煤化工廢水處理一、含酚廢水處理
1 焦化/煤焦油加工/蘭炭/煤氣發(fā)生爐排出的含酚廢水，大部分含酚濃度在2~12g/L，其來源：
（1）剩余氨水 70~75℃ 含酚1300~2500mg/L
（2）焦油蒸餾 35~40℃ 含酚3000~4000mg/L
（3）酚精制 60~70℃ 含酚8000~12000mg/L
2 一般進(jìn)行二級處理
第一級（預(yù)處理）將高濃度酚降到200~300mg/L以下，再進(jìn)行第二級處理，生化處理達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。
如需回用及特殊要求可采用活性炭吸附等三級處理。
3 預(yù)處理
預(yù)處理有兩種方法，一是萃取法，一是蒸餾法。
溶劑萃取法設(shè)備投資少、成本低、脫酚效率高，還可回收酚鈉鹽（好的經(jīng)濟(jì)效益），被廣泛應(yīng)用。
4 萃取脫酚
萃取脫酚就是在含酚廢水中加入一種選擇性溶劑—萃取劑，使酚從廢水中溶入萃取劑而達(dá)到分離目的（屬傳質(zhì)）
5 兩相間的分配系數(shù)（K）
∵K=
∴ =K
—溶質(zhì)在萃取劑中的平衡濃度
—溶質(zhì)的原溶液中的平衡濃度
K又代表萃取操作平衡曲線的斜率，K越大，萃取能力越大。
6 萃取劑選擇條件
（1）溶劑選擇性系數(shù)β=K 小于或大于1均可，但又取決于K值，K值越大分離效果越好；
（2）溶劑回收應(yīng)容易，一般在萃取器上部引出后到堿洗塔與NaOH反應(yīng)生成酚鈉鹽回收
C6H5OH+NaOH C6H5ONa +H2O
（3）溶劑的物理性質(zhì)應(yīng)與被萃取物質(zhì)的密度間有足夠的差別。要求：溶劑不易乳化、在水中溶解度小、蒸汽壓低、毒性小、著火點高、易于再生、腐蝕性小；
（4）溶劑的化學(xué)性質(zhì)要求有化學(xué)穩(wěn)定性，完全不與被分離的化學(xué)介質(zhì)起化學(xué)反應(yīng)，且有熱穩(wěn)定性。
7 各種脫酚劑的性能
各種脫酚劑的性能見下表
|
序號 |
名稱 |
分配系數(shù) |
相對密度 |
餾程℃ |
使用說明 |
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1 |
重苯溶劑油 |
2.47 |
0.885 |
140 ~190 |
不易乳化、油水分層快、萃取效率＞90%、但對水質(zhì)易造成二次污染 |
|
2 |
二甲苯溶劑油 |
2 ~3 |
~0.845 |
130 ~153 |
乳化不嚴(yán)重、油水易分離、但毒性較大、對水質(zhì)造成二次污染 |
|
3 |
粗苯 |
2 ~3 |
0.875~0.880 |
180℃前餾出量＞93% |
油水易分離、萃取95%~90%、易揮發(fā)、損失高 |
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4 |
洗油 |
14 ~16 |
1.03~1.07 |
230 ~300 |
價廉易再生、操作安全、但乳化嚴(yán)重不易分離 |
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5 |
精苯油 |
2 ~3 |
0.870 |
165 ~200 |
不易乳化、油水分層快、萃取率＞90%、但價高 |
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6 |
5%N-503+95%煤油 |
8 ~10 |
0.804~0.809 |
煤油:180 ~290
N503:155±5 |
萃取率高、損耗低、操作穩(wěn)定、脫酚效率＞90%，但價格較貴 |
一般選用重苯溶劑油和5%N-503+95%煤油兩種萃取劑。如廢水中不含其它雜質(zhì)且要求回收酚時，也可選擇高效萃取劑，如苯酚溶劑。
8 處理流程
9 技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)
（1）含酚廢水量 18m3/h
（2）廢水含酚量 2100mg/L
（3）處理后含酚量 120mg/L
（4）萃取劑 5%N-503+95%煤油
處理每噸廢水的消耗指標(biāo)
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項目 |
萃取溶劑 |
堿（100%） |
電（220/380V） |
蒸汽（0.3MPa） |
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指標(biāo) |
0.5kg |
1.08kg |
2.4kw |
0.05t |
主要工程材料指標(biāo)
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項目 |
鋼材 |
木材 |
水泥 |
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指標(biāo) |
45t |
5m3 |
110t |
工程投資約300萬元（1989年）。
酚鈉鹽年產(chǎn)值：40萬元。
10 處理效果
處理效果 mg/L
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項目 |
pH值 |
揮發(fā)酚 |
氨 |
硫化物 |
氰化物 |
焦油 |
備注(℃) |
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進(jìn)水水質(zhì) |
7~10 |
1500~2500 |
2500~4000 |
120~250 |
10~50 |
200~300 |
70~75 |
|
出水水質(zhì) |
7~10 |
＜200 |
2500~4000 |
20 |
10~50 |
60~90 |
40~46 |
二、焦化廠廢水萃取脫酚工藝
1 國內(nèi)焦化廠廣泛采用脈沖篩板塔進(jìn)行萃取脫酚。流程如下：
苯堿法脈沖萃取脫酚工藝流程
重苯從重苯循環(huán)槽用泵送往重苯加熱（冷卻）器，在此，控制溫度45~55℃后送入萃取塔下部分布器。氨水與重苯由于密度查，在塔內(nèi)進(jìn)行逆流萃取。在振動篩板的分散作用下，油被分散成細(xì)小的顆粒（d=0.5~3mm）而緩緩上升（分散相）；氨水則緩慢下降（連續(xù)相）。在兩相逆流接觸中，酚轉(zhuǎn)溶到重苯中，富集了酚的重苯從萃取塔的上部流出，進(jìn)入堿洗塔底的分布器，依次經(jīng)過三個堿洗塔，使重苯脫酚再生，由最后一個堿洗塔上部流入重苯循環(huán)槽，重復(fù)使用。
從堿洗塔上部送入濃度20%的NaOH溶液（裝入工作容積的一半）一段時間后，塔內(nèi)酚鈉溶液中游離堿濃度下降到2~3%時停塔，靜置2h，酚鈉鹽溶液由堿洗塔下部流入貯槽。
三、煤化工廢水處理的思路和方法
（一）思路
1 廢水中有價物質(zhì)的回收是首先應(yīng)該考慮的。
如廢水中含酚量高達(dá)5500mg/L，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了濃度＜0.5mg/L的排放標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)首先回收酚作為副產(chǎn)品。
如果廢水中酚含量不高，可采用其它方法如稀釋法，另外煤化工廢水中氨含量也很高，也可作為有價物質(zhì)回收。目前，一般采用溶劑萃取脫酚，采用水蒸氣提氨法回收氨。
2 有價物回收后應(yīng)進(jìn)行預(yù)處理，去除油類物質(zhì)、膠狀物、重焦油及懸浮物，可采用均質(zhì)、吹脫、氣浮、隔油等處理方法，以保證生化處理工藝順利進(jìn)行。
3 生化處理：可采用活性污泥法延長曝氣時間，也可采用低氧與好氧、活性污泥法與生物膜法合理組合搭配的方法。
4 深度處理：如混凝沉淀、活性炭吸附、臭氧氧化等。
（二）方法
1 德國魯奇公司煤氣加壓氣化廢水處理工藝
2 國內(nèi)某煤加壓氣化廢水處理工藝
國內(nèi)某煤氣加壓氣化廢水處理工藝流程
該流程特點：1 利用低氧與好氧、活性污泥法與生物膜法合理組合搭配來強(qiáng)化生化預(yù)處理效果；
2 經(jīng)處理后廢水中難降解的有機(jī)物、酚類、氰類明顯去除，生化后再經(jīng)加速澄清池除去懸浮狀和膠體狀有機(jī)物，出水可達(dá)排放標(biāo)準(zhǔn)，可以外排，也可作循環(huán)水補(bǔ)充水；
說明：氣化廢水中含不揮發(fā)酚較多。
3 國內(nèi)某大型焦化總廠廢水處理工程實例
焦化廠含酚廢水中主要含揮發(fā)酚，這與氣化廢水中的酚不同。
（1） 產(chǎn)品：冶金焦、城市煤氣、焦化產(chǎn)品；
（2） 含酚廢水：水量 1100t/a
濃度 2000 ~2500mg/L，屬高濃度含酚廢水
（3）脫酚一級處理：1965 ~1985年，陸續(xù)建了三座廢水脫酚裝置，如下圖所示。
采用溶劑萃取工藝，用本廠生產(chǎn)的重苯溶劑油在脈沖萃取塔中進(jìn)行萃取脫酚處理，并通過NaOH堿液洗滌，回收粗酚鈉鹽，脫酚后酚＜200mg/L，酚回收率＞90%。
高濃度含酚廢水回收處理工藝
（3） 脫酚二級處理
經(jīng)萃取脫酚后廢水中仍含酚約200mg/L，且CODCr、NH3、N2的含量也高出排放標(biāo)準(zhǔn)，又該進(jìn)行脫酚的二級處理，其流程如下：
A/O填料床—聚鐵絮凝澄清工藝流程
特點：1 反硝化池、硝化池中安裝軟性填料，可去除NH3-N，操作簡便；
2 廢水中的有機(jī)物作為反硝化池中脫氮所需之有機(jī)物源，同時在脫氮過程中產(chǎn)生的堿度作為硝化反應(yīng)時所需的堿劑；
3 此流程可使廢水中含氮化合物還原，還能使部分難生化處理的有機(jī)物得到氧化分解；
4 機(jī)械加速澄清池中投加絮凝劑聚合硫酸鐵，利用池中懸浮泥渣與廢水中微小含COD的懸浮顆粒之間接觸絮凝作用，可以有效地去除CODCr；
5 機(jī)械加速澄清池處理效果好，運(yùn)行管理簡便，動力、藥劑消耗低；
此工藝為物理、化學(xué)、生化等方法組成的組合處理系統(tǒng)。
四、含酚廢水的預(yù)處理
（一）石化廠的含酚廢水是在生產(chǎn)苯酚及酚類化合物的過程中產(chǎn)生的。例如：苯酚—丙酮裝置、間甲酚裝置等，含酚濃度均在數(shù)×103mg/L以上。
對于含酚量＞1000mg/L的廢水，應(yīng)在裝置內(nèi)先回收或進(jìn)行預(yù)處理。
（二）含酚廢水來源有三股，即：
1 中和罐
2 烴塔收集器
3 精丙酮塔
（三）處理流程
（四）處理效果
當(dāng)苯酚萃取塔進(jìn)水中苯酚濃度為0.42%，丙酮濃度為3.77%時，苯酚萃取塔的出水含酚量低于400mg/L，丙酮回收塔的出水丙酮含量低于0.1%。
五、含酚污水的焚燒處理
（一）錦州煉油廠在生產(chǎn)2,6-二叔丁基對甲酚過程中排出高濃度含酚污水月25~35m3/d，其含酚濃度為6~12g/L，CODCr=1.0×105mg/L，該廠采用污水焚燒處理（1929年投入運(yùn)行）。可產(chǎn)生（廢熱鍋爐）1.3MPa蒸汽（部分減到0.25MPa供本裝置使用），最終廢氣由引風(fēng)機(jī)抽上煙囪排出，污水中的無機(jī)鹽（Na2CO3、Na2SO4等）由爐前定期排出。
（二）工藝指標(biāo)
污水處理量 1.75t/a
燃燒室溫度 1050±50℃ 壓力 －19.6~49Pa
過熱器出口溫度 700~750℃ 壓力 －49~－68.6Pa
蒸發(fā)室溫度 250~280℃ 壓力 －78.4~－98Pa
燃燒室用空氣量 6300m3/h
燃燒氣量 175m3/h
過剩空氣系數(shù) 1.2
1982年標(biāo)定當(dāng)處理量為1.75t/a時
|
余熱鍋爐產(chǎn)氣 2t/h |
耗電 37.5kwh/t污水
處理成本 0.495元/t污水
裝置投資 60萬元
定員 15人
（三）問題
1 投資大、處理1t污水耗標(biāo)準(zhǔn)氣160kg，十分不經(jīng)濟(jì)；
2 無機(jī)鹽捕集率低，僅為30%。
