一种碎煤加压气化废水零排放处理工艺制造技术

本发明专利技术提供了一种碎煤加压气化废水零排放处理工艺，首先将生化出水通过斜板沉降、多介质过滤、超滤和树脂吸附的物理方法将大部分COD脱除，然后经两级反渗透和膜浓缩处理后的浓水再经过三级的树脂吸附脱除其中的重金属和残余COD，最终经蒸发结晶单元得到结晶盐产品。本发明专利技术采用物理吸附方法脱除生化出水的难降解COD，避免了化学法所带来的二次污染和水中盐含量的提高，大大降低了运行成本；另外通过对膜浓水的三级树脂吸附，能够将浓水中的COD和重金属盐离子脱除，使得结晶盐产品满足再利用的要求。

Zero discharge treatment process for crushed coal gasification wastewater

The present invention provides zero discharge treatment process for crushed coal gasification wastewater, the effluent through the physical method of inclined plate sedimentation, filtration, ultrafiltration and adsorption resin medium most of the COD removal, and the concentrated water and two reverse osmosis membrane concentration after treatment after removal of the resin adsorption level three heavy metals and residual COD by evaporation crystallization unit crystal salt products. The invention of refractory COD by physical adsorption method for removal of effluent, avoid two salt content and water pollution caused by the improved chemical method, greatly reduces the operation cost; also through three resin adsorption on the membrane of concentrated water, water can be concentrated COD and heavy metal ion removal, the crystallization of salt the products meet the requirements for reuse.

【技术实现步骤摘要】
一种碎煤加压气化废水零排放处理工艺
本专利技术属于废水处理领域，尤其涉及一种新碎煤加压气化废水零排放处理工艺。技术背景煤化工技术耗水量巨大，我国煤炭资源和水资源呈逆向分布状态，煤化工的快速发展引起了区域水资源供需失衡，水资源短缺和废水污染问题成为制约煤化工发展的关键问题。碎煤加压气化废水所包含的有机污染物包括酚类、多环芳香族化合物以及含氮、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。国家对煤化工项目的用水和废水污染物的排放提出了严格的要求和限制指标，在当前环境下，实现废水“零排放”是满足煤化工自身发展需求和国家政策法规的必然趋势。目前，煤化工行业有机废水处理的工艺路线已经相对成熟，大部分的处理工艺遵循“预处理+生化处理+深度处理”的三段式工艺。煤化工废水经预处理和生化处理后可以去除大部分的COD、固体悬浮物及乳化油，但生化出水的COD仍然有100～300mg/L，且残余的有机物成分复杂、可生化性差，色度、TDS、氨氮等指标距离回用水指标还有一定差距，同时考虑到新上的煤化工项目所在地大多没有受纳水体，故新型煤化工项目通常采用双膜法将生化出水进一步加工成锅炉给水，同时分离出的浓水进一步通过膜浓缩和蒸发结晶的技术脱除杂盐，最终实现煤化工废水的零排放。但现有零排放技术的能耗较高，且由于膜分离浓水中产生大量的难降解COD，不但影响膜的使用寿命，且使得经蒸发结晶得到的盐中含有大量挥发性的COD，最终只能作为危废处理，大大增加了水的处理成本，该问题也成为了众多研发机构的研究重点。中国专利CN105198143A公开了一种高浓度废水的零排放方法，包括“纳滤+高效反渗透+膜蒸馏+蒸发结晶”等过程，工业废水先经纳滤去除水中的硬度和部分有机物，再利用高效反渗透和膜蒸馏对含盐水深度浓缩，最后通过蒸发结晶得到结晶盐再进行集中干化处理。其中，该处理过程中产生的纳滤浓水加盐进行沉淀处理，得到钙渣，沉淀后的上清液进行活性炭吸附，吸附后的产水和高浓废水混合进入纳滤单元循环处理。该方法COD去除效率低，对于处理有机物含量较少的废水具有很好的效果，但对于高COD的煤化工废水并不适合，另外该方法所采用的膜蒸馏技术成本高、蒸馏通量少，运行状态不稳定，膜蒸馏采用的疏水微孔局限性比较大；浓盐水经蒸发结晶后产生的结晶盐因含有机物和重金属，属于危险废弃物，危废处理费用高且容易造成二次污染，此方法还存在失效的活性炭处理困难等问题。中国专利CN104276709A公开了一种煤化工浓盐水零排放工艺及专用设备，该工艺采用两级澄清软化、超滤、离子交换软化、两级反渗透、纯化除杂、蒸发结晶的方法对煤化工浓盐水进行处理。该方法实现了煤化工浓盐水零排放的目的，且具有较高的浓盐水回用率，尽管该工艺在蒸发结晶处理前增加了包含纯化膜、除杂设备、脱气设备、氧化设备的纯化系统，但该过程很难实现含有有机物和重金属的高浓盐水蒸发结晶后得到工业盐的目的，依然存在危险废弃物难处理的问题。
技术实现思路
本专利技术提供了一种无污染，成本低，能耗低，可长期运行的碎煤加压气化废水零排放处理工艺。为了达到上述目的，本专利技术首先将生化出水通过“斜板沉降+多介质过滤+超滤+树脂吸附”这一物理方法将大部分COD脱除，然后经两级反渗透和膜浓缩处理后的浓水再经过三级的树脂吸附脱除其中的重金属和残余COD，最终经蒸发结晶单元得到结晶盐产品。本专利技术采用物理吸附方法脱除生化出水的难降解COD，避免了化学法所带来的二次污染和水中盐含量的提高，大大降低了运行成本；另外通过对膜浓水的三级树脂吸附，能够将浓水中的COD和重金属盐离子脱除，使得结晶盐产品满足再利用的要求；同时专利技术人结合多年的碎煤加压气化废水的处理经验和多年的工程设计经验，并通过大量的基础研发和无数次实验开发出一种最优的工艺组合，为煤化工废水的零排放提供了一条新的途径。本专利技术公开的一种碎煤加压气化废水零排放处理工艺，其具体的工艺路线如下：(1)生化出水加入絮凝剂和杀菌剂后进入斜板沉降槽中，通过沉淀的方式脱除水中大颗粒的固体颗粒物(SS)后，进入多介质过滤器去除未能沉淀的悬浮物和胶体颗粒后进入超滤膜组，通过超滤膜组进一步脱除大部分悬浮物和乳化物后进入树脂吸附罐1，超滤浓水返回生化系统；(2)经超滤膜组过滤后的产水自上而下进入装有树脂的树脂吸附罐1中，通过树脂吸附作用脱除水中大部分COD和色度后的浓水进入反渗透膜组1中，当树脂吸附罐1中树脂吸附饱和后，经由碱洗、水洗、酸洗、水洗过程对树脂进行脱附，脱附液送到脱附液罐1中；(3)经树脂吸附罐1处理后的产水加入阻垢剂后进入反渗透膜组1中，反渗透膜组1的浓水则进入反渗透膜组2中进行二次反渗透，其反渗透膜组2的浓水进一步通过膜浓缩膜组提浓，膜浓缩膜组产水与反渗透膜组1、反渗透膜组2的产水送往锅炉，而经膜浓缩膜组提浓后的浓水送往树脂吸附罐2中；(4)来自膜浓缩膜组的浓水自上而下进入树脂吸附罐2中，经树脂吸附罐2吸附其中的COD后，再经树脂吸附罐3进一步脱除残余的COD，之后经树脂吸附罐4吸附脱除水中的重金属后送往多效蒸发器；当树脂吸附罐2和树脂吸附罐3中树脂吸附饱和后也经过碱洗、水洗、酸洗、水洗过程对树脂进行脱附，树脂吸附罐2的脱附液与树脂吸附罐3的脱附液送到脱附液罐1中；当树脂吸附罐4中树脂吸附饱和后经过酸洗、水洗过程对树脂进行脱附，脱附液送到脱附液罐2中，含重金属离子的脱附液中加入碎铝片进行重金属的置换回收，回收重金属离子后的脱附液回生化系统；(5)来自树脂吸附罐4的出水进入多效蒸发器，其蒸发的产水直接送往锅炉，而多效蒸发的高浓水送往分质结晶器，经分质结晶后得富含NaCl和Na2SO4且有机物和重金属含量较少的高品质工业盐；(6)来自脱附液罐1的脱附液经调节PH后进行臭氧氧化处理，降低脱附液的COD，提高B/C(B/C：即BOD/COD，可生化性)，处理后的脱附液返回生化系统。如上所述步骤(1)的生化出水的水质特征为PH＝6～8，CODcr＝100～300mg/L，电导率＝1500～3000μs/cm，浊度＝6～20NTU，重金属离子含量3～8mg/L。如上所述步骤(1)的生化出水加入的絮凝剂为聚合氯化铝(PAC)、聚合硫酸铝(PAS)、聚合氯化铁(PFC)、聚合硫酸铁(PFS)或聚丙烯酰胺(PAM)中的一种或两种，加入量为10～100ppm；杀菌剂为次氯酸钠、液氯或二氧化氯，加入量为2～5ppm，生化出水在斜板沉降的停留时间2～4小时。如上所述步骤(1)的多介质过滤操作压力为0.2～0.6MPa，过滤速度为5～12m/h，多介质填料分上中下层，上层为果壳，粒度为0.6～1.2mm，占填料层高度的40％～60％，中层为石英砂，粒度为1.2～2mm，下层为石英砂，占填料层高度的30％～50％，粒度为2～3.5mm，占填料层高度的5％～15％。如上所述步骤(1)超滤膜组采用卷式膜，超滤膜孔径为0.01～0.02μm，进水压力0.1～0.2MPa。如上所述树脂吸附罐1、树脂吸附罐2和树脂吸附罐3中采用的树脂为大孔吸附树脂，型号为南京大学NKA-II树脂、H-103树脂、CHA-111树脂、AMBERLITETMXAD16N树脂或D301R树脂中的一种。如上所述的树脂吸附罐1的进水压力为0.3～本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种碎煤加压气化废水零排放处理工艺，其特征在于包括如下步骤：(1)生化出水加入絮凝剂和杀菌剂后进入斜板沉降槽中，通过沉淀的方式脱除水中大颗粒的固体颗粒物后，进入多介质过滤器去除未能沉淀的悬浮物和胶体颗粒后进入超滤膜组，通过超滤膜组进一步脱除大部分悬浮物和乳化物后进入树脂吸附罐1，超滤浓水返回生化系统；(2)经超滤膜组过滤后的产水自上而下进入装有树脂的树脂吸附罐1中，通过树脂吸附作用脱除水中大部分COD和色度后的浓水进入反渗透膜组1中，当树脂吸附罐1中树脂吸附饱和后，经由碱洗、水洗、酸洗、水洗过程对树脂进行脱附，脱附液送到脱附液罐1中；(3)经树脂吸附罐1处理后的产水加入阻垢剂后进入反渗透膜组1中，反渗透膜组1的浓水则进入反渗透膜组2中进行二次反渗透，其反渗透膜组2的浓水进一步通过膜浓缩膜组提浓，膜浓缩膜组产水与反渗透膜组1、反渗透膜组2的产水送往锅炉，而经膜浓缩膜组提浓后的浓水送往树脂吸附罐2中；(4)来自膜浓缩膜组的浓水自上而下进入树脂吸附罐2中，经树脂吸附罐2吸附其中的COD后，再经树脂吸附罐3进一步脱除残余的COD，之后经树脂吸附罐4吸附脱除水中的重金属后送往多效蒸发器；当树脂吸附罐2和树脂吸附罐3中树脂吸附饱和后也经过碱洗、水洗、酸洗、水洗过程对树脂进行脱附，树脂吸附罐2的脱附液与树脂吸附罐3的脱附液送到脱附液罐1中；当树脂吸附罐4中树脂吸附饱和后经过酸洗、水洗过程对树脂进行脱附，脱附液送到脱附液罐2中，含重金属离子的脱附液中加入碎铝片进行重金属的置换回收，回收重金属离子后的脱附液回生化系统；(5)来自树脂吸附罐4的出水进入多效蒸发器，其蒸发的产水直接送往锅炉，而多效蒸发的高浓水送往分质结晶器，经分质结晶后得富含NaCl和Na...

【技术特征摘要】
1.一种碎煤加压气化废水零排放处理工艺，其特征在于包括如下步骤：(1)生化出水加入絮凝剂和杀菌剂后进入斜板沉降槽中，通过沉淀的方式脱除水中大颗粒的固体颗粒物后，进入多介质过滤器去除未能沉淀的悬浮物和胶体颗粒后进入超滤膜组，通过超滤膜组进一步脱除大部分悬浮物和乳化物后进入树脂吸附罐1，超滤浓水返回生化系统；(2)经超滤膜组过滤后的产水自上而下进入装有树脂的树脂吸附罐1中，通过树脂吸附作用脱除水中大部分COD和色度后的浓水进入反渗透膜组1中，当树脂吸附罐1中树脂吸附饱和后，经由碱洗、水洗、酸洗、水洗过程对树脂进行脱附，脱附液送到脱附液罐1中；(3)经树脂吸附罐1处理后的产水加入阻垢剂后进入反渗透膜组1中，反渗透膜组1的浓水则进入反渗透膜组2中进行二次反渗透，其反渗透膜组2的浓水进一步通过膜浓缩膜组提浓，膜浓缩膜组产水与反渗透膜组1、反渗透膜组2的产水送往锅炉，而经膜浓缩膜组提浓后的浓水送往树脂吸附罐2中；(4)来自膜浓缩膜组的浓水自上而下进入树脂吸附罐2中，经树脂吸附罐2吸附其中的COD后，再经树脂吸附罐3进一步脱除残余的COD，之后经树脂吸附罐4吸附脱除水中的重金属后送往多效蒸发器；当树脂吸附罐2和树脂吸附罐3中树脂吸附饱和后也经过碱洗、水洗、酸洗、水洗过程对树脂进行脱附，树脂吸附罐2的脱附液与树脂吸附罐3的脱附液送到脱附液罐1中；当树脂吸附罐4中树脂吸附饱和后经过酸洗、水洗过程对树脂进行脱附，脱附液送到脱附液罐2中，含重金属离子的脱附液中加入碎铝片进行重金属的置换回收，回收重金属离子后的脱附液回生化系统；(5)来自树脂吸附罐4的出水进入多效蒸发器，其蒸发的产水直接送往锅炉，而多效蒸发的高浓水送往分质结晶器，经分质结晶后得富含NaCl和Na2SO4且有机物和重金属含量较少的高品质工业盐；(6)来自脱附液罐1的脱附液经调节PH后进行臭氧氧化处理，降低脱附液的COD，提高B/C，处理后的脱附液返回生化系统。2.如权利要求1所述的一种碎煤加压气化废水零排放处理工艺，其特征在于所述步骤(1)的生化出水的水质特征为PH＝6～8，CODcr＝100～300mg/L，电导率＝1500～3000μs/cm，浊度＝6～20NTU，重金属离子含量3～8mg/L。3.如权利要求1所述的一种碎煤加压气化废水零排放处理工艺，其特征在于所述步骤(1)絮凝剂为聚合氯化铝、聚合硫酸铝、聚合氯化铁、聚合硫酸铁或聚丙烯酰胺中的一种或两种，加入量为10～100ppm。4.如权利要求1所述的一种碎煤加压气化废水零排放处理工艺，其特征在于所述杀菌剂为次氯酸钠、液氯或二氧化氯，加入量为2～5ppm。5.如权利要求1所述的一种碎煤加压气化废水零排放处理工艺，其特征在于步骤(1)生化出水在斜板沉降的停留时间2～4小时。6.如权利要求1所述的一种碎煤加压气化废水零排放处理工艺，其特征在于所述步骤(1)的多介质过滤操作压力为0.2～0.6MPa，过滤速度为5～12m/h，多介质填料分上中下层，上层为果壳，粒度为0.6～1.2mm，占填料层高度的40％～60％，中层为石英砂，粒度为1.2～2mm，下层为石英砂，占填料层高度的30％～50％，粒度为2～3.5mm，占填料层高度的5％～15％。7.如权利要求1所述的一种碎煤加压气化废水零排放处理工艺，其特征在于所述超滤膜组采用卷式膜，超滤膜孔径为0.01～0.02μm，进水压力0.1～0.2MPa。8.如权利要求1所述的一种碎煤加压气化废水零排放处理工艺，其特征在于所述树脂吸附罐1、树脂吸附罐2和树脂吸附罐3中采用的树脂为大孔吸附树脂。9.如权利要求8所述的一种碎煤加压气化废水零排放处理工艺，其特征在于大孔吸附树脂为NKA-II树脂、H-103树脂、CHA-111树脂、XAD16N树脂或D301R树脂中的一种。10.如权利要求1所述的一种碎煤加压气化废水零排放处理工艺，其特征在于如上所述的树脂吸附罐1的进水压力为0.3～0.5MPa，每小时处理水量为树脂填料体积的3～10倍，产水COD脱除率达到75％以上，当总处理水量达到树脂填料体积的300～800倍进行树脂脱附再生。11.如权利要求1所述的一种碎煤加压气化废水零排放处理工艺，其特征在于所述的树脂吸附罐3的进水压力为0.4～0.6MPa。每小时处理水量为树脂填料体积的3～6倍，产水COD脱除率达到70％以上，总处理水量达到树脂填料体积的100～300倍进行树脂脱附再生。12.如权利要求1所述的一种碎煤加压气化废水零排放处理工艺，其特征在于所述树脂吸附罐1和树脂吸附罐3吸附饱和后的脱附的具体步骤和条件为：先将温度为40～70℃，质量分数2～6％的NaOH或KOH溶液，总溶液量为树脂体积的1～3倍，以每小时为树脂体积1～3倍的流量自上而下通过树脂进行碱洗；然后将树脂体积2～3倍的温度为40～70℃的自来水以每小时为树脂体积0.5～2倍的流量自上而下通过树脂进行水洗；然后将常温的浓度为1～3wt％HCl或HNO3溶液，总溶液...

【专利技术属性】
技术研发人员：段星，范辉，郑笑彬，崔晓曦，刘航，马国强，陈乃尧，宋乐，
申请(专利权)人：赛鼎工程有限公司，
类型：发明
国别省市：山西,14