申请日2014.05.06
公开(公告)日2014.08.06
IPC分类号C02F1/26; C02F1/40
摘要
本发明公开了一种煤化工领域废水除油脱酚的方法，本方法针对煤化工过程中产生的含油和/或酚的废水，其中油多为可溶性油，通过废水预处理、萃取除油脱酚、萃取剂回收几道程序和相关工艺的结合，达到了良好的除油脱酚效果，并有效降低了其中可溶性油的含量，本发明进一步提供一种萃取剂环己烷，经现场试验，除油率达到94.71~97.30%，可溶性油除去率达到87.08~92.81%，脱酚率达到96.94~98.21%，效果显著。
权利要求书
1. 一种煤化工领域废水除油脱酚的方法，其特征在于，所述除油脱酚是指除油和/或脱酚，所述油包括可溶性油，所述方法包括以下步骤：
a、废水预处理：原料废水进入调节罐，按照除油脱酚的需要调节废水的pH值和温度;
b、萃取除油脱酚：将经过预处理的废水送入混合装置中，加萃取剂搅拌、澄清，分离出萃取相及水相，除油脱酚后的水相送后续处理工段;
c、萃取剂回收：经萃取除油脱酚后的萃取相进入回收装置进行回收。
2. 如权利要求1所述的煤化工领域废水除油脱酚的方法，其特征在于，所述除油脱酚使用的萃取剂为环己烷。
3. 如权利要求1所述的煤化工领域废水除油脱酚的方法，其特征在于，所述除油脱酚使用的萃取剂为环己烷，所述废水预处理步骤中，调节废水的pH值和温度可以为：pH≤6.0，水温为5~40℃。
4. 如权利要求1所述的煤化工领域废水除油脱酚的方法，其特征在于，所述混合装置为萃取塔，所述萃取除油脱酚步骤具体为：将经过预处理的废水送入萃取装置顶部，与从底部进入的萃取剂逆流萃取，萃取剂与废水的体积比为1:1~1:20，塔板数为1~20，塔顶压力0.1~0.7MPa，温度≤60℃;塔底压力为0.5~1.1MPa，塔底温度≤60℃，萃取相从塔顶采出;萃取除油脱酚后的水相从塔底采出，送往后续处理工段。
5. 如权利要求1所述的煤化工领域废水除油脱酚的方法，其特征在于，所述回收装置为萃取剂回收塔，萃取剂回收步骤具体为：经萃取除油脱酚后的萃取相进入萃取剂回收塔回收萃取剂，萃取剂回收塔塔顶压力为0.1~0.6MPa，塔顶温度60~150℃，塔底压力0.4~0.8MPa，塔底温度85~200℃，塔顶得到萃取剂，送至萃取剂罐循环使用;塔底采出液送分离装置分离后得到油和/或酚钠盐。
6. 如权利要求5所述的煤化工领域废水除油脱酚的方法，其特征在于，所述萃取回收塔塔底采出液分离装置包括碱洗塔，分离得到油品和酚钠盐，酚钠盐经进一步酸洗后得到粗酚。
7. 如权利要求1所述的煤化工领域废水除油脱酚的方法，其特征在于，所述回收装置可为板式塔、填料塔或板式塔与填料塔的混合结构塔。
8. 如权利要求1或3所述的煤化工领域废水除油脱酚的方法，其特征在于，所述废水预处理步骤中，调节废水的pH值和温度为：pH3.0～5.0，水温为20～40℃。
9. 如权利要求4所述的煤化工领域废水除油脱酚的方法，其特征在于，所述萃取塔采用浮顶罐，且夏天有降温措施。
10. 如权利要求1所述的煤化工领域废水除油脱酚的方法，其特征在于，所述萃取除油脱酚后水相的后续处理工段为：利用汽提塔或多功能塔进行萃取剂回收，脱除酸性气去酸性气体处理;中上部侧线采出氨气，去氨精制;中部侧线采出含有萃取剂的少量侧线水，直接送往调节罐;底部出水为处理后的废水，送往后续工序处理。
说明书
一种煤化工领域废水除油脱酚的方法
技术领域
本发明属于煤化工废水处理技术领域，具体涉及一种煤化工领域废水除油脱酚的方法。
技术背景
在煤的气化、液化制油、燃烧发电、焦化、煤热解等煤的利用过程中，不可避免地产生了大量的高污染废水，其中含有大量的油质、氨类、酚等污染物质，只有经过净化除油脱酚后，才可以进一步通过生化处理等深度处理，达到排放要求，同时可将水中含有的油及酚回收，实现其价值。
废水中的油类物质主要有以下几种赋存状态：(1)浮上油(粒径>100μm)，易于从废水中分离;(2)分散油(粒径介于10-100μm之间)，悬浮于水中;(3)乳化油(粒径<10μm)，粒径很小，呈乳化状态，不易被分离清除;(4)溶解油，也叫可溶性油，完全溶解在水中的油。
废水中酚类主要是以酚基化合物形式存在，可分为以下几类：(1)烷基酚类(浓度范围为30-200mg/L)，如含苯酚、2-甲酚、3-甲酚、2,4-二甲酚等;(2)氯酚(浓度范围为3-8μg/L)如4-氯-3-甲基酚、2-氯酚、2-氯酚等;(3)硝基酚(浓度范围为9-15μg/L)，如2-硝基酚、4-硝基酚等;
富含油/酚的废水有着巨大的危害，严重污染环境。而且废水一旦排放，油会漂浮于水面，迅速扩散开成油膜，断绝水体氧的来源，对水中生物的生长造成不利影响。在其排放的过程中，油会在管道中同水中的其他悬浮固体颗粒和氧化铁皮一起沉降，最终形成粘性极高的油泥团，影响生产的正常进行甚至堵塞管道。
此外废水中的酚是一种原生质毒物，直接排入水中不仅会危害水生生物的繁殖与生存，还会使BOD值增大。高浓度酚对农作物的危害表现在抑制光合作用和酶的活力、妨碍细胞功能、破坏植物生长素的形成等方面，而且会导致生物体内酚含量增加，影响农作物产品的质量。
常规的处理废水方法只能单一除油或脱酚，尚不能用单一手段满足除油和/或脱酚的要求，尤其是溶解性油和/或酚的脱除。这些方法虽工艺已成熟，但仍存在不同缺点：(1)使装有含油废水的容器高速旋转，借助离心力达到油水分离的目的，该法分离设备体积小、除油效率高，但高流速产生的紊流容易将部分分散剪碎，且运行费用高，处理水量少，对溶解性油无作用;(2)电絮凝法除油具有处理效果好、占地面积小、操作简单等优点，但同时也存在阳极金属消耗量大、阳极钝化、需要大量盐类作辅助药剂、耗电量高等缺点，对溶解性油无作用;(3)过滤法一般用于二级处理或深度处理废水中油质，该法设备简单、操作方便，需要进行反冲洗，如管理不善，容易造成滤料堵塞，对溶解性油无作用;(4)采用强烈的高温蒸汽加热含酚废水的方法为蒸汽脱酚法，主要用于高浓度挥发酚的处理上，回收酚质量好，不带进其它污染，但蒸汽耗量太大，只能脱除低沸点酚系物，脱酚效果不理想;(5)生化法是常规的废水脱酚方法，但该工艺对水温和有机物(如油含量、酚含量等)浓度有一定的要求，尤其是有机物含量必须控制在较低的范围，如油含量小于50 mg/L、酚含量小于400 mg/L，否则会使微生物死亡;(6)活性污泥法除酚是一种以活性污泥为主体的废水处理方法，该法设备简单、处理效果良好、受气候条件影响小等，但它预处理要求高、运行开支较大，同样对有机物(如油含量、酚含量等)浓度有一定的要求。(7)现有工艺方法中，均无法满足采用单一手段除油和/或脱酚的要求。
随着近年来煤化工工艺的日趋复杂化，煤化工废水中的可溶性油含量越来越高，现有除油技术虽具有良好的除油效果，但均不能除去可溶性油，人们固守于传统成熟的工艺，未对去除可溶性油给予足够的重视，且目前基本未见有关此类问题的方法。此外，虽然若是为了除去可溶性油，人们或许会想到根据所需选用一些萃取剂，但是，废水作为一种处理量大的多组分复杂体系，仅仅依赖于已知的萃取剂特性研究，是无法解决煤化工领域废水的可溶性油去除问题。废水作为一种附加值低但处理量大的多组分复杂体系，如何实现稀溶液的选择性分离，是实现萃取法废水除油和/或脱酚的关键。而解决该问题，除了依赖萃取剂的选择，还需要选择合适的萃取设备和萃取工艺。
发明内容
本发明为了弥补现有技术的上述不足，提供了一种煤化工领域除油脱酚的方法，该方法运行过程中不但能有效的除油和/或脱酚，特别是能够除去水中的可溶性油，并实现油和/或酚的分离，而且能够有效的回收萃取剂，避免或减少萃取剂的消耗。
一种煤化工领域废水除油脱酚的方法，所述除油脱酚是指除油和/或脱酚，所述油包括可溶性油，所述方法包括以下步骤：
a、废水预处理：原料废水进入调节罐，按照除油脱酚的需要调节废水的pH值和温度;
b、萃取除油脱酚：将经过预处理的废水送入混合装置中，加萃取剂搅拌、澄清，分离出萃取相及水相，除油脱酚后的水相送后续处理工段;
c、萃取剂回收：经萃取除油脱酚后的萃取相进入回收装置进行回收。
本发明的进一步优化方案为：所述除油脱酚使用的萃取剂为环己烷。
本发明的进一步优化方案为：所述除油脱酚使用的萃取剂为环己烷，所述废水预处理步骤中，调节废水的pH值和温度可以为：pH≤6.0，水温为5~40℃。
本发明的进一步优化方案为：所述混合装置为萃取塔，所述萃取除油脱酚步骤具体为：将经过预处理的废水送入萃取装置顶部，与从底部进入的萃取剂逆流萃取，萃取剂与废水的体积比为1:1~1:20，塔板数为1~20，塔顶压力0.1~0.7MPa，温度≤60℃;塔底压力为0.5~1.1MPa，塔底温度≤60℃，萃取相从塔顶采出;萃取除油脱酚后的水相从塔底采出，送往后续处理工段。
本发明的进一步优化方案为：所述回收装置为萃取剂回收塔，萃取剂回收步骤具体为：经萃取除油脱酚后的萃取相进入萃取剂回收塔回收萃取剂，萃取剂回收塔塔顶压力为0.1~0.6MPa，塔顶温度60~150℃，塔底压力0.4~0.8MPa，塔底温度85~200℃，塔顶得到萃取剂，送至萃取剂罐循环使用;塔底采出液送分离装置分离后得到油和/或酚钠盐。
本发明的进一步优化方案为：所述萃取回收塔塔底采出液分离装置包括碱洗塔，分离得到油品和酚钠盐，酚钠盐经进一步酸洗后得到粗酚。
本发明的进一步优化方案为：所述回收装置可为板式塔、填料塔或板式塔与填料塔的混合结构塔。
本发明的进一步优化方案为：所述废水预处理步骤中，调节废水的pH值和温度为：pH3.0～5.0，水温为20～40℃。
本发明的进一步优化方案为：所述萃取塔采用浮顶罐，且夏天有降温措施。
本发明的进一步优化方案为：所述萃取除油脱酚后水相的后续处理工段为：利用汽提塔或多功能塔进行萃取剂回收，脱除酸性气去酸性气体处理;中上部侧线采出氨气，去氨精制;中部侧线采出含有萃取剂的少量侧线水，直接送往调节罐;底部出水为处理后的废水，送往后续工序处理。
下面结合有益效果对本发明作进一步说明。
(1)本方法突破传统成熟工艺的局限，利用萃取剂实现除油脱酚、包括除去可溶性油的目的，根据除油脱酚的需要调节废水的pH值和温度后，加入萃取剂混合搅拌，实现既可以除油，又可以脱酚，在煤化工领域废水处理过程中，能够简化废水处理工序和时间，降低成本。
(2)本发明经过大量实验研究和筛选，进一步提供一种萃取剂环己烷，环己烷能够有效除去废水中的油和酚，对可溶性油作用效果也很好，且萃取剂对设备腐蚀性小，可用多种回收塔进行萃取回收，便于推广应用;目前环己烷在废水领域仅局限于降低环己酮废水的COD值和氧化废碱液，本发明利用环己烷实现除油脱酚、包括除去可溶性油的目的，使得这一功能被应用于煤化工废水处理领域，并为废水处理提供了一种新的思路。
(3)本发明萃取剂选为环己烷，成份单一，不会给体系带来新的杂质，同时除油脱酚萃取剂回收方便、损失小。采用萃取剂环己烷对工业废水进行除油脱酚，保证了除油脱酚过程中拥有极好的除油脱酚速率，不产生含油污泥和浮渣等二次污染，萃取剂回收率高，萃取效果极佳。
(4)本发明从规模化废水处理时成本和可行性出发，采用来源广泛的环己烷作为本发明除油脱酚萃取剂，确保工厂采用常规萃取设备，即可实现油和/或酚与水分离;萃取后含油量低于70mg/L，酚含量低于650mg/L，确保处理后废水油和/或酚含量达到后续处理工艺要求。环己烷安全稳定，来源广，最大程度地降低了污水处理成本。
(5)废水中的酸碱度和温度对萃取效果有着较大的影响，本发明在萃取剂为环己烷的基础上，进一步提供一种废水预处理方法，即调节废水的pH值和温度可以为：pH≤6.0，水温为5~40℃，或更优选地选择为pH3.0～5.0，水温为20～40℃，能够有效提高了萃取剂的除油脱酚的效率。
(6)本发明在萃取除油脱酚、萃取剂回收过程中，通过优化萃取效果和回收效果，并综合考虑到工业生产的实际运营情况，控制塔板数和塔顶塔底的压力和温度等因素的参数选择，有效提高了萃取过程中各相间的传质效果和分离效果，减少了萃取时间和装置的运行能耗，提高了装置的运行经济性。最终使萃取剂和废水的体积比选择控制在1:1～1:20即可，每体积废水耗用萃取剂量少，最大程度节省溶剂用量和减少所需萃取设备的体积。
(7)萃取塔采用浮顶罐，且夏天有降温措施，降低了温度对废水处理工艺的影响;萃取剂回收装置可以选择为板式塔、填料塔或板式塔与填料塔的混合结构塔，回收方便，使工厂不必引入新的设备;所述萃取回收塔塔底采出液分离装置选用碱洗塔，分离、酸洗后得到粗酚，实现回收粗酚的目的;此外，本发明还为萃取除油脱酚后的水相提供了一种后续处理方法，利用汽提塔或多功能塔对水相中的萃取剂进行回收，进一步优化了废水处理工艺，便于实现规模化应用。
(8)经实际应用实验，由下述实施例可知，处理后的废水中所含油基本为可溶性油，可溶性油含量占34~62mg/L，除油率达到94.71~97.30%，可溶性油除去率达到87.08~92.81%;酚含量降低至153~548mg/L，脱酚率达到96.94~98.21%，达到了良好的除油脱酚效果，并有效降低了其中可溶性油的含量。