CN113121054A - 一种兰炭废水处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种兰炭废水处理方法，该方法包括预处理阶段、预热阶段、蒸氨阶段和蒸发浓缩阶段。通过隔油、加碱和过滤对兰炭废水进行预处理，后进入预热器加热，再进入蒸氨塔蒸氨，蒸氨塔塔顶回收氨水，塔底的塔釜液再泵入蒸发浓缩装置进行蒸发浓缩，浓缩液主要成份为酚钠液和油，可以直接回收利用或者出售，蒸发浓缩产生的冷凝液作为热源进入预热阶段的预热器对兰炭废水预热，回收热量，冷凝液污染物浓度很低，可通过简单生化处理后达标排放或回用。本发明具有工艺流程简单、易于操作，效果可靠，投资和运行成本低，可实现氨水、酚和油回收利用，冷凝液易于处理，可达标排放或回用。

Description

一种兰炭废水处理方法
技术领域
本发明涉及煤化工废水处理领域，具体来说，涉及一种兰炭废水处理方法。
背景技术
兰炭废水又称半焦废水，是指煤在中低温干馏过程中形成的一种工业废水，该废水具有“四高一少”的特点，即高COD、高油、高氨氮、高酚、废水量少，含有大量成份复杂、难降解、高毒性的物质，如酚、氨、油等物质，其污染物浓度要比焦化废水高5～10倍，因此比焦化废水更难处理。
废水中所含的酚类、氨氮和油类物质会对人类、水产和农作物等造成影响和毒害，所以兰炭废水必须经过处理。
如果能将兰炭废水中的氨氮、酚和油等从水中分离出，制成氨水、酚和油，分别资源化利用，处理后的废水经过简单生化处理后能达标排放或回用，不仅能解决兰炭企业废水达标排放的问题，还能实现资源化利用，带来一定经济效益，促进兰炭产业可持续发展。
目前国内还没有成熟的兰炭废水处理方法，主要方法有：“隔油预处理+萃取脱酚+蒸氨+A2O生化法”、“隔油预处理+化学除酚+蒸氨+A2O生化法”、“药剂调节+催化氧化炉分解+CASS生化法”，都是借鉴焦化废水处理方法，基本都是“物化方法+生化方法”进行氨和酚的回收，但是整体能耗高，投资大、构筑物及设备多，***复杂，运行难度大，很难做到处理后的水达到排放标准。因此探索一种工艺简单，能耗低，运行稳定可靠的兰炭废水处理工艺是近几年环保行业研究的热点，专利201811233644X公布的一种兰炭废水处理工艺，采用“除油预处理+MPV洁净蒸发浓缩装置+蒸氨+酚净化+深度处理”工艺，其中兰炭废水中的油类污染物很难在预处理中高效去除，实际运行中气浮池除油效果差，运行不稳定，工艺流程复杂，需要分别建设隔油池、气浮池、过滤器、均质池、MPV洁净蒸发浓缩装置、蒸氨装置和酚净化装置等，处理设备多、药剂用量大、能耗高，运行不稳定。
发明内容
针对相关技术中的上述技术问题，本发明提供了一种兰炭废水处理方法。以解决现有技术存在的能耗高，投资大，***复杂，运行难度大，处理效果很难达到排放标准等问题。
为实现上述技术目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种兰炭废水处理方法，该方法包括预处理阶段、预热阶段、蒸氨阶段和蒸发浓缩阶段。
所述预处理阶段，先对兰炭废水进行机械隔油处理，将废水中的浮油去除；再在兰炭废水中加入氢氧化钠，控制溶液的PH大于13，使原水中的氨离子转化为游离氨、酚转化为酚钠盐，尽可能将挥发酚、硫、二氧化碳等保留在液相中，可提高回收氨水的品质，同时大大降低冷凝液中污染物成份，利于冷凝液回收利用。
所述预处理阶段，经PH调节后的兰炭废水，进入过滤器，去除原液中颗粒尺寸大于0.2mm的悬浮物，减轻对后续工艺的堵塞，过滤器可以选用自清洗过滤器或碟片式过滤器。
所述预热阶段，经过滤后的兰炭废水进入预热器，以冷凝液为热源，将原兰炭废水加热，回收冷凝液的热量，降低蒸汽消耗，预热器可以是板式换热器，也可以是列管式换热器。
所述蒸氨阶段，经预热后的兰炭废水进入蒸氨塔上部，逐级向下流动，液相中氨浓度逐级降低，最后流入蒸氨塔塔底的塔釜中，塔釜液用泵打入再沸器，用蒸汽加热，将塔釜液汽化产生上升蒸汽，供蒸氨塔汽提蒸氨，蒸汽在再沸器中冷凝后单独排出，不与塔釜液混合，蒸氨塔塔顶含氨蒸汽经冷凝后产生氨水，或用冷水吸收后产生氨水，氨水浓度可控制在8～15％。
所述蒸发浓缩阶段，蒸氨塔的塔釜液泵入蒸发浓缩装置，蒸发浓缩装置可采用MVR工艺，也可采用多效蒸发工艺，还可采用MVR与多效蒸发结合工艺。
进一步地，蒸发浓缩装置会将兰炭废水蒸发浓缩到原体积的5％，浓缩液主要成份是酚钠盐和油，可直接回收利用，也可作为商品出售，或可作为燃料烧掉，回收热量；燃烧后的灰渣成分主要为碳酸钠，经石灰苛化后回收氢氧化钠溶液，用于兰炭废水预处理阶段加碱。
进一步地，MVR蒸发浓缩装置主要耗电，每蒸发1吨水消耗电能30度左右，仍需消耗少量蒸汽，主要用于蒸汽压缩机轴封；多效蒸发浓缩装置主要消耗蒸汽，所消耗蒸汽产生的冷凝水单独收集回用。
进一步地，蒸发浓缩装置产生的冷凝液COD浓度约650～1500mg/l，氨氮浓度可控制在小于50mg/l，或更低，通过生化处理后，可作为循环冷却水的补充水，或经吹脱、吸附、离子交换等工艺处理后最为锅炉补水。
所述一种兰炭废水处理方法，有两种工艺流程方案，工艺流程一采用先蒸氨后蒸发浓缩工艺，工艺流程二采用先蒸发浓缩后蒸氨工艺，其他均完全相同，流程二和流程一各工艺装置规格尺寸及设计参数基本相同，两种工艺方案产生的浓缩液和冷凝液的量及成份也基本相同。
本发明的有益效果：
1、工艺流程简单，易于操作，效果可靠；
2、汽提出高质量的氨水，浓缩出酚钠液和油，可出售或回收利用；
3、冷凝液中的污染物浓度很低，经简单处理后可达标排放或回用；
4、工程投资和运行成本远低于已有技术。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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他的附图。
图1是本发明的方案一，先蒸氨后蒸发浓缩工艺流程图；
图2是本发明的方案二，先蒸发浓缩后蒸氨工艺流程图；
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所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
本实施例工艺流程与图1相同，为先蒸氨后蒸发浓缩工艺流程，该工艺依次包括预处理阶段、预热阶段、蒸氨阶段和蒸发浓缩阶段。
处理水量：0.5t/h。
原水水质：CODCr39000 mg/L、PH值8.5、悬浮物1000mg/L、氨氮3300mg/L、硫化物150mg/L、氰化物20mg/L、石油类2500mg/L、酚2300mg/L。
(1)预处理阶段
所述预处理阶段包含隔油、加碱和过滤三个单元，该阶段只去除浮油和颗粒直径大于0.2mm的悬浮物，PH值由8.5升至13.5。
所述加碱单元的药剂为的氢氧化钠溶液，浓度为30％，在兰炭废水中加入氢氧化钠溶液，控制PH大于13.5，使原水中的氨离子转化为游离氨，酚转化为酚钠盐，尽可能将挥发酚、硫、二氧化碳等保留在液相中，可提高回收氨水的品质，同时大大降低冷凝液中污染物成份，利于冷凝液回收利用。
所述过滤单元是将经PH调解后的兰炭废水，通入过滤器去除原液中颗粒尺寸大于0.2mm的悬浮物，减轻对后续工艺的堵塞，过滤器选用管道过滤器，管道过滤器内不锈钢丝网目数为70目。
(2)预热阶段
所述预热阶段，经过滤后的兰炭废水进入预热器，以冷凝液为热源，将原兰炭废水加热，回收冷凝液的热量，降低蒸汽消耗。预热器为板式换热器，经换热后，废水温度可以从25℃上升至87℃，冷凝液温度由100℃降至37℃。
(3)蒸氨阶段
所述蒸氨阶段，蒸氨段采用蒸汽直接吹脱工艺，不回收氨气。兰炭废水经加碱、过滤、预热后在蒸氨塔上部进入，自上向下流动，逐级脱出水中的氨氮，最后流入塔底，汽提所需蒸汽直接从蒸氨塔底部通入，蒸氨塔工作压力：0.4MPa，工作温度：100～150℃，蒸汽耗量：75kg/h。
(4)蒸发浓缩阶段
采用强制循环MVR工艺，蒸发温度为100℃，蒸汽压缩机选用一台罗茨蒸汽压缩机，温升15℃，蒸发浓缩得到冷凝液和浓缩液。
进一步地，浓缩液主要成份是酚钠盐和油，回收量约1.0t/d，含水率约10％。
进一步地，蒸发浓缩装置产生的冷凝液量约0.46t/h，冷凝液CODCr浓度为720～1420mg/L，氨氮浓度小于50mg/L。
进一步地，MVR蒸发浓缩装置处理1吨水耗电约60度，另消耗少量蒸汽和冷却水。
实施例1的主要设备清单如下：
Figure BDA0002367547980000051
实施例2
本实施例工艺流程与图1相同，也为先蒸氨后蒸发浓缩工艺流程，该工艺依次包括预处理阶段、预热阶段、蒸氨阶段和蒸发浓缩阶段。
处理水量：40吨/小时。
原水水质：CODCr39000 mg/L、PH值8.5、悬浮物1000mg/L、氨氮3300mg/L、硫化物150mg/L、氰化物20mg/L、石油类2500mg/L、酚2300mg/L。
(1)预处理阶段
所述预处理阶段包含隔油、加碱和过滤三个单元，该阶段只去除浮油和颗粒直径大于0.2mm的悬浮物，PH值由8.5升至13.5。
所述加碱单元的药剂为的氢氧化钠溶液，浓度为30％，在兰炭废水中加入氢氧化钠溶液，控制PH大于13.5，使原水中的氨离子转化为游离氨，酚转化为酚钠盐，尽可能将挥发性有机酚、硫、二氧化碳等保留在液相中，可提高回收氨水的品质，同时大大降低冷凝液中污染物成份，利于冷凝液回收利用。
所述过滤单元是将经PH调解后的兰炭废水，通入过滤器去除原液中颗粒尺寸大于0.2mm的悬浮物，减轻对后续工艺的堵塞，过滤器选用自清洗过滤器，过滤材料采用70目丝网。
(2)预热阶段
所述预热阶段，经过滤后的兰炭废水进入预热器，以冷凝液为热源，将原兰炭废水加热，回收冷凝液的热量，降低蒸汽消耗。预热器为板式换热器，经换热后，废水温度可以从10～20℃上升至70～85℃，冷凝液温度由100℃降至30～40℃。
(3)蒸氨阶段
所述蒸氨阶段，采用负压蒸氨工艺，兰炭废水在蒸氨塔上部进入，自上向下流动，逐级脱出水中的氨氮，最后流入塔底的塔釜中，塔釜液用泵打入再沸器，用蒸汽加热塔釜液产生蒸汽，为蒸氨塔提供上升蒸汽，塔釜液氨氮浓度小于25mg/L，用泵打入蒸发浓缩段，经蒸氨塔汽提出的氨蒸汽入冷凝器，少量冷凝液回流，氨气通过抽氨混合器进入氨回收塔，混合回收氨水，氨水浓度约15％，氨回收塔内不凝气通过尾气回收塔及尾气净化塔，净化后高空排放。蒸氨塔工作压力：-0.05MPa～-0.08MPa，工作温度：55-80℃，出水氨氮浓度≤25mg/L，回收氨水量0.8t/h，回收氨水浓度约15％，蒸汽耗量：2.5～3t/h，耗电约120度/h，冷却水(≤32℃)用量：300t/h，工艺冷水用量：约1.0t/h，用于回收氨水。
(4)蒸发浓缩阶段
所述蒸发浓缩阶段，采用板式换热强制循环MVR工艺，蒸发温度为100℃，蒸汽压缩机采用一台单级高速离心风机，蒸发浓缩得到冷凝液和浓缩液。
进一步地，蒸发浓缩装置会将兰炭废水蒸发浓缩到原体积的5～8％，浓缩液主要成份是酚钠盐和油，回收量约2.0t/h，含水率约8％，可直接回收利用，可作为商品出售，也可作为燃料烧掉，回收热量；燃烧后的灰渣成分主要为碳酸钠，经石灰苛化后回收氢氧化钠溶液，用于兰炭废水处理流程前端加碱。
进一步地，蒸发浓缩装置产生的冷凝液量约37.9t/h，CODCr浓度为830mg/L，氨氮浓度小于25mg/L。
进一步地，MVR蒸发浓缩装置蒸汽消耗量约0.5t/h，耗电约1200度/h，消耗冷却水约60t/h。
实施例2主要设备清单如下：
Figure BDA0002367547980000071
Figure BDA0002367547980000081
综上所述，借助于本发明的上述技术方案，本发明一种兰炭废水处理方法，工艺流程简单，运行可靠，投资和运行成本低，可实现氨水、酚钠液和油回收，冷凝液易处理，可达标排放或回用等优点。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种兰炭废水处理方法，该方法包括预处理阶段、预热阶段、蒸氨阶段和蒸发浓缩阶段。
2.根据权利要求1所述的一种兰炭废水处理方法，其中所述预处理阶段，其特征在于先对兰炭废水进行机械隔油处理，将废水中的浮油去除；然后再在兰炭废水中加入氢氧化钠，控制溶液的PH大于13.5，使原水中的氨离子转化为游离氨、酚转化为酚钠盐，尽可能将挥发酚、硫、二氧化碳等保留在液相中，可提高回收氨水的品质，同时大大降低冷凝液中污染物成份，利于冷凝液回收利用。
3.根据权利要求1所述的一种兰炭废水处理方法，其中所述预处理阶段，其特征在于，经PH调节后的兰炭废水，进入过滤器，去除原液中颗粒尺寸大于0.2mm的悬浮物，减轻对后续工艺的堵塞，过滤器可以选用自清洗过滤器或碟片式过滤器。
4.根据权利要求1所述的一种兰炭废水处理方法，其中所述预热阶段，其特征在于，经过滤后的兰炭废水进入预热器，以冷凝液为热源，将原兰炭废水加热，回收冷凝液的热量，降低蒸汽消耗。预热器可以是板式换热器，也可以是列管式换热器。
5.根据权利要求1所述的一种兰炭废水处理方法，其中所述蒸氨阶段，其特征在于，经预热后的兰炭废水进入蒸氨塔上部，蒸氨塔的塔釜液用泵打入再沸器，用蒸汽加热，将塔釜液汽化产生上升蒸汽，供蒸氨塔汽提蒸氨，蒸汽在再沸器中冷凝后单独排出，不与塔釜液混合，蒸氨塔塔顶含氨蒸汽经冷凝后产生氨水，或用冷水吸收后产生氨水，氨水浓度可控制在8～15％。
6.根据权利要求1所述的一种兰炭废水处理方法，其中所述蒸发浓缩阶段，其特征在于，蒸氨塔的塔釜液泵入蒸发浓缩装置，蒸发浓缩装置可采用MVR工艺，也可采用多效蒸发工艺，也可采用MVR与多效蒸发相结合工艺。
7.根据权利要求6所述的一种兰炭废水处理方法，其特征在于，蒸发浓缩装置会将兰炭废水蒸发浓缩到原体积的5～8％，浓缩液主要成份是酚钠盐和油，可直接回收利用，也可作为商品出售，或作为燃料烧掉，回收热量，燃烧后的灰渣成分主要为碳酸钠，经石灰苛化后回收氢氧化钠溶液，用于兰炭废水预处理阶段加碱。
8.根据权利要求6所述的一种兰炭废水处理方法，其特征在于，蒸发浓缩装置产生的冷凝液COD浓度约650～1500mg/l，氨氮浓度可控制在小于50mg/l，通过生化处理后，可作为循环冷却水的补充水，或经吹脱、吸附、离子交换等工艺处理后最为锅炉补水。
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