酚氨萃取回收工艺在煤气化废水处理中的应用

1、酚氨革取回收工艺在燥乞化废水处理中的应用 焦 伟 堂(北京华福环境工程科技有限公司,北京100101摘要介绍了某煤气化废水处理改造工艺,将原有主体工艺中脱酸、脱氨双塔汽提一一级酚萃 取改为汽提脱酸侧线脱氨一塔一两级萃取工艺。分别用两种萃取剂进行两级萃取,并对萃取剂的种 类和用量以及后续处理工段中UASB反应器容积负荷的确定进行了分析。工艺改造后脱酸脱氨出 水挥发酚为120mg/L、氨氮为195mg/L、硫化物为98mg/L、COD为5770mg/L,可直接经后续生 化处理后达标排放或回用于熄焦水;采用甲基异丁基酮作为萃取剂对多元酚脱除率较高,其最佳用 量为12mg/L;UASB反应器的容积负荷

2、最高为6.2kgCOD/(m3d,回流比为150%,上升流速为 35m/h。关键词 煤气化废水酚氨萃取挥发酚硫化物Applicati蚰of phenol龇瑚帆onia extraction tech肿logyin the coal譬asifiction wastewater treatmentJiao Weitang(BP巧i咒g H甜口。舷E行口i,.D772P订E砣gi咒Pe以行g&丁_f矗以oZogy C0.,Ld.,BP巧i挖g】OD】Oj,(旎i咒n Abstract:This paper introduced a modified coal gasification was

3、tewater process. In this pro ject,the original stripper process with one extraction stage but two towers of deacidification and deamination was changed into a stripper process with one tower but two extraction stages including stripper deacidification and siding deamination. Two different kinds of e

4、xtraction agents were used to carry out the twostage extraction. The kind and quantity of extraction agent,as wen as the UASB reactor capacity in the f01lowing process,were analyzed. After modification, the volatile phenol,ammonia nitrogen,sulfide,and COD in the effluent were 120mg/L,195mg/L,98mg/L,

5、 and 5770mg/L,respectively.After the following biological treatment,the effluent could meet the discharge standard and be discharged directly,or be reused as quenching water. Using methyli sobutyl ketone as extraction agent would reach the highest removal efficiency on polyhydric phenol, and the bes

6、t dosage was 12nlg/L.The capacity of UASB reactor was 1.2kgCOD/(m3d.Its re cycling ratio was 100%and its up flowing rate was 35m/h._玉eywords:Coal gasification wastewater;Phenol ammonia extraction;Volatile phenol;Sulfide原废水处理厂主体工艺为脱酸、脱氨双塔汽提 一一级酚萃取一UASB_A/o一深度处理工艺,处 理规模120m3/h,进水总酚高达11400mg/L,COD 7230

7、0mg/L,氨氮约5040mg/L。经过酚氨回收 后,COD约9700mg/L,氨氮390mg/L,总酚约甲基异丁基酮(MIBK,但出水多元酚 仍然高达350mg/L,不能直接进入生 化系统处理,同时由于甲基异丁基酮 在水中的溶解度为1.9%,沸点为 117118,因此,甲基异丁基酮较 二异丙基醚回收损失大、蒸汽消耗量 大、能耗高,需要将原有工艺进行升级 改造。1工艺改造目前,常用的工艺为德国Lurqi公 司的化工分离与生化处理两段结合的煤 气化废水处理工艺12,该废水处理厂主 要从以下4方面进行调整j。(1将原有脱酸脱氨两塔改造为汽 提脱酸侧线脱氨一塔,并在脱酸脱氨塔 中加人Na(H,目的是

8、去除固定铵盐,减 少塔顶酸性气体中氨的含量,避免管道 碳铵结晶。(2将原有的一级单塔酚萃取改造为串联双塔两级萃取,并选用二异丙基醚作为一级萃取剂,主要去除单元酚;选用甲基异丁 基酮作为二级萃取剂,主要去除多元酚。(3改造了UASB厌氧反应器,增加了2台(1用1备循环泵及内回流管道。将原上升流速1.3 m/h提高到3.3m/h。单台循环泵Q一200m3/h, H一20m,N一18.5kW。(4将原有A/O池改造为多级A/0池,将进 水方式改为多段进水方式。高浓度酚氨废水预处理段改造前后的工艺流程 分别见图1、图2。图2所示工艺流程为:首先废水从原水池经 泵分冷热两股送人汽提脱酸侧线脱氨塔,一路经

9、换 热器与循环水换热冷却至35左右,作为汽提脱酸 侧线脱氨塔填料上段冷进料,以控制塔顶温度;另一 路经3次换热至150左右作为汽提脱酸侧线脱氨 塔的热进料,进入汽提塔的第一块塔盘上。塔顶出 来的酸性气经分凝罐分凝后的气体送至硫磺工段, 分凝液则返回原水池。侧线脱氨脱出的氨气经三 级分凝后得到富氨气,分凝液进入原水池。脱酸、 脱氨后的含酚水进入萃取一塔,和萃取剂二异丙基图2改造后的酚氨预处理工艺流程醚(DIPE进行逆流萃取。萃取相进入酚回收一 塔,得到酚及其同系物大于70%的粗品酚和萃取 剂;萃余相进入脱溶剂一塔,以回收溶剂,塔底出 水经过换热后,进入萃取二塔进一步萃取,和萃取 剂甲基异丁基酮(

10、MIBK进行逆流萃取。萃取相 进人酚回收二塔,得到酚及其同系物大于70%的 粗品酚,萃余相进入脱溶剂二塔以回收溶剂,脱出 溶剂后的稀酚水进入生化处理工段。2运行效果分析2.1各工段处理效果改造后的运行效果见表1。表1中数据显示, 通过汽提脱酸侧线脱氨和两级萃取预处理后,出水 挥发酚为120mg/L,去除率94%;氨氮为195mg/ L,去除率为96%;硫化物为120mg/L,去除率为 95%;C(D为5770mg/L,去除率为92%。满足生 化处理的进水要求。再经过生化处理和深度处理后 的出水可以达到污水综合排放标准(GB 8978一1996一级标准要求。2.2运行成本改造后蒸汽、循环水、电等

11、公用工程的单位运行 成本为43.96元/m3;萃取剂、废水处理药剂的原材表1改送后各阶段处理效果汇总去除率/%888693942酚氨预处理总去除率/%929129969495混凝沉淀一气浮去除率/%54173839UASB反应器去除率/%67617435717出水 21096602511A/(_一混凝沉淀料消耗单位运行成本为5.63元/m3;其他人员费用 及污泥处理费用单位运行成本为2.33元/m3;氨回 收效益为13.93元/m3;粗酚回收效益为12.8元/m3; 产水回用作熄焦废水的效益为2.99元/m3。综上, 综合运行成本为22.2元/m3。3萃取剂的调整3.1萃取剂比选目前,常用的萃

12、取剂有二异丙基醚(DpE和甲 基异丁基酮(M|K。二异丙基醚在水中的溶解度为 o.8%,沸点为68.5,对单元酚萃取脱除率高,但由 于多元酚的极性和水溶性更强,萃取脱除率非常低。 两种萃取剂对不同酚的萃取分配系数见表24_。 表2两种萃取剂对不同酚的萃取分配系数项目 二异丙基醚 甲基异丁基酮 苯酚 36.5lOO偏苯三酚 0。185.O3.2萃取剂用量确定酚氨萃取装置稳定运行后,进水COD为71500 7230。mg/L,根据国内几家酚萃取现场运行数据, 确定二异丙基醚萃取剂和进水量的比为1:5.5,在 确定该比值的基础上,试验了MIBK不同用量和 COD、总酚的去除效果的关系(见表3。表3M

13、mK不同用量对CoD、总酚去除效果的影响 6111621项目 15d4UASB反应器容积负荷的确定UASB反应器启动时容积负荷为1.2kgCOD/ (m3d;COD去除率为43%。之后随着颗粒污泥的成熟,UASB反应器容积负荷和COD去除率也相 应的提高67。在56108d,UASB反应器C(D 去除率维持在74%以上,容积负荷约为6.2kg C(D/(m3d,各时段运行参数见表4。(1采用萃取脱酚工艺,出水挥发酚为120 mg/I。,氨氮为195mg/L,硫化物为98mg/L,C(D 为5770mg/L,可直接进入后续生化处理系统,处 理出水可以达标排放或回用于熄焦水。(2采用两种萃取剂分别

14、用于单元酚和多元酚 的萃取,提高了多元酚脱除率,有利于后续生化处理。 (3确定萃取剂甲基异丁基酮最佳用量为12 mg/L。(4I IA躅反应器的容积负荷最高为6.2I延;0(1/ (m3d,回流比为150%,上升流速为35m/h。 (5煤气化废水处理综合运行成本为22.2元/耐。r+。+。+”+。+:+:+参考文献1Guido B,Silvia B,Carlo R,et a1.Technologies for ther锄oval of phenol from fluid streams:a short review of recent developments. Hazardous Mater

15、ials,2008,160:265288.2Greminger D C,Burns G P,Lynn S,et a1.Solvent extraction of phen01s from water.Eng Chem Process,1982,21:51544李雪平,续静静,苗建林,等.煤气化废水酚氨分离回收系统流程 改造.河南化工,2012,29(9:50527吴唯民胡纪萃,顾夏声.厌氧颗粒污泥的形成及其特性的试验研 究.中国沼气,200l,13(4:29§通讯处:101101北京通州区葛布店东里99号楼 131室收稿日期:2013一07一02修回日期:201310一29一+一+一

16、+一+一+-+”+一+一+“+”+“+”+”+“+。+。+。+。+”+”+。+“+。+”_一。+.。、 国务院印发资源型城市可持续发展规划 t 资源型城市作为我国重要的能源资源战略保障基地, i是国民经济持续健康发展的重要支撑。促进资源型城市可 ;持续发展,是加快转变经济发展方式、实现全面建成小康社 环境治理和生态保护等5个方面的重点任务,并明确了促 进可持续发展的总体目标:到2020年,基本完成资源枯竭 城市转型任务,资源富集地区资源开发与经济社会发展、生会奋斗目标的必然要求,也是促进区域协调发展、统筹推进 态环境保护相协调的格局基本形成,建立健全开发秩序约 i新型工业化和新型城镇化、维护社

17、会和谐稳定、建设生态文 束、资源开发补偿等有利于资源型城市可持续发展的长效; 十明的重要任务。为统筹推进全国资源型城市可持续发展, 机制。 t j国务院近日印发了全国资源型城市可持续发展规划(2013“规划”强调,要继续加大中央财政转移支付和中央预i ;2020年(以下简称“规划”。规划范围包括262个资 算内资金对资源枯竭城市的支持力度,开展资源富集地区 t源型城市,其中地级行政区(包括地级市、地区、自治州、盟 可持续发展试点,加快推进资源型城市可持续发展立法,逐j i等126个,县级市62个,县(包括自治县、林区等58个,市 步建立可持续发展政策保障体系。要研究制定全国资源型l 辖区(开发区、管理区16个,这是我国首次出台关于资源 城市可持续发展分类指导意见和资源开发与城市可持续发十 j型城市可持续发展的国家级专项规划。 展协调评价办法,建立资源型城市可持续发展统计体系,加 ; “规划”首次界定了全国262个资源型城市,并划分为 强对可持续发展的指导和动态监测。“规划”要求,各有关; 十成长型、成熟型、衰退型和再生型4种类型,明确了不同类 省级人民政府负起总责,加强对资源型城市可持续发展工t 型城市的发展方向和重点任务,并提出了有序开发综合利 作的组织领导,各资源型城市