公布日：2022.03.01
申請日：2022.01.27
分類號：C02F9/02(2006.01)I;B01D11/04(2006.01)I;C02F101/34(2006.01)N
摘要
本發(fā)明公開了一種煤化工廢水脫酚預處理系統(tǒng)及其處理方法。包括乳化單元、萃取單元、破乳單元、吸附單元和集酚單元。處理方法如下：（1）將乳化劑、高分子添加劑和膜溶劑加入至乳化單元中，形成油相；再以氫氧化鈉溶液作為水相，形成油包水型萃取劑；（2）將煤化工廢水與萃取劑分別通入至萃取單元內，攪拌萃取后，萃取相進入破乳單元中處理，收集下層酚類成分即可。本發(fā)明提供了一種運行成本低、去除效率高、結構簡單、操作方便，并且針對煤化工廢水的脫酚預處理系統(tǒng)。煤化工高含酚廢水經上述系統(tǒng)預處理后，可使廢水中酚類濃度降低至10mg/L以下，滿足后續(xù)生化處理系統(tǒng)對煤化工廢水繼續(xù)處理的進水要求。
權利要求書
1.一種煤化工廢水脫酚預處理系統(tǒng)，其特征在于，包括乳化單元、萃取單元、破乳單元、吸附單元和集酚單元；所述萃取單元分別與乳化單元、破乳單元和吸附單元連通；所述破乳單元分別與萃取單元和集酚單元連通。
2.根據(jù)權利要求1所述的煤化工廢水脫酚預處理系統(tǒng)，其特征在于，所述萃取單元上開有廢水進水口。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的煤化工廢水脫酚預處理系統(tǒng)，其特征在于，所述萃取單元還設置有攪拌器；所述攪拌器上設置有位于上導流板和下導流板的攪拌葉。
4.根據(jù)權利要求1或2所述的煤化工廢水脫酚預處理系統(tǒng)，其特征在于，所述萃取單元內設置有若干錯孔導流板；所述錯孔導流板包括上導流板和下導流板；所述上導流板和下導流板上分別錯位設置有導流孔。
5.一種煤化工廢水處理方法，其特征在于，采用權利要求1-4任一項所述的煤化工廢水脫酚預處理系統(tǒng)進行處理，具體包括以下步驟：（1）將乳化劑、高分子添加劑和膜溶劑加入至乳化單元中，形成油相；再以氫氧化鈉溶液作為水相，于150-400r/min攪拌20-40min，形成油包水型萃取劑；（2）將煤化工廢水與萃取劑分別通入至萃取單元內，于30-50℃攪拌萃取后，萃取相進入破乳單元中處理，收集下層酚類成分即可，萃余相進入吸附單元處理。
6.根據(jù)權利要求5所述的方法，其特征在于，步驟（1）中所述乳化劑、高分子添加劑、膜溶劑的體積比為3-8:2-6:86-95。
7.根據(jù)權利要求5或6所述的方法，其特征在于，所述乳化劑為山梨醇酐單油酸酯。
8.根據(jù)權利要求5或6所述的方法，其特征在于，所述高分子添加劑為丁苯橡膠。
9.根據(jù)權利要求5或6所述的方法，其特征在于，所述膜溶劑為煤油。
10.根據(jù)權利要求5所述的方法，其特征在于，所述萃取劑與煤化工廢水的體積比為1:1.2-1:1.8。
發(fā)明內容
針對現(xiàn)有技術中的上述不足，本發(fā)明提供了一種運行成本低、去除效率高、結構簡單、操作方便的一種針對煤化工廢水的脫酚預處理系統(tǒng)。煤化工高含酚廢水經上述系統(tǒng)預處理后，可使廢水中酚類濃度降低至10mg/L以下，滿足后續(xù)生化處理系統(tǒng)對煤化工廢水繼續(xù)處理的進水要求。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明解決其技術問題所采用的技術方案是：一種煤化工廢水脫酚預處理系統(tǒng)，包括乳化單元、萃取單元、破乳單元、吸附單元和集酚單元。
進一步地，萃取單元分別與乳化單元、破乳單元和吸附單元連通；并在萃取單元上開有廢水進水口。乳化單元為乳化罐、萃取單元為萃取塔、破乳單元為破乳罐、吸附單元為吸附塔。
進一步地，萃取單元上下兩端為沉降區(qū)，中段由攪拌區(qū)，澄清區(qū)交替排列構成，區(qū)與區(qū)之間采用錯孔導流板隔斷，全塔2個沉降區(qū)，3個攪拌區(qū)和4個澄清區(qū)。上端沉降區(qū)為萃取相（酚），萃取相導入破乳單元后進行破乳處理，下層為萃余相（水），萃余相泵入吸附塔進行后續(xù)處理。
進一步地，錯孔導流板包括上導流板和下導流板；所述上導流板和下導流板上分別錯位設置有導流孔。
進一步地，錯孔導流板可以為圓形或其他形狀，優(yōu)選為圓形。
進一步地，上導流板分別在直徑15cm和25cm圓周處均勻設置12個直徑為40mm的導流孔，下導流板分別在直徑35cm和45cm圓周處均勻設置12個直徑為40mm的導流孔。上、下導流板形成錯孔導流，增強了萃取劑與廢水在攪拌區(qū)的混合，減少了兩者在澄清區(qū)的返混。
進一步地，萃取單元還設置有攪拌器；所述攪拌器上設置有位于上導流板和下導流板的攪拌葉，攪拌器的轉速為50-100r/min。
經萃取后，煤化工廢水中酚類污染物的去除率≥99.8%，即總酚含量5000-50000mg/L的煤化工廢水，經萃取后，萃余液（水）中總酚含量在10-100mg/L之間。
進一步地，吸附單元中，廢水采用自上而下順流式流經吸附塔中的填料層進行液固吸附。填料層采用的吸附材料為氣化渣、煤灰渣、粉煤灰等。以氣化渣為例，經浮選后氣化渣比表面積為120-140m2/g，孔容為0.228m3/g，平均孔徑45.5nm，靜態(tài)吸水率≥22%，堆積密度≥650kg/m3。浮選氣化渣是一種很好的吸附過濾材料，經吸附后，煤化工廢水中酚類污染物的去除率≥95%，即經萃取單元處理后總酚含量10-100mg/L的煤化工廢水，經吸附后，廢水中殘存總酚含量在0.5-5mg/L之間，遠低于10mg/L以下，滿足后續(xù)生化處理系統(tǒng)對煤化工廢水繼續(xù)處理的進水要求。
采用上述煤化工廢水脫酚預處理系統(tǒng)處理煤化工廢水的方法，包括以下步驟：（1）將乳化劑、高分子添加劑和膜溶劑加入至乳化單元中，形成油相；再以氫氧化鈉溶液作為水相，于150-400r/min攪拌20-40min，形成油包水型萃取劑；（2）將煤化工廢水與萃取劑分別通入至萃取單元內，于30-50℃攪拌萃取后萃取相進入破乳單元中處理，收集下層成分即可，萃余相進入吸附單元處理。
進一步地，步驟（1）中所述乳化劑、高分子添加劑、膜溶劑的體積比為3-8:2-6:86-95。
進一步地，乳化劑、高分子添加劑、膜溶劑的體積比為5-6:3-5:89-92。
進一步地，乳化劑為山梨醇酐單油酸酯，其分子式為C24H44O6，分子量為428.603，密度為1.068g/cm3，沸點為579.3℃。
進一步地，高分子添加劑為丁苯橡膠，其分子式為C12H14，分子量為158.243，熔點為-53℃，外觀為液體狀膠乳。
進一步地，膜溶劑為煤油，其熔點為-46℃，沸點為151-325℃，密度為0.8g/cm3，外觀為黃色液體。
進一步地，步驟（1）中轉速為210r/min，時間為20min。
進一步地，步驟（2）中萃取溫度為30℃。
進一步地，萃取劑與煤化工廢水的體積比為1:1.2-1:1.8。
進一步地，萃取劑與煤化工廢水的體積比為1:1.5。
進一步地，破乳方式可以為超聲破乳或靜電破乳等方式，本發(fā)明中采用超聲破乳，其處理條件為：超聲振幅100%，時間為5min。
本發(fā)明的有益效果：1、本發(fā)明采用油包乳化提酚技術對含酚廢水進行脫酚處理，并通過超聲破乳方法回收廢酚，相比于其他廢水預處理方法，如燃燒法、混凝加藥沉淀法和高級氧化法等，除具有去除水中污染物功能外，還可實現(xiàn)回收水中的酚類物質，做到物料回收再利用。
2、本發(fā)明制備的萃取劑為油包水型萃取劑，并使用了氫氧化鈉作為水相，而酚和氫氧化鈉在有機膜相與內部水相之間的界面上會反應生成酚鈉，這是一種油不溶鹽，不能通過有機膜層擴散回外部相。酚鈉與水在界面處積累，會大大降低傳質驅動力。雖然高濃度的氫氧化鈉對保持驅動力在可接受的水平更為可取。但隨著試劑濃度的增加，外水相與內液滴之間的滲透壓增大，水從外相向內液滴輸送，導致滲透溶脹和乳狀液破裂。此外，水相的高堿度也會使使乳化劑水解，降低了乳化液的穩(wěn)定性。
因此，本申請通過調整萃取劑中乳化劑、高分子添加劑的添加量，以及氫氧化鈉的濃度，能夠使萃取劑的穩(wěn)定性由7min提高至35min以上，大大增強了萃取劑的穩(wěn)定性，提高了萃取效率。
3、本發(fā)明萃取塔內部設置了錯孔導流板，每個區(qū)域均設置上下兩個導流板，上導流板分別在直徑15cm和25cm圓周處均勻設置12個直徑為40mm小孔，下導流板分別在直徑35cm和45cm圓周處均勻設置12個直徑為40mm小孔。上下導流板形成錯孔導流，增強了萃取劑與廢水在攪拌區(qū)的混合，減少了兩者在澄清區(qū)的返混。
4、本發(fā)明萃取塔由澄清區(qū)與攪拌區(qū)交替構成，可連續(xù)處理含酚廢水，提高了處理效率。
5、本發(fā)明采用吸附措施對萃取后續(xù)過程中殘留在萃余液中的酚類物質進行再吸附處理，可使水中的殘存酚類物質大幅去除，從而滿足后續(xù)生化處理對酚類物質濃度限值的要求。
6、本發(fā)明對煤化工類工業(yè)廢水具有非常好的處理效果。經本發(fā)明針對煤化工廢水的脫酚預處理系統(tǒng)處理后，對于酚類物質在5000-50000mg/L的高濃度廢水，經本發(fā)明裝置預處理后，酚類濃度可降至0.5-5mg/L之間，遠低于10mg/L以下，滿足后續(xù)生化處理系統(tǒng)對煤化工廢水繼續(xù)處理的進水要求。
7、本發(fā)明流程簡單，一次性投資和運行費用較現(xiàn)有其他預處理方法相比均有明顯的價格優(yōu)勢，并且使用方便，適于大規(guī)模工業(yè)化生產。
（發(fā)明人：張春暉;吳盟盟;肖楠;張益臻;童京華;陳月）
