公布日：2022.04.05
申請日：2021.12.29
分類號：C02F9/14(2006.01)I;C08J9/40(2006.01)I;C08L23/06(2006.01)I
摘要
本發(fā)明涉及一種針狀焦廢水的處理工藝，其特征在于，包括以下步驟：(1)預處理：針狀焦廢水依次經(jīng)過隔油沉淀池，一體式除油調(diào)節(jié)池，混凝沉淀池，酸化池，LAT低溫蒸發(fā)裝置，所述除油調(diào)節(jié)池上部放置有浮筒式浮油吸收器，中部放置接枝改性聚乙烯填料，底部設置曝氣裝置；(2)生化處理工藝：如果LAT低溫蒸發(fā)設備的冷凝液中揮發(fā)酚和COD含量較高，LAT低溫蒸發(fā)設備的冷凝液進入芬頓催化氧化塔進行催化氧化處理，之后再進行生化處理；反之LAT低溫蒸發(fā)設備的冷凝液直接進行生化處理；(3)深度處理：經(jīng)過生化處理后的廢水進入MBR池進行處理。
權(quán)利要求書
1.一種針狀焦廢水的處理工藝，其特征在于，包括以下步驟：(1)預處理：針狀焦廢水依次經(jīng)過隔油沉淀池，一體式除油調(diào)節(jié)池，混凝沉淀池，酸化池，LAT低溫蒸發(fā)裝置，所述除油調(diào)節(jié)池上部放置有浮筒式浮油吸收器，中部放置接枝改性聚乙烯填料，底部設置曝氣裝置；(2)生化處理工藝：如果LAT低溫蒸發(fā)設備的冷凝液中揮發(fā)酚和COD含量較高，LAT低溫蒸發(fā)設備的冷凝液進入芬頓催化氧化塔進行催化氧化處理，之后再進行生化處理；當廢水中的酚類物質(zhì)和其他沸點較低的難生物降解有機物含量較低，LAT低溫蒸發(fā)設備的冷凝液直接進行生化處理；(3)深度處理：經(jīng)過生化處理后的廢水進入MBR池進行處理，MBR池的出水達到排放標準進入外排池后排放，MBR池中的污泥排入污泥濃縮池。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的處理工藝，其特征在于，處理的對象針狀焦廢水原水水質(zhì)為：氨氮濃度為3000-15000mg/L、COD濃度為15000-55000mg/L、揮發(fā)酚濃度為3000-20000mg/L、氰化物濃度為40-100mg/L、硫化物濃度為1000-10000mg/L、硫氰化物濃度為1000-3000mg/L、懸浮物濃度為40-150mg/L、油類濃度為600-1000mg/L、pH值7-12，原水帶有溫度，水溫為70-80℃；經(jīng)過處理后，最終出水水質(zhì)指標均可達到以下標準：氨氮≤5mg/L、COD≤50mg/L、揮發(fā)酚≤0.1mg/L、氰化物≤0.2mg/L、硫化物≤0.5mg/L、硫氰化物≤0.2mg/L、懸浮物≤30mg/L、油類≤2.5mg/L、pH值6-9。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的處理工藝，其特征在于，步驟(1)中，所述隔油沉淀為平流式沉淀池，平流式沉淀池的出水進入一體式除油調(diào)節(jié)池，一體式除油調(diào)節(jié)池出水的油狀物含量低于30mg/L，優(yōu)選低于20mg/L；一體式除油調(diào)節(jié)池出水由泵提升至混凝沉淀池，加入混凝劑進行混凝處理，出水進入酸化池，在池中添加酸液調(diào)pH為4-6；酸化池的出水進入LAT低溫蒸發(fā)裝備進行蒸發(fā)，蒸發(fā)后濃液烘干減量后作為固廢處理；其冷凝液進入后續(xù)處理環(huán)節(jié)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的處理工藝，其特征在于，所述混凝劑是無機絮凝劑和有機絮凝劑的復配，優(yōu)選為聚合硫酸鐵和聚丙烯酰胺按照質(zhì)量比1-2：1-2的混合物，混凝劑加入量為按照每噸一體式除油調(diào)節(jié)池出水投加0.5-1kg混凝劑。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的處理工藝，其特征在于，所述聚乙烯蜂窩填料孔徑為0.1-1mm，優(yōu)選0.2-0.5mm，接枝改性聚乙烯蜂窩填料的用量是按照每立方米的一體式除油調(diào)節(jié)池溶劑放置10-20kg改性聚乙烯蜂窩填料。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的處理工藝，其特征在于，接枝改性聚乙烯的接枝率為5-8％；所述改性聚乙烯是聚乙烯和接枝單體聚合得到，所述接枝單體是(甲基)丙烯酸酯和(甲基)丙烯酰氧乙基肉桂酸酯的復配。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的處理工藝，其特征在于，(甲基)丙烯酸酯和(甲基)丙烯酰氧乙基肉桂酸酯的質(zhì)量比為5-15:1，優(yōu)選為6-10：1；進一步優(yōu)選地，所述(甲基)丙烯酸酯為(甲基)丙烯酸C1-5烷基酯和(甲基)丙烯酸C6-12烷基酯按照質(zhì)量比1-3:1-3的混合物；優(yōu)選地，(甲基)丙烯酸C1-4烷基酯和(甲基)丙烯酸C6-12烷基酯的質(zhì)量比為1-2:1；進一步優(yōu)選地，所述(甲基)丙烯酸C1-4烷基酯選自(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸丙酯、(甲基)丙烯酸丁酯、(甲基)丙烯酸戊酯中的至少一種，所述(甲基)丙烯酸C6-12烷基酯選自(甲基)丙烯酸已酯、(甲基)丙烯酸壬酯、(甲基)丙烯酸葵酯、(甲基)丙烯酸十二烷基酯中的至少一種。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的處理工藝，其特征在于，所述改性聚乙烯是聚乙烯和接枝單體通過紫外光引發(fā)聚合，包括以下步驟：將聚乙烯浸漬于光敏劑溶液中，取出后干燥至溶劑揮發(fā)，再將表面涂覆有光敏劑的聚乙烯浸漬于接枝單體溶液中，在紫外光照射下接枝反應，反應在惰性氣氛下進行，反應后將產(chǎn)物在單體的溶劑中回流，除去未反應的單體和單體的聚合物以及光引發(fā)劑，再在水中浸泡，期間換水1-3次；優(yōu)選地，接枝單體溶液中單體的總的濃度為5-15％，紫外光照射反應時間3-10h。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的處理工藝，其特征在于，步驟(2)中，當LAT低溫蒸發(fā)裝置的冷凝水滿足以下兩個條件任意一個則需要先進行芬頓氧化處理再生化處理：條件1)COD高于2000mg/L，或者條件2)揮發(fā)酚含量高于15mg/L；生化處理是采用“動態(tài)水解池+兩級A/O”組合工藝：經(jīng)過預處理后的出水首先進入動態(tài)水解池，進一步降低廢水中污染物的毒性，提高廢水的生化性；動態(tài)水解池的出水進入兩級A/O，進行生化處理，去除廢水中的COD、TN和氨氮，其中，A段DO不大于0.2mg/L，O段DO控制在2-4mg/L；兩級A/O的出水進入二沉池，二沉池的污泥部分回流到兩級A/O體系中，部分排入污泥濃縮池；二沉池的上清液出水進入深度處理工序，生化處理后出水的COD在100mg/L以下。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的處理工藝，其特征在于，步驟(3)中污泥濃縮池的污泥包含生物處理過程中的二沉池、混凝沉淀池、MBR池中的污泥，向濃縮池中投加絮凝劑，使用污泥脫水機進行污泥脫水，使含水率下降到80％以下，最終污泥外運。
發(fā)明內(nèi)容
為了解決現(xiàn)有技術(shù)中針狀焦廢水處理不達標，處理成本高，積極響應國家節(jié)能減排的政策，緩解水資源緊張，本發(fā)明提供一種針狀焦廢水的處理工藝，通過在預處理階段去除絕大部分油狀物，使得后續(xù)生化處理成本降低，本發(fā)明預處理是通過隔油沉淀+破乳氣浮除油+高效碰撞除油器多種除油方式有機組合，特別是高效碰撞除油器中的油粗粒化分離區(qū)采用特定結(jié)構(gòu)的碰撞布水器配合接枝改性聚乙烯填料，能夠高效對汽浮除油的出水殘余的浮油和分散油進行除去，能極大減少后續(xù)芬頓催化氧化工藝和生化處理的負荷，降低成本，提高處理效果。
為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了以下技術(shù)方案：
一種針狀焦廢水的處理工藝，包括以下步驟：
(1)預處理：針狀焦廢水依次經(jīng)過隔油沉淀池，一體式除油調(diào)節(jié)池，混凝沉淀池，酸化池，LAT低溫蒸發(fā)裝置，所述除油調(diào)節(jié)池上部放置有浮筒式浮油吸收器，中部放置接枝改性聚乙烯填料，底部設置曝氣裝置；
(2)生化處理工藝：如果LAT低溫蒸發(fā)設備的冷凝液中揮發(fā)酚和COD含量較高，LAT低溫蒸發(fā)設備的冷凝液進入芬頓催化氧化塔進行催化氧化處理，之后再進行生化處理；當廢水中的酚類物質(zhì)和其他沸點較低的難生物降解有機物含量較低，LAT低溫蒸發(fā)設備的冷凝液直接進行生化處理；
(3)深度處理：經(jīng)過生化處理后的廢水進入MBR池進行處理，MBR池的出水達到排放標準進入外排池后排放，MBR池中的污泥排入污泥濃縮池。
本發(fā)明處理的對象針狀焦廢水原水水質(zhì)為：氨氮濃度為3000-15000mg/L、COD濃度為15000-55000mg/L、揮發(fā)酚濃度為3000-20000mg/L、氰化物濃度為40-100mg/L、硫化物濃度為1000-10000mg/L、硫氰化物濃度為1000-3000mg/L、懸浮物濃度為40-150mg/L、油類濃度為600-1000mg/L、pH值7-12，原水帶有溫度，水溫為70-80℃。
經(jīng)過本發(fā)明方法處理后，最終出水水質(zhì)指標均可達到以下標準：氨氮≤5mg/L、COD≤50mg/L、揮發(fā)酚≤0.1mg/L、氰化物≤0.2mg/L、硫化物≤0.5mg/L、硫氰化物≤0.2mg/L、懸浮物≤30mg/L、油類≤2.5mg/L、pH值6-9；優(yōu)選地，步驟(1)中一體式除油調(diào)節(jié)池出水的油狀物在30mg/L以下，更優(yōu)選在20mg/L以下。
進一步地，步驟(1)中，所述隔油沉淀為平流式沉淀池，可以沉淀大部分重油，池底的底泥通過排泥系統(tǒng)排出；平流式沉淀池的出水進入一體式除油調(diào)節(jié)池，在調(diào)節(jié)池中中部設置接枝改性聚乙烯蜂窩狀填料，可以使廢水中的乳化油，分散油在調(diào)節(jié)池底部曝氣的作用下留經(jīng)接枝改性聚乙烯填料，通過填料表面的親油作用，使廢水中的分散油和乳化油聚集為油滴乃至油膜，基于在曝氣的作用下上升至調(diào)節(jié)池上部放置的浮筒式浮油吸收器，通過浮筒捕捉實現(xiàn)油水分離，去除大部分浮油。
本發(fā)明通過一體式除油調(diào)節(jié)池，出水的油狀物含量低于30mg/L，優(yōu)選低于20mg/L；方便進行下一步的深化處理步驟。
一體式除油調(diào)節(jié)池出水由泵提升至混凝沉淀池，加入混凝劑進行混凝處理，出水進入酸化池，在池中添加酸液調(diào)pH為4-6，通過調(diào)節(jié)pH，使得水中的氨氮轉(zhuǎn)化成銨鹽，并穩(wěn)定存在于水溶液中；酸化池的出水進入LAT低溫蒸發(fā)裝備進行蒸發(fā)，蒸發(fā)后濃液烘干減量后作為固廢處理；其冷凝液進入后續(xù)處理環(huán)節(jié)，該低溫蒸發(fā)去除大部分鹽類物質(zhì)和蒸發(fā)溫度沸點高于90℃的酚類。發(fā)明中使用的LAT低溫蒸發(fā)裝備有效利用了針狀焦廢水的溫度，減少了蒸汽的能耗，同時可將廢水中大分子及有機酚類、氨等物質(zhì)留在蒸發(fā)殘液中，以降低其對后續(xù)反應的影響。
進一步地，所述混凝劑是無機絮凝劑和有機絮凝劑的復配，優(yōu)選為聚合硫酸鐵和聚丙烯酰胺按照質(zhì)量比1-2：1-2的混合物�；炷齽┘尤肓繛榘凑彰繃嵰惑w式除油調(diào)節(jié)池出水投加0.5-1kg混凝劑。在混凝池中，通過絮凝劑的沉淀、卷掃和網(wǎng)捕吸附作用可有效去除水中的硫化物、氰化物、硫氰化物，此時，會產(chǎn)生FeS、Fe(SCN)3等沉淀物，混凝沉淀池中的污泥排入污泥濃縮池。
進一步地，所述聚乙烯蜂窩填料孔徑為0.1-1mm，優(yōu)選0.2-0.5mm，接枝改性聚乙烯蜂窩填料的用量是按照每立方米的一體式除油調(diào)節(jié)池溶劑放置10-20kg改性聚乙烯蜂窩填料。
進一步地，接枝改性聚乙烯的接枝率為5-8％；所述改性聚乙烯是聚乙烯和接枝單體聚合得到，所述接枝單體是(甲基)丙烯酸酯和(甲基)丙烯酰氧乙基肉桂酸酯的復配。
進一步，(甲基)丙烯酸酯和(甲基)丙烯酰氧乙基肉桂酸酯的質(zhì)量比為5-15:1，優(yōu)選為6-10：1；優(yōu)選地，所述(甲基)丙烯酸酯為(甲基)丙烯酸C1-5烷基酯和(甲基)丙烯酸C6-12烷基酯按照質(zhì)量比1-3:1-3的混合物；優(yōu)選地，(甲基)丙烯酸C1-4烷基酯和(甲基)丙烯酸C6-12烷基酯的質(zhì)量比為1-2:1；進一步優(yōu)選地，所述(甲基)丙烯酸C1-4烷基酯選自(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸丙酯、(甲基)丙烯酸丁酯、(甲基)丙烯酸戊酯中的至少一種，所述(甲基)丙烯酸C6-12烷基酯選自(甲基)丙烯酸已酯、(甲基)丙烯酸壬酯、(甲基)丙烯酸葵酯、(甲基)丙烯酸十二烷基酯中的至少一種。
所述改性聚乙烯是聚乙烯和單體接枝共聚得到，可以采用的方法包括化學接枝聚合物，熔融接枝聚合，輻照接枝聚合物，紫外光引發(fā)聚合，等離子體接枝聚合。在本發(fā)明的優(yōu)選實施方式中，為紫外光引發(fā)聚合物，紫外光聚合相對于高能輻照聚合，紫外光穿透力較差，也因此可以將接枝聚合限定在基材的表面發(fā)生，避免了對聚乙烯本體內(nèi)部結(jié)構(gòu)的博破壞，而且紫外光接枝聚合的設備相對成本較低，而且便于連續(xù)化操作，適合工業(yè)化的大規(guī)模生產(chǎn)。
具體而言，所述接枝改性聚乙烯通過包括以下步驟的制備方法制得：將聚乙烯浸漬于光敏劑溶液中，取出后干燥至溶劑揮發(fā)，再將表面涂覆有光敏劑的聚乙烯浸漬于接枝單體溶液中，在紫外光照射下接枝反應，反應在惰性氣氛下進行，反應后將產(chǎn)物在單體的溶劑中回流，除去未反應的單體和單體的聚合物以及光引發(fā)劑，再在水中浸泡，期間換水1-3次。
進一步地，接枝單體溶液中單體的總的濃度為5-15％，紫外光照射反應時間3-10h，通過控制單體濃度和反應時間來控制改性聚乙烯的接枝率在5-8％范圍內(nèi)。接枝率太低，聚乙烯材料表面的高分子不能有效起到吸附油滴和聚集油滴的作用，接枝率太高，油滴不易脫離，不利于聚乙烯填料的長久除油作用。發(fā)明發(fā)現(xiàn)，將接枝改性聚乙烯的接枝率控制在上述范圍內(nèi)，能夠達到最有效的除油目的，并且聚乙烯材料經(jīng)過長達10-30天的運行時間，其除油的效果也不會明顯下降。
進一步地，光敏劑溶液，單體的溶液的溶劑，以及單體的溶劑為揮發(fā)性有機溶劑，比如乙醇，丙酮，乙醚等。所述光敏劑選自二苯甲酮，光敏劑溶液的濃度是5-10wt％，聚乙烯在光敏劑溶液中浸漬時間20-30h；紫外光照射光源為300-400W高壓汞燈，紫外光距離聚乙烯樣品距離為15-20cm，產(chǎn)物在單體的溶劑中回流條件是溫度50-60℃，回流時間沒有特別的限定，能夠充分洗掉聚乙烯表面的單體、單體聚合物以及光敏劑即可，一般為5-20h。在水中浸泡，水的總用量是聚乙烯的5-10倍，浸泡時間10-30h。
本發(fā)明的一體式除油調(diào)節(jié)池能夠兼顧廢水中的中小油分子的處理，同時結(jié)合改性聚乙烯填料和浮筒式浮油吸收器，能夠大大提高對針狀焦廢水的除油效率，使處理后的廢水中含油量大大降低，使調(diào)節(jié)池出水油含量達到30mg/L以下，優(yōu)選實施例達到20mg/L以下，而且連續(xù)運行10天，除油效率也不會明顯降低，方便后續(xù)的進一步處理。
進一步地，步驟(2)中，當LAT低溫蒸發(fā)裝置的冷凝水滿足以下兩個條件任意一個則需要先進行芬頓氧化處理再生化處理：條件1)COD高于2000mg/L，或者條件2)揮發(fā)酚含量高于15mg/L。具體是芬頓催化氧化塔中通過加入雙氧水，激發(fā)出更多的羥基自由基，用于去除廢水中波動的揮發(fā)酚和其他沸點較低的難生物降解有機物。如果廢水中波動的揮發(fā)酚和其他沸點較低的難生物降解有機物含量減低，可以不需要經(jīng)過芬頓氧化，而直接進行生化處理。
生化處理是采用“動態(tài)水解池+兩級A/O”組合工藝，具體過程為：經(jīng)過預處理后的出水首先進入動態(tài)水解池，進一步降低廢水中污染物的毒性，提高廢水的生化性；動態(tài)水解池的出水進入兩級A/O，進行生化處理，去除廢水中的COD、TN和氨氮，其中，A段DO不大于0.2mg/L，O段DO控制在2-4mg/L；兩級A/O的出水進入二沉池，二沉池的污泥部分回流到兩級A/O體系中，部分排入污泥濃縮池；二沉池的上清液出水進入深度處理工序。生化處理后出水的COD在100mg/L以下。
進一步地，步驟(3)中污泥濃縮池的污泥包含生物處理過程中的二沉池、混凝沉淀池、MBR池中的污泥，向濃縮池中投加絮凝劑，使用污泥脫水機進行污泥脫水，使含水率下降到80％以下，最終污泥外運。
本專利取得了以下有益技術(shù)效果：
一、本發(fā)明技術(shù)方案中，本發(fā)明通過一體式除油調(diào)節(jié)池在對廢水中小分子油處理的同時也對乳化油進行了處理；特別是接枝改性聚乙烯蜂窩填料，極大降低了廢水中的油狀物含量，便于后續(xù)的深度處理。
二、本發(fā)明對聚乙烯蜂窩填料進行接枝改性，一方面提高了除油的效果，另一方面延長了其使用時間，可以保持長時間運行除油效果基本不會下降，降低企業(yè)處理成本。、
三、本發(fā)明中整體工藝流程縮短，結(jié)構(gòu)緊湊，運營維護方便，節(jié)約設備的投資成本和運行成本。
（發(fā)明人：張傳兵;劉智慧;王慧芳;徐亞慧;郭麗娟;莊云萍;張真;龔濤;季福東）
