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CN115893708A - 一种酚氨废水预处理后焚烧热解处理工艺 - Google Patents

一种酚氨废水预处理后焚烧热解处理工艺 Download PDF

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CN115893708A
CN115893708A CN202211259445.2A CN202211259445A CN115893708A CN 115893708 A CN115893708 A CN 115893708A CN 202211259445 A CN202211259445 A CN 202211259445A CN 115893708 A CN115893708 A CN 115893708A
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马骁骏
徐海龙
张建
石小磊
马东升
乔海军
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Xinjiang Tongshunyuan Energy Development Co ltd
Xinjiang Xinhuan Engineering Technology Co ltd
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Abstract

本发明公开了一种酚氨废水预处理后焚烧热解处理工艺，包括静压稳流油水分离、平流导排析油、低温脱氨、氨气吸收、废水焚烧热解、余热蒸汽锅炉、烟气脱硫脱硝处理等单元。通过设置静压稳流油水分离、平流导排析油去除酚氨废水中的焦油，然后利用低温脱氨单元将酚氨废水中的氨气吹脱出来，并由氨气吸收单元进行回收氨；接着利用废水焚烧热解单元以企业富余荒煤气为燃料，将废水中高浓度有机污染物进行高温焚烧热解，生成CO2、H2O、SO2和NOx等，热解烟气的热量利用余热蒸汽锅炉进行热能回收；最后烟气经脱硫脱硝处理后达标排放。该工艺既能减少企业富余荒煤气经火炬放散造成的环境污染，同时又能够得到硫酸铵、热蒸汽等有价副产品，实现资源回收利用。

Description

一种酚氨废水预处理后焚烧热解处理工艺
技术领域
本发明涉及煤化工半焦生产企业酚氨废水处理技术领域，具体为一种酚 氨废水预处理后焚烧热解处理工艺。
背景技术
煤化工半焦行业利用低阶煤进行热解提质，推动了低阶煤清洁炼化高效 利用的发展和应用，但是低阶煤热解提质清洁炼化过程中产生的酚氨废水难 以处理，酚氨废水中含有大量焦油类、酚类、氨氮、多环芳烃类化合物及含 氮、氧、硫的杂环化合物等，是非常典型的含难降解有机化合物的工业废水。
目前，国内同类工程主要采用的工艺为“除油+蒸氨+脱酚+生化+深度处 理”的工艺，但该处理工艺适用于生产规模大，生产废水产生量大的半焦生产 企业，并且该工艺路线运行过程中除油、蒸氨、脱酚工艺需投加大量的化学 药剂，难以保证后续生化单元正常运行，同时该处理工艺建设投资大、建设 周期长、占地面积大等一直是焦化企业头疼的问题。因此，针对生产规模较 小、生产废水量在150m3/d左右的半焦生产企业研发一条创新酚氨废水处理工 艺路线是非常必要的。
发明内容
本发明的目的在于提供一种酚氨废水预处理后焚烧热解处理工艺，以减 少废水的排出，并能消耗富余的荒煤气，产生硫酸铵和热蒸汽等有价副产品。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种酚氨废水预处理后焚 烧热解处理工艺，包括静压稳流油水分离、平流导排析油、低温脱氨、废水 焚烧热解、余热蒸汽锅炉、烟气脱硫脱硝。其工艺流程如下：
A.静压稳流油水分离：酚氨废水经泵一次提升至静压稳流油水分离器， 在静压稳流的环境下利用重力作用去除废水中煤焦油，降低废水中石油类污 染物；
B.平流导排析油：经静压稳流油水分离除油处理后的酚氨废水自流进入 平流导排析油池，进一步沉降去除废水中煤焦油以及悬浮的胶体杂质，同时 废水中微粒油珠、乳化油等上浮通过刮油机去除，最终实现废水—油分离效 果；
C.低温脱氨：除油后酚氨废水进入低温脱氨单元吹脱氨气分离出来；
D.氨气吸收：废水经低温脱氨单元处理后所逸出的氨气引入氨气吸收塔， 利用硫酸溶液喷淋洗涤进行回收氨气；
E.废水焚烧热解：经除油、脱氨处理后的酚氨废水进入焚烧热解单元，使 废水中的各种碳氢化合物、酚类及氨氮等污染物发生化学和物理化学变化， 转化为无毒的高温气态无机物；
F.余热蒸汽锅炉：利用余热蒸汽锅炉回收利用烟气中的热能，同时对烟气 进行降温；
G.烟气脱硫脱硝处理：废水焚烧热解产生的烟气经余热蒸汽锅炉回收热能 后，通过脱硫、脱硝处理后，烟气达标排放。
优选的，静压稳流油水分离装置，酚氨废水经泵一次提升后的废水进入 装置内的静压稳流区利用重力作用进行油水分离，废水中的轻质油漂浮于上 层通过装置上部的除油口排出，废水中的重油沉降至下层通过装置底部的排 油口排出，同时装置底部设置加热盘管，以防止沉淀下来的重油固结，经除 油后的废水自流进入下一单元。
优选的，平流式导排析油池，使废水中悬浮的胶体、杂质从水体中沉降 从而进一步除去石油类、SS，废水从一端进入，从另一端流出，池内设置导 流墙，可延长废水的水平流向距离，减小废水水平流速，使相对密度小于 1.0g/cm3而粒径较大的油品杂质在浮力的作用下上浮并聚集在池的表面，然后 通过设在池表面的刮油机和撇油槽收集去除浮油，废水中相对密度大于水的 通过沉降作用沉降于池体底部由排泥管排放。
优选的，静压稳流油水分离装置、平流式导排析油池串联组合，可强化 酚氨废水的除油效果，使酚氨废水中煤焦油去除率达到93％以上，同时对COD 的去除率可达到20％左右，处理后废水煤焦油浓度≤150mg/L。
优选的，卧式低温氨吹脱装置，使废水中的氨吹脱出来，其原理在于酚 氨废水中的氨氮多以铵离子(NH4+)和游离氨(NH3)的状态存在，两者保持平衡， 即
Figure BDA0003890435790000031
这一关系受pH值及温度的影响，当装置内废水pH 调至11，加热废水并保持50℃以上，该平衡反应向右移动，游离NH3所占的 比例增大，再利用装置内多组穿孔曝气管曝气吹脱游离NH3，使游离NH3分 离出来，进而去除酚氨废水中的氨氮，减少酚氨废水在后续焚烧热解过程中 产生燃烧型NOx，减轻烟气脱硝工段处理难度。
优选的，氨气吸收塔，通入硫酸溶液进行喷淋洗涤，使步骤D中吹脱出 来的氨气得到吸收，生成硫酸铵副产品可作为肥料使用或腐殖酸肥料添加剂， 使废水中氨得到回收利用。
优选的，酚氨废水焚烧热解炉，以半焦企业煤炭清洁高效利用产生富余 荒煤气做燃料，焚烧热解经预处理后的酚氨废水，酚氨废水通过高压雾化喷 枪以雾状喷入热解炉内进行充分燃烧，废水中的各种碳氢化合物、酚类及氨 氮等污染物经焚烧热解，转化为无毒的高温气态无机物H2O、CO2、NOX，同 时荒煤气中微量的H2S转化为SO2。
优选的，余热蒸汽锅炉，对焚烧热解烟气进行换热，使烟气温度降低， 同时回收焚烧热解烟气的热能，作为供应半焦企业其他生产的热源。
优选的，烟气脱硫脱硝装置，对焚烧热解烟气进行处理，去除烟气中SO2和NOX，其中脱硫装置可采用氨法、石灰石(石灰)-石膏湿法、双碱法等其 中的一种，脱硝装置可采用SNCR、SCR等方式脱硝，使用氨、尿素等作为 脱硝还原剂，最终使烟气达标排放。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
1、本发明实现了酚氨废水中有价资源的充分回收，通过静压稳流油水分 离装置、平流式导排析油池二级串联组合，提高酚氨废水中煤焦油去除率， 强化酚氨废水的焦油回收。同时，卧式低温氨吹脱装置、氨吸收塔能够很好 的去除并回收废水中的氨。
2、废水焚烧热解炉通过废水高温燃烧氧化的化学反应，将酚氨废水中的 难处理的酚、氰化物等高浓度有机污染物，转化成处理工艺成熟且容易处理 的无机气态污染物，使高浓度酚氨废水得到彻底处理，实现企业废水零排放， 处理后烟气容易实现达标排放，不会对环境造成污染。
3、废水焚烧热解炉以半焦企业富余荒煤气为燃料，实现了煤气综合利用， 解决了企业富余荒煤气火炬长明造成污染大气环境的问题；通过余热蒸汽锅 炉回收热能实现了能量的回收利用，为企业节约了蒸汽、电力等费用。
附图说明
图1为本发明工艺流程示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行 清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而 不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做 出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1，一种酚氨废水预处理后焚烧热解处理工艺，包括静压稳流油 水分离、平流导排析油、低温脱氨、废水焚烧热解、余热蒸汽锅炉、烟气脱 硫脱硝。其工艺流程如下：
A.静压稳流油水分离：废水经泵一次提升后进入静压稳流油水分离器在 静压稳流条件下利用物理重力沉降作用去除煤焦油；
B.平流导排析油：经静压稳流油水分离除油处理后的酚氨废水自流进入 平流导排析油池，进一步沉降去除废水中煤焦油以及悬浮的胶体杂质，同时 废水中微粒油珠、乳化油等上浮通过刮油机去除，最终实现废水—油分离效 果；
C.低温脱氨：除油后酚氨废水进入低温脱氨单元吹脱氨气分离出来；
D.氨气吸收：废水经低温脱氨单元处理后所逸出的氨气引入氨气吸收塔， 利用稀硫酸溶液喷淋洗涤进行回收氨气；
E.废水焚烧热解：经除油、脱氨处理后的酚氨废水进入焚烧热解单元， 使废水中的各种碳氢化合物、酚类及氨氮等污染物发生化学和物理化学变化， 转化为无毒的高温气态无机物；
F.余热蒸汽锅炉：利用余热蒸汽锅炉回收利用烟气中的热能，同时对烟气 进行降温；
G.烟气脱硫脱硝处理：废水焚烧热解产生的烟气经余热蒸汽锅炉回收热能 后，通过脱硫塔、脱硝处理后，烟气达标排放。
具体的，静压稳流油水分离装置，水力停留时间150h，废水在装置内的 静压稳流区进行油水分离，废水中的轻质油漂浮于上层通过装置上部的除油 口排出，废水中的重油沉降至下层通过装置底部的排油口排出，同时装置底 部设置加热盘管，利用蒸汽进行加热以防止沉淀下来的重油固结，废水保持 40℃左右。
具体的，平流式导排析油池内设置导流墙，水平流速为2-5mm/s，水力停 留时间为20h，废水中浮油自然上浮，分离去除酚氨废水中浮油，相对密度小 于1.0g/cm3而粒径较大的油品杂质上浮并聚集在池的表面，然后通过设在池 表面的撇油槽和刮油机收集去除浮油，刮油机移动速度为0.01m/s，沉降下来 的SS通过排泥管排放。
具体的，静压稳流油水分离装置、平流式导排析油池串联组合，可强化 酚氨废水的除油效果，使酚氨废水中煤焦油去除率达到93％以上，同时对COD 的去除率可达到20％左右，处理后废水煤焦油浓度≤150mg/L。
具体的，卧式低温氨吹脱装置，使废水中的氨吹脱出来，装置内废水pH 调至11，加热废水并保持50℃以上，再利用装置内多组穿孔曝气管曝气吹脱 4h，使游离NH3分离出来，氨氮去除率达到95％以上，进而去除酚氨废水中 的氨氮，减少了酚氨废水在后续焚烧热解过程中产生大量的NOx，减轻烟气 脱硝工段处理难度。
具体的，氨气吸收塔，通入硫酸溶液进行喷淋洗涤，使低温脱氨中吹脱 出来的氨气得到吸收，生成硫酸铵溶液达到饱和后，可制硫酸铵副产品作为 肥料使用或腐殖酸肥料添加剂，使废水中氨得到回收利用。
具体的，酚氨废水焚烧热解炉，以半焦企业煤炭清洁高效利用产生富余 荒煤气做燃料，荒煤气热值为1600Kcal/Nm3，焚烧热解经预处理后的酚氨废 水，酚氨废水通过高压雾化喷枪以雾状喷入热解炉内进行充分燃烧，燃烧系 统处于负压状态(-1～-10mm H2O)，燃烧温度达到850～1100℃，燃烧与焚毁 去除率达99.9％以上，使焚烧产生之气体达到无异味、无恶臭、无烟之完全燃 烧的效果，废水中的各种碳氢化合物、酚类及氨氮等污染物经焚烧热解，转 化为无毒的高温气态无机物H2O、CO2和NOX，同时荒煤气中微量的H2S转 化为SO2。
具体的，余热蒸汽锅炉，对焚烧热解烟气进行换热，使烟气温度降低至 340℃，同时回收焚烧热解烟气的热能，额定蒸汽温度能够达到195℃，作为 供应半焦企业的热源。
具体的，脱硫脱硝装置，对焚烧热解烟气进行处理，去除SO2和NOX， 其中脱硫装置采用双碱法脱硫，脱硝装置采用SCR方式脱硝，使用尿素作为 还原剂，最终烟气达到《炼焦化学工业污染物排放标准》(GB16171-2012) 排放限值，SO2≤30mg/m3，NOX≤150mg/m3，烟气排放温度最终小于120℃。
实施例
下面通过实施例来进一步说明如图1所示本申请，但是本申请并不因此 而受到任何限制。
具体地，待处理酚氨废水流量为150m3/d，pH值为9.5，SS含量1200mg/L， CODcr含量35000mg/L，BOD5含量7000mg/L，氨氮含量3000mg/L，石油类 含量2000mg/L，挥发酚含量4500mg/L，总酚含量9000mg/L，废水经一次提 升后进入静压稳流油水分离装置，装置内废水水温保持40℃，停留时间150h， 然后酚氨废水再自流进入平流式导排析油池，水平平均流速为3.5mm/s，停留 时间18h，废水中浮油自然上浮聚集在池的表面，通过撇油槽和刮油机收集去 除浮油，下层沉降下来的SS通过排泥管排放，然后进一步加强油-水分离， 最终处理后废水石油类浓度达到130mg/L。
具体的，除油废水进入卧式低温氨吹脱装置，加入碱液，调节pH至11 后，温度加热到在50℃以上，压力在-0.002Mpa下进行低温吹脱氨4h，使游 离NH3变成气相NH3分离出来，得到气相NH3流量为17.81kg/h，最终废水中 的氨氮浓度达到150mg/L。
具体的，将脱氨塔吹脱得到的气相产物引入氨气吸收塔，氨气吸收塔中 通入硫酸溶液进行喷淋洗涤吸收氨气，最终排放进入大气中的氨气流量达到 2.5kg/h以下，经硫酸溶液喷淋洗涤生成的硫酸铵为59kg/h，可制硫酸铵副产 品作为肥料使用，回收利用废水中的氨。
具体的，将卧式低温氨吹脱装置处理后的废水通入焚烧热解装置进行处 理，烟气进行处理，燃烧系统处于负压状态(-1～-10mm H2O)，燃烧温度1100℃， 水污染物全部转化为H2O、CO2、SO2、NOX等气态物质，焚烧烟气中的大气 污染双碱法脱硫NaOH投加15kg/d，Ca(OH)2投加10kg/h，SCR方式脱硝尿 素投加8kg/h，最终烟气排放达到SO2：30mg/m3，NOX：150mg/m3，烟气排 放温度最终小于120℃。
具体的，酚氨废水经图1所示的除油脱氨焚烧热解工艺流程处理后烟气 达标排放，废水处理成本为46.88元/吨水。
具体的，采用表1中所示的工艺对实施例中的酚氨废水进行处理，其处 理结果及经济核算结果如表1所示。
表1：
Figure BDA0003890435790000081
根据表1，由对比例1-3和实施例的数据对比可知，本申请的方法通过 将酚氨废水经除油预处理后得到的除油废水，再进一步对除油废水进行脱氨 处理，然后通过焚烧热解装置进行处理，将酚氨废水中的难处理的高浓度有 机污染转化为了易处理的气态无机物，最后经烟气脱硫脱硝装置处理后达标 排放，并同时副产硫酸铵、热蒸汽，且具有投资相对较少、工艺操作简单、 占地面积小，同时能够消耗企业富余荒煤气的优点。
需要说明的是，在本文中术语“包括”、“包含”或者任何其他变体意在涵盖 非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不 仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这 种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由 语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物 品或者设备中还存在另外的相同要素。
尽管以上已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人 员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例 进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同 物限定。

Claims (8)

1.一种酚氨废水预处理后焚烧热解处理工艺，包括以下步骤：
A.静压稳流油水分离：酚氨废水经泵一次提升至静压稳流油水分离器，在静压稳流的环境下利用重力作用去除废水中煤焦油，降低废水中石油类污染物；
B.平流导排析油：经静压稳流油水分离除油处理后的酚氨废水自流进入平流导排析油池，进一步沉降去除废水中煤焦油以及悬浮的胶体杂质，同时废水中微粒油珠、乳化油上浮通过刮油机去除，最终实现废水和油分离效果；
C.低温脱氨：除油后酚氨废水进入低温脱氨单元吹脱氨气分离出来；
D.氨气吸收：废水经低温脱氨单元处理后所逸出的氨气引入氨气吸收塔，利用稀硫酸溶液喷淋洗涤进行回收氨气；
E.废水焚烧热解：经除油、脱氨处理后的酚氨废水进入焚烧热解单元，使废水中的各种难生化降解的高浓度有机物发生化学和物理化学变化，转化为无毒的高温气态无机物；
F.余热蒸汽锅炉：利用余热蒸汽锅炉回收利用烟气中的热能，同时对烟气进行降温；
G.烟气脱硫脱硝处理：废水焚烧热解产生的烟气经余热蒸汽锅炉回收热能后，通过脱硫、脱硝处理后，烟气达标排放。
2.根据权利要求1所述的一种酚氨废水预处理后焚烧热解处理工艺，其特征在于：所述步骤A中静压稳流油水分离装置，酚氨废水经泵一次提升后的废水进入装置内的静压稳流区利用重力作用进行油水分离，废水中的轻质油漂浮于上层通过装置上部的除油口排出，废水中的重油沉降至下层通过装置底部的排油口排出，经除油后的废水自流进入下一单元。
3.根据权利要求1所述的一种酚氨废水预处理后焚烧热解处理工艺，其特征在于：所述步骤B中利用平流式导排析油池，使废水中悬浮的胶体、杂质从水体中沉降从而进一步除去石油类、SS，废水从一端进入，从另一端流出，池内设置导流墙，可延长废水的水平流向距离，减小废水水平流速，使相对密度小于1.0g/cm³而粒径较大的油品杂质在浮力的作用下上浮并聚集在池的表面，然后通过设在池表面的刮油机和撇油槽收集去除浮油，废水中相对密度大于水的通过沉降作用沉降于池体底部由排泥管排放。
4.根据权利要求1所述的一种酚氨废水预处理后焚烧热解处理工艺，其特征在于：所述步骤C中利用卧式低温氨吹脱装置，使废水中的氨吹脱出来。
5.根据权利要求1所述的一种酚氨废水预处理后焚烧热解处理工艺，其特征在于：所述步骤D中利用氨气吸收塔，通入硫酸溶液进行喷淋洗涤，使步骤C中吹脱出来的氨气得到吸收，生成硫酸铵副产品可作为肥料使用或腐殖酸肥料添加剂。
6.根据权利要求1所述的一种酚氨废水预处理后焚烧热解处理工艺，其特征在于：所述步骤E中利用酚氨废水焚烧热解炉，以半焦企业煤炭清洁高效利用产生的富余荒煤气做燃料，焚烧热解经预处理后的酚氨废水，酚氨废水通过高压雾化喷枪以雾状喷入热解炉内进行充分燃烧，废水中的各种碳氢化合物和酚类经焚烧热解，转化为无毒的高温气态无机物H2O、CO2和NOX，同时荒煤气中微量的H2S转化为SO2。
7.根据权利要求1所述的一种酚氨废水预处理后焚烧热解处理工艺，其特征在于：所述步骤F中利用余热蒸汽锅炉，对焚烧热解烟气进行换热，使烟气温度降低，同时回收焚烧热解烟气的热能，作为供应半焦企业其他生产的热源。
8.根据权利要求1所述的一种酚氨废水预处理后焚烧热解处理工艺，其特征在于：所述步骤G中利用脱硫脱硝装置，对焚烧热解烟气进行处理，去除烟气中SO2和NOX，其中脱硫装置采用氨法、石灰石-石膏湿法、双碱法等其中的一种，脱硝装置可采用SNCR或SCR的方式脱硝，使用氨、尿素作为脱硝还原剂，最终使烟气达标排放。
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