阅读说明：本技术 一种焦化废水净化处理装置及其方法 (Coking wastewater purification treatment device and method thereof ) 是由 杨会民 王研 刘巧霞 吴升潇 张晓欠 王武生 贺文晋 米建新 王蒙 于 2019-10-29 设计创作，主要内容包括：一种焦化废水净化处理装置及其方法,包括与废水吸附剂预混器连通且连通有吸附剂连续计量仪的吸附剂收集仓,废水吸附剂预混器通过混液循环泵连接有废水循环净化提升管,废水循环净化提升管的内部从上到下分为净化分层区,悬浮吸附区和强制混合区；废水循环净化提升管的上端出口连通有固液分离器,固液分离器上端连通有净化废水缓冲罐,下端连通有固液沉降管。将富集、改性后的吸附剂和焦化废水混合,利用吸附剂极强的吸附性对焦化废水中大量难以降解的有机物进行充分吸附处理,有效去除焦化废水中的氨氮,利用循环流化技术实现焦化废水的预处理,可大大缩短处理废水的时长,循环净化过程简单高效,可多次循环,实现低成本解决废水预处理问题。(A coking wastewater purification treatment device and a method thereof comprise an adsorbent collecting bin which is communicated with a wastewater adsorbent premixer and is communicated with a continuous adsorbent metering instrument, wherein the wastewater adsorbent premixer is connected with a wastewater circulating purification lifting pipe through a liquid mixing circulating pump, and the interior of the wastewater circulating purification lifting pipe is divided into a purification layering area, a suspension adsorption area and a forced mixing area from top to bottom; the upper end outlet of the wastewater circulating purification lifting pipe is communicated with a solid-liquid separator, the upper end of the solid-liquid separator is communicated with a purified wastewater buffer tank, and the lower end of the solid-liquid separator is communicated with a solid-liquid settling pipe. The adsorbent after enrichment and modification is mixed with coking wastewater, a large amount of organic matters which are difficult to degrade in the coking wastewater are sufficiently adsorbed and treated by utilizing the extremely strong adsorbability of the adsorbent, ammonia nitrogen in the coking wastewater is effectively removed, the pretreatment of the coking wastewater is realized by utilizing a circulating fluidization technology, the time for treating the wastewater can be greatly shortened, the circulating purification process is simple and efficient, multiple cycles can be realized, and the problem of wastewater pretreatment is solved at low cost.)

一种焦化废水净化处理装置及其方法

技术领域

本发明涉及废水处理技术领域，具体涉及一种焦化废水净化处理装置及其方法。

背景技术

中国是焦炭生产第一大国，2018年全国生产焦炭4.38亿吨，同时在高温干馏、煤气洗涤和焦化产品回收等过程中产生大量焦化废水，该类废水是含有油类、酚类、氰化物、硫化物等复杂成分且难处理、难降解的高氨氮有机废水，近年来环保要求越来越高，废水处理不好，对环境造成严重的污染，同时给企业带来高额的生产成本，废水处理问题一直是煤化工企业的难点和重点。

目前对焦化废水的处理主要存在以下几方面问题：焦化废水中含有大量难以降解的有机物，需要通过高级催化氧化等化学方法处理，导致废水处理成本偏高，虽然经过生化处理后，氨氮可有效去除，但COD去除有限且色度过高，增大了后续深度处理和回收利用的难度。如何使焦化废水在较低成本投入下，取得良好的处理效果以达到满足后续处理要求也是急需解决的问题。

半焦(兰炭)具有和活性炭一样的性质，但其比表面积稍小于活性炭，利用煤热解化工(包括焦化厂)产生的半焦，经过改性后可具有活性炭相似的孔隙结构，可在某些方面替代活性炭，焦化企业可兼并自产自用，进一步降低企业成本，用半焦替代活性炭使废水经过深度吸附处理，减轻后续废水处理的难度，满足深度处理工艺中对进水水质的要求，实现对焦化废水的分级分类处理。

废水经过半焦吸附处理后满足后续处理工艺，但半焦的投加方式也存在一定难度，用物理或化学的方法存在如下缺陷和不足：

1、以煤为原料制取煤焦油的煤热解或热解-气化过程中产生的粉料，最终在锅炉中完成燃烧放热，利用附加值低，无法利用半焦极强吸附的特性，导致资源浪费和环境污染；半焦粒径极小，如果直接投加没有做好防尘措施，可能造成粉尘的二次污染，而且焦粉密度小于水的密度，导致焦化废水混合难度大。

2、以煤为原料制取煤焦油的煤热解或热解-气化过程中产生的废水产量比较大，目前处理成本非常高，尤其是其中的酚氨处理难度大，处理成本高。

3、现有的废水吸附技术处理时间较长、效率低且成本较高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种结构简单，对废水可进行快速高效处理且运行费用低的焦化废水净化处理装置，同时提供一种利用该装置进行焦化废水净化处理的方法，该方法利用循环流化技术实现对焦化废水的预处理，可大大缩短处理废水的时长，可多次循环处理，实现低成本解决废水预处理问题。

本发明一种焦化废水净化处理装置所采用的技术方案是：包括初混系统、循环净化系统及压滤排渣系统；

所述初混系统包括带有吸附剂连续计量仪的吸附剂收集仓以及与其相连通的废水吸附剂预混器，废水吸附剂预混器上端设置有吸附剂加料口、搅混单元和PH试剂加入口，吸附剂加料口与吸附剂收集仓相连通，废水吸附剂预混器上还设置有分布式PH测量单元，废水吸附剂预混器的侧面开设有废水入口，在废水入口的连接管道上安装有废水流量定量仪，废水吸附剂预混器底部混液出口与混液循环泵入口连接；

所述循环净化系统包括自下而上连为一体且相连通的由强制混合区，悬浮吸附区和净化分层区组成的废水循环净化提升管，强制混合区底部设置有与混液循环泵相连通的主料入口，净化分层区的出口与固液分离器相连通，固液分离器的液体出口经废渣过滤单元过滤后通过净化废水出口与净化废水缓冲罐的净化水入口相连通，在净化废水缓冲罐内位于净化水入口的上端设置有净化水滤网，在净化水滤网上端的净化废水缓冲罐上开设有净化水出口，在净化废水缓冲罐底部开设有与废水吸附剂预混器的返液入口相连通的废液出口，固液分离器的固体出口与固液沉降管相连通，固液沉降管的出口与压滤排渣系统的入口相连通。

所述吸附剂收集仓的上端设有防止粉尘造成二次污染的除尘单元和实现吸附剂氮气保护避免自燃的保护单元，吸附剂收集仓下端设有防止吸附剂架桥的松动单元，吸附剂收集仓的底部设有粉料旋转给料器。

所述废水循环净化提升管的强制混合区的管壁上从上到下设有与混液循环泵相连通的松动液口和强化流化口。

所述压滤排渣系统包括与固液沉降管出口相连的废渣沉降罐和废渣分离器，废渣沉降罐上设置有与废水循环净化提升管的强制混合区相连通的开设有一个或多个强制流化口的短节。

所述的废渣分离器的下端还连接有压滤排渣器，压滤排渣器的一端设置有与净化废水缓冲罐的净化水入口相连通压滤排水口，另一端设置有废渣出口。

所述的固液分离器上端的废渣过滤单元上设置有与净化水出口相连通的冲洗废水单元。

所述的净化水出口还连通有冲洗单元，悬浮吸附区和固液沉降管的侧壁上分别开设有与冲洗单元相连通的冲洗口。

所述废水循环净化提升管、固液分离器、固液沉降管的工作压力为0.01～0.30MPa。

所述吸附剂收集仓收集的吸附剂为泥炭、褐煤、长焰煤、煤热解半焦产品或煤气化含碳灰渣为原料的改性碳材料，改性后堆密度为1.0～1.1g/cm³，比表面积大于200cm²/g。

本发明还包括一种利用上述装置进行焦化废水净化处理方法，该方法包括以下步骤：

步骤1：吸附剂通过吸附剂连续计量仪计量后依靠重力作用，计量后的吸附剂进入粉料旋转给料器；

步骤2：焦化废水通过废水流量定量仪计量后进入废水吸附剂预混器，从PH试剂加入口加入PH试剂，分布式PH测量单元对废水PH值进行测量，当废水的PH值调节至2-4时，启动粉料旋转给料器将计量后的吸附剂输送进废水吸附剂预混器中，搅混单元搅拌使得废水和吸附剂在预混器中充分混合，通过混液循环泵将混合后的废水和吸附剂送入废水循环净化提升管内；

步骤3：混合后的废水和吸附剂在循环净化系统内的强制混合区完成废水和吸附剂的强制混合，强制混合后进入悬浮吸附区完成进一步吸附，最后在净化分层区净化分层后进入固液分离器，经固液分离器后废水和吸附剂初步分离，分离后的废水经废渣过滤单元)过滤后进入净化废水缓冲罐，经净化水过滤网过滤后，过滤后的净化废水通过净化水出口进入后续生化废水的处理，过滤后的废液通过返液入口重新返回至废水吸附剂预混器进行再处理；

步骤4：经固液分离器分离后的吸附剂进入固液沉降管通过沉降进入废渣沉降罐，未失活的吸附剂通过废渣沉降罐的短节进入废水循环净化提升管进行循环再利用；失活的吸附剂最终经压滤排渣器挤压成型后通过排渣出口输出，失活的吸附剂在挤压成型中产生的废水由压滤排水口排出后进入净化废水缓冲罐进行再处理。

和现有技术相比，本发明的有益效果是：

废水流量定量仪对进入的废水进行计量，调节废水的PH值为2-4时，将吸附剂连续计量仪计量的吸附剂加入废水吸附剂预混器，此时吸附剂的吸附能力达到最大；在废水循环净化提升管内废水和吸附剂依次完成强制混合、悬浮吸附和净化分层，在废水循环净化提升管内将吸附剂和焦化废水充分混合，利用吸附剂极强的吸附性对焦化废水中大量难以降解的有机物进行充分吸附处理，可有效去除焦化废水中的氨氮。废水经过滤后进入净化废水缓冲罐，经净化滤网过滤后，过滤后的净化废水，可通过净化水出口进入后续生化废水的处理，过滤后的废液重新返回至废水吸附剂预混器再处理，该循环净化过程简单高效，可多次循环，可完成对废水的快速高效处理和高倍率循环，解决了废水预处理成本偏高的问题。

进一步的，吸附剂收集仓接收来自煤热解产生的半焦粉料，除尘单元可有效避免粉尘造成的二次污染，保护单元实现吸附剂氮气保护避免自燃，松动单元保证吸附剂流化防止架桥。

进一步的，混液循环泵将废水和吸附剂混合液分三路送入废水循环净化提升管的强制混合区，在废水循环净化提升管中可高效快速完成废水和吸附剂的强制混合。

进一步的，通过沉降进入废渣沉降罐，未失活的吸附剂可通过废渣沉降罐侧壁设置的短节进入废水循环净化提升管的强制混合区进行循环再利用，同时失活的吸附剂进入废渣分离器。

进一步的，压滤排渣器将吸附完成的失活吸附剂废渣挤压成型并排除，同时排出的废水进入净化废水缓冲罐进行再处理。

进一步的，通过净化水出口进入后续生化废水处理流程，该生化废水也是也是冲洗废水和冲洗单元的来源。

进一步的，改性碳材料具有活性炭相似的孔隙结构，可在某些方面替代活性炭，焦化企业可兼并自产自用，进一步降低企业成本。

进一步的，该焦化废水净化处理方法利用循环流化技术实现对焦化废水的预处理，利用吸附剂极强的吸附性对焦化废水中的氨氮进行吸附处理，解决了废水中氨氮、焦油含量高，影响后续废水回收利用的技术问题，经过废水与吸附剂的强制混合、悬浮吸附和净化分层后，单级处理废水酚氨去除率为90％，色度去除率95％，且可多次循环，大大缩短处理废水的时长，效率高，运行成本低。

附图说明

图1为发明的工艺流程示意图；

图中：1、吸附剂收集仓；2、废水吸附剂预混器；3、混液循环泵；4、循环净化提升管；5、固液分离器；6、固液沉降管；7、废渣沉降罐；8、废渣分离器；9、压滤排渣器；10、排渣出口；11、吸附剂连续计量仪；12、除尘单元；13、粉料旋转给料器；14、保护单元；15、松动单元；16、吸附剂加料口；17、搅混单元；18、废水入口；19、废水流量定量仪；20、废渣过滤单元；21、净化废水出口；22、冲洗废水单元；23、冲洗单元；24、PH试剂加入口；25、短节；26、分布式PH值测量单元；27、净化废水缓冲罐；28、净化水出口；29、净化水入口；30、返液入口；31、压滤排水口；32、废液出口；33、净化水过滤网；34、松动液口；35、强化流化口；36、主料入口；37、强制混合区；38、悬浮吸附区；39、净化分层区。

具体实施方式

下面对本发明的具体实施方式进行说明。

如图1所示，本发明的处理装置包括初混系统、循环净化系统及压滤排渣系统；

所述初混系统包括吸附剂收集仓1、废水吸附剂预混器2和混液循环泵3，吸附剂收集仓1收集的吸附剂为泥炭、褐煤、长焰煤、煤热解半焦产品或煤气化含碳灰渣为原料的改性碳材料，改性碳材料具有与活性炭相似的孔隙结构，可在某些方面替代活性炭，焦化企业可兼并自产自用，进一步降低企业成本，改性后堆密度为1.0～1.1g/cm³，比表面积大于200cm²/g，在吸附剂收集仓1的上端设有可有效避免粉尘造成的二次污染的除尘单元12和避免吸附剂自燃的氮气保护单元14，吸附剂收集仓1下端设有保证吸附剂流化防止吸附剂架桥的松动单元15，吸附剂收集仓1的底部设有粉料旋转给料器13，吸附剂收集仓1出口设置有保证吸附剂定量加入废水吸附剂预混器2的吸附剂连续计量仪11，废水吸附剂预混器2上端设置有与粉料旋转给料器13相连通的吸附剂加料口16、搅混单元17和PH试剂加入口24，从PH试剂加入口24加入PH试剂对废水的PH值进行调节，废水吸附剂预混器2上还设置有分布式PH测量单元26，废水吸附剂预混器2的侧面开设有废水入口18，在废水入口18的连接管道上安装有废水流量定量仪19，废水吸附剂预混器2底部混液出口与混液循环泵3入口连接；

所述循环净化系统包括工作压力为0.01～0.30MPa的废水循环净化提升管4、固液分离器5和固液沉降管6，废水循环净化提升管4包括自下而上连为一体且相连通的强制混合区37，悬浮吸附区38和净化分层区39，为了在废水循环净化提升管4中高效快速完成废水和吸附剂的强制混合，强制混合区37底部及管壁上从上到下设有与混液循环泵3相连通的主料入口36、松动液口34和强化流化口35，同时混液循环泵3中未进入废水循环净化提升管4的混液将通过返液入口30返回至废水吸附剂预混器2，净化分层区39的出口与固液分离器5相连通，固液分离器5的液体出口经废渣过滤单元20过滤后通过净化废水出口21与净化废水缓冲罐27的净化水入口29相连通，在净化废水缓冲罐27内位于净化水入口29的上端设置有净化水滤网33，在净化水滤网33上端的净化废水缓冲罐27上开设有净化水出口28，在净化废水缓冲罐27底部开设有与废水吸附剂预混器2的返液入口30相连通的废液出口32，固液分离器5上端的废渣过滤单元20上设置有与净化水出口28相连通的冲洗废水单元22，固液分离器5的固体出口与固液沉降管6相连通，净化水出口28还连通有冲洗单元23，悬浮吸附区38和固液沉降管6的侧壁上分别开设有与冲洗单元23相连通的冲洗口，固液沉降管6的出口与压滤排渣系统的入口相连通；

所述压滤排渣系统包括依次相连通的废渣沉降罐7、废渣分离器8和压滤排渣器9，其中废渣沉降罐7的入口与固液沉降管6出口相连，废渣沉降罐7上设置有与废水循环净化提升管4的强制混合区37相连通的开设有一个或多个强制流化口的短节25，未失活的吸附剂可通过废渣沉降罐7侧壁设置的短节进入废水循环净化提升管4的强制混合区37进行循环再利用，同时失活的吸附剂进入废渣分离器8，废渣分离器8的下端连接有压滤排渣器9，压滤排渣器9的一端设置有与净化废水缓冲罐27的净化水入口29相连通压滤排水口31，另一端设置有废渣出口10。压滤排渣器将吸附完成的吸附剂排出系统，并完成吸附剂焦渣的挤压成型，便于运输出界，所述的压滤排水口31与净化废水缓冲罐27的净化水入口29相连通，通过净化废水缓冲罐废液出口重新返回至废水吸附剂预混器再处理。

本发明的焦化废水净化处理的方法，该方法包括以下步骤：

步骤1：吸附剂通过吸附剂连续计量仪11计量后依靠重力作用，计量后的吸附剂进入粉料旋转给料器13；

步骤2：焦化废水通过废水流量定量仪19计量后进入废水吸附剂预混器2，从PH试剂加入口24加入PH试剂，分布式PH测量单元26对废水PH值进行测量，当废水的PH值调节至2-4时，启动粉料旋转给料器13将计量后的吸附剂输送进废水吸附剂预混器2中，搅混单元17搅拌使得废水和吸附剂在预混器2中充分混合，通过混液循环泵3将混合后的废水和吸附剂送入废水循环净化提升管4内；

步骤3：混合后的废水和吸附剂在循环净化系统4内的强制混合区37完成废水和吸附剂的强制混合，强制混合后进入悬浮吸附区38完成进一步吸附，最后在净化分层区39净化分层后进入固液分离器5，经固液分离器5后废水和吸附剂初步分离，分离后的废水经废渣过滤单元20过滤后进入净化废水缓冲罐27，经净化水过滤网33过滤后，过滤后的净化废水通过净化水出口28进入后续生化废水的处理，过滤后的废液通过返液入口30重新返回至废水吸附剂预混器2进行再处理；

步骤4：经固液分离器5分离后的吸附剂进入固液沉降管6通过沉降进入废渣沉降罐7，未失活的吸附剂通过废渣沉降罐7的短节25进入废水循环净化提升管4进行循环再利用；失活的吸附剂最终经压滤排渣器9挤压成型后通过排渣出口10输出，失活的吸附剂在挤压成型中产生的废水由压滤排水口31排出后进入净化废水缓冲罐27进行再处理。