CN101857331A - 煤化工废水零排放处理方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种煤化工废水零排放处理方法及系统，包括活性焦吸附系统、多级膜分离系统、浓水再利用系统、循环水系统。经过预处理和生化处理后的煤化工废水经絮凝沉淀、活性焦吸附过滤后，进行多级膜分离；多级膜分离所得的淡水达到工厂循环水使用要求；多级膜分离所得的浓水加入CaCO₃或CaO制成脱硫浆液，作为燃煤锅炉烟气脱硫系统的脱硫剂使用，或直接作为循环流化床半干法烟气脱硫的增湿水使用。能实现废水的循环利用和零排放处理，保护环境、节约水资源。

Description

煤化工废水零排放处理方法及系统

技术领域

[0001] 本发明涉及一种煤化工和工业废水处理技术，尤其涉及一种煤化工废水零排放处 理方法及系统。

背景技术

[0002] 煤化工废水是在煤的气化、干馏、净化及化工产品合成过程中产生的废水。煤化工 废水的污染物浓度高、成分复杂，除含有氨、氰、硫氰根等无机污染物外，还含有酚类、萘、吡 啶、喹啉、蒽等杂环及多环芳香族化合物（PAHs)，是一种最难以治理的工业废水，处理难度 大，处理成本高。

[0003] 现有技术中，按处理方式和污染物的形态的变化，废水处理方法可分为物理法、化 学法和生化法。工业上普遍采用的生化处理方法，对多环芳烃和杂环芳烃的降解能力有限， 出水的COD值难以达标。生化处理后，再采用活性炭吸附进行深度处理是比较有效污水处 理方法，但活性炭价格昂贵且吸附饱和后需再生或更换，增加了水处理的成本。

发明内容

[0004] 本发明的目的是提供一种高效、经济的煤化工废水零排放处理方法及系统，能实 现废水的循环利用和零排放处理，保护环境、节约水资源。

[0005] 本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

[0006] 本发明的煤化工废水零排放处理方法，包括步骤：

[0007] 经过预处理和生化处理后的煤化工废水经絮凝沉淀、活性焦吸附过滤后，进行多 级膜分离；

[0008] 多级膜分离所得的淡水达到工厂循环水使用要求；

[0009] 多级膜分离所得的浓水加入CaC03或CaO制成脱硫浆液，作为燃煤锅炉烟气脱硫 系统的脱硫剂使用，或直接作为循环流化床半干法烟气脱硫的增湿水使用。

[0010] 本发明的用于上述的煤化工废水零排放处理方法的系统，包括活性焦吸附系统、 多级膜分离系统、浓水再利用系统、循环水系统；

[0011] 所述活性焦吸附系统处理后的水进入多级膜分离系统；

[0012] 所述多级膜分离系统所得的淡水进入所述循环水系统，所得的浓水进入所述浓水 再利用系统。

[0013] 由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明所述的煤化工废水零排放处理方 法及系统，由于经过预处理和生化处理后的煤化工废水经絮凝沉淀、活性焦吸附过滤后，进 行多级膜分离；多级膜分离所得的淡水达到工厂循环水使用要求；多级膜分离所得的浓水 加入CaC03或CaO制成脱硫浆液，作为燃煤锅炉烟气脱硫系统的脱硫剂使用，或直接作为循 环流化床半干法烟气脱硫的增湿水使用。能实现废水的循环利用和零排放处理，保护环境、 节约水资源。附图说明

[0014] 图1为本发明煤化工废水零排放处理方法的工艺流程示意图；

[0015] 图2为本发明中多级膜分离系统的工艺流程示意图。

具体实施方式

[0016] 本发明的煤化工废水零排放处理方法，其较佳的具体实施方式如图1、图2所示， 包括步骤：

[0017] 经过预处理和生化处理后的煤化工废水经絮凝沉淀、活性焦吸附过滤后，进行多 级膜分离；

[0018] 多级膜分离所得的淡水达到工厂循环水使用要求；

[0019] 多级膜分离所得的浓水加入CaCO3或CaO制成脱硫浆液，作为燃煤锅炉烟气脱硫 系统的脱硫剂使用，或直接作为循环流化床半干法烟气脱硫的增湿水使用。

[0020] 所述的活性焦为煤制活性焦，粒径为1-lOmm，堆比重为0. 7-1. 2g/ml,比表面积为 200-800m2/g。

[0021] 所述多级膜分离包括一级超滤膜分离、二级纳滤膜分离和三级反渗透膜分离；

[0022] 所述一级超滤膜分离用于截留5-10万分子量以上的物质；

[0023] 所述二级超滤膜分离用于截留分子量200-500以上的有机物；

[0024] 所述三级反渗透膜分离用于分离溶液中处于离子状态的无机物和绝大部分的有 机物，膜分离系统整体淡水回收率为70-90%。

[0025] 所述脱硫浆液作为燃煤锅炉烟气脱硫系统的脱硫剂使用时，脱硫浆液的CaO质量 含量为20-50%。

[0026] 本发明的用于上述的煤化工废水零排放处理方法的系统，包括活性焦吸附系统、 多级膜分离系统、浓水再利用系统、循环水系统；

[0027] 所述活性焦吸附系统处理后的水进入多级膜分离系统；

[0028] 所述多级膜分离系统所得的淡水进入所述循环水系统，所得的浓水进入所述浓水 再利用系统。

[0029] 所述浓水再利用系统包括脱硫浆液制备装置，所述脱硫浆液制备装置连接有 CaC03或CaO添加装置，所述脱硫浆液制备装置的出口与燃煤锅炉烟气脱硫系统或循环流 化床半干法烟气脱硫系统连接。

[0030] 所述多级膜分离系统为串联的多级膜分离系统，包括一级超滤膜，二级纳滤膜和 三级反渗透膜；

[0031] 所述一级超滤膜能截留5-10万分子量以上的物质；

[0032] 所述二级超滤膜能截留分子量200-500以上的有机物；

[0033] 所述三级反渗透膜能分离溶液中处于离子状态的无机物和绝大部分的有机物，膜 分离系统整体淡水回收率为70-90%。

[0034] 本发明综合考虑现有污水处理技术的优缺点，在生化处理的基础上，提出通过活 性焦吸附、膜分离、浓水再利用技术，实现煤化工废水的循环利用和零排放处理，所得淡水 水质达到工业循环水使用要求。膜分离所得的浓水呈碱性，富含钙、镁离子，加入一定比例 的CaC03或CaO，可制成脱硫浆液，作为燃煤锅炉的脱硫剂使用，浓水资源化利用的同时，可降低烟气脱硫系统的钙硫比和操作成本，具有节水、环保的优点。是一种高效、经济的煤化 工废水处理方法，实现废水的循环利用和零排放处理，保护环境，节约水资源。本发明也适 用于其它相关的工业和生活废水处理技术领域。

[0035] 本发明中，经预处理和生化处理后的煤化工废水，经絮凝沉降后进入活性焦吸附 过滤床，去除水中的悬浮物和大分子有机物，COD值降低60-90%，然后进入由一级超滤膜； 一级膜的净水回收率70-95%，分离的浓水全部返回絮凝沉淀系统，净水进入二级纳滤膜； 二级膜净水回收率70-90%，分离的浓水30-80%返回絮凝沉淀系统，净水进入三级反渗透 膜；三级膜净水回收率70-95%，达到工厂循环水使用要求，收集于净化水储罐，送工厂循 环水系统，浓水收集于浓水罐中。浓水泵送入脱硫剂制浆釜中，同时计量后的CaC03或CaO 脱硫剂由储罐加入，在搅拌作用下，制成均勻的脱硫浆液，送入脱硫料浆储罐，作为燃煤锅 炉烟气脱硫系统的脱硫剂使用。

[0036] 本发明的优点在于：（1)与生化处理技术结合，实现废水的循环利用和零排放处 理，保护环境，节约水资源，尤其适合于缺水地区的使用；(2)采用了价格较低，再生性能好 的活性焦，进行吸附过滤，可降低水处理成本；(3)膜分离浓水的处理方法简单，制浆和脱 硫过程可促使浓水中有机组分的分解，与蒸发塘处理方式相比，避免了二次污染，并可利用 浓水富含钙、镁离子，呈碱性的特点，制成脱硫浆液，进行烟气脱硫，实现资源化利用。

[0037] 以下通过具体实施例对本发明的实施方式作进一步的详细说明：

[0038] 具体实施例一：

[0039] 水处理设备由絮凝沉淀池、活性焦过滤床、多级膜分离系统和制浆釜组成。絮凝沉 淀池长、宽、高分别为1. 5m、0. 5m、lm。活性焦过滤床层的长、宽、厚分别为lm、0. 5m、0. 5m。 活性焦为烟煤制的活性焦，粒径l-10mm，堆比重0.81g/ml，比表面积370m2/g。多级膜分 离系统由一级超滤膜，二级纳滤膜和三级反渗透膜组成，一级膜可截留6万分子量以上的 物质，用于水的初级净化，型号AQU90 ；二级膜截留分子量300以上的有机物和离子，型号 NE4040-9 ；三级反渗透膜分离溶液中处于离子状态物质和小分子有机物，型号R04040。制 浆釜为带搅拌桨的圆柱桶体。

[0040] 鲁奇炉气化工艺产生的废水经油水分离、脱酸、脱氨、脱酚生化处理后，进入絮凝 沉淀池，絮凝沉淀中加入高分子絮凝剂，絮凝沉淀后进入活性焦吸附过滤床，控制废水的过 滤速度0. 5m3/h，去除水中的悬浮物、大分子有机物和部分氨氮，过滤后废水的COD值降低 50-80%，水质清澈透明。然后，泵送入多级膜分离系统。一级超滤膜的净水回收率85%，分 离的浓水全部返回絮凝沉淀系统，净水进入二级纳滤膜；二级膜净水回收率90%，分离的 浓水50%返回絮凝沉淀系统，净水进入三级反渗透膜；三级膜净水回收率90%，达到工业 循环水使用要求，收集于净化水储罐，浓水收集于浓水罐中。详细的水质分析数据见表1。 浓水引入制浆釜中，加入计量后的CaO，在搅拌作用下，制成含CaO浓度30%的均勻脱硫料 浆，送入脱硫料浆储罐。烟气脱硫实验在小型循环流化床锅炉上进行，脱硫浆液雾化喷嘴喷 入烟道气中，烟道气温度110oC，S02浓度为1800ppm，钙硫比1. 15，脱硫效率达90%。

[0041] 表1不同处理阶段的水质分析数据

[0042]

[0043] 具体实施例二 ：

[0044] 水处理设备如具体实施例一所述；

[0045] 生化处理后鲁奇气化工艺产生的废水，进入絮凝沉淀池，絮凝沉淀中加入高分子 絮凝剂，絮凝沉淀后进入活性焦吸附过滤床，控制废水的过滤速度0. 2m3/h，去除水中的悬 浮物、大分子有机物和部分氨氮。然后，由水泵送入多级膜分离系统。一级超滤膜的净水 回收率90%，分离的浓水全部返回絮凝沉淀系统，净水进入二级纳滤膜；二级膜净水回收 率90%，分离的浓水80%返回絮凝沉淀系统，净水进入三级反渗透膜；三级膜净水回收率 90%，收集于净化水储罐，浓水收集于浓水罐中。详细的水质分析数据见表2。浓水引入制 浆釜中，加入计量后的CaO，在搅拌作用下，制成含CaO浓度30%的均勻脱硫料浆，送入脱硫 料浆储罐。烟气脱硫实验在小型循环流化床锅炉上进行，脱硫浆液雾化喷嘴喷入烟道气中， 烟道气温度150oC，S02浓度为2100ppm，钙硫比1. 1，脱硫效率达90%。

[0046] 表2不同处理阶段的水质分析数据

[0047]

[0048] 具体实施例三：

[0049] 水处理设备如具体实施例一所述；

[0050] 生化处理后焦化废水，进入絮凝沉淀池，絮凝沉淀中加入高分子絮凝剂，絮凝沉淀 后进入活性焦吸附过滤床，控制废水的过滤速度0. 2m3/h，去除水中的悬浮物、大分子有机 物和部分氨氮。然后，由水泵送入多级膜分离系统。一级超滤膜的净水回收率90%，分离的浓水全部返回絮凝沉淀系统，净水进入二级纳滤膜；二级膜净水回收率90%，分离的浓 水80%返回絮凝沉淀系统，净水进入三级反渗透膜；三级膜净水回收率90%，收集于净化 水储罐，送工厂循环水系统，浓水收集于浓水罐中。详细的水质分析数据见表3。烟气脱硫 实验在小型循环流化床锅炉上进行，浓水作为循环流化床半干法脱硫的增湿水喷入烟道气 中，烟道气温度llOoC，S02浓度为1500ppm，钙硫比1. 15，脱硫效率达88%。

[0051] 表3不同处理阶段的水质分析数据

[0052]

[0053] 以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，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，可轻易想到的变化或替换， 都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1. 一种煤化工废水零排放处理方法，其特征在于，包括步骤：经过预处理和生化处理后的煤化工废水经絮凝沉淀、活性焦吸附过滤后，进行多级膜分离；多级膜分离所得的淡水达到工厂循环水使用要求；多级膜分离所得的浓水加入CaCO3或CaO制成脱硫浆液，作为燃煤锅炉烟气脱硫系统的脱硫剂使用，或直接作为循环流化床半干法烟气脱硫的增湿水使用。
2. 2.根据权利要求1所述的煤化工废水零排放处理方法，其特征在于，所述的活性焦为 煤制活性焦，粒径为l-10mm，堆比重为0. 7-1. 2g/ml,比表面积为200_800m2/g。
3. 3.根据权利要求1所述的煤化工废水零排放处理方法，其特征在于，所述多级膜分离 包括一级超滤膜分离、二级纳滤膜分离和三级反渗透膜分离；所述一级超滤膜分离用于截留5-10万分子量以上的物质；所述二级超滤膜分离用于截留分子量200-500以上的有机物；所述三级反渗透膜分离用于分离溶液中处于离子状态的无机物和绝大部分的有机物， 膜分离系统整体淡水回收率为70-90%。
4. 4.根据权利要求1所述的煤化工废水零排放处理方法，其特征在于，所述脱硫浆液作 为燃煤锅炉烟气脱硫系统的脱硫剂使用时，脱硫浆液的CaO质量含量为20-50%。
5. 5. 一种用于权利要求1至4任一项所述的煤化工废水零排放处理方法的系统，其特征 在于，包括活性焦吸附系统、多级膜分离系统、浓水再利用系统、循环水系统；所述活性焦吸附系统处理后的水进入多级膜分离系统；所述多级膜分离系统所得的淡水进入所述循环水系统，所得的浓水进入所述浓水再利 用系统。
6. 6.根据权利要求5所述的煤化工废水零排放处理系统，其特征在于，所述浓水再利用 系统包括脱硫浆液制备装置，所述脱硫浆液制备装置连接有CaC03或CaO添加装置，所述脱 硫浆液制备装置的出口与燃煤锅炉烟气脱硫系统或循环流化床半干法烟气脱硫系统连接。
7. 7.根据权利要求6所述的煤化工废水零排放处理系统，其特征在于，所述多级膜分离 系统为串联的多级膜分离系统，包括一级超滤膜，二级纳滤膜和三级反渗透膜；所述一级超滤膜能截留5-10万分子量以上的物质；所述二级超滤膜能截留分子量200-500以上的有机物；所述三级反渗透膜能分离溶液中处于离子状态的无机物和绝大部分的有机物，膜分离 系统整体淡水回收率为70-90%。