一种除假性COD的焦化废水处理装置和方法专利检索-水废水污水或污泥的处理专利检索查询-专利查询网

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一种除假性COD的焦化废水处理装置和方法
申请号	CN202311700431.4	申请日	2023-12-12	公开(公告)号	CN117800517A	公开(公告)日	2024-04-02
申请人	南京环保产业创新中心有限公司;			发明人	姜笔存; 李智饶; 邱玉; 刘浩亮; 于志祥;
摘要	本发明公开了一种除假性COD的焦化废水处理装置和方法，属于废水处理技术领域。本发明通过合理设置调酸池、空气氧化反应器、中和脱气池、蒸发器、分离器和结晶器，能够大幅降低焦化废水中的亚硝酸盐含量，结合蒸馏、结晶等步骤，去除废水中的假性COD，实现硝酸盐资源化回收利用，对废水的预处理效果以及后续废水处理准确分析判断具有一定的帮助且具有一定的经济效益。
权利要求	1.一种除假性COD的焦化废水处理装置，其特征在于：依次包括调酸池(100)、空气氧化反应器(200)、中和脱气池(300)、蒸发器(400)、分离器(500)和结晶器(600)；调酸池(100)上设置有第一进口(101)和第一出口(102)，顶部设置有硫酸加药口(103)和双氧水加药口(104)，第一出口(102)通过管道与空气氧化反应器(200)的第二进口(201)相连接；空气氧化反应器(200)内设置有气体分布器(210)，空气氧化反应器(200)顶部设置有第一出气口(202)，空气氧化反应器(200)底部设置有第二出口(203)，第二出口(203)通过管道与中和脱气池(300)的第三进口(301)相连接；中和脱气池(300)内设置有曝气器(310)，中和脱气池(300)上设置有第三出口(302)，第三出口(302)通过管道与蒸发器(400)顶部的第四进口(401)相连接；蒸发器(400)底部设置有第四出口(402)，第四出口(402)通过管道与结晶器(600)相连接，蒸发器(400)上设置有第二出气口(403)，第二出气口(403)通过管道与分离器(500)相连接；分离器(500)顶部设置有第三出气口(501)，第三出气口(501)通过管道与空气氧化反应器(200)内设置的气体分布器(210)相连接。 2.根据权利要求1所述的一种除假性COD的焦化废水处理装置，其特征在于：所述空气氧化反应器(200)内设置有多层筛板(220)，筛板(220)的孔径为1‑10mm，筛板(220)的间距为空气氧化反应器(200)半径的1‑5倍。 3.根据权利要求1所述的一种除假性COD的焦化废水处理装置，其特征在于：所述空气氧化反应器(200)内部上方设置有气液分离区(230)，所述气液分离区(230)占空气氧化反应器(200)总体积的5％‑25％。 4.根据权利要求1所述的一种除假性COD的焦化废水处理装置，其特征在于：所述气体分布器(210)的出气孔孔径为0.05‑100μm，曝气器(310)的出气孔孔径为1‑5mm。 5.根据权利要求1所述的一种除假性COD的焦化废水处理装置，其特征在于：所述中和脱气池(300)顶部设置有液碱加药口(303)，并且曝气器(310)通过管道与鼓风机(320)相连接。 6.根据权利要求1‑5中任一项所述的一种除假性COD的焦化废水处理装置，其特征在于：所述空气氧化反应器(200)为鼓泡塔反应器，高径比为5‑13。 7.一种除假性COD的焦化废水处理方法，其特征在于：所述方法包括将焦化原水通入调酸池内调节废水pH，同时投加双氧水，而后送入空气氧化反应器进行空气氧化反应，反应后的废水送入中和脱气池，通过曝气器清除残余的双氧水，随后废水送入蒸发器内处理，富含硝酸盐浓缩液从蒸发器底部排出并送入结晶器中，经过结晶器结晶后的结晶体从结晶器底部排出，蒸汽通过分离器进行气液分离，气体通过管道进入气体分布器回用至空气氧化反应器。 8.根据权利要求7所述的一种除假性COD的焦化废水处理方法，其特征在于：所述调酸 2‑ 池内废水pH调节为pH 3‑6，并且控制双氧水的量为H2O2与废水中的NO 之间的摩尔比0.5‑ 3。 9.根据权利要求7所述的一种除假性COD的焦化废水处理方法，其特征在于：所述空气氧化反应器内温度控制为40℃‑60℃，并且气体通过空气氧化反应器内的气体分布器被分散为微米级气泡。 10.根据权利要求7所述的一种除假性COD的焦化废水处理方法，其特征在于：所述中和脱气池内废水pH调节为7‑9，并且蒸发器采用间壁加热方式，加热温度为60℃‑120℃。
说明书全文	一种除假性COD的焦化废水处理装置和方法技术领域 [0001] 本发明属于废水处理技术领域，更具体地说，涉及一种除假性COD的焦化废水处理装置和方法。背景技术 [0002] 焦化废水是焦化生产过程中的生产废水以及来自焦炉煤气初冷的废水。因其含有大量的酚、氰、油、氨氮等有毒、有害物质，是一种典型的有毒难降解的有机废水。在以往的‑处理过程中，焦化废水中的高含量Cl 、硝酸盐氮和亚硝酸盐都对CODcr的真实值测定产生了干扰，也对后续工艺的调整产生了影响。 [0003] 经检索发现，申请号201910020557.4，申请日2019年1月9日提交的中国发明专利申请公开了一种焦化废水处理方法，该方法通过对焦化废水进行水解酸化处理，保证后续一级缺氧‑好氧处理和二级缺氧‑好氧处理进行的更充分；设置两级缺氧‑好氧处理，能够增强脱氮效果；所述臭氧氧化处理和活性炭‑生物膜反应器处理组合工艺为深度处理过程，保证了最终出水能够达标排放。 [0004] 又例如，申请号201911248546.8，申请日2020年2月11日提交的中国发明专利申请公开了一种焦化厂废水处理工艺，该处理工艺包括步骤1：废水调节，将从各车间出来的生产废水及生活污水统一进入调节池；步骤2：厌氧酸化处理，对废水进行厌氧酸化，废水中的苯酚、二甲酚以及喹啉、异喹啉、吲哚、吡啶等杂环化合物得到了较大的转化或去除；步骤3：反硝化处理；步骤4：好氧处理；步骤5：混凝沉淀；步骤6：浓缩处理，并且在好氧段投加纯碱溶液以提供硝化反应所需的碱度，将氨氮基本转化为硝酸盐氮，同时有机物得到进一步的降解，使最终出水COD达标；好氧处理后，部分废水流回缺氧池内，为缺氧段提供硝态氮，并且在混凝部分投加聚合氯化铝或者聚合氯化铝铁，以增加沉淀部分污泥的沉淀性能，进一步降低出水COD，最后向浓缩池中添加阳离子聚丙烯酰胺与污泥进行絮凝反应，提高污泥脱水效率。发明内容 [0005] 1.要解决的问题 [0006] 针对现有焦化废水处理过程中，废水中的高含量Cl‑、硝酸盐氮和亚硝酸盐对COD真实值测定产生干扰，造成处理中出现假性COD的问题，本发明提供一种除假性COD的焦化废水处理装置和方法。本发明通过合理设置调酸池、空气氧化反应器、中和脱气池、蒸发器、分离器和结晶器，利用湿热空气氧化有效提高气液传质效率，气体氧化剂能够高度利用，提高亚硝酸盐转化，并通过后续的蒸发结晶去除焦化废水中的亚硝酸盐以及硝酸盐，去除废水中的假性COD，并实现硝酸盐的资源回收利用。 [0007] 2.技术方案 [0008] 为了解决上述问题，本发明所采用的技术方案如下： [0009] 本发明的一种除假性COD的焦化废水处理装置，依次包括调酸池、空气氧化反应器、中和脱气池、蒸发器、分离器和结晶器； [0010] 调酸池上设置有第一进口和第一出口，顶部设置有硫酸加药口和双氧水加药口，第一出口通过管道与空气氧化反应器的第二进口相连接； [0011] 空气氧化反应器内设置有气体分布器，空气氧化反应器顶部设置有第一出气口，空气氧化反应器底部设置有第二出口，第二出口通过管道与中和脱气池的第三进口相连接； [0012] 中和脱气池内设置有曝气器，中和脱气池上设置有第三出口，第三出口通过管道与蒸发器顶部的第四进口相连接； [0013] 蒸发器底部设置有第四出口，第四出口通过管道与结晶器相连接，蒸发器上设置有第二出气口，第二出气口通过管道与分离器相连接； [0014] 分离器顶部设置有第三出气口，第三出气口通过管道与空气氧化反应器内设置的气体分布器相连接。 [0015] 优选地，所述空气氧化反应器内设置有多层筛板，筛板的孔径为1‑10mm，筛板的间距为空气氧化反应器半径的1‑5倍。 [0016] 优选地，所述筛板的数量为5‑10层。 [0017] 优选地，所述空气氧化反应器内部上方设置有气液分离区，所述气液分离区占空气氧化反应器总体积的5％‑25％。 [0018] 优选地，所述气体分布器的出气孔孔径为0.05‑100μm，曝气器的出气孔孔径为1‑5mm。 [0019] 优选地，所述中和脱气池顶部设置有液碱加药口，并且曝气器通过管道与鼓风机相连接。 [0020] 优选地，所述空气氧化反应器为鼓泡塔反应器，高径比为5‑13。 [0021] 本发明的一种除假性COD的焦化废水处理方法，包括将焦化原水通入调酸池内调节废水pH，同时投加双氧水，而后送入空气氧化反应器进行空气氧化反应，反应后的废水送入中和脱气池，通过曝气器清除残余的双氧水，随后废水送入蒸发器内处理，富含硝酸盐浓缩液从蒸发器底部排出并送入结晶器中，经过结晶器结晶后的结晶体从结晶器底部排出，蒸汽通过分离器进行气液分离，气体通过管道进入气体分布器回用至空气氧化反应器。 [0022] 优选地，所述调酸池内废水pH调节为pH 3‑6，并且控制双氧水的量为H2O2与废水中2‑ 的NO 之间的摩尔比0.5‑3。 [0023] 优选地，所述空气氧化反应器内温度控制为40℃‑60℃，并且气体通过空气氧化反应器内的气体分布器被分散为微米级气泡。 [0024] 优选地，所述中和脱气池内废水pH调节为7‑9，并且蒸发器采用间壁加热方式，加热温度为60℃‑120℃。 [0025] 优选地，结晶器采用夹套冷却方式，以1℃/min将浓缩液降温至4℃‑15℃，冷冻结晶时间为1‑2小时。 [0026] 3.有益效果 [0027] 相比于现有技术，本发明的有益效果为： [0028] (1)本发明的一种除假性COD的焦化废水处理装置，利用湿热空气氧化器能够有效的提高气液传质效率，气体氧化剂能够高度利用，提高亚硝酸盐的转化，并通过后续的蒸发结晶等设备去除焦化废水中的亚硝酸盐以及硝酸盐，解决假性COD问题，并实现硝酸盐的资源回收利用； [0029] (2)本发明的一种除假性COD的焦化废水处理装置，设置蒸发器和气液分离器，二次蒸汽进入气液分离器，在气液分离器中二次蒸汽夹带的液体飞沫被去除，纯净的二次蒸汽通过管道回用至空气氧化反应器中，用于空气氧化反应器气源以及热源，实现能源重复利用； [0030] (3)本发明的一种除假性COD的焦化废水处理方法，具有能耗低、亚硝酸盐转化率高、硝酸盐回收率高、资源回收经济价值高等优点。附图说明 [0031] 图1为本发明的一种除假性COD的焦化废水处理装置的结构示意图； [0032] 图中： [0033] 100、调酸池；101、第一进口；102、第一出口；103、硫酸加药口； [0034] 104、双氧水加药口；130、硫酸加药泵；140、双氧水加药泵； [0035] 150、第一进水泵；200、空气氧化反应器；201、第二进口； [0036] 202、第一出气口；203、第二出口；210、气体分布器； [0037] 220、筛板；230、气液分离区；300、中和脱气池； [0038] 301、第三进口；302、第三出口；303、液碱加药口； [0039] 310、曝气器；320、鼓风机；330、液碱加药泵； [0040] 340、第二进水泵；400、蒸发器；401、第四进口； [0041] 402、第四出口；403、第二出气口；410、蒸汽管道； [0042] 500、分离器；501、第三出气口；600、结晶器； [0043] 610、搅拌器；620、冷却液管道。具体实施方式 [0044] 下面结合具体实施例对本发明进一步进行描述。 [0045] 如图1所示，本发明的一种除假性COD的焦化废水处理装置，依次包括调酸池100、空气氧化反应器200、中和脱气池300、蒸发器400、分离器500和结晶器600； [0046] 调酸池100为砖混结构，内部用耐腐蚀材料做防腐防渗，调酸池100上设置有第一进口101和第一出口102，焦化原水通过第一进口101进入调酸池100内；通过硫酸加药泵130经由调酸池100顶部设置的硫酸加药口103向焦化原水投加硫酸，调节废水pH为3‑6，同时通过双氧水加药泵140经由调酸池100顶部设置的双氧水加药口104投加双氧水，控制双氧水2‑ 的投加量为H2O2与废水中的NO 之间的摩尔比0.5‑3。 [0047] 调酸池100处理后的废水通过第一进水泵150，经由第一出口102进入空气氧化反应器200的第二进口201进行空气氧化反应，空气氧化反应器内温度控制为40℃‑60℃，废水中的亚硝酸盐在空气氧化反应器200内被完全氧化为硝酸盐； [0048] 空气氧化反应器200优选为鼓泡塔反应器，高径比为5‑13，并且空气氧化反应器200内部下方设置有气体分布器210，气体分布器210的出气孔孔径为0.05‑100μm，气体通过气体分布器210能够被分散为微米级气泡；空气氧化反应器200内部上方设置有气液分离区 230，气液分离区230占空气氧化反应器200总体积的5％‑25％，分离后的气体通过空气氧化反应器200顶部设置的第一出气口202排出；气液分离区230与气体分布器210之间设置有多层筛板220，通常筛板数量为5‑10层，筛板220的孔径为1‑10mm，筛板220的间距为空气氧化反应器200半径的1‑5倍； [0049] 空气氧化反应后的废水由空气氧化反应器200底部设置的第二出口203送入中和脱气池300的第三进口301，中和脱气池300为砖混结构，内部用耐腐蚀材料做防腐防渗；中和脱气池300内底部设置有曝气器310，曝气器310通过管道与鼓风机320相连接，曝气器310的出气孔孔径为1‑5mm，通过曝气器310清除废水中的残余双氧水；并且中和脱气池300顶部设置有液碱加药口303，能够通过液碱加药泵330向中和脱气池300内的废水投加液碱调节废水pH为7‑9； [0050] 中和脱气池300处理后的废水经由中和脱气池300上设置的第三出口302，通过第二进水泵340进入蒸发器400顶部的第四进口401，蒸发器采用间壁加热方式，通过蒸汽管道410向蒸发器通入蒸汽，加热温度为40℃‑140℃，优选60℃‑120℃，更优选80℃‑100℃，废水沿着换热管内壁形成均匀的液体膜，管内液体膜在向下流的过程中被加热蒸汽加热，边向下流动边蒸发，蒸发器400上设置有第二出气口403，蒸汽经由第二出气口403进入分离器 500，在分离器500内蒸汽夹带的液体飞沫被去除，纯净的二次蒸汽通过分离器500顶部设置的第三出气口501输送回用至空气氧化反应器200内设置的气体分布器210，用于空气氧化反应器气源以及热源，实现能源重复利用； [0051] 经过蒸发器400加热蒸发后，废水中的硝酸盐含量被大大浓缩，浓缩液从蒸发器400底部设置的第四出口402排入结晶器600，结晶器600内设置有搅拌器610，并且结晶器 600采用夹套冷却方式，冷却液通过冷却液管道620通入结晶器600，以1℃/min将浓缩液降温至4℃‑15℃，冷冻结晶1‑2小时，优选1.5小时，析出硝酸盐晶体，最终结晶体通过结晶器 600排出进行资源回收。 [0052] 实施例1 [0053] 本实施例中处理的焦化废水为陕西某焦化厂原水，包含亚硝酸盐285mg/L，硝酸盐196mg/L。具体处理方法如下： [0054] S10、在调酸池100中将废水pH调节为3，投加H2O2的量为H2O2/NO2‑摩尔比为1； [0055] S20、在空气氧化反应器内进行湿热空气氧化处理：空气氧化反应器容积为10m3，高径比为10，筛板间距为1倍反应器半径，筛板数量为5层，筛板孔径3mm，筛孔间距3mm，空气氧化反应器温度40℃，反应时间60min，空气氧化反应后亚硝酸盐硝酸盐25mg/L，硝酸盐435mg/L； [0056] S30、将空气氧化反应后的高硝酸盐废水通过曝气器清除残余的双氧水，随后经过蒸发器处理，蒸发器温度为100℃，含硝酸盐量由435mg/L浓缩至1835mg/L； [0057] S40、将蒸发处理后的浓缩液输送至结晶器，冷冻结晶的温度为4℃，析出硝酸盐晶体，最终产生纯度为95.3％的硝酸盐，实现硝酸盐的资源化回收利用。 [0058] 实施例2 [0059] 本实施例的基本内容同实施例1，不同之处在于：本实施例的具体处理方法如下： [0060] S10、在调酸池100中将废水pH调节为4，投加H2O2的量为H2O2/NO2‑摩尔比为2； [0061] S20、在空气氧化反应器内进行湿热空气氧化处理：空气氧化反应器的容积为3 10m ，高径比为10，筛板间距为1倍反应器半径，筛板数量为5层，筛板孔径3mm，筛孔间距 3mm，空气氧化反应器温度50℃，反应时间60min，空气氧化反应后亚硝酸盐硝酸盐12mg/L，硝酸盐460mg/L； [0062] S30、将空气氧化反应后的高硝酸盐废水通过曝气器清除残余的双氧水，随后经过蒸发器处理，蒸发器温度为100℃，含硝酸盐量由460mg/L浓缩至1989mg/L； [0063] S40、将蒸发处理后的浓缩液输送至结晶器，冷冻结晶的温度为4℃，析出硝酸盐晶体，最终产生纯度为96.4％的硝酸盐，实现硝酸盐的资源化回收利用。 [0064] 实施例3 [0065] 本实施例的基本内容同实施例1，不同之处在于：本实施例的具体处理方法如下： [0066] S10、在调酸池100中将废水pH调节为5，投加H2O2的量为H2O2/NO2‑摩尔比为2； [0067] S20、在空气氧化反应器内进行湿热空气氧化处理：空气氧化反应器容积为10m3，高径比为10，筛板间距为1倍反应器半径，筛板数量为5层，筛板孔径3mm，筛孔间距3mm，空气氧化反应器温度60℃，反应时间60min，空气氧化反应后亚硝酸盐硝酸盐0mg/L，硝酸盐486mg/L； [0068] S30、将空气氧化反应后的高硝酸盐废水通过曝气器清除残余的双氧水，随后经过蒸发器处理得到浓缩液，蒸发器温度为100℃，含硝酸盐量由486mg/L浓缩至2023mg/L，而蒸汽经由蒸发器出气口进入分离器进行气液分离，蒸汽夹带的液体飞沫被去除，纯净的二次蒸汽通过管道回用至空气氧化反应器的气体分布器，用于空气氧化反应器气源以及热源； [0069] S40、将蒸发处理后的浓缩液输送至结晶器，冷冻结晶的温度为4℃，析出硝酸盐晶体，最终产生纯度为97.8％的硝酸盐，实现硝酸盐的资源化回收利用。 [0070] 以上示意性的对本发明及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，所用的数据也只是本发明的实施方式之一，实际的数据组合并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出于该技术方案相似的实施方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。