CN107827315B - 兰炭废水处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及兰炭废水处理领域，具体涉及一种兰炭废水处理方法，其包括预处理阶段和生化处理阶段，预处理阶段包括:兰炭废水依次经过除油、脱酸、脱氨和脱酚处理得到预处理废水，其中脱酸处理在脱酸塔，脱氨处理在脱氨塔，脱酚处理在酚油萃取塔，生化处理阶段包括：预处理废水依次经过水解酸化池、生化反应池、沉降池、混凝沉淀池和膜处理装置，得到透析水和浓缩水，透析水进入直立炭化炉的冷却段，浓缩水进入直立炭化炉的预热段。脱酸塔、脱氨塔和酚油萃取塔在特定的工艺条件下和其他工艺的共同配合可将兰炭废水回收用于熄焦，且所得的兰炭产品质量符合标准，实现了兰炭废水的循环使用，减少了环境污染。

Description

兰炭废水处理方法
技术领域
本发明涉及废水处理技术领域，具体涉及一种兰炭废水处理方法。
背景技术
兰炭，又称半焦，作为一种新型的炭素材料，以其固定炭、比电阻率和化学活性高及灰分、硫、磷、水分等杂质含量低的特性逐渐取代冶金焦而广泛用于电石、铁合金、硅铁等产品的生产。兰炭主要是以不粘煤为原料，采用中低温干馏工艺生产中的一种高固定碳含量的固体物质，兰炭生产、煤气净化过程中会产生废水，称之为兰炭废水，由于兰炭生产采用中低温干馏工艺，温度相对较低，故兰炭生产废水中含有大量未被高温氧化的污染物，其浓度要比焦化废水高出10倍左右，因而比焦化废水更难处理。其中，无机污染物主要有硫化物、氰化物、氨氮和硫氰化物等，其中氨氮含量高达5360mg/L、硫化物高达1.55mg/L，有机污染物主要为煤焦油类物质，还有多环芳香族化合物及含氮、氧、硫的杂环化合物，其中油含量高达1685mg/L，酚类化合物含量高达8440mg/L、COD含量高达41990mg/L。废水中所含的酚类、杂环化合物及氨氮会对人类、水产、农作物等造成危害，必须经过处理，使污染物含量达到一定标准后才能排放。
中国专利CN105060628A公开了一种兰炭废水处理方法，包括预处理阶段和生化处理阶段，生产废水经过隔油池沉淀进行油水分离，进入到调节池，调节池内的废水抽到混凝气浮池，经过气浮分离后，进行过滤，过滤后的滤液进入酚萃取系统，萃取脱酚后的废水进入氨吹脱塔内除去大部分的游离氨，经过预处理后的生产废水进入水解酸化池、从水解酸化池出来的废水进入HABR复合式厌氧折流板反应器，然后进入A/O处理系统，从A/O处理系统出来的废水进入沉淀池，再经曝气生物滤池，所得的废水中COD含量为32.88mg/L，氨氮含量为8.5mg/L，酚类含量为0.17mg/L，油含量为0.13mg/L，虽能够达到排放标准，但因其还含有氨氮、酚类、油类等杂质，如果用于兰炭熄焦，则这些杂质会影响兰炭的质量，因此其兰炭废水处理方法不能实现水的回收循环使用。
发明内容
因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中的兰炭废水处理工艺只能达到废水排放标准而不能回收利用的缺陷，从而提供一种能够将兰炭废水回收利用用于熄焦的兰炭废水处理方法，实现兰炭生产过程中水资源的重复利用。
本发明的技术方案为：
一种兰炭废水的处理方法，包括预处理阶段和生化处理阶段，所述预处理阶段包括:兰炭废水依次经过除油、脱酸、脱氨和脱酚处理得到预处理废水，其中所述脱酸处理在脱酸塔(1)中进行，塔顶压力为0.2～0.6Mpa，塔底压力为0.22～0.62Mpa，塔顶温度为35～50℃，塔底温度为130～145℃，回流比为1～7；所述脱氨处理在脱氨塔(2)中进行，塔顶压力为0.3～0.7Mpa，塔底压力为0.33～0.73Mpa，塔顶温度为136～150℃，塔底温度为148～160℃，回流比为2～9；所述脱酚处理在酚油萃取塔(3)中进行，操作压力为90～350Kpa，操作温度为25～65℃，溶剂比为2:1～9:1；所述生化处理阶段包括：所述预处理废水依次经过水解酸化池和生化反应池，进行降解和脱氮处理，得到的脱氮废水先后进入沉降池和混凝沉淀池；经过混凝沉淀池处理的废水，进入膜处理装置，通过反渗透作用得到透析水和浓缩水；所述透析水进入直立炭化炉的冷却段，所述浓缩水进入直立炭化炉的预热段。
所述脱酸塔的塔顶压力为0.3～0.5Mpa，塔底压力为0.32～0.52Mpa，塔顶温度为43℃，塔底温度为136℃，回流比为2～6。
所述脱氨塔的塔顶压力为0.4～0.6Mpa，塔底压力为0.43～0.63Mpa，塔顶温度为142℃，塔底温度为154℃，回流比为3～8。
所述酚油萃取塔的操作压力为100～300Kpa，操作温度为40～60℃，溶剂比为3:1～8:1。
所述脱酸塔的塔板数为25～45。
所述脱氨塔的塔板数为35～45。
所述酚油萃取塔的塔板数为70～90。
所述生化反应池采用短程硝化反硝化-厌氧氨氧化工艺。
所述除油采用的为钢砼结构的隔油池。
本发明技术方案，具有如下优点：
1.本发明提供的兰炭废水处理方法，包括预处理阶段和生化处理阶段，预处理阶段包括，兰炭废水经过除油后依次进入脱酸塔、脱氨塔和酚油萃取塔，在塔顶压力为0.2～0.6Mpa，塔底压力为0.22～0.62Mpa，塔顶温度为35～50℃，塔底温度为130～145℃，回流比为1～7的脱酸塔中通过汽提作用快速高效的去除了溶解在兰炭废水中的硫化氢等酸性物质，在塔顶压力为0.3～0.7Mpa，塔底压力为0.33～0.73Mpa，塔顶温度为136～150℃，塔底温度为148～160℃，回流比为2～9的脱氨塔中通过汽提作用快速高效的去除了溶解在兰炭废水中的氨，在操作压力为90～350Kpa，操作温度为25～65℃，溶剂比为2:1～9:1的酚油萃取塔中通过溶剂的萃取作用快速高效的除去了兰炭废水中的轻质酚，预处理阶段除去了兰炭废水中的油分、酸性物质、氨和轻质酚，降低了兰炭废水中的有机物含量，提高了兰炭废水的可生化能力；生化处理阶段包括，预处理后的废水依次进入水解酸化池、生化反应池、沉降池、混凝沉淀池和膜处理装置，水解酸化池将兰炭废水中大分子有机物和多环类有机物开环断裂成易降解的小分子的有机物如有机酸，小分子的有机物一般都有较好的生物降解性，因此提高了兰炭废水的可生化性，生化反应池通过活性污泥中的微生物的降解作用除去了兰炭废水中的有机污染物，沉淀池分离生化处理后的泥水混合液，分离出的污泥返回生化处理池，沉淀后的上清液进入混凝沉淀池通过絮凝作用除去兰炭废水中的细微悬浮物，膜处理装置通过反渗透作用得到透析水和浓缩水，透析水进入直立炭化炉的冷却段用于兰炭熄焦，熄焦产生的废水又可通过本发明提供的兰炭废水处理方法得到透析水，如此循环使用实现了兰炭废水的重复利用，减少了环境污染，而且经过熄焦得到兰炭产品中污染物含量少，全水分≤3.76wt/％，干基灰分≤1.03wt/％，干基挥发分≤1.04wt/％，干基固定碳≥93.26wt/％，产品质量高，浓缩水进入直立炭化炉的预热段用于降低原煤进入煤炉时产生的粉尘量。
2.本发明提供的兰炭废水处理方法，生化反应池中采用短硝化反硝化-厌氧氨氧化工艺，可以节省曝气量，不需额外补加有机碳源，节省成本。
3.本发明提供的兰炭废水处理方法，生化反应池内有悬浮球填料和活性污泥，悬浮球填料具有高开孔率、高比面积的特点，可为微生物提供良好的环境，悬浮球填料上附着的活性微生物和活性污泥中的微生物共同用于降解水中的有机污染物，提高了兰炭废水的生化处理的速度。
4.本发明提供的兰炭废水处理方法，除油采用的为钢砼结构的隔油池，相较于普通的隔油池，能承受更多的压力，可用于大规模的生产，隔油池上部回收浮油，隔油池下部回收重油，减少资源的浪费。
5.本发明提供的兰炭废水处理方法，脱酸塔、脱氨塔、苯酚萃取塔采用的塔板为一种膜喷射无返混塔板，具有塔板效率高，不易堵塞的特点，能够将兰炭废水中的酸、氨、苯酚快速高效的得到分离。
6.本发明提供的兰炭废水处理方法，膜处理装置采用的为高效防堵塞的反渗透膜，其可以使颗粒物不在膜表面富集，维持膜通透不受影响，避免膜堵塞的问题，快速高效的处理含盐废水。
7.本发明提供的兰炭废水处理方法，得到的透析水用于兰炭的生产，降低了污染，提高了煤炭资源的清洁利用水平，且处理方法简单、容易实现工业化生产。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例1中兰炭废水处理方法的工艺流程图；
附图标记：
1-脱酸塔；2-脱氨塔；3-酚油萃取塔；4-水解酸化池；5-生化反应池；6-沉降池；7-混凝沉淀池；8-膜处理装置；9-直立炭化炉；10-隔油池。
具体实施方式
下面将对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。
本发明中悬浮球填料生产厂家为宜兴景天环保科技有限公司，规格为Φ50，高效防堵塞反渗透膜生产厂家为济南海德水处理设备有限公司，型号为BW-4040，脱酸塔、脱氨塔、酚油萃取塔中塔板均为膜喷射无返混塔板，其厂家为天津市创举科技股份有限公司。
实施例1
图1是本发明实施例1中兰炭废水处理方法的一个具体示例的工艺流程图，原料块煤以16t/h的速度从直立炭化炉9上部进入炭化室，直立炭化炉9预热段温度为350℃，干馏温度为750℃，冷却段上部温度180℃，冷却段下部温度为70℃，直立炭化炉9产生的焦料以11t/h的速度被刮焦机刮出并被皮带机输送到焦厂进行筛分，筛分后得到兰炭产品，直立炭化炉9产生的兰炭废水经过钢砼结构隔油池10，在上部得到浮油，在下部得到重油，除去重油和浮油的污水从钢砼结构隔油池10中部进入脱酸塔1中部的进口，其塔板数为20，塔顶压力为0.2Mpa，塔底压力为0.22Mpa，塔顶温度为35℃，塔底温度为135℃，回流比为1，通过气提作用，将除油废水中酸性气体从脱酸塔1塔顶的出口排出，从脱酸塔1塔底的出口得到的脱酸废水进入脱氨塔2中部的进口，其塔板数为80，塔顶压力为0.7Mpa，塔底压力为0.73Mpa，塔顶温度为136℃，塔底温度为160℃，回流比为9，通过气提作用，将除酸废水中氨从脱氨塔2的塔顶的出口排出，从脱氨塔2塔底的出口得到的脱氨废水进入酚油萃取塔3的塔顶的进口，其塔板数为60，塔顶操作压力为90Kpa，塔底操作压力为100Kpa，塔顶温度为25C，塔底温度为30℃，溶剂比为2:1，通过甲基异丁基酮的萃取作用，溶解在脱氨废水中的酚油类物质与甲基异丁基酮从塔顶的出口排出，从酚油萃取塔3的塔底的出口得到的废水进入水解酸化池4底部的进口进行酸化处理，使大分子、多环类有机物开环断链降解后，水解酸化池中的上清液进入生化反应池5，生化反应池5内活性污泥中的微生物和塑料球形填料附有的活性微生物，采用短程硝化反硝化-厌氧氨氧化工艺，除去废水中的氮，得到的废水经过沉降池6进行分离，分离出的污泥返回生化反应池5，上清液进入混凝沉淀池7，通过絮凝作用进一步除去废水中的悬浮物及其他杂质，混凝沉淀池7得到的上清液经过高效防堵塞反渗透膜处理，得到透析水和浓缩水，透析水进入直立炭化炉9的下部冷却段用于兰炭的熄焦，用量为2.0t/h，浓缩水进入直立炭化炉9的预热段用于降低原煤进入煤炉时产生的粉尘量,用量为0.2t/h。
实施例2
直立炭化炉9产生的兰炭废水处理过程同实施例1，区别在于脱酸塔1、脱氨塔2、酚油萃取塔3的工艺参数不同，本实施例中脱酸塔1塔板数为30，塔顶操作压力为0.4Mpa，塔底操作压力为0.42Mpa，塔顶温度为43℃，塔底温度为136℃，回流比为4，脱氨塔2的塔板数为40，塔顶操作压力为0.5Mpa，塔底操作压力为0.53Mpa，塔顶温度为142℃，塔底温度为154℃，回流比为6，酚油萃取塔3的塔板数为75，塔顶操作压力为150Kpa，塔底操作压力为160Kpa，塔顶温度为45℃，塔底温度为50℃，溶剂比为5:1。
实施例3
直立炭化炉9产生的兰炭废水处理过程同实施例1，区别在于脱酸塔1、脱氨塔2、酚油萃取塔3的工艺参数不同，本实施例中脱酸塔1塔板数为35，操作压力为0.45Mpa，塔顶温度为45℃，塔底温度为135℃回流比为5；脱氨塔2的塔板数为45，塔顶操作压力为0.55Mpa，塔底操作压力为0.58Mpa，塔顶温度为140℃，塔底温度为148℃，回流比为4；酚油萃取塔3的塔板数为80，塔顶操作压力为200Kpa，塔底操作压力为210Kpa，塔顶温度为55℃，塔底温度为60℃，溶剂比为8:1。
实施例4
直立炭化炉9产生的兰炭废水处理过程同实施例1，区别在于脱酸塔1、脱氨塔2、酚油萃取塔3的工艺参数不同，本实施例中脱酸塔1塔板数为70，塔顶操作压力为0.6Mpa，塔底操作压力为0.62Mpa，塔顶温度为50℃，塔底温度为145℃，回流比为7；脱氨塔2的塔板数为30，塔顶操作压力为0.3Mpa，塔底操作压力为0.33Mpa，塔顶温度为150℃，塔底温度为160℃，回流比为2；酚油萃取塔3的塔板数为120，塔顶操作压力为340Kpa，塔底操作压力为350Kpa，塔顶温度为50℃，塔底温度为55℃，溶剂比为3:1。
实施例5
直立炭化炉9产生的兰炭废水处理过程同实施例1，区别在于脱酸塔1、脱氨塔2、酚油萃取塔3的工艺参数不同，本实施例中脱酸塔1塔板数为25，塔顶操作压力为0.5Mpa，塔底操作压力为0.52Mpa，塔顶温度为42℃，塔底温度为135℃，回流比为6；脱氨塔2的塔板数为55，塔顶操作压力为0.6Mpa，塔底操作压力为0.63Mpa，塔顶温度为140℃，塔底温度为152℃，回流比为3；酚油萃取塔3的塔板数为85，塔顶操作压力为300Kpa，塔底操作压力为310Kpa，塔顶温度为40℃，塔底温度为45℃，溶剂比为4:1。
实施例6
直立炭化炉9产生的兰炭废水处理过程同实施例1，区别在于脱酸塔1、脱氨塔2、酚油萃取塔3的工艺参数不同，本实施例中脱酸塔1塔板数为45，塔顶操作压力为0.3Mpa，塔底操作压力为0.32Mpa，塔顶温度为40℃，塔底温度为142℃，回流比为2；脱氨塔2的塔板数为35，塔顶操作压力为0.4Mpa，塔底操作压力为0.43Mpa，塔顶温度为142℃，塔底温度为154℃，回流比为8；酚油萃取塔3的塔板数为90，塔顶操作压力为100Kpa，塔底操作压力为110Kpa，塔顶温度为60℃，塔底温度为65℃，溶剂比为9:1。
对比例1
原料块煤以16t/h的速度从直立炭化炉9上部进入炭化室，直立炭化炉9预热段温度为350℃，干馏温度为750℃，冷却段上部温度180℃，冷却段下部温度为70℃，直立炭化炉9产生的焦料以11t/h的速度被刮焦机刮出并被皮带机输送到焦厂进行筛分，筛分后得到兰炭产品，直立炭化炉9产生的兰炭废水按照中国专利文献CN105060628A中的实施例1的方法进行处理。
对比例2
直立炭化炉9产生的兰炭废水处理过程同实施例1，区别在于脱酸塔1、脱氨塔2、酚油萃取塔3的工艺参数不同，本实施例中脱酸塔1塔板数为10，塔顶操作压力为0.7Mpa，塔底操作压力为0.72MPa，塔顶温度为55℃，塔底温度为155℃，回流比为8；脱氨塔2的塔板数为85，塔顶操作压力为0.2Mpa，塔底操作压力为0.23Mpa，塔顶温度为130℃，塔底温度为169℃，回流比为2；酚油萃取塔3的塔板数为140，塔顶操作压力为80Kpa，塔底操作压力为85Kpa，塔顶温度为70℃，塔底温度为75℃，溶剂比为1:1。
实验例1
对实施例1-6和对比例1和2得到的透析水进行水质分析，实验结果如表1所示：
表1
Figure BDA0001448620960000101
Figure BDA0001448620960000111
实验例2
实施例1-6得到的透析水和对比例1和2得到的后处理进入直立炭化炉的下部冷却段对用于兰炭的熄焦，对所得兰炭的产品质量进行测定，实验结果如表2所示：
表2
Figure BDA0001448620960000112
Figure BDA0001448620960000121
表2续
分析项目 COD(g/t) 氨氮(g/t) 总酚(g/t) 油(g/t) 硫化物(g/t)
实施例1 ～0 ～0 0.058 0.136 0.0076
实施例2 ～0 ～0 0.036 0.116 ～0
实施例3 ～0 ～0 0.04 0.120 ～0
实施例4 ～0 ～0 0.054 0.132 0.0072
实施例5 ～0 ～0 0.044 0.124 0.007
实施例6 ～0 ～0 0.052 0.13 ～0
对比例1 65.76 17 0.72 0.58 0.06
对比例2 63.3 15.92 0.3 0.22 0.03
注：熄焦水用量为2吨水/吨兰炭。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (9)

1.一种兰炭废水处理方法，包括预处理阶段和生化处理阶段，其特征在于，所述预处理阶段包括:
兰炭废水依次经过除油、脱酸、脱氨和脱酚处理得到预处理废水，其中所述脱酸处理在脱酸塔（1）中进行，塔顶压力为0.2～0.6 Mpa，塔底压力为0.22～0.62 Mpa，塔顶温度为35～50˚C，塔底温度为130～145 ˚C，回流比为1～7；所述脱氨处理在脱氨塔（2）中进行，塔顶压力为0.3～0.7 Mpa，塔底压力为0.33～0.73 Mpa，塔顶温度为136～150 ˚C，塔底温度为148～160 ˚C，回流比为2～9；所述脱酚处理在酚油萃取塔（3）中进行，操作压力为90～350Kpa，操作温度为25～65 ˚C，溶剂比为2:1～9:1，甲基异丁基酮作为萃取剂；
所述生化处理阶段包括：
所述预处理废水依次经过水解酸化池（4）和生化反应池（5），进行降解和脱氮处理，得到的脱氮废水先后进入沉降池（6）和混凝沉淀池（7）；
经过所述混凝沉淀池（7）处理的废水，进入膜处理装置（8），通过反渗透作用得到透析水和浓缩水；
所述透析水进入直立炭化炉（9）的冷却段，所述浓缩水进入直立炭化炉（9）的预热段。
2.根据权利要求1所述的兰炭废水处理方法，其特征在于，所述脱酸塔（1）的塔顶压力为0.3～0.5 Mpa，塔底压力为0.32～0.52 Mpa，塔顶温度为43˚C，塔底温度为136˚C，回流比为2～6。
3.根据权利要求1所述的兰炭废水处理方法，其特征在于，所述脱氨塔（2）的塔顶压力为0.4～0.6 Mpa，塔底压力为0.43～0.63 Mpa，塔顶温度为142 ˚C，塔底温度为154 ˚C，回流比为3～8。
4.根据权利要求1所述的兰炭废水处理方法，其特征在于，所述酚油萃取塔（3）的操作压力为100～300 Kpa，操作温度为40～60 ˚C，溶剂比为3:1～8:1。
5.根据权利要求2所述的兰炭废水处理方法，其特征在于，所述脱酸塔（1）的塔板数为25～45。
6.根据权利要求3所述的兰炭废水处理方法，其特征在于，所述脱氨塔（2）的塔板数为35～45。
7.根据权利要求4所述的兰炭废水处理方法，其特征在于，所述酚油萃取塔（3）的塔板数为70～90。
8.根据权利要求1-7任一所述的兰炭废水处理方法，其特征在于，所述生化反应池（5）采用短程硝化反硝化-厌氧氨氧化工艺。
9.根据权利要求1所述的兰炭废水处理方法，其特征在于，所述除油采用的为钢砼结构的隔油池（10）。
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