申请日2015.08.06
公开(公告)日2015.12.23
IPC分类号C02F101/34; C02F9/10
摘要
本发明涉及一种煤化工废水预处理工艺及装置，煤化工废水经过滤后在多级树脂吸附池中进行吸附;废水BOD5/CODcr的值由原水的小于0.2提高至0.53以上;通过多功能精馏塔进行蒸氨和再生溶剂的分离和回收，出水氨氮小于150mg/L;树脂吸附饱和后采用溶剂再生法再生，溶剂再生液经精馏塔回收再生溶剂,分离出纯度大于95%的再生溶剂并循环使用，同时得到粗酚产品;本发明利用多级搅拌树脂吸附池对煤化工废水进行预处理，一方面可降低污染物浓度，大幅度提高废水可生化性，废水可直接进入后续生化工序处理;另一方面可回收具有经济价值的酚类物质;树脂采用循环再生溶剂分阶段逆流脱附，提高了树脂再生率和再生溶剂的利用率，缩短了工艺流程短，节约了设备投资成本。
权利要求书
1.一种煤化工废水 预处理工艺，其特征在于，包括过滤-多级树脂吸附-树脂再生- 氨氮、再生溶剂和酚类分离及回收过程，具体步骤如下：
1)煤化工废水首先经过滤去除水中的油类、粘性物质及颗粒物，同时去除部分有机 污染物;
2)过滤后的废水在聚酰胺类树脂的作用下进行酚类和有机物的吸附，以10～20BV/h 的流速在多级树脂吸附池中进行吸附;经过一级树脂吸附池可去除77%以上的COD，经过 多级树脂吸附后，废水BOD5/CODcr的值由原水的小于0.2提高至0.53以上;
3)树脂吸附饱和后采用溶剂再生法再生，溶剂再生液流速4～6BV/h，分阶段逆流对 各级树脂吸附池中的树脂进行脱附，酚类污染物的脱附效率在88%以上;
4)经树脂吸附后的废水通过多功能精馏塔进行蒸氨和再生溶剂的分离和回收，出水 氨氮小于150mg/L，可以直接进行常规的生化处理;含有高浓度酚类污染物的溶剂再生液 经精馏塔回收再生溶剂,分离出纯度大于95%的再生溶剂并循环使用，同时得到粗酚产品;
5)废水蒸氨后的釜液首先与溶剂再生液精馏过程的进水进行一级热交换，再与树脂 再生过程的再生溶剂进液进行二级热交换，在对精馏塔进液预热和再生溶剂升温的同时实 现对生化工艺进水的冷却。
2.根据权利要求1所述的一种煤化工废水预处理工艺，其特征在于，多级树脂吸附 池采用溢流串联的方式且废水溢流管沿废水流动方向呈阶梯下行排列，每级树脂吸附池中 进行树脂吸附时均进行机械搅拌。
3.根据权利要求1所述的一种煤化工废水预处理工艺，其特征在于，溶剂脱附再生 在多级树脂吸附池中逆向进行，且溶剂再生液溢流管沿溶剂再生液流动方向呈阶梯下行排 列，在每级树脂吸附池中进行溶剂再生时均进行机械搅拌。
4.根据权利要求1所述的一种煤化工废水预处理工艺，其特征在于，所述再生溶剂 是乙醇、碱性乙醇、酸性乙醇和丙酮中的任意一种。
5.根据权利要求1所述的一种煤化工废水预处理工艺，其特征在于，所述多级树脂 吸附和树脂再生过程设有2套相同的装置，1套装置中进行树脂再生过程时由另1套装置 进行多级树脂吸附过程，实现对废水的连续不间断处理。
6.用于实现权利要求1所述的一种煤化工废水预处理工艺的装置，其特征在于，包 括过滤装置、多级树脂吸附池、多功能精馏塔和精馏塔，所述过滤装置通过过滤后储水槽 和废水提升泵连接多级树脂吸附池，多级树脂吸附池之间分别通过废水溢流管和溶剂再生 液溢流管连接，且废水溢流管设置高度按级数顺次降低，溶剂再生液溢流管高度按级数逆 次降低;沿废水流动方向的最后一个废水溢流管连接多功能精馏塔，沿溶剂再生液流动方 向的最后一个溶剂再生液溢流管通过再生液储罐连接精馏塔;各级树脂吸附池中均设搅拌 器。
7.根据权利要求6所述的一种煤化工废水预处理装置，其特征在于，所述多级树脂 吸附池底部分别通过放空管道和连通管道连接废水回流装置和再生液回流装置，废水回流 装置包括分别与连通管连接的废水缓冲罐和废水接收罐，废水缓冲罐另外连接废水真空 泵，废水接收罐另外通过废水回流泵连接过滤后储水槽;再生液回流装置包括分别与连通 管连接的再生液缓冲罐和再生液接收罐，再生液缓冲罐另外连接再生液真空泵，再生液接 收罐和再生溶剂储罐通过再生溶剂提升泵连接最后一级树脂吸附池池底的再生溶剂进液 口。
8.根据权利要求6所述的一种煤化工废水预处理装置，其特征在于，所述多功能精 馏塔的釜液出液管通过管道和换热装置与精馏塔前溶剂再生液进液管实现一级换热，与最 后一级树脂吸附池前的再生溶剂进液管实现二级换热。
9.根据权利要求6所述的一种煤化工废水预处理装置，其特征在于，所述多级树脂 吸附池中均设有液位传感器。
10.根据权利要求6所述的一种煤化工废水预处理装置，其特征在于，所述沿废水流 动方向的最后一个废水溢流管上设有废水在线实时监测装置。
说明书
一种煤化工废水预处理工艺及装置
技术领域
本发明涉及废水处理技术领域，尤其涉及一种煤化工废水预处理工艺及装置。
背景技术
煤化工废水是一种高浓度难降解的工业废水，含有高COD、氨氮和酚类污染物，可生 化性差，处理难度大，目前还没有成熟完整的处理工艺。高浓度的氨氮和酚类物质，具 有较高的回收和利用价值。所以在污水处理中，优先考虑资源化回收有价值的物质，再 考虑废水的无害化处理。
目前煤化工废水的处理工艺是先进行除油、脱酚、蒸氨预处理，但是经过预处理工艺 的废水仍然存在较高的COD和挥发酚，生化处理困难，不能达到国家排放标准要求，需要 再增加深度处理工艺进一步降低废水中的污染物。所以，整体处理工艺冗长，设备投资 大，运行成本高，在实际生产中很难被接受。
对废水中的高浓度的酚类和氨氮进行资源化回收可以弥补废水处理成本，目前在酚 类资源回收方面，回收方式主要有直接回收酚和将酚类转化为酚钠盐再回收。溶剂萃取 法是直接萃取脱酚，具有操作简单，对废水中酚类物质提取率高的优点，但是存在设备 投资大，萃取剂损失较大等问题。采用廉价的固体活性炭和粉煤灰对含酚废水处理具有 费用低廉的优点，但其再生困难，易产生二次污染。除此之外，还有一种方式是通过技 术手段将废水中的酚类转化为经济价值较低的酚钠盐，或再对酚钠盐进行酸洗回收高价 值的酚类物质，这种方法虽操作设备简单，处理效率高，但是存在回收产品价值低，运 行成本较高，且易产生高浓度的盐水造成二次污染。
对废水中高浓度的酚类和氨氮进行资源化回收可以弥补废水处理成本，因此，较为理 想的废水预处理工艺应该是在实现对酚类及氨氮高效回收的同时，还能够有效降低污染物 浓度的工艺。树脂吸附法处理高浓度难降解有机废水具有吸附速率快、处理量大、对COD 和酚类的去除率高、再生容易、工艺简单、能耗低等优点，因此采用树脂吸附法作为预 处理技术既可降低废水的COD和挥发酚、提高废水可生化性，同时还可回收具有较高经济 价值的酚类物质。特别是近年来，随着新型吸附材料的不断开发，树脂吸附技术在处理 高浓度有机废水领域具有很好的应用前景。
发明内容
本发明提供了一种煤化工废水预处理工艺及装置，利用填装有聚酰胺类树脂的多级搅 拌树脂吸附池对煤化工废水进行预处理，一方面可降低污染物浓度，大幅度提高废水可生 化性，废水可直接进入后续生化工序处理;另一方面可回收具有经济价值的酚类物质;树 脂采用循环再生溶剂分阶段逆流脱附，提高了树脂再生率和再生溶剂的利用率，缩短了工 艺流程短，节约了设备投资成本。
为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现：
一种煤化工废水预处理工艺，包括过滤-多级树脂吸附-树脂再生-氨氮、再生溶剂和 酚类分离及回收过程，具体步骤如下：
1)煤化工废水首先经过滤去除水中的油类、粘性物质及颗粒物，同时去除部分有机 污染物;
2)过滤后的废水在聚酰胺类树脂的作用下进行酚类和有机物的吸附，以10～20BV/h 的流速在多级树脂吸附池中进行吸附;经过一级树脂吸附池可去除77%以上的COD，经过 多级树脂吸附后，废水BOD5/CODcr的值由原水的小于0.2提高至0.53以上;
3)树脂吸附饱和后采用溶剂再生法再生，溶剂再生液流速4～6BV/h，分阶段逆流对 各级树脂吸附池中的树脂进行脱附，酚类污染物的脱附效率在88%以上;
4)经树脂吸附后的废水通过多功能精馏塔进行蒸氨和再生溶剂的分离和回收，出水 氨氮小于150mg/L，可以直接进行常规的生化处理;含有高浓度酚类污染物的溶剂再生液 经精馏塔回收再生溶剂,分离出纯度大于95%的再生溶剂并循环使用，同时得到粗酚产品;
5)废水蒸氨后的釜液首先与溶剂再生液精馏过程的进水进行一级热交换，再与树脂 再生过程的再生溶剂进液进行二级热交换，在对精馏塔进液预热和再生溶剂升温的同时实 现对生化工艺进水的冷却。
多级树脂吸附池采用溢流串联的方式且废水溢流管沿废水流动方向呈阶梯下行排列， 每级树脂吸附池中进行树脂吸附时均进行机械搅拌。
溶剂脱附再生在多级树脂吸附池中逆向进行，且溶剂再生液溢流管沿溶剂再生液流动 方向呈阶梯下行排列，在每级树脂吸附池中进行溶剂再生时均进行机械搅拌。
再生溶剂是乙醇、碱性乙醇、酸性乙醇和丙酮中的任意一种。
所述多级树脂吸附和树脂再生过程设有2套相同的装置，1套装置中进行树脂再生过 程时由另1套装置进行多级树脂吸附过程，实现对废水的连续不间断处理。
用于实现一种煤化工废水预处理工艺的装置，包括过滤装置、多级树脂吸附池、多功 能精馏塔和精馏塔，所述过滤装置通过过滤后储水槽和废水提升泵连接多级树脂吸附池， 多级树脂吸附池之间分别通过废水溢流管和溶剂再生液溢流管连接，且废水溢流管设置高 度按级数顺次降低，溶剂再生液溢流管高度按级数逆次降低;沿废水流动方向的最后一个 废水溢流管连接多功能精馏塔，沿溶剂再生液流动方向的最后一个溶剂再生液溢流管通过 再生液储罐连接精馏塔;各级树脂吸附池中均设搅拌器。
所述多级树脂吸附池底部分别通过放空管道和连通管道连接废水回流装置和再生液 回流装置，废水回流装置包括分别与连通管连接的废水缓冲罐和废水接收罐，废水缓冲罐 另外连接废水真空泵，废水接收罐另外通过废水回流泵连接过滤后储水槽;再生液回流装 置包括分别与连通管连接的再生液缓冲罐和再生液接收罐，再生液缓冲罐另外连接再生液 真空泵，再生液接收罐和再生溶剂储罐通过再生溶剂提升泵连接最后一级树脂吸附池池底 的再生溶剂进液口。
所述多功能精馏塔的釜液出液管通过管道和换热装置与精馏塔前溶剂再生液进液管 实现一级换热，与最后一级树脂吸附池前的再生溶剂进液管实现二级换热。
所述多级树脂吸附池中均设有液位传感器。
所述沿废水流动方向的最后一个废水溢流管上设有废水在线实时监测装置。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1)树脂吸附池采用多级溢流和机械搅拌混合，保证树脂和废水充分接触，提高树脂 利用率，增加废水处理速度和处理量;
2)氨氮回收过程中，根据精馏塔内温度梯度及氨氮、再生溶剂的沸点不同，在常压 下实现氨氮和再生溶剂的有效分离，节约设备建设和运行成本，同时再生溶剂可以循环 利用;
3)树脂再生采用再生溶剂分阶段逆流脱附，提高了树脂再生率和再生溶剂的利用 率;
4)经过本发明预处理后煤化工废水中污染物浓度大幅度降低并且可生化性显著提高， 辅以简单的生物接触氧化法即可实现煤化工废水的达标排放，大幅缩短了废水处理工艺流 程，降低了生化工艺的投资和运行成本;
5)通过两级热交换，充分实现了整个工艺过程中热能的梯级利用;
6)本发明有利于生态环境保护，并且对煤化工产业的可持续发展具有重要意义。
