[发明专利]一种包含电催化氧化单元的焦化废水处理系统与方法

说明书

本发明公开了一种包含电化学催化氧化单元的焦化废水处理系统与方法，所述系统是将预处理后的焦化废水引入电化学催化氧化单元进行处理，优选在电化学催化氧化单元处理之后进入MBBR‑MBR复合单元。电催化氧化单元包括：电催化氧化反应器本体，用于提供电催化氧化反应的空间；多个石墨电极，等间隔且竖直地设置于所述电催化氧化反应器本体的内部，且相邻石墨电极的上端分别与直流电源的正极和负极相连；催化剂，设置于所述相邻石墨电极之间的空隙处。该系统可有效处理焦化废水中的难降解有机物，出水COD稳定低于40ppm，最低至8ppm,TOC去除率在60%以上。

技术领域

本发明属于环境科学技术领域，涉及一种有机废水处理系统与方法，特别涉及一种煤化工/焦化工业中的有机废水处理系统与方法。

背景技术

焦化废水是在煤气净化以及焦炭、苯等化工产品生产过程中产生的一种组分十分复杂的工业废水，主要含有硫化物、氰化物、氨氮、酚类化合物、多环芳烃、杂环芳烃等，具有毒性大、有机污染物浓度高、难生物降解等特点。我国是用煤大国，70%的能源供给需要由煤提供，在煤化工、钢铁冶金等工业一系列生产过程中有大量焦化废水产生，通过传统的生化法处理很难实现达标排放。如何深度处理焦化废水使之达标排放以降低其对环境的影响，一直是国内外废水处理领域的难题。国家环保部在2012年10月1日颁布实施了新的《炼焦化学工业污染物排放标准》(GB16171-2012)，对焦化废水的排放提出更加严格的要求:所有企业从2015年1月1日起强制执行SS（Suspended Solids）≤50 ppm，COD（Chemical OxygenDemand）≤80 ppm，氨氮≤10 ppm，石油类≤2.5 ppm，氰化物≤0.2 ppm、挥发酚≤0.3 ppm的排放标准。对处理后用于洗煤、熄焦和高炉冲渣等的焦化废水水质也提出了明确的规定。

目前焦化废水治理技术属于一项国际性的难题，常用的焦化废水的处理方法包括化学法、物理化学法以及生物法，化学法包括催化湿式氧化技术、电化学氧化技术、光催化氧化法；物理化学法包括吸附法、Fenton试剂法等，生物法包括活性污泥法、生物膜法、生物流化床技术和生物脱氮技术等。现有焦化废水处理工艺和设备存在复杂、昂贵、设施规模大、停留时间长、投资费用较高、对废水的水质条件要求严格等缺陷。煤化工高毒性高浓度有机废水经过常规的生化法处理后出水COD一般保持在200～450 ppm，存在原水中的部分有机物及部分降解不完全的有机物同系物。据相关分析检测结果，煤加压气化工艺产生的酚氨废水，共检出244种有机污染物，含有酚类、萘、喹啉、吡啶等多环、杂环类难降解有机物和含氧、氮、碳的杂环化合物等。由于有机废水生化处理后，出水中还存在较多的难生化降解物质，如十四烷酸、n-十五烷酸、十六烷酸等长链脂肪烃、反式-1,2,3,4-四氢化-6-甲氧基-2-(4-戊基环己基)萘、邻苯二酸二异辛酯、1,2-苯甲酸双(8-甲基壬基)酯等杂环类、酯类污染物，这些物质是制约煤化工废水生化处理达标排放的难点。

另外，电化学氧化技术是利用电极反应产生强氧化性物质使废水中污染物发生氧化还原反应，从而达到净化废水的目的。高毒性的焦化有机废水中难降解有机物在电极上可直接发生电化学反应或者通过在电极表面上产生•OH、H₂O₂等强氧化剂使污染物得到降解。

一般所说的电催化氧化技术，是指在废水中插入电极板（阳极、阴极），然后在电极板间施加电压。污染物在电极上发生直接的电化学反应：阳极氧化使有机物和部分无机物转化为无害物质；阴极还原可以去除硝酸根和重金属离子，同时也会产生羟基自由基，进而矿化有机物。可以理解为通常所说的“电解”。

上述传统的电催化氧化技术，其效果多取决于电极板的材质，比如需要在电极板表面敷加贵金属或者稀有金属涂层。稀贵金属及其复杂的敷加过程，导致电极板成本很高，且涂层比较娇贵，对运行工况要求相对苛刻，寿命短，最终体现为成本高，因此实际产业化应用的案例很少。

同时，MBBR的好氧段曝气量大、能耗低，且膜污染限制了MBR在许多领域的应用。