CN105923868B - 一种焦化废水深度处理工艺及其处理系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种焦化废水深度处理工艺及其处理系统，本发明的焦化废水深度处理工艺和处理系统，容易实现且运行平稳，能够对焦化废水进行反复喷膜蒸发，进而得到COD≤30mg/L的蒸馏水和浓度为5～6%的浓缩液，并最终将得到的蒸馏水用于循环水，将最终得到的浓缩液用于配煤炼焦，实现了焦化废水的闭路循环和零排放；焦化废水在反复喷膜蒸发中，能够将喷膜蒸发得到的蒸汽通过蒸汽压缩机压缩、升温后输送到一效蒸发器的加热室内作为加热蒸汽使用，而无需再额外补充加热蒸汽，运行成本低，节能效果明显。

Description

一种焦化废水深度处理工艺及其处理系统

技术领域

本发明涉及一种废水深度处理工艺，主要涉及一种煤化工领域焦化废水处理工艺。

本发明还涉及一种用于实现上述焦化废水处理工艺的处理系统。

背景技术

煤化工企业生产过程中所产生的焦化废水成分复杂，属于有毒、有害、难降解的高浓度有机废水，处理难度非常大，一直是国内外废水处理领域的技术难题。目前，使用的处理工艺各种多样，主要集中在膜分离法、化学氧化法等工艺。

膜分离工艺采用的是多空滤膜进行分离，其机理就是利用液一液分散体系中两相与固体膜表面亲和力不同，以此达到分离的目的。但是在操作中经过超滤等单元预处理后，进水COD含量仍然在100～150 mg/L，对渗透膜污染比较严重，因此采用化学清洗的方式比较频繁，提升了运行成本和影响了生产。而且由于渗透产生的浓缩液有机物、硬度、含盐量等很高，且回收率只有70％～75％，浓缩液排放量较大，排放易污染环境的问题等；而化学氧化法处理污水，是使废水中溶解的一些物质氧化分解，从而达到净化废水的目的。但是这种工艺只能去除一部分得有机物和其色度，而且会产生其他的副产物，造成系统的二次污染。且其处理技术不太成熟，设备造价比较贵，运行费用很高，效率也比较低。

因此，急需要发明一种合理的焦化废水深度处理工艺来解决现有焦化废水处理工艺中存在的诸多问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种运行稳定，节能效果好，且实现了焦化废水零排放的焦化废水深度处理工艺及其处理系统。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：

一种焦化废水深度处理工艺,包括如下步骤,

a. 对TDS为2000～5000mg/L,COD为200～1000mg/L的焦化废水进行预处理，得到沉淀污泥和悬浮物在≤200mg/L的上清液；

b. 将预处理得到的上清液经换热器预热至90～100℃后输送到一效蒸发器中反复进行喷膜蒸发，得到一效蒸汽和浓度为0.9～1.2%的第一次浓缩液，同时得到第一次蒸馏水；

c. 将b步骤得到的第一次浓缩液输送到二效蒸发器中反复进行喷膜蒸发，得到二效蒸汽和浓度为5～6%的第二次浓缩液，同时得到第二次蒸馏水；

d. 将a和b步骤中得到的蒸汽混合后经蒸汽压缩机压缩升压20～50kPa、温升3～5℃后输送到一效蒸发器的加热室内作为加热蒸汽使用；

e. 将第一次蒸馏水和第二次蒸馏水输送到换热器与所述上清液换热后作为循环水使用；

f. 将第二次浓缩液输送到换热器与所述上清液换热后送入煤场以0.5～1.5%的质量比配入炼焦煤粉中去往焦炉炼焦。

本发明的焦化废水深度处理工艺，工艺过程简单，容易实现且运行平稳，能够对焦化废水进行反复喷膜蒸发，进而得到COD≤30mg/L的蒸馏水和浓度为5～6%的浓缩液，并最终将得到的蒸馏水用于循环水，将最终得到的浓缩液用于配煤炼焦，实现了焦化废水的闭路循环和零排放；焦化废水在反复喷膜蒸发中，能够将喷膜蒸发得到的蒸汽通过蒸汽压缩机压缩、升温后输送到一效蒸发器的加热室内作为加热蒸汽使用，而无需再额外补充加热蒸汽，运行成本低，节能效果明显。

作为本发明进一步改进，所述预处理是将常规处理完成的焦化废水经24h自然沉降分离得到所述沉淀污泥和上清液。此种工艺简单，容易实现，能够很容易得到沉淀污泥和悬浮物在200mg/L以下的上清液。

作为本发明进一步改进，在蒸发过程中将一效蒸发器的温度波动控制在0.5～1.0℃；将二效蒸发器的温度波动控制在2.0～3.0℃。以便于尽可能降低温升，减少能源消耗。

作为本发明进一步改进，在e步骤中第一次蒸馏水和第二次蒸馏水经过常压罐闪蒸后输送到换热器回收余热。此种操作的作用是回收闪蒸蒸汽，提高蒸馏水品质，降低能源消耗。

作为本发明进一步改进，所述沉淀污泥经脱水后进行掺入煤粉进行炼焦，解决了污染物零排放的问题，实现了闭路循环。

作为本发明进一步改进，换热器在换热过程中进行实时在线除垢处理。对换热器进行实时在线除垢处理可以进一步提高换热器的换热效率，进一步提高了余热的利用率。

一种处理系统，包括预处理装置、喷膜蒸发系统以及余热回收装置；

所述预处理装置包括依次连通的原液池、沉淀池及清液滤池，沉淀池及清液滤池中均设隔板及填料；

所述喷膜蒸发系统包括一效蒸发器、二效蒸发器以及蒸汽压缩机，所述一效蒸发器和二效蒸发器的结构相同，均包括加热室、蒸发室、位于蒸发室的下方且与其相连通的热井以及蒸馏水回收装置，所述加热室包括多管程的换热管束，该换热管束水平设置且位于所述蒸发室内，且其上方均匀设置有多个雾化喷头，所述热井通过循环泵与该雾化喷头相连通，所述蒸馏水回收装置与所述换热管束相连通，所述一效蒸发器和二效蒸发器的蒸发室相连通且通过所述蒸汽压缩机与所述一效蒸发器的加热室相连通；

所述余热回收装置包括换热器，该换热器分别与所述蒸馏水回收装置以及所述二效蒸发器的热井相连通。

本发明的处理系统结构简单，使用方便，利用喷膜蒸发系统对焦化废水进行反复喷膜蒸发，进而将焦化废水分离成COD≤30mg/L的蒸馏水和浓度为5～6%的浓缩液，并最终将得到的蒸馏水用于循环水，将得到的浓缩液用于配煤炼焦，实现了焦化废水的闭路循环和零排放；同时本发明的喷膜蒸发系统运行稳定，能够将喷膜蒸发得到的蒸汽通过蒸汽压缩机压缩、升温后输送到一效蒸发器的加热室内作为加热蒸汽使用，而无需再额外补充加热蒸汽，运行成本低，节能效果明显。

作为本发明进一步改进，包括能够对一效蒸发器和二效蒸发器内的换热管束进行实时除垢处理的在线除垢装置；所述在线除垢装置包括固定底座、至少一个活动设置在固定底座上的驱动杆以及至少一个竖直设置在所述驱动杆上的固定杆，所述固定杆依次间隔设置于相邻两个换热管束之间，所述固定杆上沿其竖直方向依次设置有多个C形刮刀，所述C形刮刀分别卡合于所述换热管束的表面；包括能够驱动所述C形刮刀沿所述换热管束移动的驱动机构。此种结构的在线除垢装置能够对位于一效蒸发器和二效蒸发器内的换热管束进行实时除垢处理，防止了换热管束在喷膜蒸发过程中结垢，提高了焦化废水的喷膜蒸发效率。

作为本发明进一步改进，所述驱动机构包括驱动电机、与该驱动电机相连接的动力轴、多个套装于所述动力轴上的齿轮、多个水平滑动设置在所述固定底座上的齿条以及与所述驱动电机的输出模块相连接的计数器，所述齿轮与所述齿条一一对应啮合连接。此种结构的驱动机构能够有效带动C形刮刀对换热管束进行刮污除垢，结构简单，效果明显，有效提高了焦化废水的喷膜蒸发效率。

作为本发明进一步改进，所述固定底座上水平设置有若干个滚轮，所述齿条通过该滚轮与所述固定底座滚动连接。设置滚轮可以使齿条与固定底座之间滚动连接，减少了两者之间摩擦力，提高了本发明处理系统的使用寿命。

附图说明

图1是本发明处理系统中喷膜蒸发系统的结构示意图；

图2是本发明处理系统中在线除垢装置的结构示意图；

图中：1、一效蒸发器，2、二效蒸发器，3、蒸汽压缩机，4、热井，5、蒸馏水回收装置，6、换热管束，7、蒸发室，8、雾化喷头，9、收集桶，10、换热器，11、固定底座，12、驱动杆，13、固定杆，14、C形刮刀，15、驱动电机，16、动力轴，17、齿轮，18、齿条，19、计数器，20、滚轮。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例来对本发明做进一步详细的说明。

本发明提供了一种焦化废水深度处理工艺，通过对焦化废水进行反复喷膜蒸发，能够将TDS在2000～5000mg/L，COD在200～100mg/L的焦化废水分解成COD≤30mg/L的蒸馏水和浓度为5～6%的浓缩液，并最终将得到的蒸馏水用于循环水，将得到的浓缩液用于配煤炼焦，实现了焦化废水的闭路循环和零排放。具体来说，本发明焦化废水深度处理工艺，包括如下步骤：

a. 对TDS为2000～5000mg/L,COD为200～1000mg/L的焦化废水进行预处理，得到沉淀污泥和悬浮物在≤200mg/L的上清液；

b. 将预处理得到的上清液经换热器预热至90～100℃后输送到一效蒸发器中反复进行喷膜蒸发，得到一效蒸汽和浓度为0.9～1.2%的第一次浓缩液，同时得到第一次蒸馏水；

c. 将b步骤得到的第一次浓缩液输送到二效蒸发器中反复进行喷膜蒸发，得到二效蒸汽和浓度为5～6%的第二次浓缩液，同时得到第二次蒸馏水；

d. 将a和b步骤中得到的蒸汽混合后经蒸汽压缩机压缩升压20～50kPa、温升3～5℃后输送到一效蒸发器的加热室内作为加热蒸汽使用；

e. 将第一次蒸馏水和第二次蒸馏水输送到换热器与所述上清液换热后作为循环水使用；

f. 将第二次浓缩液输送到换热器与所述上清液换热后送入煤场以0.5～1.5%的质量比配入炼焦煤粉中去往焦炉炼焦。

作为本发明进一步改进，所述预处理是将常规处理完成的焦化废水经24h自然沉降分离得到所述沉淀污泥和上清液。

作为本发明进一步改进，在蒸发过程中将一效蒸发器的温度波动控制在0.5～1.0℃；将二效蒸发器的温度波动控制在2.0～3.0℃。以便于尽可能降低温升，减少能源消耗。

作为本发明进一步改进，在e步骤中将第一次蒸馏水和第二次蒸馏水输送到换热器之前进入常压罐进行闪蒸以回收闪蒸蒸汽，降低能源消耗，提高了蒸馏水品质。

作为本发明进一步改进，所述沉淀污泥经脱水后配入煤粉中进行炼焦可实现污染物的零排放，实现闭路循环。

本发明提供了一种用于实现上述焦化废水深度处理工艺的处理系统，如图1所示，其结构包括，预处理装置、喷膜蒸发系统以及余热回收装置；所述预处理装置包括依次连通的原液池、沉淀池及清液滤池，沉淀池及清液滤池中均设隔板及填料；使用时将TDS为2000-5000 mg/L,COD为200-300 mg/L的焦化废水依次通过原液池、沉淀池以及清液滤池，经24h自然沉降分离得到沉淀污泥和悬浮物在200mg/L以内的上清液。所述喷膜蒸发系统包括一效蒸发器1、二效蒸发器2以及蒸汽压缩机3，该一效蒸发器1和二效蒸发器2的结构相同，均包括加热室、蒸发室7、位于蒸发室7的下方且与其相连通的热井4以及蒸馏水回收装置5。如图1所示，这里的蒸馏水回收装置5为收集桶9。加热室包括多线程的换热管束6，该换热管束6水平设置且位于所述蒸发室7内。如图1所示，换热管束6的上方均匀设置有多个雾化喷头8，所述热井4通过循环泵与该雾化喷头8相连通。如图1所示，所述收集桶9与所述换热管束6液密封配合，进而用于收集由加热蒸汽冷凝形成的蒸馏水，且这种连接方式可有效防止外部空气进入到换热管束6内，避免了加热室内温度的波动，保证了一定的蒸发效率，同时可有效减少不必要的能源消耗，节能效果明显。所述一效蒸发器1和二效蒸发器2的蒸发室相连通且通过所述蒸汽压缩机3与所述一效蒸发器1的加热室相连通。如图1所示，所述余热回收装置包括换热器10，该换热器10分别与所述收集桶9和所述二效蒸发器2的热井相连通。

作为本发明进一步改进，如图2所示，包括能够对一效蒸发器1和二效蒸发器2内的换热管束进行实时除垢处理的在线除垢装置；如图2所示，所述在线除垢装置包括固定底座11、至少一个活动设置在固定底座11上的驱动杆12以及至少一个竖直设置在所述驱动杆12上的固定杆13，所述固定杆13依次间隔设置于相邻两个换热管束6之间，所述固定杆13上沿其竖直方向依次设置有多个C形刮刀14，所述C形刮刀14卡合于换热管束6的表面且与所述换热管束6的表面；包括能够驱动所述C形刮刀14沿所述换热管束6移动的驱动机构。

作为本发明进一步改进，如图2所示，所述驱动机构包括驱动电机15、与该驱动电机15相连接的动力轴16、多个套装于所述动力轴16上的齿轮17、多个水平滑动设置在所述固定底座11上的齿条18以及与所述驱动电机15的输出模块相连接的计数器19，所述齿轮17与所述齿条18一一对应啮合连接。设置计数器19的作用是用于控制驱动电机15的转数，进而计算出C形刮刀14的行程，保证换热管束能够被C形刮刀14有效刮拭。

此种结构的驱动机构能够有效带动C形刮刀对换热管束进行刮污除垢，结构简单，效果明显，无需人工参与，有效提高了焦化废水的喷膜蒸发效率。

作为本发明进一步改进，所述固定底座11上水平设置有若干个滚轮20，所述齿条18通过该滚轮20与所述固定底座11滚动连接。设置滚轮可以使齿条与固定底座之间滚动连接，减少了两者之间摩擦力，提高了本发明处理系统的使用寿命。

需要说明是本实施例是本发明的最优选的实施方式，并非是对本发明作其它形式的限制，任何属于本领域的技术人员都可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施方式。但是凡是未脱离本发明技术原理的前提下，依据本发明的技术实质对以上实施方式所作的任何简单修改、等同变化与改型，皆应落入本发明专利保护范围。

Claims (10)

1.一种焦化废水深度处理系统，其特征在于：包括预处理装置、喷膜蒸发系统以及余热回收装置；

所述预处理装置包括依次连通的原液池、沉淀池及清液滤池，沉淀池及清液滤池中均设隔板及填料；

所述喷膜蒸发系统包括一效蒸发器、二效蒸发器以及蒸汽压缩机，所述一效蒸发器和二效蒸发器的结构相同，均包括加热室、蒸发室、位于蒸发室的下方且与其相连通的热井以及蒸馏水回收装置，所述加热室包括多管程的换热管束，该换热管束水平设置且位于所述蒸发室内，且其上方均匀设置有多个雾化喷头，所述热井通过循环泵与该雾化喷头相连通，所述蒸馏水回收装置与所述换热管束相连通，所述一效蒸发器和二效蒸发器的蒸发室相连通且通过所述蒸汽压缩机与所述一效蒸发器的加热室相连通；

所述余热回收装置包括换热器，该换热器分别与所述蒸馏水回收装置以及所述二效蒸发器的热井相连通。

2.根据权利要求1所述的焦化废水深度处理系统，其特征在于：包括能够对一效蒸发器和二效蒸发器内的换热管束进行实时除垢处理的在线除垢装置；所述在线除垢装置包括固定底座、至少一个活动设置在固定底座上的驱动杆以及至少一个竖直设置在所述驱动杆上的固定杆，所述固定杆依次间隔设置于相邻两个换热管束之间，所述固定杆上沿其竖直方向依次设置有多个C形刮刀，所述C形刮刀分别卡合于所述换热管束的表面；包括能够驱动所述C形刮刀沿所述换热管束移动的驱动机构。

3.根据权利要求2所述的焦化废水深度处理系统，其特征在于：所述驱动机构包括驱动电机、与该驱动电机相连接的动力轴、多个套装于所述动力轴上的齿轮、多个水平滑动设置在所述固定底座上的齿条以及与所述驱动电机的输出模块相连接的计数器，所述齿轮与所述齿条一一对应啮合连接。

4.根据权利要求3所述的焦化废水深度处理系统，其特征在于：所述固定底座上水平设置有若干个滚轮，所述齿条通过该滚轮与所述固定底座滚动连接。

5.根据权利要求1所述的焦化废水深度处理系统，其特征在于：

a.对TDS为2000～5000mg/L,COD为200～1000mg/L的焦化废水进行预处理，得到沉淀污泥和悬浮物在≤200mg/L的上清液；

b.将预处理得到的上清液经换热器预热至90～100℃后输送到一效蒸发器中反复进行喷膜蒸发，得到一效蒸汽和浓度为0.9～1.2%的第一次浓缩液，同时得到第一次蒸馏水；

c.将b步骤得到的第一次浓缩液输送到二效蒸发器中反复进行喷膜蒸发，得到二效蒸汽和浓度为5～6%的第二次浓缩液，同时得到第二次蒸馏水；

d.将a和b步骤中得到的蒸汽混合后经蒸汽压缩机压缩升压20～50kPa、温升3～5℃后输送到一效蒸发器的加热室内作为加热蒸汽使用；

e.将第一次蒸馏水和第二次蒸馏水输送到换热器与所述上清液换热后作为循环水使用；

f.将第二次浓缩液输送到换热器与所述上清液换热后送入煤场以0.5～1.5%的质量比配入炼焦煤粉中去往焦炉炼焦。

6.根据权利要求5所述的焦化废水深度处理系统：所述预处理是将常规处理完成的焦化废水经24h自然沉降分离得到所述沉淀污泥和上清液。

7.根据权利要求5所述的焦化废水深度处理系统：在蒸发过程中将一效蒸发器的温度波动控制在0.5～1.0℃；将二效蒸发器的温度波动控制在2.0～3.0℃。

8.根据权利要求5所述的焦化废水深度处理系统：在e步骤中第一次蒸馏水和第二次蒸馏水经过常压罐闪蒸后输送到换热器回收余热。

9.根据权利要求5所述的焦化废水深度处理系统：所述沉淀污泥经脱水后进行配煤炼焦。

10.根据权利要求5所述的焦化废水深度处理系统：换热器在换热过程中进行实时在线除垢处理。