申请日2018.11.30
公开(公告)日2019.02.26
IPC分类号C02F9/10; C02F101/16; C02F101/34
摘要
本发明涉及一种兰炭高浓度有机废水资源化处理系统及方法，该系统包括依次连接的预处理单元、蒸氨提酚处理单元以及精滤吸附处理单元，预处理单元对兰炭高浓度有机废水经重油分离、多相流分离、絮凝沉降、双介质过滤以及高精度聚结油水分离处理后完成预处理，使预处理后的废水中煤焦油、机械杂质处理到合格指标;蒸氨提酚处理单元对预处理后的废水利用热蒸汽载流传热、逆流萃取，使酚油、水分离，实现脱氨提酚;精滤吸附处理单元对脱氨提酚后废水进行精滤、深度脱酚，本发明可有效地将兰炭废水予以处理，同时将兰炭废水中所含有的氨氮、酚、油进行回收作为副产品回收，大幅度降低了环保装置的运行费用，对后期工业化应用效果尤为显著。
权利要求书
1.一种兰炭高浓度有机废水资源化处理方法，其特征在于包括以下处理步骤：
(1)预处理
将兰炭高浓度有机废水流经预处理单元分离出油渣及重质煤焦油后进一步经多相流分离、絮凝沉降、双介质过滤、高精度聚结油水分离处理，完成预处理，使预处理后的废水中油含量由4000mg/L以上降至≤500mg/L、悬浮物含量由1000mg/L以上降至≤50mg/L;
(2)蒸氨提酚处理
对预处理后的废水利用热蒸汽载流传热，使溶解于水中的氨气和酸性气体挥发出来，而余液进一步利用萃取剂形成两相逆流萃取，使油水相分离;油相经酚塔分离出酚油和萃取剂，而水相进入水塔缓冲，得到脱氨提酚后废水;
(3)精滤吸附处理
步骤(2)脱氨提酚后废水经精密过滤处理去除废水中的油份和固体悬浮物，之后进入树脂吸附单元深度脱酚后排出，完成兰炭高浓度有机废水资源化处理。
2.根据权利要求1所述的兰炭高浓度有机废水资源化处理方法，其特征在于：所述步骤(1)具体是：将兰炭高浓度有机废水流经预处理除油单元分离出油渣及重质煤焦油，对分离出的液体流型分布进行调整，实现破乳，再将破乳的液体经分离流场进行稳流、聚结，实现油水聚结分离，分离出液体中的轻质组分和少量的重质组分，分离后的余液再经二次填料分离，使轻油、水、重油、污泥分层，油品回收，废水进一步加混凝剂和絮凝剂进行絮凝沉降，去除废水中的机械杂质，处理后的污水进入双介质过滤器，后经过高精度聚结油水分离器，完成预处理。
3.根据权利要求2所述的兰炭高浓度有机废水资源化处理方法，其特征在于：所述步骤(1)中的对分离出的液体流型分布进行调整，实现破乳，再将破乳的液体经分离流场进行稳流、聚结，实现油水聚结分离，具体的处理方法是：
将预处理的有机废水从侧壁旋流泵入多相流分离器后经多孔镇静板(122)稳流减少液体波动，之后进入聚结器(123)聚结分离、破乳，流经的水相小液滴迅速聚结成大液滴并沉降到位于分相斜板(124)的下方水相主体中，使水相和油相迅速分离。
4.根据权利要求1所述的兰炭高浓度有机废水资源化处理方法，其特征在于：所述步骤(2)具体是：
步骤(1)预处理后的来水加质量浓度为20%的碱液后，进入蒸氨塔(21)，使溶解于水中的氨气和酸性气体通过120～150℃的低压热蒸汽载流传热从上部挥发出来，而塔底废水加酸后进入萃取塔(22)内与萃取剂形成逆流萃取，使废水中酚类物质转移至萃取剂中，油相自塔顶采出后进入酚塔(24)利用中压蒸汽或中压过热蒸汽作为热源对塔内液体加热，使水汽化后留塔釜物料为粗粉产品;水相自萃取塔(22)塔釜采出后进入水塔(23)缓冲后得到脱氨提酚后废水，使脱氨提酚后废水的COD≤4000mg/L，总酚含量≤600mg/L，油含量≤200mg/L，氨氮含量≤150mg/L，总硫含量≤50mg/L。
5.根据权利要求4所述的兰炭高浓度有机废水资源化处理方法，其特征在于：步骤(2)所用的萃取剂是甲基异丁酮或者是质量浓度为30%磷酸三丁脂-煤油混合剂。
6.根据权利要求1所述的兰炭高浓度有机废水资源化处理方法，其特征在于：所述步骤(3)精滤吸附处理具体是：
步骤(2)脱氨提酚后废水经精密过滤处理去除废水中的油份和固体悬浮物，之后进入树脂吸附单元深度脱酚后排出，而树脂吸附单元利用步骤(2)的萃取剂再生，再生后的萃取剂返回步骤(2)的萃取塔(22)中;经过树脂吸附单元后的出水其COD≤1000mg/L，总酚含量≤100mg/L，油含量≤50mg/L，氨氮含量≤150mg/L，总硫含量≤50mg/L。
7.一种能够实现权利要求1所述的兰炭高浓度有机废水资源化处理方法的处理系统，包括预处理单元(1)、蒸氨提酚处理单元(2)以及精滤吸附处理单元(3)，其特征在于：所述预处理单元(1)、蒸氨提酚处理单元(2)以及精滤吸附处理单元(3)依次连接;
预处理单元(1)，对兰炭高浓度有机废水经重油分离、多相流分离、絮凝沉降、双介质过滤以及高精度聚结油水分离处理后完成预处理，使预处理后的废水中煤焦油、机械杂质处理到合格指标;
蒸氨提酚处理单元(2)，对预处理后的废水利用热蒸汽载流传热、逆流萃取，使酚油、水分离，实现脱氨提酚;
精滤吸附处理单元(3)，对脱氨提酚后废水进行精滤、深度脱酚。
8.根据权利要求4所述的兰炭高浓度有机废水资源化处理系统，其特征在于，所述预处理单元(1)包括依次连接的预处理装置(11)、多相流分离器(12)、混凝装置(13)、双介质过滤器(14)以及一次精滤过滤器(15)。
9.根据权利要求8所述的兰炭高浓度有机废水资源化处理系统，其特征在于，所述多相流分离器(12)包括壳体(121)、聚结器(123)、多孔镇静板(122)以及分相斜板(124)，所述壳体(121)一侧面上设有有机废水入口，壳体(121)另一侧底面上设有水相出口，所述多孔镇静板(122)和若干聚结器(123)依次设置在壳体(121)内腔中有机废水入口和水相出口之间，所述分相斜板(124)设置壳体(121)内腔的下半部，位于水相出口另一侧。
10.根据权利要求4所述的兰炭高浓度有机废水资源化处理系统，其特征在于，所述精滤吸附处理单元(3)包括依次连接的RL-超高精度油水分离器(31)和树脂吸附装置(32)，所述树脂吸附装置(32)采用大孔树脂吸附柱进行吸附脱色，所述吸附装置(32)与蒸氨提酚处理单元(2)连接。
说明书
兰炭高浓度有机废水资源化处理系统及方法
技术领域
本发明属于水处理技术领域，特别涉及兰炭高浓度有机废水资源化处理系统及方法。
背景技术
兰炭废水又称半焦废水，是指低变质煤在中低温干馏(约600～800℃)过程以及煤气净化、兰炭蒸汽熄焦过程中形成的一种工业废水，该废水具有“四高一少”(高COD、高油、高氨氮、高酚、废水产生量少)的特点，其中含有大量的成分复杂的难降解、高毒性的物质，如氨、酚、石油类等物质，在熄焦过程中，这部分污染物质大部分附着在兰炭中，严重影响了兰炭作为清洁燃料的品质。
兰炭废水所含的酚、石油类物质是一种毒性较大、可降解性差的有机物质，长期在环境中聚集可对人体健康和生态平衡造成严重的危害，为此含酚废水在我国水污染中被列为重点解决的有害废水之一。治理工业含酚废水一方面可以尽量减小污染物含量，使其达到国家排放标准;另一方面则是尽量回收利用水中有价值的酚、氨、石油类等物质，实现资源再生利用。
废水中的氨氮、酚、石油类物质若能提纯出来制成氨水、酚油则又会变成可售产品，同时通过处理后的废水再经过生化(此时已无需特殊生化工艺)即可达到清水熄焦用水或达到外排指标，若再通过深度处理即可达到工业回用标准(作为循环水补水回用)，这对陕北的兰炭企业和煤焦油加氢企业而言，不仅可解决企业生产面临的环保问题，同时为企业带来一定的效益(氨水和回收的酚油产品)，回用的水对严重缺水的陕北地区更是弥足重要。
基于以上原因，将兰炭生产过程中排放出高浓度有机废水进行资源化综合处理迫在眉睫，在环保日益严控的政策下，对兰炭企业具有深远影响。项目具有极大的社会意义和环保意义，同时回收的氨、酚油可部分冲抵运行费用，采用清水熄焦后兰炭也实现了真正意义的清洁燃料。
而目前国内外尚没有成熟的兰炭废水处理工艺，绝大多数兰炭企业均直接将其经过简单的除油后作为熄焦水使用，严重影响了兰炭品质。极少数有处理措施，其处理方法主要借鉴水质相似的焦化废水处理工艺，但兰炭废水的水质比焦化废水恶劣10倍，废水可生化性更差，同时，各种处理工艺目前在推广应用中都存在一些严峻问题，如一次投资成本高、运行费用高、反应条件苛刻、萃取剂中毒污堵或结垢、蒸氨管路堵塞、运行不稳定等问题，这也是兰炭废水处理领域亟需解决的问题。
发明内容
为了克服现在的兰炭废水处理工艺所存在的问题，本发明提供了一种处理水质好、运行稳定且无污染物产生的兰炭高浓度有机废水资源化处理方法。
同时，本发明提供了一种能够实现上述兰炭高浓度有机废水资源化处理方法的处理系统。
本发明所采用的技术方案是：
一种兰炭高浓度有机废水资源化处理方法，其包括以下处理步骤：
(1)预处理
将兰炭高浓度有机废水流经预处理单元分离出油渣及重质煤焦油后进一步经多相流分离、絮凝沉降、双介质过滤、高精度聚结油水分离处理，完成预处理，使预处理后的废水中油含量由4000mg/L以上降至≤500mg/L、悬浮物含量由1000mg/L以上降至≤50mg/L;
(2)蒸氨提酚处理
对预处理后的废水利用热蒸汽载流传热，使溶解于水中的氨气和酸性气体挥发出来，而余液进一步利用萃取剂形成两相逆流萃取，使油水相分离;油相经酚塔分离出酚油和萃取剂，而水相进入水塔缓冲，得到脱氨提酚后废水;
(3)精滤吸附处理
步骤(2)脱氨提酚后废水经精密过滤处理去除废水中的油份和固体悬浮物，之后进入树脂吸附单元深度脱酚后排出，完成兰炭高浓度有机废水资源化处理。
进一步限定，所述步骤(1)具体是：将兰炭高浓度有机废水流经预处理除油单元分离出油渣及重质煤焦油，再对分离出的液体流型分布进行调整，实现破乳，再将破乳的液体经分离流场进行稳流、聚结，实现油水聚结分离，分离出液体中的轻质组分和少量的重质组分，分离后的余液再经二次填料分离，使轻油、水、重油、污泥分层，油品回收，废水进一步加混凝剂和絮凝剂进行絮凝沉降，去除废水中的机械杂质，处理后的污水进入双介质过滤器，后经过高精度聚结油水分离器，完成预处理。
进一步限定，所述步骤(1)中的对分离出的液体流型分布进行调整，实现破乳，再将破乳的液体经分离流场进行稳流、聚结，实现油水聚结分离，具体的处理方法是：
将预处理的有机废水从侧壁旋流泵入多相流分离器后经多孔镇静板122稳流减少液体波动，之后进入聚结器123聚结分离、破乳，流经的水相小液滴迅速聚结成大液滴并沉降到位于分相斜板124的下方水相主体中，使水相和油相迅速分离。
进一步限定，所述步骤(2)具体是：
步骤(1)预处理后的来水加质量浓度为20%的碱液后，进入蒸氨塔21，使溶解于水中的氨气和酸性气体通过120～150℃的低压热蒸汽载流传热从上部挥发出来，而塔底废水加酸后进入萃取塔22内与萃取剂形成逆流萃取，使废水中酚类物质转移至萃取剂中，油相自塔顶采出后进入酚塔24利用中压蒸汽或中压过热蒸汽作为热源对塔内液体加热，使水汽化后留塔釜物料为粗粉产品;水相自萃取塔22塔釜采出后进入水塔23缓冲后得到脱氨提酚后废水，使脱氨提酚后废水的COD≤4000mg/L，总酚含量≤600mg/L，油含量≤200mg/L，氨氮含量≤150mg/L，总硫含量≤50mg/L。
进一步限定，步骤(2)所用的萃取剂是甲基异丁酮或者是质量浓度为30%磷酸三丁脂-煤油混合剂。
进一步限定，所述步骤(3)精滤吸附处理具体是：
步骤(2)脱氨提酚后废水经精密过滤处理去除废水中的油份和固体悬浮物，之后进入树脂吸附单元深度脱酚后排出，而树脂吸附单元利用步骤(2)的萃取剂再生，再生后的萃取剂返回步骤(2)的萃取塔22中;经过树脂吸附单元后的出水其COD≤1000mg/L，总酚含量≤100mg/L，油含量≤50mg/L，氨氮含量≤150mg/L，总硫含量≤50mg/L。
一种能够实现上述的兰炭高浓度有机废水资源化处理方法的处理系统，包括预处理单元1、蒸氨提酚处理单元2以及精滤吸附处理单元3，所述预处理单元1、蒸氨提酚处理单元2以及精滤吸附处理单元3依次连接;
预处理单元1，对兰炭高浓度有机废水经重油分离、多相流分离、絮凝沉降、双介质过滤以及高精度聚结油水分离处理后完成预处理，使预处理后的废水中煤焦油、机械杂质处理到合格指标;
蒸氨提酚处理单元2，对预处理后的废水利用热蒸汽载流传热、逆流萃取，使酚油、水分离，实现脱氨提酚;
精滤吸附处理单元3，对脱氨提酚后废水进行精滤、深度脱酚。
进一步限定，所述预处理单元1包括依次连接的预处理装置11、多相流分离器12、混凝装置13、双介质过滤器14以及一次精滤过滤器15。
进一步限定，所述多相流分离器12包括壳体121、聚结器123、多孔镇静板122以及分相斜板124，所述壳体121一侧面上设有有机废水入口，壳体121另一侧底面上设有水相出口，所述多孔镇静板122和聚结器123依次设置在壳体121内腔中有机废水入口和水相出口之间，所述分相斜板124设置壳体121内腔的下半部，位于水相出口另一侧，分相斜板124的一侧距离壳体121内腔内壁的距离不超过内腔直径的1/3。
进一步限定，所述精滤吸附处理单元3包括依次连接的RL-超高精度油水分离器31和树脂吸附装置32，所述树脂吸附装置32采用大孔树脂吸附柱进行吸附脱色，所述吸附装置32与蒸氨提酚处理单元2连接。
本发明的兰炭高浓度有机废水资源化处理系统及方法，主要是将预处理、蒸氨脱酚、精滤吸附工艺结合，实现了兰炭废水资源化综合处理，与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、可有效地将兰炭废水予以处理，同时将兰炭废水中所含有的氨氮、酚、油进行回收作为副产品回收，大幅度降低了环保装置的运行费用，对后期工业化应用效果尤为显著。
2、采用多相流分离、专用聚结技术，实现了水上油和水下油的高效分离;装置内设旋流预分离、流型调整、聚结填料、斜板等部件充分将来液中油包水、水包油的粒径分子高效分离，再依托核心部件进行高效聚结，实现油滴与水滴油分散相变成连续相，保证水中含油指标要求。
3、本发明的提酚萃取剂与树脂再生剂协同再生与共用，树脂使用一段时间利用萃取剂再生处理活化，之后返回萃取塔22，实现脱酚萃取剂与树脂再生剂共用再生，使脱色工艺与蒸氨提酚工艺完美耦合，简化了流程，而且萃取剂活化后回用后更有利于大分子酚类物质的萃取，进而提高萃取效率。
4、采用专用塔内件技术，实现了蒸氨提酚的高效低耗回收;蒸氨提酚塔24内件充分考虑抗堵要求采用抗堵性能好的斜孔塔盘(BCE-IHT)构造精馏塔的提馏段，塔盘上分布有若干排平行的斜孔，每排孔口方向相同，相邻两排的孔口方向相反，交错排列。操作状态下，气流从斜孔沿与板面平行的方向喷出，使板上气体流动的方向与雾沫夹带的方向垂直。而且相邻两排相反的孔口方向，可相互抵消气体对液层的动量作用，从而保证了气液接触过程和液层的稳定性。
5、采用专用树脂吸附回收废水中的微量的酚和油，极大降低了出水各项指标生化降解难度;通过调控树脂微孔通道，增加吸附量，同时易于树脂再生，大大增加树脂使用寿命。本发明的吸附装置装填了大孔吸附树脂，其成型过程中采用特制的溶胀体系和致孔剂来调节树脂的孔道结构，从而增加了树脂的吸附量，同时易于再生，抗污染能力强，大大地提升了树脂的使用寿命。
6、本发明的方法处理水质好，产品质量好，经处理后废水中COD≤3000mg/L，总酚含量≤350mg/L，油含量≤100mg/L，氨氮含量≤100mg/L，总硫含量≤50mg/L。
