一種處理低階煤熱解廢水的系統及方法與流程

2023-10-17 13:41:29 2

本發明涉及工業廢水處理，具體涉及一種處理低階煤熱解廢水的系統及方法。

背景技術：

我國低階煤儲量豐富，約佔煤炭資源總量的50％以上。將低階煤熱解利用具有很大的市場前景，將會成為我國未來重要的能源支撐。低階煤熱解後能夠產生半焦、煤氣、焦油。熱解廢水是煤在快速熱解、熱解煤氣回收淨化和化工產品回收精製等過程產生的廢水統稱，其含有大量汙染物，如揮發酚、含氰化合物、氨氮等，這類汙染物毒性大、難降解、處理成本高，未經處理而直接排放到自然水體中將會嚴重汙染環境，間接危害人類健康生存。對於這類廢水，常用的處理技術有物理化學法、生化處理法和化學處理法。

生化處理法是處理煤熱解廢水的主要方法，具有處理規模大、處理成本低、出水水質高等優點。但是生化法對廢水水質要求較高，如B/C值(BOD/COD值)高於0.3，氨氮、揮發酚等有毒物質濃度保持在較低濃度水平。這使得生物處理法的單獨應用受到限制，往往只用在廢水的預處理。

物理化學法既可以作為廢水預處理的方法，也可以應用於廢水的深度處理，具有對廢水水質要求低、處理負荷高、處理效率高等優點，但是處理成本較高，且對設備的要求較高，因此無法得到大規模使用。

尋找汙染低、效率高、成本低的處理工藝，是目前處理煤炭快速熱解廢水的主要研究方向，也有利於實現熱解廢水的近零排放和水資源的循環利用，滿足經濟和社會可持續發展的需求。

技術實現要素：

為解決上述問題，本發明提供了一種處理低階煤熱解廢水的系統及利用這種系統處理低階煤熱解廢水的方法。

根據本發明的一個方面，本發明提供了一種處理低階煤熱解廢水的系統，其包括除油單元、沉澱單元、脫酚脫氨單元、生化處理單元、氨氮回收單元、苯酚回收單元和餘熱回收單元；

所述除油單元設有熱解廢水入口、熱解焦炭入口、焦炭排渣口和除油廢水出口；

所述沉澱單元設有除油廢水入口、絮凝劑入口、沉澱排渣口和沉澱廢水出口，所述除油廢水入口與所述除油廢水出口相連；

所述脫酚脫氨單元設有沉澱廢水入口、蒸汽入口、脫酚脫氨廢水出口和含酚含氨蒸汽出口，所述沉澱廢水入口與所述沉澱廢水出口相連；

所述生化處理單元設有脫酚脫氨廢水入口和中水出口，所述脫酚脫氨廢水入口和所述脫酚脫氨廢水出口相連；

所述氨氮回收單元設有蒸汽入口、含酚含氨蒸汽入口、鹼液入口、含氨蒸汽出口和含酚鹼液出口，所述含酚含氨蒸汽入口與所述含酚含氨蒸汽出口相連；

所述苯酚回收單元設有含酚鹼液入口、CO2入口、苯酚出口和廢鹼液出口，所述含酚鹼液入口和所述含酚鹼液出口相連；

所述餘熱回收單元設有含氨蒸汽入口和氨水出口，所述含氨蒸汽入口與所述含氨蒸汽出口相連。

在本發明的一個實施方案中，所述系統還包括鹼液再生單元，所述鹼液再生單元設有廢鹼液入口、生石灰入口和再生鹼液出口，所述廢鹼液入口和所述廢鹼液出口相連，所述再生鹼液出口和所述鹼液入口相連。

在本發明的一個實施方案中，所述鹼液再生單元包括鹼液再生池，所述鹼液再生池包括潷水器。

在本發明的一個實施方案中，所述餘熱回收單元還設有餘熱回收廢水入口和餘熱回收廢水出口，所述餘熱回收廢水入口與所述脫酚脫氨廢水出口相連，所述餘熱回收廢水出口與所述脫酚脫氨廢水入口相連。

在本發明的一個實施方案中，所述餘熱回收單元還設有再生鹼液入口和預熱鹼液出口，所述再生鹼液入口與所述再生鹼液出口相連，所述預熱鹼液出口與所述鹼液入口相連。

在本發明的一個實施方案中，所述脫酚脫氨單元包括汽提塔，所述汽提塔有多層，所述汽提塔頂層的溫度和壓力小於所述汽提塔底層的溫度和壓力。

在本發明的一個實施方案中，所述苯酚回收單元的CO2入口與CO2鼓風機相連。

在本發明的一個實施方案中，所述氨氮回收單元配有酸鹼度測定儀。

根據本發明的另一個方面，本發明還提供了一種利用上述系統處理低階煤熱解廢水的方法，所述方法包括如下步驟：

將熱解廢水、熱解焦炭送入所述除油單元，對所述熱解廢水進行除油；

將除油後的廢水送入所述沉澱單元，並加入絮凝劑，除去廢水中的懸浮物；

將除去懸浮物的廢水送入所述脫酚脫氨單元，並通入新蒸汽，將苯酚和氨氮隨蒸汽從廢水中分離出來；

將除去苯酚和氨氮的廢水送入所述生化處理單元進行生化處理，然後排出；

將所述脫酚脫氨單元排出的含有苯酚和氨氮的蒸汽送入所述氨氮回收單元，並加入鹼液、通入新蒸汽，回收氨氮；

將從所述氨氮回收單元排出的含有苯酚的鹼液送入所述苯酚回收單元，並通入CO2，回收苯酚；

將從所述氨氮回收單元排出的含有氨氮的蒸汽送入所述餘熱回收單元回收含有氨氮的蒸汽的熱量。

在本發明的一個實施方案中，往所述苯酚回收單元排出的廢鹼液中加入生石灰，將靜置沉澱後得到的上清液送入所述餘熱回收單元進行加熱後再送入所述氨氮回收單元中。

與常規工藝相比，本發明提供的處理低階煤熱解廢水的系統及方法的工藝路線短，工藝運行操作簡便。

此外，本發明提供的處理低階煤熱解廢水的系統及方法利用廢水對熱解焦炭熄焦，降低了新鮮水用量；通過熄焦對廢水進行加熱，減少了系統能耗。

進一步地，本發明提供的處理低階煤熱解廢水的系統及方法將汙水中的苯酚和氨氮回收，既降低了汙水處理難度，又實現了廢物的資源化利用。

進一步地，本發明提供的處理低階煤熱解廢水的系統及方法對廢鹼液回收並進行鹼再生，節省了鹼液的消耗成本，降低了系統的整體運行成本。

附圖說明

圖1為本發明實施例中的一種處理低階煤熱解廢水的系統的結構示意圖。

圖2為本發明實施例中的一種處理低階煤熱解廢水的工藝流程圖。

圖中：

1、除油池；1-1、熱解廢水入口；1-2、熱解焦炭入口；1-3、焦炭排渣口；

2、沉澱池；2-1、沉澱排渣口；

3、汽提塔；3-1、蒸汽入口；

4、鹼洗吸收罐；4-1、蒸汽入口；

5、苯酚提取罐；

6、鹼液再生池；6-1、生石灰入口；

7、餘熱回收器；

8、SBR生化處理池；8-1、出水口；

9、CO2鼓風機；

10、苯酚儲罐；

11、氨水儲罐；

12、加藥機。

具體實施方式

以下結合附圖和實施例，對本發明的具體實施方式進行更加詳細的說明，以便能夠更好地理解本發明的方案及其各個方面的優點。然而，以下描述的具體實施方式和實施例僅是說明的目的，而不是對本發明的限制。

本發明公開了一種處理低階煤熱解廢水的系統。其包括：除油單元、沉澱單元、脫酚脫氨單元、生化處理單元、氨氮回收單元、苯酚回收單元和餘熱回收單元。

除油單元設有熱解廢水入口、熱解焦炭入口、焦炭排渣口和除油廢水出口。

除油單元用於吸附熱解廢水中的浮油和部分有機汙染物，並且對廢水進行加熱。此外，除油單元還可以對熱解焦炭熄焦冷卻，並洗去熱解焦炭中的部分灰渣。除油單元最好封閉式，防止產生二次汙染。除油單元處理後的廢水進入沉澱單元。

除油單元的具體設備並不需要特別限定，只要能有相應的功能就行。優選地，除油單元包括除油池，除油池頂部加蓋密封。

沉澱單元設有除油廢水入口、絮凝劑入口、沉澱排渣口和沉澱廢水出口，除油廢水入口與除油廢水出口相連。

沉澱單元通過絮凝沉澱法和重力沉澱法除去廢水中的不溶物。沉澱單元處理後的廢水進入脫酚脫氨單元。

沉澱單元的具體設備並不需要特別限定，只要能有相應的功能就行。優選地，沉澱單元包括沉澱池。為了更方便的往沉澱池裡加藥，可配置一加藥機。

脫酚脫氨單元設有沉澱廢水入口、蒸汽入口、脫酚脫氨廢水出口和含酚含氨蒸汽出口，沉澱廢水入口與沉澱廢水出口相連。

脫酚脫氨單元通過蒸汽汽提的方式，將苯酚、氨氮從廢水中分離出來，並隨蒸汽排出，並提高廢水的可生化性。脫酚脫氨單元處理後的廢水進入生化處理單元，含有苯酚、氨氮的蒸汽進入氨氮回收單元。

脫酚脫氨單元包括汽提塔，汽提塔不需要特別的限定，只要能有相應的功能就行。汽提塔是利用高溫氣體通過液體時將液體中的易揮發成分分離的裝置，本發明中，優選為多層。其頂層的溫度和壓力需要小於底層的溫度和壓力。因為蒸汽是從下部升至頂部，為了實現蒸汽的定向移動，頂層壓力低。

生化處理單元設有脫酚脫氨廢水入口和出水口，脫酚脫氨廢水入口和脫酚脫氨廢水出口相連。

生化處理單元用於進一步處理廢水，使經過生化處理後排出的水達到工業循環用水的水質標準。

生化處理單元的具體設備並不需要特別限定，只要能有相應的功能就行。優選地，生化處理單元包括SBR生化處理池。

SBR是序批式間歇活性汙泥法(Sequencing Batch Reactor)的簡稱。它是近年來在國內外被引起廣泛重視和日趨推廣的一種汙水生化處理新技術。SBR工藝由按一定時間順序間歇操作運行的反應器組成，每個間歇反應器在處理廢水時的操作過程包括由進水期、反應期、沉澱期、排水排泥期和閒置期構成的運行周期。在一個運行周期中，各個階段的運行時間、反應器內混合液體積的變化及運行狀態都可根據具體汙水的性質、出水水質及運行功能要求等靈活掌握。其主要特點有：佔地小、出水水質好、耐衝擊負荷能高及運行管理簡單。

氨氮回收單元設有蒸汽入口、含酚含氨蒸汽入口、鹼液入口、含氨蒸汽出口和含酚鹼液出口，含酚含氨蒸汽入口與含酚含氨蒸汽出口相連。餘熱回收單元設有含氨蒸汽入口和氨水出口，含氨蒸汽入口與含氨蒸汽出口相連。

氨氮回收單元用於回收廢水中的氨氮。氨氮回收系統內有鹼液，含苯酚、氨氮的蒸汽進入氨氮回收單元後，被鹼液吸收，氨水在蒸汽吹脫作用下再次分離處理，隨蒸汽排出氨氮回收單元，經餘熱回收單元回收餘熱後形成低濃度氨水。剩下的鹼液進入苯酚回收單元。

氨氮回收單元和餘熱回收單元的具體設備並不需要特別限定，只要能有相應的功能就行。優選地，氨氮回收單元包括鹼洗吸收罐，餘熱回收單元包括餘熱回收器。

pH小於11時，脫氨效果不佳。因此，為了方便在線監控，氨氮回收單元可配置酸鹼度測定儀。

本發明中，從脫酚脫氨單元排出的廢水為熱水，直接將其送入生化處理單元會浪費熱量，可利用餘熱回收單元將脫酚脫氨後的廢水的餘熱回收後再送入生化處理單元。因此，餘熱回收單元還可設有餘熱回收廢水入口和餘熱回收廢水出口，此時，餘熱回收廢水入口與脫酚脫氨單元的脫酚脫氨廢水出口相連，餘熱回收廢水出口與生化處理單元的脫酚脫氨廢水入口相連。

苯酚回收單元設有含酚鹼液入口、CO2入口、苯酚出口和廢鹼液出口，含酚鹼液入口和含酚鹼液出口相連。

苯酚回收單元通過鼓吹CO2將水體中的苯酚鹽轉化成苯酚。

苯酚回收單元的具體設備並不需要特別限定，只要能有相應的功能就行。優選地，苯酚回收單元包括苯酚提取罐，用CO2鼓風機將CO2送入苯酚提取罐中。

從苯酚回收單元排出的廢鹼液大部分為碳酸鹽。為了節省鹼液的消耗成本，降低系統的整體運行成本，優選地，對廢鹼進行回收並進行鹼再生。因此，本發明提供的處理低階煤熱解廢水的系統還可包括鹼液再生單元。鹼液再生單元需設有廢鹼液入口、生石灰入口和再生鹼液出口，廢鹼液入口和廢鹼液出口相連，再生鹼液出口和氨氮回收單元的鹼液入口相連。再生的鹼液送入氨氮回收單元中。

鹼液再生單元的具體設備並不需要特別限定，只要能有相應的功能就行。優選地，鹼液再生單元包括設有潷水器的鹼液再生池。往鹼液再生池裡加入生石灰，先混合攪拌，然後靜置沉澱，產生的上清液即為再生鹼液。潷水器是定期排除澄清水的設備，它能從靜止的池表面將澄清水潷出，而不攪動沉澱。

對再生鹼液進行預熱，可降低氨氮回收單元的熱損耗，保證氨氮回收效率。因此，餘熱回收單元需設有再生鹼液入口和預熱鹼液出口，此時，再生鹼液入口與鹼液再生單元的再生鹼液出口相連，預熱鹼液出口與氨氮回收單元的鹼液入口相連。

本發明還提供了一種利用上述系統處理低階煤熱解廢水的方法。該方法包括如下步驟：

將熱解廢水、熱解焦炭送入除油單元，對熱解廢水進行除油；

將除油後的廢水送入沉澱單元，並加入絮凝劑，除去廢水中的懸浮物；

將除去懸浮物的廢水送入脫酚脫氨單元，並通入新蒸汽，將苯酚和氨氮隨蒸汽從廢水中分離出來；

將除去苯酚和氨氮的廢水送入生化處理單元進行生化處理，然後排出；

將脫酚脫氨單元排出的含有苯酚和氨氮的蒸汽送入氨氮回收單元，並加入鹼液、通入新蒸汽，回收氨氮；

將從氨氮回收單元排出的含有苯酚的鹼液送入苯酚回收單元，並通入CO2，回收苯酚；

將從氨氮回收單元排出的含有氨氮的蒸汽送入餘熱回收單元回收含有氨氮的蒸汽的熱量。

其中，除去苯酚和氨氮的廢水在送入生化處理單元進行生化處理前可先送入餘熱回收單元回收熱量。

此外，送入氨氮回收單元的鹼液可為再生鹼液，由苯酚回收單元排出的廢鹼液再生而成。往苯酚回收單元排出的廢鹼液加入生石灰，靜置沉澱後產生的上清液即為再生鹼液。再生鹼液送入氨氮回收單元前，可先通過餘熱回收單元進行預熱。

下面參考具體實施例，對本發明進行說明。下述實施例中所取工藝條件數值均為示例性的，其可取數值範圍如前述發明內容中所示。下述實施例所用的檢測方法均為本行業常規的檢測方法。

實施例1

本實施例提供一種處理低階煤熱解廢水的系統，其結構示意圖如圖1所示。具體包括：除油池1、沉澱池2、汽提塔3、鹼洗吸收罐4、苯酚提取罐5、鹼液再生池6、餘熱回收器7、SBR生化處理池8、CO2鼓風機9、苯酚儲罐10、氨水儲罐11和加藥機12。

除油池1頂部加蓋密封，除油池1設有熱解廢水入口1-1、熱解焦炭入口1-2、焦炭排渣口1-3和除油廢水出口。

沉澱池2設有除油廢水入口、絮凝劑入口、沉澱排渣口2-1和沉澱廢水出口。沉澱池2配有加藥機12，加藥機12與絮凝劑入口相連。除油廢水入口與除油池1的除油廢水出口相連。

汽提塔3分上中下三層結構。上層設有沉澱廢水入口、含酚含氨蒸汽出口，中層設填料層，底層設有蒸汽入口3-1、脫酚脫氨廢水出口和蒸汽加熱器。沉澱廢水入口與沉澱池2的沉澱廢水出口相連。汽提塔3內部為高壓環境，其頂層的溫度和壓力小於底層的溫度和壓力。塔壁附保溫材料，保證塔內溫度穩定。填料層設有經液相均勻分布器。此外，汽提塔上層的進水管路為環狀螺旋結構，蒸汽從進水管路流過時，能對進入的廢水進行預熱至85℃以上。下層的蒸汽加熱器對入塔蒸汽進行加熱，提高蒸汽的溫度，有利於汽提效果。

鹼洗吸收罐4上部設有含氨蒸汽出口，側端設有蒸汽入口4-1，鹼洗吸收罐4還設有含酚含氨蒸汽入口、鹼液入口和含酚鹼液出口。含酚含氨蒸汽入口與汽提塔3的含酚含氨蒸汽出口相連。鹼洗吸收罐4配有pH測定儀，用於在線監測鹼液的pH值。

苯酚提取罐5設有含酚鹼液入口、CO2入口、苯酚出口和廢鹼液出口。苯酚提取罐5還設有靜置分離室，用於分離苯酚。苯酚提取罐5配有CO2鼓風機9和苯酚儲罐10，CO2鼓風機9與CO2入口相連，苯酚儲罐10與苯酚出口相連。含酚鹼液入口與鹼洗吸收罐4的含酚鹼液出口相連。

鹼液再生池6進料裝置和潷水器。進料裝置設有廢鹼液入口、生石灰入口6-1，潷水器設有再生鹼液出口。廢鹼液入口與苯酚提取罐5的廢鹼液出口相連。

餘熱回收器7設有預熱器，預熱器設有再生鹼液入口和預熱鹼液出口。餘熱回收器7還設有含氨蒸汽入口、餘熱回收廢水入口、氨水出口和餘熱回收廢水出口。含氨蒸汽入口與鹼洗吸收罐4的含氨蒸汽出口相連，餘熱回收廢水入口與汽提塔3的脫酚脫氨廢水出口相連，再生鹼液入口與鹼液再生池6的再生鹼液出口相連，氨水出口與氨水儲罐11相連，預熱鹼液出口與鹼洗吸收罐4的鹼液入口相連。

SBR生化處理池8設有脫酚脫氨廢水入口和出水口，脫酚脫氨廢水入口與餘熱回收器7的餘熱回收廢水出口相連。

實施例2

本實施例提供一種利用實施例1所提供的系統處理低階煤熱解廢水的方法。具體工藝流程如圖2所示。

本實施例採用的低階煤熱解廢水的水質如下：

COD＝12000mg/L，BOD5＝6100mg/L，氨氮＝1800mg/L，揮發酚＝8000mg/L，pH＝10。

熱解系統產生的熱解廢水和熱解焦炭輸送至除油池1。熱解廢水對熱解焦炭冷卻降溫，達到熄焦目的。同時，熱解焦炭在熄焦過程中對熱解廢水升溫加熱，熱解廢水水溫可升至65℃。熱解焦炭還具有吸附作用，可以吸附熱解廢水中的油類物質，有利於後續脫酚脫氨和生化處理的正常運行。

從除油池1排出的廢水進入沉澱池2中。加藥機12往沉澱池2中添加絮凝沉澱劑，將廢水中的懸浮物沉降到池底，通過排渣將沉澱物排出系統。

從沉澱池2排出的廢水進入汽提塔3中。本實施例中，汽提塔3頂層的壓力為0.3MPa，底層的壓力為0.6MPa。從沉澱池2的沉澱廢水出口排出的廢水從汽提塔3上層的沉澱廢水入口進入塔中，通過進水管至填料層，經液相均勻分布器分布後充滿填料層。蒸汽從環狀螺旋結構的進水管路中間流過時，對入塔的廢水預熱至約85℃。底層的蒸汽加熱器將入塔的新鮮蒸汽的溫度提升至150℃。底層蒸汽進入填料層後與廢水充分接觸，將廢水中的苯酚、氨氮分離處理，並隨蒸汽載出，通過含酚含氨蒸汽出口輸出汽提塔2，進入鹼洗吸收罐4。

從汽提塔2排出的廢水經過餘熱回收器7回收餘熱後進入SBR生化處理池8中進一步處理，達到工業循環用水水質標準後，回用作為低階煤熱解工藝的循環冷卻水。

本實施例中，鹼洗吸收罐4所用的鹼液為NaOH溶液。從汽提塔2排出的含酚含氨蒸汽與NaOH溶液反應生成苯酚鈉、氨水、氫氧化銨等。往鹼洗吸收罐4中通入新鮮的蒸汽，在新鮮蒸汽持續吹脫下，鹼液中吸收的氨氮又再次被分離，隨蒸汽載出，經餘熱回收器7回收餘熱後形成氨水，儲存到氨水儲罐11中。當鹼液的pH小於11時，將鹼液排出。

從鹼洗吸收罐4排出的鹼液進入苯酚提取罐5中。CO2鼓風機9往苯酚提取罐5鼓吹CO2，鹼液中的苯酚鈉與CO2反應生成苯酚，苯酚溶解度小，在靜置分離室裡靜置分層後分離，送入苯酚儲罐10中儲存。

從苯酚提取罐5排出的廢鹼液送入鹼液再生池6中。往鹼液再生池6中添加生石灰，靜置沉澱，產生的上清液即為再生鹼液。將再生鹼液送入餘熱回收器7的預熱器加熱後，送入鹼洗吸收罐4中。

綜上可知，與常規工藝相比，本發明提供的處理低階煤熱解廢水的系統及方法的工藝路線短，工藝運行操作簡便。

此外，本發明提供的處理低階煤熱解廢水的系統及方法利用廢水對熱解焦炭熄焦，降低了新鮮水用量；通過熄焦對廢水進行加熱，減少了系統能耗。

進一步地，本發明提供的處理低階煤熱解廢水的系統及方法將汙水中的苯酚和氨氮回收，既降低了汙水處理難度，又實現了廢物的資源化利用。

進一步地，本發明提供的處理低階煤熱解廢水的系統及方法對廢鹼液回收並進行鹼再生，節省了鹼液的消耗成本，降低了系統的整體運行成本。

需要說明的是，以上參照附圖所描述的各個實施例僅用以說明本發明而非限制本發明的範圍，本領域的普通技術人員應當理解，在不脫離本發明的精神和範圍的前提下對本發明進行的修改或者等同替換，均應涵蓋在本發明的範圍之內。此外，除非特別說明，那麼任何實施例的全部或一部分可結合任何其它實施例的全部或一部分來使用。