申请日2015.04.30
公开(公告)日2015.07.29
IPC分类号C02F9/10; C02F1/02
摘要
本发明属于焦化酚氰废水处理领域，具体涉及一种采用艾萨炉回收处理焦化酚氰废水的方法，通过在艾萨炉矿物熔炼过程的物料制粒步骤中，使用酚氰废水进行物料补水，酚氰废水随物料一同进入艾萨炉中熔炼，利用1200摄氏度以上的高温将酚水完全分解为水和二氧化碳，且将酚、氰等污染物的热量利用于熔炼变废为宝;维护了工人健康，增强了生产安全性。本发明方法合理，成本较低，易于推广。
权利要求书
1.一种采用艾萨炉回收处理焦化酚氰废水的方法，其特征在于：在艾萨炉矿物熔炼过程的物料制粒步骤中，使用酚氰废水进行物料补水，酚氰废水随物料一同进入艾萨炉中熔炼，熔炼温度≥1200℃。
2.根据权利要求1所述的一种采用艾萨炉回收处理焦化酚氰废水的方法，其特征在于，具体步骤为：
a.预处理：将产生的酚氰废水收集在酚水池内，进行预处理;
b.制粒补水：物料制粒时，根据物料原含水比例，使用酚氰废水进行物料补水;
c.熔炼：酚氰废水附着于物料颗粒上，随下料系统自下而上进入艾萨炉，通过熔池大于等于1200摄氏度的高温，酚氰废水分解生成二氧化碳和水蒸汽;
d.排出废气：酚氰废水分解产生的废气随艾萨炉烟气一同处理排放。
3.根据权利要求2所述的一种采用艾萨炉回收处理焦化酚氰废水的方法，其特征在于：所述制粒补水步骤中，当制粒补水所需酚氰废水不足时，所需余量采用水进行补充。
4.根据权利要求1所述的一种采用艾萨炉回收处理焦化酚氰废水的方法，其特征在于：所述制粒补水步骤中，当酚氰酚水供给量大于制粒补水所需量时，将多余的酚氰废水储存在酚水池内，待后使用。
说明书
一种采用艾萨炉回收处理焦化酚氰废水的方法
技术领域
本发明属于焦化酚氰废水处理领域，具体涉及一种采用艾萨炉回收处理焦化酚氰废水的方法。
背景技术
焦化生产过程中会排放出大量含酚、氰、油、氨氮等有毒、有害物质的废水。酚氰废水主要来自于炼焦和煤气净化过程及化工产品的精制过程,其中以蒸氨过程中产生的剩余氨水为主要来源。剩余氨水主要由三部分组成:装炉煤表面的湿存水、装炉煤干馏产生的化合水、添加入吸煤气管道和集气管循环氧水泵内的含油工艺废水。剩余氨水是焦化厂最重要的酚氰废水来源,是含氨的高浓度酚水,由于该部分废水含有高浓度、多组分的各类污染物,如果直接排放,对环境的污染及危害相当大,因此必须对该部分废水进行达标处理后才能排放或循环利用。
焦化废水所含污染物含有数十种无机和有机化合物,其中无机化合物主要是大量铵盐、硫氰化物、硫化物、氰化物等;有机化合物包括酚类、单环和多环芳香族化合物及含氮、氧、硫的杂环化合物等,是一种典型的含有难降解的有机化合物的工业废水。焦化废水中的易降解有机物主要是酚类化合物和苯类化合物, 砒咯、萘、呋喃、眯唑类属于可降解类有机物。难降解的有机物主要有砒啶、咔唑、联苯、三联苯等。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，含酚水主要来源于焦油中的水、雨水和水封用水。
酚类按其芳环上所直接连接的羟基数目的不同，可分为一元酚和多元酚;按其挥发性又可分为挥发酚与不挥发酚。一元酚多具有挥发性(沸点在230℃以内)。酚类化合物是一种原型质毒物，对一切生活个体都有毒杀作用,能使蛋白质凝固，所以有强烈的杀菌作用。大多数无机氰化物属剧毒，高毒物质，极少量的氰化物(每千克体重)数毫克就会使人、畜在很短的时间内中毒死亡，含氰化物浓度很低的水(<0.05mg/L)也会使鱼等水生物中毒死亡，还会造成农作物减产。
近年来,随着环境保护工作力度的加大,对酚氰废水的处理要求越来越高,对于酚氰污水处理一般分为两个阶段：
第一阶段：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;
第二阶段：脱酚处理阶段;
其目的是将预处理后的污水中大部分酚类物质及部分有机物质脱除。
A.第一阶段：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：自然沉降分离法、机械过滤法、化学混凝沉淀法、电解浮选法、离心分离法、加酸破乳焦油渣吸附法、加压溶气气浮法、射流气浮法、负压脱酚法。
其中自然沉降分离法，可直接设置在煤气站的循环水工艺系统中，虽然效果不是十分理想，但运行成本较低，一直被大多数煤气站作为酚氰污水预处理方法所采用。其它七种方法则必须在另行设置的设备中进行处理，相对处理费用要高出许多。
B.第二阶段：脱酚处理方法
脱酚处理方法，也就是酚氰污水处理的关键环节。脱酚处理方法通常有蒸汽化学脱酚法、蒸汽脱酚法、焚烧法、溶剂萃取脱酚法、磺化煤吸附法、磺化煤吸附法、生化法、调制水煤浆治理法和燃煤锅炉治理含酚污水。
在第二阶段的各种处理方法情况和存在的问题的分析：
(1)蒸汽化学脱酚法
用强烈的高温蒸汽加热含酚污水，使污水中的酚蒸发后随蒸汽逸出，然后再通入碱液吸收成为酚钠盐，从而达到脱酚的目的。该法操作简单，投资也较少，但蒸汽耗量较大，且脱酚效率不够理想，一般达不到彻底治理之目的。
(2)蒸汽脱酚法
将含酚污水加热，使酚随水蒸汽挥发出来，再将这部分含酚蒸汽通入发生炉炉底混入空气中作为气化剂使用，在炉内酚在高温下燃烧分解成CO2和H2O最终达到脱酚的目的。其缺点在于此法只能脱除低沸点酚系物，且能耗较大，每蒸发1吨污水约需燃料折合标煤180公斤左右。
(3)焚烧法
将含酚污水喷入焚烧炉，使酚类有机物在1100℃左右的高温下，发生氧化反应，最终生成CO2和H2O排放，此法工艺简单，操作方便，但能耗较大，每焚烧1吨含酚废水其成本约在1200-1500元左右。90年代初期国外引进的及国内配套的两段式煤气发生炉基本上都配备有酚水焚烧炉设施，但基本上都因能耗问题而闲置不用。利用焚烧法处理含酚污水另一个关键缺点在于一旦操作不慎，炉温下降，往往会造成燃烧不完全，易形成二次污染。
(4)溶剂萃取脱酚法
该法的主工艺分萃取和解吸两部分，萃取过程是一个物质再分配过程，利用萃取剂将酚从污水中萃取出来;含酚萃取剂再与碱液相互接触，萃取剂中的酚与碱发生反应生成酚钠盐，该过程是一个解吸过程。利用该种脱酚方法处理后的出水尚含100-200mg/l的酚，不能直接排放，而且萃取剂的流失会造成污水乳化，并形成二次污染。另外该方法须采用高效率的萃取剂及碱，运行成本较高,且水中氰化物不能被处理。
(5)树脂脱酚法
该法主要工艺过程包括吸附和解吸，用树脂吸附废水中的酚，然后用碱液进行解吸，生成酚钠，此法工艺过程较为复杂，且影响脱酚效率的因素较多，运行成本相对较高。
(6)磺化煤吸附法
该法以磺化煤极性基团吸附酚，然后以碱液吸收而成酚钠盐脱酚，磺化煤吸附是间歇进行的，完成一次循环包括吸附和再生两个环节。该法的主要缺点在于磺化煤的吸酚量过低，吸附周期太短，解析、再生也比较困难。
(7)生化法树脂脱酚法
对含酚污水进行生化处理是培养微生物，并利用微生物将污水中的酚类有机物消化吸收分解成H2O和CO2的过程。该方法根据微生物的承载方式及供氧方式的不同又可分为曝气法、接触氧化法、生物转盘法及生物滤池法等。生化法对进入生化池的污水水质要求较为严格，污水中焦油及酚等有机物浓度不可超过微生物所能承受的浓度，否则，需要将污水稀释后才能进入生化池，这样便限制了处理水量。同时微生物驯化比较困难，进水浓度超标、环境温度不适宜，都很容易限制微生物的生存
(8)“粉煤-酚水”调制水煤浆治理含酚污水的原理
我国水煤浆技术的发展始于20世纪80年代，经过20多年的研究实践，已经成为较为系统、成熟的技术。水煤浆是将煤粉(60-70%)、水(30-40%)和少量添加剂(1%左右)混合后，经研磨、强力搅拌，使其形成煤-水两相的流浆体以作为燃料使用。水煤浆外观似油，流动性好，是一种新型、低污染代油燃料，其热值约为重油的一半，现已成功地应用于冶金、建材等行业的各种工业炉窑及锅炉中，具有很好的发展前景。根据水煤浆应用技术，利用煤气站自身的筛下粉煤和含酚污水按一定比例混合后，再加入适量添加剂经强力研磨调制后制成水煤浆，这时含酚污水便成了燃料煤的有效载体。水煤浆的燃烧温度一般为1100-1300℃，在此温度下污水中的酚及其它有害有机物质剧烈地燃烧分解成H2O和CO2，然后随燃烧烟气排入大气中，从而达到治理含酚污水的目的，其脱酚机理与焚烧法相同。
虽然可以利用含酚污水来制备水煤浆，但由于一般煤气站的酚水、粉煤比例难于平衡，而且，让煤气站生产水煤浆，除需要增加大量设备外，产品销路也存在很大问题。因一般煤气站耗煤量较小，尚需配有专用车辆，水煤浆质量得不到保证。
(9)燃煤锅炉治理含酚污水
此方法比较简单，即将含酚污水与锅炉燃煤搅拌均匀，添加到锅炉中。利用锅炉燃烧的高温，将含酚污水分解为CO2和H2O随烟气一起排掉，这是一种最节能、最简单的方法。但因含酚污水中含挥发酚、氰浓度高，对锅炉操作工人及环境污染严重。且小锅炉一般负荷不稳定，锅炉负荷低时，炉膛温度低达不到酚的分解温度时，将随烟气飘散，造成二次污染，污染面积更大更难处理。
发明内容
本发明的目的在于提供一种采用艾萨炉回收处理焦化酚氰废水的方法，通过在艾萨炉矿物熔炼过程的物料制粒步骤中，使用酚氰废水进行物料补水，酚氰废水随物料一同进入艾萨炉中熔炼，利用1200摄氏度以上的高温将酚水完全分解为水和二氧化碳，且将酚、氰等污染物的热量利用于熔炼变废为宝;维护了工人健康，增强了生产安全性。本发明方法合理，成本较低，易于推广。
为实现本发明目的，采用的技术方案为：
一种采用艾萨炉回收处理焦化酚氰废水的方法，其特征在于：在艾萨炉矿物熔炼过程的物料制粒步骤中，使用酚氰废水进行物料补水，酚氰废水随物料一同进入艾萨炉中熔炼，熔炼温度≥1200℃。
进一步地，具体步骤为：
a.预处理：将产生的酚氰废水收集在酚水池内，进行预处理;
b.制粒补水：物料制粒时，根据物料原含水比例，使用酚氰废水进行物料补水;
c.熔炼：酚氰废水附着于物料颗粒上，随下料系统自下而上进入艾萨炉，通过熔池大于等于1200摄氏度的高温，酚氰废水分解生成二氧化碳和水蒸汽;
d.排出废气：酚氰废水分解产生的废气随艾萨炉烟气一同处理排放。
进一步地，所述制粒补水步骤中，当制粒补水所需酚氰废水不足时，所需余量采用水进行补充。
进一步地，所述制粒补水步骤中，当酚氰酚水供给量大于制粒补水所需量时，将多余的酚氰废水储存在酚水池内，待后使用。
本发明在艾萨炉矿物熔炼过程的物料制粒步骤中，使用酚氰废水进行物料补水，利用1200摄氏度以上的高温将酚氰废水完全分解后，随烟气排出。不仅可以解决酚氰废水大难题，还能利用酚氰废水中有机物分解释放出的热量辅助熔炼。
本发明采用艾萨炉在熔炼过程中处理酚氰废水与采用燃煤锅炉、焚烧炉处理酚氰废水的效果数据对比如下：
综合上表分析，艾萨炉炉温、烟气停留时间、排气管道都优于燃煤锅炉、焚烧炉，且通过长时间的艾萨炉矿物熔炼，基本完全满足酚氰废水的处理;而焚烧炉虽然处理量相对较大，但容易造成资源浪费。因此艾萨炉各项指标都优于焚烧炉，完全能够使酚水分解为水和二氧化碳，优于焚烧炉尾气排放标准。
申请人在实施本发明时，与过去运送酚氰废水到废水回收处理机构进行回收处理相较，不仅酚氰废水运送费用较高，每吨运费在300元以上，另外还需要缴纳酚水处理费用，对于一般中型企业每个月酚氰废水处理费用在10万元以上，而且还得承担一定的环保风险;若采用燃煤锅炉、焚烧炉处理酚氰废水的办法需花费大量资金购置焚烧炉，还得消耗大量的燃料。
本发明中采用艾萨炉进行酚氰废水的回收处理，酚氰废水进入制粒系统，只需增加1台水泵、连接用的PE管和1个高位水池，成本较低，且设备易更换易使用。
本发明的有益效果是：
一、本发明通过在艾萨炉矿物熔炼过程的物料制粒步骤中，使用酚氰废水进行物料补水，酚氰废水随物料一同进入艾萨炉中熔炼，利用1200摄氏度以上的高温将酚水完全分解为水和二氧化碳，且将酚、氰等污染物的热量利用于熔炼变废为宝。
二、本发明在处理过程中不会对操作工人造成健康危害，且不会对操作环境造成污染;酚氰废水分解彻底，不会造成二次污染。
三、本发明既节省了处理酚水的费用，又节约了制粒用水的费用，相较其他处理方法，节省了大量成本。
四、本发明结构合理，成本较低，易于推广。