CN112537873A - 一种含细微粉尘煤化工废水的处理工艺和装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种含细微粉尘煤化工废水的处理工艺和装置，属于化学工程分离技术领域。该装置包括过滤器，气浮除油装置，渗透汽化‑分级冷凝装置，残余液收集器，蒸氨处理装置和生化处理装置。该工艺先将所述废水进行过滤处理除去废水中的悬浮颗粒物，过滤处理后的废水进行气浮除油，除油出水流入渗透汽化原料储槽经渗透汽化‑分级冷凝工艺处理，分离出酚类化合物；渗透汽化残余液从渗透汽化原料储槽中流入残余液收集器中，在残余液收集器中静置使微小粉尘团聚而发生沉降分层，将残余液连接过滤器进行除尘处理，除尘的废水进行蒸氨处理，蒸氨废水进行生化处理。本发明解决了微小粉尘无法通过过滤或絮凝剂等去除的问题；直接得到了高纯度的苯酚产品。

Description

一种含细微粉尘煤化工废水的处理工艺和装置
技术领域
本发明涉及一种含细微粉尘煤化工废水的处理工艺和装置，属于化学工程分离技术领域。
背景技术
煤化工废水一般色度大，颜色呈深褐色，污染程度高，且成分较为复杂，含有大量的悬浮固体、焦油、氨和酚类化合物等。这种废水用常规的生化、过滤、反渗透等方法不能直接处理，一般可通过沉淀、萃取、汽提等工艺方法，对废水进行初级处理，除去废水中部分灰渣、酚类、油类等物质。在逐步经过酚、氨回收、生化处理等工艺过程处理后，使废水达到国家排放标准后排放。其中，在废水中的粉尘一部分为大颗粒的悬浮颗粒，可通过过滤等常规方式去除，但有一部分微米级以下的粉尘，由于被废水中的有机物包裹，难以通过过滤法或加入絮凝剂等方法除去，这部分粉尘往往被传统的分离技术所忽略，造成废水处理效果不佳，分离回收得到的酚类产品纯度不高等。因此，开发用于处理针对煤化工废水中含有微米级以下粉尘的技术具有重要应用价值。
粗酚是对煤焦油蒸馏得到的含酚馏份进行加工得到的。主要用于提取苯酚、邻甲酚、间对甲酚、二甲酚、3,5-二甲酚等，是高级绝缘漆的溶剂，也是塑料、医药、防霉剂等行业的重要原料。目前粗酚提取工艺主要采用精馏法，利用酚水化合物的沸点差异，采用精馏方法加工粗酚，有效提取酚物质，该方法提取效果明显，操作简单，但提取后还需进行脱酸、除氨净水等处理环节，处理复杂、能量消耗大、成本较高。此外，还可通过萃取法提取酚类化合物。中国专利CN 110655259 A公开了一种煤化工废水萃取脱酚资源化处理工艺，该方法采用萃脱剂，并且利用渗透汽化处理将萃取剂与酚类化合物分离，使萃取剂可回收重复利用，但由于萃取技术需要添加萃取剂，因此该方法处理工序复杂，萃取剂分离困难，连续性差。
发明内容
本发明旨在提供一种含细微粉尘煤化工废水的处理工艺和装置，该方法易操作、可连续性运行，不需外加其他的化学试剂，可进行多相分离，能用其分离微米级以下粉尘并分离回收废水中的酚类有机物；解决了煤化工废水处理过程中忽略的微米级粉尘的分离问题，同时得到高纯度的苯酚产品。
本发明的工作原理：利用具有高吸附选择性渗透汽化膜优先吸附有机物的特点，将微小粉尘表面的有机物除去，使表面没有有机层的微小粉尘可通过静电相互作用而团聚，进而发生固-液两相的沉降分层。另外，渗透汽化-分级冷凝耦合工艺由于膜的下游侧抽真空，使膜吸附的有机物与水汽化。在分级冷凝工段中，容易冷凝的有机蒸汽首先被截留在第一级冷凝器中，未被冷凝的水蒸气与少量有机蒸汽被截留在第二级冷凝器中。通过渗透汽化-分级冷凝耦合工艺可直接从一级储料罐中回收得到纯度大于99.5 wt%的苯酚产品，无需外加其他的化学试剂，保证了工艺的连续性，简化工艺流程。因此该处理方法一方面回收了废水中的有价物质，可产生一定的经济效益；另一方面也使废水的处理达到标准。
本发明提供了一种含细微粉尘煤化工废水的处理工艺，该处理工艺先将煤气化废水连接第一过滤器进行过滤处理，以除去废水中的悬浮颗粒物，除去悬浮物的废水进行气浮除油，除油废水流入渗透汽化原料储槽经渗透汽化-分级冷凝工艺处理，从而分离出酚类化合物；渗透汽化残余液从渗透汽化原料储槽中流入残余液收集器中，在残余液收集器中静置使微小粉尘团聚而发生沉降分层，将静置分层的残余液连接第二过滤器进行除尘处理，除尘废水进行蒸氨处理，蒸氨废水进入下一步生化处理。
上述方案中，所述的煤化工废水中酚类含量为500~50000mg/L。
上述方案中，所述的渗透汽化-分级冷凝装置包含渗透汽化原料储槽，渗透汽化原料储槽连接料液循环泵，料液循环泵连接渗透汽化槽，渗透汽化槽连接第一级冷凝器，第一级冷凝器下方连接着第一储料罐，第一级冷凝器串联第二级冷凝器，第二级冷凝器下方连接第二储料罐，第二级冷凝器的出口连接真空泵，第二储料罐的出口连接渗透汽化原料储槽形成循环体系。
上述方案中，所述的第一冷凝器中获得的高纯度苯酚的纯度大于99.5 wt%；第二冷凝器截留未被冷凝的蒸汽与小部分有机蒸汽。
上述方案中，所述的渗透汽化-分级冷凝处理采用抽真空法；渗透汽化膜下游的低压真空条件为绝压在30-2000 Pa范围；渗透汽化膜优选为聚醚嵌段聚酰胺复合平板膜；渗透汽化原料储槽操作温度为30-100 ℃；第一级冷凝器操作温度为-30~30 ℃；第二冷凝器的操作温度为-200-50 ℃；最终的酚类化合物回收率能达到95%。
上述方案中，所述的煤化工废水的粉尘粒径在1 μm以下。
本发明提供了一种含细微粉尘煤化工废水的处理装置，包括依次连接的第一过滤器、气浮除油装置、渗透汽化-分级冷凝装置、残余液收集器、第二过滤器、蒸氨处理装置和生化处理装置；所述的渗透汽化-分级冷凝装置包含渗透汽化原料储槽，渗透汽化原料储槽连接料液循环泵，料液循环泵连接渗透汽化槽，渗透汽化槽连接第一级冷凝器，第一级冷凝器下方连接着第一储料罐，第一级冷凝器串联第二级冷凝器，第二级冷凝器下方连接第二储料罐，第二级冷凝器的出口连接真空泵，第二储料罐出口连接渗透汽化原料储槽形成循环体系。
本发明的有益效果：
（1）利用渗透汽化亲有机物的特点，除去微小粉尘表面的有机物，使微小粉尘可通过静电相互作用而团聚发生固-液两相的沉降分层，便于回收处理；而且同时可以得到较高纯度的粗酚产品，降低了运行成本；从而可以有效提高经济效益；
（2）该处理方法在酚类化合物处理方面取代了萃取工艺；
（3）该处理方法可连续性运行；
（4）处理煤化工废水时，不需外加其他的化学试剂；
（5）操作简单高效，利于工业化生产。
附图说明
图1是含细微粉尘煤化工废水处理装置的示意图。
图中：1-第一过滤器；2-气浮除油装置；3-渗透汽化原料储槽；4-料液循环泵；5-渗透汽化槽；6-第一级冷凝器；7-第二级冷凝器；8-真空泵；9-第一储料罐；10-第二储料罐；11-残余液收集器；12-第二过滤器；13-蒸氨处理装置；14-生化处理装置；A-煤气化废水；B-除去悬浮物的废水；C-除油废水；D-渗透汽化残余液；E-静置分层的残余液；F-除尘废水。
具体实施方式
下面通过实施例来进一步说明本发明，但不局限于以下实施例。
如图1所示，本发明提供了一种含细微粉尘煤化工废水的处理装置，包括依次连接的第一过滤器1、气浮除油装置2、渗透汽化-分级冷凝装置、残余液收集器11、第二过滤器12、蒸氨处理装置13和生化处理装置14；所述的渗透汽化-分级冷凝装置包含渗透汽化原料储槽3，渗透汽化原料储槽3连接料液循环泵4，料液循环泵4连接渗透汽化槽5，渗透汽化槽5连接第一级冷凝器6和第一储料罐9，第一级冷凝器6串联第二级冷凝器7，第二级冷凝器7连接第二储料罐10，第二级冷凝器7的出口连接真空泵8；第二储料罐10出口连接渗透汽化原料储槽3形成循环体系；蒸氨处理装置13后续工序为生化处理14。
上述装置的工艺流程为：该处理工艺先将煤气化废水A连接第一过滤器1进行过滤处理，以除去废水中的悬浮颗粒物，除去悬浮物的废水B进行气浮除油，除油废水C流入渗透汽化原料储槽3经渗透汽化-分级冷凝工艺处理，从而分离出酚类化合物；渗透汽化残余液D从渗透汽化原料储槽3中流入残余液收集器11中，在残余液收集器11中静置使微小粉尘团聚而发生沉降分层，将静置分层的残余液E连接第二过滤器12进行除尘处理，除尘废水F进行蒸氨处理，蒸氨废水进入下一步生化处理。
实施例1：
具体的实施方式如图1所示的装置流程，来自山西省安泰集团的煤化工废水油含量100 mg/L，苯酚含量为3000 mg/L，氨氮含量为2000 mg/L，所述的煤化工废水的粉尘粒径在1 μm以下；采用如下方法处理：
将煤化工废水连接过滤器，进行过滤处理，除去悬浮颗粒，再进行气浮除油处理，气浮除油为部分加压溶气气浮，除油单元出水油含量为9 mg/L；
将上述除油处理后的废水进行渗透汽化-分级冷凝处理，渗透汽化采用下游侧抽真空法，渗透汽化膜下游压力维持在绝压1200 Pa范围；渗透汽化膜为聚醚嵌段聚酰胺复合膜，膜组件中的渗透汽化膜面积为20.4 cm2；原料液储槽操作温度为70 ℃，第一级冷凝器操作温度为-15 ℃，第二冷凝器的操作温度为-196 ℃，最终的酚类化合物回收率98 %，苯酚的纯度为99.5 %；
将上述渗透汽化处理后在渗透汽化储槽内残余液废水输送到残余液收集器内，静置12小时，使残余液中的小颗粒粉尘发生团聚并沉降，可观察到固-液相分离的现象，在将静置后的残余液进行过滤除尘处理；
过滤除尘后的废水进行蒸氨处理，蒸氨技术为直接蒸氨，蒸氨单元出水温度为100℃，蒸氨出水氨氮含量为75 mg/L；
将蒸氨出水进行生化处理。
实施例2：
来自山西省安泰集团的煤化工废水油含量50 mg/L，苯酚含量为2000 mg/L，氨氮含量为2000 mg/L，所述的煤化工废水的粉尘粒径在1 μm以下；采用如下方法处理：
将煤化工废水连接过滤器，进行过滤处理，除去悬浮颗粒，再进行气浮除油处理，气浮除油为全流程加压溶气气浮，除油单元出水油含量为6 mg/L；
将上述除油处理后的废水进行渗透汽化-分级冷凝处理，渗透汽化采用下游侧抽真空法，渗透汽化膜下游压力维持在绝压250 Pa范围；渗透汽化膜为聚醚嵌段聚酰胺复合膜，膜组件中的渗透汽化膜面积为20.4 cm2；原料液储槽操作温度为80 ℃，第一级冷凝器操作温度为-15 ℃，第二冷凝器的操作温度为-196 ℃，最终的酚类化合物回收率97 %，苯酚的纯度为99.8 %；
将上述渗透汽化处理后在渗透汽化储槽内残余液废水输送到残余液收集器内，静置12小时，使残余液中的小颗粒粉尘发生团聚并沉降，可观察到固-液相分离的现象，在将静置后的残余液进行过滤除尘处理；
过滤除尘后的废水进行蒸氨处理，蒸氨技术为直接蒸氨，蒸氨单元出水温度为105℃，蒸氨出水氨氮含量为85 mg/L；
将蒸氨出水进行生化处理。
实施例3：
来自山西省安泰集团的煤化工废水油含量80 mg/L，苯酚含量为1500 mg/L，氨氮含量为1000 mg/L，所述的煤化工废水的粉尘粒径在1 μm以下；采用如下方法处理：
将煤化工废水连接过滤器，进行过滤处理，除去悬浮颗粒，再进行气浮除油处理，气浮除油为部分回流加压溶气气浮，除油单元出水油含量为7 mg/L；
将上述除油处理后的废水进行渗透汽化-分级冷凝处理，渗透汽化采用下游侧抽真空法，渗透汽化膜下游压力维持在绝压50 Pa范围；渗透汽化膜为聚醚嵌段聚酰胺复合膜，膜组件中的渗透汽化膜面积为20.4 cm2；原料液储槽操作温度为60 ℃，第一级冷凝器操作温度为-15 ℃，第二冷凝器的操作温度为-196 ℃，最终的酚类化合物回收率95 %，苯酚的纯度为99.2 %；
将上述渗透汽化处理后在渗透汽化储槽内残余液废水输送到残余液收集器内，静置12小时，使残余液中的小颗粒粉尘发生团聚并沉降，可观察到固-液相分离的现象，在将静置后的残余液进行过滤除尘处理；
过滤除尘后的废水进行蒸氨处理，蒸氨技术为直接蒸氨，蒸氨单元出水温度为105℃，蒸氨出水氨氮含量为40 mg/L；
将蒸氨出水进行生化处理。

Claims (7)

1.一种含细微粉尘煤化工废水的处理工艺，其特征在于包括以下步骤：先将煤气化废水连接第一过滤器进行过滤处理，以除去废水中的悬浮颗粒物，除去悬浮物的废水进行气浮除油，除油废水流入渗透汽化原料储槽经渗透汽化-分级冷凝工艺处理，从而分离出酚类化合物；渗透汽化残余液从渗透汽化原料储槽中流入残余液收集器中，在残余液收集器中静置使微小粉尘团聚而发生沉降分层，将静置分层的残余液连接第二过滤器进行除尘处理，除尘废水进行蒸氨处理，蒸氨废水进入下一步生化处理。
2.根据权利要求1所述的含细微粉尘煤化工废水的处理工艺，其特征在于：所述的煤化工废水中酚类含量为500~50000mg/L。
3.根据权利要求1所述的含细微粉尘煤化工废水的处理工艺，其特征在于：所述的渗透汽化-分级冷凝装置包含渗透汽化原料储槽，渗透汽化原料储槽连接料液循环泵，料液循环泵连接渗透汽化槽，渗透汽化槽连接第一级冷凝器，第一级冷凝器下方连接着第一储料罐，第一级冷凝器串联第二级冷凝器，第二级冷凝器下方连接第二储料罐，第二级冷凝器的出口连接真空泵，第二储料罐的出口连接渗透汽化原料储槽形成循环体系。
4.根据权利要求3所述的含细微粉尘煤化工废水的处理工艺，其特征在于：所述的第一冷凝器中获得的高纯度苯酚的纯度大于99.5 wt%；第二冷凝器截留未被冷凝的蒸汽与小部分有机蒸汽。
5.根据权利要求3所述的含细微粉尘煤化工废水的处理工艺，其特征在于：所述的渗透汽化-分级冷凝处理采用抽真空法；渗透汽化膜下游的低压真空条件为绝压在30-2000 Pa范围；渗透汽化膜优选为聚醚嵌段聚酰胺复合平板膜；渗透汽化原料储槽操作温度为30-100 ℃；第一级冷凝器操作温度为-30-30 ℃；第二冷凝器的操作温度为-200-50 ℃；最终的酚类化合物回收率能达到95 %。
6.根据权利要求1所述的含细微粉尘煤化工废水的处理工艺，其特征在于：所述的煤化工废水的粉尘粒径在1 μm以下。
7.一种含细微粉尘煤化工废水的处理装置，用于实施权利要求1~6任一项所述的含细微粉尘煤化工废水的处理工艺，其特征在于：包括依次连接的第一过滤器、气浮除油装置、渗透汽化-分级冷凝装置、残余液收集器、第二过滤器、蒸氨处理装置和生化处理装置；所述的渗透汽化-分级冷凝装置包含渗透汽化原料储槽，渗透汽化原料储槽连接料液循环泵，料液循环泵连接渗透汽化槽，渗透汽化槽连接第一级冷凝器，第一级冷凝器下方连接着第一储料罐，第一级冷凝器串联第二级冷凝器，第二级冷凝器下方连接第二储料罐，第二级冷凝器的出口连接真空泵，第二储料罐出口连接渗透汽化原料储槽形成循环体系。
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