申请日2015.12.08
公开(公告)日2016.02.17
IPC分类号C02F9/14; C01C1/02
摘要
本发明公开了一种煤直接液化污水处理系统，所述处理系统包括脱硫脱氨单元、脱酚单元、第一氧化单元、第一生化处理单元、第二氧化单元、第二生化处理单元和脱盐单元;本发明还公开了相应地污水处理方法。本发明针对煤直接液化污水，依次通过脱硫脱氨单元和脱酚单元对污水中的油相、硫化氢、氨和酚类物质进行高效脱除，然后利用第一氧化单元和第一生化处理单元以及第二氧化单元和第二生化处理单元对污水中的难处理物质进行集中处理，不仅有效降低污水毒性，提高污水的可生化性，而且特别通过两个不同的氧化单元之间的配合以及两个不同的生化处理单元之间的配合，实现对污水中难处理物质的全方位深度处理，解决了煤直接液化污水难以净化处理的问题。
摘要附图
权利要求书
1.一种煤直接液化污水处理系统，所述处理系统包括：
脱硫脱氨单元，所述脱硫脱氨单元包括硫化氢汽提单元和氨汽提单元，用于脱除煤直接液化污水中的硫化氢和氨;
脱酚单元，所述脱酚单元包括萃取塔，用于对来自所述脱硫脱氨单元的污水进行萃取处理，以脱除其中的酚类物质;
第一氧化单元，所述第一氧化单元包括催化氧化反应器，用于对来自所述脱酚单元的污水进行催化氧化处理;
第一生化处理单元，所述第一生化处理单元包括固定化微生物曝气生物滤池，用于对来自所述第一氧化单元的污水进行微生物处理;
第二氧化单元，所述第二氧化单元包括臭氧处理单元，用于对来自所述第一生化处理单元的污水进行臭氧氧化处理;
第二生化处理单元，所述第二生化处理单元包括A/O生化池和膜生物反应器，用于对来自所述臭氧处理单元的污水进行生化处理;和
脱盐单元，所述脱盐单元用于对来自所述第二生化处理单元的污水进行脱盐处理，得到净化水。
2.根据权利要求1所述的污水处理系统，其特征在于，所述脱硫脱氨单元包括：
输送单元，用于将煤直接液化污水送入硫化氢汽提单元;
硫化氢汽提单元，所述硫化氢汽提单元包括脱硫化氢塔和与所述脱硫化氢塔配套设置的第一再沸器，其中，所述脱硫化氢塔包括塔板段和填料段，所述填料段内设有第一段填料和位于所述第一段填料下方的第二段填料;所述脱硫化氢塔在第一段填料上方设有塔顶回流口，所述脱硫化氢塔在第一段填料与第二段填料之间设有第一污水入口，用于接收来自所述输送单元的一部分煤直接液化污水;所述脱硫化氢塔在所述塔板段的下部设有第二污水入口;所述硫化氢汽提单元用于对煤直接液化污水进行汽提，以在塔顶得到硫化氢气体，在塔底得到脱硫污水;
第一换热器，用于使来自所述输送单元的另一部分煤直接液化污水与来自所述脱硫化氢塔的脱硫污水换热升温，并将升温后的煤直接液化污水送入所述第二污水入口;
氨汽提单元，所述氨汽提单元包括脱氨塔，所述氨汽提单元用于对来自所述第一换热器的脱硫污水进行汽提，以在塔顶得到粗氨气，在塔底得到脱氨污水;
第二换热器，用于使待进入所述第一换热器的煤直接液化污水与来自所述脱氨塔的脱氨污水换热升温;和
第一冷却器，用于冷却来自所述二换热器的脱氨污水，并将部分冷却后的脱氨污水作为所述硫化氢汽提塔的塔顶回流送入所述塔顶回流口。
3.根据权利要求2中所述的污水处理系统，其特征在于，所述氨汽提单元包括：
脱氨塔，用于对来自所述第一换热器的脱硫污水进行汽提，以在塔顶得到粗氨气，在塔底得到脱氨污水;
与所述脱氨塔配套设置的第二再沸器;
第二冷却器，用于冷却来自所述脱氨塔塔顶的粗氨气;和
塔顶回流罐，用于接收来自所述第一冷却器的粗氨气并将其中分离出的冷凝液作为塔顶回流送入所述脱氨塔。
4.根据权利要求3所述的污水处理系统，其特征在于，所述脱硫脱氨单元还包括氨回收单元，所述氨回收单元包括：
第三冷却器，用于对来自所述塔顶回流罐的粗氨气进行冷却;
富氨气分凝罐，用于分离出来自所述第三冷却器的粗氨气中的冷凝液，并将得到富氨气自罐顶送出;
富氨气洗涤罐，所述富氨气洗涤罐内设有填料，用于对来自所述富氨气分凝罐的富氨气进行富氨液的喷淋洗涤，得到洗涤后的富氨气;
氨结晶器，用于使洗涤后的富氨气在液氨制冷下结晶析出杂质;
氨精制罐，用于使来自所述氨结晶器的富氨气在脱硫吸附剂的作用下进行脱硫吸附处理;
氨吸收塔，用于利用来自氨蒸馏塔的稀氨水对来自所述氨精制罐的富氨气进行吸收，以便在塔底得到浓氨水;
氨蒸馏塔，用于对来自所述氨吸收塔塔底的浓氨水进行加热，以蒸发出氨气，并在塔底得到稀氨水;和
第三换热器，用于将来自氨蒸馏塔的稀氨水与来自氨吸收塔的浓氨水换热。
5.根据权利要求4所述的污水处理系统，其特征在于，所述氨蒸馏塔内设有冷却管束，所述冷却管束设置于所述氨蒸馏塔上部，用于对待引出所述氨蒸馏塔的氨气进行冷却。
6.根据权利要求5所述的污水处理系统，其特征在于，所述氨精制罐设有两个，分别为第一氨精制罐和第二氨精制罐，所述第一氨精制罐与第二氨精制罐串联设置。
7.根据权利要求6所述的污水处理系统，其特征在于，所述氨回收单元还包括：
第四冷却器，用于使引出所述氨蒸馏塔的氨气冷凝;
液氨罐，所述液氨罐内设有分油包，用于接收来自所述第四冷却器的液氨，并分离出液氨内的油;
液氨储罐，用于接收来自所述液氨罐的液氨;和
压力平衡管线，所述压力平衡管线的一端连接至氨蒸馏塔上部，另一端连接至所述液氨储罐的上部，用于使所述氨蒸馏塔与液氨储罐保持气相连通。
8.根据权利要求1-7中任一项所述的污水处理系统，其特征在于，所述脱硫脱氨单元还包括油水分离单元，用对待进行脱硫脱氨处理的煤直接液化污水进行油水分离，包括：
除油污水罐，用于使含油的煤直接液化污水静置分层并分离油相;和
除油器，用于进一步脱除来自所述除油污水罐的煤直接液化污水中的油相。
9.根据权利要求1-7中任一项所述的污水处理系统，其特征在于，所述脱酚单元包括：
转盘萃取塔，用于萃取来自所述脱硫脱酚单元的污水中的酚类物质，以在塔底得到脱酚污水，在塔顶得到含酚溶剂;
水塔，用于通过汽提脱除脱酚污水中残留的溶剂，以在塔顶得到溶剂，在塔底得到脱除残留溶剂后的污水;和
酚水换热器，用于使所述水塔塔底的污水与所述转盘萃取塔塔底的污水换热降温。
10.根据权利要求9所述的污水处理系统，其特征在于，所述脱酚单元还包括：
萃取物分离塔，用于对来自所述转盘萃取塔塔顶的含酚溶剂进行蒸发，以回收溶剂
溶剂罐，用于储存来自所述萃取物分离塔和水塔的溶剂，并为所述转盘萃取塔提供所需溶剂;和
粗酚罐，用于储存来自所述萃取物分离塔分离出的粗粉产物。
11.根据权利要求1-7中任一项所述的污水处理系统，其特征在于，
所述第一氧化单元包括：
混凝气浮单元，用于使待处理的污水与助凝剂反应絮凝，并通过气浮作用脱除污水中的固相污物;
调节池，用于对来自所述混凝气浮单元的污水的pH值进行调节;
隔油池，用于分离出来自所述调节池的污水中的油相，并为所述催化氧化反应器提供进料污水;和
催化氧化反应器，用于使来自所述隔油池的污水在双氧水和催化剂的作用下，进行催化氧化处理;
所述第一生化处理单元包括：
中和池，用于调整来自所述催化氧化反应器的污水的pH值，并使污水在助凝剂的作用下絮凝;
沉淀池，用于使来自所述中和池的污水中的絮凝物沉淀、分离，得到第一清液;
固定化微生物曝气生物滤池，用于对来自所述沉淀池的第一清液进行微生物处理;
混凝沉淀单元，所述混凝沉淀单元包括混凝区和沉淀区，其中，所述混凝区用于使来自所述固定化微生物曝气生物滤池的污水与助凝剂混合、絮凝;所述沉淀区用于使来自所述混凝区的污水中的絮凝物沉淀、分离，得到第二清液;和
多介质过滤器，用于对来自所述混凝沉淀单元的第二清液进行过滤。
12.根据权利要求11所述的污水处理系统，其特征在于，所述第一生化处理单元还包括活性炭吸附单元，所述活性炭吸附单元包括配炭池、混合池和吸附池，其中，所述配炭池用于将粉末活性炭与水配成悬浮液;所述混合池用于将来自固定化微生物曝气生物滤池的污水与来自所述配炭池的悬浮液充分混合;所述吸附池用于使来自混合池的物料中污水与活性炭充分接触、吸附，并为所述混凝沉淀单元提供进料污水。
13.根据权利要求11所述的污水处理系统，其特征在于，所述固定化微生物曝气生物滤池的进水管的两侧增设两道宽顶溢流堰。
14.根据权利要求1-7中任一项所述的污水处理系统，其特征在于，
所述臭氧处理单元包括依次串联连接的第一级臭氧氧化塔、第二级臭氧氧化塔和第三级臭氧氧化塔;
所述A/O生化池包括前置的反硝化池和曝气池，用于对来自所述臭氧处理单元的污水进行生化处理;
所述膜生物反应器用于截留来自所述A/O生化池的污水中大分子有机物并将污水进行固液分离，以得到分离液和剩余的混合液;
所述脱盐单元包括：
过滤单元，所述过滤单元包括产水池、活性炭过滤器和超滤装置，所述产水池用于接收经所述膜生物反应器处理后的分离液;所述活性炭过滤器用于对来自所述产水池的污水进行吸附过滤;所述超滤装置用于对来自所述活性炭过滤器和/或直接来自所述产水池的污水进行超滤处理;和
反渗透单元，用于对来自所述超滤装置的滤液进行反渗透处理。
15.一种利用权利要求1-14中任一项所述的污水处理装置进行污水处理的方法，包括以下步骤：
(1)将待处理的煤直接液化污水送入脱硫脱氨单元进行处理，得到第一污水;
(2)将第一污水送入脱酚单元进行处理，得到第二污水;
(3)将第二污水依次送入第一氧化单元和第一生化单元进行处理，得到第三污水;
(4)将第三污水依次送入第二氧化单元和第二生化单元进行处理，得到第四污水;和
(5)将第四污水送入脱盐单元进行处理，得到净化水。
说明书
一种煤直接液化污水处理系统及方法
技术领域
本发明涉及污水处理领域，尤其涉及一种煤直接液化污水处理系统及方法。
背景技术
随着我国水资源紧缺态势的日益严峻，尤其是国家大力提倡的绿色GDP建设以及循环经济的提出，使企业节水减排与废水资源化利用尤为重要。因此如何经济、高效、可靠的提高企业水资源综合利用率甚至达到“零排放”标准，是企业满足国家、当地政府环保要求，树立企业负责任形象的重要工作。
神华煤直接液化项目是我国也是世界上第一个煤炭直接液化商业性建设项目，在煤直接液化、加氢稳定、加氢改质过程中反应生成的硫化氢、氨、酚类物质在注水冲洗后产生高浓度污水，水中硫化氢、氨的含量可达16000mg/L、酚类物质含量超过5000mg/L，除此之外，煤液化加氢过程产生的部分油以乳化态存在于高浓度污水中。硫、氨污染物含量高且同时含有较高浓度的酚类物质，污水中的油难以有效脱除，这些不利因素都给煤直接液化高浓度污水处理带来巨大挑战，加之“零”排放及污水回用的要求，更增加了污水处理的难度和要求。因此，整体而言，这些污水排放量大，且成分复杂，杂质含量高，在国内外没有类似污水处理经验可供借鉴的情况下，处理起来难度很大。
综上，为了便于整个煤直接液化污水的净化，有必要提供一种煤直接液化污水处理系统。
发明内容
本发明的目的在于提供一种煤直接液化污水处理系统及方法，以解决整个煤直接液化污水难以净化处理的问题。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种煤直接液化污水处理系统，所述处理系统包括：
脱硫脱氨单元，所述脱硫脱氨单元包括硫化氢汽提单元和氨汽提单元，用于脱除煤直接液化污水中的硫化氢和氨;
脱酚单元，所述脱酚单元包括萃取塔，用于对来自所述脱硫脱氨单元的污水进行萃取处理，以脱除其中的酚类物质;
第一氧化单元，所述第一氧化单元包括催化氧化反应器，用对来自所述脱酚单元的污水进行催化氧化处理;
第一生化处理单元，所述第一生化处理单元包括固定化微生物曝气生物滤池，用于对来自所述第一氧化单元的污水进行微生物处理;
第二氧化单元，所述第二氧化单元包括臭氧处理单元，用于对来自所述第一生化处理单元的污水进行臭氧氧化处理;
第二生化处理单元，所述第二生化处理单元包括A/O生化池和膜生物反应器，用于对来自所述臭氧处理单元的污水进行生化处理;和
脱盐单元，所述脱盐单元用于对来自所述第二生化处理单元的污水进行脱盐处理，得到净化水。
根据本发明的污水处理系统，优选地，所述脱硫脱氨单元包括：
输送单元，用于将煤直接液化污水送入硫化氢汽提单元;
硫化氢汽提单元，所述硫化氢汽提单元包括脱硫化氢塔和与所述脱硫化氢塔配套设置的第一再沸器，其中，所述脱硫化氢塔包括塔板段和填料段，所述填料段内设有第一段填料和位于所述第一段填料下方的第二段填料;所述脱硫化氢塔在第一段填料上方设有塔顶回流口，所述脱硫化氢塔在第一段填料与第二段填料之间设有第一污水入口，用于接收来自所述输送单元的一部分煤直接液化污水;所述脱硫化氢塔在所述塔板段的下部设有第二污水入口;所述硫化氢汽提单元用于对煤直接液化污水进行汽提，以在塔顶得到硫化氢气体，在塔底得到脱硫污水;
第一换热器，用于使来自所述输送单元的另一部分煤直接液化污水与来自所述脱硫化氢塔的脱硫污水换热升温，并将升温后的煤直接液化污水送入所述第二污水入口;
氨汽提单元，所述氨汽提单元包括脱氨塔，所述氨汽提单元用于对来自所述第一换热器的脱硫污水进行汽提，以在塔顶得到粗氨气，在塔底得到脱氨污水;
第二换热器，用于使待进入所述第一换热器的煤直接液化污水与来自所述脱氨塔的脱氨污水换热升温;和
第一冷却器，用于冷却来自所述二换热器的脱氨污水，并将部分冷却后的脱氨污水作为所述硫化氢汽提塔的塔顶回流送入所述塔顶回流口。
根据本发明的污水处理系统，优选地，所述氨汽提单元包括：
脱氨塔，用于对来自所述第一换热器的脱硫污水进行汽提，以在塔顶得到粗氨气，在塔底得到脱氨污水;
与所述脱氨塔配套设置的第二再沸器;
第二冷却器，用于冷却来自所述脱氨塔塔顶的粗氨气;和
塔顶回流罐，用于接收来自所述第一冷却器的粗氨气并将其中分离出的冷凝液作为塔顶回流送入所述脱氨塔。
根据本发明的污水处理系统，优选地，所述脱硫脱氨单元还包括氨回收单元，所述氨回收单元包括：
第三冷却器，用于对来自所述塔顶回流罐的粗氨气进行冷却;
富氨气分凝罐，用于分离出来自所述第三冷却器的粗氨气中的冷凝液，并将得到富氨气自罐顶送出;
富氨气洗涤罐，所述富氨气洗涤罐内设有填料，用于对来自所述富氨气分凝罐的富氨气进行富氨液的喷淋洗涤，得到洗涤后的富氨气;
氨结晶器，用于使洗涤后的富氨气在液氨制冷下结晶析出杂质;
氨精制罐，用于使来自所述氨结晶器的富氨气在脱硫吸附剂的作用下进行脱硫吸附处理;
氨吸收塔，用于利用来自氨蒸馏塔的稀氨水对来自所述氨精制罐的富氨气进行吸收，以便在塔底得到浓氨水;
氨蒸馏塔，用于对来自所述氨吸收塔塔底的浓氨水进行加热，以蒸发出氨气，并在塔底得到稀氨水;和
第三换热器，用于将来自氨蒸馏塔的稀氨水与来自氨吸收塔的浓氨水换热。
根据本发明的污水处理系统，优选地，所述氨蒸馏塔内设有冷却管束，所述冷却管束设置于所述氨蒸馏塔上部，用于对待引出所述氨蒸馏塔的氨气进行冷却。
根据本发明的污水处理系统，优选地，所述氨精制罐设有两个，分别为第一氨精制罐和第二氨精制罐，所述第一氨精制罐与第二氨精制罐串联设置。
根据本发明的污水处理系统，优选地，所述氨回收单元还包括：
第四冷却器，用于使引出所述氨蒸馏塔的氨气冷凝;
液氨罐，所述液氨罐内设有分油包，用于接收来自所述第四冷却器的液氨，并分离出液氨内的油;
液氨储罐，用于接收来自所述液氨罐的液氨;和
压力平衡管线，所述压力平衡管线的一端连接至氨蒸馏塔上部，另一端连接至所述液氨储罐的上部，用于使所述氨蒸馏塔与液氨储罐保持气相连通。
根据本发明的污水处理系统，优选地，所述脱硫脱氨单元还包括油水分离单元，用对待进行脱硫脱氨处理的煤直接液化污水进行油水分离，包括：
除油污水罐，用于使含油的煤直接液化污水静置分层并分离油相;和
除油器，用于进一步脱除来自所述除油污水罐的煤直接液化污水中的油相。
根据本发明的污水处理系统，优选地，所述脱酚单元包括：
转盘萃取塔，用于萃取来自所述脱硫脱酚单元的污水中的酚类物质，以在塔底得到脱酚污水，在塔顶得到含酚溶剂;
水塔，用于通过汽提脱除脱酚污水中残留的溶剂，以在塔顶得到溶剂，在塔底得到脱除残留溶剂后的污水;和
酚水换热器，用于使所述水塔塔底的污水与所述转盘萃取塔塔底的污水换热降温。
根据本发明的污水处理系统，优选地，所述脱酚单元还包括：
萃取物分离塔，用于对来自所述转盘萃取塔塔顶的含酚溶剂进行蒸发，以回收溶剂
溶剂罐，用于储存来自所述萃取物分离塔和水塔的溶剂，并为所述转盘萃取塔提供所需溶剂;和
粗酚罐，用于储存来自所述萃取物分离塔分离出的粗粉产物。
根据本发明的污水处理系统，优选地，所述第一氧化单元包括：
混凝气浮单元，用于使待处理的污水与助凝剂反应絮凝，并通过气浮作用脱除污水中的固相污物;
调节池，用于对来自所述混凝气浮单元的污水的pH值进行调节;
隔油池，用于分离出来自所述调节池的污水中的油相，并为所述催化氧化反应器提供进料污水;和
催化氧化反应器，用于使来自所述隔油池的污水在双氧水和催化剂的作用下，进行催化氧化处理;
所述第一生化处理单元包括：
中和池，用于调整来自所述催化氧化反应器的污水的pH值，并使污水在助凝剂的作用下絮凝;
沉淀池，用于使来自所述中和池的污水中的絮凝物沉淀、分离，得到第一清液;
固定化微生物曝气生物滤池，用于对来自所述沉淀池的第一清液进行微生物处理;
混凝沉淀单元，所述混凝沉淀单元包括混凝区和沉淀区，其中，所述混凝区用于使来自所述固定化微生物曝气生物滤池的污水与助凝剂混合、絮凝;所述沉淀区用于使来自所述混凝区的污水中的絮凝物沉淀、分离，得到第二清液;和
多介质过滤器，用于对来自所述混凝沉淀单元的第二清液进行过滤。
根据本发明的污水处理系统，优选地，所述第一生化处理单元还包括活性炭吸附单元，所述活性炭吸附单元包括配炭池、混合池和吸附池，其中，所述配炭池用于将粉末活性炭与水配成悬浮液;所述混合池用于将来自固定化微生物曝气生物滤池的污水与来自所述配炭池的悬浮液充分混合;所述吸附池用于使来自混合池的物料中污水与活性炭充分接触、吸附，并为所述混凝沉淀单元提供进料污水。
根据本发明的污水处理系统，优选地，所述固定化微生物曝气生物滤池的进水管的两侧增设两道宽顶溢流堰。
根据本发明的污水处理系统，优选地，所述臭氧处理单元包括依次串联连接的第一级臭氧氧化塔、第二级臭氧氧化塔和第三级臭氧氧化塔;
所述A/O生化池包括前置的反硝化池和曝气池，用于对来自所述臭氧处理单元的污水进行生化处理;
所述膜生物反应器用于截留来自所述A/O生化池的污水中大分子有机物并将污水进行固液分离，以得到分离液和剩余的混合液;
所述脱盐单元包括：
过滤单元，所述过滤单元包括产水池、活性炭过滤器和超滤装置，所述产水池用于接收经所述膜生物反应器处理后的分离液;所述活性炭过滤器用于对来自所述产水池的污水进行吸附过滤;所述超滤装置用于对来自所述活性炭过滤器和/或直接来自所述产水池的污水进行超滤处理;和
反渗透单元，用于对来自所述超滤装置的滤液进行反渗透处理。
本发明还提供了一种煤直接液化污水的处理方法，包括以下步骤：
(1)将待处理的煤直接液化污水送入脱硫脱氨单元进行处理，得到第一污水;
(2)将第一污水送入脱酚单元进行处理，得到第二污水;
(3)将第二污水依次送入第一氧化单元和第一生化单元进行处理，得到第三污水;
(4)将第三污水依次送入第二氧化单元和第二生化单元进行处理，得到第四污水;和
(5)将第四污水送入脱盐单元进行处理，得到净化水。
本发明的煤直接液化污水处理系统，具有以下优点：
1、本发明针对煤直接液化污水，首先依次通过脱硫脱氨单元和脱酚单元对污水中的油相、硫化氢、氨和酚类物质进行高效脱除，然后利用第一氧化单元和第一生化处理单元以及第二氧化单元和第二生化处理单元对污水中的难处理物质进行集中处理，不仅通过氧化单元与生化处理单元的配合，有效降低污水毒性，提高污水的可生化性，以保证生化系统稳定运行，而且特别通过两个不同的氧化单元(即第一氧化单元和第二氧化单元)之间的配合以及两个不同的生化处理单元之间的配合，实现了对污水中难处理物质的全方位深度处理;最后，通过脱盐单元使污水达到回用水标准，解决了整个煤直接液化污水难以净化处理的问题。
2、在煤直接液化、加氢稳定、加氢改质过程中反应生成的硫化氢、氨、酚类物质在注水冲洗后产生高浓度污水，水中硫化氢、氨的含量可达16000mg/L、酚类物质含量超过5000mg/L，除此之外，煤液化加氢过程产生的部分油以乳化态存在于高浓度污水中，污水成分复杂。为此，本发明充分考虑污水中油和酚类物质的影响，选择了双塔汽提工艺对污水进行处理。另外，硫的存在对后续脱酚影响较大，因此有必要优先脱硫，尽管脱硫后的污水先脱氨或先脱酚在理论上都有可行性，但充分考虑过高的氨含量极易在萃取脱酚装置的醚气相系统造成堵塞等问题，加之下游污水处理系统对污染物脱出率的要求较高，因此选择脱氨后进行脱酚处理，从而上述成分复杂的污水可以得到合理、有效的处理。
3、在本发明的氨回收单元中，粗氨气经过浓氨水循环洗涤工艺和低温结晶工艺及两级脱硫剂吸附，得到净化的氨气。精制后的气氨再进入吸收塔内由稀氨水吸收后，将浓氨水送入氨蒸馏塔中进行蒸馏提纯，从而可以得到纯度为99.5%(wt%)以上的液氨。