高新煤制天然气废水处理回用技术及其装置技术

专利名称:高新煤制天然气废水处理回用技术及其装置技术
技术领域
本发明涉及的是煤制天然气废水处理回用方法及其装置,属于工业废水处理的技 术领域。
背景技术
目前国内尚没有成熟的煤制天然气废水处理技术,仅有几个相近的煤气化废水 处理专利,如专利200710189669. X加压固定床煤气化工艺污水膜生物处理工艺,设计“间 歇曝气池-缺氧池-膜池”处理工艺,COD去除率达到95 %,基本能够达标排放;专利 200910177228. 7煤气化废水处理方法,给出“隔油池-混凝池-调节池-接触氧化1_生物 电化学-接触氧化2-接触氧化3-催化氧化-砂滤”处理工艺,COD进水5000mg/L时,出水 为100mg/L,达到达标排放;专利201010121645. 2煤气化废水生化处理设备和方法,设计了 一种“厌氧-缺氧-好氧I-好氧2-MBR”处理工艺,COD进水8600mg/L时,出水达到^^ig/ L,去除率96. 7 %,也达到了 一定的处理效果。

发明内容
本发明提出的是一种煤制天燃气废水处理回用方法及其装置,利用预处理系统、 一段生化处理、物化处理系统、二段生化处理、膜分离系统对煤制天然气废水进行处理并加 以回用。处理前煤制天然气废水COD 4000-6000mg/L,处理后出水COD 80mg/L,COD去除率 达到98. 3% -98. 67%,它不仅解决了煤制天然气废水的污染问题,同时将处理过的水回用 到循环水系统,达到节水的目的。本发明的技术解决方案煤制天然气废水处理回用的方法,其特征是煤制天然气 废水串联经过预处理系统、一段生化系统、物化处理系统、二段生化系统、膜分离系统将煤 制天然气废水处理成回用水进行回用;其中预处理系统分离出的废油外运,二段生化系统 的反洗排水与膜分离系统的反洗排水经过反洗排水池的收集送回一段生化系统再进行处 理,一段生化系统的剩余生化污泥与物化处理系统的物化污泥送到污泥处理系统进行处 理,污泥处理系统处理后的干泥外运,污泥处理系统的排水回流到预处理系统重新进行处 理;所述的煤制天然气废水的主要水质指标为C0D4000 6000mg/L、BODl 100 1700mg/ L、酚类600 900mg/L、NH3-NlOO 500mg/L、油50 500mg/L,而回用水的主要水质指标 为C0D80mg/L、B0D5mg/L、酚类 0. 5mg/L、NH3 m5mg/L、油 0. 5mg/L。煤制天然气废水处理回用装置,其特征是包括预处理系统、一段生化系统、物化处 理系统、二段生化系统、膜分离系统、反洗排水池、污泥处理系统,其中预处理系统的进水口 连接煤制天然气废水,预处理系统回流口与污泥处理系统的排水口相接,预处理系统有废 油外运出口,预处理系统的出水口与一段生化系统的进水口相接,一段生化系统的回流口 与反洗排水池的出水口相接,一段生化系统的出水口与物化处理系统的进水口相接,一段 生化系统的剩余生化污泥排出口与剩余生化污泥到污泥处理系统的流入口相接,物化处理 系统的物化污泥排出口与物化污泥到污泥处理系统的流入口相接,物化处理系统提供的反冲洗水出口与反冲洗水到污泥处理系统进水口相接,污泥处理系统有干泥外运出口,物化 处理系统出水口与二段生化系统进水口相接,二段生化系统出水口与膜分离系统的进水口 相接,二段生化系统的反洗排水口与反洗排水池的进水口相接,膜分离系统的反洗排水口 与反洗排水池的反洗排水池进水口相接,膜分离系统有回用水出水口。本发明的优点将预处理、一段生化处理、物化处理、二段生化处理、膜分离进行了 合理的设计组合,出水达到了回用的要求,解决了废水污染,节约了水资源,有利产业长期 发展。利用本发明处理煤制天然气废水,处理前煤制天然气废水COD 4000-6000mg/L,处理 后出水COD 80mg/L, COD去除率达到98. 3% -98. 67%,它不仅解决了煤制天然气废水的污 染问题,同时将处理过的水回用到循环水系统,达到节水的目的。

附图1是煤制天然气废水处理回用方法及其装置的总体结构示意图。附图2是预处理系统的结构示意图。附图3是一段生化系统的结构示意图。附图4是物化处理系统的结构示意图。附图5是二段生化系统和膜分离系统的结构示意图。附图6是污泥处理系统的结构示意图。附图7是实施例的结构示意图。图中的A表示煤制天然气废水、B表示废油外运、C表示干泥外运、D表示回用水、 El表示预处理系统出水口、E2表示一段生化系统进水口、Fl表示污泥处理系统排水到预 处理系统的回流口、F2表示污泥处理系统排水口、Gl表示反洗排水池排水到一段生化系统 的回流口、G2表示反洗排水池出水口、Hl表示一段生化系统出水口、H2表示物化处理系统 进水口、Il表示一段生化系统剩余生化污泥排出口、12表示剩余生化污泥到污泥处理系统 的流入口、Jl表示物化处理系统的物化污泥排出口、J2表示物化污泥到污泥处理系统的流 入口、Kl表示物化处理系统提供的反冲洗水出水口、K2表示反冲洗水到污泥处理系统进水 口、K3表示物化处理系统出水口、K4表示二段生化系统进水口、Ml表示二段生化系统出水 口、M2表示膜分离系统进水口、Ll表示反洗排水池进水口、L2表示二段生化系统反洗排水 口、L3表示膜分离系统反洗排水口。Bl表示好氧池曝气风机、B2表示曝气生物滤池曝气风 机、B3表示曝气生物滤池反洗风机、B4表示浸没式超滤反洗风机。Pl表示调节池提升泵、 P2表示水解酸化池回流泵、P3表示硝化液回流泵、P4表示生化污泥回流泵、P5表示剩余生 化污泥排出泵、P6表示消泡泵、P7表示物化污泥排出泵、P8表示带式压滤机冲洗泵、P9表 示中间水池提升泵、PlO表示曝气生物滤池反洗泵、Pll表示自清洗过滤器给水泵、P12表示 浸没式超滤产水自吸泵、P13表示回用水泵、P14表示浸没式超滤清洗泵、P15表示浓缩生化 污泥输送泵、P16表示浓缩物化污泥输送泵。1表示预处理系统、2表示一段生化系统、3表 示物化处理系统、4表示二段生化系统、5表示膜分离系统、6表示反洗排水池、7表示污泥处 理系统、8表示隔油沉淀池、9表示调节池、10表示气浮池、11表示油水分离池、12表示破乳 剂投加设备、13表示水解酸化池、14表示缺氧池、15表示好氧池、16表示二沉池、17表示碱 与磷酸盐投加设备、18表示消泡水池、19表示絮凝反应池、20表示沉淀池、21表示臭氧氧化 池、22表示中间水池、23表示絮凝剂助凝剂投加设备、M表示臭氧发生器、25表示曝气生物 滤池J6表示滤池出水池、27表示自清洗过滤器、观表示浸没式超滤、四表示回用水池、30表示超滤清洗加药设备,31表示生化污泥浓缩池,32表示物化污泥浓缩池,33表示带式压 滤机,34表示皮带输送机,35表示PAM(高分子絮凝剂)加药设备。
具体实施例方式对照附图1,煤制天然气废水处理回用的方法,其特征是煤制天然气废水A串联经 过预处理系统1、一段生化系统2、物化处理系统3、二段生化系统4、膜分离系统5将煤制天 然气废水处理成回用水D进行回用;其中预处理系统1分离出的废油B外运,二段生化系 统4的反洗排水与膜分离系统5的反洗排水经过反洗排水池6的收集送回一段生化系统2 再进行处理,一段生化系统2的剩余生化污泥与物化处理系统3的物化污泥送到污泥处理 系统7进行处理,污泥处理系统7处理后的干泥C外运,污泥处理系统7的排水回流到预处 理系统1重新进行处理;所述的煤制天然气废水的主要水质指标为C0D4000 6000mg/L、 BODl 100 1700mg/L、酚类 600 900mg/L、NH3-W00 500mg/L、油 50 500mg/L,而回用 水的主要水质指标为C0D80mg/L、B0D5mg/L、酚类 0. 5mg/L、NH3_N15mg/L、油 0. 5mg/L。煤制天然气废水处理回用装置,其特征是包括预处理系统1、一段生化系统2、物 化处理系统3、二段生化系统4、膜分离系统5、反洗排水池6、污泥处理系统7,其中预处理 系统1的进水口连接煤制天然气废水A,预处理系统1回流口 Fl与污泥处理系统7的排水 口 F2相接,预处理系统1有废油外运出口 B,预处理系统1的出水口 El与一段生化系统2 的进水口 E2相接,一段生化系统2的回流口 Gl与反洗排水池6的出水口 G2相接,一段生 化系统2的出水口 Hl与物化处理系统3的进水口 H2相接,一段生化系统2的剩余生化污 泥排出口 Il与剩余生化污泥到污泥处理系统的流入口 12相接,物化处理系统3的物化污 泥排出口 Jl与物化污泥到污泥处理系统的流入口 J2相接,物化处理系统3提供的反冲洗 水出口 Kl与反冲洗水到污泥处理系统进水口 K2相接,污泥处理系统7有干泥外运出口 C, 物化处理系统出水口 K3与二段生化系统进水口 K4相接,二段生化系统出水口 Ml与膜分离 系统5的进水口 M2相接,二段生化系统4的反洗排水口 L2与反洗排水池6的进水口 Ll相 接,膜分离系统5的反洗排水口 L3与反洗排水池6的反洗排水池进水口 Ll相接,膜分离系 统5有回用水出水口 D。对照附图2,预处理系统1结构包括隔油沉淀池8、调节池9、调节池提升泵P1、气 浮池10、油水分离池11、破乳剂投加设备12。煤制天然气废水A经过隔油沉淀池8分离出 重油,出水进入调节池9进行水质、水量均衡调节,再经过调节池提升泵Pl提升进入气浮池 10除去浮油及其他悬浮物,以便后续的生化处理。通过气浮池投加破乳剂以增强气浮除油 效果。油水分离池11进行油水分离,分离出的废油B外运,分离出的水回流调节池,污泥处 理系统的排水也回流调节池重新进行处理。对照附图3,一段生化系统2的结构包括水解酸化池13、缺氧池14、好氧池15、二 沉池16、碱与磷酸盐投加设备17、消泡水池18、好氧池曝气风机Bi、水解酸化池回流泵P2、 硝化液回流泵P3、生化污泥回流泵P4、剩余生化污泥排出泵P5、消泡泵P6。预处理出水首先 进入水解酸化池13,将难降解的大分子、杂环有机污染物进行水解酸化,利用水解酸化池回 流泵P2进行回流循环混合稀释,强化水解酸化处理效果。然后依次进入缺氧池14、好氧池 15、二沉池16,进行缺氧反硝化、好氧硝化及泥水分离,以降解水中有机污染物,利用好氧池 曝气风机Bl为好氧池15的好氧微生物供氧,利用硝化液回流泵P3将好氧池15的硝化液打回缺氧池14进行反硝化脱氮,二沉池出水Hl到物化处理,另一部分作为消泡水消除好氧 池15曝气产生的泡沫,减少生产水的用量。二沉池16的回流生化污泥通过生化污泥回流 泵P4分别回流到好氧池15和缺氧池14,二沉池16的剩余生化污泥经过剩余生化污泥排出 泵P5排出。对照附图4,物化处理系统3包括絮凝反应池19、沉淀池20、臭氧氧化池21、中间 水池22、絮凝剂助凝剂投加设备23、臭氧发生器M、物化污泥排出泵P7、带式压滤机冲洗泵 P8、中间水池提升泵P9。一段生化系统的出水串联进入絮凝反应池19、沉淀池20、臭氧氧化 池21、中间水池22,在絮凝反应池投加絮凝剂助凝剂,进行絮凝反应,在沉淀池进行沉淀分 离,去除悬浮物和部分有机污染物,沉淀池的物化污泥通过物化污泥排出泵送到污泥处理 系统,沉淀池的出水在臭氧氧化池进行臭氧氧化处理,进一步降低水中的有机污染物,并提 高出水的生化性,送到二段生化处理。部分出水经过带式压滤机冲洗泵为污泥处理系统提 供反冲洗水。对照附图5,二段生化系统4和膜分离系统5包括曝气生物滤池25、滤池出水池 26、自清洗过滤器27、浸没式超滤28、回用水池四、超滤清洗加药设备30、曝气生物滤池曝 气风机B2、曝气生物滤池反洗风机B3、浸没式超滤反洗风机B4、曝气生物滤池反洗泵P10、 自清洗过滤器给水泵P11、浸没式超滤产水自吸泵P12、回用水泵P13、浸没式超滤清洗泵 P14。物化处理出水进入曝气生物滤池25,利用曝气生物滤池曝气风机B2供氧再次进行生 化处理,进一步降解水中的有机污染物,出水到滤池出水池,通过自清洗过滤器给水泵Pll 送入自清洗过滤器27,定期利用曝气生物滤池的反洗泵PlO与曝气生物滤池反洗风机B3对 曝气生物滤池25进行气水联合反冲洗,除去曝气生物滤池的截流物与老化的生物膜,保证 曝气生物滤池的正常工作,滤池的反洗排水回送处理。自清洗过滤器27的作用是保护浸没 式超滤28,以免大颗粒物进入浸没式超滤池而损伤超滤,超滤可有效去除水中颗粒物、并进 一步降低有机污染物,利用超滤产水自吸泵P12抽出的产水可以直接回用到循环水。超滤 的清洗周期地进行,同时进行加药水与气的反洗。反洗水回送处理。对照附图6,所述的污泥处理系统7包括生化污泥浓缩池31、物化污泥浓缩池32、 带式压滤机33、皮带输送机34、PAM加药设备35、浓缩生化污泥输送泵P15、浓缩物化污泥 输送泵P16。剩余生化污泥在生化污泥浓缩池31进行浓缩,上清液返回预处理,浓缩污泥泵 送到带式压滤机33 ;物化污泥在物化污泥浓缩池32进行浓缩,上清液也返回预处理,浓缩 污泥也泵送到带式压滤机33,并投加PAM协助带式压滤机33进行泥水分离,泥饼经过皮带 输送机34进行干泥外运。带式压滤机33的滤液以及带式压滤机33的反冲洗排水都返回 预处理。实施例为某大型煤化工企业年产55亿立方米煤制天然气项目一期工程配套的18000m3/ d煤制天然气废水处理回用项目1.处理水量待处理煤制天然气项目的废水由两部分构成,酚回收废水(含地面冲洗水)600m3/ h,其他废水150m3/h(包括生活及化验废水14m3/h、低温甲醇洗的废水25m3/h、氨回收的废 水7m3/h、甲烷化的废水104m3/h)。总的废水处理量为750m3/h(即18000m3/d)。处理后的回用水量745m3/h,干泥外运5m3/h。
2.进水水质酚回收废水(含地面冲洗水)水质
项目BOD5酚类NH3-N石油类pH压力水温单位mg/Lmg/Lmg/Lmg/Lmg/LMPa°C数值48001400800310300< 70. 440其他废水水质(单位:mg/L)
项目CODcrBOD5TNSS甲醇NaOHCH4CO2生活化验40020035150低温甲醇洗150 -100010000氨回收3000甲烷化60040014003.出水水质该项目的出水回用作为生产工艺循环系统的补充水使用,满足《中华人民共和国 化工行业标准》HG/T3923-2007《循环冷却水用再生水水质标准》的要求(总溶固指标除 外)。具体控制指标如下表再生水用作循环冷却水的水质要求
权利要求
1.煤制天然气废水处理回用的方法,其特征是煤制天然气废水串联经过预处理系统、 一段生化系统、物化处理系统、二段生化系统、膜分离系统将煤制天然气废水处理成回用 水进行回用;其中预处理系统分离出的废油外运,二段生化系统的反洗排水与膜分离系统 的反洗排水经过反洗排水池的收集送回一段生化系统再进行处理,一段生化系统的剩余 生化污泥与物化处理系统的物化污泥送到污泥处理系统进行处理,污泥处理系统处理后 的干泥外运,污泥处理系统的排水回流到预处理系统重新进行处理;所述的煤制天然气废 水的主要水质指标为C0D4000 6000mg/L、BODl 100 1700mg/L、酚类 600 900mg/L、 NH3-N100 500mg/L、油50 500mg/L,而回用水的主要水质指标为C0D80mg/L、B0D5mg/ L、酚类 0. 5mg/L、NH3-m5mg/L、油 0. 5mg/L。
2.根据权利要求1所述的煤制天然气废水处理回用的方法,其特征是煤制天然气废水 经过隔油沉淀池分离出重油,出水进入调节池进行水质、水量均衡调节,再经过调节池提升 泵提升进入气浮池除去浮油及其他悬浮物,以便后续的生化处理,通过气浮池投加破乳剂 以增强气浮除油效果,油水分离池进行油水分离,分离出的废油外运,分离出的水回流调节 池,污泥处理系统的排水也回流调节池重新进行处理。
3.根据权利要求1所述的煤制天然气废水处理回用的方法,其特征是预处理出水首先 进入水解酸化池,将难降解的大分子、杂环有机污染物进行水解酸化,利用水解酸化池回流 泵进行回流循环混合稀释,强化水解酸化处理效果,然后依次进入缺氧池、好氧池、二沉池, 进行缺氧反硝化、好氧硝化及泥水分离,以降解水中有机污染物,利用好氧池曝气风机为 好氧池的好氧微生物供氧,利用硝化液回流泵将好氧池的硝化液打回缺氧池进行反硝化脱 氮,二沉池出水到物化处理,另一部分作为消泡水消除好氧池曝气产生的泡沫,减少生产水 的用量,二沉池的回流生化污泥通过生化污泥回流泵分别回流到好氧池和缺氧池,二沉池 的剩余生化污泥经过剩余生化污泥排出泵排出。
4.根据权利要求1所述的煤制天然气废水处理回用的方法,其特征是一段生化系统的 出水串联进入絮凝反应池、沉淀池、臭氧氧化池、中间水池,在絮凝反应池投加絮凝剂助凝 剂,进行絮凝反应,在沉淀池进行沉淀分离,去除悬浮物和部分有机污染物,沉淀池的物化 污泥通过物化污泥排出泵送到污泥处理系统,沉淀池的出水在臭氧氧化池进行臭氧氧化处 理,进一步降低水中的有机污染物,并提高出水的生化性,送到二段生化处理,部分出水经 过带式压滤机冲洗泵为污泥处理系统提供反冲洗水。
5.根据权利要求1所述的煤制天然气废水处理回用的方法,其特征是物化处理出水进 入曝气生物滤池,利用曝气生物滤池曝气风机供氧再次进行生化处理,进一步降解水中的 有机污染物,出水到滤池出水池,通过自清洗过滤器给水泵送入自清洗过滤器,定期利用曝 气生物滤池的反洗泵与曝气生物滤池反洗风机对曝气生物滤池进行气水联合反冲洗,除去 曝气生物滤池的截流物与老化的生物膜,保证曝气生物滤池的正常工作,滤池的反洗排水 回送处理,自清洗过滤器的作用是保护浸没式超滤,以免大颗粒物进入浸没式超滤池而损 伤超滤,超滤可有效去除水中颗粒物、并进一步降低有机污染物,利用超滤产水自吸泵抽出 的产水直接回用到循环水,超滤的清洗周期地进行,同时进行加药水与气的反洗,反洗水回 送处理。
6.根据权利要求1所述的煤制天然气废水处理回用的方法,其特征是剩余生化污泥在 生化污泥浓缩池进行浓缩,上清液返回预处理,浓缩污泥泵送到带式压滤机;物化污泥在物化污泥浓缩池进行浓缩,上清液也返回预处理,浓缩污泥也泵送到带式压滤机,并投加PAM 协助带式压滤机进行泥水分离,泥饼经过皮带输送机进行干泥外运,带式压滤机的滤液以 及带式压滤机的反冲洗排水都返回预处理。
7.煤制天然气废水处理回用装置,其特征是包括预处理系统、一段生化系统、物化处理 系统、二段生化系统、膜分离系统、反洗排水池、污泥处理系统,其中预处理系统的进水口连 接煤制天然气废水,预处理系统回流口与污泥处理系统的排水口相接,预处理系统有废油 外运出口,预处理系统的出水口与一段生化系统的进水口相接,一段生化系统的回流口与 反洗排水池的出水口相接,一段生化系统的出水口与物化处理系统的进水口相接,一段生 化系统的剩余生化污泥排出口与剩余生化污泥到污泥处理系统的流入口相接,物化处理系 统的物化污泥排出口与物化污泥到污泥处理系统的流入口相接,物化处理系统提供的反冲 洗水出口与反冲洗水到污泥处理系统进水口相接,污泥处理系统有干泥外运出口,物化处 理系统出水口与二段生化系统进水口相接,二段生化系统出水口与膜分离系统的进水口相 接,二段生化系统的反洗排水口与反洗排水池的进水口相接,膜分离系统的反洗排水口与 反洗排水池的反洗排水池进水口相接,膜分离系统有回用水出水口。
全文摘要
本发明是煤制天然气废水处理回用方法及其装置,其特征是利用预处理系统、一段生化处理、物化处理系统、二段生化处理、膜分离系统对煤制天然气废水进行处理并加以回用。优点将预处理、一段生化处理、物化处理、二段生化处理、膜分离进行了合理的设计组合,出水达到了回用的要求,解决了废水污染,节约了水资源,有利产业长期发展。利用本发明处理煤制天然气废水,处理前煤制天然气废水COD 4000-6000mg/L,处理后出水COD80mg/L,COD去除率达到98.3%-98.67%,它不仅解决了煤制天然气废水的污染问题,同时将处理过的水回用到循环水系统,达到节水的目的。
文档编号C02F9/14GK102139991SQ20111003044
公开日2011年8月3日 申请日期2011年1月28日 优先权日2011年1月28日
发明者刘福东, 周吉平, 张国平, 李士安 申请人:山东国信环境系统有限公司

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