CN109250854A - 兰炭废水的处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种兰炭废水的处理方法，其包括以下步骤：兰炭废水分离得到焦油及脱焦油废水；调节脱焦油废水的PH值并预热后的接入负压脱氨塔，低压蒸汽接入负压脱氨塔塔底，负压脱氨塔内设有Z型塔板，脱焦油废水以低压蒸汽为热源，并在Ｚ型塔板的作用下逐层沸腾喷射脱氨得到氨蒸汽和脱氨废水，脱氨废水经负压脱氨塔塔底流出并与PH值为9‑12的脱焦油废水进行热交换以预热脱焦油废水，脱焦油废水在负压脱氨塔内的沸腾温度为60‑75℃，低压蒸汽的压力≤0.25Mpa；预热脱焦油废水后的脱氨废水经脱酚塔浓缩形成浓缩水，浓缩水结晶并分离得到酚盐和碱液。本发明提供的兰炭废水的处理方法不仅可以有效回收废水中的焦油、氨及酚，而且处理效果好，运行成本低。

Description

兰炭废水的处理方法
技术领域
本发明涉及水污染治理技术领域，具体的，涉及一种兰炭废水的处理方法。
背景技术
兰炭是以长焰煤、不粘煤或弱粘煤为原料，在中低温(约650℃)干馏热解得到的较低挥发固体炭质物质，又称半焦。兰炭具有高固定碳、高比电阻、高化学特性的特征，其广泛应用于电石、铁合金、化肥造气、高炉喷吹和民用清洁型煤制造等行业。兰炭废水主要为兰炭生产过程中的除尘洗涤水、荒煤气中的冷凝水和剩余氨水等。与焦炭高温(约1000℃)干馏工艺相比较，兰炭生产工艺中低温干馏脱除挥发份所生成的煤气未经高温二次裂解，荒煤气洗涤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。
目前，国内处理兰炭废水常用如下两种方式：
一、生化处理：焦化废水的成份特别复杂，可生化性低，而经常说的零排放，仅是把处理后的废水重新用于生产中(比如熄焦方面)，用于熄焦时，仅是把废水变成废气排入大气中，还会造成污染；
二、焚烧处理：废水直接喷入煤气燃烧的火焰中，从化学基础原理而言，属不完全燃烧，势必产生大量的CO，而针对部分有机物，如氨和氰，无法彻底去除，而大量的CO需要在1100℃下存在时间为1s，才能氧化成CO2，另外焚烧炉占地面积很大，焚烧的热量又无法充分利用，水无法再行利用，造成能源和水的极大浪费，同时维护和运行成本偏高，在焚烧处理过程中，所含的氰化物和部分氨氰化物无法进行处理后再排到大气中，造成大气污染。
以上二种方法还有一个共同的不足之处，即废水中的一些有用成分，如焦油、酚、氨等没有进行回收，使资源得不到回收利用，这不仅造成资源的重大浪费，还污染了环境。
因此，有必要提供一种新的兰炭废水的处理方法以避免上述问题。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供一种兰炭废水的处理方法，该方法不仅可以有效回收废水中的焦油、氨及酚，而且处理效果好，运行成本低。
本发明的技术方案如下：
一种兰炭废水的处理方法，包括以下步骤：
除油：兰炭废水在原水容器中经重力沉降分离得到焦油及脱焦油废水；
脱氨：将脱焦油废水调节至PH值为9-12后预热，预热后的脱焦油废水接入负压脱氨塔顶部，来自外界的低压蒸汽接入负压脱氨塔塔底，其中，负压脱氨塔内设有Z型塔板，预热后的脱焦油废水以低压蒸汽为热源，并在Ｚ型塔板的作用下逐层沸腾喷射脱氨得到氨蒸汽和脱氨废水，脱氨废水经负压脱氨塔塔底流出并与PH值为9-12的脱焦油废水进行热交换以预热脱焦油废水，脱焦油废水在负压脱氨塔内的沸腾温度为60-75℃，低压蒸汽的压力≤0.25Mpa；
脱酚：预热脱焦油废水后的脱氨废水经脱酚塔浓缩形成浓缩水，且浓缩水达到浓缩温度下酚盐的饱和度，浓缩水结晶并分离得到酚盐和碱液，其中，酚盐与二氧化碳在填料反应塔反应中反应得到结晶粗酚与碳酸氢钠，浓缩产生的蒸汽经冷凝后排出。
优选地，在除油步骤中，预先将兰炭废水加热至45-55℃。
优选地，原水容器内设有盘管，浓缩产生的蒸汽经盘管与兰炭废水热交换以将兰炭废水加热至80-85℃。
优选地，脱酚塔设有N个，预热脱焦油废水后的脱氨废水依次经多个脱酚塔浓缩，且按预热脱焦油废水后的脱氨废水的流动方向，第M个脱酚塔浓缩产生的蒸汽进入第M+1个脱酚塔作为脱氨废水蒸发的热源，其中，N为大于1的整数， M为不小于1，且小于N的整数。
优选地，在除油步骤中，自原水容器中流出的脱焦油废水还经过多介质过滤器过滤，多介质过滤器截留显形油滴并将脱焦油废水排出。
优选地，多介质过滤器通过控制其进、出口压差反冲洗，且冲洗水进入原水容器除油。
优选地，脱焦油废水接入负压脱氨塔前，还在每升脱焦油废水中加入0-40 mg脱氮剂，其中，脱氮剂含有O、H、OH、CH、CH2中至少一种原子和离子活性基团。
优选地，在脱酚步骤中，浓缩水结晶后通过离心分离或/和重力沉降分离得到酚盐和碱液。
优选地，在除油步骤前，过滤兰炭废水以去除大颗粒杂物。
本发明实施例提供的兰炭废水的处理方法，具有以下技术效果：兰炭废水的处理方法，包括以下步骤： 除油：兰炭废水在原水容器中经重力沉降分离得到焦油及脱焦油废水；脱氨：将脱焦油废水调节至PH值为9-12后预热，预热后的脱焦油废水接入负压脱氨塔顶部，来自外界的低压蒸汽接入负压脱氨塔塔底，其中，负压脱氨塔内设有Z型塔板，预热后的脱焦油废水以低压蒸汽为热源，并在Ｚ型塔板的作用下逐层沸腾喷射脱氨得到氨蒸汽和脱氨废水，脱氨废水经负压脱氨塔塔底流出并与所述脱焦油废水进行热交换以预热脱焦油废水，脱焦油废水在负压脱氨塔内的沸腾温度为60-75℃，低压蒸汽的压力≤0.25Mpa；脱酚：预热脱焦油废水后的脱氨废水经脱酚塔浓缩形成浓缩水，且浓缩水达到浓缩温度下酚盐的饱和度，浓缩水结晶并分离得到酚盐和碱液，其中，酚盐与二氧化碳在填料反应塔反应中反应得到结晶粗酚与碳酸氢钠，浓缩产生的蒸汽经冷凝后排出。这样不仅可以有效回收废水中的焦油、氨及酚，而且处理效果好，运行成本低。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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它的附图，其中：
图1是本发明的兰炭废水处理***的结构框图；
图2是图1所示兰炭废水处理***中除油装置的结构框图；
图3是图1所示兰炭废水处理***中脱氨装置的结构框图；
图4是图1所示兰炭废水处理***中脱酚装置的结构框图；
图5是本发明的兰炭废水的处理系方法的流程图。
具体实施方式
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清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，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它实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明的是，以下实施方式中的连接为通过管道连接，从而实现液体在相连接的两个部件之间的流动。
请结合参阅图1-图4，兰炭废水处理***100包括依次连接的除油装置1、脱氨装置3及脱酚装置5。
除油装置1包括原水容器11、与原水容器11连接的液泵13及轻油池15及重油池17，原水容器11具有与所述轻油池15连接的上部溢流口及与所述重油池17连接的下部溢流口。在本实施例中，除油装置1还包括多介质过滤器19，多介质过滤器19连接原水容器11和脱氨装置3。
脱氨装置3包括与多介质过滤器19连接的集水池31、管道混合器32、溶碱池33、热换器34、脱氨水池35、负压脱氨塔36、氨回收装置37、冷凝器38、气液分离器39及氨水储罐30。管道混合器32分别与集水池31、溶碱池33及热换器34连接，脱氨水池35和负压脱氨塔36分别与热换器34连接，脱氨水池35上还连接有脱酚装置5，负压脱氨塔36上还连接有冷凝器38和气液分离器39，气液分离器39与冷凝器38连接，冷凝器38上还依次连接有氨回收装置37和氨水储罐30。其中，管道混合器32与集水池31之间设有提升泵3A，管道混合器32与溶碱池33之间设有加碱泵3B，负压脱氨塔36的出水端设有连接负压脱氨塔36和热换器34的出水泵3C，气液分离器39的出水端设有连接负压脱氨塔36和气液分离器39的回流泵3D。
脱酚装置5包括依次连接的多个脱酚塔51及冷凝塔53。如图所示，脱酚塔51设有三个，依次为一级脱酚塔51a、二级脱酚塔51b及三级脱酚塔51c，其中，一级脱酚塔51a与脱氨水池35连接，三级脱酚塔51c与冷凝塔53连接。在本实施例中，原水容器11内设有盘管111，盘管111设于三级脱酚塔51c与冷凝塔53之间。
所述兰炭废水的处理方法包括以下步骤：
除油：兰炭废水在原水容器11中经重力沉降分离得到焦油及脱焦油废水。具体地，工作时，兰炭废水在液泵13的作用下进入原水容器11，并在原水容器11中停留32-72h以使得焦油及脱焦油废水在重力作用下分离，其中，轻质焦油由原水容器11的上部溢流口排出至轻油池15，重质焦油由原水容器11的下部溢流口排出至重油池17。在本实施例中，自原水容器11中流出的脱焦油废水还经过多介质过滤器过滤19，多介质过滤器19截留显形油滴并将脱焦油废水排出至集水池31；进一步地，多介质过滤器19通过控制其进、出口压差反冲洗，且冲洗水进入原水容器11除油。
脱氨：将脱焦油废水调节至PH值为9-12后预热，预热后的脱焦油废水接入负压脱氨塔36顶部，来自外界的低压蒸汽接入负压脱氨塔36塔底，其中，负压脱氨塔36内设有Z型塔板，预热后的脱焦油废水以低压蒸汽为热源，并在Ｚ型塔板的作用下逐层沸腾喷射脱氨得到氨蒸汽和脱氨废水，脱氨废水经负压脱氨塔36塔底流出并与所述脱焦油废水进行热交换以预热脱焦油废水，脱焦油废水在负压脱氨塔36内的沸腾温度为60-75℃，低压蒸汽的压力≤0.25Mpa。具体地，集水池31内的脱焦油废水以及溶碱池33中的碱液分别由对应的提升泵3A和加碱泵3B提升至管道混合器32以将脱焦油废水调节至PH值为9-12（例如，可以是PH值为9、PH值为10、PH值为11、PH值为12等），PH值为9-12的脱焦油废水经过热换器34预热后进入负压脱氨塔36顶部，来自外界的低压蒸汽接入负压脱氨塔36塔底，从而实现低压蒸汽与预热后的脱焦油废水以逆流的方式进行吹氨，且预热后的脱焦油废水在Ｚ型塔板的作用下逐层沸腾喷射脱氨得到氨蒸汽和脱氨废水，在出水泵3C的作用下，脱氨废水经负压脱氨塔36塔底流出至热换器34以与PH值为9-12的脱焦油废水进行热交换。由于负压下液相沸点低，脱氨过程中脱氨温度得到降低，使整个***能在相对低温状态下高效脱氨；同时，由于废水中所含氨氮的实际浓度与平衡浓度之间存在的差异，在PH值为9-12的碱性条件下用低压蒸汽与脱焦油废水以逆流方式进行吹氨，使废水中的氨氮等挥发物质不断由液相转移到气相中，从而达到从废水中去除氨氮的目的；而且PH值为9-12的碱性条件下，有利于破坏溶解于水中的NH3和水分子之间的结合力，从而可以降低脱氮后废水中的含氮量。
脱酚：预热脱焦油废水后的脱氨废水经脱酚塔51浓缩形成浓缩水，且浓缩水达到浓缩温度下酚盐的饱和度，浓缩水结晶并分离得到酚盐和碱液，其中，酚盐与二氧化碳在填料反应塔反应中反应得到结晶粗酚与碳酸氢钠，浓缩产生的蒸汽经冷凝后排出。具体地，浓缩水在结晶塔53内冷却结晶。
碱液可以选择氢氧化钠或氢氧化钾等。对此不作具体限定。
作为一种实施方式，在除油步骤中，预先将兰炭废水加热至45-55℃以达到破乳目的。在本实施例中，原水容器11内设有盘管111，浓缩产生的蒸汽经盘管111与兰炭废水热交换以将兰炭废水加热至80-85℃。这样可以利用***内的热量实现加热破乳，从而可以节约破乳剂及充分利用***热量以降低运行成本。
在本实施例中，脱酚塔51设有N个，预热脱焦油废水后的脱氨废水依次经多个脱酚塔51浓缩，且按预热脱焦油废水后的脱氨废水的流动方向，第M个脱酚塔浓缩产生的蒸汽进入第M+1个脱酚塔作为脱氨废水蒸发的热源，其中，N为大于1的整数， M为不小于1，且小于N的整数。如图4所示，脱酚塔51为三个，其中，三级脱酚塔51c脱酚浓缩产生的蒸汽进入盘管111以与兰炭废水热交换，热交换后的蒸汽经冷却后排出。
在本实施例中，脱焦油废水接入负压脱氨塔36前，还在每升脱焦油废水中加入0-40 mg脱氮剂，其中，脱氮剂含有O、H、OH、CH、CH2中至少一种原子和离子活性基团。由于脱氮剂中含有的O、H、OH、CH、CH2等原子和离子活性基团能破坏水分子与NH3分子间的结合力，从而使得脱氮时NH3分子几乎全部从水中分离出来。 在0-40 mg/L的范围内，随着添加量的增多，负压脱氨塔36出水端出水中的含氮量越低，当超过40 mg/L时，随着添加量的增多，负压脱氨塔36出水端出水中的含氮量无明显变化。
在本实施例中，在脱酚步骤中，浓缩水结晶后通过离心分离或/和重力沉降分离得到酚盐和碱液。
在本实施例中，在除油步骤前，过滤兰炭废水以去除大颗粒杂物，其中，大颗粒杂物主要为悬浮的焦粉、煤粉、焦油胶团等，这些悬浮物容易在除油、脱氨及脱酚中出现沉淀，从而容易造成管道堵塞。具体地，兰炭废水经过格栅、滤网等去除大颗粒杂物后储存至原水容器中。
经过试验发现，蒸汽冷凝水基本不含导致增加水质硬度的钙镁离子，且其含酚量低于25mg/L，含氨氮低于10mg/L；利用负压脱氨所用蒸汽耗耗量为50-90kg/t废水，同比常压或增压脱氨可节省蒸汽耗耗量为50-80kg/t废水，而且氨氮去除率≥99.9%，氨氮回收率可达99.9%。
上述实施例提供的兰炭废水的处理方法，至少具有以下技术效果：兰炭废水的处理方法，包括以下步骤： 除油：兰炭废水在原水容器中经重力沉降分离得到焦油及脱焦油废水；脱氨：将脱焦油废水调节至PH值为9-12后预热，预热后的脱焦油废水接入负压脱氨塔顶部，来自外界的低压蒸汽接入负压脱氨塔塔底，其中，负压脱氨塔内设有Z型塔板，预热后的脱焦油废水以低压蒸汽为热源，并在Ｚ型塔板的作用下逐层沸腾喷射脱氨得到氨蒸汽和脱氨废水，脱氨废水经负压脱氨塔塔底流出并与所述脱焦油废水进行热交换以预热脱焦油废水，脱焦油废水在负压脱氨塔内的沸腾温度为60-75℃，低压蒸汽的压力≤0.25Mpa；脱酚：预热脱焦油废水后的脱氨废水经脱酚塔浓缩形成浓缩水，且浓缩水达到浓缩温度下酚盐的饱和度，浓缩水结晶并分离得到酚盐和碱液，其中，酚盐与二氧化碳在填料反应塔反应中反应得到结晶粗酚与碳酸氢钠，浓缩产生的蒸汽经冷凝后排出。这样不仅可以有效回收废水中的焦油、氨及酚，而且处理效果好，运行成本低。
以上，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (9)

1.一种兰炭废水的处理方法，其特征在于，包括以下步骤：
除油：兰炭废水在原水容器中经重力沉降分离得到焦油及脱焦油废水；
脱氨：将脱焦油废水调节至PH值为9-12后预热，预热后的脱焦油废水接入负压脱氨塔顶部，来自外界的低压蒸汽接入负压脱氨塔塔底，其中，负压脱氨塔内设有Z型塔板，预热后的脱焦油废水以低压蒸汽为热源，并在Ｚ型塔板的作用下逐层沸腾喷射脱氨得到氨蒸汽和脱氨废水，脱氨废水经负压脱氨塔塔底流出并与PH值为9-12的脱焦油废水进行热交换以预热脱焦油废水，脱焦油废水在负压脱氨塔内的沸腾温度为60-75℃，低压蒸汽的压力≤0.25Mpa；
脱酚：预热脱焦油废水后的脱氨废水经脱酚塔浓缩形成浓缩水，且浓缩水达到浓缩温度下酚盐的饱和度，浓缩水结晶并分离得到酚盐和碱液，其中，酚盐与二氧化碳在填料反应塔反应中反应得到结晶粗酚与碳酸氢钠，浓缩产生的蒸汽经冷凝后排出。
2.根据权利要求1所述的兰炭废水的处理方法，其特征在于，在除油步骤中，预先将兰炭废水加热至45-55℃。
3.根据权利要求2所述的兰炭废水的处理方法，其特征在于，原水容器内设有盘管，浓缩产生的蒸汽经盘管与兰炭废水热交换以将兰炭废水加热至80-85℃。
4.根据权利要求3所述的兰炭废水的处理方法，其特征在于，脱酚塔设有N个，预热脱焦油废水后的脱氨废水依次经多个脱酚塔浓缩，且按预热脱焦油废水后的脱氨废水的流动方向，第M个脱酚塔浓缩产生的蒸汽进入第M+1个脱酚塔作为脱氨废水蒸发的热源，其中，N为大于1的整数， M为不小于1，且小于N的整数。
5.根据权利要求1所述的兰炭废水的处理方法，其特征在于，在除油步骤中，自原水容器中流出的脱焦油废水还经过多介质过滤器过滤，多介质过滤器截留显形油滴并将脱焦油废水排出。
6.根据权利要求5所述的兰炭废水的处理方法，其特征在于，多介质过滤器通过控制其进、出口压差反冲洗，且冲洗水进入原水容器除油。
7.根据权利要求1所述的兰炭废水的处理方法，其特征在于，在脱氨步骤中，脱焦油废水接入负压脱氨塔前，还在每升脱焦油废水中加入0-40 mg脱氮剂，其中，脱氮剂含有O、H、OH、CH、CH2中至少一种原子和离子活性基团。
8.根据权利要求1所述的兰炭废水的处理方法，其特征在于，在脱酚步骤中，浓缩水结晶后通过离心分离或/和重力沉降分离得到酚盐和碱液。
9.根据权利要求1所述的兰炭废水的处理方法，其特征在于，在除油步骤前，过滤兰炭废水以去除大颗粒杂物。
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