一种焦化废水RO浓水预处理一体化装置及方法与流程

一种焦化废水ro浓水预处理一体化装置及方法
技术领域
1.本发明涉及污水处理技术领域，尤其是一种焦化废水ro浓水预处理一体化装置。


背景技术：

2.近年来，随着膜分离技术的快速发展，以反渗透为主的膜法深度处理工艺在工业废水处理领域的应用日益广泛，反渗透技术相较于其它水处理技术具有高效、节能、出水水质好、操作简单和占地面积小等优点，但是在得到净水的同时也产生了大量的反渗透浓水。为了减少反渗透浓水对环境的影响，关于其处理的研究成为水处理领域的研究热点之一。
3.焦化废水的ro浓水具有难降解、芳香族有机物含量高、cod浓度高、硬度高、含盐量高等特点，常规生化法难以处理、实现达标排放。
4.中国专利《一种离子膜电解法资源化利用焦化ro浓水的方法》(202010300572.7)公开了一种离子膜电解法资源化利用焦化ro浓水的方法，包括ro浓水浓缩、微电解、活性炭吸附、化学法除氰、氟、硫酸根和除钙镁离子，采用隔膜电解法将ro浓水中氯化钠转化为可利用的次氯酸钠和氢氧化钠溶液。该发明的工艺可获得次氯酸钠和氢氧化钠溶液，均可作为水处理的药剂，资源化利用。中国专利《一种反渗透浓水处理装置》(201810038306.4)公开了一种反渗透浓水处理装置，包括调节池、高级氧化池、反流曝气滤池、吸附沉淀池和砂滤池；高级氧化池包括曝气混合区和沉淀区，曝气混合区底部设置有臭氧曝气盘；反流曝气滤池包括下流区、上流区和污泥区；吸附沉淀池设有吸附区和分离区；废水经调节池进入进入高级氧化池，污染物被氧化分解，经反流曝气滤池好氧反应和过滤，再进入吸附沉淀池进行吸附、沉淀分离，最后经过砂滤池过滤后达标排放。上述两发明专利都存在结构装置多，操作复杂、处理成本高的缺陷。


技术实现要素：

5.本发明要解决的技术问题是：为了解决焦化废水ro浓水处理的技术问题和克服上述专利存在的缺陷，提出一种焦化废水ro浓水预处理一体化装置。
6.本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种焦化废水ro浓水预处理一体化装置，包括气浮分离室、混凝沉淀室、酸化室、高级氧化一室、中和室、多级斜板生化室、高级氧化二室、过滤室、清水室、检修窗和滚轮。
7.所述的气浮分离室设有进水管，所述气浮分离室的中下部设置有气浮盘，所述的气浮盘的上方设有布水管，所述的布水管连接进水管，所述的气浮盘通过管道连接有气浮分离室外的气浮鼓风机。所述的气浮分离室的上部设有溢渣堰、刮渣板和浮渣槽。
8.进一步，为了废水处理的效果更好，所述的布水管设置成同心圆形状或十字形状，布水管上具有水平辐射出水口。
9.进一步，所述的气浮盘是均匀设置有微孔的微孔式曝气盘。气浮分离室是气浮去除废水中密度小于和等于水的密度的悬浮物。
10.所述的混凝沉淀室和气浮分离室之间设有两块混凝沉淀室倾斜顶板，两块混凝沉
淀室倾斜顶板一上一下相对设置在室壁上，混凝沉淀室倾斜顶板与室壁的夹角为75
°
，两块混凝沉淀室倾斜顶板起到隔离作用，避免混凝沉淀室与气浮分离室相互干扰。
11.所述的混凝沉淀室包括混凝搅拌区和混凝沉淀区。所述的混凝搅拌区位于气浮分离室的正下方，混凝沉淀区与混凝搅拌区并排布置；混凝搅拌区连接设有混凝剂添加计量器，混凝剂添加计量器添加的混凝剂为聚合硫酸铁溶液，混凝搅拌区设有混凝搅拌器；混凝搅拌区的下部设有倾斜的混凝搅拌区底板，混凝搅拌后的水沿倾斜的混凝搅拌区底板流入混凝沉淀区的中下部。所述的混凝搅拌区和混凝沉淀区之间设有混凝沉淀区挡流板，混凝沉淀区挡流板设置有45
°
的转角，转角转向混凝搅拌区一侧，混凝沉淀区挡流板末端与混凝搅拌区底板间留有一定距离；混凝沉淀区底部设计成锥形结构，在锥形结构下部设置有混凝沉淀室排放阀。
12.所述酸化室设置在混凝沉淀室的上部一侧，酸化室连接酸碱测控器，所述的酸碱测控器包括ph值测量探头和酸液计量添加器，ph值测量探头镶嵌在酸化室的内壁上，酸碱测控器调控废水的ph值为2～4。进一步，酸液计量添加器添加的酸液为废硫酸或废盐酸。酸化室设有酸化室搅拌器；酸化室的下部设有倾斜的酸化室底板。
13.所述的高级氧化一室包括高级氧化搅拌区和高级氧化沉淀区。所述的高级氧化搅拌区位于酸化室正下方，处于混凝沉淀室的下部一侧，高级氧化沉淀区位于酸化室和高级氧化搅拌区的一侧；高级氧化搅拌区设有高级氧化剂添加计量器，高级氧化搅拌区设有高级氧化搅拌器；高级氧化搅拌区的下部设有倾斜的高级氧化搅拌区底板，搅拌后的水沿倾斜的高级氧化搅拌区底板流入高级氧化沉淀区的中下部。所述的高级氧化搅拌区和高级氧化沉淀区之间设有高级氧化沉淀区挡流板，高级氧化沉淀区挡流板设置有45
°
的转角，转角转向高级氧化搅拌区一侧，高级氧化沉淀区挡流板末端与高级氧化搅拌区底板间留有一定距离；高级氧化沉淀区底部设计成锥形结构，在锥形结构下部设置有高级氧化一室排放阀。
14.高级氧化剂添加计量器添加的高级氧化剂为过氧化氢溶液和铁碳剂。进一步地，所述的铁碳剂的制作过程为：
①
用除盐水对活性炭进行反复冲洗至无浑浊；
②
在蒸馏水中浸泡12～24h；
③
在105～110℃下烘干12～24h；
④
将烘干后的活性炭浸入硫酸亚铁的溶液中2～12h；
⑤
过滤、在105～110℃下烘干12～24h；
⑥
转入马福炉中在400～550℃下煅烧4～12h，制得所需的铁碳剂。
15.所述的中和室设置在高级氧化一室的一侧，中和室和高级氧化一室之间上部设有过滤板，过滤板阻止铁碳剂进入中和室。中和室设有中和室搅拌器。中和室连接ph值自动测控器，所述的ph值自动测控器包括ph值探头和碱液添加计量器，ph值探头镶嵌在中和室的内壁上，ph值自动测控器调控废水的ph值为6～8。进一步，碱液添加计量器添加的碱液为氢氧化钠溶液。
16.所述多级斜板生化室设置在中和室的一侧、上部，且一直延伸至混凝沉淀区的上部；多级斜板生化室斜挎在焦化废水ro浓水预处理一体化装置的中部。多级斜板生化室的底板为倾斜状，便于固体物的沉淀和收集。多级斜板生化室中下部的顶板为倾斜状，便于甲烷气体的聚集和回收利用，多级斜板生化室上部的顶板设计成凸起状，凸起状的最高处设计有集气管。多级斜板生化室最底部设计成锥形结构，锥形结构连接多级斜板生化室排放阀。多级斜板生化室内随着生化反应的进行和氧气的消耗逐渐形成兼氧级、缺氧级和厌氧级反应区；多级斜板生化室的顶板上均设置有填料挂钩，兼氧级、缺氧级和厌氧级反应区内
分别在挂钩上悬挂兼氧填料、缺氧填料和厌氧填料。
17.所述的高级氧化二室设置在多级斜板生化室上部的一侧；高级氧化二室的中下部设置有臭氧曝气盘，所述的臭氧曝气盘通过管道连接有高级氧化二室外的臭氧鼓风机，臭氧鼓风机连通臭氧发生器。进一步，所述的臭氧曝气盘是均匀设置有微孔的微孔式曝气盘。
18.所述过滤室位于高级氧化二室的一侧，过滤室内充填滤料，过滤室的两侧设置带有孔洞的滤料隔板。滤料隔板使得滤料不流失。
19.所述清水室位于过滤室的一侧，过滤室过滤后的水进入清水室，清水室设有溢流堰，溢流堰连通出水管，出水管排出的水回用或进一步处理。
20.所述检修窗设置在焦化废水ro浓水预处理一体化装置的侧壁上，检修窗为长方形或圆形结构，检修窗为张开式，检修窗的四周设有橡胶密封圈，检修窗关闭时实现密闭不漏水。检修窗设有若干个。
21.所述滚轮采用万向轮，设置在焦化废水ro浓水预处理一体化装置的最底部，滚轮设有四个。
22.采用上述焦化废水ro浓水预处理一体化装置进行水处理的步骤如下：
23.①
焦化废水ro浓水通过进水管进入气浮分离室，位于布水管下方的气浮盘产生大量细小气泡，气泡与悬浮物依附形成浮渣在浮力作用下上升至水面，浮渣通过刮渣板和浮渣槽排出。气浮分离室气浮去除废水中密度小于和等于水的密度的悬浮污染物。
24.②
然后水通过混凝沉淀室倾斜顶板之间的空隙进入混凝搅拌区，混凝剂添加计量器添加混凝剂，混凝搅拌器对水进行搅拌，水发生混凝反应。固体物在重力的作用下下沉到混凝沉淀区的下部，通过底部的混凝沉淀室排放阀排出。
25.③
混凝沉淀分离后的水进入酸化室，酸液计量添加器添加酸液，酸化室搅拌器对水进行搅拌混合，调控废水的ph值为2～4。
26.④
然后水进入高级氧化搅拌区，高级氧化剂添加计量器添加过氧化氢溶液和铁碳剂，高级氧化搅拌器对水进行搅拌混合，铁碳剂表面的活性位点催化过氧化氢分解产生
·
oh，
·
oh具有强氧化性，废水中的污染物被氧化分解。氧化分解后的废水进入高级氧化沉淀区，固体物在重力的作用下下沉到高级氧化沉淀区的下部，通过底部的高级氧化一室排放阀排出；排出的铁碳剂脱水、干燥、再生回收利用。
27.⑤
高级氧化一室氧化处理后的水进入中和室，碱液添加计量器添加碱液，中和室搅拌器对水进行搅拌混合，调控废水的ph值为6～8。
28.⑥
中和后的水进入多级斜板生化室后，沿多级斜板生化室的顶、底板上升，依次通过兼氧级、缺氧级和厌氧级，多级斜板生化室填料上的微生物与废水中的有机物充分接触。兼氧级的兼性菌、缺氧级和厌氧级的异养菌将废水中的大分子有机物分解为小分子有机物，不溶性的有机物转化成可溶性有机物。分解后的小分子通过细胞壁进入到细胞体内转化成更为简单的化合物并被分配到细胞外,产生挥发性脂肪酸,同时还有部分的醇类、乳酸、二氧化碳、氢气、氨、硫化氢等产物产生，最终乙酸、氢气、碳酸、甲酸和甲醇都被转化成甲烷、二氧化碳和新的细胞物质。多级斜板生化室上部的集气管收集产生的甲烷气体，回收利用。多级斜板生化室填料上脱落的老化的细菌块在重力的作用下下沉到多级斜板生化室最底部的锥形结构中，通过多级斜板生化室排放阀排出。
29.⑦
多级斜板生化室处理后的水进入高级氧化二室，臭氧曝气盘产生大量细小臭氧
气泡，臭氧被溶入水中并夺取污染物的氢原子，使链烃羰基化，生成醛、酮、醇或酸；芳香化合物先被氧化为酚，再氧化为酸；臭氧打开污染物上的双键发生加成反应；同时氧原子进入芳香环发生取代反应。水中的污染物被进一步地氧化分解生成二氧化碳和水。
30.⑧
高级氧化二室氧化处理后的水进入过滤室，滤料对水进行过滤。
31.⑨
过滤室过滤后的水进入清水室，清水室设有的溢流堰连通出水管，出水管排出的水回用或进一步处理。
32.本发明的有益效果是：
①
本发明装置结构简单，建造、安装、操作方便；
②
利用气浮和混凝沉淀去除悬浮物，为后续处理单元降低污染物浓度；
③
利用两次高级氧化技术氧化污染物，氧化彻底，效率高；
④
多级斜板生化室提供了兼氧、缺氧和厌氧的生化反应条件，把废水中的乙酸、氢气、碳酸、甲酸和甲醇转化成甲烷、二氧化碳和新的细胞物质；
⑤
最终出水回用或进一步处理，实现零排放。
附图说明
33.下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
34.图1是本发明的实施例的结构示意图。
35.图1中：1.气浮分离室，1-1.进水管，1-2.气浮盘，1-3.布水管，1-4.气浮鼓风机，1-5.溢渣堰，1-6.刮渣板，1-7.浮渣槽，2.混凝沉淀室，2-1.混凝沉淀室倾斜顶板，2-2.混凝搅拌区，2-3.混凝沉淀区，2-4.混凝剂添加计量器，2-5.混凝搅拌器，2-6.混凝沉淀区挡流板，2-7.混凝沉淀室排放阀，3.酸化室，3-1.酸碱测控器，3-2.酸化室搅拌器，4.高级氧化一室，4-1.高级氧化搅拌区，4-2.高级氧化沉淀区，4-3.高级氧化剂添加计量器，4-4.高级氧化搅拌器，4-5.高级氧化沉淀区挡流板，4-6.高级氧化一室排放阀，5.中和室，5-1.过滤板，5-2.中和室搅拌器，5-3.ph值自动测控器，6.多级斜板生化室，6-1.集气管，6-2.多级斜板生化室排放阀，6-3.兼氧填料，6-4.缺氧填料，6-5.厌氧填料，7.高级氧化二室，7-1.臭氧曝气盘，7-2.臭氧鼓风机，7-3.臭氧发生器，8.过滤室，9.清水室，9-1.溢流堰，10.检修窗，11.滚轮。
具体实施方式
36.现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。
37.实施例
38.如图1所示的本发明的一种焦化废水ro浓水预处理一体化装置为长方体结构，包括气浮分离室1、混凝沉淀室2、酸化室3、高级氧化一室4、中和室5、多级斜板生化室6、高级氧化二室7、过滤室8、清水室9、检修窗10和滚轮11。
39.所述的气浮分离室1设有进水管1-1，所述气浮分离室1的中下部设置有气浮1-2盘，所述的气浮盘1-2的上方设有布水管1-3，所述的布水管1-3连接进水管1-1，所述的气浮盘1-2通过管道连接有气浮分离室1外的气浮鼓风机1-4。所述的气浮分离室的上部设有溢渣堰1-5、刮渣板1-6和浮渣槽1-7，为了废水处理的效果更好，所述的布水管1-3设置成同心圆形状，布水管1-3上具有水平辐射出水口。进一步，所述的气浮盘1-2是均匀设置有微孔的微孔式曝气盘。气浮分离室1气浮去除废水中密度小于等于水的密度的悬浮物。
40.所述的混凝沉淀室2和气浮分离室1之间设有两块混凝沉淀室倾斜顶板2-1，两块混凝沉淀室倾斜顶板2-1一上一下相对设置在室壁上，且混凝沉淀室倾斜顶板2-1与室壁的夹角为75
°
，两块混凝沉淀室倾斜顶板2-1起到隔离作用，避免混凝沉淀室2与气浮分离室1之间的水流相互干扰。
41.所述的混凝沉淀室2包括混凝搅拌区2-2和混凝沉淀区2-3。所述的混凝搅拌区2-2位于气浮分离室1的正下方，混凝沉淀区2-3与混凝搅拌区2-2并排布置；混凝搅拌区2-2连接混凝剂添加计量器2-4，混凝剂添加计量器2-4添加的混凝剂为聚合硫酸铁溶液，混凝搅拌区2-2设有混凝搅拌器2-5；混凝搅拌区2-2的下部设有倾斜的混凝搅拌区底板，混凝搅拌后的水沿倾斜的混凝搅拌区底板流入混凝沉淀区2-3的中下部。所述的混凝搅拌区2-2和混凝沉淀区2-3之间设有混凝沉淀区挡流板2-6，混凝沉淀区挡流板2-6设置有45
°
的转角，转角转向混凝搅拌区2-2一侧，混凝沉淀区挡流板2-6末端与混凝搅拌区底板间留有一定距离；混凝沉淀区2-3底部设计成锥形结构，在锥形结构下部设置有混凝沉淀室排放阀2-7。
42.所述酸化室3设置在混凝沉淀室2的上部一侧，酸化室3连接酸碱测控器3-1，所述的酸碱测控器3-1包括ph值测量探头和酸液计量添加器，ph值测量探头镶嵌在酸化室3的内壁上，酸碱测控器3-1调控废水的ph值为3。进一步，酸液计量添加器添加的酸液为废盐酸。酸化室3设有酸化室搅拌器3-2；酸化室3的下部设有倾斜的酸化室底板。
43.所述的高级氧化一室4包括高级氧化搅拌区4-1和高级氧化沉淀区4-2。所述的高级氧化搅拌区4-1位于酸化室3正下方，处于混凝沉淀室2的下部一侧，高级氧化沉淀区4-2位于酸化室3和高级氧化搅拌区4-1的一侧；高级氧化搅拌区4-1设有高级氧化剂添加计量器4-3，高级氧化搅拌区4-1设有高级氧化搅拌器4-4；高级氧化搅拌区4-1的下部设有倾斜的高级氧化搅拌区底板，搅拌后的水沿倾斜的高级氧化搅拌区底板流入高级氧化沉淀区4-2的中下部。所述的高级氧化搅拌区4-1和高级氧化沉淀区4-2之间设有高级氧化沉淀区挡流板4-5，高级氧化沉淀区挡流板4-5设置有45
°
的转角，转角转向高级氧化搅拌区4-1一侧，高级氧化沉淀区挡流板4-5末端与高级氧化搅拌区底板间留有一定距离；高级氧化沉淀区底部设计成锥形结构，在锥形结构下部设置有高级氧化一室排放阀4-6。
44.进一步地，高级氧化剂添加计量器4-3添加的高级氧化剂为过氧化氢溶液和铁碳剂。所述的铁碳剂的制作过程为：
①
用除盐水对活性炭进行反复冲洗至无浑浊；
②
在蒸馏水中浸泡12h；
③
过滤、在110℃下烘干16h；
④
将烘干后的活性炭浸入硫酸亚铁的溶液中6h；
⑤
过滤、在110℃下烘干12h；
⑥
转入马福炉中在500℃下煅烧8h，制得所需的铁碳剂。
45.所述的中和室5设置在高级氧化一室4的一侧，中和室5和高级氧化一室4之间上部设有过滤板5-1，过滤板5-1阻止铁碳剂进入中和室5。中和室5设有中和室搅拌器5-2。中和室5连接ph值自动测控器5-3，所述的ph值自动测控器5-3包括ph值探头和碱液添加计量器，ph值探头镶嵌在中和室5的内壁上，ph值自动测控器调控废水的ph值为7。进一步，碱液添加计量器添加的碱液为氢氧化钠溶液。
46.所述多级斜板生化室6设置在中和室5的一侧、上部，且一直延伸至混凝沉淀区2-3的上部。多级斜板生化室6的底板为倾斜状，便于固体物的沉淀和收集。多级斜板生化室6的中下部的顶板为倾斜状，便于甲烷气体的聚集和回收利用，多级斜板生化室6的上部的顶板设计成凸起状，凸起状的最高处设计有集气管6-1。多级斜板生化室6的最底部设计成锥形结构，锥形结构连接多级斜板生化室排放阀6-2。多级斜板生化室6内随着生化反应的进行
和氧气的消耗逐渐形成兼氧级、缺氧级和厌氧级反应区；多级斜板生化室6的顶板上均设置有填料挂钩，兼氧级、缺氧级和厌氧级反应区内分别在挂钩上悬挂兼氧填料6-3、缺氧填料6-4和厌氧填料6-5。
47.所述的高级氧化二室7设置在多级斜板生化室6上部的一侧；高级氧化二室7的中下部设置有臭氧曝气盘7-1，所述的臭氧曝气盘7-1通过管道连接有高级氧化二室7外的臭氧鼓风机7-2，臭氧鼓风机7-2连通臭氧发生器7-3。进一步，所述的臭氧曝气盘7-1是均匀设置有微孔的微孔式曝气盘。
48.所述的过滤室8位于高级氧化二室7的一侧，过滤室8内充填滤料，过滤室8的两侧设置带有孔洞的滤料隔板。
49.所述清水室9位于过滤室8的一侧，过滤室8过滤后的水进入清水室9，清水室设有溢流堰9-1，溢流堰9-1连通出水管，出水管排出的水回用或进一步处理。
50.所述检修窗10设置在焦化废水ro浓水预处理一体化装置的侧壁上，检修窗10为长方形或圆形结构，检修窗10为张开式，检修窗10的四周设有橡胶密封圈，检修窗10关闭时实现密闭不漏水。检修窗10设有若干个。
51.所述滚轮11采用万向轮，设置在焦化废水ro浓水预处理一体化装置的最底部，滚轮设有四个。
52.采用上述焦化废水ro浓水预处理一体化装置进行水处理的步骤如下：
53.①
焦化废水ro浓水通过进水管1-1进入气浮分离室1，气浮盘1-2产生大量细小气泡，气泡与悬浮物依附形成浮渣在浮力作用下上升至水面，浮渣通过刮渣板1-6和浮渣槽1-7排出。气浮分离室1气浮去除废水中密度小于和等于水的密度的悬浮污染物。
54.②
然后水通过混凝沉淀室倾斜顶板2-1之间的空隙进入混凝搅拌区2-2，混凝剂添加计量器2-4添加混凝剂，混凝搅拌器2-5对水进行搅拌，水发生混凝反应。固体物在重力的作用下下沉到混凝沉淀区2-3的下部，通过底部的混凝沉淀室排放阀2-7排出。
55.③
混凝沉淀分离后的水进入酸化室3，酸液计量添加器添加酸液，酸化室搅拌器3-2对水进行搅拌混合，调控废水的ph值为3。
56.④
然后水进入高级氧化搅拌区4-1，高级氧化剂添加计量器4-3添加过氧化氢溶液和铁碳剂，高级氧化搅拌器4-4对水进行搅拌混合，铁碳剂表面的活性位点催化过氧化氢分解产生
·
oh，
·
oh具有强氧化性，废水中的污染物被氧化分解。氧化分解后的废水进入高级氧化沉淀区4-2，固体物在重力的作用下下沉到高级氧化沉淀区4-2的下部，通过底部的高级氧化一室排放阀4-6排出；排出的铁碳剂脱水、干燥、再生回收利用。
57.⑤
高级氧化一室4氧化处理后的水进入中和室5，碱液添加计量器添加碱液，中和室搅拌器5-2对水进行搅拌混合，调控废水的ph值为7。
58.⑥
中和后的水进入多级斜板生化室6后，沿多级斜板生化室6的顶底板上升，依次通过兼氧级、缺氧级和厌氧级，多级斜板生化室填料上的微生物与废水中的有机物充分接触。兼氧级的兼性菌、缺氧级和厌氧级的异养菌将废水中的大分子有机物分解为小分子有机物，不溶性的有机物转化成可溶性有机物。多级斜板生化室上部的集气管6-1收集产生的甲烷气体，回收利用。多级斜板生化室填料上脱落的老化的细菌块在重力的作用下下沉到多级斜板生化室最底部的锥形结构中，通过多级斜板生化室排放阀6-2排出。
59.⑦
多级斜板生化室6处理后的水进入高级氧化二室7，臭氧曝气盘7-1产生大量细
小臭氧气泡，臭氧被溶入水中并夺取污染物的氢原子，使链烃羰基化，生成醛、酮、醇或酸；芳香化合物先被氧化为酚，再氧化为酸；臭氧打开污染物上的双键发生加成反应；同时氧原子进入芳香环发生取代反应。水中的污染物被进一步氧化分解。
60.⑧
高级氧化二室7氧化处理后的水进入过滤室8，滤料对水进行过滤。
61.⑨
过滤室8过滤后的水进入清水室9，清水室9设有的溢流堰9-1连通出水管，出水管排出的水回用或进一步处理。
62.以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。