CN106277533A - 一种处理粉煤热解污水的系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种处理粉煤热解污水的系统及方法。本发明所提供的处理粉煤热解污水的系统包括除油单元、沉淀单元、脱酚脱氨单元、混喷燃烧单元、氨氮回收单元和苯酚回收单元。沉淀单元分别与除油单元和脱酚脱氨单元相连，氨氮回收单元分别与脱酚脱氨单元和苯酚回收单元相连，脱酚脱氨单元还与混喷燃烧单元相连。本发明所提供的系统及方法实现了对粉煤热解工艺产生的污水进行有针对性的处理，并对污水中的可利用资源进行回收。

Description

一种处理粉煤热解污水的系统及方法

技术领域

本发明涉及工业污水处理，具体涉及一种处理粉煤热解污水的系统及方法。

背景技术

我国粉煤储量丰富，约占中国煤炭资源总量55％。将粉煤热解利用具有很大的市场前景，将会成为我国未来重要的能源支撑。粉煤热解污水其中含有大量污染物，如挥发酚、含氰化合物、氨氮等，这类污染物毒性大，难降解，处理成本高，未经处理而直接排放到自然水体中将会严重污染环境，间接危害人类健康生存。对于这类污水，常用的处理技术有物理化学法、生物处理法和化学处理法。

生化处理法是处理粉煤热解污水的主要方法，具有处理规模大、处理成本低、出水水质高等优点。但是生化法对污水水质要求较高，如B/C值(BOD/COD值)高于0.3，氨氮、挥发酚等有毒物质浓度保持在较低浓度水平。这使得生物处理法的单独应用受到限制，往往只用在污水的预处理。

物理化学法既可以作为污水预处理的方法，也可以应用于污水的深度处理，具有对污水水质要求低、处理负荷高、处理效率高等优点，但是处理成本较高，且对设备的要求较高，因此无法得到大规模使用。

寻找污染低、效率高、成本低的处理工艺，是目前处理煤炭快速热解污水的主要研究方向，也有利于实现热解污水的近零排放和水资源的循环利用，满足经济和社会可持续发展的需求。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种处理粉煤热解污水的系统及利用这种系统处理粉煤热解污水的方法。

根据本发明的一个方面，本发明提供了一种处理低阶煤热解污水的系统，其包括除油单元、沉淀单元、脱酚脱氨单元、混喷燃烧单元、氨氮回收单元和苯酚回收单元；

所述除油单元设有热解污水入口、热解焦炭入口和除油污水出口；

所述沉淀单元设有除油污水入口、絮凝剂入口和沉淀污水出口，所述除油污水入口与所述除油污水出口相连；

所述脱酚脱氨单元设有沉淀污水入口、蒸汽入口、脱酚脱氨污水出口和含酚含氨蒸汽出口，所述沉淀污水入口与所述沉淀污水出口相连；

所述混喷燃烧单元设有脱酚脱氨污水入口、热解气入口和出水口，所述脱酚脱氨污水入口和所述脱酚脱氨污水出口相连；

所述氨氮回收单元设有蒸汽入口、含酚含氨蒸汽入口、碱液入口、含氨蒸汽出口和含酚碱液出口，所述含酚含氨蒸汽入口与所述含酚含氨蒸汽出口相连；

所述苯酚回收单元设有含酚碱液入口、结晶产物出口和蒸汽出口，所述含酚碱液入口和所述含酚碱液出口相连。

在本发明的一个实施方案中，所述脱酚脱氨单元的蒸汽入口与所述苯酚回收单元的蒸汽出口相连。

在本发明的一个实施方案中，所述脱酚脱氨单元包括汽提塔，所述汽提塔顶层的进水管路为环状螺旋结构。

在本发明的一个实施方案中，所述汽提塔有多层，所述汽提塔顶层的温度和压力小于所述汽提塔底层的温度和压力。

在本发明的一个实施方案中，所述汽提塔的底部设有蒸汽加热器。

在本发明的一个实施方案中，所述混喷燃烧单元包括雾化喷淋设备。

在本发明的一个实施方案中，所述氨氮回收单元配有酸碱度测定仪。

根据本发明的另一个方面，本发明还提供了一种利用上述系统处理粉煤热解污水的方法，所述方法包括如下步骤：

将热解污水、热解焦炭送入所述除油单元，对所述热解污水进行除油；

将除油后的污水送入所述沉淀单元，并加入絮凝沉淀剂，除去污水中的悬浮物；

将除去悬浮物的污水送入所述脱酚脱氨单元，将苯酚和氨氮随蒸汽从污水中分离出来；

将除去苯酚和氨氮的污水送入所述混喷燃烧单元，并通入热解气进行燃烧，将污水中的有机污染物降解为小分子无机物，燃烧产生的蒸汽冷凝后排出；

将从所述脱酚脱氨单元排出的含有苯酚和氨氮的蒸汽送入所述氨氮回收单元，并加入碱液、通入新蒸汽，回收氨氮；

将从所述氨氮回收单元排出的含有苯酚的碱液送入所述苯酚回收单元，加热蒸发，得到结晶产物。

在本发明的一个实施方案中，所述苯酚回收单元排出的蒸汽送入所述脱酚脱氨单元。

在本发明的一个实施方案中，从所述氨氮回收单元排出的含有苯酚的碱液的pH≤11。

本发明提供的处理粉煤热解污水的系统及方法结合了粉煤热解工艺特点，进行了科学合理的工艺路线设计，实现了对粉煤热解工艺产生的污水进行有针对性的处理，并对污水中的可利用资源进行回收。

其次，本发明提供的处理粉煤热解污水的系统及方法利用污水实现了热解焦炭的熄焦，同时也对污水进行了初级吸附处理。

此外，本发明提供的处理粉煤热解污水的系统及方法将污水中的苯酚和氨氮回收，既降低了污水处理难度，又实现了废物的资源化利用。

进一步地，本发明提供的处理粉煤热解污水的系统及方法采用混喷燃烧法处理脱酚脱氨后的污水，处理方法简单，且利用热解工艺产生的热解气，降低了处理成本。

附图说明

图1为本发明实施例中的一种处理粉煤热解污水的系统的结构示意图。

图2为本发明实施例中的一种处理粉煤热解污水的工艺流程图。

图中：

1、除油池；1-1、热解污水入口；1-2、热解焦炭入口；1-3、焦炭出口；

2、沉淀池；2-1、沉渣出口；

3、汽提塔；

4、混喷燃烧器；4-1、热解气入口；4-2、出水口；

5、碱液吸收罐；5-1、碱液入口；5-2、蒸汽入口；

6、碱洗结晶器；6-1、结晶产物出口；

7、氨水储罐；

8、加药机。

具体实施方式

以下结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式进行更加详细的说明，以便能够更好地理解本发明的方案及其各个方面的优点。然而，以下描述的具体实施方式和实施例仅是说明的目的，而不是对本发明的限制。

本发明公开了一种处理粉煤热解污水的系统。其包括：其包括除油单元、沉淀单元、脱酚脱氨单元、混喷燃烧单元、氨氮回收单元和苯酚回收单元。

除油单元设有热解污水入口、热解焦炭入口和除油污水出口。

除油单元用于吸附热解污水中的浮油和部分有机污染物，并且对污水进行加热。此外，除油单元还可以对热解焦炭熄焦冷却，并洗去热解焦炭中的部分灰渣。除油单元最好封闭式，防止产生二次污染。除油单元处理后的污水进入沉淀单元。

除油单元的具体设备并不需要特别限定，只要能有相应的功能就行。优选地，除油单元包括除油池，除油池顶部加盖密封。

沉淀单元设有除油污水入口、絮凝剂入口和沉淀污水出口，除油污水入口与除油单元的除油污水出口相连。

沉淀单元通过絮凝沉淀法和重力沉淀法除去污水中的不溶物。沉淀单元处理后的污水进入脱酚脱氨单元。

沉淀单元的具体设备并不需要特别限定，只要能有相应的功能就行。优选地，沉淀单元包括沉淀池。为了更方便的往沉淀池里加药，可配置一加药机。

脱酚脱氨单元设有沉淀污水入口、蒸汽入口、脱酚脱氨污水出口和含酚含氨蒸汽出口，沉淀污水入口与沉淀单元的沉淀污水出口相连。

脱酚脱氨单元通过蒸汽汽提的方式，将苯酚、氨氮从污水中分离出来，并随蒸汽排出，并提高污水的可生化性。脱酚脱氨单元处理后的污水进入生化处理单元，含有苯酚、氨氮的蒸汽进入氨氮回收单元。

脱酚脱氨单元包括汽提塔，汽提塔不需要特别的限定，只要能有相应的功能就行。汽提塔是利用高温气体通过液体时将液体中的易挥发成分分离的装置，本发明中，优选为多层。其顶层的温度和压力需要小于所述汽提塔底层的温度和压力，因为蒸汽是从下部升至顶部，为了实现蒸汽的定向移动，顶层压力低。沉淀污水入口和含酚含氨蒸汽出口最好设置在汽提塔的顶部，含酚含氨蒸汽能对进入汽提塔的沉淀污水进行预热。沉淀污水的进水管路最好为环状螺旋结构，有利于余热交换。为了提高汽提效果，汽提塔的底层最好再设置一个或多个蒸汽加热器，对入塔的蒸汽进行加热。

混喷燃烧单元设有脱酚脱氨污水入口、热解气入口和出水口，脱酚脱氨污水入口和脱酚脱氨单元的脱酚脱氨污水出口相连。

污水与热解气混合后，在混喷燃烧单元雾化燃烧，污水中的有机污染物被彻底分解。

混喷燃烧单元的具体设备并不需要特别限定，只要能有相应的功能就行。优选地，混喷燃烧单元包括混喷燃烧器，混喷燃烧器设有雾化喷淋设备。

氨氮回收单元设有蒸汽入口、含酚含氨蒸汽入口、碱液入口、含氨蒸汽出口和含酚碱液出口，含酚含氨蒸汽入口与脱酚脱氨单元的含酚含氨蒸汽出口相连。

氨氮回收单元用于回收污水中的氨氮。氨氮回收系统内有碱液，含苯酚、氨氮的蒸汽进入氨氮回收单元后，被碱液吸收，氨水在蒸汽吹脱作用下再次分离处理，随蒸汽排出氨氮回收单元，经冷却后形成低浓度氨水。剩下的碱液进入苯酚回收单元。

氨氮回收单元的具体设备并不需要特别限定，只要能有相应的功能就行。优选地，氨氮回收单元包括碱液吸收罐。

pH小于11时，脱氨效果不佳。因此，为了方便在线监控，氨氮回收单元可配置酸碱度测定仪。

苯酚回收单元设有含酚碱液入口、结晶产物出口和蒸汽出口，含酚碱液入口和氨氮回收单元的含酚碱液出口相连。

苯酚回收单元通过加热蒸发将含酚碱液中的苯酚盐结晶析出。

苯酚回收单元的具体设备并不需要特别限定，只要能有相应的功能就行。优选地，苯酚回收单元包括碱洗结晶器。

为了降低系统的整体运行成本，可将苯酚回收单元排出的蒸汽送入汽提塔中循环利用，即，苯酚回收单元的蒸汽出口可与脱酚脱氨单元的蒸汽入口相连。

本发明还提供了一种利用上述系统处理粉煤热解污水的方法。该方法包括如下步骤：

将热解污水、热解焦炭送入所述除油单元，对所述热解污水进行除油；

将除油后的污水送入所述沉淀单元，并加入絮凝沉淀剂，除去污水中的悬浮物；

将除去悬浮物的污水送入所述脱酚脱氨单元，将苯酚和氨氮随蒸汽从污水中分离出来；

将除去苯酚和氨氮的污水送入所述混喷燃烧单元，并通入热解气进行燃烧，将污水中的有机污染物降解为小分子无机物，燃烧产生的蒸汽冷凝后排出；

将从所述脱酚脱氨单元排出的含有苯酚和氨氮的蒸汽送入所述氨氮回收单元，并加入碱液、通入新蒸汽，回收氨氮；

将从所述氨氮回收单元排出的含有苯酚的碱液送入所述苯酚回收单元，加热蒸发，得到结晶产物。

其中，从苯酚回收单元排出的蒸汽可送入脱酚脱氨单元回用。

此外，为了能充分回收氨氮，优选地，从氨氮回收单元排出的含有苯酚的碱液的pH≤11。

下面参考具体实施例，对本发明进行说明。下述实施例中所取工艺条件数值均为示例性的，其可取数值范围如前述发明内容中所示。下述实施例所用的检测方法均为本行业常规的检测方法。

实施例1

本实施例提供一种处理粉煤热解污水的系统，其结构示意图如图1所示。具体包括：除油池1、沉淀池2、汽提塔3、混喷燃烧器4、碱液吸收罐5、碱洗结晶单元6、氨水储罐7、加药机8。

除油池1顶部加盖密封，除油池1设有热解污水入口1-1、热解焦炭入口1-2、焦炭出口1-3和除油污水出口。

沉淀池2设有除油污水入口、絮凝剂入口、沉渣出口2-1和沉淀污水出口。沉淀池2配有加药机8，加药机8与絮凝剂入口相连。除油污水入口与除油池1的除油污水出口相连。

汽提塔3分上中下三层结构。上层设有沉淀污水入口、含酚含氨蒸汽出口，中层设填料层，底层设有蒸汽入口、脱酚脱氨污水出口和蒸汽加热器。沉淀污水入口与沉淀池2的沉淀污水出口相连。汽提塔3内部为高压环境，其顶层的温度和压力小于底层的温度和压力。塔壁附保温材料，保证塔内温度稳定。填料层设有经液相均匀分布器。此外，汽提塔上层的进水管路为环状螺旋结构，蒸汽从进水管路流过时，能对进入的污水进行预热至85℃以上。下层的蒸汽加热器对入塔蒸汽进行加热，提高蒸汽的温度，有利于汽提效果。

混喷燃烧器4设有热解气入口4-1、脱酚脱氨污水入口和出水口4-2，脱酚脱氨污水入口与汽提塔3的脱酚脱氨污水出口相连。混喷燃烧器4内设有雾化喷淋设备，雾化喷淋设备下方设有热解气火炬。

碱液吸收罐5为卧式罐体结构，上部设有含氨蒸汽出口，侧端设有蒸汽入口5-2，碱液吸收罐4还设有含酚含氨蒸汽入口、碱液入口5-1和含酚碱液出口。含酚含氨蒸汽入口与汽提塔3的含酚含氨蒸汽出口相连，含氨蒸汽出口与氨水储罐7相连。碱液吸收罐4配有pH测定仪，用于在线监测碱液的pH值。

碱洗结晶器6设有含酚碱液入口、结晶产物出口6-1和蒸汽出口，含酚碱液入口与碱液吸收罐5的含酚碱液出口相连，蒸汽出口与汽提塔3的蒸汽入口相连。

实施例2

本实施例提供一种利用实施例1所提供的系统处理粉煤热解污水的方法。具体工艺流程如图2所示。

本实施例采用的低阶煤热解污水的水质如下：

COD＝15000mg/L，BOD₅＝6100mg/L，氨氮＝1800mg/L，挥发酚＝10000mg/L，pH＝10。

热解系统产生的热解污水和热解焦炭输送至除油池1。热解污水对热解焦炭冷却降温，达到熄焦目的。同时，热解焦炭在熄焦过程中对热解污水升温加热，热解污水水温可升至65℃。热解焦炭还具有吸附作用，可以吸附热解污水中的油类物质，有利于后续脱酚脱氨和生化处理的正常运行。

从除油池1排出的污水进入沉淀池2中。加药机8往沉淀池2中添加絮凝沉淀剂，将污水中的悬浮物沉降到池底，通过排渣将沉渣排出系统。

从沉淀池2排出的污水进入汽提塔3中。本实施例中，汽提塔3顶层的压力为0.3MPa，底层的压力为0.6MPa。从沉淀池2的沉淀污水出口排出的污水从汽提塔3上层的沉淀污水入口进入塔中，通过进水管至填料层，经液相均匀分布器分布后充满填料层。蒸汽从环状螺旋结构的进水管路中间流过时，对入塔的污水预热至约85℃。底层的蒸汽加热器将入塔的新鲜蒸汽的温度提升至150℃。底层蒸汽进入填料层后与污水充分接触，将污水中的苯酚、氨氮分离处理，并随蒸汽载出，通过含酚含氨蒸汽出口输出汽提塔2，进入碱液吸收罐5。

从汽提塔2排出的污水经过余热回收器7回收余热后进入混喷燃烧器4中，与热解气混合后进入雾化喷淋设备中雾化喷淋，喷淋后的混合物燃烧氧化，污水中的有机污染物被彻底降解成CO₂、NO₂、水等小分子无机物，燃烧产生的蒸汽冷凝后排出。

本实施例中，碱液吸收罐5所用的碱液为NaOH溶液。从汽提塔2排出的含酚含氨蒸汽与NaOH溶液反应生成苯酚钠、氨水、氢氧化铵等。往碱液吸收罐4中通入新鲜的蒸汽，在新鲜蒸汽持续吹脱下，碱液中吸收的氨氮又再次被分离，随蒸汽载出，经冷凝后形成氨水，储存到氨水储罐7中。当碱液的pH小于11时，将碱液排出。

从碱液吸收罐5排出的碱液进入碱洗结晶器5中加热蒸发结晶，产生的结晶产物主要为苯酚钠，回收储存；产生的蒸汽通过蒸汽泵送至汽提塔2中回收利用。

综上可知，本发明提供的处理粉煤热解污水的系统及方法结合了粉煤热解工艺特点，进行了科学合理的工艺路线设计，实现了对粉煤热解工艺产生的污水进行有针对性的处理，并对污水中的可利用资源进行回收。

其次，本发明提供的处理粉煤热解污水的系统及方法利用污水实现了热解焦炭的熄焦，同时也对污水进行了初级吸附处理。

此外，本发明提供的处理粉煤热解污水的系统及方法将污水中的苯酚和氨氮回收，既降低了污水处理难度，又实现了废物的资源化利用。

进一步地，本发明提供的处理粉煤热解污水的系统及方法采用混喷燃烧法处理脱酚脱氨后的污水，处理方法简单，且利用热解工艺产生的热解气，降低了处理成本。

需要说明的是，以上参照附图所描述的各个实施例仅用以说明本发明而非限制本发明的范围，本领域的普通技术人员应当理解，在不脱离本发明的精神和范围的前提下对本发明进行的修改或者等同替换，均应涵盖在本发明的范围之内。此外，除非特别说明，那么任何实施例的全部或一部分可结合任何其它实施例的全部或一部分来使用。

Claims (10)

1.一种处理粉煤热解污水的系统，其特征在于，其包括除油单元、沉淀单元、脱酚脱氨单元、混喷燃烧单元、氨氮回收单元和苯酚回收单元；

所述除油单元设有热解污水入口、热解焦炭入口和除油污水出口；

所述沉淀单元设有除油污水入口、絮凝剂入口和沉淀污水出口，所述除油污水入口与所述除油污水出口相连；

所述脱酚脱氨单元设有沉淀污水入口、蒸汽入口、脱酚脱氨污水出口和含酚含氨蒸汽出口，所述沉淀污水入口与所述沉淀污水出口相连；

所述混喷燃烧单元设有脱酚脱氨污水入口、热解气入口和出水口，所述脱酚脱氨污水入口和所述脱酚脱氨污水出口相连；

所述氨氮回收单元设有蒸汽入口、含酚含氨蒸汽入口、碱液入口、含氨蒸汽出口和含酚碱液出口，所述含酚含氨蒸汽入口与所述含酚含氨蒸汽出口相连；

所述苯酚回收单元设有含酚碱液入口、结晶产物出口和蒸汽出口，所述含酚碱液入口和所述含酚碱液出口相连。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述脱酚脱氨单元的蒸汽入口与所述苯酚回收单元的蒸汽出口相连。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述脱酚脱氨单元包括汽提塔，所述汽提塔顶层的进水管路为环状螺旋结构。

4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述汽提塔有多层，所述汽提塔顶层的温度和压力小于所述汽提塔底层的温度和压力。

5.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述汽提塔的底部设有蒸汽加热器。

6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述混喷燃烧单元包括雾化喷淋设备。

7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述氨氮回收单元配有酸碱度测定仪。

8.一种利用权利要求1-7中任一所述系统处理粉煤热解污水的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

将热解污水、热解焦炭送入所述除油单元，对所述热解污水进行除油；

将除油后的污水送入所述沉淀单元，并加入絮凝沉淀剂，除去污水中的悬浮物；

将除去悬浮物的污水送入所述脱酚脱氨单元，将苯酚和氨氮随蒸汽从污水中分离出来；

将除去苯酚和氨氮的污水送入所述混喷燃烧单元，并通入热解气进行燃烧，将污水中的有机污染物降解为小分子无机物，燃烧产生的蒸汽冷凝后排出；

将从所述脱酚脱氨单元排出的含有苯酚和氨氮的蒸汽送入所述氨氮回收单元，并加入碱液、通入新蒸汽，回收氨氮；

将从所述氨氮回收单元排出的含有苯酚的碱液送入所述苯酚回收单元，加热蒸发，得到结晶产物。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述苯酚回收单元排出的蒸汽送入所述脱酚脱氨单元。

10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，从所述氨氮回收单元排出的含有苯酚的碱液的pH≤11。