申请日2014.10.14
公开(公告)日2016.05.11
IPC分类号C02F9/10
摘要
本发明提供一种实现化工污水零排放的工艺方法，其包括蒸馏、蒸发、结晶分离、压缩、冷凝回收和洗涤过滤步骤;上述步骤循环进行，使得体系内的水循环使用而实现化工污水零排放。
权利要求书
1.一种实现化工污水零排放的工艺方法，其包括如下蒸馏、蒸发、结晶分离、压缩、冷凝回收和洗涤过滤步骤：
蒸馏步骤，包括：对含有NH3(氨)和H2S(硫化氢)及HCN(氰化氢)、CO2(二氧化碳)、铵盐的化工污水进行塔式蒸馏分离;
蒸发步骤，包括：蒸馏塔(1)的塔底100～165℃高温废水与所述化工污水换热后进入蒸发器(3)或直接进入蒸发器(3)，全部蒸发为蒸汽，使得所述高温废水的温度降低至55～145℃;
结晶分离步骤，包括：对来自蒸发器(3)内盐类结晶的浆液进行离心分离，得到的所述盐类结晶作为副产品，得到的分离液回到蒸发器(3)中或前端工序中;
压缩步骤，包括：把来自蒸发器(3)的55～145℃蒸汽，压缩为饱和温度60～170℃蒸汽，且所述饱和温度60～170℃蒸汽在满足蒸发器(3)供热后，剩余部分再为蒸馏塔(1)供热;
冷凝步骤，包括：将压缩后的饱和温度60～170℃蒸在加热器(7)中被来自蒸发器(3)的循环废水冷却成为冷凝水，该冷凝水全部回用;
洗涤过滤步骤：对加热器前后的蒸汽和冷凝水分别进行洗涤和/或过滤，得到不同质量品质的冷凝水;洗涤后的水和/或过滤浓液水送回压缩步骤的蒸发器(3)中或蒸馏步骤的蒸馏塔(1)中或前端工序中;
上述步骤循环进行，使得体系内的水循环使用而实现化工污水零排放。
2.如权利要求1所述的工艺方法，其中，由如下蒸馏、蒸发、结晶分离、压缩、和冷凝回收步骤组成：
蒸馏步骤，包括：对含有NH3(氨)和H2S(硫化氢)及HCN(氰化氢)、CO2(二氧化碳)、铵盐的化工污水进行塔式蒸馏分离;
蒸发步骤，包括：蒸馏塔(1)的塔底100～165℃高温废水与所述化工污水换热后进入蒸发器(3)或直接进入蒸发器(3)，全部蒸发为蒸汽，使得所述高温废水的温度降低至55～145℃;
结晶分离步骤，包括：对来自蒸发器(3)内盐类结晶的浆液进行离心分离，得到的所述盐类结晶作为副产品，得到的分离液回到蒸发器(3)中或前端工序中;
压缩步骤，包括：把来自蒸发器(3)的55～145℃蒸汽，压缩为饱和温度60～170℃蒸汽，且所述饱和温度60～170℃蒸汽在满足蒸发器(3)供热后，剩余部分再为蒸馏塔(1)供热;
冷凝步骤，包括：压缩后的饱和温度60～170℃蒸汽在加热器(7)中被来自蒸发器(3)的循环废水冷却成为冷凝水，该冷凝水全部回用;
洗涤过滤步骤：对加热器前后的蒸汽和冷凝水分别进行洗涤和/或过滤，得到不同质量品质的冷凝水;洗涤后的水和/或过滤浓液水送回压缩步骤的蒸发器(3)中或蒸馏步骤蒸馏塔(1)中或前端工序中;
上述步骤循环进行，使得体系内的水循环使用而实现化工污水零排放。
3.如权利要求1所述的工艺方法，所述蒸发步骤中，还包括向蒸发器中兑入高盐废水。
4.如权利要求1所述的工艺方法，其中，所述饱和温度60～170℃蒸汽中满足蒸发器(3)供热，剩余部分再为蒸馏塔(1)供热。
5.一种实现化工污水零排放的工艺装置，其包括如下蒸馏单元、蒸发单元、结晶分离单元、压缩单元、冷凝回收单元和洗涤过滤单元：
蒸馏单元，包括：对含有NH3(氨)和H2S(硫化氢)及HCN(氰化氢)、CO2(二氧化碳)、铵盐的化工污水进行塔式蒸馏分离的蒸馏塔(1);
蒸发单元，包括蒸发器(3)，其中蒸馏塔(1)的塔底100～165℃高温废水与所述化工污水在化工污水/废水换热器换热器(11)中换热后进入蒸发器(3)或直接进入蒸发器(3)，全部蒸发为蒸汽，使得所述高温废水的温度降低至55～145℃;
结晶分离单元，包括：对来自蒸发器(3)内盐类结晶的浆液在离心机(13)中进行离心分离，得到的所述盐类结晶作为副产品，得到的分离液回到蒸发器(3)中或前端工序中;
压缩单元，包括：把来自蒸发器(3)的55～145℃蒸汽，在蒸发压缩机(5)中压缩为饱和温度60～170℃蒸汽，且所述饱和温度60～170℃蒸汽在满足蒸发器(3)供热后，剩余部分再为蒸馏塔(1)供热;
冷凝单元，包括加热器(7)：蒸汽在加热器(7)中被来自蒸发器(3)的循环废水冷却 成为冷凝水，该冷凝水全部回用;
洗涤过滤单元，包括洗涤器(6)和/或洗涤除雾器(4)，其中采用洗涤器(6)对加热器(7)前后的蒸汽和冷凝水分别进行洗涤和/或过滤，得到不同质量品质的冷凝水;采用洗涤除雾器(4)对蒸发压缩机(5)前的蒸汽进行除雾和洗涤，以稳定系统运行和提高冷凝水的质量。
6.如权利要求5所述的工艺装置，由如下蒸馏单元、蒸发单元、结晶分离单元、压缩单元、冷凝回收单元和洗涤过滤单元组成：
蒸馏单元，包括：对含有NH3(氨)和H2S(硫化氢)及HCN(氰化氢)、CO2(二氧化碳)、铵盐的化工污水进行塔式蒸馏分离的蒸馏塔(1);
蒸发单元，包括蒸发器(3)，其中蒸馏塔(1)的塔底100～165℃高温废水与所述化工污水在化工污水/废水换热器换热器(11)中换热后进入蒸发器(3)或直接进入蒸发器(3)，全部蒸发为蒸汽，使得所述高温废水的温度降低至55～145℃;
结晶分离单元，包括：对来自蒸发器(3)内盐类结晶的浆液在离心机(13)中进行离心分离，得到的所述盐类结晶作为副产品，得到的分离液回到蒸发器(3)中或前端工序中;
压缩单元，包括：把来自蒸发器(3)的55～145℃蒸汽，在蒸发压缩机(5)中压缩为饱和温度60～170℃蒸汽，且所述饱和温度60～170℃蒸汽在满足蒸发器(3)供热后，剩余部分再为蒸馏塔(1)供热;
冷凝单元，包括加热器(7)：蒸汽在加热器(7)中被来自蒸发器(3)的循环废水冷却成为冷凝水，该冷凝水全部回用;
洗涤过滤单元，包括洗涤器(6)和/或洗涤除雾器(4)，其中采用洗涤器(6)对加热器(7)前后的蒸汽和冷凝水分别进行洗涤和/或过滤，得到不同质量品质的冷凝水;采用洗涤除雾器(4)对蒸发压缩机(5)前的蒸汽进行除雾和洗涤，以稳定系统运行和提高冷凝水的质量。
说明书
一种实现化工污水零排放的工艺方法
技术领域
本发明涉及一种化工污水处理的工艺方法，具体地涉及一种实现化工污水处理的工艺方法。适用于冶金焦化、石油化工和煤化工(以下简称“化工”)等行业中含有NH3和H2S及HCN、CO2等杂质的化工污水处理领域。
背景技术
根据原料中C(碳)、H(氢)、S(硫)、N(氮)等组分的不同和加工处理工艺的选择，在生产过程中生成NH3和H2S及HCN、CO2、铵盐等杂质，这些杂质溶于水形成化工污水。按照环境保护的标准要求，化工污水是不能直接外排的，必须进行处理。而化工又是需求大量新鲜水的行业，因此，采用何种方式将这样的化工污水进行处理，并加以高效回收充分利用，在减少排放的同时，降低对大量新鲜水的需求，不仅是化工行业减排、资源综合利用的一个重要研究领域，而且对水资源匮乏的我国来说，具有极其重要的循环经济现实意义。
目前国内外对化工污水的处理，广泛采用蒸馏分离+生化处理的工艺，如达到零排放的程度，还要增加过滤和多效蒸发两个步骤。常规化工污水零排放工艺是首先通过蒸馏分离，尽量把化工污水中的NH3和H2S及HCN、CO2等杂质从蒸馏塔顶汽提除去，化工污水中的铵盐无法直接从蒸馏塔顶被汽提分离出去，需在化工污水中加入碱液分解氨盐，使铵盐中的NH3分解成为游离的、并可通过汽提从蒸馏塔顶分离除去的挥发性氨，并控制蒸馏塔排出废水中的杂质浓度(如氨氮含量)，以满足生化处理的要求;接着在生化处理中，通过细菌对废水中的杂质进一步降解，使生化处理后的废水达到直接外排放的环境保护标准要求，但这样的废水不能回收利用;第三对生化处理后的废水进行过滤，其中约70%以过滤水的形式被回收利用;最后对过滤剩余的约30%浓液水进行多效蒸发，蒸汽经冷凝得到冷凝水而回收利用，多效蒸发器内的盐类以副产品结晶的形式提取出来。
常规化工污水零排放工艺流程见附图4。
从蒸馏塔排出的废水，其中的污染物杂质含量为：CODcr≤10g/l，NH3-N≤200mg/l，氰化物≤20mg/l;生化处理后的废水，其中的污染物杂质含量为：CODcr≤80mg/l，NH3-N ≤10mg/l，氰化物≤0.2mg/l;浓液水的CODcr400～500mg/l。这样水质的水即不能外排，也不能直接回收利用。
常规化工污水零排放工艺，需要蒸馏分离、生化处理、过滤和多效蒸发四个步骤。目前国内化工污水的处理，都有蒸馏分离和生化处理两个步骤，有过滤步骤的比较少，有多效蒸发步骤少有。总之极少有化工污水零排放的企业，这是因为常规污水零排放工艺，存在如下的不足之处：
(1)工艺流程长而复杂、可靠性差(受制于脆弱的生化细菌)、占地大;
(2)能耗高、运行成本难以承受;
(3)必须在蒸馏时加碱液分解化工污水中的氨盐，否则生化处理的细菌无法把氨氮有效降解到符合环保标准，碱液成本高;
(4)蒸馏塔排出废水的杂质浓度对生化细菌的适应性影响重大，如果杂质浓度过高，会导致细菌死亡，使生化处理失效;
(5)生化处理的不稳定，又使过滤和多效蒸发运行困难;
(6)多效蒸发的能耗大;
(7)二次污染：废水在生化处理过程中，连续产生大量的含有各种污染杂质和细菌的污泥，该污泥处置不当，极易形成二次污染;此外，生化处理的各类废水池和过滤的浓液水池可能泄漏污染地下水，以及这些露天敞开水池散发令人不愉快的气体，又会导致二次污染;
(8)在解决污染物污水的同时，又产生污泥和有害气体的二次污染。
因此，本领域迫切需要开发一种全新的化工污水零排放工艺技术，使化工污水能够全部被回收利用的同时，系统稳定可靠，绿色环保，不再产生新的污染物。
发明内容
本发明的第一目的在于获得一种化工污水零排放的工艺技术，使化工污水变废为宝地全部被回收利用，大幅度减少企业新鲜水用量，在节省水资源同时，降低生产成本;此外无污染。
本发明的第二目的在于获得一种化工污水零排放的工艺装置，使化工污水变废为宝地全部被回收利用，大幅度减少企业新鲜水用量，在节省水资源同时，降低生产成本;此外无污染。
在本发明的第一方面，提供了一种实现化工污水零排放的工艺方法，其包括如下蒸馏、蒸发、结晶分离、压缩、冷凝回收和洗涤过滤步骤：
蒸馏步骤，包括：对含有NH3(氨)和H2S(硫化氢)及HCN(氰化氢)、CO2(二氧化碳)、铵盐的化工污水进行塔式蒸馏分离;
蒸发步骤，包括：蒸馏塔(1)的塔底100～165℃高温废水与所述化工污水换热后进入蒸发器(3)或直接进入蒸发器(3)，全部蒸发为蒸汽，使得所述高温废水的温度降低至55～145℃;
结晶分离步骤，包括：对来自蒸发器(3)内盐类结晶的浆液进行离心分离，得到的所述盐类结晶作为副产品，得到的分离液回到蒸发器(3)中或前端工序中;
压缩步骤，包括：把来自蒸发器(3)的55～145℃蒸汽，压缩为饱和温度60～170℃蒸汽，且所述饱和温度60～170℃蒸汽在满足蒸发器(3)供热后，剩余部分再为蒸馏塔(1)供热;
冷凝步骤，包括：将压缩后的饱和温度60～170℃蒸在加热器(7)中被来自蒸发器(3)的循环废水冷却成为冷凝水，该冷凝水全部回用;
洗涤过滤步骤：对加热器前后的蒸汽和冷凝水分别进行洗涤和/或过滤，得到不同质量品质的冷凝水;
洗涤后的水和或过滤浓液水送回压缩步骤的蒸发器中或蒸馏步骤蒸馏塔中或前端工序中;
上述步骤循环进行，使得体系内的水循环使用而实现化工污水零排放。
在本发明的一个具体实施方式中，所述方法由如下蒸馏、蒸发、结晶分离、压缩、和冷凝回收步骤组成：
蒸馏步骤，包括：对含有NH3(氨)和H2S(硫化氢)及HCN(氰化氢)、CO2(二氧化碳)、铵盐的化工污水进行塔式蒸馏分离;
蒸发步骤，包括：蒸馏塔(1)的塔底100～165℃高温废水与所述化工污水换热后进入蒸发器(3)或直接进入蒸发器(3)，全部蒸发为蒸汽，使得所述高温废水的温度降低至55～145℃;
结晶分离步骤，包括：对来自蒸发器(3)内盐类结晶的浆液进行离心分离，得到的所述盐类结晶作为副产品，得到的分离液回到蒸发器(3)中或前端工序中;
压缩步骤，包括：把来自蒸发器(3)的55～145℃蒸汽，压缩为饱和温度60～170 ℃蒸汽，且所述饱和温度60～170℃蒸汽在满足蒸发器(3)供热后，剩余部分再为蒸馏塔(1)供热;
冷凝步骤，包括：压缩后的饱和温度60～170℃蒸汽在加热器(7)中被来自蒸发器(3)的循环废水冷却成为冷凝水，该冷凝水全部回用;
洗涤过滤步骤：对加热器前后的蒸汽和冷凝水分别进行洗涤和/或过滤，得到不同质量品质的冷凝水;
洗涤后的水和或过滤浓液水送回压缩步骤的蒸发器中或蒸馏步骤蒸馏塔中或前端工序中;
上述步骤循环进行，使得体系内的水循环使用而实现化工污水零排放。
在本发明的一个具体实施方式中，所述蒸发步骤中，还包括向蒸发器中兑入高盐废水。
在本发明的一个具体实施方式中，其中，所述饱和温度60～170℃蒸汽中满足蒸发器(3)供热，剩余部分再为蒸馏塔(1)供热。
本发明的第二方面提供一种实现化工污水零排放的工艺装置，其包括如下蒸馏单元、蒸发单元、结晶分离单元、压缩单元、冷凝回收单元和洗涤过滤单元：
蒸馏单元，包括：对含有NH3(氨)和H2S(硫化氢)及HCN(氰化氢)、CO2(二氧化碳)、铵盐的化工污水进行塔式蒸馏分离的蒸馏塔(1);
蒸发单元，包括蒸发器(3)，其中蒸馏塔(1)的塔底100～165℃高温废水与所述化工污水在化工污水/废水换热器换热器(11)中换热后进入蒸发器(3)或直接进入蒸发器(3)，全部蒸发为蒸汽，使得所述高温废水的温度降低至55～145℃;
结晶分离单元，包括：对来自蒸发器(3)内盐类结晶的浆液在离心机(13)中进行离心分离，得到的所述盐类结晶作为副产品，得到的分离液回到蒸发器(3)中或前端工序中;
压缩单元，包括：把来自蒸发器(3)的55～145℃蒸汽，在蒸发压缩机(5)中压缩为饱和温度60～170℃蒸汽，且所述饱和温度60～170℃蒸汽在满足蒸发器(3)供热后，剩余部分再为蒸馏塔(1)供热;
冷凝单元，包括加热器(7)：蒸汽在加热器(7)中被来自蒸发器(3)的循环废水冷却 成为冷凝水，该冷凝水全部回用;
洗涤过滤单元，包括洗涤器(6)和/或洗涤除雾器(4)，其中采用洗涤器(6)对加热器(7)前后的蒸汽和冷凝水分别进行洗涤和/或过滤，得到不同质量品质的冷凝水;采用洗涤除雾器(4)对蒸发压缩机(5)前的蒸汽进行除雾和洗涤，以稳定系统运行和提高冷凝水的质量。
在本发明的一个具体实施方式中，所述工艺装置由如下蒸馏单元、蒸发单元、结晶分离单元、压缩单元、冷凝回收单元和洗涤过滤单元组成：
蒸馏单元，包括：对含有NH3(氨)和H2S(硫化氢)及HCN(氰化氢)、CO2(二氧化碳)、铵盐的化工污水进行塔式蒸馏分离的蒸馏塔(1);
蒸发单元，包括蒸发器(3)，其中蒸馏塔(1)的塔底100～165℃高温废水与所述化工污水在化工污水/废水换热器换热器(11)中换热后进入蒸发器(3)或直接进入蒸发器(3)，全部蒸发为蒸汽，使得所述高温废水的温度降低至55～145℃;
结晶分离单元，包括：对来自蒸发器(3)内盐类结晶的浆液在离心机(13)中进行离心分离，得到的所述盐类结晶作为副产品，得到的分离液回到蒸发器(3)中或前端工序中;
压缩单元，包括：把来自蒸发器(3)的55～145℃蒸汽，在蒸发压缩机(5)中压缩为饱和温度60～170℃蒸汽，且所述饱和温度60～170℃蒸汽在满足蒸发器(3)供热后，剩余部分再为蒸馏塔(1)供热;
冷凝单元，包括加热器(7)：蒸汽在加热器(7)中被来自蒸发器(3)的循环废水冷却成为冷凝水，该冷凝水全部回用;
洗涤过滤单元，包括洗涤器(6)和/或洗涤除雾器(4)，其中采用洗涤器(6)对加热器(7)前后的蒸汽和冷凝水分别进行洗涤和/或过滤，得到不同质量品质的冷凝水;采用洗涤除雾器(4)对蒸发压缩机(5)前的蒸汽进行除雾和洗涤，以稳定系统运行和提高冷凝水的质量。
