申請日2015.06.10
公開(公告)日2015.09.30
IPC分類號C02F9/14
摘要
本發明公開了一種基于膜濃縮的蘭炭廢水處理再生及資源回收利用裝置，包括過濾濃縮單元、煤焦油回收單元、酚分離回收單元、氨氮回收單元、脫硫單元、一級生化處理單元、電解單元、二級生化單元、廢水深度處理單元、脫鹽再生水生產單元和污泥處理單元共十一個單元。該發明通過膜過濾、煤焦油回收、脫酚、脫氨、脫硫、厭氧處理、好氧處理、電解、反滲透脫鹽、污泥處理等組合裝置，進行蘭炭廢水的深度處理，最終實現廢水再生水循環利用，實現污染消除和資源節約，不僅實現了資源的回收利用，而且大幅度降低了蘭炭廢水的處理成本。
摘要附圖
權利要求書
1.基于膜濃縮的蘭炭廢水處理再生及資源回收利用裝置，其特征在于：包括過濾濃縮單元、煤焦油回收單元、酚分離回收單元、氨氮回收單元、脫硫單元、一級生化處理單元、電解單元、二級生化單元、廢水深度處理單元、脫鹽再生水生產單元和污泥處理單元共十一個單元;蘭炭廢水經過廢水管道、泵和閥門與過濾濃縮單元的進水口聯接，過濾濃縮單元的出水口與煤焦油的回收單元進水口聯接，煤焦油回收單元的蘭炭廢水出口與酚分離回收單元的進水口聯接，酚分離回收單元的出水口與氨氮回收單元的進水口聯接，氨氮回收單元的出水口與脫硫單元的進水口連接，脫硫單元的蘭炭廢水出口與一級生化處理單元的進水口聯接，一級生化處理單元的出水口與電解單元的進水口聯接，電解單元的出水口與二級生化單元的進水口聯接，二級生化單元的出水口與廢水深度處理單元的進水口聯接，廢水深度處理單元的出水口與脫鹽再生水生產單元的進水口聯接，脫鹽再生水生產單元的再生水出口聯接一再生水貯罐的進口，脫鹽再生水生產單元的濃縮水出口聯接一結晶罐的進口;脫硫單元、一級生化處理單元、二級生化單元的污泥出口經過污泥泵和排泥管與污泥處理單元的進口聯接。
2.如權利要求1所述的基于膜濃縮的蘭炭廢水處理再生及資源回收利用裝置，其特征在于：所述的過濾濃縮單元由調節池、事故池、格柵或篩網、貯水罐、pH調節池、陶瓷膜或金屬膜過濾濃縮系統、蘭炭廢水濃縮液貯罐和蘭炭廢水透析液貯罐構成;焦油回收池的蘭炭廢水經過廢水管道、泵和三通閥與調節池、事故池的廢水進口聯接，調節池、事故池的出水口通過三通與格柵或篩網進水口聯接，格柵或篩網出水口與貯水罐的進水口聯接，貯水罐的出水口與pH調節池進水口聯接，pH調節池出水口聯接陶瓷膜或金屬膜過濾濃縮系統的進水口聯接，陶瓷膜或金屬膜過濾濃縮系統的透析液出口與蘭炭廢水透析液貯罐的進水口聯接，陶瓷膜或金屬膜過濾濃縮系統的濃縮液出口與蘭炭廢水濃縮液貯罐進口聯接，蘭炭廢水濃縮液貯罐的出口與煤焦油回收單元的廢水貯存池的進口聯接;pH調節池頂部還設有廢氣收集罩，廢氣回收罩通過管道與廢氣洗氣罐的進口聯接。
3.如權利要求1所述的基于膜濃縮的蘭炭廢水處理再生及資源回收利用裝置，其特征在于：所述的煤焦油回收單元至少由重力分離池、焦油收集罐和脫焦蘭炭廢水收集池構成;蘭炭廢水濃縮液貯罐的出水口與重力分離池的進水口聯接，重力分離池的焦油出口與焦油收集罐的進口聯接;重力分離池的出水口與脫焦蘭炭廢水收集池的進水口聯接，脫焦蘭炭廢水收集池的出水口與酚分離回收單元的進水口聯接。
4.如權利要求1所述的基于膜濃縮的蘭炭廢水處理再生及資源回收利用裝置，其特征在于：所述的煤焦油回收單元包括離心機、焦油收集罐和脫焦蘭炭廢水收集池;蘭炭廢水濃縮液貯罐的出水口與離心機的進水口聯接，離心機的焦油出口與焦油收集罐的進口聯接;離心機的出水口與脫焦蘭炭廢水收集池的進水口聯接，脫焦蘭炭廢水收集池的出水口與酚分離回收單元的進水口聯接。
5.如權利要求1所述的基于膜濃縮的蘭炭廢水處理再生及資源回收利用裝置，其特征在于：所述的酚分離回收單元由萃取裝置、反萃取裝置、有機相貯罐、粗酚貯罐、脫酚蘭炭廢水收集池構成;萃取裝置進水口與脫焦蘭炭廢水收集池及蘭炭廢水透析液貯罐的出水口聯接，萃取裝置有機相貯罐通過管道、計量泵和閥門與萃取裝置的溶劑罐入口聯接，萃取裝置有機相出口與反萃取裝置的進口聯接，反萃取裝置的有機相出口與溶劑罐聯接，反萃取裝置的無機相出口與粗酚貯罐聯接;萃取裝置無機相出口與脫酚蘭炭廢水收集池的進水口聯接。
6.如權利要求1所述的基于膜濃縮的蘭炭廢水處理再生及資源回收利用裝置，其特征在于：所述的酚分離回收單元由萃取裝置、溶劑蒸發裝置、有機相貯罐、粗酚貯罐、脫酚蘭炭廢水收集池構成;萃取裝置進水口與脫焦蘭炭廢水收集池和蘭炭廢水透析液貯罐的出水口聯接，萃取裝置有機相貯罐通過管道、計量泵和閥門與萃取裝置的溶劑罐入口聯接，萃取裝置有機相出口與溶劑蒸發裝置的進口聯接，溶劑蒸發裝置的有機相出口與有機相貯罐聯接，溶劑蒸發裝置的鎦余相出口與粗酚貯罐聯接;萃取裝置蘭炭廢水出口與脫酚蘭炭廢水收集池聯接;所述的萃取裝置是離心萃取裝置、脈沖篩板萃取裝置、振動萃取裝置、文氏管萃取裝置和臥式串聯萃取裝置的一種。
7.如權利要求1所述的基于膜濃縮的蘭炭廢水處理再生及資源回收利用裝置，其特征在于：所述的氨分離回收單元由pH調節池、氨蒸餾塔、氨吸收塔和脫氨蘭炭廢水收集池構成;脫酚蘭炭廢水收集池的出水口與氨分離回收單元的pH調節池進口聯接，pH調節池出口與氨蒸餾塔進口聯接，氨蒸餾塔的氨氣出口與氨吸收塔的進口聯接，氨蒸餾塔的廢水出口與脫氨蘭炭廢水收集池進水口聯接。
8.如權利要求1所述的基于膜濃縮的蘭炭廢水處理再生及資源回收利用裝置，其特征在于：所述脫硫單元至少由酸貯罐、pH調節池、硫酸亞鐵貯罐、脫硫反應罐、硫化鐵沉淀池構成;氨分離回收單元的出水口與pH調節池的進水口聯接，pH調節池的出水口與脫硫反應罐的進水口聯接，脫硫反應罐的出水口與硫化鐵沉淀池的進水口聯接，硫化鐵沉淀池的出水口接一級生化單元的進水口，脫硫反應罐的污泥出口接污泥處理單元的進口;酸貯罐通過酸計量泵和管道與pH調節池聯接;硫酸亞鐵貯罐通過計量泵和管道與脫硫反應罐聯接。
9.如權利要求1所述的基于膜濃縮的蘭炭廢水處理再生及資源回收利用裝置，其特征在于：所述一級生化處理單元由pH調節池、厭氧池一、兼氧池、好氧池一和沉淀池構成;脫硫單元的蘭炭廢水出口與pH調節池的進口聯接，pH調節池的出口與厭氧池一的進水口聯接，厭氧池一的出水口與兼氧池進口聯接，兼氧池出口與好氧池一的進口聯接，好氧池一的出口與沉淀池聯接，沉淀池的出水口與電解單元的進口聯接。
10.如權利要求1所述的基于膜濃縮的蘭炭廢水處理再生及資源回收利用裝置，其特征在于：所述的二級生化處理單元由還原池、厭氧池二、好氧池二和二沉池構成;還原池的進水口接電解單元出水口，還原池的出水口與厭氧池二的進水口聯接，厭氧池二的出水口與好氧池二的進水口聯接，好氧池二的出水口與二沉池的進水口聯接，二沉池的出水口與廢水深度處理單元的進水口聯接。
11.如權利要求1所述的基于膜濃縮的蘭炭廢水處理再生及資源回收利用裝置，其特征在于：所述的廢水深度處理單元由MBR裝置或曝氣生物濾池構成構成，MBR裝置的膜組件選自聚偏氟乙烯中空纖維膜、聚丙烯中空纖維膜、聚砜中空纖維膜、聚醚砜、聚丙烯腈和聚氯乙烯中空纖維膜中的一種，膜孔徑為0.10～0.2μm，工作壓力為-1～-50kPa，工作溫度為5～45℃。
12.如權利要求1所述的基于膜濃縮的蘭炭廢水處理再生及資源回收利用裝置，其特征在于：所述的脫鹽再生水生產單元是反滲透過濾脫鹽裝置、納濾過濾脫鹽裝置、電滲析脫鹽裝置或電容吸附去離子裝置的一種;脫鹽再生水生產單元的進水口與廢水深度處理單元的深度處理水貯罐的出水口聯接，脫鹽再生水生產單元的再生水出口與再生水貯罐聯接，脫鹽再生水生產單元的濃縮水出口與結晶罐的進水口聯接;反滲透系統的反滲透膜組件為卷式膜組件，膜材料為有機膜中醋酸纖維膜或復合膜，膜材料的截留分子量為50～200MWCO，進壓為6.0～45.0bar，出壓為4.5～33.5 bar;納濾系統中的納濾膜組件為管式膜組件、卷式膜組件或平板膜組件的一種，工作壓力為6～45bar，工作溫度為20～45℃;電滲析系統的工作條件是操作電壓壓力0.5～3.0 kg/cm2，操作電壓50～250V，電流強度1～3A;電容吸附去離子系統的工作條件是直流電壓為110V～2×106V。
13.如權利要求1所述的基于膜濃縮的蘭炭廢水處理再生及資源回收利用裝置，其特征在于：所述污泥處理單元至少由污泥濃縮池、理化調節池和污泥脫水機構成;脫硫單元、一級生化處理單元、二級生化處理單元產生的污泥經過污泥排放口、污泥泵和管道與污泥濃縮池的進口聯接，污泥濃縮池的出口與理化調節池的進口聯接，理化調節池的出口與脫水機的進口聯接。
說明書
基于膜濃縮的蘭炭廢水處理再生及資源回收利用裝置
技術領域
本發明屬于環境工程的水污染治理領域，更為具體地說是指一種基于膜濃縮的蘭炭廢水處理再生及資源回收利用裝置。
背景技術
蘭炭又稱半焦，焦粉，是鐵合金、煤制氣、煤化工生產的重要原料，是原煤經過低溫干餾(650℃左右)而得。蘭炭生產、煤氣凈化過程會產生廢水，稱之為蘭炭廢水，是一種成分復雜、污染物濃度高、性質穩定、可生化性差，處理難度極大的工業廢水。蘭炭廢水中的無機污染物主要有硫化物、氰化物、氨氮和硫氰化物等;有機污染物以煤焦油類物質為主，酚類化合物的含量很高，此外，還含有多環的芳香族化合物及含氮、硫、氧的雜環化合物等。蘭炭廢水與焦化廢水完全不同，見表1蘭炭廢水與焦化廢水主要污染物指標對比。從表1和表2對比可知，蘭炭廢水主要污染物指標是焦化廢水的十倍。因此，盡管焦化廢水的處理方法不少，但其處理方法不適用于蘭炭廢水。目前，蘭炭廢水的處理還沒有成熟的方法，其處理方法和其主要成分綜合利用十分迫切。何斌、王亞娥在《廣西化工》第36卷第12期報告了蒸氨-脫酚-SBR處理蘭炭廢水的研究;楊義普等在《環境工程學報》第8卷第十二期介紹了蘭炭廢水中酚類物質萃取及回收的效果，但都只是解決蘭炭廢水某個角度的問題。盡管當前關于蘭炭廢水處理的方法報到不少，但目前還沒有完善而成熟而實用的蘭炭廢水處理方法。
表1蘭炭廢水與焦化廢水主要污染物指標
序號 主要污染物 蘭炭廢水 焦化廢水 1 pH 8～10 8～9 2 焦油 (mg/L) 5000～40000 100～200 3 COD (mg/L) 10000～75000 3500～5000 4 BOD (mg/L) 3000～5000 1170～2000 5 氨氮 (mg/L) 500～5000 200～400 6 總酚 (mg/L) 1000～6000 600～800 7 色度(倍) 10000～30000 1000～1500
蘭炭廢水的水質特點決定了其復雜的危害性。例如，其中所含氨氮、酚類化合物和芳香族化合物對生態環境存在巨大威脅。此外，蘭炭廢水中的煤焦油、氨、酚等工業副產品還具有回收利用的價值。
發明內容
本發明提供一種基于膜濃縮的蘭炭廢水處理再生及資源回收利用裝置，其主要目的在于克服現有蘭炭廢水處理及煤焦油回收技術的不足，以及蘭炭廢水中同時回收焦油、氨和酚的技術空缺。
本發明采用如下技術方案：
基于膜濃縮的蘭炭廢水處理再生及資源回收利用裝置，其特征在于：包括過濾濃縮單元、煤焦油回收單元、酚分離回收單元、氨氮回收單元、脫硫單元、一級生化處理單元、電解單元、二級生化單元、廢水深度處理單元、脫鹽再生水生產單元和污泥處理單元共十一個單元;蘭炭廢水經過廢水管道、泵和閥門與過濾濃縮單元的進水口聯接，過濾濃縮單元的出水口與煤焦油的回收單元進水口聯接，煤焦油回收單元的蘭炭廢水出口與酚分離回收單元的進水口聯接，酚分離回收單元的出水口與氨氮回收單元的進水口聯接，氨氮回收單元的出水口與脫硫單元的進水口連接，脫硫單元的蘭炭廢水出口與一級生化處理單元的進水口聯接，一級生化處理單元的出水口與電解單元的進水口聯接，電解單元的出水口與二級生化單元的進水口聯接，二級生化單元的出水口與廢水深度處理單元的進水口聯接，廢水深度處理單元的出水口與脫鹽再生水生產單元的進水口聯接，脫鹽再生水生產單元的再生水出口聯接一再生水貯罐的進口，脫鹽再生水生產單元的濃縮水出口聯接一結晶罐的進口;脫硫單元、一級生化處理單元、二級生化單元的污泥出口經過污泥泵和排泥管與污泥處理單元的進口聯接。
所述的過濾濃縮單元由調節池、事故池、格柵或篩網、貯水罐、pH調節池、陶瓷膜或金屬膜過濾濃縮系統、蘭炭廢水濃縮液貯罐和蘭炭廢水透析液貯罐構成;焦油回收池的蘭炭廢水經過廢水管道、泵和三通閥與調節池、事故池的廢水進口聯接，調節池、事故池的出水口通過三通與格柵或篩網進水口聯接，格柵或篩網出水口與貯水罐的進水口聯接，貯水罐的出水口與pH調節池進水口聯接，pH調節池出水口聯接陶瓷膜或金屬膜過濾濃縮系統的進水口聯接，陶瓷膜或金屬膜過濾濃縮系統的透析液出口與蘭炭廢水透析液貯罐的進水口聯接，陶瓷膜或金屬膜過濾濃縮系統的濃縮液出口與蘭炭廢水濃縮液貯罐進口聯接，蘭炭廢水濃縮液貯罐的出口與煤焦油回收單元的廢水貯存池的進口聯接;pH調節池頂部還設有廢氣收集罩，廢氣回收罩通過管道與廢氣洗氣罐的進口聯接。
所述的煤焦油回收單元至少由重力分離池、焦油收集罐和脫焦蘭炭廢水收集池構成;蘭炭廢水濃縮液貯罐的出水口與重力分離池的進水口聯接，重力分離池的焦油出口與焦油收集罐的進口聯接;重力分離池的出水口與脫焦蘭炭廢水收集池的進水口聯接，脫焦蘭炭廢水收集池的出水口與酚分離回收單元的進水口聯接。
所述的煤焦油回收單元包括離心機、焦油收集罐和脫焦蘭炭廢水收集池;蘭炭廢水濃縮液貯罐的出水口與離心機的進水口聯接，離心機的焦油出口與焦油收集罐的進口聯接;離心機的出水口與脫焦蘭炭廢水收集池的進水口聯接，脫焦蘭炭廢水收集池的出水口與酚分離回收單元的進水口聯接。
所述的酚分離回收單元由萃取裝置、反萃取裝置、有機相貯罐、粗酚貯罐、脫酚蘭炭廢水收集池構成;萃取裝置進水口與脫焦蘭炭廢水收集池及蘭炭廢水透析液貯罐的出水口聯接，萃取裝置有機相貯罐通過管道、計量泵和閥門與萃取裝置的溶劑罐入口聯接，萃取裝置有機相出口與反萃取裝置的進口聯接，反萃取裝置的有機相出口與溶劑罐聯接，反萃取裝置的無機相出口與粗酚貯罐聯接;萃取裝置無機相出口與脫酚蘭炭廢水收集池的進水口聯接。
所述的酚分離回收單元由萃取裝置、溶劑蒸發裝置、有機相貯罐、粗酚貯罐、脫酚蘭炭廢水收集池構成;萃取裝置進水口與脫焦蘭炭廢水收集池和蘭炭廢水透析液貯罐的出水口聯接，萃取裝置有機相貯罐通過管道、計量泵和閥門與萃取裝置的溶劑罐入口聯接，萃取裝置有機相出口與溶劑蒸發裝置的進口聯接，溶劑蒸發裝置的有機相出口與有機相貯罐聯接，溶劑蒸發裝置的鎦余相出口與粗酚貯罐聯接;萃取裝置蘭炭廢水出口與脫酚蘭炭廢水收集池聯接;所述的萃取裝置是離心萃取裝置、脈沖篩板萃取裝置、振動萃取裝置、文氏管萃取裝置和臥式串聯萃取裝置的一種。
所述的萃取裝置是離心萃取裝置、脈沖篩板萃取裝置、振動萃取裝置、文氏管萃取裝置和臥式串聯萃取裝置的一種。
所述的氨分離回收單元由pH調節池、氨蒸餾塔、氨吸收塔和脫氨蘭炭廢水收集池構成;脫酚蘭炭廢水收集池的出水口與氨分離回收單元的pH調節池進口聯接，pH調節池出口與氨蒸餾塔進口聯接，氨蒸餾塔的氨氣出口與氨吸收塔的進口聯接，氨蒸餾塔的廢水出口與脫氨蘭炭廢水收集池進水口聯接。
所述脫硫單元至少由酸貯罐、pH調節池、硫酸亞鐵貯罐、脫硫反應罐、硫化鐵沉淀池構成;氨分離回收單元的出水口與pH調節池的進水口聯接，pH調節池的出水口與脫硫反應罐的進水口聯接，脫硫反應罐的出水口與硫化鐵沉淀池的進水口聯接，硫化鐵沉淀池的出水口接一級生化單元的進水口，脫硫反應罐的污泥出口接污泥處理單元的進口;酸貯罐通過酸計量泵和管道與pH調節池聯接;硫酸亞鐵貯罐通過計量泵和管道與脫硫反應罐聯接。
所述一級生化處理單元由pH調節池、厭氧池一、兼氧池、好氧池一和沉淀池構成;脫硫單元的蘭炭廢水出口與pH調節池的進口聯接，pH調節池的出口與厭氧池一的進水口聯接，厭氧池一的出水口與兼氧池進口聯接，兼氧池出口與好氧池一的進口聯接，好氧池一的出口與沉淀池聯接，沉淀池的出水口與電解單元的進口聯接。
所述的二級生化處理單元由還原池、厭氧池二、好氧池二和二沉池構成;還原池的進水口接電解單元出水口，還原池的出水口與厭氧池二的進水口聯接，厭氧池二的出水口與好氧池二的進水口聯接，好氧池二的出水口與二沉池的進水口聯接，二沉池的出水口與廢水深度處理單元的進水口聯接。
所述的廢水深度處理單元由MBR裝置或曝氣生物濾池(BAF)構成;MBR裝置的膜組件選自聚偏氟乙烯中空纖維膜、聚丙烯中空纖維膜、聚砜中空纖維膜、聚醚砜、聚丙烯腈和聚氯乙烯中空纖維膜中的一種，膜孔徑為0.10～0.2μm，工作壓力為-1～-50kPa，工作溫度為5～45℃。
所述的脫鹽再生水生產單元是反滲透過濾脫鹽裝置、納濾過濾脫鹽裝置、電滲析脫鹽裝置或電容吸附去離子裝置的一種;脫鹽再生水生產單元的進水口與廢水深度處理單元的深度處理水貯罐的出水口聯接，脫鹽再生水生產單元的再生水出口現再生水貯水池聯接，脫鹽再生水生產單元的濃縮水出口與結晶池的進水口聯接。
所述污泥處理單元至少由污泥濃縮池、理化調節池和污泥脫水機構成;脫硫單元、一級生化處理單元、二級生化處理單元產生的污泥經過污泥排放口、污泥泵和管道與污泥濃縮池的進口聯接，污泥濃縮池的出口與理化調節池的進口聯接，理化調節池的出口與脫水機的進口聯接。
如上所述，各單元對蘭炭廢水的主要污染物去除效果如表2。
表2 各單元對主要污染指標的去除效果表
本發明和現有技術相比，具有如下優點：
(1)膜過濾將蘭炭廢水中的焦油濃縮到濃縮液中，可以大幅度減少廢水離心的體積，節省設備和構筑物投資和降低能耗，降低生產成本。
(2)通過重力沉降分離或離心分離，可以從每立方廢水中回收5～40公斤的煤焦油，不僅實現了蘭炭廢水中煤焦油的回收利用，而且將廢水的COD降低一半以上，大幅度降低色度，保證后續生產工藝的進行。
(3)膜過濾所得的透析液和煤焦油的回收所得的脫焦油廢水混合，萃取分離，可以從每立方廢水中回收1～6公斤的粗酚，實現蘭炭廢水中酚的回收利用，又根除了酚對后端廢水生化處理的危害。
(4)脫氨所得的脫酚后的蘭炭廢水經過調節pH、加熱蒸發后可脫除氨氣，可從每立方廢水中回收0.5～5公斤的氨，實現氨的回收利用。
(5)通過膜過濾、煤焦油回收、脫酚、脫氨、厭氧處理、好氧處理、電解反滲透脫鹽等過程的組合處理裝置，進行蘭炭廢水的深度處理，最終實現廢水再生水循環利用，實現污染消除和資源節約。
(6)通過煤焦油、酚、氨等資源的回收利用，不僅實現了資源的回收利用，而且大幅度降低了蘭炭廢水的處理成本。
