一种环保型焦化废水硫酸钠蒸发母液脱色工艺及其系统

技术领域

本发明涉及废水处理技术领域，具体是涉及一种环保型焦化废水硫酸钠蒸发母液脱色工艺及其系统。

背景技术

焦化废水脱色一直是焦化废水处理中存在的一个难题，这主要是因为焦化废水中部分有机化合物无法降解，这些化合物中有些含有烯键、羧基、酰胺基、磺酰胺基、羰基和硝基等生色团，并且含有—NH2、—NHR、—NR2、—OR、—OH和—SH等助色团，它们的相互作用造成生化出水色度仍然很高。此外，这些基团都是极性的，因此使出水中有机物易溶于水，并有可能使烷烃化合物发生乳化，在水中发生高度的分散作用，从而生成难于脱色的水溶液或胶体溶液。还有一个原因就是长期以来对焦化废水的处理都集中在氨氮、COD、BOD5及有毒有害的物质如氰化物的去除，对色度的去除缺乏针对性的研究。

目前工程上对焦化废水的处理主要采用生化法，但生化法对焦化废水色度的去除不很理想，关于焦化废水色度达标排放的报道也很少。针对生化法脱色效果不理想这一问题，通常在生化出水后加上活性炭或粉煤灰吸附、混凝等深度处理工艺对其进行脱色。活性炭脱色效果较好，但存在再生困难、运行费用高等问题；粉煤灰等成本低且达到以废治废的目的，但使用后大量粉煤灰的处置是一个大问题。

因此，本发明设计了一种环保型焦化废水硫酸钠蒸发母液脱色工艺及其系统来优化上述问题。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种环保型焦化废水硫酸钠蒸发母液脱色工艺及其系统。

本发明的技术方案是：一种环保型焦化废水硫酸钠蒸发母液脱色工艺，包括以下步骤：

S1、蒸发处理：

先将预处理后的焦化废水引入蒸发系统蒸发后得到硫酸钠蒸发母液；

S2、氧化处理：

将S1得到的所述硫酸钠蒸发母液引入氧化池中，加入占其质量2～5％的氧化剂，在65～95℃下连续氧化处理10～11h，氧化完成后通过超滤得到浓缩的硫酸钠蒸发母液；

S3、脱色处理：

将S2得到的所述浓缩的硫酸钠蒸发母液的pH调节至7～8，再引入好氧条件下的脱色系统中，调节温度为45～55℃后，开启功率为550～600W紫外灯；再添加改性脱色剂、氯化钠溶液，脱色2.5～4h后纳滤得到脱色的硫酸钠蒸发母液；其中，改性脱色剂的添加量为60～150mg/L，氯化钠溶液的质量浓度为9～11％，氯化钠溶液的添加量为35～150mg/L。

进一步地，步骤S1中，所述预处理为：将焦化废水倒入厌氧环境下的预处理池中，并向其添加聚丙烯酰胺絮凝剂，聚丙烯酰胺絮凝剂的添加量为15～20mg/L，搅拌反应5～10min后进行固液分离。

说明：通过厌氧环境破坏难降解有机物的结构，生成能降解和易降解产物，提高废水的可生化性；加入絮凝剂可以更易将焦化废水中的污泥等污染物反应形成固态物固液分离。

进一步地，步骤S2中，所述氧化处理中，氧化剂为浓度为0.05～0.09mol/L的二氧化氯。

说明：通过二氧化氯中的原子氧和自身的强氧化能力而达到分解色素和杂质的目的，且可以提高化学反应的活性，利于后续脱色处理的进行。

进一步地，所述步骤S2中，超滤的截留分子量为600～900道尔顿，操作压力为0.2～0.4Mpa。

说明：通过超滤可以提高硫酸钠蒸发母液的浓缩程度，减少杂质的影响。

进一步地，所述步骤S3中，所述脱色处理中，所述好氧条件下溶解氧的浓度为2.0～2.5mg/L。

说明：保持良好的好氧条件，能够保证脱色处理的高效进行。

进一步地，所述纳滤的截留分子量为100～150道尔顿，操作压力为0.8～0.9Mpa。

说明：通过纳滤可以提高硫酸钠蒸发母液的浓缩程度，减少杂质的影响。

进一步地，步骤S1中，蒸发结束后，先向硫酸钠蒸发母液B中添加粉煤灰进行吸附，搅拌35～45min后再离心；其中，粉煤灰的添加量为10～15g/L。

说明：粉煤灰具有发达的大孔，比表面积较大，表面能高，对染料分子具有一定的吸附能力，对废水中许多污染物质，尤其是有机物具有较强的吸附和絮凝共沉作用。

进一步地，步骤S3中，所述脱色处理中，改性脱色剂按重量份数计包括8～9份的双氰胺甲醛树脂、1～2份的羧甲基壳聚糖。

说明：用羧甲基壳聚糖对双氰胺甲醛树脂进行改性得到的改性脱色剂能够在去除COD和氰化物的同时，产生良好的脱色作用。

进一步地，所述脱色处理中，改性脱色剂与氯化钠溶液采用交替添加的方式：先添加改性脱色剂，再添加氯化钠溶液，直至改性脱色剂添加结束；

改性脱色剂的单次添加量不变均为总添加量的25％，氯化钠溶液的初始添加量为改性脱色剂添加量的0.5～0.8倍，且氯化钠溶液的单次添加量随添加次数的增加而依次增加10～15％。

说明：通过交替添加改性脱色剂和氯化钠溶液，能够改变单次添加改性脱色剂和氯化钠溶液的配比时，使在不同时间不同处理状态下能够更好地发挥改性脱色剂和氯化钠溶液的配合脱色作用，通过少量多次的添加，能够进一步与硫酸钠蒸发母液进行反应，加强脱色效果。

任一一种环保型焦化废水硫酸钠蒸发母液脱色工艺所用系统，所述系统包括依次连接的预处理池、蒸发系统、氧化池、pH调节池以及脱色系统；

所述预处理池中包括用于使焦化废水、絮凝剂进行厌氧反应的厌氧腔以及与厌氧腔底部连接并用于对反应完成后的反应产物进行固液分离的滤网；

所述蒸发系统中包括用于对预处理后的焦化废水进行加热的加热器、用于使加热器形成的蒸汽与剩余的焦化废水分离的分离室、用于使蒸汽冷凝成硫酸钠蒸发母液的冷凝器、用于使剩余焦化废水循环至加热器继续蒸发的循环泵、用于抽除不凝或未凝饱和蒸汽的真空泵；

所述氧化池中设有用于调节反应温度的第一温度调节器，用于对硫酸钠蒸发母液与氧化剂反应完成后的产物进行超滤的超滤模块，所述超滤模块包括超滤膜以及第一压力调节阀；

所述pH调节池用于调节超滤得到的浓缩的硫酸钠蒸发母液的pH，pH调节池中设有外接电源的pH感应器以及与pH感应器相连接的酸碱液储液罐；

所述脱色系统包括脱色釜，用于调节脱色釜中溶解氧浓度的曝气系统，用于调节脱色温度的第二温度调节器，用于添加改性炭脱色剂和氯化钠的定量控制器，以及用于对脱色处理后的硫酸钠蒸发母液进行纳滤的纳滤模块，所述纳滤模块包括纳滤膜以及第二压力调节阀。

本发明的有益效果是：

(1)本发明焦化废水脱色工艺通过氧化加脱色双重脱色处理，使焦化废水中对生物难降解且引起色度的物质得以去除的同时高效减少COD的浓度，去除率高达99％以上，且所用试剂与硫酸钠蒸发母液反应时不会产生额外的废气以及污染物，起到环保的效果。

(2)本发明焦化废水脱色工艺通过在脱色处理时交替添加改性脱色剂和氯化钠溶液，逐步增强改性脱色剂和氧化铝的配合效果，进一步提高氯化钠溶液对脱色的辅助力度；且通过这种少量多次的添加可以提高脱色处理效果。

附图说明

图1是本发明实施例1脱色工艺的系统流程图。

具体实施方式

下面结合具体实施方式来对本发明进行更进一步详细的说明，以更好地体现本发明的优势。

实施例1

一种环保型焦化废水硫酸钠蒸发母液脱色工艺，包括以下步骤：

S1、蒸发处理：

将焦化废水倒入厌氧环境下的预处理池中，并向其添加聚丙烯酰胺絮凝剂，聚丙烯酰胺絮凝剂的添加量为18mg/L，搅拌反应8min后进行固液分离；再将预处理后的焦化废水引入蒸发系统蒸发后得到硫酸钠蒸发母液；

蒸发结束后，先向硫酸钠蒸发母液B中添加粉煤灰进行吸附，搅拌40min后再离心；其中，粉煤灰的添加量为13g/L；

S2、氧化处理：

将S1得到的所述硫酸钠蒸发母液引入氧化池中，加入占其质量3％的氧化剂，氧化剂为浓度为0.07mol/L的二氧化氯，在80℃下连续氧化处理10.5h，氧化完成后通过超滤得到浓缩的硫酸钠蒸发母液；超滤的截留分子量为750道尔顿，操作压力为0.3Mpa；

S3、脱色处理：

将S2得到的所述浓缩的硫酸钠蒸发母液的pH调节至7，再引入溶解氧的浓度为2.3mg/L的脱色系统中，调节温度为50℃后，开启功率为580W的紫外灯；再一次性添加改性脱色剂、氯化钠溶液，改性脱色剂按重量份数计包括8.5份的双氰胺甲醛树脂、1.5份的羧甲基壳聚糖；脱色3h后纳滤得到脱色的硫酸钠蒸发母液；其中，改性脱色剂的添加量为95mg/L，氯化钠溶液的质量浓度为10％，氯化钠溶液的添加量为75mg/L；

上述一种环保型焦化废水硫酸钠蒸发母液脱色工艺所用系统，包括依次连接的预处理池、蒸发系统、氧化池、pH调节池以及脱色系统；

所述预处理池中包括用于使焦化废水、絮凝剂进行厌氧反应的厌氧腔以及与厌氧腔底部连接并用于对反应完成后的反应产物进行固液分离的滤网；

所述蒸发系统中包括用于对预处理后的焦化废水进行加热的加热器、用于使加热器形成的蒸汽与剩余的焦化废水分离的分离室、用于使蒸汽冷凝成硫酸钠蒸发母液的冷凝器、用于使剩余焦化废水循环至加热器继续蒸发的循环泵、用于抽除不凝或未凝饱和蒸汽的真空泵；所述蒸发系统采用市售的MVR单效蒸发器；

所述氧化池中设有用于调节反应温度的第一温度调节器，用于对硫酸钠蒸发母液与氧化剂反应完成后的产物进行超滤的超滤模块，所述超滤模块包括超滤膜以及第一压力调节阀；所述第一温度调节器采用外接电源的现有技术设备，超滤膜采用市售的中空纤维超滤膜，孔径为0.001～0.02um，第一压力调节阀采用市售的超滤进水蝶阀；

所述pH调节池用于调节超滤得到的浓缩的硫酸钠蒸发母液的pH，pH调节池中设有外接电源的pH感应器以及与pH感应器相连接的酸碱液储液罐；pH调节池内采用市售的pH自动加药系统；

所述脱色系统包括脱色釜，用于调节脱色釜中溶解氧浓度的曝气系统，用于调节脱色温度的第二温度调节器，用于添加改性炭脱色剂和氯化钠的定量控制器，以及用于对脱色处理后的硫酸钠蒸发母液进行纳滤的纳滤模块，所述纳滤模块包括纳滤膜以及第二压力调节阀；所述定量控制器采用市售的现有技术设备，所述第二温度调节器采用外接电源的现有技术设备，所述纳滤膜采用市售的混合型复合纳滤膜，孔径为1～2nm，第二压力调节阀采用市售的浓缩水阀。

实施例2

本实施例与实施例1不同之处在于，聚丙烯酰胺絮凝剂的添加量为15mg/L。

实施例3

本实施例与实施例1不同之处在于，聚丙烯酰胺絮凝剂的添加量为20mg/L。

实施例4

本实施例与实施例1不同之处在于，粉煤灰的添加量为10g/L。

实施例5

本实施例与实施例1不同之处在于，粉煤灰的添加量为15g/L。

实施例6

本实施例与实施例1不同之处在于，二氧化氯的浓度为0.05mol/L，二氧化氯的添加量占比为2％。

实施例7

本实施例与实施例1不同之处在于，二氧化氯的浓度为0.09mol/L，二氧化氯的添加量占比为5％。

实施例8

本实施例与实施例1不同之处在于，氧化处理的温度为65℃，时间为10h。

实施例9

本实施例与实施例1不同之处在于，氧化处理的温度为95℃，时间为11h。

实施例10

本实施例与实施例1不同之处在于，脱色处理的温度为45℃，时间为2.5h。

实施例11

本实施例与实施例1不同之处在于，脱色处理的温度为55℃，时间为4h。

实施例12

本实施例与实施例1不同之处在于，改性脱色剂的总添加量为60mg/L，氯化钠溶液的添加量为35mg/L。

实施例13

本实施例与实施例1不同之处在于，改性脱色剂的总添加量为150mg/L，氯化钠溶液的添加量为150mg/L。

实施例14

本实施例与实施例1不同之处在于，氯化钠溶液的质量浓度为9％。

实施例15

本实施例与实施例1不同之处在于，氯化钠溶液的质量浓度为11％。

实施例16

本实施例与实施例1不同之处在于，溶解氧的浓度为2.0mg/L，紫外灯的功率为550W。

实施例17

本实施例与实施例1不同之处在于，溶解氧的浓度为2.5mg/L，紫外灯的功率为600W。

实施例18

本实施例与实施例1不同之处在于，改性脱色剂按重量份数计包括8份的双氰胺甲醛树脂、2份的羧甲基壳聚糖。

实施例19

本实施例与实施例1不同之处在于，改性脱色剂按重量份数计包括9份的双氰胺甲醛树脂、1份的羧甲基壳聚糖。

实施例20

本实施例与实施例1不同之处在于，超滤的截留分子量为600道尔顿，操作压力为0.2Mpa；纳滤的截留分子量为100道尔顿，操作压力为0.8Mpa。

实施例21

本实施例与实施例1不同之处在于，超滤的截留分子量为900道尔顿，操作压力为0.4Mpa；纳滤的截留分子量为150道尔顿，操作压力为0.9Mpa。

实施例22

本实施例与实施例1不同之处在于，所述脱色处理中，改性脱色剂与氯化钠溶液采用交替添加的方式：先添加改性脱色剂，再添加氯化钠溶液，直至改性脱色剂添加结束；

改性脱色剂的单次添加量不变均为总添加量的25％，氯化钠溶液的初始添加量为改性脱色剂添加量的0.6倍，且氯化钠溶液的单次添加量随添加次数的增加而依次增加12％。

实施例23

本实施例与实施例1不同之处在于，氯化钠溶液的初始添加量为改性脱色剂添加量的0.5倍。

实施例24

本实施例与实施例1不同之处在于，氯化钠溶液的初始添加量为改性脱色剂添加量的0.8倍。

实施例25

本实施例与实施例1不同之处在于，氯化钠溶液的单次添加量随添加次数的增加而依次增加10％。

实施例26

本实施例与实施例1不同之处在于，氯化钠溶液的单次添加量随添加次数的增加而依次增加15％。

实验例

针对各个实施例所脱色的硫酸钠蒸发母液，分别取各实施例的样件5份，以测试硫酸钠蒸发母液的脱色效果，每个实施例的5份样件的脱色结果取平均值，作为该实施例的脱色结果，具体探究如下：

1、探究脱色工艺中的各步骤参数对硫酸钠蒸发母液脱色效果的影响。

以实施例1-26以及对照例1-4作为实验对比，结果如表1所示：

表1实施例以及对照例对硫酸钠蒸发母液脱色率(％)的影响

对照例1与实施例1不同之处在于，脱色剂选用同样浓度的双氰胺甲醛树脂；

对照例2与实施例1不同之处在于，脱色处理时不使用紫外灯；

对照例3与实施例1不同之处在于，采用普通滤网过滤方式，不采用超滤、纳滤的方式过滤；

对照例4与实施例22不同之处在于，氯化钠溶液的单次添加量保持不变；

由表1结果可知，对照例1-对照例4的脱色率均低于实施例1-26，说明脱色剂的改性、紫外灯的使用以及超滤纳滤的方式均在一定程度上提高了对焦化废水硫酸钠蒸发母液的脱色效果；且氯化钠溶液的添加方式也对脱色有一定的影响，从数据中可以看出，本发明工艺添加方式提高了对焦化废水硫酸钠蒸发母液的脱色效果；

从实施例1、9、11的结果可得，当氧化处理和脱色处理的温度升高、时间增长，脱色效果会有一定的提高，但相对于实施例1的提高效果较弱；从实施例13的结果可得，当改性脱色剂和氯化钠溶液的添加量较高时，脱色效果更好，但脱色效果的提高幅度相对于添加量的增加幅度来说不够具有优异性；因此在实施例1-21之间，实施例1的参数是脱色效果相对更好的选择；

但从实施例22-26的数据可知，实施例1-21中一次添加改性脱色剂、氯化钠溶液的方式效果相比更弱，少量多次地添加以及在反应时间的变化中改变改性脱色剂与氯化钠溶液的配比关系，脱色效果更好；并从数据对比而言，实施例22的脱色效果相对更优。