兰炭高浓度有机废水资源化处理系统的制作方法

本实用新型属于水处理技术领域，特别涉及兰炭高浓度有机废水资源化处理系统。

背景技术：

兰炭废水又称半焦废水，是指低变质煤在中低温干馏(约600～800℃)过程以及煤气净化、兰炭蒸汽熄焦过程中形成的一种工业废水，该废水具有“四高一少”(高COD、高油、高氨氮、高酚、废水产生量少)的特点，其中含有大量的成分复杂的难降解、高毒性的物质，如氨、酚、石油类等物质，在熄焦过程中，这部分污染物质大部分附着在兰炭中，严重影响了兰炭作为清洁燃料的品质。

兰炭废水所含的酚、石油类物质是一种毒性较大、可降解性差的有机物质，长期在环境中聚集可对人体健康和生态平衡造成严重的危害，为此含酚废水在我国水污染中被列为重点解决的有害废水之一。治理工业含酚废水一方面可以尽量减小污染物含量，使其达到国家排放标准；另一方面则是尽量回收利用水中有价值的酚、氨、石油类等物质，实现资源再生利用。

废水中的氨氮、酚、石油类物质若能提纯出来制成氨水、酚油则又会变成可售产品，同时通过处理后的废水再经过生化(此时已无需特殊生化工艺)即可达到清水熄焦用水或达到外排指标，若再通过深度处理即可达到工业回用标准(作为循环水补水回用)，这对陕北的兰炭企业和煤焦油加氢企业而言，不仅可解决企业生产面临的环保问题，同时为企业带来一定的效益(氨水和回收的酚油产品)，回用的水对严重缺水的陕北地区更是弥足重要。

基于以上原因，将兰炭生产过程中排放出高浓度有机废水进行资源化综合处理迫在眉睫，在环保日益严控的政策下，对兰炭企业具有深远影响。项目具有极大的社会意义和环保意义，同时回收的氨、酚油可部分冲抵运行费用，采用清水熄焦后兰炭也实现了真正意义的清洁燃料。

而目前国内外尚没有成熟的兰炭废水处理工艺，绝大多数兰炭企业均直接将其经过简单的除油后作为熄焦水使用，严重影响了兰炭品质。极少数有处理措施，其处理方法主要借鉴水质相似的焦化废水处理工艺，但兰炭废水的水质比焦化废水恶劣10倍，废水可生化性更差，同时，各种处理工艺目前在推广应用中都存在一些严峻问题，如一次投资成本高、运行费用高、反应条件苛刻、萃取剂中毒污堵或结垢、蒸氨管路堵塞、运行不稳定等问题，这也是兰炭废水处理领域亟需解决的问题。

技术实现要素：

为了克服现在的兰炭废水处理工艺所存在的问题，本实用新型提供了一种处理水质好、运行稳定且无污染物产生的兰炭高浓度有机废水资源化处理系统。

本实用新型所采用的技术方案是：

一种兰炭高浓度有机废水资源化处理方法的处理系统，包括预处理单元1、蒸氨提酚处理单元2以及精滤吸附处理单元3，预处理单元1、蒸氨提酚处理单元2以及精滤吸附处理单元3依次连接；

预处理单元1，对兰炭高浓度有机废水经重油分离、多相流分离、絮凝沉降、双介质过滤以及高精度聚结油水分离处理后完成预处理；

蒸氨提酚处理单元2，与预处理单元1的出液口连通，对预处理后的废水利用热蒸汽载流传热、逆流萃取，使酚油、水分离，实现脱氨提酚；

精滤吸附处理单元3，与蒸氨提酚处理单元2的出液口连通，对脱氨提酚后废水进行精滤、深度脱酚。

进一步限定，所述预处理单元1包括依次连接的预处理装置11、多相流分离器12、混凝装置13、双介质过滤器14以及一次精滤过滤器15。

进一步限定，所述多相流分离器12包括壳体121、聚结器123、多孔镇静板122以及分相斜板124，所述壳体121一侧面上设有有机废水入口，壳体121另一侧底面上设有水相出口，所述多孔镇静板122和若干聚结器123依次设置在壳体121内腔中有机废水入口和水相出口之间，所述分相斜板124设置壳体121内腔的下半部，位于水相出口另一侧。

进一步限定，所述分相斜板124的倾斜角度为45～75°。

进一步限定，所述分相斜板124是圆缺孔板。

进一步限定，所述分相斜板124的缺口开设在上部与壳体内腔接触的位置。

进一步限定，所述精滤吸附处理单元3包括依次连接的RL-超高精度油水分离器31和树脂吸附装置32，所述树脂吸附装置32采用大孔树脂吸附柱进行吸附脱色，所述吸附装置32与蒸氨提酚处理单元2连接。

本实用新型的兰炭高浓度有机废水资源化处理系统，主要是将预处理、蒸氨脱酚、精滤脱色工艺结合，实现了兰炭废水资源化综合处理，与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

1、可有效地将兰炭废水予以处理，同时将兰炭废水中所含有的氨氮、酚、油进行回收作为副产品回收，大幅度降低了环保装置的运行费用，对后期工业化应用效果尤为显著。

2、采用多相流分离、专用聚结技术，实现了水上油和水下油的高效分离；装置内设旋流预分离、流型调整、聚结填料、斜板等部件充分将来液中油包水、水包油的粒径分子高效分离，再依托核心部件进行高效聚结，实现油滴与水滴油分散相变成连续相，保证水中含油指标要求。

3、本实用新型的提酚萃取剂与树脂再生剂协同再生与共用，树脂使用一段时间利用萃取剂再生处理活化，之后返回萃取塔22，实现脱酚萃取剂与树脂再生剂共用再生，使脱色工艺与蒸氨提酚工艺完美耦合，简化了流程，而且萃取剂活化后回用后更有利于大分子酚类物质的萃取，进而提高萃取效率。

4、蒸氨塔充分考虑抗堵要求，采用斜孔塔盘，实现了蒸氨提酚的高效低耗回收，使板上气体流动的方向与雾沫夹带的方向垂直，而且相邻两排相反的孔口方向，可相互抵消气体对液层的动量作用，从而保证了气液接触过程和液层的稳定性，而且孔口收敛，蒸汽采用喷射态，气体孔速较大，也可提高对板面的切向冲刷速率，因此由斜孔塔盘构成的提馏段其抗堵性能较好，在一些易聚合、易结垢或易结焦的装置中应用具有较强的防垢能力和非常良好的适用性，而且萃取塔内填装有复合塔板，进一步提升萃取效率，保证脱氨提酚效率更高。

5、本使用细腻性采用大孔树脂吸附回收废水中的微量的酚和油，极大降低了出水各项指标生化降解难度；通过调控树脂微孔通道，增加吸附量，同时易于树脂再生，大大增加树脂使用寿命，增加了树脂的吸附量，同时易于再生，抗污染能力强，大大地提升了树脂的使用寿命。

6、本发明的处理水质好，产品质量好，经处理后废水中COD≤3000mg/L，总酚含量≤350mg/L，油含量≤100mg/L，氨氮含量≤100mg/L，总硫含量≤50mg/L。

附图说明

图1为兰炭高浓度有机废水资源化处理方法流程图。

图2为图1中预处理方法的流程图。

图3中图2中的多相流分离器12结构示意图。

图4为图1中蒸氨脱酚方法的流程图。

图5为图1中精滤脱色方法的流程图。

具体实施方式

现结合附图和实施例对本实用新型的技术方案进行进一步说明，但是本实用新型不仅限于下述的实施情形。

参见图1，本实施例的兰炭高浓度有机废水资源化处理系统包括依次连接的预处理单元1、蒸氨提酚处理单元2以及精滤脱色处理单元3；

预处理单元1，参见图2，包括依次连接的预处理装置11、多相流分离器12、混凝装置13、双介质过滤器14以及一次精滤过滤器15，其中预处理装置11主要将废水中油渣及少量重质煤焦油油进行预分离。多相流分离器12包括旋流预分离、流型调整、聚结填料、斜板等部件，实现了水上油和水下油的高效分离；分离后的油水混合液进行入高效多相流分离器12，预分离后的液体则通过超重力分离筒进行连续相油水分离，再经落液管流入流型分布与调整装置，对流型进行整理，在流型整理的过程中，作为分散相的油滴在此进行破乳，聚结，实现水洗破乳。而后随油水混合物进入分离流场，在分离流场中设置有稳流和聚结装置，为油水液滴提供稳定的流场条件，实现油水的高效聚结分离。随后进入二次填料分离装置，在此过程中，主要是脱除水中原油，进一步降低水中含油，在设备内形成轻油、水、重油、污泥四个层位，从而完成油水分离过程，处理后合格油直接进入油品回收罐，脱出的油渣外送；处理后废水进入混絮凝装置，在混絮凝装置中进行絮凝沉降，去除废水中的机械杂质，处理后的污水进入双介质过滤器14，后经过高精度聚结油水分离器，将废水中煤焦油及机械杂质处理到合格指标(水中含油≤500mg/L,悬浮物含量≤50mg/L)，处理后的废水进入蒸氨提酚单元。

由图3可知，本实施例的多相流分离器12包括壳体121、聚结器123、多孔镇静板122以及分相斜板124，壳体121一侧面上设有有机废水入口，壳体121另一侧底面上设有水相出口，在有机废水入口和水相出口之间的壳体121内腔中依次设有多孔镇静板122和聚结器123，多孔镇静板122通过满焊方式焊接固定在壳体121内腔上。聚结器123通过两种不同材料编织而成的网状结构，两种材料一种为金属材料，一种为非金属材料。两组聚结器123互相贴紧设置，并通过支撑板和多孔镇静板122连接固定。在水相出口与聚结器123相对的另一侧设置有分相斜板124，分相斜板124高度低于壳体121内腔，通过满焊固定连接在壳体121内腔的下半部位置，分相斜板124的高度为壳体121内腔高度的三分之二。

进一步说明，分相斜板124倾斜设置，且倾斜角度为45～75°，可根据处理量对其进行调整，在分相斜板124的顶部开设有缺口，使其形成圆缺孔板，使油相在分相斜板124的分隔作用下从分相斜板124顶部流过，而水相从分相斜板124的下侧部水相出口流出，进入混凝装置13。

蒸氨提酚处理单元2，参见图4，包括蒸氨塔21、萃取塔22、水塔23以及酚塔24，所述蒸氨塔21的入口通过管道与一次精滤过滤器15的出水口连通，蒸氨塔21的塔底出水口通过管道与萃取塔22的进液口连通，萃取塔22的顶部油相出口通过管道与酚塔24连通，萃取塔22的塔底出液口通过管道与水塔23的进液口连通，将萃取分相的水相自萃取塔22塔釜采出后进入水塔23利用低压蒸汽传热，通过水塔23再沸器将塔釜循环液加热部分汽化后返回到水塔23中；水塔23的大量出水通过管道输送至精滤脱色处理单元3。

进一步说明，酚塔24塔顶气相依次经过酚塔冷凝器一25和酚塔冷凝器二26冷凝后进入到酚塔回流罐27中，同时外界补充的新鲜溶剂通过溶剂槽和溶剂液下泵后进入到酚塔回流罐27中，酚塔回流罐27分为两路，一路作为酚塔24回流经过酚塔24回流泵加压后进入到酚塔24塔顶，另一路作为循环溶剂经过溶剂循环泵加压后进入到萃取塔22塔底；酚塔24塔釜物料为粗酚产品，其依次经过酚塔24进料换热器、粗酚产品冷却器降温至40℃后进入到粗酚产品中间罐中，在经过粗酚产品泵加压后送出装置。酚塔24利用中压蒸汽(或中压过热蒸汽)作为热源，通过酚塔24再沸器将塔釜循环液加热部分汽化后返回到酚塔24中。

进一步说明，蒸氨塔内装有斜孔塔盘，斜孔塔盘上开设有多排斜孔，在同一排的斜孔孔口方向相同，一排斜孔与相邻一排斜孔的孔口方向相反且交错排列，气流从斜孔沿与板面平行的方向喷出，使板上气体流动的方向与雾沫夹带的方向垂直，而且相邻两排相反的孔口方向，可相互抵消气体对液层的动量作用，从而保证了气液接触过程和液层的稳定性。斜孔塔盘8的孔口可以为圆形或U型或Z字型结构且孔洞呈收敛型，形成气体喷射通道，使气体呈喷射态操作，气体孔速较大，提高对板面的切向冲刷速率，抗堵性能较好，进一步为了使气液接触充分，传质速率提高，在孔口设有舌板，舌板与塔盘盘面之间形成15°～30°的夹角，但是不同的水质情况和水量，舌板的倾斜程度可以在15°～30°的范围内调整。

进一步说明，萃取塔内填装有复合塔板，该复合塔板是由填料层和筛板层组成，填料层设置在筛板层的上方，填料层和筛板层之间的间距为0.5～0.8m且填料层的厚度不小于筛板层，充分发挥了填料塔板和筛板的优势，使萃取剂的利用率更高，更进一步提高了萃取效果。

精滤脱色处理单元3，参见图4，包括依次连接的RL-超高精度油水分离器31和脱色装置32，所述脱色装置32采用分子筛吸附柱进行吸附脱色，脱色装置32的再生液入口通过管道与萃取塔22的进液口连通，分子筛吸附柱利用萃取塔22的萃取剂再生后的萃取剂返回萃取塔22中，而再生后的萃取剂由于脱色分子的残留更有利于酚类物质的转移，进一步提高脱酚率。

以处理兰炭废水(水质为：COD含量达到了43680mg/L，；氨氮含量(以总氮考虑)达到了1885.7mg/L；挥发酚含量达到了1468.4mg/L，总酚含量为10421.2mg/L；水中油含量为3327.4mg/L)为例，利用上述兰炭高浓度有机废水资源化处理系统，实现兰炭高浓度有机废水资源化处理方法，具体由下述的方法实现：

(1)预处理

将兰炭高浓度有机废水流经预处理单元1分离出油渣及重质煤焦油后进一步经多相流分离、絮凝沉降、双介质过滤、高精度聚结油水分离处理，完成预处理，使预处理后的废水中油含量由4000mg/L以上降至≤500mg/L、悬浮物含量由1000mg/L以上降至≤50mg/L；

具体为：兰炭废水进入预处理装置11，主要将废水中油渣及少量重质煤焦油油进行预分离，分离后的油水混合液进行入高效多相流分离器12，预分离后的液体则通过超重力分离筒进行连续相油水分离，再经落液管流入流型分布与调整装置，对流型进行整理，在流型整理的过程中，作为分散相的油滴在此进行破乳，聚结，实现水洗破乳。而后随油水混合物进入分离流场，在分离流场中设置有稳流和聚结装置，为油水液滴提供稳定的流场条件，实现油水的高效聚结分离。随后进入二次填料分离装置，在此过程中，主要是脱除水中原油，进一步降低水中含油，在设备内形成轻油、水、重油、污泥四个层位，从而完成油水分离过程，处理后合格油直接进入油品回收罐，脱出的油渣外送；处理后废水进入混絮凝装置，在混絮凝装置中进行絮凝沉降，去除废水中的机械杂质，处理后的污水进入双介质过滤器14，后经过高精度聚结油水分离器，将废水中煤焦油及机械杂质处理到合格指标(水中含油≤500mg/L，悬浮物含量≤50mg/L)，处理后的废水进入蒸氨提酚单元进行下一步处理。

(2)蒸氨提酚处理

对预处理后的废水利用热蒸汽载流传热，使溶解于水中的氨气和酸性气体挥发出来，而余液进一步利用萃取剂形成两相逆流萃取，使油水相分离；油相经酚塔24分离出酚油和萃取剂，而水相进入水塔23缓冲，得到脱氨提酚后废水；具体为：

由预处理后的废水，加碱调整为质量浓度为20％的碱液后进入到蒸氨塔21后，使溶解于水中的氨气和酸性气体通过120～150℃的低压热蒸汽载流传热从上部挥发出来，酸性气出装置去硫回收单元，粗气氨再进入到氨水制备单元，制成含量≥20％(wt％)的氨水送往脱硫脱硝装置作为还原剂使用。而塔底废水加酸后进入萃取塔22内。

蒸氨后废水与脱色单元再生剂混合后，进入到萃取塔22，与对萃取剂逆流萃取，使废水中酚类物质转移至萃取剂中，油相自塔顶采出后进入酚塔24；水相自萃取塔22塔釜采出后进入水塔23；

萃取剂可以选用甲基异丁酮(MIBK)或者是质量浓度为30％磷酸三丁脂-煤油混合剂。

酚塔24利用中压蒸汽(或中压过热蒸汽)作为热源，通过酚塔24再沸器将塔釜循环液加热部分汽化后返回到酚塔24中。酚塔24塔顶回收的萃取剂，进入萃取剂剂循环中，返回萃取塔22继续使用；塔釜物料为84％(wt)的混酚油，可作为产品外售。

水塔23利用低压蒸汽作为热源，通过水塔23再沸器将塔釜循环液加热部分汽化后返回到水塔23中。水塔23塔顶回收的萃取剂，进入到萃取剂剂循环中。水塔23塔釜物料为脱氨提酚后废水。

表1主要工艺操作条件

经蒸氨提酚后废水中：COD≤4000mg/L；总酚含量≤600mg/L，油含量≤200mg/L，氨氮含量≤150mg/L，总硫含量≤50mg/L。

(3)精滤脱色处理

步骤(2)脱氨提酚后废水经精密过滤处理去除废水中的油份和固体悬浮物，之后进入分子筛吸附柱脱色后排出，完成兰炭高浓度有机废水资源化处理。具体为：

由水塔23出来的废水，经缓冲后，进入RL-超高精度油水分离器31，经除油、除杂及除高分子有机物后，进入脱色装置32，利用分子筛吸附柱脱色至无色或微红色后出装置，脱色后的废水可作为熄焦水使用，也可进入生化处理系统，经快速简单生化后，可达到三类排放标准外排。而分子筛吸附柱采用脱氨提酚装置萃取剂进行再生，再生液返回萃取塔22。

脱色后的废水水质达到：COD含量达到了1169.3mg/L；氨氮含量(以总氮考虑)达到了99.2mg/L；挥发酚含量达到了61.58mg/L，总酚含量为157.9mg/L；水中油含量为10.12mg/L。

上述实施例所采用的预处理+蒸氨提酚+精滤脱色工艺流程，有效地将高COD、高氨氮、高酚、高油的兰炭废水予以处理，处理后COD可降至3000mg/L以下、酚含量350mg/L以下、油含量100mg/L以下、氨氮100mg/L以下，处理后废水呈无色或淡红色，对兰炭废水的资源化综合治理提供了新的工艺技术，为兰炭行业绿色循环发展奠定基础。