一种兰炭废水资源综合利用及处理再生循环利用方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于环境工程的水污染治理领域，更为具体地说是指一种兰炭废水资源综 合利用及处理再生循环利用方法。
【背景技术】
[0002] 兰炭废水是一种处理难度较大的工业废水，通常具有成分复杂、污染物浓度高、性 质稳定等特点。兰炭废水中的无机污染物主要有硫化物、氰化物、氨氮和硫氰化物等；有机 污染物以煤焦油类物质为主，酚类化合物的含量很高，此外，还含有多环的芳香族化合物及 含氮、硫、氧的杂环化合物等。
[0003] 兰炭废水的水质特点决定了其复杂的危害性。例如，其中所含氨氮、酚类化合物和 芳香族化合物对生态环境存在巨大威胁。此外，兰炭废水中的煤焦油、氨、酚等工业副产品 还具有回收利用的价值。
【发明内容】
[0004] 本发明提供一种兰炭废水资源综合利用及处理再生循环利用方法，其主要目的在 于克服现有兰炭废水处理深度不够的技术不足，以及兰炭废水中同时回收焦油、氨和酚的 技术空缺等缺点。
[0005] 本发明采用如下技术方案： 一种兰炭废水资源综合利用及处理再生循环利用方法包括以下步骤： (1) 粗过滤：将COD为10000~75000mg/L、氨氮为500~5000mg/L、总酚为1000~ 10000mg/L、色度为1000~3000倍、pH值为8~10的兰炭废水经过格栅或筛网进行粗过 滤，除去大颗粒杂物； (2) 破乳：将步骤（1)粗过滤得除去大颗粒物的兰炭废水加入酸调节其pH值至2~6， 破坏煤焦油与水的乳浊液，使煤焦油析出； (3) 煤焦油的回收：将步骤（2)破乳后的废水经过重力沉降分离或离心分离，得回收的 得10~40kg/m3煤焦油和脱焦油兰炭废水，兰炭废水COD的去除率达30~55% ; (4) 酚的回收：步骤（3)煤焦油的回收所得的脱焦油废水加入萃取剂萃取分离得1~ 6kg/m3的粗酚和脱酚兰炭废水，COD去除率达10~35% ; (5) 氨回收：步骤（4)脱酚兰炭废水加入碱溶液调节其pH至10~12,加热蒸发除去氨 气，氨气经过硫酸溶液吸收生产硫酸铵或经过冷却液化得液氨和脱氨兰炭废水，氨的去除 达99%以上，兰炭废水的COD下降到2000~4500mg/L，氨氮下降到80mg/L以下； (6) 氧化：将步骤（5)氨回收所得的脱氨兰炭废水中鼓入空气，使残余的酚氧化成醌， 减少酚对后续处理工艺微生物产生毒害； (7) 厌氧处理：将步骤（6)氧化所得的兰炭废水加入溶液调节其pH值至6~9,经过提 升泵进入厌氧池，经过厌氧池中厌氧菌、兼氧菌的吸附、发酵、产甲烷共同作用下将有机酸 分解成甲烷和二氧化碳，通过厌氧处理提高废水的B/C值和除去大部分C0D，改善废水的可 生化性； (8) 好氧处理：将步骤（7)厌氧处理后兰炭废水经过提升泵进入好氧池和中间沉淀池， 且中间沉淀池的部分污泥通过回流泵回流至好氧池，通过好氧处理进一步氧化分解兰炭废 水中的有机物，深度去除COD和BOD;好氧池内均匀填满大量的生物悬浮填料，为好氧微生 物提供栖息、生长繁殖的场所，以便微生物在填料表面形成生物膜。在好氧池底部设有曝气 充氧搅拌系统，对污水进行充氧作用，使水中的溶解氧维持在2~4mg/L，同时利用气体上 升的作用，使池内的悬浮物与水更充分接触，另外通过气体和清水反冲洗的搅动作用，可以 有效的对填料表面生长的老化生物膜进行冲刷，促使生物膜的更新换代，使生物膜维持较 尚的活性； (9) 电解：将步骤（8)好氧处理后兰炭废水进入电解机进行电解，以脱色和除臭，同时 使废水中的难生化大分子化合物开环断链，变成可生化的小分子，进一步提高B/C值，改善 后续生化处理的条件；电解机的相邻两电极间的电压为2~12V，电流密度为10~320mA/ cm2； (10) 二次厌氧处理：将步骤（9)电解所得的兰炭废水经过提升泵进入二次厌氧池，经 过厌氧池中厌氧菌、兼氧菌的吸附、发酵、产甲烷共同作用下将有机酸分解成甲烷和二氧化 碳，通过厌氧处理提高废水的B/C值和进一步除去大部分C0D，改善废水的可生化性； (11) MBR膜处理或曝气生物滤池生化（BAF生化）：步骤（10)二次厌氧处理后的兰炭废 水进入MBR膜处理装置或曝气生物滤池，通过MBR膜处理装置或曝气生物滤池的过滤分离 和生物氧化降解作用对废水进行净化，进一步除去COD、SS和氨氮，得到净化废水； (12 )脱盐：步骤（11)MBR膜处理或曝气生物滤池生化（BAF生化）后的废水进入脱盐装 置，分离得透析水和浓缩水，透析水进入再生水贮罐，浓缩水则经排水渠排放进入蒸发结晶 池进行结晶处理；所述脱盐装置可以是反渗透系统、纳滤系统、电渗析或电容吸附去离子系 统的一种。
[0006] 步骤（2)破乳所述的酸是硫酸、硝酸、盐酸或磷酸中的一种，最优为硫酸，使用时将 其配制成10~20%的溶液。
[0007] 步骤（3)煤焦油的回收所述的重力沉降分离是将经过步骤（2)破乳所得兰炭废水 泵入重力沉降池中，经过重力沉降分离为下层的煤焦油和上层的脱焦废水，下层的煤焦油 经回收管回收。
[0008] 步骤（3)煤焦油的回收可以从每立方米兰废水中回收10~40kg的焦油(含沥青)， 使兰炭废水的COD下降50%以上。
[0009] 步骤（3)煤焦油的回收所述的离心分离是将经过步骤（2)破乳所得兰炭废水泵入 离心机中，经过离心分离为下层的煤焦油和上层的脱焦废水，下层的煤焦油经回收管回收； 离心分离的离心力为2200~4000 ; 分离的最佳pH为3~5,可以大幅度减少酸的用量。
[0010] 分离的最佳离心力为3200~3600 ; 步骤（4)酚回收所述的萃取所用的萃取剂为煤油、甲基异丁酮、N，N'_二甲基庚基乙酰 胺（N，N'-503)、磷酸三丁酯、异丙基醚、醋酸丁酯或粗苯的一种或其混合物； 最佳萃取剂为N，N'-二甲基庚基乙酰胺（N，N'-503)和煤油的混合物； 最佳萃取剂为磷酸三丁酯和煤油的混合物。
[0011] 步骤（4)酚回收可以从每立方米兰废水中回收1~6kg的粗酚，可以使兰炭废水 的COD下降10~35%以上。
[0012] 步骤（5)的氨回收是在步骤（4)酚的回收后的兰炭废水加入碱溶液调节其pH至 10~12,加热蒸发6~12分钟除去氨气，氨气经过硫酸溶液吸收生产硫酸铵或经过冷却液 化得液氨和脱氨兰炭废水，氨的去除达99%以上。
[0013] 步骤（5)氨回收所述的碱溶液是10~20%氢氧化钠、氢氧化钾或碳酸钠溶液的一 种。
[0014] 经过步骤（5)氨回收后的兰炭废水的主要污染物指标：COD为2000~4500mg/L， 氨氮小于80mg/L，酷小于400mg/L，色度小于500倍。
[0015] 步骤（5)氨回收之后还有一个脱硫步骤，将氨回收后的兰炭废水中加入硫酸亚 铁，使废水中的负二价硫离子与铁离子生成沉淀去除，防止硫化物对生化的毒害，提高其生 化效果，脱硫后兰炭废水的COD下降10~20%。
[0016] 步骤（9)电解所述的电解机设有电源和电解槽，电解槽内的电极材料为石墨、钛、 铁、铝、锌、铜、铅、镍、钼、铬、合金或纳米催化惰性材料中的一种。
[0017] 步骤（11)所述MBR装置的膜组件选自聚偏氟乙烯中空纤维膜、聚丙烯中空纤维 膜、聚砜中空纤维膜、聚醚砜、聚丙烯腈和聚氯乙烯中空纤维膜中的一种，膜孔径为〇. 10~ 0? 2ym，工作压力为-1~-50kPa，工作温度为5~45°C。
[0018] 步骤（12)脱盐所述的反渗透系统的反渗透膜组件为卷式膜组件，膜材料为有机膜 中醋酸纤维膜或复合膜，膜材料的截留分子量为50~200MWC0,进压可为6. 0~45.Obar， 出压可为4. 5~33. 5bar。
[0019] 步骤（12)脱盐所述的纳滤系统中的纳滤膜组件为管式膜组件、卷式膜组件或平板 膜组件的一种，工作压力为6~45bar，工作温度为20~45°C，最佳温度为35~40°C。
[0020] 步骤（12)脱盐所述的电渗析系统的工作条件是操作电压压力0? 5~3. 0kg/cm2， 操作电压50~250V，电流强度1~3A。
[0021] 步骤（12)脱盐所述的电容吸附去离子系统的工作条件是直流电压为IlOV~ 2XIO6V0
[0022] 步骤（12)脱盐后所得再生水水质满足如表1的再生水水质指标。
[0023] 表1再生水水质指标
本发明和现有技术相比，具有如下优点： 一、废水中资源回收综合利用程度高，兰炭废水的主要有用资源焦油、酚和氨都全部实 现了回收利用。
[0024] ( 1)通过经过调节pH破乳和煤焦油的回收步骤