含酚廢水處理方案
來源：北京清華工業(yè)開發(fā)研究院（北京北清工研科技有限公司） 閱讀：5644 更新時間：2009-01-11 13:46前言：
絡合萃取法處理含酚廢水技術由清華大學化學工程系萃取分離國家重點實驗室最早開始進行研究，對工業(yè)含酚廢水的處理具有特效。該技術曾于1998年獲得國家科技進步二等獎，并被國家環(huán)？偩衷u為最佳實用技術。先后在山東、江蘇、河南、遼寧等省市企業(yè)應用，取得了巨大的經(jīng)濟效益和社會效益。
該技術用于處理煤氣發(fā)生爐產(chǎn)生的含酚廢水為國內首創(chuàng)，是我國自主創(chuàng)新的重大成果。將煤氣發(fā)生爐含酚廢水在預處理水槽進行調酸破乳除油，除去焦油和懸浮物的清液進入高效離心萃取器進行多級逆流萃取脫酚。揮發(fā)酚脫除率≥99.9%，脫酚后的廢水揮發(fā)酚含量≤1-50ppm；COD去除率≥90.0%，處理后COD≤2000ppm；氨氮含量去除率≥90.0%。處理后的廢水達到企業(yè)復用標準回到生產(chǎn)流程或者進入生化的后處理工序。萃取后的負載溶劑經(jīng)過反萃再生可循環(huán)重復使用。反萃液中的酚，可以直接通過酸化回收利用。這一“脫酚－回收”循環(huán)利用的過程符合國家循環(huán)經(jīng)濟的要求。該技術具有良好的運行可靠性，抗沖擊負荷強；動力消耗小，便于操作控制，適于推廣使用。
一、項目背景
我國是一個煤炭資源豐富的國家，是世界上最大的煤炭生產(chǎn)和消費國，也是世界僅有的幾個以煤為主要能源資源的國家。煤炭是我國分布最廣，儲量最多的能源資源，在我國國民經(jīng)濟和社會發(fā)展中占極其重要的地位。能源消費結構中對煤炭的過分依賴導致了環(huán)境污染的加劇，是對大氣污染、酸雨等區(qū)域性環(huán)境問題的主要影響因素。為了促進能源與環(huán)境協(xié)調開展，開發(fā)推廣潔凈煤技術是減少污染物排放的最有效途徑之一，也是我國以煤為主的能源生產(chǎn)和消費結構下解決環(huán)境問題的一個必然選擇。全國燃料及動力消耗中有3/4是來源于煤。解決好煤的燃燒是我國節(jié)能減排的基本任務。
煤炭氣化是一種現(xiàn)代化的燃料轉化過程,是提高煤炭利用率的一種有效途徑,是減少燃煤環(huán)境污染和提高企業(yè)自身經(jīng)濟效益的一種較佳方法。煤炭氣化技術可以廣泛應用到陶瓷、化工、化工陶瓷填料、玻璃、氧化鋁氧化鎂生產(chǎn)、固堿、冶金、耐火材料、鑄鍛造等行業(yè)。特別是在建筑陶瓷、化工陶瓷填料、玻璃、氧化鋁、氧化鎂行業(yè)的應用，降低成本是非常顯著的，使用發(fā)生爐煤氣作為燃料可以使成本降低50%以上。近年來，隨著世界石油價格的不斷上升，燃油和燃氣價格日趨上漲，致使燃油(氣)費用在工業(yè)產(chǎn)品成本中占有的比重越來越大，成為影響企業(yè)經(jīng)濟效益提高的重要因素。自2004年起國內已有近千家企業(yè)將油爐改為煤氣爐，多年的實踐證明這是目前所能采用的最佳降低能源成本方法。
目前國內已有中小煤氣發(fā)生爐近9000多臺，應用較多的地區(qū)主要有：山東淄博、臨沂，福建泉州、晉江、南安、德化，遼寧鐵嶺、法庫縣，廣東佛山、清遠、肇慶，江西豐城市、高安市、萍鄉(xiāng)市、景德鎮(zhèn)等地。每年煤氣化用煤量約為6000萬噸。
與此同時, 煤氣發(fā)生爐在生產(chǎn)過程中，由于冷卻、洗滌、凈化等工藝處理而產(chǎn)生大量含酚廢水。其水質組成十分復雜，而且水量較大。作為難生物降解的高濃度有機廢水，己經(jīng)成為國內煤氣發(fā)生爐環(huán)保治理中亟待解決的難題。
北京清華工業(yè)開發(fā)研究院開發(fā)的煤氣發(fā)生爐廢水處理技術，采用先進工藝、低成本治理、廢水治理后內封閉循環(huán)后再次回用到生產(chǎn)中。保證了廢水零排放。該技術簡化廢水深度處理工序，既節(jié)約了生產(chǎn)用水又解決了煤氣廢水的污染問題。符合國家循環(huán)經(jīng)濟的要求。
1、含酚廢水的產(chǎn)生：
通常使用的水煤氣兩段爐的氣化運行過程主要分成3個階段:
(1) 鼓風階段：空氣經(jīng)鼓風機加壓后,由兩段爐底部入口進入氣化爐,在氣化段空氣與半焦進行強力燃燒, 放出大量潛熱, 使床層溫度提高并蓄積熱量,燃燒過程產(chǎn)生的高溫煙氣及其部分可燃成分由火道排出爐外。
(2) 上吹制氣階段：過熱水蒸氣由發(fā)生爐底部入口進入氣化爐, 在氣化段與熾熱的半焦發(fā)生反應,產(chǎn)生的水煤氣及未分解的水蒸氣進入氣化爐上部的干餾段,顯熱與干餾段內的煤進行熱交換,煤受熱干餾熱解,產(chǎn)生的干餾煤氣與水煤氣一道經(jīng)氣化爐頂部排出,冷卻凈化后析出含焦油和酚的冷卻水, 這即為兩段爐水煤氣要處理的含酚廢水。
(3) 下吹制氣階段：水蒸氣經(jīng)燃燒蓄熱室過熱后,由與鼓風氣相反的方向進入氣化爐,在氣化段與熾熱的半焦發(fā)生反應,生成的水煤氣與未分解的水蒸氣一道由爐底部排出,冷卻后析出未分解的水。這部分冷卻水不含酚和焦油,只含有少量的氰化物。
以兩段爐煤氣站氣化大同煙煤為例，上段煤氣經(jīng)間接冷卻器最終冷卻，產(chǎn)生的冷凝水量約為100公斤/噸煤左右，該冷凝水含酚量約為8500-10000mg/升；下段煤氣洗滌水含酚量10mg/升，而且冷凝水隨著循環(huán)使用時間的增加，其含酚量也不斷地增加。這種含酚廢水是一種成分復雜的典型難降解有機廢水，其中含有酚、氨氮、氰、苯、吡啶、吲哚和喹啉等幾十種污染物，污染物濃度高、色度高、毒性大，性質穩(wěn)定。
2、含酚廢水的危害
水污染是當前我國面臨的主要環(huán)境問題之一。環(huán)境問題已被國際公認為影響 21 世紀可持續(xù)發(fā)展的三大關鍵問題之一。隨著我國經(jīng)濟的高速發(fā)展和人民生活水平的不斷提高，工業(yè)廢水的排水量日益增加。據(jù)《中國化工信息》報道，目前全國約1/3以上的工業(yè)廢水和90%以上的生活污水未經(jīng)處理直接排入江河，水環(huán)境被嚴重污染。建筑陶瓷企業(yè)生產(chǎn)過程中排出的大量含酚廢水對環(huán)境造成的污染日益嚴重。因此含酚廢水的危害性極大，含酚廢水的治理顯得日益重要。
酚類化合物是一種原型質毒物，對所有生物活性體均能產(chǎn)生毒性，可通過與皮膚、粘膜的接觸不經(jīng)肝臟解毒直接進入血液循環(huán)，致使細胞破壞并失去活力，也可通過口腔侵入人體，造成細胞損傷。高濃度的酚液能使蛋白質凝固，并能繼續(xù)向體內滲透，引起深部組織損傷，壞死乃至全身中毒，即使是低濃度的酚液也可使蛋白質變性。人如果長期飲用被酚污染的水能引起慢性中毒，出現(xiàn)貧血、頭昏、記憶力衰退以及各種神經(jīng)系統(tǒng)的疾病，嚴重的會引起死亡。酚的口服致死量為530mg/kg（體重）左右，而且甲基酚和硝基酚對人體的毒性更大。據(jù)有關報道，酚和其它物質相互作用產(chǎn)生協(xié)同效應，變得更加有害，有強烈的致癌作用。即使在水中酚的濃度只有0.002mg/升時，在使用氯消毒的自來水系統(tǒng)中產(chǎn)生的微量氯酚也會使自來水產(chǎn)生惡臭，嚴重危害日常飲用水的安全。
含酚廢水不僅對人類健康帶來嚴重威脅，也對動植物產(chǎn)生危害。水中含酚含量達到2mg/kg時，魚類就會出現(xiàn)中毒癥狀，超過4mg/kg—15mg/kg時會引起魚類大量死亡，甚至絕跡。如果使用含酚廢水灌溉農(nóng)田，則會使農(nóng)作物減產(chǎn)或枯死。含酚廢水的毒性還可抑制水體中其它生物的自然生長速度，破壞生態(tài)平衡。
3、含酚廢水的治理現(xiàn)狀及方法：
煤氣發(fā)生爐含酚廢水的處理,一直是國內外污水處理領域的一大難題,幾十年來尚未出現(xiàn)突破性的研究成果。廢水中污染物成份復雜,含有揮發(fā)酚、多環(huán)芳烴、氨氮和氧硫氮等雜環(huán)化合物,屬較難生化降解的高濃度有機工業(yè)廢水。
許多生產(chǎn)企業(yè)的焦化含酚廢水是靠大量生活污水和循環(huán)水稀釋后達標，不符合國家環(huán)？偩株P于控制總量的原則。
對含酚廢水的治理，最有效的方法是控制污染源，減少廢水量或降低廢水中的酚濃度。盡量避免和減少酚類化合物污染物排入環(huán)境，加強企業(yè)的管理，對含酚廢水采取有效處理、回收以及綜合利用。
二、所應用的處理方案：
1、絡合萃取廢水處理技術
該技術的核心為新型絡合萃取劑和高效離心萃取器，絡合萃取法處理煤氣爐含酚廢水技術是將可逆絡合應與萃取分離過程相結合。絡合萃取法處理煤氣爐含酚廢水技術，操作簡便，設備投資少、消耗低、回收酚類可以復用，萃殘液含酚低于排放標準，可創(chuàng)造直接的社會經(jīng)濟效益，優(yōu)于國內其他萃取脫酚技術。1991年該技術被列為國家科技成果重點推廣計劃，1992年被評為國家環(huán)境保護最佳實用技術。
高效離心萃取器混合與分離于一身的多功能萃取設備。主要用于環(huán)保、精細化工、石油化工、制藥、濕法冶金等行業(yè)的液液萃取、中和或水洗凈化工藝。
高效離心萃取器與其他萃取設備相比有：設備體積小、萃取效率高、萃取流比大、適用物料處理體系范圍廣等優(yōu)點，對提高產(chǎn)品質量，降低消耗，簡化流程，方便操作，擴大生產(chǎn)能力，減少占地面積都有較好的效果。
2、絡合萃取技術處理煤氣廢水方案
本方案采用的工藝大體分為兩大步驟；即：預處理除去廢水中的油和懸浮物；多級逆流萃取分離（二級處理）脫除廢水中的酚類物質；處理后的廢水進入生產(chǎn)工序回用或生化處理達標后排放。
☆ 工藝路線圖：
.jpg) |
☆ 工藝路線說明：
第一步：將待處理煤氣發(fā)生爐廢水泵入預處理水槽，對廢水進行PH值調節(jié)。此時廢水會放出溶解的氣體，氣體進吸收塔吸收凈化。廢水中乳化的焦油會破乳析出，經(jīng)油水分離收集。
第二步：集液器中除去油和懸浮物的清液進入萃取脫酚工序。將待處理的廢水清液和BQ型高效絡合萃取劑通過計量后送入高效離心萃取器進行多級逆流萃取脫酚，同時用堿液對含酚負載溶劑進行反萃，脫酚后的廢水進入生產(chǎn)工序回用或進入下一級生化處理工序。反萃后的溶劑回到溶劑罐循環(huán)使用，反萃脫出的酚鈉液體收集儲存。收集到一定數(shù)量后，經(jīng)統(tǒng)一處理提取出粗酚作為化工原料出售或者進行進一步的精餾分離。由于高效離心萃取器的特點可進行大流比的萃取與反萃，相當于將廢水中的酚高度濃縮到其水量的1/30～1/40，如日處理1000噸廢水裝置每天只有產(chǎn)生25～30噸酚鈉濃縮液。
工藝指標：
（1）含酚廢水：含酚量 3000～30000ppm；COD含量10000～40000ppm；
（2）處理后廢水：揮發(fā)酚含量≤1-50ppm；COD≤2000ppm；達到可生化處理的標準或廠內循環(huán)利用的標準。
絡合萃取技術處理煤氣廢水技術基于廢水成分復雜性，不易生化降解，用簡單的方法先將其部分凈化。在處理過程中應首先著眼于將其有價值的酚回收；同時大幅度地降低COD、氨氮、硫化物、氰化物等，為后續(xù)的生化處理提供必要條件。
第三步：脫酚后的廢水經(jīng)過脫氨工序等進一步處理，最后進入普通的生化處理系統(tǒng)處理達到排放標準。
三、項目意義：
煤炭氣化是煤炭轉化技術研究一個重要部分。煤炭氣化不僅是中國未來能源產(chǎn)業(yè)的重要出路，更是當前減少大氣污染的重要途徑。煤氣化技術對中國的意義：1、煤氣化技術對中國石油戰(zhàn)略的重要意義：替代石油。2、煤氣化技術對中國環(huán)境安全的重要意義：清潔能源。
為了讓天更藍、水更清，減少能源燃燒對環(huán)境的污染和提高效率，節(jié)能減排，加強環(huán)境保護已成為我國乃至世界的頭等大事。本項目采取絡合萃取法處理煤氣發(fā)生爐含酚廢水屬世界首創(chuàng)，具體投資少，操作簡單，處理費用低等特點，適合在企業(yè)中大面積推廣。處理過程中可以回收酚類，創(chuàng)造直接經(jīng)濟效益。處理后的水能在企業(yè)生產(chǎn)中循環(huán)利用，符合國家循環(huán)經(jīng)濟的產(chǎn)業(yè)政策。
