CN106007098A - 一种煤化工废碱液污染综合控制系统 - Google Patents

一种煤化工废碱液污染综合控制系统 Download PDF

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陈德武
王利亭
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范公明
赵彬
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Abstract

本发明公开了一种煤化工废碱液污染综合控制系统，所述煤化工废碱液污染综合控制系统包括废碱液回收净化系统和废碱液再利用系统，所述废碱液回收净化系统包括：废水集水池、重力分离器、油水收集池、气浮装置、油水分离器、臭氧及H2O2联合氧化装置、核桃壳过滤器；所述废水集水池通过第一泵的提升连接至所述重力分离器，所述重力分离器连接所述气浮装置，并且所述重力分离器还经溢流槽连接所述油水收集池，所述气浮装置连接至所述油水分离器，所述油水分离器经第二泵提升连接至所述臭氧及H2O2联合氧化装置，所述臭氧及H2O2联合氧化装置连接所述核桃壳过滤器。

Description

一种煤化工废碱液污染综合控制系统
技术领域
本发明涉及工业废水处理技术领域，特别是涉及一种煤化工废碱液污染综合控制系统。
背景技术
目前煤制烯烃分离净化过程，普遍采用碱洗法脱除产品气中的CO2、H2S等酸性气体。其循环碱液中的有效碱(主要指NaOH)浓度不断降低，为保证碱洗液的反应活性，需要不断在强碱段补充新鲜碱，同时从弱碱段排出碱液，即碱洗废液。
废碱液是一种污染物成分复杂、污染浓度高的特种工业废水。由于在碱液条件下，原料气中的不饱和烃会发生聚合，在碱液中产生粘稠的液体并聚集在系统内，且与空气接触变成黄色，通常称为“黄油”。“黄油”的生成不仅会造成塔盘、管道和设备堵塞，影响系统操作，而且废碱液排放还会给水系统带来严重污染。。
目前，国内为解决高含油废碱液污染问题，一般针对废碱液油分含量高的水质特点，习惯采取的处理的方法，如焚烧法、氧化法、中和－燃烧法等。但是，这些方法都有其局限性：
1、采用焚烧法对废碱液进行焚烧处理，一次性设备投资、日常运行及管理费用较高，而且燃烧产生的尾气含有大量SO2、H2S等有害气体，容易造成二次污染，企业一般较少采纳。
2、采用氧化法降解废碱液中的油类物质，一般以湿式氧化法为主(操作温度190℃、操作压力3.0MPa)，设备投资及运行管理要求较高，且由于废碱液中油类物质主要为烯烃类、芳烃类形成的交联有机物，湿式氧化法对此类有机物的降解效率有限，该方法已被部分大型煤企使用，但处理效果一般。
3、采用酸中和法，以酸中和废碱液pH至6～7，然后进入火炬系统(部分乙烯企业用硫酸或乙二醇装置的CO2溶液与水作中和酸)，但燃烧后产生的 SO2仍然会造成环境的二次污染，且中和使用的酸投加量较大，运行费用较高。
因此希望有一种煤化工废碱液污染综合控制系统能够有效的解决上述现有技术的缺陷。
发明内容
本发明的目的在于提供一种煤化工废碱液污染综合控制系统来克服现有技术中存在的上述问题。
为实现上述目的，本发明提供一种煤化工废碱液污染综合控制系统，所述煤化工废碱液污染综合控制系统包括：废碱液回收净化系统和废碱液再利用系统，所述废碱液回收净化系统包括：废水集水池、重力分离器、油水收集池、气浮装置、油水分离器、臭氧及H2O2联合氧化装置、核桃壳过滤器；所述废水集水池通过第一泵的提升连接至所述重力分离器，所述重力分离器连接所述气浮装置，并且所述重力分离器还经溢流槽连接所述油水收集池，所述气浮装置连接至所述油水分离器，所述油水分离器经第二泵提升连接至所述臭氧及H2O2联合氧化装置，所述臭氧及H2O2联合氧化装置连接所述核桃壳过滤器。
优选地，所述重力分离器压力进口和油水分离器压力进口分别设置H2O2加药管道混合器。
优选地，所述废碱液再利用系统包括：煤气化灰水除硬度废碱液再利用系统、煤气化灰水蒸氨废碱液再利用系统和煤气化污水生化处理废碱液再利用系统。
优选地，所述煤气化灰水除硬度废碱液再利用系统包括一级反应池和组合式除硬装置，所述一级反应池通过第三泵连接至所述组合式除硬装置；所述煤气化灰水除硬度废碱液再利用系统用于煤气化系统闪蒸单元排放高硬度灰水，去除灰水中因钙镁离子形成的永久性硬度，除硬后的灰水可重新回用至气化系统，减少循环系统新鲜水的补给量，同时降低全系统的灰水硬度，解决设备、管道结垢堵塞问题。
优选地，所述煤气化灰水蒸氨废碱液再利用系统包括废水均质池和蒸氨装置，所述废水均质池通过第四泵连接至所述蒸氨装置，所述蒸氨装置塔釜废液流至污水处理单元，所述蒸氨装置中10－15％氨水流至硫回收装置或烟气脱硫 装置；当煤气化系统排放灰水NH3－N＞500mg/L时，为减少灰水生化处理的设备投资及运行费用，高氨废水需进行物化处理除氨氮(处理方法：蒸氨/吹脱)，在pH介于10￣11的工况下处理效率最佳，剩余碱度可充分用于预调气化灰水的pH，减少新鲜碱液的使用量，降低运行成本，蒸氨/吹脱装置产生的10￣15％氨水还可送至煤气化系统的硫回收装置或烟气脱硫装置再利用。
优选地，所述煤气化污水生化处理废碱液再利用系统包括：水解酸化池、厌氧反应器和高效脱氮生化池；当煤气化系统排放灰水NH3－N＜500mg/L时，高氨灰水需进行高效生物脱氮处理，其机理为硝化/反硝化反应的不断循环，并伴随着灰水中综合碱度的大量消耗，为维持高效生物脱氮系统的稳定运行，系统需补充大量碱度，回收剩余碱度可充分用于此处，减少新鲜碱液的补充量，降低运行成本。
优选地，所述废水集水池通入CO2进行破乳，后提升至所述重力分离器进行油水分离，其中浮油经所述溢流槽收集后自流至所述油水收集池，废碱液自流至所述气浮装置，同时利用所述重力分离器的停留时间氧化部分溶解性油类物质(烯烃类物质)，在所述气浮装置布水混合槽投加破乳剂和絮凝剂，浮于装置表面的油类物质经气浮刮泥机收集至浮渣槽，废碱液经集水管收集至气浮出水池；所述油水分离器通过高密度滤芯截留分散油，所述油水分离器内部设有集油区压力流至所述油水收集池，废碱液压力流至中间水池，利用所述油水分离器及中间水池的停留时间氧化溶解性油类物质(烯烃类物质)，通过所述联合强氧化降解废碱液中的溶解性油类物质(芳烃类物质)，所述联合氧化破乳装置出水压力流至所述核桃壳过滤器，进一步去除废碱液剩余的各种油类物质，确保回收废碱液含油量降至40mg/L以下，达到系统再利用要求。从而完成一整套的废碱液除油净化回收过程。
本发明提供了一种煤化工废碱液污染综合控制系统，所述煤化工废碱液污染综合控制系统利用生产工艺装置排放的CO2废气对废碱液进行破乳，同时采用高效分离、氧化、过滤等净化装置去除废碱液中的油类物质及难降解有机物，回收剩余Na2CO3碱度满足系统再利用要求，达到以废治废、清洁生产的目的，既解决了高浓度油污染问题，同时回收油分和碱度并于工艺系统加以利用。
附图说明
图1用于煤气化灰水除硬度的煤化工废碱液回收与净化系统和废碱液再利用系统的流程示意图。
图2用于煤气化灰水蒸氨的煤化工废碱液回收与净化系统和废碱液再利用系统的流程示意图。
图3用于煤气化污水生化处理的煤化工废碱液回收与净化系统和废碱液再利用系统的流程示意图。
具体实施方式
为使本发明实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。
在本发明一宽泛实施例中，煤化工废碱液污染综合控制系统，所述煤化工废碱液污染综合控制系统包括：废碱液回收净化系统和废碱液再利用系统，所述废碱液回收净化系统包括：废水集水池、重力分离器、油水收集池、气浮装置、油水分离器、臭氧及H2O2联合氧化装置、核桃壳过滤器；所述废水集水池通过第一泵的提升连接至所述重力分离器，所述重力分离器连接所述气浮装置，并且所述重力分离器还经溢流槽连接所述油水收集池，所述气浮装置连接至所述油水分离器，所述油水分离器经第二泵提升连接至所述臭氧及H2O2联合 氧化装置，所述臭氧及H2O2联合氧化装置连接所述核桃壳过滤器。
如图1所示，实施例1：以处理能力5m3/h、总油浓度600ppm、NaOH质量浓度4％、Na2CO3质量浓度4％、pH为14的煤化工废碱液处理系统，以及净化废碱液用于煤气化灰水除硬度系统为例，首先利用生产工艺装置排放的CO2废气在废水集水池1对含油煤制烯烃废碱液进行破乳，处理5m3/h废碱液，需要600－800kg/h的CO2废气；破乳后废碱液提升至重力分离器2进行油水分离，其中浮油经溢流槽收集后自流至油水收集池，废碱液自流至气浮装置3；同时，重力分离器2压力进口设置H2O2加药管道混合器，利用重力分离器2的停留时间氧化部分溶解性油类物质(烯烃类物质)。在气浮装置3布水混合槽投加破乳剂、絮凝剂，浮于装置表面的油类物质经气浮刮泥机收集至浮渣槽，气浮装置中的废碱液经集水管收集至气浮出水池。气浮装置3出水经泵提升至油水分离器4，通过高密度滤芯截留分散油，油水分离器4内部设有集油区，收集的油类通过压力流至油水收集池，废碱液经压力流至中间水池，油水分离器4压力进口设置H2O2加药管道混合器，利用油水分离器4及中间水池的停留时间氧化部分溶解性油类物质(烯烃类物质)。中间水池废水经泵提升至臭氧及H2O2联合氧化破乳装置5，通过联合强氧化降解废碱液中的溶解性油类物质(芳烃类物质)。联合氧化破乳装置5出水压力流至核桃壳过滤器6，进一步去除废碱液剩余的各种油类物质，确保回收废碱液含油量降至40mg/L以下，达到系统再利用要求。经两级分离、氧化、过滤后去除废碱液中的油类物质，出水油含量降至40ppm，Na2CO3含量约9.3％。
回收油类处置方法：
回收油类质量约66kg/d，经浮油储罐收集后定期送至煤仓与煤浆混合后送气化炉焚烧。
废碱液再利用的方法：回收Na2CO3质量约11.16t/d，净化后的碱液送至包括一级反应池7和组合式除硬装置8的气化灰水澄清装置进行灰水除硬度(主要针对灰水中永久硬度)，将灰水硬度由2000ppm降至200ppm以下，除硬后的灰水回流至气化灰水循环系统再利用，从而减少工艺新鲜水的补给量。
如图2所示，实施例2：以处理能力5m3/h、总油浓度600ppm、NaOH质量浓度4％、Na2CO3质量浓度4％、pH为14的煤化工废碱液处理系统，以及净化废 碱液用于煤气化灰水蒸氨系统为例，首先利用生产工艺装置排放的CO2废气在废水集水池1对含油煤制烯烃废碱液进行破乳，处理5m3/h废碱液，需要600－800kg/h的CO2废气；破乳后废碱液提升至重力分离器2进行油水分离，其中浮油经溢流槽收集后自流至油水收集池，废碱液自流至气浮装置3；同时，重力分离器2压力进口设置H2O2加药管道混合器，利用重力分离器2的停留时间氧化部分溶解性油类物质(烯烃类物质)。在气浮装置3布水混合槽投加破乳剂、絮凝剂，浮于装置表面的油类物质经气浮刮泥机收集至浮渣槽，气浮装置中的废碱液经集水管收集至气浮出水池。气浮装置3出水经泵提升至油水分离器4，通过高密度滤芯截留分散油，油水分离器4内部设有集油区，收集的油类通过压力流至油水收集池，废碱液经压力流至中间水池，油水分离器4压力进口设置H2O2加药管道混合器，利用油水分离器4及中间水池的停留时间氧化部分溶解性油类物质(烯烃类物质)。中间水池废水经泵提升至臭氧及H2O2联合氧化破乳装置5，通过联合强氧化降解废碱液中的溶解性油类物质(芳烃类物质)。联合氧化破乳装置5出水压力流至核桃壳过滤器6，进一步去除废碱液剩余的各种油类物质，确保回收废碱液含油量降至40mg/L以下，达到系统再利用要求。经两级分离、氧化、过滤后去除废碱液中的油类物质，出水油含量降至40ppm，Na2CO3含量约9.3％。
回收油类处置方法：回收油类质量约66kg/d，经浮油储罐收集后定期送至煤仓与煤浆混合后送气化炉焚烧。
再利用碱液碱度的方法：当煤气化系统排放灰水NH3－N＞500mg/L时，为减少煤气化系统污水生化处理的设备投资及运行费用，高氨废水依次通过废水均质池7和蒸氨装置8对高氨废水进行蒸氨/吹脱处理除氨氮，为保证灰水pH介于10－11的最佳处理工况，回收碱度可用于预调气化灰水的pH，减少新鲜碱液的使用量，降低运行成本，蒸氨/吹脱装置产生的10－15％氨水还可送至煤气化系统的硫回收装置或烟气脱硫装置再利用。
如图3所示，实施例3以处理能力5m3/h、总油浓度600ppm、NaOH质量浓度4％、Na2CO3质量浓度4％、pH为14的煤化工废碱液处理系统，以及净化废碱液用于煤气化污水生化处理系统为例，首先利用生产工艺装置排放的CO2废气在废水集水池1对含油煤制烯烃废碱液进行破乳，处理5m3/h废碱液，需要 600－800kg/h的CO2废气；破乳后废碱液提升至重力分离器2进行油水分离，其中浮油经溢流槽收集后自流至油水收集池，废碱液自流至气浮装置3；同时，重力分离器2压力进口设置H2O2加药管道混合器，利用重力分离器2的停留时间氧化部分溶解性油类物质(烯烃类物质)。在气浮装置3布水混合槽投加破乳剂、絮凝剂，浮于装置表面的油类物质经气浮刮泥机收集至浮渣槽，气浮装置中的废碱液经集水管收集至气浮出水池。气浮装置3出水经泵提升至油水分离器4，通过高密度滤芯截留分散油，油水分离器4内部设有集油区，收集的油类通过压力流至油水收集池，废碱液经压力流至中间水池，油水分离器4压力进口设置H2O2加药管道混合器，利用油水分离器4及中间水池的停留时间氧化部分溶解性油类物质(烯烃类物质)。中间水池废水经泵提升至臭氧及H2O2联合氧化破乳装置5，通过联合强氧化降解废碱液中的溶解性油类物质(芳烃类物质)。联合氧化破乳装置5出水压力流至核桃壳过滤器6，进一步去除废碱液剩余的各种油类物质，确保回收废碱液含油量降至40mg/L以下，达到系统再利用要求。经两级分离、氧化、过滤后去除废碱液中的油类物质，出水油含量降至40ppm，Na2CO3含量约9.3％。
回收油类处置方法：回收油类质量约66kg/d，经浮油储罐收集后定期送至煤仓与煤浆混合后送气化炉焚烧。
再利用碱液碱度的方法：当煤气化系统排放灰水NH3－N＜500mg/L时，灰水尚需进行生物脱氮处理，随着硝化/反硝化过程，灰水中综合碱度大量消耗，为维持高效生物脱氮系统的稳定运行，水解酸化池7、厌氧反应器8和高效脱氮生化处理9都需补充大量碱度，回收剩余碱度地利用可减少新鲜碱液的补充量，降低运行成本。
最后需要指出的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制。尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (7)

1.一种煤化工废碱液污染综合控制系统，其特征在于，包括：废碱液回收净化系统和废碱液再利用系统，所述废碱液回收净化系统包括：废水集水池、重力分离器、油水收集池、气浮装置、油水分离器、臭氧及H2O2联合氧化装置、核桃壳过滤器；所述废水集水池通过第一泵的提升连接至所述重力分离器，所述重力分离器连接所述气浮装置，并且所述重力分离器还经溢流槽连接所述油水收集池，所述气浮装置连接至所述油水分离器，所述油水分离器经第二泵提升连接至所述臭氧及H2O2联合氧化装置，所述臭氧及H2O2联合氧化装置连接所述核桃壳过滤器。
2.根据权利要求1所述的煤化工废碱液污染综合控制系统，其特征在于：所述重力分离器压力进口和油水分离器压力进口分别设置H2O2加药管道混合器。
3.根据权利要求1所述的煤化工废碱液污染综合控制系统，其特征在于：所述废碱液再利用系统包括：煤气化灰水除硬度废碱液再利用系统、煤气化灰水蒸氨废碱液再利用系统和煤气化污水生化处理废碱液再利用系统。
4.根据权利要求3所述的煤化工废碱液污染综合控制系统，其特征在于：所述煤气化灰水除硬度废碱液再利用系统包括一级反应池和组合式除硬装置，所述一级反应池通过第三泵连接至所述组合式除硬装置；所述煤气化灰水除硬度废碱液再利用系统用于煤气化系统闪蒸单元排放高硬度灰水，去除灰水中因钙镁离子形成的永久性硬度，除硬后的灰水可重新回用至气化系统，减少循环系统新鲜水的补给量，同时降低全系统的灰水硬度，解决设备、管道结垢堵塞问题。
5.根据权利要求3所述的煤化工废碱液污染综合控制系统，其特征在于：所述煤气化灰水蒸氨废碱液再利用系统包括废水均质池和蒸氨装置，所述废水均质池通过第四泵连接至所述蒸氨装置，所述蒸氨装置塔釜废液流至污水处理单元，所述蒸氨装置中10－15％氨水流至硫回收装置或烟气脱硫装置；当煤气化系统排放灰水NH3－N＞500mg/L时，为减少灰水生化处理的设备投资及运行费用，高氨废水需进行物化处理除氨氮(处理方法：蒸氨/吹脱)，在pH介于10￣11的工况下处理效率最佳，剩余碱度可充分用于预调气化灰水的pH，减少新鲜碱液的使用量，降低运行成本，蒸氨/吹脱装置产生的10￣15％氨水还可送至煤气化系统的硫回收装置或烟气脱硫装置再利用。
6.根据权利要求3所述的煤化工废碱液污染综合控制系统，其特征在于：所述煤气化污水生化处理废碱液再利用系统包括：水解酸化池、厌氧反应器和高效脱氮生化池；当煤气化系统排放灰水NH3－N＜500mg/L时，高氨灰水需进行高效生物脱氮处理，其机理为硝化/反硝化反应的不断循环，并伴随着灰水中综合碱度的大量消耗，为维持高效生物脱氮系统的稳定运行，系统需补充大量碱度，回收剩余碱度可充分用于此处，减少新鲜碱液的补充量，降低运行成本。
7.根据权利要求2所述的煤化工废碱液污染综合控制系统，其特征在于：所述废水集水池通入CO2进行破乳，后提升至所述重力分离器进行油水分离，其中浮油经所述溢流槽收集后自流至所述油水收集池，废碱液自流至所述气浮装置，同时利用所述重力分离器的停留时间氧化部分溶解性油类物质(烯烃类物质)，在所述气浮装置布水混合槽投加破乳剂和絮凝剂，浮于装置表面的油类物质经气浮刮泥机收集至浮渣槽，废碱液经集水管收集至气浮出水池；所述油水分离器通过高密度滤芯截留分散油，所述油水分离器内部设有集油区压力流至所述油水收集池，废碱液压力流至中间水池，利用所述油水分离器及中间水池的停留时间氧化溶解性油类物质(烯烃类物质)，通过所述联合强氧化降解废碱液中的溶解性油类物质(芳烃类物质)，所述联合氧化破乳装置出水压力流至所述核桃壳过滤器，进一步去除废碱液剩余的各种油类物质，确保回收废碱液含油量降至40mg/L以下，达到系统再利用要求。从而完成一整套的废碱液除油净化回收过程。
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