技术领域
[0001] 本
发明涉及污
水处理技术领域，尤其涉及一种焦化废水的处理方法和处理系统。
背景技术
[0002] 焦化废水是在
焦炉煤气冷却、洗涤、粗苯加工及焦油加工过程中，产生含有酚、氰、油、
氨及大量有机物的工业废水。焦化废水具有含盐量高、硬度较高、有机物及氨氮浓度高、可生化性差、成份复杂、
排放量大、处理难度大等特点，是一种有毒难降解有机废水。
[0003] 目前对焦化废水的处理普遍采用预处理+生化处理+混凝沉淀处理工艺，该工艺操作简便、运行成本较低、应用十分广泛。出水多回用于湿法
熄焦，对水质要求不高。随着人们环境保护意识的提高、国家环保标准的逐渐严苛以及水资源的日趋紧张，目前湿法熄焦逐步被干法熄焦取代。原有处理工艺出水水质无法满足要求。所以焦化废水的深度处理回用，实现零排放，已经逐渐成为行业的发展趋势。
[0004] 目前我国焦化废水的深化处理回用技术的传统工艺是
超滤+卷式
反渗透双膜法工艺，该工艺虽经前端生化工艺段处理，但由于焦化废水为有毒性难降解有机废水，若使用普通的卷式
反渗透膜对其进行高倍浓缩分离，会造成膜有机污染严重，设备处理负荷过大，运行不稳定，难以达到焦化废水零排放处理的要求。通过使用宽通道有机污染反渗透膜和碟管式反渗透膜，其特点在于抗有机污染能
力强，耐压等级高，处理水回收率高等特点，使处理系统的运行状态更稳定，为后续进入
蒸发结晶处理的水量少和进料物质浓度高奠定了坚实的
基础，节约了全系统的运行
费用，使焦化废水最终实现零排放。
发明内容
[0005] 本发明
实施例提供一种焦化废水的处理方法和处理系统，以解决
现有技术中的一个或多个技术问题。
[0006] 第一方面，本发明实施例提供了一种焦化废水的处理方法，包括：
[0007] 对焦化废水进行预处理和
树脂深度
软化处理；
[0008] 将树脂深度软化出水流入宽通道抗污染反渗透膜进行浓缩处理；
[0009] 将浓缩处理的浓缩液进行蒸发结晶。
[0010] 在一种可实施方式中，所述将浓缩处理的浓缩液进行蒸发结晶的步骤之前还包括：
[0011] 将宽通道抗污染反渗透膜浓缩处理的浓缩液流入碟管式反渗透膜进行高倍浓缩处理。
[0012] 在一种可实施方式中，所述对焦化废水进行预处理包括依次进行的生化处理和软化预处理，其中，软化预处理包括：
[0013] 将经生化处理后的焦化废水进行均质处理；
[0014] 均质处理后，将焦化废水溶液的pH值控制在10-11.5之间，以进行化学软化处理，化学软化处理后将pH值调至6.5-7之间；
[0015] 采用多介质过滤去除化学软化处理后的焦化废水中悬浮物。
[0016] 在一种可实施方式中，所述调节均质处理后，将焦化废水溶液的pH值控制在10-11.5之间，以进行化学软化处理，化学软化处理后将pH值调至6.5-7 之间的步骤包括：
[0017] 均质处理后，在焦化废水溶液中依次加入
质量浓度为20-35％的氢
氧化钠溶液和质量浓度为10-30％的
碳酸钠溶液进行化学软处理；
[0018] 化学软化处理后，在焦化废水中加入质量浓度为30％的
盐酸溶液；
[0019] 其中，所述化学软化处理后焦化废水的硬度为100-200mg/L。
[0020] 在一种可实施方式中，所述均质处理后，将焦化废水的pH值控制在10-11.5 之间，以进行化学软化处理，化学软化处理后将pH值调至6.5-7之间的步骤包括：
[0021] 均质处理后，焦化废水溶液投加质量浓度为30％的氢氧化钠溶液，使焦化废水的pH值处于10-11.5之间；
[0022] 搅拌包含氢氧化钠和焦化废水的溶液，控制
水力停留时间为25分钟；
[0023] 继续投加质量浓度为30％的氢氧化钠溶液，控制溶液pH值为11，同时投加质量浓度为10％的碳酸钠溶液；
[0024] 搅拌包含氢氧化钠、碳酸钠和焦化废水的溶液，控制水力停留时间30分钟；
[0025] 在焦化废水溶液中投加质量浓度为30％的盐
酸溶液，使焦化废水的pH值处于6.5-7之间；
[0026] 其中，所述化学软化处理后焦化废水的硬度为100-200mg/L。
[0027] 在一种可实施方式中，所述对焦化废水进行软化预处理还包括：
[0028] 化学软化处理生成的
污泥浓缩液排入污泥浓缩槽，控制水力停留时间10 小时；
[0029] 将污泥浓缩槽中污泥浓缩液排出，并
压榨脱水形成质量浓度为65％的污泥饼，压榨所得清液重新进行软化预处理。
[0030] 在一种可实施方式中，所述树脂深度软化处理包括：
[0031] 使用弱酸性阳离子树脂交换剂与软化预处理后的焦化废水进行离子交换；
[0032] 其中，树脂深度软化处理的焦化废水的硬度降低至1mg/L以下。
[0033] 在一种可实施方式中，所述蒸发结晶之后还包括：
[0034] 将蒸发结晶母液排入杂盐干燥器中，与热空气充分
接触、受热和干燥；
[0035] 脱水后的干燥物排出干燥器外进行回收。
[0036] 第二方面，本发明实施例提供了一种焦化废水的处理系统，包括：
[0037] 软化预处理装置，所述软化预处理装置用于对经生化处理后的焦化废水进行软化预处理；
[0038] 树脂深度软化处理装置，与所述软化预处理装置连接，所述树脂深度软化处理装置用于对软化预处理后的焦化废水进行深度软化处理；
[0039] 宽通道抗污染反渗透装置，与所述树脂深度软化处理装置连接，所述宽通道抗污染反渗透装置用于对深度软化后的焦化废水进行浓缩处理；
[0040] 碟管式反渗透装置，与所述宽通道抗污染反渗透装置连接，所述碟管式反渗透装置用于接收所述宽通道抗污染反渗透装置流出的浓缩液，并进行浓缩处理；
[0041] 蒸发结晶装置，与所述碟管式反渗透装置连接，所述蒸发结晶装置用于接收浓缩液并进行蒸发结晶。
[0042] 在一种可实施方式中，所述宽通道抗污染反渗透装置包括依次连接的进水
泵、
过滤器、高压
柱塞泵、
增压泵以及宽通道抗污染反渗透膜组件；所述宽通道抗污染反渗透膜组件包括设置有透孔的空心柱、第一隔网、滤膜以及第二隔网，所述第一隔网、滤膜和第二隔网卷绕在所述空心柱上；其中，所述滤膜为一侧设置有开口的信封状的膜结构，所述滤膜包裹所述第一隔网形成若干膜片，所述膜片与所述第二隔网依次阶梯堆叠，以使所述滤膜开口的一侧卷绕时与所述空心柱上的透孔对应；
[0043] 所述第一隔网包括若干第一
支撑条和若干第二支撑条，所述第一支撑条平行间隔设置，相邻所述第一支撑条之间形成流道，所述第二支撑条的厚度尺寸小于所述第一支撑条的厚度尺寸；其中，所述第二支撑条两端分别与相邻所述第一支撑条的侧面固定连接，且所述第二支撑条倾斜设置。
[0044] 在一种可实施方式中，所述软化预处理装置包括：
[0045] 调节池，所述调节池用于接收经生化处理后的焦化废水进行均质处理；
[0046] 高效
澄清器，与所述调节池连接，所述高效澄清器用于接收所述调节池的出水进行化学软化处理；
[0047] 多介质过滤器，分别与所述高效澄清器和所述树脂深度软化处理装置连接，所述多介质过滤器用于接收所述高效澄清器出水，并进行多介质过滤后排入所述树脂深度软化处理装置。
[0048] 在一种可实施方式中，所述树脂深度软化处理装置包括：
[0049] 中间水箱，与所述多介质过滤器连接，所述中间水箱用于盛放所述多介质过滤器过滤后的出水；
[0050] 树脂深度软化进水泵，与所述中间水箱连接，所述树脂深度软化进水泵用于
抽取所述中间水箱内的溶液；
[0051] 弱酸性阳离子交换器，与所述树脂深度软化进水泵；所述树脂深度软化进水泵用于将抽取的溶液泵入所述弱酸性阳离子交换器；所述弱酸性阳离子交换器用于焦化废水深度软化，以降低溶液的硬度。
[0052] 上述技术方案中的一个技术方案具有如下优点或有益效果：解决了焦化废水因成分复杂，难以达到处理标准的技术难题，加强了设备运行的
稳定性，提高了处理水的回收率，降低了全系统的运行成本，实现了焦化废水的
回收利用。
[0053] 上述概述仅仅是为了
说明书的目的，并不意图以任何方式进行限制。除上述描述的示意性的方面、实施方式和特征之外，通过参考
附图和以下的详细描述，本发明进一步的方面、实施方式和特征将会是容易明白的。
附图说明
[0054] 在附图中，除非另外规定，否则贯穿多个附图相同的附图标记表示相同或相似的部件或元素。这些附图不一定是按照比例绘制的。应该理解，这些附图仅描绘了根据本发明公开的一些实施方式，而不应将其视为是对本发明范围的限制。
[0055] 图1示出本发明实施例中焦化废水的处理方法的流程
框图。
[0056] 图2示出本发明实施例中焦化废水的处理方法的又一流程框图
[0057] 图3示出本发明实施例中焦化废水的处理方法的另一流程框图。
[0058] 图4示出本发明实施例中焦化废水的处理系统的结构框图。
[0059] 图5示出本发明实施例中焦化废水的处理系统中宽通道抗污染反渗透膜组件的结构示意图。
[0060] 图6示出本发明实施例中焦化废水的处理系统中宽通道抗污染反渗透膜组件的第一隔网的结构示意图。
[0061] 图7示出图6中第一隔网沿A-A方向的截面图。
具体实施方式
[0062] 在下文中，仅简单地描述了某些示例性实施例。正如本领域技术人员可认识到的那样，在不脱离本发明的精神或范围的情况下，可通过各种不同方式
修改所描述的实施例。因此，附图和描述被认为本质上是示例性的而非限制性的。
[0063] 图1示出根据本发明实施例的焦化废水的处理方法流程框图。
[0064] 本发明实施例第一方面提供一种焦化废水的处理方法。参见图1所示，处理方法包括：
[0065] 步骤S110：对焦化废水进行预处理和树脂深度软化处理。预处理包括前期生化处理和软化预处理，其中，软化预处理包括均质处理、化学软化处理以及多介质过滤处理。
[0066] 步骤S120：将树脂深度软化出水流入宽通道抗污染反渗透膜进行浓缩处理。该步骤中使用宽通道抗污染反渗透组件构成的宽通道抗污染反渗透膜进行浓缩处理，根据焦化废水水质特点，该步骤使用特定的宽通道抗污染反渗透膜组件，来增强膜系统的抗有机污染能力。
[0067] 步骤S130：将浓缩处理的浓缩液进行蒸发结晶。浓盐水经过蒸发结晶处理，
蒸汽冷凝水收集回用，蒸发浓液经离心脱水处理后，可得到结晶盐，离心母液返回蒸发结晶进一步处理。在蒸发结晶之前还包括，将宽通道抗污染反渗透膜浓缩处理的浓缩液流入碟管式反渗透膜进行高倍浓缩处理。碟管式反渗透膜是抗污染能力更强，耐压等级高的膜元件，对焦化废水可进行高倍浓缩减量化处理，而且设备运行也更稳定。
[0068] 本发明实施例解决了焦化废水因成分复杂，难以达到处理标准的技术难题，加强了设备运行的稳定性，提高了处理水的回收率，降低了全系统的运行成本，实现了焦化废水的回收利用。
[0069] 进一步地，参见图2所示，步骤S130将浓缩处理的浓缩液进行蒸发结晶的步骤之前还包括：
[0070] 步骤S121：将宽通道抗污染反渗透膜浓缩处理的浓缩液流入碟管式反渗透膜进行高倍浓缩处理。
[0071] 进一步地，参见图3所示，步骤S110中对焦化废水进行预处理包括前期生化处理和软化预处理，其中，软化预处理包括：
[0072] 步骤S111：将经生化工艺段处理后的焦化废水进行均质处理。
[0073] 步骤S112：均质处理后，将焦化废水溶液流入高效澄清器，以进行化学软化处理，化学软化处理后将pH值调制6.5-7之间。优选地，步骤S112中采用高效澄清器，液
碱、纯碱加入到反应器中与水中的碳酸盐硬度发生反应，生成 CaCO3和Mg(OH)2沉淀，降低了水中的硬度和碱度，透过水硬度可控制在 100-200mg/L。
[0074] 高效澄清器在传统的平流
沉淀池的基础上，对混凝、强化絮凝、斜管沉淀三个过程进行优化。与传统沉淀法相比，沉淀效率高，结构紧凑，出水水质好，排放的污泥浓度高，水量损失非常低。
[0075] 步骤S113：采用多介质过滤去除化学软化处理后的焦化废水中悬浮物。在多介质过滤中利用填料来降低水中
浊度，截留除去水中悬浮物、有机物、胶质颗粒、
微生物、氯嗅味及部分重
金属离子等异物，使透过水得到
净化。
[0076] 进一步地，步骤S112均质处理后，将焦化废水溶液的pH值控制在10-11.5 之间，以进行化学软化处理，软化处理后将pH值调制6.5-7之间包括：
[0077] 调节均质处理后的焦化废水溶液中依次加入质量浓度为20-35％的氢氧化钠溶液和质量浓度为10-30％的碳酸钠溶液与水中的碳酸盐硬度发生反应。加入氢氧化钠和碳酸钠与水中离子生成CaCO3和Mg(OH)2沉淀，降低了水中的硬度和碱度。化学软化处理后，在焦化废水中加入质量浓度为30％的盐酸溶液。其中，化学软化处理后焦化废水的硬度为100-200mg/L。一种较优实施例中，化学软化处理后焦化废水的硬度为150mg/L。
[0078] 在一具体实施例中，步骤S112均质处理后，将焦化废水溶液的pH值控制在10-11.5之间，以进行化学软化处理，软化处理后将pH值调制6.5-7之间的步骤包括：
[0079] 均质处理后，焦化废水溶液投加质量浓度为30％的氢氧化钠，使焦化废水的pH值处于10-11.5之间；
[0080] 搅拌包含氢氧化钠和焦化废水的溶液，控制水力停留时间为25分钟；
[0081] 继续投加质量浓度为30％的氢氧化钠溶液，控制溶液pH值为11，同时投加质量浓度为10％的碳酸钠溶液；
[0082] 搅拌包含氢氧化钠、碳酸钠和焦化废水的溶液，控制水力停留时间30分钟；
[0083] 在化学软化处理后的焦化废水溶液中投加质量浓度为30％的盐酸，使焦化废水的pH值处于6.5-7之间；
[0084] 其中，化学软化处理后焦化废水的硬度为100-200mg/L，一种优选实施例中，化学软化处理后焦化废水的硬度为150mg/L。
[0085] 在一具体实施例中，对焦化废水进行软化预处理还包括：
[0086] 化学软化处理生成的污泥浓缩液排入污泥浓缩槽，控制水力停留时间10 小时；
[0087] 将污泥浓缩槽中污泥浓缩液排出，并压榨脱水形成质量浓度为65％的污泥饼，压榨所得清液重新进行软化预处理。
[0088] 在一具体实施例中，树脂深度软化处理包括：
[0089] 使用弱酸性阳离子树脂交换剂与软化预处理后的焦化废水进行离子交换；
[0090] 其中，树脂深度软化处理的焦化废水的硬度降低至1mg/L以下。
[0091] 在一具体实施例中，蒸发结晶处理包括：
[0092] 蒸发结晶一段时间后，将蒸发结晶母液排入杂盐干燥器中，与热空气充分接触、受热和干燥；
[0093] 脱水后的干燥物排出干燥器外进行回收。
[0094] 在一具体实施例中，某焦化废水零排放处理项目，处理水量30m3/h，进水水质：溶解性总固体(TDS)：14409mg/L，Ca2+：420mg/L，Mg2+：60mg/L，Cl-：4565mg/L，SO42-：4515mg/L，[0095] Na+：5085mg/L，氟：89mg/L，SiO2：53mg/L，
化学需氧量(COD)：300mg/L，[0096] 处理要求：产水达到中水回用要求：pH：6-9，溶解性总固体(TDS)≤1000 mg/L，Cl-：≤250mg/L，SO42-：≤250mg/L，总硬度(以CaCO3计)≤450mg/L，化学需氧量(COD)≤60mg/L，出水回用，结晶盐，废水实现零排放处理。
[0097] 选用工艺：
[0098] 调质处理→化学软化处理→多介质过滤→树脂软化处理→宽通道抗污染反渗透→碟管式反渗透→蒸发结晶。
[0099] 焦化废水经经生化处理后，流入调节池，进行均质处理后，投加质量浓度为30％的氢氧化钠溶液668kg/h，使其pH值在10-11.5，搅拌使氢氧化钠溶液与焦化废水充分接触反应，水力停留时间25分钟继续投加质量浓度为30％的氢氧化钠溶液，控制pH值在11，同时投加质量浓度为10％的碳酸钠溶液734kg/h，搅拌使药剂与废水充分接触反应，控制水力停留时间30分钟；向化学软化处理后的出水投加质量浓度为30％的盐酸溶液，控制其pH值为7，然后对其进行多介质过滤。在生成的沉淀物中排放污泥浓缩液，控制水力停留时间10小时，高倍浓缩的污泥浓缩液排出，并对其进行压榨脱水，产生泥饼。少量的上清液和少量的压榨水，则返回进一步处理。
[0100] 多介质过滤的透过液硬度小于150mg/L，对多介质过滤的透过液进行弱酸性阳离子树脂软化处理，进一步去除硬度，弱酸性阳离子树脂软化处理后的出水硬度可降至1mg/L以下。
[0101] 树脂深度软化的透过液采用宽通道抗污染反渗透进行高倍浓缩处理。宽通道抗污染反渗透采用90bar高压级膜柱，膜片均为对盐分截留率高的反渗透膜片。宽通道抗污染反渗透系统回收水率为70％。
[0102] 宽通道抗污染反渗透浓缩液采用碟管式反渗透进行高倍浓缩处理。碟管式反渗透采用120bar高压级碟管式膜柱，膜片均为对盐分截留率高的反渗透膜片。碟管式反渗透系统回收水率为50％。
[0103] 碟管式反渗透浓缩液经蒸发结晶和离心脱水处理后得到结晶盐，蒸汽冷凝水收集回用。蒸发结晶一段时间后，将蒸发结晶母液排入杂盐干燥器中，与热空气充分接触、受热、干燥。脱水后的干燥物排出干燥器外进行回收。
[0104] 本发明实施例第二方面提供一种焦化废水的处理系统。
[0105] 参见图4所示，处理系统包括：软化预处理装置110、树脂深度软化处理装置120、宽通道抗污染反渗透装置130、碟管式反渗透装置140以及蒸发结晶装置150。
[0106] 软化预处理装置110用于对经生化处理后的焦化废水进行软化预处理。
[0107] 树脂深度软化处理装置120与软化预处理装置110连接，树脂深度软化处理装置120用于对软化预处理后的焦化废水进行深度软化处理。
[0108] 宽通道抗污染反渗透装置130与树脂深度软化处理装置120连接，宽通道抗污染反渗透装置130用于对树脂深度软化后的焦化废水进行浓缩处理；
[0109] 碟管式反渗透装置140与宽通道抗污染反渗透装置130连接，碟管式反渗透装置140用于接收宽通道抗污染反渗透装置流出的浓缩液，并进行浓缩处理；
[0110] 蒸发结晶装置150与碟管式反渗透装置140连接，蒸发结晶装置150用于接收浓缩液并进行蒸发结晶处理。
[0111] 本发明实施例解决了焦化废水因成分复杂，难以达到处理标准的技术难题，加强了设备运行的稳定性，提高了处理水的回收率，降低了全系统的运行成本，实现了焦化废水的回收利用。
[0112] 进一步地，宽通道抗污染反渗透装置包括依次连接的进水泵、过滤器、高压柱塞泵、增压泵以及宽通道抗污染反渗透膜组件。
[0113] 参见图5所示，宽通道抗污染反渗透膜组件包括设置有透孔131a的空心柱 131、第一隔网132、滤膜133以及第二隔网134，第一隔网132、滤膜133和第二隔网134卷绕在空心柱131上；其中，滤膜133为一侧设置有开口的信封状的膜结构，滤膜133包裹第一隔网132形成若干膜片，膜片与第二隔网134 依次阶梯堆叠，以使滤膜133开口的一侧卷绕时与空心柱
131上的透孔131a对应。其中，玻璃
钢膜壳的宽通道抗污染反渗透膜可以承受7.5MPa的操作压力，
不锈钢膜壳的宽通道抗污染反渗透膜可以承受20MPa的操作压力。
[0114] 参见图6和图7所示，第一隔网132包括若干第一支撑条132a和若干第二支撑条132b，第一支撑条132a平行间隔设置，相邻第一支撑条132a之间形成流道，第二支撑条132b的厚度尺寸小于第一支撑条132a的厚度尺寸；其中，第二支撑条132b两端分别与相邻第一支撑条131a的侧面固定连接，且第二支撑条132b倾斜设置。该宽通道抗污染反渗透膜组件的第一隔网132的结构能有效避免浓差极化，对焦化废水完成
膜过滤分离过程。
[0115] 在一具体实施中，软化预处理装置110包括调节池、高效澄清器和多介质过滤器。
[0116] 调节池用于接收经生化处理后的焦化废水进行均质处理；
[0117] 高效澄清器与调节池连接，高效澄清器用于接收调节池的出水进行化学软化处理；
[0118] 多介质过滤器分别与高效澄清器和树脂深度软化处理装置120连接，多介质过滤器用于接收高效澄清器出水，并进行多介质过滤后排入树脂深度软化处理装置120。
[0119] 在一具体实施中，树脂深度软化处理装置120包括中间水箱、树脂深度软化进水泵以及弱酸性阳离子交换器。
[0120] 中间水箱与多介质过滤器连接，中间水箱用于盛放多介质过滤器过滤后的出水。
[0121] 树脂深度软化进水泵与中间水箱连接，树脂深度软化进水泵用于抽取中间水箱内的溶液。
[0122] 弱酸性阳离子交换器与树脂深度软化进水泵；树脂深度软化进水泵用于将抽取的溶液泵入弱酸性阳离子交换器；弱酸性阳离子交换器用于焦化废水树脂深度软化，以降低溶液的硬度。
[0123] 在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
[0124] 此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
[0125] 以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉
本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到其各种变化或替换，这些都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述
权利要求的保护范围为准。
