一種用于碎煤加壓氣化工業(yè)廢水深度處理及高回收率的工藝的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于一種廢水處理的方法，具體地說涉及一種針對碎煤加壓氣化工業(yè)產(chǎn)生的廢水進(jìn)行深度處理并高效回收的工藝。
【背景技術(shù)】
[0002]在我國，煤制天然氣是常規(guī)天然氣的重要補(bǔ)充，廣泛用于工業(yè)、交通和城鎮(zhèn)居民等領(lǐng)域，是潔凈的能源，有利于提高人民生活水平和環(huán)境保護(hù);也用于生產(chǎn)合成氣(作為合成氨、合成甲醇等的原料)，是合成液體燃料等多種產(chǎn)品的原料，在煤化工中占有很重要的地位，“十二五”以來，國家陸續(xù)出臺(tái)多項(xiàng)政策支持煤炭深加工產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。煤制氣符合煤炭清潔高效轉(zhuǎn)化的發(fā)展趨勢，也有助于滿足增加清潔能源供應(yīng)的迫切需要，于是迎來了良好的發(fā)展時(shí)機(jī)。近10年來，我國天然氣消費(fèi)增速較快，年均增量100?200億m3。預(yù)計(jì)生態(tài)環(huán)境保護(hù)和能源結(jié)構(gòu)優(yōu)化將取代資源和價(jià)格成為未來我國天然氣需求增長的最主要驅(qū)動(dòng)力量，2015?2020年天然氣消費(fèi)年均增量將進(jìn)一步提高，會(huì)超過300億m3。
[0003]我國煤制天然氣項(xiàng)目主要分布在內(nèi)蒙、新疆、寧夏、陜西、山西和甘肅等煤炭資源分布較豐富的地區(qū)，而這些地區(qū)的水資源分布極少，水資源缺乏地區(qū)意味著水環(huán)境容量有限的問題，甚至沒有納污水體，環(huán)保要求企業(yè)最大限度對生產(chǎn)廢水進(jìn)行處理回用，努力實(shí)現(xiàn)廢水少排放或零排放，水資源和水環(huán)境問題已成為制約煤化工產(chǎn)業(yè)發(fā)展的瓶頸，尋求處理效果更好、工藝穩(wěn)定性更強(qiáng)、運(yùn)行費(fèi)用更低的廢水處理工藝，實(shí)現(xiàn)“廢水零排放或近零排放”的目標(biāo)，已經(jīng)成為煤化工發(fā)展的自身需求和外在要求。
[0004]碎煤加壓氣化產(chǎn)生的煤制氣廢水屬于典型的煤化工廢水，具有水量大、水質(zhì)復(fù)雜，屬于難降解廢水，其廢水處理一直是國內(nèi)外廢水處理領(lǐng)域的一大難題，不僅水量大，而且含有大量酚類、芳香烴類、雜環(huán)類、氨氮等有毒有害物質(zhì)，根據(jù)煤質(zhì)不同，廢水出水水質(zhì)也不同，經(jīng)過煤氣水分離和酚氨回收等預(yù)處理后，通常采取生化進(jìn)一步處理，出水⑶D—般可降至120?200mg/L左右，而且水質(zhì)隨著煤種不同、生產(chǎn)運(yùn)行波動(dòng)等因素導(dǎo)致出水波動(dòng)較大;并且出水中組分主要由一些多環(huán)和雜環(huán)類化合物組成，大多是難降解的有機(jī)物質(zhì)，繼續(xù)生化已經(jīng)很難去除；為滿足后續(xù)膜系統(tǒng)的進(jìn)水要求，通常對生化出水進(jìn)行預(yù)處理，達(dá)到膜系統(tǒng)進(jìn)水水質(zhì)要求后進(jìn)行膜系統(tǒng)進(jìn)行回用，確保膜系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。
[0005]目前，針對煤化工廢水深度處理前的預(yù)處理工藝有臭氧氧化、Fenton氧化為代表的高級氧化技術(shù)和活性焦等物理吸附技術(shù)，都具有投資和運(yùn)行成本高、運(yùn)行不穩(wěn)定的共性問題，企業(yè)很難承受。
[0006]同時(shí)，從整體上講，廢水要達(dá)到零排放或接近零排放，企業(yè)基本都需要在末端實(shí)施蒸發(fā)結(jié)晶裝置，由于裝置投資大、能耗及運(yùn)行成本高，實(shí)現(xiàn)廢水零排放的經(jīng)濟(jì)代價(jià)是巨大的，只有通過加大前端膜系統(tǒng)的回收率，盡量減少末端蒸發(fā)結(jié)晶的處理規(guī)模，才能有效降低企業(yè)廢水處理投資和運(yùn)行費(fèi)用。
[0007]綜合以上工藝，對于大型的碎煤加壓氣化項(xiàng)目，廢水排放量大，深度處理及回用規(guī)模往往上千噸/小時(shí)，為滿足膜系統(tǒng)進(jìn)水要求，采用常規(guī)的預(yù)處理工藝具有投資大、運(yùn)行成本高、運(yùn)行不穩(wěn)定等共性因素；同時(shí)從廢水零排放角度，要盡量減少末端蒸發(fā)結(jié)晶裝置的高投資、高成本費(fèi)用，只有進(jìn)一步提升前段的回收率，減小蒸發(fā)結(jié)晶裝置設(shè)計(jì)規(guī)模，從而從整體上解決企業(yè)的環(huán)保和經(jīng)濟(jì)壓力。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的目的是提供一種投資省、運(yùn)行成本低，且具有高回收率的用于碎煤加壓氣化工業(yè)廢水深度處理及高回收率的工藝。
[0009]本發(fā)明的處理工藝包括以下步驟:
[0010](I)軟化澄清池
[0011 ]生化尾水進(jìn)入石灰軟化澄清池，根據(jù)廢水中的重碳酸鹽含量投加石灰和混凝劑，使鈣、鎂離子的重碳酸鹽反應(yīng)生成碳酸鹽沉淀，經(jīng)過澄清后去除，使總硬度去除率達(dá)50%以上。
[0012](2)多介質(zhì)過濾器
[0013]來自軟化澄清池處理后的廢水，進(jìn)入多介質(zhì)過濾器，主要去除大部分懸浮物和油類，并降低部分色度和COD指標(biāo)，改善后續(xù)裝置進(jìn)水要求。
[0014](3)超濾
[0015]經(jīng)過多介質(zhì)過濾器后的廢水進(jìn)入超濾裝置，用于濾出大部分的細(xì)菌、藻類、膠體物質(zhì)以及微小的顆粒物，使廢水濁度大大降低，保證后續(xù)樹脂的正常運(yùn)行。
[0016](4)特種樹脂吸附裝置
[0017]超濾裝置產(chǎn)水經(jīng)過提升加壓后由特種樹脂吸附塔頂端進(jìn)入塔體，在樹脂床層空隙中流動(dòng)，通過孔道、基團(tuán)、表面吸附等多重作用對尾水中的有機(jī)物、部分無機(jī)物及有機(jī)-無機(jī)復(fù)合物進(jìn)行吸附，使污水得到凈化。廢水中的C0D、色度大大降低，COD可達(dá)50-80mg/L之間。
[0018]樹脂吸附技術(shù)根據(jù)生化尾水的物理化學(xué)性質(zhì)，研制出針對煤制氣廢水具有特殊理化結(jié)構(gòu)的復(fù)合功能樹脂，它可以將廢水中的水溶性、難降解有機(jī)污染物吸附富集，吸附出水COD在50-80mg/L之間，色度在10倍以下，其余各項(xiàng)指標(biāo)均能滿足后續(xù)膜進(jìn)水要求。
[0019]吸附塔吸附飽和后進(jìn)行脫附，脫附液產(chǎn)生量極少，送脫附液處理工序。
[0020]經(jīng)樹脂吸附塔處理后的生化尾水進(jìn)入后續(xù)反滲透裝置。
[0021](5)反滲透裝置
[0022]反滲透技術(shù)去除處理水中的絕大部分鹽分、膠體、細(xì)菌、病毒、細(xì)菌內(nèi)毒素和大部分有機(jī)物等雜質(zhì)，反滲透設(shè)備系統(tǒng)回收率可達(dá)70%以上，除鹽率一般為95-99%。來自特種樹脂吸附塔的生化尾水進(jìn)入反滲透裝置進(jìn)行處理，經(jīng)處理產(chǎn)生的淡水回用于系統(tǒng)補(bǔ)水，產(chǎn)生的濃水送濃水處理裝置。
[0023](6)濃水處理裝置
[0024]①深度除硬單元
[0025]濃水出水先經(jīng)過鈉離子交換器之后，再經(jīng)過氫離子交換器使廢水硬度小于0.1mg/L；
[0026]②濃水反滲透
[0027]調(diào)整氫離子交換器出水的pH值后，廢水經(jīng)過高壓栗進(jìn)入濃水反滲透裝置進(jìn)行處理，處理后濃水的回收率可提高至80%以上，產(chǎn)生的淡水回用生產(chǎn)，高濃鹽水送蒸發(fā)結(jié)晶系統(tǒng)。
[0028]本發(fā)明的煤化工廢水是經(jīng)過前段酚氨回收預(yù)處理、生化和絮凝沉淀處理后的生化尾水，生化尾水中化學(xué)需氧量(C0D)120-200mg/L，主要為難降解有機(jī)物質(zhì)，總?cè)芙庑怨腆w(TDS)接近3000-4500mg/L，其中含總硬度 200_600mg/L，色度 50-80倍，濁度在 10-20。
[0029]如步驟(I)所述石灰投加量是重碳酸鹽與石灰摩爾比為1.1-1.2:1，使總硬度去除率達(dá)到50%-60%，混凝劑的投加量為20mg/L-30mg//L廢水。石灰軟化澄清池設(shè)計(jì)水力停留時(shí)間為2-4h，pH為9-11，混凝劑為PAC。
[0030]如步驟(2)所述的多介質(zhì)過濾器使用的濾料可采用無煙煤或石英砂等。設(shè)計(jì)工作壓力為0.3-0.4MPa，濾速為8-1 Om/h。
[0031]如步驟(3)所述超濾設(shè)計(jì)膜通量為35-45L/m2.h，設(shè)計(jì)進(jìn)水壓力為常壓，出水濁度小于I;
[0032]如步驟(4)所述特種樹脂吸附裝置，樹脂為針對煤制氣廢水特征現(xiàn)已研制的大孔吸附樹脂(比表面積? 800m2/g，特征孔徑為150μπι，調(diào)和粒徑560-710μπι)。
[0033]吸附再生周期一般為4-7d，進(jìn)水壓力為0.4-0.510^，吸附量為20-501^0)0/1113樹月旨。出廢水經(jīng)過樹脂吸附后⑶D去除率達(dá)到50%以上，出水COD達(dá)到50-80mg//L之間，色度低于10倍。
[0034]吸附飽和后的特種樹脂分別經(jīng)過堿洗、水洗、酸洗、水洗后，將富集在樹脂上的有機(jī)污染物從樹脂上脫附下來，樹脂獲得再生，可重復(fù)使用，除了最后的水洗工序廢水循環(huán)重復(fù)利用外，其余的脫附劑混合后進(jìn)入后續(xù)脫附液處理工序，產(chǎn)生的脫附液流量小，根