[发明专利]一种耦合强化处理煤气化或焦化废水的系统和处理方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种煤气化或焦化废水处理的系统和方法，特别涉及一种采用精馏-催化还原-生物催化-催化氧化耦合强化处理煤气化或焦化废水的系统和处理方法。 

背景技术

我国是煤炭大国，以煤炭为原料生产燃气、焦炭可为煤化工、钢铁等行业的可持续发展提供大量基础原料。无论是煤气化还是焦化，一个共同的特点都是需要在一千多度温度下对煤炭进行无氧或缺氧裂解，结果产生大量剩余氨水。这些废水不仅含有高浓度氨氮，而且含有大量难生物降解甚至无法生物降解的有毒有机污染物。开发有效治理该类废水的技术对煤气化或焦化行业的可持续发展意义重大。 

到目前为止，人们针对煤气化或煤焦化废水已经开发了多种治理技术，最常用的是重力除油-浮选除油-蒸氨-气浮除油-生物降解组合技术，这种方法比较成熟，但对废水的COD和色度去除效果不佳，难以达到国家排放标准。为了提高去除效果，研究人员分别发明了多种处理方法，比如中国专利CN101234812A在酸性环境用铁将焦化废水中的部分有机物还原，提高了废水的可生化性，这种方法最大的优点是可以提高废水的可生化性，为后续生物处理提供保证，但是该专利仅仅利用铁与酸的酸溶反应，难以有效提供具有强还原能力的还原剂并与废水中的污染物发生快速反应，造成处理效率降低，此外焦化废水中除了含有氧化性的物质外，还含有很多既无法被化学还原也无法被微生物降解的有毒有污染物(如四羟基缩醛、苯并芘等)，这些物质无法通过该专利所报道的方法脱除；中国专利CN101209883A采用超临 界氧化技术处理焦化废水，这种方法最大的优点是污染物脱除效果好，但缺点是需要高温、高压，不仅设备要求高，而且处理成本远远高于现有方法，大大限制了其应用；中国专利CN1834040A采用萃取预处理技术将煤气化废水中的各种酚类物质进行预脱除，这种技术优点是既回收废水中的酚，又提高废水的可生化性，但处理成本较高，而且尚未解决生化出水化学需氧量(以下简称COD)高的问题。 

总之，到目前为止还没有一种技术能够将煤气化或焦化废水的COD和色度进行低成本脱除。 

发明内容

本发明的目的就是解决现有煤气化或焦化废水处理方法存在成本高、能耗高、污染物脱除效果差的问题；从而提供一种耦合强化处理煤气化或焦化废水的系统。以及提供一种应用该装置，通过精馏-化学催化还原-生物催化-化学催化氧化的多过程耦合，脱除废水中的各种污染物的方法。该方法不仅最大限度脱除了水中的多种污染物，而且运行成本低、能耗和设备投资也低。 

本发明的目的是这样实现的： 

本发明提供的耦合强化处理煤气化或焦化废水的系统，包括：精馏塔A、化学催化还原反应器B、生物反应器C和化学催化氧化反应器D；其中所述的精馏塔A底部通过管道依次与所述的化学催化还原反应器B、所述的生物反应器C和所述的化学催化氧化反应器D相连。 

在上述的技术方案中，还包括好氧生物反应器E，所述的好氧生物反应器E输入口通过管路与所述的化学催化氧化反应器D输出口联通。 

在上述的技术方案中，所述的精馏塔A由精馏段和提馏段构成，塔釜用热源加热，塔顶部设有浓氨气出口，上方侧壁设有煤气化或焦化废水进水口，底部设有出水口。

在上述的技术方案中，所述的生物反应器C由缺氧段和好氧段构成，或者由好氧段、缺氧段和好氧段构成，所述的缺氧段接种的缺氧或厌氧活性污泥，所述的好氧段接种好氧活性污泥。其中，反应器的缺氧段接种焦化废水处理厂的常规缺氧污泥，好氧段接种焦化废水处理厂的常规好氧污泥。 

在上述的技术方案中，所述的化学催化还原反应器B为事先填充还原催化剂颗粒的常规化学反应器；所述的化学催化氧化反应器D为常规化学反应器，可以是事先填充氧化催化剂颗粒，也可以事先不填充催化剂颗粒，而让催化剂与废水同时进出反应器。 

本发明提供的耦合强化处理煤气化或焦化废水的系统强化处理煤气化或焦化废水的方法，包括以下步骤： 

1)精馏蒸馏：让煤气化或焦化废水进入精馏塔A，进行热精馏，使废水中的氨和溶解氧被精馏分离，氨从塔顶回收，脱氨后的废水从塔釜排出；在精馏塔内，发生如下反应： 

式中NH₃·H₂O表示溶解在水中的氨，O₂·H₂O表示溶解在水中的氧气； 

其中，所述的煤气化或焦化废水在精馏塔A中进行精馏分离的塔釜温度81-160℃。