CN102642971B

CN102642971B - 一种焦化废水处理工艺

Info

Publication number: CN102642971B
Application number: CN 201210133678
Authority: CN
Inventors: 张永发; 李国强; 王琳; 李珍珍
Original assignee: Taiyuan University of Technology
Current assignee: Wuhai Huazi Coal Coke Co Ltd
Priority date: 2012-05-03
Filing date: 2012-05-03
Publication date: 2013-08-07
Anticipated expiration: 2032-05-03
Also published as: CN102642971A

Abstract

一种焦化废水处理工艺是采用热解和催化降解方法处理废水：过滤后的废水经预热后与高温焦炭接触，蒸发升温并使废水中部分有机物和无机氨发生热分解；热解后的混合气体经除尘后再与催化剂反应，最后进入废热锅炉换热。本发明工艺充分利用了高温焦炭的热量，对高温焦炭进行冷却的同时处理了焦化废水，并解决了环境污染问题，实现了资源的合理配置以及能源的有效利用。

Description

一种焦化废水处理工艺

技术领域

本发明涉及一种焦化废水处理工艺，包括对焦化废水进行预处理，热解和催化降解以及余热回收的一种焦化废水处理工艺。

背景技术

焦化废水是煤在高温干馏过程、煤气净化和化学产品精制过程中形成的废水，含有酚、氨氮、氰、苯、吡啶、吲哚和喹啉等几十种污染物。其成分复杂、色度高、毒性大、性质稳定，是一种难降解的高浓度有机废水。

对于高浓度的有机废水，采用常规的生物或物理化学净化方法处理难以或无法使其达到国家排放标准。目前国内外研究较多的有：湿空气氧化法（WAO）、超临界水氧化法（SCWO）和湿式催化氧化法（CWO）等。WAO和SCWO是在高温高压条件下，一般为250~400℃,18~25Mpa，将废水中的有机物分解为H₂O、CO₂和NO₃ ^-等无机小分子物质。CWO则是采用专用催化剂降低反应条件，一般为170~300℃，1.0~10Mpa，在保证处理效果的前提下，降低设备耐腐蚀、耐温和耐压的性能要求，从而降低设备制造投资和运行成本。杜鸿章等研制出适合处理焦化厂蒸氨、脱酚前浓焦化污水的湿式氧化催化剂。该催化剂活性高、耐酸、耐腐蚀、稳定性高，适用于工业应用。CWO法降低了反应条件，但设备投资和运行成本依然很高。

公开号为CN 101037254 A公开了“一种焦化废水低成本无害化处理方法”。该处理方法是利用炼铁高温炉渣对焦化废水进行高温燃烧分解，使废水中的有害物质变为无害物质。具体工艺过程是将剩余氨水和焦油分离水等高浓度酚水集合后经高浓度酚水除油槽除去重油和轻油，再经过萃取塔溶剂脱酚后得到废水Ⅰ；将粗苯分离水、精苯分离水和煤气水封水等低浓度酚水集合后经低浓度酚水除油槽除油，得到废水Ⅱ；上述废水Ⅰ和废水Ⅱ进入蒸氨塔后，塔顶的氨气经冷却生成浓氨水后送往脱硫工段补充煤气中的氨源，而塔底蒸氨废水送去高炉泡渣池。所述泡渣池是用来冷却炼钢时产生的高温钢渣的一种渣池。蒸氨废水中的有机物、酚、和氨氮等物质在遇到1400℃的高炉渣时，发生氧化、分解和吸附反应：有机物在高温下被氧化、分解和吸附，生成二氧化碳、水、碳和氢气等物质；酚类燃烧生成二氧化碳和水，部分分解为碳和氢气；氨氮在高温下主要分解为氨气，氨气再进一步分解为氮气和氢气。该方法在将焦化蒸氨废水用于高炉渣池泡渣的同时处理了废水，因而省去了污水处理设施，节约了投资。但该处理方法的缺点在于蒸氨废水在送入泡渣池之前，必须经过除油、脱酚和蒸氨处理，使废水中的COD小于260㎎/l、酚小于50㎎/l、氨氮小于110㎎/l。

目前，我国焦化厂每年都会产生数千万m³含氨和酚的废水。这些厂大都建于20世纪80年代，采用普通生化处理技术来处理焦化废水。该技术对废水中的挥发酚、氰等少数污染物有一定的去除效果，而对氨氮等污染物的降解效果极差，致使出水中的NH₃-N和COD严重超标，对受纳水体造成了很大的污染。此外，生化法对进水污染物的含量有严格要求，废水的pH值、温度、溶解氧含量、有毒物质浓度和进水有机物浓度等多种因素都影响细菌生长和出水水质，因而也对操作管理提出了较高的要求。另一方面，生化法的稀释用水量以及处理设施规模较大，处理时间太长等缺点，也使人们急切寻找合适的替代方法。

发明内容

针对上述处理焦化废水中的不足，本发明提供一种焦化废水处理工艺，该工艺充分利用高温焦炭的热量，对其高温焦炭进行冷却的同时，处理了焦化废水，解决了环境污染，实现了资源的合理配置以及能源的充分有效的用。

本发明的目的是这样实现的：焦化废水处理工艺是先对焦化废水进行预处理，再进行热解和催化降解，后进行余热回收。

所述预处理是焦化废水经过滤器过滤，使悬浮物含量降至70㎎/l以下，再将过滤后的废水由预热器预热至80~95℃；

所述热解是将预处理后的废水在干熄炉中与950~1050℃的高温焦炭接触，蒸发升温并使废水中部分有机物热分解为含H₂、CH₄和CO的气体，部分无机氨分解为含有NH₃的气体；

所述催化降解是热解后800~900℃的混合气体经除尘器除尘后进入降解反应器，在催化剂的作用下将未热解的有机物分解为含有H₂、CH₄和CO的气体，NH₃进一步分解为N₂和H₂；

所述余热回收是热解和催化降解后的气体首先与废热锅炉换热降温至150~200℃，后进入预热器与过滤后的废水进行换热，部分气体冷凝为液态水输出，其余气体输入煤气管道。

在上述方案中，所述附加的技术特征在于所述除尘器除尘后气体含尘量小于10 mg/m³；所述催化降解的温度为780~880℃；所述催化剂是Co-Pd/Al₂O₃、Co-Pt/活性炭、Fe-Pd/MgO或Fe-Pt/Al₂O₃；所述液态水中的COD含量小于100㎎/l，NH₃-N含量小于15㎎/l。

与现有焦化废水处理工艺相比，本发明所提供的一种焦化废水处理工艺在处理焦化废水时，涉及的热解和催化降解反应均是在常压下进行，易于实现，因而降低了对设备的要求，而且反应所需的热量均由该工艺过程自身提供，充分利用了过程中的热能。本发明工艺能够处理未经处理的焦化废水、焦化脱硫废液提盐废水和生化前的焦化废水等高浓度有机废水，同时省去了废水除油、蒸氨和脱氰等处理过程，过程简便，节约成本，而且处理后的废水中的NH₃-N和COD指标都达到国家一级排放标准。

本发明所述的一种焦化废水处理工艺，该工艺充分利用了高温焦炭的热量，在对其高温焦炭进行冷却的同时，解决了焦化废水的处理问题，也使环境污染得到了彻底改善，实现了资源的合理配置以及能源的充分有效的用，为高温焦炭冷却与焦化废水处理的有机结合提供了一条新的途径。

附图说明

图1是本发明的工艺流程图。

图中：1：离心泵；2：过滤器；3：预热器；4：干熄炉；5：除尘器；6：降解反应器；7：废热锅炉；8：风机。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作出说明。

实施本发明所述的一种焦化废水处理工艺，能够处理未经处理的焦化废水、焦化脱硫废液提盐废水和生化前的焦化废水等高浓度有机废水。

对于未经处理的焦化废水，实施本发明提供的焦化废水处理工艺，该处理工艺是按下列步骤进行的：

步骤一、未经处理的焦化废水用离心泵1输送至过滤器2进行过滤，以除去废水中的悬浮物，进一步减轻后续处理工艺的负荷。经过滤，将废水中的悬浮物含量由341.76㎎/l降至67.83㎎/l。

步骤二、将过滤后的废水送入预热器3进行预热，得到温度为92℃的废水。其中，预热器3的热源由废热锅炉7出口的180℃的气体提供。

步骤三、将上述预热后的废水送入干熄炉4进行热解。废水从干熄炉4底部喷入，与1000℃的高温焦炭逆流运行。在使焦炭冷却至200℃的同时，废水中的部分有机物热分解为含有H₂、CH₄和CO的气体，其中部分无机氨分解为含有NH₃的气体。冷却后的焦炭从干熄炉底部排出，而废水吸收高温焦炭的热量后转变为温度为830℃高温气体。

步骤四、将上述高温气体首先送入除尘器5以除去换热时携带的固体粉焦，使气体含尘量降至9.2 mg/m³。之后在840℃时与催化剂Co-Pd/Al₂O₃在降解反应器6中进行催化反应。在催化剂的作用下未热解的有机物分解为H₂、CH₄和CO的气体，而NH₃进一步分解为N₂和H₂。

步骤五、将上述催化降解后的气体送入废热锅炉7换热。废热锅炉7出口180℃的低温气体由风机8送至预热器3与过滤后的废水换热。换热后的气体部分冷凝为液态水输出，其余气体送往煤气管道。

焦化脱硫废液提盐废水和生化前的焦化废水，同样实施本发明所提供的一种焦化废水处理工艺。首先将这两种废水分别用泵输送至过滤器过滤，以除去废水中的悬浮物，减轻后续处理工艺的负荷，之后送入干熄炉进行热解。在高温下，废水中的部分无机氨热分解为含有NH₃的气体，部分有机物热分解为含有H₂、CH₄和CO的气体，同时废水转变为高温气体。该高温气体经除尘器除去熄焦时携带的固体粉焦后进入降解反应器，在催化剂Co-Pd/Al₂O₃的作用下，降解剩余有机物，同时氨气进一步分解为N₂和H₂。处理后液态水中的COD和NH₃-N含量如下表2所示。

实施上述焦化废水处理工艺，并对处理前废水和处理后液态水中的悬浮物、COD和NH₃-N含量进行检测。本实施例采用GB 11901-89《水质悬浮物的测定重量法》对悬浮物进行测定；采用GB 11914-89《水质化学需氧量的测定重铬酸盐法》对COD进行测定；采用蒸馏-滴定法对NH₃-N进行测定。测定结果如下表。

表1 处理前水质指标

Figure 2012101336788100002DEST_PATH_IMAGE003

表2 国家污水一级排放标准及处理后净化水水质指标

Figure 2012101336788100002DEST_PATH_IMAGE005

由表2可知，实施本发明提供的焦化废水处理工艺，处理后净化水中的悬浮物、COD和NH₃-N的指标都达到了国家污水一级排放标准。

Claims

1.一种焦化废水处理工艺，其所述工艺是先对焦化废水进行预处理，再进行热解和催化降解，后进行余热回收，其中：

所述预处理是焦化废水经过滤器（2）过滤，使悬浮物含量降至70mg/L 以下，再将过滤后的废水由预热器（3）预热至80~95℃；

所述热解是将预处理后的废水在干熄炉（4）中与950~1050℃的高温焦炭接触，蒸发升温并使废水中部分有机物热分解为含有H₂、CH₄和CO的气体，部分无机氨分解为含有NH₃的气体；

所述催化降解是热解后800~900℃的混合气体经除尘器（5）除尘后进入降解反应器（6），在催化剂为Co-Pd/Al₂O₃、Co-Pt/活性炭、Fe-Pd/MgO或是Fe-Pt/Al₂O₃，催化降解的温度为780~880℃的作用下，将未热解的有机物分解为含有H₂、CH₄和CO的气体，NH₃进一步分解为N₂和H₂；

所述余热回收是热解和催化降解后的气体首先与废热锅炉（7）换热降温至150~200℃，后进入预热器（3）与过滤后的废水进行换热，部分气体冷凝为液态水输出，其余气体输入煤气管道。

2.如权利要求1所述的焦化废水处理工艺，其所述除尘器（5）除尘后的气体含尘量小于10 mg/m³。

3.如权利要求1所述的焦化废水处理工艺，其所述液态水中的COD含量小于100mg/L，NH₃-N含量小于15mg/L。