煤气厂酚水回用可行性分析

煤气厂酚水回用可行性分析 1.概述 煤气化过程中产生的含酚废水中含有酚类、硫化物、氤化物等污染物，其中酚类以一元 酚为主，以苯酚含量最高，其次还有间对甲苯酚，其过程中含酚废水主要来源于冷却及净化 煤气过程中的洗涤水和含酚冷凝水，其中含酚冷凝水的生成量取决于气化煤质及所采用的气 化工艺。 我集团某煤气厂产生的含酚废水水质情况见下表1-1,由表中可以看出煤气厂含酚废水 中含有较多焦油和酚类化合物，成分非常复杂，采用传统的处理方法很难有效处理，开曼铝 业采用锅炉焚烧处理，而每焚烧一千克酚水约需近600Kcal热量，耗用燃料成本较大。如果 直接排放会给坯境带来严重污染，有害于人类健康及生物的生长繁殖，并且影响经济的可持 续性发展。而同时酚类物质在工业、农业、国防、医药卫生等方面又有着广泛的应用。因此, 从废水中回收酚类化合物是变废为宝的环保项目。 表1-1：煤气厂含酚废水水质分析表 总酚 (mg/1) 挥发酚 (mg/1) 油 (mg/1) COD (mg/1) 氨氮 (mg/1) PH (mg/1) 氧化物 (mg/1) s2- (mg/1) PO? (mg/1) 10000- 17000 7000 10000 30000- 50000 5000 9 7 90 4 解决煤气站含酚废水问题，目前有两个基本途径。一是改革工艺，降低废水含酚浓度， 或将废水循环重复使用，减少排出量。如中国的一些煤气站采用闭路循环系统后，消除了对 江河的酚污染；苏联把焦化厂含酚废水掺入其他工业冷却循环用水系统；美国道氏化学公司 把酚和氯碱的生产合为一个“闭路生产圈”，不排出废水。二是对废水进行回收利用。 结合煤气厂生产实际，煤气化过程产生冷凝水量约为100kg/t煤左右，而煤气发生炉所 需汽化用蒸汽量260kg/t煤左右，所以通过对煤气厂含酚废水除油脱酚后用作汽化剂补充用 水回用，并且可以通过萃取回收废水中的酚，这样不仅达到环保要求，还回收了焦油和酚等 宝贵资源。 2.技术工艺分析 对于煤气站的含酚污水处理一般分为两个阶段:第一，预处理阶段，该阶段旨在除去污 水中的大部分悬浮物及焦油等；第二，脱酚处理阶段，其目的是将预处理后的污水中的大部 分酚类物质及部分有机物质脱除。进行除油脱酚后的废水因为其硬度低，不含其它杂质，可 以作为煤气发生用汽化剂补充水回用。工艺图见图2-1。 含酚废水—►预处理—► 脱酚处理 ——► 净化处理 —► 汽化剂 回收酚 图2-1：煤气厂含酚费水回用处理工艺图 2. 1工艺说明 2. 1. 1.预处理方法 在煤气站中已经应用的预处理方法，大约有以下几种： 1）自然沉降分离法 2）机械过滤法 3）化学混凝沉淀法 4）电解浮选法 5）离心分离法 6）加酸破乳焦油渣吸附法 7）加压溶气气浮法 8）射流气浮法 根据煤气厂酚水水质情况，产生的含酚废水中焦油为乳化状态存在，较难通过自然沉降 去除，必须先通过破乳使焦油脱稳同废水分层才便于去除，所以采用加酸破乳后通过隔油池 和吸附去除焦油是较有效的方法。 2. 1.2脱酚处理方法 目前，国内外焦化行业在含酚废水处理方法上,可称得上百花齐放、百家争鸣。应用到 酚水处理上的主要方法有： （1）溶剂萃取法： 这种方法脱酚效率高，萃取剂来源广泛，得到广泛应用。中国已有几十座萃取脱酚装置在 运行。美国约有三分之一、波兰约有四分之一的焦化厂采用溶剂萃取法脱酚。常用的萃取剂 为苯、重苯、醋酸丁酯、轻油等。工业萃取设备主要有混合澄清器、筛板、转盘或脉冲萃取 塔以及离心萃取器等，脉冲筛板萃取塔的设备不甚复杂，脱酚效率一般为93 - 97 %,在中国 普遍使用。离心萃取机是一种萃取效率高、体积小、溶剂用量小的装置，脱酚率可达99%. 美国、日本、德意志联邦共和国已用于生产。 （2）蒸汽脱酚法： 采用较早的脱酚方法，操作简单，适用于处理含挥发酚为主的废水。此法的实质在于酚 与水蒸汽形成的共沸的混合物，水中的酚转入蒸汽中而使废水得到净化，再用碱液洗涤含酚 蒸汽以回收酚。脱酚率约80%左右。美国有的工厂用此法处理来自焦油提取、对异丙基苯- 酚生产等废水，曾获得97%的脱酚效率。此法不用有机溶剂，回收酚的质量好，处理水量较 大，操作较简单；但只能回收挥发酚，蒸汽用量大，脱酚塔塔体庞大，废水中剩馀酚浓度较 高。 (3) 吸附法 吸附是利用多孔性固体吸附剂的表面吸附污中水中的一种或多种污染物，达到污水净化 的过程。根据酚有一定极性或表面活性的特点，通过多孔固体吸附剂与比表面积起吸附作用， 吸附饱和后，用有机溶液、碱液或蒸汽进行解析再生，分离出酚，吸附剂可长期反复使用。 应用较多的是活性炭吸附。美国、英国用此法从水质较单纯的化工厂、农药厂废水中回 收酚。英国菲逊•比斯特农业化学公司的废水经活性炭吸附处理，酚含量由800毫克/升降为 8毫克/升，脱酚效率达99%。用活性炭滤器作为炼油厂废水高度净化设备，已在中国湖南 长岭炼油厂、北京东方红炼油厂使用。捷克斯洛伐克相当普遍地用廉价的吸附剂炉渣处理焦 化厂含酚废水，除酚效率可达75%。放标准，需进行二级处理。美国用大孔吸附树脂从含酚 废水中回收酚获得成功,大孔树脂吸附较其它两种吸附剂有明显优势，有大量的孔穴，较大 的比表面积和良好的疏水性而且对废水中酚类物质吸附可逆性好，可以用NaCL-NaOH再生。 (4) 离子交换法 用离子交换剂脱酚，以弱碱性阴离子交换树脂吸附和再生回收酚的效果为最好。德意志 联邦共和国早在50年代就用弱碱型阴离子交换树脂从煤气厂、焦化厂等废水中回收大量的 酚。中国在医药工业中已广泛应用磺化煤滤器脱酚，上海第六制药厂的磺化煤吸附脱酚效率 可达98%以上。 (5) 化学沉淀法 投加化学药剂使废水中的酚生成沉淀物而分离回收，如树脂厂中的高浓度含酚和甲醛的 废水经进一步蒸发浓缩彳度使酚与甲醛缩合成酚醛树脂；用氧化钙使泥煤煤气站废水中的酚、 脂肪酸转变为钙盐再进一步回收。 (6) 生物法 浓度较低没有回收价值的含酚废水，或经回收处理彳度每升含酚数十至数百毫克的废水需 进行净化处理，然彳发排放或回用。常用的净化处理方法有：①活性污泥法:处理效果好，费 用较低。随活性污泥生物学研究的进展，活性污泥培育技术的提高，特别是高效破酚菌种的 驯化和应用，以及新型高效能装置的出现，使此法成为处理各种含酚废水的主要方法。除酚 效率可达到95 ~ 99 %。②生物遮地法:对负荷变动的适应性强，操作管理简单。近年来出现了 塑料滤料滤池、塔式生物滤池、生物转盘等，克服了普通滤池占地面积大、处理效率低的缺 点，已应用于焦化厂、煤气厂、化学纤维厂的含酚废水处理。③氧化塘法：利用自然生物作 用进行净化。美国使用较多，用于处理炼油厂、焦化厂等的含酚废水。此法处理费用低，但 占地面积大，如具备土地条件，可考虑采用。 除上述方法外，还可采用化学氧化法、催化氧化法、光化学氧化法、电化学氧化、燃烧 等方法处理含酚废水。经过二次处理彳麦的废水，酚等有害物含量大大降低，可用于农业灌溉 或熄焦、水力除灰等。 2. 2技