工業污水排放處理設備 一對一服務

近年來，為實現清潔、高效利用煤炭生產，以煤氣化為核心的新型煤化工項目，如煤制天然氣已成為我國能源領域的研究熱點和發展重點。在煤制天然氣過程中，Lurgi固定床加壓氣化產生的合成氣在洗滌、冷卻、凈化過程中產生大量的煤氣化廢水。其含酚為5000~14000mg/L，NH4+-N為4500~13000mg/L，COD為20000~55000mg/L。還存在大量的雜環化合物，如吡啶、喹啉等以及單環、多環芳烴。這些物質的存在使得廢水的生物毒性增大，抑制了生化細菌的活性，降低了廢水的可生化性。此類廢水的處理是水處理領域的一個難題，也是制約新型煤化工行業發展的重要因素之一。

針對含酚廢水，國內外一般采用溶劑萃取法。目前已工業化的酚氨回收工藝有：魯奇PhenosolvanCLL工藝、賽鼎脫酸-脫酚-脫氨工藝、華南理工大學單塔脫酸脫氨-脫酚工藝。魯奇PhenosolvanCLL工藝是先酸化，再萃取脫酚，酸化的目的是降低廢水的pH，以便于酚萃取，萃取脫酚后汽提脫酸性氣和氨。該工藝流程復雜，塔設備多，需要較大的投資。賽鼎脫酸-脫酚-脫氨工藝是含酚廢水先脫酸，再萃取脫酚，進入脫氨過程。處理后的廢水中酚大于1000mg/L，COD為5000~6000mg/L，遠高于生化進水要求，處理困難。

華南理工大學針對Lurgi工藝酚、COD脫除率低的問題，開發了單塔脫酸脫氨-脫酚新工藝：原料水經單塔加壓脫酸脫氨，pH達到7以下，后經甲基異丁基酮（MIBK）萃取脫酚，再精餾回收萃取劑MIBK。該工藝使處理后的廢水中總酚可以降到350mg/L左右，COD降至2000mg/L左右，可進入后續生化處理。但該流程中有3個精餾塔：污水汽提塔、溶劑回收塔和溶劑汽提塔。這些精餾塔能耗高，需要高品級的蒸汽來加熱塔底再沸器，所需蒸汽的壓力分別為1.0、2.5、0.5MPaG（表壓）。對應的廢水處理量為100t/h，所需蒸汽熱負荷分別為10.17、1.97、2.68MW。該工藝的不足之處還在于，脫酸脫氨塔側線粗氨產品中的酚達到了100~200mg/L。，雖該工藝具有高脫酸脫氨效率，但能量消耗大，粗氨產品中單元酚質量濃度高。

針對該工藝所存在的問題，本研究以高含酚煤氣化廢水為研究對象，結合酚氨回收工藝的技術特點，開發了一種新型萃取劑乙酸辛酯并提出酸化萃取—脫酸脫氨—溶劑回收的酚氨回收新工藝。該工藝中，新萃取劑乙酸辛酯損失量低，不必設置水塔，還利用堿反萃工藝回收溶劑，使得蒸汽消耗量減少、能耗降低；根據汽液相平衡原理，脫酸脫氨塔的后置使得粗氨產品中酚質量濃度降低。

1、廢水組分簡化

煤氣化廢水實際組成非常復雜，體系中包含CO2、H2S、NH4+-N、水、單元酚、多元酚、稠環芳烴、雜環化合物、脂肪酸等物質，且含量波動較大，pH約在8~10之間。本研究對模擬廢水的組分進行簡化，用苯酚代表單元酚，用對苯二酚和間苯二酚代表多元酚，脂肪酸、雜環化合物等可以忽略。原料污水的基本組成見表1。

2、新流程的概念設計

酸化萃取—脫酸脫氨—溶劑回收的酚氨回收新工藝流程示意見圖1。

將高含酚、NH4+-N和高COD的原料污水送入CO2酸化塔，酸化后塔釜液送入萃取塔，與萃取劑乙酸辛酯進行兩相4級逆流萃取。萃取相送入堿反萃單元，塔頂回收萃取劑而后送入萃取劑循環槽待回用，塔底液送入酚分離、精制單元，得到酚產品。萃余相分冷、熱兩股送入脫酸脫氨塔，塔頂采酸性氣，部分送CO2酸化塔回用，側線抽出的富氨氣送三級分凝，釜液去生化處理單元。

該概念流程的技術創新點為：

（1）脫酸脫氨塔脫除的CO2回用至CO2酸化塔酸化廢水，使廢水pH降至8以下，使得萃取條件更佳，酚等有毒難降解有機物脫除效率更高；

（2）以乙酸辛酯作為萃取劑，可不設置水塔回收水溶或夾帶的萃取劑，有節能優勢且相較于二異丙醚（DIPE）具有更高的酚脫除效率。利用堿反萃回收溶劑，可減少低壓蒸汽的消耗，減少能耗；

（3）萃取脫酚-脫酸脫氨工藝，使得脫酸脫氨后的粗氨產品中酚的質量濃度更低。

3、新流程的技術關鍵

3.1 CO2酸化萃取

酚屬于弱電解質，存在電離平衡。當廢水呈酸性時，酚的電離平衡向左移動，即酚的電離受到抑制。溶劑萃取脫酚過程中，由水相進入有機相的是分子形態的酚，離子態形式的酚則留在水中。酚的離解程度越大，酚類物質進入有機相的量就越小，溶劑對酚的萃取效果就越差，即酚的電離抑制溶劑萃取脫酚。含酚廢水的萃取更適合在酸性或者中性條件下進行。