申请日2007.06.19
公开(公告)日2008.12.24
IPC分类号F23G7/04; C02F1/44; F23K1/02
摘要
采用酚水煤泥法治理含酚废水污染的新方法。随着煤化工生产负荷的增加，含酚废水量也不断增大。若把含酚废水排入江河水中就形成了污染;若存储于水池中，其水量过大且不能彻底解决污染问题。本发明包括：集中含酚废水，A.将所述的含酚废水通过膜过滤提高其浓度，排放清水，减少了含酚废水的体积;B.用此浓水和粉煤混合制成酚水煤泥;C.利用煤泥输送技术把酚水煤泥输送到流化床锅炉中进行燃烧处理，这样高浓度含酚废水在锅炉内进行裂解、燃烧;D.将燃烧获得的能量以热能或者电能的形式输出。本发明适用于煤化工过程中的含酚废水污染的无害化治理以及化工生产中造成的有机氧化物、有机氰化物和芳烃及其衍生物废水污染治理。
权利要求书
1.一种采用酚水煤泥法治理含酚废水污染的新方法，其组成包括：集中含 酚废水，其特征是：
A.将所述的含酚废水通过膜过滤提高其中酚浓度，排放清水，减少了含酚 废水的体积;
B.用此浓水和粉煤混合制成酚水煤泥;
C.利用煤泥输送技术把酚水煤泥输送到流化床锅炉中进行燃烧处理，这样 高浓度含酚废水在锅炉内进行裂解、燃烧;
D.将燃烧获得的能量以热能或者电能的形式输出。
2.根据权利要求1所述的采用酚水煤泥法治理含酚废水污染的新方法，其 特征是：所述的膜过滤为多级膜过滤，每级过滤后产生的浓水排放到高浓水箱， 产生的淡水回用。
3.根据权利要求2所述的采用酚水煤泥法治理含酚废水污染的新方法，其 特征是：所述的多级膜过滤，包括截留率为6万分子量以上的物质的一级膜过 滤，材质为PVC，型号为AQU90;截留分子量300以上的有机物的二级膜过滤 及其二级循环处理，二级膜的型号为NE4040-9，为抗污染型膜;截留分子量100 以上的有机物的三级膜过滤，型号为RO4040，为抗污染型膜，构成三级A膜 分离系统和三级B膜系统。
4.根据权利要求1或2或3所述的采用酚水煤泥法治理含酚废水污染的新 方法，其特征是：煤泥输送技术是经过煤泥管道输送系统，以高压、高浓度、 长距离、全封闭的管道输送方式进行运输，通过搓和机、上料螺旋、搅拌缓冲 罐、预压螺旋、检修闸门、浓料泵、高压低摩阻复合管道、高低压浓料换向阀、 多功能给料器，把物料从流化床锅炉的炉顶送至流化床锅炉中燃烧处理。
5.根据权利要求1或2或3所述的采用酚水煤泥法治理含酚废水污染的新 方法，其特征是：所述的燃烧处理是指在流化床锅炉内，如果酚水煤泥的发热 量达到大于2000kcal/kg，作为主燃料提供热能;或者发热量低于2000kcal/kg， 作为辅助燃料掺混到主燃料中提供一定的热能，酚类物质在有氧的环境下高温 裂解、燃烧最终产生二氧化碳和水蒸汽，得到彻底的转化治理。
说明书
采用酚水煤泥法治理含酚废水污染的新方法
技术领域：
本发明涉及一种对煤化工过程中产生的含酚废水的污染，进行无害化彻底 治理的新工艺方法。
背景技术：
煤化工企业中煤炭的气化是主要工艺之一。目前几种比较流行的气化炉有： 气流床气化炉、流化床气化炉和移动床加压气化炉。其中移动床加压气化炉在 中国已得到较好的国产化。代表炉型是鲁奇炉和PKM炉，我国现在使用移动 床加压气化炉的厂家很多，每个厂家运行的台数也很多。例如，云南解放军化 肥厂为9台;山西化肥厂为5台;哈尔滨气化厂为5台;义马气化厂为3台。 而且还有一部份化工企业拟采用该炉型。
该炉型使用块煤作为原料，进入煤炉的煤料分为两部分，即优煤和劣煤。为 了生产出符合要求的气化用煤，原煤必须经过破碎和筛分，优煤的出块率一般 为40%，而劣煤的出块率为27%，这样，在块煤生产过程中产生了大量的粉煤; 同时为了降低入炉煤的灰分，满足气化炉的生产，劣煤必须经过水洗，在洗煤 过程中又产生了大量的煤泥水，对煤泥水进行浓缩，压滤会产生了大量的煤泥， 这样在气化入炉煤的生产过程中产生了大量的粉煤和煤泥。大量的粉煤和煤泥 露天堆积容易引发煤的自燃，造成资源的浪费和环境的污染，如果以低价卖出， 又对企业造成了极大的经济损失。
煤气生产中产生中，生成的粗煤气需要在洗涤器中进行冷却和洗涤，使大 部分的灰尘和焦油被分离下来。在洗涤和冷却的过程中就产生了含酚废水。由 于该炉型的气化剂是由纯氧和水蒸气组成。在气化过程中水蒸汽不能完全分解 (分解率为37.5%)，没有分解的蒸汽以及煤自身的水分，在煤气冷却过程中冷 凝而变成酚水。在煤气的循环洗涤过程中产生剩余。亦即酚水不能全部用于循 环使用，有大量的剩余酚水，剩余酚水中的酚浓度相当高而且成分复杂。具体 情况如表1所示。
表1移动床加压气化炉废水中的酚浓度
随着生产负荷的增加，含酚废水量也不断地增大。该气化炉的炉型决定了 大量酚水产生的必然性。含酚废水对人体和其他动植物都有害处。如果把含酚 废水排入江河水中就形成了污染。如果把含酚废水存储于水池中，其水量过大 而且也未能从根本上解决污染的问题。对于含酚废水的治理要从环境保护的角 度进行治理是刻不容缓的问题。
哈尔滨气化厂曾经尝试多种含酚废水污染治理工艺，都没能彻底解决严重 的酚污染问题。含酚废水污染治理的最新工艺有以下几个方法。
(1)CO2超临界萃取技术
进行历时10天的中试，试验结果表明，在较低pH值下，超临界可以有效 的将高浓度含酚废水中的部分单元酚和多元酚萃取出来，但要消耗大量的酸碱; 对于酚含量较低的废水，其萃取效果也是有限的，对总酚去除率在20%以内。
(2)水超临界氧化技术
对单元酚和多元酚的去除率在86%左右，但由于操作条件苛刻，操作压力在 250kg/cm2，操作温度在400℃，并以双氧水做氧化剂，在酸性条件下(PH=2～ 3)对设备材质要求极高，投资预计10个亿左右，运行成本高，很难实现工业化。
(3)湿式催化氧化
经过7天的湿式催化氧化的中试试验，总酚的去除率可达90%-95%，该技术 对设备要求苛刻，必须采用钛材合金材料，设备投资预计为2亿元，催化剂投 资0.75亿元，催化剂的寿命在3年左右，运行成本极高，不适合工业化。
(4)非催化空塔氧化技术
如果采用该技术，装置投资预计1.4亿元，污水处理成本6.15元/吨，但 需要生化装置进一步处理，方能达标排放，这样不但投资大，而且运行成本高。
(5)南大戈德公司的树脂处理污水技术
树脂再生要消耗大量的酸碱，导致处理成本太高，难以实施。
(6)膜法处理废水
哈尔滨气化厂与河南洁源膜处理公司就哈尔滨气化厂的煤气废水进行了探 讨，预处理能够保证膜进水要求，但经过膜的一部分浓缩液需要回萃取工段进 行二次萃取，经过试验发现，酚水当中有一部分有机物是不可萃取的，结果造 成这部分有机物在系统中富集，最终无法处理，因此哈尔滨气化厂放弃了膜法。
综上所述，以上方法都有各自的不足之处，都不能很有效的彻底解决酚污 染问题。经科学思考及试验，我们提出一种全新的含酚废水的治理方法，即酚 水煤泥法。该法可以从根本上解决煤化工企业含酚废水治理这一久而未决的难 题。
发明内容：
本发明的目的是提供一种通过浓缩处理后将含酚废水与煤泥混合燃烧达到 无害化治理的方法。
上述的目的通过以下的技术方案实现：
采用酚水煤泥法治理含酚废水污染的新方法，其组成包括：集中含酚废水， 然后：
A.将所述的含酚废水通过膜过滤提高其中酚浓度，排放清水，减少了含酚 废水的体积;
B.用此浓水和粉煤混合制成酚水煤泥;
C.利用煤泥输送技术把酚水煤泥输送到流化床锅炉中进行燃烧处理，这样 高浓度含酚废水在锅炉内进行裂解、燃烧;
D.将燃烧获得的能量以热能或者电能的形式输出。
所述的采用酚水煤泥法治理含酚废水污染的新方法，所述的膜过滤为多级 膜过滤，每级过滤后产生的浓水排放到高浓水箱，产生的淡水回用。
所述的采用酚水煤泥法治理含酚废水污染的新方法，所述的多级膜过滤， 包括截留率为6万分子量以上的物质的一级膜过滤，材质为PVC，型号为 AQU90;截留分子量300以上的有机物的二级膜过滤及其二级循环处理，二级 膜的型号为NE4040-9，为抗污染型膜;截留分子量100以上的有机物的三级膜 过滤，型号为RO4040，为抗污染型膜，构成三级A膜分离系统和三级B膜系 统。
所述的采用酚水煤泥法治理含酚废水污染的新方法，煤泥输送技术是经过 煤泥管道输送系统，以高压、高浓度、长距离、全封闭的管道输送方式进行运 输，通过搓和机、上料螺旋、搅拌缓冲罐、预压螺旋、检修闸门、浓料泵、高 压低摩阻复合管道、高低压浓料换向阀、多功能给料器，把物料送至流化床锅 炉的炉顶，进入到流化床锅炉中燃烧。
所述的采用酚水煤泥法治理含酚废水污染的新方法，所述的燃烧处理是指 在流化床锅炉内，如果酚水煤泥的发热量达到大于2000kcal/kg，作为主燃料提 供热能;或者发热量低于2000kcal/kg，作为辅助燃料掺混到主燃料中提供一定 的热能，酚类物质在有氧的环境下高温裂解、燃烧最终产生二氧化碳和水蒸汽， 得到彻底的转化治理。
这个技术方案有以下有益效果：
1.经过本发明的方法处理后，酚最后转换为CO2和H2O，彻底治理了酚污 染问题。比过去曾用过的任何酚水治理法都优越。
2.含酚废水先通过膜法处理进行浓缩。其体积的90%(淡水)可以循环再 利用，节约了用水。其体积的10%(浓水)通过本发明的方法得到彻底污染治 理。节省了为防止污染外排建设污水池的大量资金，同时也保护了生态和自然 环境。
3.充分利用了在煤的开采及煤化工生产中产生的难于利用的粉煤，使之得到 合理利用，提高了原料煤的利用率，解决了过去的细煤粉堆积和污染问题，同 时，酚类等有机物燃烧也产生一定热能。总体上降低煤气及废水处理的生产成 本。
4.本发明的方法是治理含酚废水污染的新工艺，这个新工艺不但可以解决 移动床加压煤气化炉产生的酚水污染问题，还适用于其它化学工业(如石油裂 解、合成苯酚、聚酰胺纤维、合成燃料、有机农药、酚醛树脂的生产等)含酚 废水污染治理。
5.本发明的方法具有广泛的应用前景，也可治理其它化工行业造成的有机 物污染废水。例如，治理石油化工生产中造成的有机氧化物(有机酸、醇、醛、 酮、酯、醚、环氧化物等)污染废水;治理石油化工、制药、农药、油漆、炸 药、染料、印染、塑料、离子交换树脂等化工工业造成的芳烃(苯、甲苯、二 甲苯、萘等)及其衍生物(硝基化合物、氨基化合物、芳香氯代物、联苯、苯 酐等)的污染废水;治理丙烯腈和聚丙烯腈、有机玻璃和尼龙等化工生产造成 的有机氰化物(乙腈、丙腈、丁腈、丙烯腈、氢醇、乳腈和乙二腈等)污染废 水。
6.膜分离技术
通过膜分离技术使酚水浓度发生变化的情况，由下边3个表进行对比。
表2未经处理水质成分
表3处理后浓水水质成分含量
(处理后浓水水质为二级膜排放浓水与三级膜排放的浓水混合后水质)
表4处理后淡水水质成分含量
注：处理后淡水中Ca2+、Mg2+含量非常低，几乎没有硬度，其他水质指标 均符合循环水水质标准，亦可以作为优质循环补充水。
