凝沉淀池l的所處理水體中4殳加適量的混凝劑，所用混 凝劑由聚合氯化鋁(PAC)和助凝劑聚丙烯酰胺(PAM)組成，混凝劑的投加量為 所處理水體重量的O. 005 ~ 0. 02 % ,實際中混凝劑的投加量也可以通過反復實 驗加以確定，以保證在最小投藥量的前提下達到最佳效果；對投加混凝劑的 水體進行攪拌混合反應20分鐘，然后靜置30分鐘沉淀，靜置后的上清液進入 下一步處理工藝，通過底部沉淀物排出口D排出的沉淀物同污泥一起進行處 理；該處理步驟中通過混凝工藝， 一方面可以有效降低焦化廢水的COD，減輕 后續(xù)處理工藝的負荷；另一方面可以去除生化出水中所含的大部分懸浮物， 有利于充分發(fā)揮下 一 工序中光催化03氧化反應的效能；
光催化03氧化處理是本發(fā)明實施例的處理方法中核心部分，實際用于光催 化03氧化處理所采用的光催化03氧化裝置，具體是由03發(fā)生裝置5和光催化03反 應器2構(gòu)成，光催化03反應器2具體由微孔純鈦曝氣裝置23、單端浸沒式低壓紫 外燈及反應器本體21構(gòu)成，其中，03發(fā)生裝置5產(chǎn)生的03通入反應器本體21內(nèi) 的微孔純鈦曝氣裝置23，經(jīng)微孔純鈦曝氣裝置23擴散成直徑約0. 1 ~ lmm的微 小氣泡，在上升過程中與反應器本體21上部的進水口進入的混凝沉淀池l的混 凝沉淀出水充分接觸，并在單端浸沒式低壓紫外燈的紫外燈22發(fā)出紫外光的 催化作用下發(fā)生一系列化學反應，達到去除水中污染物的目的；在這步處理
中(M乍為一種強氧化劑，它既可與水中有機物發(fā)生直接反應，也可在水中離 解出大量的活性自由基(其中.OH是在水中已知氧化劑中最活潑的)，通過基 型反應氧化降解水中大部分有機污染物；但單獨03氧化時，.OH利用率較低， 導致氧化產(chǎn)物常為小分子羧酸、酮和醛類物質(zhì)等，不能徹底降解為C0h 1120和 無機物；而在紫外燈的紫外光的催化作用下，03分解產(chǎn)生大量.0H,其與水中 溶解性有機物的反應以自由基型反應為主，可使一些小分子有機物繼續(xù)發(fā)生 反應直至礦化；實際中，也可以采用其它催化劑進行催化，如超聲波、H202 及一些金屬氧化物等，只要達到提高03的自由基產(chǎn)生效率和處理能力即可。
上述兩道工序處理后，為后續(xù)的活性炭吸附過濾處理提供了有利條件， 一方面由于混凝處理去除了焦化廢水中絕大部分的膠體和懸浮物，增加了活 性炭的飽和吸附容量，延長其使用周期；另一方面光催化03氧化處理將復雜、 有毒的大分子有機物分解成簡單、無毒或低毒的小分子化合物，更易于被活 性炭吸附，且有利于實現(xiàn)其再生。
綜上所述，本發(fā)明實施例中利用混凝沉淀、光催化03氧化和活性炭吸附過 濾的組合工藝對焦化廢水進行深度處理，可將焦化廢水中難生物降解的有 毒、復雜高分子有機化合物分解為小分子化合物或直接礦化，使其COD滿足生 產(chǎn)回用水標準，并可進一步降低氨氮濃度，同時具有脫色、除臭、殺菌的功 能。該處理方法處理效果好，無二次污染，系統(tǒng)所用設(shè)備簡單，操作和維護 方便，并可節(jié)省大量基建費用；同時可減少企業(yè)的污水外排，降低新水耗 量，具有良好的環(huán)境效益和社會、經(jīng)濟效益。
以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實施方式
，但本發(fā)明的保護范圍并不 局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可 輕易想到的變化或替換，都應涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明 的保護范圍應該以權(quán)利要求的保護范圍為準。
權(quán)利要求
1、一種實現(xiàn)焦化廢水回用的處理系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)包括混凝沉淀池、光催化O3氧化裝置和過濾裝置；其中，所述混凝沉淀池上設(shè)有引入生化出水的進水口、沉淀物排出口，混凝沉淀池的出水口與所述光催化O3氧化裝置的進水口連接，所述光催化O3氧化裝置的出水口與過濾裝置的進水口連接，所述過濾裝置上設(shè)有連接回用管路的出水口。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)還包括尾氣收 集處理裝置，所述尾氣收集處理裝置與光催化03氧化裝置上設(shè)置的排氣口連 接。
3、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述過濾裝置為活性炭過 濾罐。
4、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述光催化03氧化裝置包 括光催化03反應器和03發(fā)生裝置；所述03發(fā)生裝置的供應口與光催化03反應 器的03輸入口連接。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述光催化03反應器包括 反應器本體、微孔純鈦曝氣裝置和單端浸沒式低壓紫外燈；所述反應器本體 為容器結(jié)構(gòu)，其上設(shè)有進水口、出水口和排氣口，所述反應器本體底部設(shè)置 所述微孔純鈦膝氣裝置，所述微孔純鈦曝氣裝置的進氣口與反應器本體的03輸 入口連接，所述單端浸沒式低壓紫外燈設(shè)置在所述反應器本體內(nèi)的上端。
6、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述混凝沉淀池上還設(shè)有 混凝劑投入口，所述混凝劑才殳入口單獨設(shè)置混凝沉淀池上，或所述混凝劑^: 入口 i殳置在混凝沉淀池的進水口上。
7、 一種實現(xiàn)焦化廢水回用的處理方法，其特征在于，該方法包括 混凝沉淀處理向所處理水體中投加混凝劑，攪拌混合反應后靜置沉淀，使水體中上清液與沉淀物分離，沉淀物直接排;故，上清液進入后續(xù)步驟 進行光催化03氧化處理；光催化03氧化處理使所述上清液與經(jīng)曝氣擴散成#:小氣泡的03氣體充分 接觸，并在紫外光的催化作用下完成03氧化處理反應，去除水體中污染物；過濾處理對光催化03氧化處理后的出水進行過濾處理后作為回用水使用。
8、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于，所述混凝沉淀處理具體包括所處理的水體為生化處理后的生化出水，向所處理水體中投加由聚合氯 化鋁(PAC)和助凝劑聚丙烯酰胺(PAM)組成的混凝劑，混凝劑加入量為所 處理水體重量的O. 005 ~ 0. 02 % ，加入混凝劑后將水體攪拌混合反應15 ~ 25分 鐘，之后靜置25 35分鐘，分離的上清液進入光催化03氧化處理步驟，沉淀物 直接排出。
9、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于，所述光催化03氧化處理具體 包括使所述上清液在反應器中與經(jīng)微孔曝氣擴散成直徑為O. 1 ~ lmm的微小氣 泡的03氣體充分接觸，在紫外燈光的催化作用下，使03氣體對水體進行催化氧 化反應，降解7jc體中有機污染物。
10、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于，所述過濾處理是通過活性 炭過濾罐對光催化03氧化處理后的出水進行吸附過濾。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種實現(xiàn)焦化廢水回用的處理系統(tǒng)及處理方法。其中，系統(tǒng)包括混凝沉淀池、光催化O₃氧化裝置和過濾裝置；其中，所述混凝沉淀池上設(shè)有引入生化出水的進水口、沉淀物排出口，混凝沉淀池的出水口與所述光催化O₃氧化裝置的進水口連接，所述光催化O₃氧化裝置的出水口與過濾裝置的進水口連接，所述過濾裝置上設(shè)有連接回用管路的出水口。通過將混凝沉淀池、光催化O₃氧化裝置和過濾裝置有機結(jié)合，完成對焦化廢水進行混凝、光催化O₃氧化及過濾等三段式處理，可將焦化廢水中難生物降解的有毒、復雜高分子有機化合物分解為小分子化合物或直接礦化，使其COD滿足生產(chǎn)回用水標準，并可進一步降低氨氮濃度，同時具有脫色、除臭、殺菌的功能。
文檔編號C02F103/16GK101386461SQ200810225229
公開日2009年3月18日 申請日期2008年10月28日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月28日
發(fā)明者劉金泉, 迪 吳, 李京旭, 李天增, 王發(fā)珍 申請人:北京桑德環(huán)境工程有限公司