一种煤化工废水深度处理装置及其方法
【技术领域】
[0001]本发明专利涉及一种煤化工废水深度处理装置及其方法，尤其涉及一种两级臭氧催化氧化-活性炭联用的煤化工废水深度处理装置，属于工业废水处理领域。
【背景技术】
[0002]目前，煤制油、煤制气等煤化工产业是煤炭清洁利用的重要方向，欧美等发达国家均将其作为未来能源技术的制高点，长期大力推进洁净煤技术研发。我国是煤炭储量大国，采用煤炭制气、制油的煤化工项目越来越多。煤化工生产过程中会产生大量的废气、废液、废渣，严重制约了煤化工产业的发展，成为其发展的瓶颈。《国家能源科技“十二五”规划》已将煤化工“三废”处理列为重大技术研究之一，可见煤化工废水处理的研究对煤化工产业发展和环保事业都有着深远的而重要的影响。
[0003]煤化工废水是一种成分复杂且难生物降解的有机废水，其主要有机成分为酚类化合物、多环芳烃(PAH)和含有N，S及0的杂环化合物等。煤化工废水的处理流程通常是首先经过隔油-气浮等预处理，之后废水进入生化反应阶段主体处理阶段和混凝沉淀强化处理阶段，但是通常经过以上传统处理手段，煤化工废水中难降解污染物也很难完全去除，生化处理后废水中C0D仍在250-450mg/L左右，混凝沉淀后出水中C0D在80_180mg/L之间，而且混凝沉淀对色度去除有限，出水中C0D、氨氮及色度等难以达到排放标准和回用标准。因此，需要增加进一步的深度处理，以实现废水的达标排放及资源化的目的。
[0004]臭氧是一种强氧化剂，能够氧化含有苯环的难降解有机物，具有氧化能力强，没有二次污染等优点。废水中难降解有机物的氧化分解从反应过程的角度可以分为两阶段，第一阶段即为难降解有机物的断链、开环，使大分子有机物降解为小分子有机物；第二阶段是让小分子有机物进一步氧化分解，将部分小分子有机物氧化分解为h20和C02，从水中完全去除。传统一级式臭氧氧化主要是第一阶段的反应，废水中有机物从大分子有机物氧化分解为小分子有机物，因此有机物仍存在于废水中，只是形式上的变化，并没有得到实质性的去除，出水仍不能达到排放标准，而且抗冲击能力较差，出水水质不稳定。
[0005]臭氧应用于废水处理中，进水中悬浮物(SS)、pH、投加方式和温度等对臭氧催化氧化效果影响较大。当悬浮物过高时，臭氧催化氧化也会将悬浮物有机物氧化分解，从而造成因臭氧的过量无效的消耗而导致废水中有机物没有得到充分氧化，甚至废水中有机物不但不会降低反而会出现升高的现象，对废水深度处理效果影响非常大。因此，臭氧氧化对进水水质要求较高，需要对原水进行调节和控制。臭氧与废水接触方式直接影响臭氧的利用率，臭氧的利用率与运行成本直接相关，也同时直接影响着处理效果。因此，在臭氧催化氧化应用于难降解煤化工废水深度处理中，如何控制进水水质和如何提高臭氧的利用率是臭氧应用中亟待解决的技术问题。
【发明内容】
[0006]本发明旨在解决上述技术问题，涉及一种煤化工废水深度处理装置，主要基于两级臭氧催化氧化和活性炭吸附联合应用来实现。根据难降解有机物氧化反应机理，采用两级臭氧催化氧化，联合活性炭的吸附作用进行强化，保证出水有机物浓度和色度达到城市污水处理厂污染物排放标准和回用水标准，具有节省臭氧投加量、抗冲击负荷能力强，处理效果稳定等优点，可以用于煤化工废水深度处理。
[0007]本发明的技术方案是通过如下方式实现的:一种煤化工废水深度处理装置，包括调节水箱，臭氧反应柱I，臭氧反应柱II，活性炭吸附柱，臭氧发生器。所述调节水箱通过出水阀、保安过滤器、提升泵和流量计与臭氧反应柱I相连。所述臭氧反应柱I通过出水阀I与臭氧反应柱II相连，所述臭氧反应柱II通过出水阀II与活性炭吸附柱相连。所述臭氧反应柱I和臭氧反应柱II分别设有臭氧催化氧化区I和臭氧催化氧化区II。所述活性炭吸附柱设有活性炭吸附区。
[0008]特别地，所述调节水箱设有沉淀区和储水区两个分区，所述沉淀区设置溢流堰排水，出水进入储水区，沉淀区底部设有污泥排放管。
[0009]特别地，所述臭氧反应柱I设有循环水系统，其特征在于循环水通过循环水出水阀I与循环泵1、水射器I与臭氧反应柱I底部进水管I相连。所述臭氧反应柱II设有循环水系统，循环水通过循环水出水阀II与循环泵I1、水射器II与臭氧反应柱II底部进水管II相连。
[0010]特别地，所述臭氧反应器通过臭氧流量调节阀1、流量计I与水射器I相连，所述臭氧反应器通过臭氧流量调节阀I1、流量计II与水射器II相连。
[0011]特别地，所述臭氧反应柱I通过顶部排气阀1、臭氧反应柱II通过顶部排气阀II与臭氧排放主管相连。
[0012]应用所述装置深度处理煤化工废水的方法，其特征在于，包括以下步骤:
(1)待处理的煤化工废水进入调节水箱沉淀区，沉淀区内废水中悬浮有机物通过沉淀得到去除，沉淀区废水通过溢流堰排水，出水进入储水区，储水区主要用于水质均和与pH值的调节。储水区的废水通过出水阀、保安过滤器、提升泵和流量计进入臭氧反应柱I，进入臭氧反应柱I的原水水质保持在T=10~35°C，pH=6~10，SS=3(Tl00mg/L。
[0013](2)原水从臭氧反应柱I下部进水口进入臭氧反应柱I，废水自下向上经过臭氧催化氧化区II，从出水阀I出水。臭氧催化氧化区I，装填臭氧催化剂，催化剂为非均相催化剂，装填高度为0.5-0.8m。臭氧反应柱I中臭氧接触时间30-60min，臭氧投加量与进水C0D关系为(0.5-3):1。臭氧反应柱I设置循环水系统，循环水流量与进水流量比为(3-5):1，循环水与臭氧通过水射器I充分混合，之后进入臭氧反应柱I，难降解有机物在臭氧催化氧化下，大分子有机物分解为小分子有机物。
[0014](3)臭氧反应柱I出水自臭氧反应柱II下部进水口进入臭氧反应柱II，废水自下向上经过臭氧催化氧化区II，从出水阀II出水。臭氧催化氧化区II，装填臭氧催化剂，催化剂为非均相催化剂，装填高度0.3-0.5m。臭氧反应柱II中臭氧接触时间20-45min，臭氧投加量与进水C0D关系为(0.5-2.6):1。臭氧反应柱II设置循环水系统，循环水流量与进水流量比为(3-5):1，循环水与臭氧发生器产生的臭氧通过水射器II充分混合，之后进入臭氧反应柱II，废水中有机物在臭氧催化氧化下进一步分解，步骤(2)中产生的小分子有机物可以氧化为H20和C02从废水中完全去除。
[0015](4)臭氧反应柱II的出水通过出水管进入活性炭吸附柱，活性炭吸附柱设置的活性炭吸附区，装填颗粒活性炭，装填高度0.5-0.8m。活性炭吸附柱水力停留时间为40-60min，废水中有机物在活性炭吸附下进一步去除，处理后的废水通过出水管排出。
[0016]通过采用前述技术方案，本发明具有的优势和积极效果:
1)本发明设置两级臭氧催化氧化，臭氧反应柱I中主要是将大分子有机物氧化为小分子有机物、臭氧反应柱II中主要是将小分子有机物进行深度氧化分解，变为H20和C02，从而将废水中难降解有机物真正从废水中去除，提高有机物去除效果；与活性炭吸附柱联用，通过活性炭吸附作用进一步提高有机物的去除效果，保证稳定的出水水质，提高了装置的抗冲击负荷能力，解决了煤化工深度处理的技术问题。本发明中所述装置出水C0D和色度可以稳定达到城市污水处理厂污染物排放标准一级A排放标准和回用水标准，为进一步实现资源化利用奠定基础。
[0017]2)调节水箱设置沉淀区，有利于原水中悬浮物有机物的沉淀；调节水箱与臭氧反应柱之间设置保安过滤器，可以进一步降低进入臭氧反应柱的悬浮物。废水中悬浮有机物浓度得到控制，有效避免臭氧过量消耗，节约臭氧投加量。
[0018]3)臭氧反应柱设置循环水系统，高循环比的循环水通过水射器方式充分接触后进入臭氧反应柱，臭氧与废水充分混合后进入臭氧催化氧化区，催化氧化反应中臭氧利用效率更高，节约臭氧投加量，提高了处理效果。
[0019]
【附图说明】
图1为发明装置示意图。
[0020]图中:1 一调节水箱，1.1 一沉淀区，1.2—储水区，1.3—溢流堰，1.4一污泥排放管，
1.5一出水阀，1.6一保安过滤器，1.7一提升泵，1.8一流量计,2一臭氧反应柱I，2.1一出水阀1,2.2一循环水出水阀I，2.3一循环栗I，2.4一7jC射器I，2.5一底部进水管I，2.6一臭氧催化氧化区I，2.7—排气阀I，3—臭氧反应柱II，3.1—出水阀II，3.2—循环水出水阀II，
3.3—循环泵II，3.4—