煤化工废水资源化研究

煤化工废水资源化技术简介沈阳化工研究院 程迪 2011.11.23

报 告 内 容一 二 三 四 五 六 七 概述

煤化工废水水质分析国内外煤化工废水治理技术现状 液膜分离技术在废水处理中的应用

液膜分离技术处理煤气化废水中试研究 液膜分离技术处理兰炭废水试验研究结论

一、概 述 煤化工是我国化学工业的基础和支柱之一。我国煤化工产业区主要分 布在黄河中下游、内蒙古东部、黑东、苏鲁豫皖、中原、云贵和新疆。 煤化工生产废水含有大量酚类、烷烃类、芳香烃类、杂环类和氨氮等 有毒有害物质，治理难度大，已成为制约我国煤化工产业可持续发展

的瓶颈。 “十二五”期间石油煤化工投资将超过7000亿元，其中水处理投入在 210-350亿元。 沈阳院研发出一种技术可行、经济合理的煤化工废水脱酚技术---液膜 萃取技术回收废水中的酚类物质。

煤化工行业工艺流程概要图

二、煤化工废水水质分析废水名称 陕西榆林某企 业兰炭废水 内蒙某企业兰 炭废水 东北某汽化厂 煤制气废水 COD(mg/L) 23777 总酚(mg/L) 5802 NH3-N (mg/L) 1960

pH 9-10

9-10

28560

7564

6300 7679

9-10

21000

5000-6000

二、煤化工废水水质分析各地煤化工废水有机物GC-MS分析图

图1 内蒙某企业兰炭废水气质联用谱图

图2 陕西榆林某企业兰炭废水气质联用谱图

图3 东北某企业煤气化废水气质联用谱图

熄焦过程

三、国内外煤化工废水治理技术现状 美国的加里公司炼焦厂将生产的焦化废水收集后，再用等量的湖水稀

释，经生化处理后用于湿法熄焦。该系统包括脱焦油、游离蒸氨、活性污泥处理系统等。 日本大阪瓦斯公司采用催化湿式氧化技术处理焦化废水，催化剂以 TiO2和ZnO2为载体，试验规模60t/d,该催化剂可连续运行5年再生一 次，废水处理可直接排入天然水体或回用。处理成本非常高。 煤化工废水的污染及难以治理问题是发达国家向发展中国家产业转移 的因素之一。

三、国内外煤化工废水治理技术现状国内大多数煤化工企业废水处理系统都是采用二级处理工艺。先将高 浓度废水中污染物的回收利用再进一步处理，其工艺包括氨水脱酚、 氨水蒸馏等。氨水脱酚又分为溶剂萃取法、蒸汽脱酚法、吸附法、离 子交换法等。 目前国内很少企业能切实做到废水达标排放。主要是因为该行业欠缺 技术可行、经济合理的脱酚技术。

四、液膜分离技术在废水中处理中的应用1. 液膜分离技术介绍液膜分离是一种集萃取与反萃取于一体的分离技术，通过两液相间 形成的界面——液相膜，利用物质的选择性渗透，使物质达到分离

或提纯。液膜的膜薄(1~10μ

m)比表面积大、分离系数高、分离速度快、成本低、用途广等优点。近年来液膜分离技术在精细化工 行业从废水中回收可利用资源的应用获得了快速发展。液膜的形式

有W/O(油包水型)和O/W(水包油型),本技术涉及的是W/O型乳状液膜。

四、液膜分离技术在废水中处理中的应用2. 液膜的传质机理

液膜试剂(R) C+R P

膜中试剂(Ri) 料液 C D 料液

E (f)料液 悬浮物

A 料液 B (a)

试剂(R2) D+R1 P1 P1 P1+R2 P2 (b-2)

(b-1)

(c)

(a)选择性渗透

(b-1)滴内化学反应

(b-2)膜中化学反应

(c)萃取和吸附

四、液膜分离技术在废水中处理中的应用3. 液膜分离技术发展情况目前液膜分离技术在废水处理领域的研究与应用取得了快速发展。应

用范围逐年增加，特别是在精细化工废水治理方面，已成为高浓度、高毒性废水预处理的有效手段。应用范围较广，可以从废水中回收苯 环、萘环及杂环上带-OH、-SO3H 、-COOH、-NH2的各类化合物， 以及吡啶、唑类化合物。理论上能与酸、碱成盐的化合物都可以采用 该技术加以回收。回收相基本都成为原料得到了利用，既有经济效益， 又有环境效益，同时解决了水污染问题。

四、液膜分离技术在废水中处理中的应用4. 液膜分离技术在高浓度含酚废水中的应用工艺原理

用含有表面活性剂、添加剂与一定浓度的氢氧化钠溶液制成油包水

型乳化液,前者为油相，后者为水相，将该乳化液在搅拌下分散于废水中，废水中的酚能溶于油相,经膜迁移进入内水相形成酚钠， 钠盐不溶于油相，故不能返回外水相，从而达到酚在内相富集的目

的。萃取后的乳化液经破乳分层，油相重新制乳回用，水相即是回收相(酚钠盐)。

四、液膜分离技术在废水中处理中的应用工艺流程概述

制 乳

油相与水相在高剪切乳化机作用下，制成乳化液。

乳化液与废水按比例混合,进入萃取装置；萃取后静止分

萃 取

层,上层为油相, 进入破乳系统,下层为处理后的废水。

萃取后的乳化液进入破乳系统，在静电场作用下乳化液油水

破 乳

分离，分为油水两相，油相可返回到制乳系统重新制乳,水 相即为酚钠水溶液。可由工厂自行回收利用。

四、液膜分离技术在废水中处理中的应用工艺流程示意图

四、液膜分离技术在废水中处理中的应用工程实例图

五、液膜分离技术处理煤气化废水中试研究煤气化废水的水量和水质因煤种和气化工艺不同而不同。废水包括煤气冷却、净化过程 中的冷凝液和副产品加工的分离水。这些水主要来源于煤的含水和蒸汽以及少量的反应 生成水。其中鲁奇加压气化工艺产生废水成分最为复杂，治理难度大

。 1. 鲁奇加压气化工艺示意图

五、液膜分离技术处理煤气化废水中试研究2. 吨煤气化废水量

3. 煤气化废水组成

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五、液膜分离技术处理煤气化废水中试研究4. 某汽化厂煤气化废水水质分析原水有机物GC-MS分析图

检测项目 pH 温度(℃)总酚(mg/L) 单元酚(mg/L) 多元酚(mg/L) COD(mg/L) NH3-N(mg/L) 总氮(mg/L)

数据 9.0 355000-6000 3000 2000-3000 21000 7679 8765