1. 请大家能给我讲解一下,焦化厂工艺流程
焦化厂工艺流程
焦化厂的生产工艺
焦化厂有9个生产车间,分别为备煤车间、一号炼焦车间、二号炼焦车间、运焦车间、一回收车间、二回收车间、热力车间、维修车间和精制车间。焦化厂主要生产车间:备煤车间、炼焦车间、煤气净化车间及其公辅设施等,各车间主要生产设施如下表所示:
序号
系统名称
主要生产设施
1
备煤车间
煤仓、配煤室、粉碎机室、皮带机运输系统、煤制样室
2
炼焦车间
煤塔、焦炉、装煤设施、推焦设施、拦焦设施、熄焦塔、筛运焦工段(包括焦台、筛焦楼)
3
煤气净化车间
冷鼓工段(包括风机房、初冷器、电捕焦油器等设施);脱氨工段(包括洗氨塔、蒸氨塔、氨分解炉等设施);粗苯工段(包括终冷器、洗苯塔、脱苯塔等设施)
4
公辅设施
废水处理站、供配电系统、给排水系统、综合水泵房、备煤除尘系统、筛运焦除尘系统、化验室等设施、制冷站等
3、炼焦的重要意义
由高温炼焦得到的焦炭可供高炉冶炼、铸造、气化和化工等工业部门作为燃料和原料;炼焦过程中得到的干馏煤气经回收、精制可得到各种芳香烃和杂环混合物,供合成纤维、医药、染料、涂料和国防等工业做原料;经净化后的焦炉煤气既是高热值燃料,也是合成氨、合成燃料和一系列有机合成工业的原料。因此,高温炼焦不仅是煤综合利用的重要途径,也是冶金工业的重要组成成分。
政策性风险煤炭是我国最重要的能源之一在国民经济运行中处于举足轻重的地位焦化行业属于国家重点扶持的行业。为建立大型钢铁循环结构,在钢铁的重要生产基地和炼焦煤生产基地建设并经营现代化大型焦化厂符合我国产业政策和经济结构调整方向也是焦化工业发展的一个前景。
五、原料煤的准备
备煤车间的生产任务是给炼焦车间提供数量充足、质量合乎要求的配合煤。其工艺流程为:原料煤→受煤坑→煤场→斗槽→配煤盘→粉碎机→煤塔。
1、煤的接收与储存
原料煤一般以汽车火车的方式从各地运输过来,邯钢焦化厂的原料煤主要来自邢台的康庄、官庄,峰峰和山西等地。当汽车、火车到达后,与受煤坑定位后,用螺旋卸煤机把煤卸到料仓里,当送料小车开启料仓开口后,用皮带把煤料运到规定位置。注意:每个料仓一次只能盛放同一种类别的煤。
为了保证焦炉的连续生产和稳定焦炉煤的质量,应根据煤质的类别用堆取料机把运来的煤卸放在煤场的各规定位置。邯钢焦化厂的备煤车间用的气煤、肥煤、焦煤和瘦煤四种,按规定分别堆放在煤场的五个区。
2、煤原料的特性及配煤原则
①气煤 气煤的煤化程度比长焰煤高,煤的分子结构中侧链多且长,含氧量高。在热解过程中,不仅侧链从缩合芳环上断裂,而且侧链本身又在氧键处断裂,所以生成了较多的胶质体,但黏度小,流动性大,其热稳定性差,容易分解。在生成半焦时,分解出大量的挥发性气体,能够固化的部分较少。当半焦转化成焦炭时,收缩性大,产生了很多裂纹,大部分为纵裂纹,所以焦炭细长易碎。
在配煤中,气煤含量多,将使焦炭块度降低,强度低。但配以适当的气煤,可以增加焦炭的收缩性,便于推焦,又保护了炉体,同时可以得到较多的化学产品。由于中国气煤储存量大,为了合理的利用炼焦煤的资源,在炼焦时应尽量多配气煤。
②肥煤 肥煤的煤化程度比气煤高,属于中等变质程度的煤。从分子结构看,肥煤所含的侧链较多,但含氧量少,隔绝空气加热时能产生大量的相对分子质量较大的液态产物,因此,肥煤产生的胶质体数量最多,其最大胶质体厚度可达25mm以上,并具有良好的流动性,且热稳定性也好。肥煤胶质体生成温度为320℃,固化温度为460℃,处于胶质体状态的温度间隔为140℃。如果升温速度为3℃/min,胶质体的存在时间可达50min,因此决定了肥煤黏结性最强,是中国炼焦煤的基础煤种之一。由于挥发性高,半焦的热分解和热缩聚都比较剧烈,最终收缩量很大,所以生成焦炭的类问较多,又深又宽,且多以横裂纹出现,故易碎成小块,耐磨性差,高挥发性的肥煤炼出的焦炭的耐磨强度更差一些。肥煤单独炼焦时,由于胶质体数量多,又有一定的黏结性,膨胀性较大,导致推焦困难。
在配煤中,加入肥煤后,可起到提高黏结性的作用,所以肥煤是炼焦配煤中的重要组分,并为多配入黏结性较差的煤提供了条件。
③焦煤 焦煤的变质程度比肥煤稍高,挥发性比肥煤低,分子结构中大分子侧链比肥煤少,含氧量较低。热分解时产生的液态产物比肥煤少,但热稳定性更高,胶质体数量多,黏性大,固化温度较高,半焦收缩量和收缩速度均较小,所以炼焦出的焦炭不仅耐磨强度高、焦块大、裂纹少,而且抗碎强度也好。就结焦性而言,焦煤是最好的能炼制出高质量焦炭的煤。
配煤时,焦煤的配入量可在较宽的范围内波动,且能获得强度较高的焦炭。所以配入焦煤的目的是增加焦炭的强度。
④瘦煤 瘦煤的煤化程度较高,是低挥发性的中等变质程度的黏结性煤,加热时生成的胶质体少,黏度大。单独炼焦时,能得到块度大、裂纹少、抗碎强度高的焦炭,但焦炭的熔融性很差,焦炭的耐磨性也差。在配煤时配入瘦煤可以提高焦炭的块度,作为炼焦配煤效果较好。
为了保证焦炭的质量,利于生产操作,配煤应遵循以下原则:
①配合煤的性质与本厂的煤料预处理工艺以及炼焦条件相适应,保证炼出的焦炭质量符合规定的技术质量指标,满足用户的需求。
②焦炉生产中,注意不要产生过大的膨胀压力,在结焦末期要有足够的收缩度,避免推焦困难和损坏炉体。
③充分利用本地区的资源,做到运输合理,尽量缩短煤源的平均距离,便于车辆的调配,降低生产成本。
④在尽可能的情况下,适当多配一些高挥发性的煤,以增加化学产品的产率。
⑤在保证煤炭质量的前提下,应多配气煤等弱黏结性煤,尽量少用优质焦煤,努力做到合理利用中国的煤炭资源。
3、配煤过程
当需要哪种煤时,用堆取料机通过皮带把煤输送到斗槽里,斗槽里的煤再次通过皮带送向配煤盘按要求进行配煤。邯钢焦化厂配煤比一般为:气煤28%,焦煤45%,肥煤18%,瘦煤9%。在进行配煤时,邯钢焦化厂采用的是利用核子秤进行衰减,通过信号的转换传到电脑上进行控制的。信号控制流程为:Cs-137→煤料→(衰减)电离室→(惰性气体)电流→放大器、变送单元→称重频率信号、变速信号→电脑系统。
4、煤的粉碎
邯钢焦化厂备煤车间的原料煤的精细度为70%~80%,含义为<3mm的煤料占总重量的百分数。在进入粉碎机之前,一部分达到原料煤细度的煤直接由皮带运往煤塔,另一部分未达标的由配煤工段运来的配合煤则先经除铁装置将煤料中的铁件吸净后进入粉碎机,再由皮带运往煤塔。在邯钢焦化厂的配煤车间用的是可逆锤式粉碎机,在粉碎机旁还设有除尘装置。
5、备煤车间设备简介
螺旋卸煤机:旋转机构、提升机构、走行机构、机架。
堆取料机:取料机构、回转机构、变幅机构、悬臂皮带机、尾车、走行机构。
斗槽;南斗槽供1#-4#焦炉 有8个仓库 每个仓库500吨;北斗槽供5#-6#焦炉,有8个仓库 每个仓库500吨。
配煤盘:圆盘、刮料机、加减套筒、减速机、电机。
粉碎机:转子、锤头。
六、炼焦
所谓高温炼焦,就是煤在隔绝空气加热到950-1050℃,经过干燥、热解、熔融、黏结、固化、收缩等过程最终得到焦炭。
1、炼焦生产工艺流程
由备煤车间送来的配合煤装入煤塔,装煤车按作业计划从煤塔取煤,经计量后装入炭化室内。煤料在炭化室内经过一个结焦周期的高温干馏制成焦炭并产生荒煤气。
炭化室内的焦炭成熟后,用推焦车推出,经拦焦车导入熄焦车内,并由电机车牵引熄焦车到熄焦塔内进行喷水熄焦。熄焦后的焦炭卸至凉焦台上,冷却一定时间后送往筛焦工段,经筛分按级别贮存待运。
煤在炭化室干馏过程中产生的荒煤气汇集到炭化室顶部空间,经过上升管、桥管进入集气管。约700℃左右的荒煤气在桥管内被氨水喷洒冷却至90℃左右。荒煤气中的焦油等同时被冷凝下来。煤气和冷凝下来的焦油等同氨水一起经过吸煤气管送入煤气净化车间。
焦炉加热用的焦炉煤气,由外部管道架空引入。焦炉煤气经预热后送到焦炉地下室,通过下喷管把煤气送入燃烧室立火道底部与由废气交换开闭器进入的空气汇合燃烧。燃烧后的废气经过立火道顶部跨越孔进入下降气流的立火道,再经蓄热室,又格子赚把废气的部分显热回收后,经过小烟道、废气交换开闭器、分烟道、总烟道、烟囱排入大气。
2、焦炉结构分析
焦炉结构的变化与发展主要是为了更好的解决焦饼高向与长向的加热均匀性,节能降耗、降低投资成本,提高经济效益。为了保证焦炭、煤气的质量和产量,不仅需要有合适的配煤比,而且要有良好的外部条件,而合理的焦炉结构就是用来保证外部条件的手段。为此,需从焦炉结构的各个部位加以分析。邯钢焦化厂采用的是JN43-58-Ⅱ型焦炉和JN43-80型焦炉。
现代焦炉炉体最上部是炉顶,炉顶之下为相间配置的燃烧室和炭化室,炉体下部有蓄热室和连接蓄热室和燃烧室的斜道区,每个蓄热室下部的小烟道通过交换开闭器与烟道连接。烟道设在焦炉基础内或基础两侧,烟道末端通向烟囱。因此焦炉由三室两区组成,即炭化室、燃烧室、蓄热室、斜道区、炉顶区和基础部分。因为JN43-80型焦炉是在JN43-58-Ⅱ型焦炉的基础上,通过多年的生产实践,进一步完善改进而来的,所以下面以JN43-58-Ⅱ型焦炉为例将焦炉的以上部分做下分析。
1)炭化室
炭化室是接受煤料并对装炉煤料隔绝空气进行干馏焦碳的炉室,一般由硅质耐火材料砌筑而成。炭化室位于两侧燃烧室之间,顶部由3-4个加煤孔,并有1-2个导出干馏煤气的上升管,它的两端为内衬耐火材料的铸铁炉门。JN43-58-Ⅱ型焦炉的炭化室尺寸分为两种宽度,即平均宽为407mm和450mm两种形式,炭化室全高为4300mm,全长为14080mm,有效长为13350mm,炭化室的有效面积为21.7m3加热水平高度为800mm。
2)燃烧室
燃烧室位于炭化室两侧,是煤气燃烧的地方,煤气与空气在其中混合燃烧,产生的热量传给炉墙,间接加热炭化室中煤料,对其进行高温干馏。燃烧室一般用硅砖砌筑。JN43-58-Ⅱ型焦炉燃烧室宽度为736mm和693mm(包括炉墙),炉墙为厚度为100mm的带舌槽的硅砖砌筑。燃烧室属于双联火道带废气循环式结构,它有28个立火道组成,相邻火道的中心距为480mm,立火道隔墙厚度为130 mm。其中成对的隔墙上部有跨越孔,下部取消了边火道的循环孔,防止了短路。立火道底部的两个斜道区出口设置在燃烧室中心线的两侧,在JN43-58-Ⅱ型焦炉基础上加大边斜道口的断面积,保证了两端炉头的供气量。
3)蓄热室
蓄热室作用就是利用蓄积废气的热量来预热燃烧所需的空气和贫煤气。JN43-58-Ⅱ型焦炉每个炭化室底部有两个蓄热室,一个为煤气蓄热室,另一个为空气蓄热室。它们同时和其侧上放的两个燃烧室相连。燃烧室正下方为主墙,主墙内有垂直砖煤气道,焦炉煤气由地下室煤气与主管经此道送入立火道底部与空气混合燃烧。由于主墙两侧气流导向,中间又有砖煤气道,压差大容易串漏。故砖煤气道系用内径为50mm的管砖,管砖外用带舌槽的异型砖交错砌成厚为270mm的主墙。蓄热室洞宽为321.5mm,内放17层九孔薄壁式格子砖。为使蓄热室长向气流均匀分布,采用扩散式箅子砖,配置不同孔径的扩散或收缩孔型,蓄热室隔墙均用硅砖砌筑,且其内表面衬有黏土砖。
4)斜道区
连接蓄热室和燃烧室的通道为斜道区,它位于蓄热室顶部和燃烧室底部之间,用于导入空气和煤气,并将其分配到每个立火道中,同时排除废气。燃烧室的每个立火道与其相应的斜道相连,当用焦炉煤气加热时,由两个斜道送入空气和导出废气,而焦炉煤气由垂直砖煤气道进入。当用贫煤气加热时,一个斜道送入煤气,另一个斜道送入空气,换向后两个斜道均导出废气。斜道口布置调节砖,在确定斜道断面尺寸时,一般应使斜道口阻力占上升气流斜道总阻力的2/3-3/4;为了保持炉头温度,应使炉头斜道出口断面比中部大50%-60%;斜道口的倾斜角一般不应低于30 ,斜道断面逐渐缩小的夹角一般小于7 等等。
5)基础平台
基础平台位于炉体底部,它支撑整个炉体,炉体设施和机械的质量,并把它传到地基上。JN43-58-Ⅱ型焦炉基础为下喷式,又底板、顶板和支柱组成,用钢筋混凝土浇铸而成。为了减轻温度对基础的影响,焦炉砌体的下部与基础平台之间有4-6层红砖。
6)炉顶区
JN43-58-Ⅱ型焦炉炉顶区砌有装煤孔、上升管孔、看火孔、洪炉孔和拉条钩等。炉顶的实心部分由砌炉过程中的废耐火砖砌筑,炉顶表面用耐磨性好、能抵抗雨水侵蚀的缸砖砌筑。
总之,JN43-58-Ⅱ型焦炉的结构特点是:双联火道带废气循环,焦炉煤气下喷,两格蓄热室的复热式焦炉,具有结构严密、炉头不易开裂、高向加热均匀、热工效率高、砖型少、挥发性低等优点。
3、护炉机械设备
焦炉四大车有:装煤车、推焦车、拦焦车和熄焦车。其中装煤车是在焦炉炉顶上由煤塔取煤并往炭化室装煤的焦炉机械,推焦车的作用是完成启闭机械炉门、推焦、平煤等操作,拦焦车的作用是启闭焦侧炉门将炭化室推出的炉饼通过导焦槽导入熄焦车中以完成出焦操作,熄焦车的作用是用以接受炭化室推出的弘叫,并送往熄焦塔通过水喷洒而将其熄灭,然后再把焦炭卸至凉焦台上。
护炉设备是包括炉柱、保护板、纵横拉条、弹簧、炉门框、抵抗墙及机侧、焦侧操作台等。主要作用是利用可调节的弹簧的势能连续不断的向砌体施加足够的、分布均匀合理的保护性压力,使砌体在自身膨胀和外力作用下仍能保持完整性和严密性,并有足够的强度从而保证焦炉的正常生产。
加热煤气供入设备,大型焦炉一般为复热式,可用两种煤气加热,作用是向焦炉输送和调节加压煤气。
荒煤气导出设备包括:上升管、桥管、水封阀、集气管、吸气管、焦油盒以及相应的喷洒氨水系统。其作用为:一是将出炉荒煤气顺利导出,不致因炉门刀边附近煤气压力过高而引起冒烟冒火,但又要保持和控制炭化室在整个结焦过程中为正压;二是将出炉荒煤气适度冷却,不致因温度过高而引起设备变形,阻力声高和鼓风、冷凝的负荷增大,但又要保持焦油和氨水良好的流动性。
4、熄焦、筛焦过程和设备
邯钢焦化厂采用的是湿法熄焦,其熄焦系统包括熄焦塔、喷洒装置、水泵、粉焦沉淀池及粉焦抓钩等。熄焦过程为:熄焦车开进熄焦塔时,利用红外线感受器,接收红焦本身社出的红外线而发出讯号电流,经电流放大触发电路启动熄焦水泵,并借助电子定时装置控制熄焦时间。熄焦时大约有20%的水蒸发,未蒸发的水流入粉焦沉淀池,澄清后的水流入清水池循环利用。熄焦后的焦炭卸至凉焦台上,停放30-40min使其水分蒸发和冷却,个别尚未全部熄灭的红焦,再人工用水补充熄灭。
筛焦按粒度大小将焦炭分为60-80mm、40-60mm、25-40mm、10-25mm、<10mm等级别,主要设备有辊轴筛和共振筛。一般大型焦化厂均设有焦仓和筛焦楼,将大于40mm的焦炭用辊轴筛筛出,经胶带机送往块焦仓。辊轴筛下的焦炭经双层振动筛分成其他三级,分别进入仓库。
七、炼焦化学产品的回收
1、煤气的初冷和焦油的回收
1)荒煤气的主要成分有净焦炉煤气、水蒸气、煤焦油气、苯族烃、氨、萘、硫化氢、其他硫化物、氰化氢等氰化物、吡啶盐等。
回收生产工艺的组成为:焦炉炭化室生成的荒煤气在化学产品回收车间进行冷却、输送、回收煤焦油、氨、硫、苯族烃等化学产品,同时净化煤气。煤气净化车间由冷凝鼓风工段、HPF脱硫工段、硫铵工段、终冷洗苯工段、粗苯蒸馏工段等工段组成,其煤气流程如下:荒煤气→初冷器→电捕焦油器→鼓风机→预冷塔→脱硫塔→喷淋式饱和器→洗终冷塔→洗苯塔→净煤气。
回收炼焦化学产品具有重要的意义。煤在炼焦时,除有75%左右变成焦炭外,还有25%左右生成多种化学产品及煤气。来自焦炉的荒煤气,经冷却和用各种吸收剂处理后,可以提取出煤焦油、氨、萘、硫化氢、氰化氢及粗苯等化学产品,并得到净焦炉煤气,氨可以用于制取硫酸铵和无水氨;煤气中所含的氢可用于制造合成氨、合成甲醇、双氧水、环己烷等,合成氨可进一步制成尿素、硝酸铵和碳酸氢铵等化肥;所含的乙烯可用于制取乙醇和三氯乙烷的原料,硫化氢是生产单斜硫和元素硫的原料,氰化氢可用于制取黄血盐钠或黄血盐钾;粗苯和煤焦油都是很复杂的半成品,经精制加工后,可得到的产品有:二硫化碳、苯、甲苯、三甲苯、古马隆、酚、甲酚和吡啶盐及沥青等,这些产品有广泛的用途,是合成纤维、塑料、染料、合成橡胶、医药、农药、耐辐射材料、耐高温材料以及国防工业的重要原料。
来自焦炉82℃的荒煤气,与焦油和氨水沿吸煤气管道至气夜分离器,气夜分离后荒煤气由上部出来,进入横管式初冷器分两段冷却。上段用循环水,下段用低温水将煤气冷却到21-22℃。由横管式初冷器下部排出的煤气,进入电捕焦油器,除掉煤气中夹带的焦油,再由鼓风机压送至脱硫工段。
由气夜分离器分离下来的焦油和氨水首先进入机械化氨水澄清槽,在此进行氨水、焦油和焦油渣的分离。上部的氨水流入循环氨水中间槽,再由循环氨水泵送到焦炉集气管喷洒冷却煤气,剩余氨水送至剩余氨水槽。澄清槽下部的焦油靠静压流入焦油分离器,进一步进行焦油和焦油渣的沉降分解,焦油用焦油泵送往油库工段焦油贮槽。机械化氨水澄清槽和焦油分离器底部沉降的焦油渣刮至焦油渣车,定期送往煤场,人工掺入炼焦煤中。
进入剩余氨水槽的剩余氨水用剩余氨水泵送入除焦油器,脱除焦油后自流到剩余氨水中间槽,再用剩余氨水中间泵送至硫铵工段剩余蒸氨装置,脱除的焦油自流到地下放空槽。
3)主要设备的构造及工作原理
①离心式鼓风机
离心式鼓风机由导叶轮、外壳和安装在轴上的工作叶轮所组成。煤气由鼓风机吸入后做高速旋转于转子的第一个工作叶轮中心,煤气在离心力的作用下被甩到壳体的环形空隙中心处即产生减压,煤气就不断的被吸入,离开叶轮时煤气速度很高,当进入环形空隙中,其动压头一部分转变为静压头,煤气的运动速度减小,并通过导管进入第二个叶轮,产生与第一叶轮相同的作用,煤气的静压头再次被提高。从最后一个叶轮出来的煤气由壳体的环形空隙流入出口连接管被送入压出管路中。
焦化厂所采用的离心式鼓风机按输送量大小分为150m3/min、300 m3/min、750 m3/min 、1200m3/min等多种规格,产生的总压头为30-35kpa。
②横管式初冷器
焦化系统生产中煤气横管式初冷器主要结构是包括初冷器壳体、冷却管管束。横管式初冷器壳体是由钢板焊制而成的直立的长方形器体,壳体的前后两侧是初冷器的管板,管板外装有封头。在壳体侧面上、中部有喷洒液接管,顶部为煤气入口,底部有煤气出口。在横管式初冷器的操作中,除了冷却焦炉煤气外,在冷却器顶部及中部喷洒冷凝液,来吸收焦炉煤气中的萘,并冲刷掉冷却管上沉积的萘,从而有效的提高了传热效率。
③电捕焦油器
电捕焦油器器体是由钢板卷制而成的筒体与器顶封头、器底拱形底组合而成。
电捕焦油器的电场有正电极、负电极组合而成。其正极是又钢管制成,其钢管固定在上下管板上,管板与电捕焦油器筒体焊接而成。电场的负极,装在由绝缘箱垂下杆悬拉的吊架上,其吊杆吊架均有不锈钢制成,吊杆上装着阻力帽以阻止气体冲击绝缘箱。电场负极由不锈钢制成,电晕极板下悬吊着铅坠,以拉直电晕极,电晕极下部由不锈钢制成的下吊架固定位置,电晕极线分别穿入电场沉淀焦油饿正极钢管中心。
2、脱硫工段(HPF脱硫法)
煤气→预冷器→脱硫塔→液封槽→(脱硫液)反应槽→再生塔→泡沫塔→(清夜)反应槽
鼓风机后的煤气进入预冷塔与塔顶喷洒的循环冷却水逆向接触,被冷至30℃,预冷后的煤气进入脱硫塔,与塔顶喷淋下来的脱硫液逆流接触以吸收煤气中的硫化氢(同时吸收煤气中的氨,以补充脱硫液中的碱源)。脱硫后煤气被送入硫铵工段。
吸收了H2S、HCN的脱硫液自流至反应槽,然后用脱硫液泵送入再生塔,同时自再生塔底部通入压缩空气,使溶液在塔内得到氧化再生。再生后的溶液从塔顶经液位调节器自流回脱硫塔循环使用。
浮于再生塔顶部的硫磺泡沫,利用液位差自流入泡沫槽,硫泡沫经泡沫泵送入熔硫釜中,用中压整齐熔硫,清夜流入反应槽,硫磺装袋外销。
为避免脱硫液盐类积累影响脱硫效果,排出少量废液送往配煤。
3、硫铵工段(喷淋式饱和器生产硫铵)
由脱硫及硫回收工段送来的煤气经预热器进入喷淋式硫铵饱和器上段的喷淋室,在此煤气与循环母液充分接触,使其中氨被母液吸收,然后经硫铵饱和器内的除酸器分离酸雾后送至洗脱苯工段。
在饱和器下部的母液,用母液循环泵连续抽出送至上段进行喷洒,吸收煤气中的氨,并循环搅动母液以改善硫铵的结晶过程。饱和器母液中不断有硫铵结晶生成,用结晶泵将其连同一部分母液送入结晶槽沉降,排放到离心机进行离心分离,滤除母液,得到结晶硫铵。离心分离出来的母液与结晶槽溢流出来的母液一同自流回饱和器。从离心机卸出来的硫铵洁净,由螺旋输送机送至沸腾干燥器。沸腾干燥器所需要的热空气是由送风机将空气送入热风器经蒸汽加热后进行沸腾干燥,干燥后的硫铵进入硫铵储槽,然后由包装磅秤称量、包装送入硫铵仓库。
4、终冷洗苯工段
自硫铵工段来的煤气,进入终冷塔分二段用循环冷却水与煤气逆向接触冷却煤气,将煤气冷到一定温度送至洗苯塔。同时,在终冷塔上段加入一定碱液,进一步脱除煤气中的H2S。下段排出的冷凝液送至氰污水处理工段,上段排出的含碱冷凝液送至硫铵工段蒸氨塔顶。
从终冷塔出来的煤气进入洗苯塔,经贫油洗涤脱除煤气中的粗苯后送往各煤气用户。由粗苯蒸馏工段送来的贫油从洗苯塔的顶部喷洒,与煤气逆向接触吸收煤气中的苯,塔底富油经富油泵送至粗苯蒸馏工段脱苯后循环使用。
5、粗苯蒸馏工段
从终冷洗苯装置送来的富油进入富油槽,然后用富油泵依次送经油汽换热器、贫富油换热器,再经管式炉加热后进入脱苯塔,在此用再生器来的直接蒸汽进行汽提和蒸馏。塔顶逸出的粗苯蒸汽经油汽换热器、粗苯冷凝冷却器后,进入油水分离器。分出的粗苯进入粗苯回流槽,部分用粗苯回流泵送至塔顶作为回流液,其余进入粗苯中间槽,再用粗苯产品泵送至油库。
洗煤厂工艺流程
煤炭加工、矸石处理、材料和设备输送等构成了矿井地面系统。其中地面煤炭加工系统由受煤、筛分、破碎、选美、储存、装车等主要环节构成。是矿井地面生产的主体。
受煤是在井口附近设有一定容量的煤仓,接受井下提升到地面的煤炭,保证井口上下均衡连续生产。
筛分
用带孔的筛面把颗粒大小不同的混合物料分成各种粒极的作业叫筛分。晒分所用的机器叫筛分机或者筛子。
在选煤厂中,筛分作业广泛地用于原煤准备和处理上。按照筛分方式不同,分为干法筛分和湿法筛分。
破碎
把大块物料粉碎成小颗粒的过程叫做破碎。用于破碎的机器叫做破碎机。在选煤厂中破碎作业主要有以下要求:
1)适应入选颗粒的要求;精选机械所能处理的煤炭颗粒有一定的范围度,超过这个范围的大块要经过破碎才能洗选。
2)有些煤快是煤与矸石夹杂而生的夹矸煤,为了从中选出精煤,需要破碎成更小的颗粒,使煤和矸煤分离
3)满足用户的颗粒要求,把选后的产品或煤快粉碎到一定的粒度
物料粉碎主要用机械方法,有压碎、劈碎、折断、击碎、磨碎等几种主要方式。
选煤
是利用与其它物质的不同物理、物理-化学性质,在选煤厂内用机械方法去处混在原煤中的杂质,把它分成不同质量、规格的产品,以适应不同有户的需求。
按照选煤厂的位置与煤矿的关选煤厂可以分为:矿井选煤厂、群矿选煤厂、中心选煤厂和用户选煤厂;我国现有的洗煤厂大多是矿井洗煤厂。现代化的洗煤厂是一个由许多作业组成的连续机械加工过程。
跳汰选煤
在垂直脉动的介质中按颗粒密度差别进行选煤过程。跳汰选煤的介质是水或空气,个别的也用悬浮液。选煤中以水力跳汰的最多。
跳汰机是利用跳汰分选原理将入选原料按密度大小分选为精煤、中煤和矸煤等产品设备。
重介选煤
在密度大于1g/cm的介质中,按颗粒密度的的大小差异进行选煤,叫做重介质选煤或重介选煤。选煤所用的重介质有重液和重选浮液两类。重介选煤的主要优点是分选效率高与其它选煤方法;入选力度范围宽,分选机入料粒为1000-6mm,漩流器为80-0.15mm生产控制易于自动化。重介选煤的缺点是生产工艺复杂,生产费用高,设备磨损快,维修量大。
重介选煤一般都分级入选。分选块煤一般在重力作用下用重介质分选机进行;分选沫煤在离心力作用下用重介质漩流器进行。
存储
储煤仓:为调节产、运、销之间产生的不平衡,保证矿井和运输部门正常和均衡生产而设定的有一定容量的煤仓,接受生产成品煤炭,保证能顺利出厂,进入最后的装车阶段。
装车:包括装车(船)、吊车和计量。
2. 焦化厂的工艺流程是什么
焦化厂的工艺流程:
根据焦炉本体和鼓冷系统流程图,从焦炉出来的荒煤气进入初冷器之前,已被大量冷凝成液体,同时,煤气中夹带的煤尘,焦粉也被捕集下来,煤气中的水溶性的成分也溶入氨水中。焦油、氨水以及粉尘和焦油渣一起流入机械化焦油氨水分离池。
分离后氨水循环使用,焦油送去集中加工,焦油渣可回配到煤料中。炼焦煤气进入初冷器被直接冷却或间接冷却至常温,此时,残留在煤气中的水分和焦油被进一步除去。出初冷器后的煤气经机械捕焦油使悬浮在煤气中的焦油雾通过机械的方法除去,然后进入鼓风机被升压至19600帕(2000毫米水柱)左右。
为了不影响以后的煤气精制的操作,例如硫铵带色、脱硫液老化等,使煤气通过电捕焦油器除去残余的焦油雾。为了防止萘在温度低时从煤气中结晶析出,煤气进入脱硫塔前设洗萘塔用于洗油吸收萘。在脱硫塔内用脱硫剂吸收煤气中的硫化氢,与此同时,煤气中的氰化氢也被吸收了。煤气中的氨则在吸氨塔内被水或水溶液吸收产生液氨或硫铵。
煤气经过吸氨塔时,由于硫酸吸收氨的反应是放热反应,煤气的温度升高,为不影响粗苯回收的操作,煤气经终冷塔降温后进入洗苯塔内,用洗油吸收煤气中的苯、甲苯、二甲苯以及环戊二烯等低沸点的炭化氢化合物和苯乙烯、萘古马隆等高沸点的物质,与此同时,有机硫化物也被除去了。
(2)蒸氨废水硫化物不超多少扩展阅读:
焦化厂一般由备煤车间、炼焦车间、回收车间、焦油加、工车间、苯加工车间、脱硫车间和废水处理车间组成。
造成泄漏的原因主要有两个:
一是设备、容器和管道本身存在漏洞或裂缝。有的是设备制造质量差,有的是长期失修、腐蚀造成的。所以,凡是加工、处理、生产或贮存可燃气体、易燃液体或温度超过闪点的可燃液体的设备、贮槽及管道,在投入使用之前必须经过验收合格。在使用过程中要定期检查其严密性和腐蚀情况。焦化厂的许多物料因含有腐蚀性介质,应特别注意设备的防腐处理,或采用防腐蚀的材料制造。
二是操作不当。相对地说,这类原因造成的泄漏事故比设备本身缺陷造成的要多些。由于疏忽或操作错误造成跑油、跑气事故很多。要预防这类事故的发生,除要求严格按标准化作业外,还必须采取防溢流措施。
《焦化安全规程》规定,易燃、可燃液体贮槽区应设防火堤,防火堤内的容积不得小于贮槽地上部分总贮量的一半,且不得小于最大贮槽的地上部分的贮量。防火堤内的下水道通过防火堤处应设闸门。此闸门只有在放水时才打开,放完水即应关闭。
3. 铜镍废水处理后的污泥是什么颜色
1 电镀污泥的特点及其危害性
多数的电镀废水处理方法都要产生污泥,而化学沉淀法是产生污泥的主要来源。有些方法,如离子交换法和活性炭法虽不直接产生污泥,但在方法的某些辅助环节,如再生液的处理也要产生污泥 。由于化学法在国内外都被作为一种主要的处理方法,所以电镀污泥的形势是很严峻的。按照对电镀废水处理方式的不同,可将电镀污泥分为混合污泥和单质污泥两大类。前者是将不同种类的电镀废水混合在一起进行处理而形成的污泥;后者是将不同种类的电镀废水分别处理而形成的污泥,如含铬污泥、含铜污泥、含镍污泥、含锌污泥等。但是,实际上大多数电镀小企业的废水经过处理后得到的多是混合污泥。因此,目前针对电镀污泥的处理和资源化利用也是以混合污泥为主要对象。
电镀废水处理过程中产生的污泥含有有害重金属,它具有易积累、不稳定、易流失等特点,如不加以妥善处理,任意堆放,其直接后果是污泥中的cu、Ni、zn、cr等这些重金属在雨水淋溶作用下.将沿着污泥一土壤一农作物一人体的路径迁移,并可能引起地表水、土壤、地下水的次生污染,甚至危及生物链,造成严重的环境破坏 。
针对电镀污泥的特点及其危害性.从环境污染防治和资源循环利用的角度考虑,主要采用以下两种处理方式,一是经过处理后,使污泥不会引起二次污染而丢弃并贮存,即无害化处置;二是使对污泥中的重金属资源进行综合回收,即资源化利用。
2 电镀重金属污泥的无害化处置
污泥处理与处置的无害化技术是实现污泥资源化利用的前提条件。中国在2001年12月17日发布的《危险废物污染防治技术政策》(环发[2001]199号)中,要求到2015年,所有城市的危险废物基本实现环境无害化处理处置。
2.1 固化剂固化
在危险固体废物诸多处理手段中,固化技术是危险废物处理中的一项重要技术,在区域性集中管理系统中占有重要地位。和其他处理方法相比,它具有固化材料易得、处理效果好、成本低的优势 。固化过程是利用添加剂改变废物的工程特性(例如渗透性、可压缩性和强度等)的过程。近年来,美国、日本及欧洲一些国家对有毒固体废物普遍采用固化处置技术,并认为这是一种将危险物转变为非危险物的最终处置方法,所采用的固化材料有水泥、石灰、玻璃和热塑料物质等 。其中,水泥固化是国内外最常用的固化技术,在美国被认为是一种很有前途的技术,它被证明对一些重金属的固定是非常有效的。美国国家环保局也确认它对消除一些特种工厂所产生的污泥有较好的效果。贾金平等 在总结A Roy 等人有关水泥固化电镀污泥研究经验的基础上,进行了一系列的试验研究,结果发现,在电镀重金属污泥中加_人425号水泥,按混凝土与污泥为40:1或50:1进行固化试验,所得样品的强度(28 d)可达到275号水泥的标准。固化体对zn、cu、Ni、cr离子有很好固化效果,通过进一步研究发现,对电镀污泥进行铁氧体化预固化,然后再与混凝土按1:30的比例进行固化,对样品及其浸出液进行分析,发现这一方法对zn、Ni、Cu、Cr的固化和稳定效果更佳,且产物强度可达到325号水泥标准。吴少林等 以电镀铬污泥为对象,以水泥为固化剂,硫脲、硅酸钠为添加剂,研究在不同的添加剂用量、配比以及不同的pH值的水中,研究铬的浸出规律。实验结果表明,水泥固化效果良好, (水泥): (铬泥)为1.5:1.0即可。加入硫脲、硅酸钠等添加剂,可降低铬的浸出浓度,硫脲的稳定化效果优于硅酸钠,二者存在一定的协同效应,且硅酸钠可显著提高固化块的强度。涂洁等 利用HAS土壤固化剂代替水泥来固化电镀污泥,能得到具有良好抗浸出性、耐腐蚀性、抗渗透性、足够机械强度的护坡砖。该固化工艺开辟了电镀污泥资源化利用的新途径。
2.2 填埋
从经济、技术、废物现状来看,填埋技术是比较适合中国国情的一项危险废物无害化处置途径,但国内针对电镀污泥这一类危险废物的填埋技术仍处于较低的水平。由于对大多数工业危险废物只是简单的堆放或填埋,因此,对环境的破坏相当严重,特别是对地下水的污染问题十分突出。但技术的障碍是有限期的,在目前和不久的将来,填埋仍然是必要的。特别强调的是危险废物的安全填埋,即在填埋前必须进行预处理使其稳定化,以减少因毒性或可溶性造成的潜在危险。近年来,国家逐步提高了对电镀污泥等危险废物的管理和处置力度。1995年,在广东深圳建成了第一座符合国际标准的危险废物填埋场,2001年,国家颁布了《危险废物填埋污染控制标准》(GB18598—2001),这对电镀污泥真正实现无害化处置打下了良好的基础。
2.3 投海
投海实际上就是一种污染物的转移,通过选择一个距离和深度适宜的处置场所,把电镀污泥倒人海洋这个大受体。投海处置曾经也是污泥处置的一种重要方式,如美国在1899-1965年就曾把包括电镀重金属污泥在内的多种废物进行投海处理,欧共体国家中的英国、爱尔兰等的25% ~45% 固体废物采用投海的方式进行处理。但对于有明显毒性的污泥必须经过固化后才允许投入海洋。不管是直接投海,还是固化后再投海,其对海洋生态系统和人类健康造成的威胁是难以避免的,所以国际公约已明令禁止,1998年以后不准再向海洋直接排污。
2.4 焚烧热处理
污泥焚烧是利用高温将污泥中的有机物彻底氧化分解,最大程度地使污泥中的某些剧毒成分毒性降低。通过焚烧热处理,可以大大减少电镀污泥的体积,降低对环境的危害。此外,焚烧的产物还有利用价值,如灰渣可用于制砖、铺路或他用,焚烧产生的热量可用于发电。因此,焚烧热处理是实现电镀污泥减量化z无害化的一种快捷、有效的技术。近年一些学者在焚烧减容的基础上,对焚烧渣的资源化利用进行了广泛的研究,廖昌华等 以含低浓度Cu、Ni的电镀重金属污泥为研究对象,在适宜的温度下,通过焚烧预处理,使污泥中的重金属含量提高,从而为最终浸出有价金属制取海绵铜和硫酸镍产品创造了条件。但是,由于这种方法能耗较高,对焚烧设备和条件有一定要求,一般的小电镀厂难以承受巨额的处理费用,所以很难得到大面积的推广。
3 电镀重金属污泥的资源化综合利用
由于资源贫化和环境污染的加剧,电镀污泥作为一种重要的重金属资源加以回收利用,一直是国内外研究的重点。工业化国家上世纪70—80年代已普遍重视从电镀污泥中回收重金属的新技术开发。中国在“七五”和“八五”期间也专门设立了关于电镀污泥资源化的攻关课题 。作为一种廉价的二次资源,只要采用适当的处理方法,电镀污泥便能变废为宝,带来可观的经济效益和环境效益。随着经济与社会的快速发展,电镀污泥的资源化利用将逐渐成为前景广阔的绿色产业。
3.1 回收重金属
3.1.1 浸出一沉淀法对电镀污泥进行选择性浸出,使其中的重金属分组溶出,这是回收重金属的关键一步,也是决定后续金属回收率的关键所在。金属的浸出溶解主要有酸浸和氨浸两种工艺。目前国际上偏向于采用选择性相对较好的氨浸。由于沉淀法分离回收浸出液中的重金属,工艺简单,应用较为广泛。捷克 u-的研究者提出了一种处理镍电镀污泥的多级沉淀工艺,并在实验室进行了研究。该技术包括污泥酸浸、多种沉淀方法净化硫酸盐浸出液,使共存于镍电镀污泥中的杂质,如Fe、zn、cu、cr、Cd、A1等被脱除,最后一级沉淀中镍以氢氧化物的形式从净化溶液中分离出来。镍的最终沉淀物达到的纯度足以在冶金工业中直接再利用。毛谙章等人? 研究了硫化物沉淀分离提纯、氯酸钠硫酸体系浸出回收铜的工艺路线,铜的总回收率达到94.5% 。陈凡植等 研究采用常温下浸出、铁屑置换、多步沉淀净化制取硫酸镍和固化处理工艺综合利用电镀污泥,得到的海绵状铜粉,品位在90% 以上,回收率达95% ,还可以得到工业纯的硫酸镍,镍的回收率大于80% 。
3.1.2 浸出一溶剂萃取法
电镀污泥的溶剂萃取法,是在浸出液中加入与水互补相容的有机溶剂,或含有萃取剂的有机溶剂,通过传质过程,使污泥中的某些重金属物质进入有机相,从而达到分离浓集的目的,也称液一液萃取法。20世纪70年代,瑞典国家技术发展委员会支持Chalmers大学开发了Am—MAR“浸出一溶剂萃取”工艺回收电镀污泥中的cu、zn、Ni等重金属物质,并逐步形成工业规模。中国的祝万鹏等 ’”’ 以溶剂萃取工艺为主体,先后进行了一系列从电镀污泥中回收有价金属的实验研究,先是采用氨络合分组浸出一蒸氨一水解硫酸浸出一溶剂萃取一金属盐结晶工艺,对电镀污泥进行有价金属的回收,并得到了含Cu、zn、Ni、cr等的各种高纯度金属盐类产品。后来采用N ,一煤油一H sO 四级逆流萃取工艺,可使铜的萃取率达99% ,而共存的镍和锌损失几乎为零。铜在此工艺过程中以铜盐CuSO ·5H:O,或电解高纯铜的形式回收,初步经济分析表明,其产值抵消日常的运行费用,还具有较高的经济效益。整个工艺过程较简单,循环运行,基本不产生二次污染。后来经过工艺改进,该小组又研究了硫酸浸出一P姗~煤油一硫酸体系,萃取分离铁、钠皂一P:。 一煤油一硫酸体系共萃取铬、铝一反萃取分离铬、铝工艺,回收电镀污泥氨浸渣中的金属。通过优化实验,并且确定了全流程的最佳工艺参数。结果表明,铁铬渣中的金属铬、铝和铁均可以高纯度盐类形式回收,可作为化学试剂使用,回收率达95% 以上。葡萄牙的J.E.Silva等 对含有cu、cr、zn、Ni等重金属的电镀污泥,采用硫酸浸出一置换除铜一沉淀除铬一D2EHPA和Cyancx 272萃取分离锌、镍一结晶的工艺进行了研究。结果显示,D2EHPA对锌的萃取率要比Cyancx 272高,且存在于有机相中的锌能全部被回收,经过结晶后,能得到纯度相当高的硫酸镍产品。在铜、铬的去除阶段,铜的回收率达到90% ,产生的Cr—CaCO,沉淀,有可能制作硅酸盐材料
3.1.3 电解法
根据物理化学中的电解基本原理,在国内一些冶炼厂对主要含Fe(OH),和Cr(OH) 组分的污泥进行了电解法处理,其中武汉冶炼厂¨ 的方法值得借鉴。他们将一定量的水和硫酸加入到污泥中,沸腾后静止30 min,过滤后的滤液移至冷冻槽,然后加入理论量1~2.5倍的硫酸铵,使生成硫酸铬和硫酸铁转变为铁矾,根据铬矾和铁矾在低温(75℃)条件下溶解度的不同而达到铬、铁的分离,最后,可回收90% 以上的铬。
3.1.4 氢还原分离法 氢还原分离金属物质是一种较成熟的技术。上世纪50年代以来,在工业上用氢气还原生产铜、镍和钴等金属,取得了显著的经济效益和社会效益。张冠东等?。采用湿法氢还原对电镀污泥氨浸产物中的cu、Ni、zn等有价金属进行了综合回收处理,成功地分离出金属铜粉和镍粉。实验结果表明,在弱酸性硫酸铵溶液中,可以获得较好的铜镍分离效果。所得两种金属粉末的纯度可达到99.5% ,符合3 铜粉和3 镍粉的产品要求,铜的回收率达到99% ,镍的回收率达到98% 以上。并且在此基础上,对还原尾液中的锌进行了回收。该法流程简单,投资少,产品纯度高,值得在工业生产中进一步改进推广。
3.1.5 煅烧酸溶法 Jitka Jandova等¨ 通过实验研究发现,对含铜电镀污泥进行酸溶、煅烧、再酸溶,最后以铜盐的形式回收,是一种简便可行的方法。在高温煅烧过程中,大部分杂质,如Fe、Zn、Al、Ni、si等转变成溶解缓慢的氧化物,从而使铜在接下来的过程中得以分离,最终以cu (SO ) H:0的形式回收。这种方法流程简单,不需要添加别的试剂,具有较强的经济性和简便性。但回收得到的铜盐含杂质较多,工艺有待进一步优化。
3.2 铁氧体综合利用技术
铁氧体技术是根据生产铁氧体的原理发展起来的,应用铁氧体综合利用技术处置电镀重金属污泥,并制成合适的工业产品,是经过许多学者实验研究后得到肯定的一种方法。由于电镀污泥是电镀废水经亚铁絮凝的产物,故电镀污泥中一般含有大量的铁离子,尤其在含cr电镀污泥中,采用适当的无机合成技术可使其变成复合铁氧体 ,电镀污泥中的铁离子以及其它多种金属离子被束缚在反尖晶石面心立方结构的四氧化三铁晶格格点上 ,其晶体结构稳定,达到了消除二次污染的目的。
铁氧体化分为干法和湿法两种工艺,上海交通大学的贾金平等 利用上海电机厂、上海水泵厂产生的电镀污泥为原料,通过湿法工艺合成了铁黑产品,并以铁黑颜料为原料,开发了C43—31黑色醇酸漆、Y53—4—2铁黑油性防锈漆等多项产品。随后又在原来的基础上开发了电镀污泥湿法合成铁氧体后,干法还原烘干的新工艺,并申请了专利。通过这一工艺可以合成性能优良的磁性探伤粉,而且具有工艺简单、成品率高、无二次污染、处理成本低等优点。
3.3 堆肥化制作肥料
国内外控制污泥重金属污染的主要方法,是采用污泥堆肥。堆肥化即人工控制在一定水分、C/N和通风条件下通过微生物发酵作用,将有机物转变为肥料的过程。自然界中许多微生物具有氧化、分解有机物的能力,实践证明,可利用微生物在一定湿度和pH条件下,使有机物发生生物化学降解,形成类似腐殖质物质,作肥料和改良土壤,并根据微生物对0,的需求不同,分为好氧堆肥和厌氧堆肥,堆沤使温度上升,加快其分解速度,杀灭病原菌。电镀污泥进行堆肥化处理的研究还处在探索阶段,周建红等 对电镀废铬液经处理后的含铬污泥进行堆肥化处理,经过24 d,可以使1 g污泥中铬(VI)含量由原来的4.060 mg降至0.028 mg,使大部分重金属固化,大大降低了其毒性。通过堆肥后,污泥施用于花卉的盆栽试验,显示了较好的生长响应,并且避开了人类食物链,为含铬污泥的处理及其资源化开辟了一条新路。上海交通大学的研究人员 。。把电镀污泥合成的铁氧体经磁化后制成磁性肥料,在田间进行了应用研究,结果发现,施用这种磁肥对鸡毛菜、葱等农作物有明显的增产作用,并且缩短了生长周期。但中国电镀污泥一般重金属含量较高,成分复杂,采用堆肥处理后的污泥农用仍有一定的难度和风险,加上堆肥周期长、程序复杂,也限制了电镀污泥的堆肥化处理研究。
3.4 生产改性塑料制品
电镀污泥与废塑料联合生产改性塑料制品是国内一项独创的新技术,由上海多家科研单位联合开发。其基本原理是采用塑料固化的方法,将电镀污泥作为填充料,与废塑料在适当的温度下混炼,并经压制或注塑、成型等过程,制成改性塑料制品。电镀污泥在专用TGZS 300型高湿物料干燥机中经400—600℃高温干燥后,重金属基本达到稳定,浸出试验符合国家标准。研究表明,未经改性的电镀污泥与塑料之间属物理混合,故属包裹型固化。但是,经用表面活性剂(如油酸钠)改性处理后,经x射线粉末衍射图谱分析表明,具有显著的化学作用,提高了污泥的疏水性,接触角达100。左右,因此可以推断与塑料有较好的相容性,充填均匀,机械性能将有所改善。该工艺生产的塑料制品(包含改性、干化后的电镀污泥),通过浸出试验表明,重金属的浸出率和塑料制品的机械强度都能达到规定指标。
电镀污泥与废塑料联合生产改性塑料制品,既解决了废料的安全处置,又充分利用了废物资源,是变废为宝,综合利用,实现废物资源化的重要途径,具有良好的社会和环境效益。
4 结语
电镀业是当今全球的三大污染行业之一。面对逐渐脆弱的生态环境和全世界资源的日益贫乏,积极开展电镀污泥的无害化处置和资源化综合利用,意义重大,这也是实现社会可持续发展的必然选择。
4. 焦化废水的来源
分类: 教育/科学 >> 科学技术 >> 工程技术科学
问题描述:
焦化废水是如何产生的???
解析:
焦化废水是由原煤的高温干馏、煤气净化和化工产品精制过程中产生的。废水成分复杂,其水质随原煤组成和炼焦工艺而变化。核磁共振色谱图中显示:焦化废水中含有数十种无机和有机化合物。其中无机化合物主要是大量氨盐、硫氰化物、硫化物、氰化物等,有机化合物除酚类外,还有单环及多环的芳香族化合物、含氮、硫、氧的杂环化合物等。总之,焦化废水污染严重,是工业废水排放中一个突出的环境问题。
《污水综合排放标准》(GB8978-96)对焦化废水新改扩建项目要求:NH 3 -N≤15mg/L,COD≤100mg/L。过去,国内外去除焦化废水中的NH 3 -N和COD主要采用生化法,其中以普通活性污泥法为主,该方法可有效去除焦化废水中酚、氰类物质,但对于难降解有机物和NH 3 -N去除效果较差,难以达标排放。难降解有机物的处理已引起国内外有关学者的高度重视,许多学者对难降解有机物进行了大量研究,同时改进了焦化废水中NH 3 -N脱除工艺,提出了许多切实可行的处理设施和技术,使出水COD和NH 3 -N浓度大大降低。本文将介绍几种先进有效的焦化废水的处理技术。
1 焦化废水的预处理技术
去除焦化废水中的有机物主要采用生物处理法,但其中部分有机物不易生物降解,需要采用适当的预处理技术。常用的预处理方法是厌氧酸化法。
厌氧酸化法是一种介于厌氧和好氧之间的工艺,其作用机理是通过厌氧微生物水解和酸化作用使难降解有机物的化学结构发生变化,生成易降解物质。厌氧微生物对于杂环化合物和多环芳烃中环的裂解,具有不同于好氧微生物的代谢过程,其裂解为还原性裂解和非还原性裂解。厌氧微生物体内具有易于诱导、较为多样化的健全开环酶体系,使杂环化合物和多环芳烃易于开环裂解。焦化废水中存在较多的易降解有机物,可以作为厌氧酸化预处理中微生物生长代谢的初级能源和碳源,满足了厌氧微生物降解难降解有机物的共基质营养条件。焦化废水经厌氧酸化预处理后,可以提高难降解有机物的好氧生物降解性能,为后续的好氧生物处理创造良好条件 [1] 。赵建夫等 [2] 将水解一酸化作为焦化废水预处理工艺,废水经6h水解一酸化,12h好氧生化处理,COD去除率达91%,比传统的生化处理法提高了近40% [3] 。
2 焦化废水的二级处理技术
焦化废水经预处理后,废水的可生化性得到了提高,但其中难降解有机物不能彻底分解为CO2和H2O,必须进行二级处理。焦化废水的二级处理方法很多,有生物化学法、物理法、化学法以及物理化学法等。目前,效果较好的二级处理技术主要有以下几种。
2.1 催化湿式氧化技术
催化湿式氧化技术是80年代国际上发展起来的一种治理高浓度有机废水的新技术,是在一定温度、压力下,在催化剂作用下,经空气氧化使污水中的有机物、氨分别氧化分解成CO2、H2O及N2等无害物质,达到净化目的。其特点是净化效率高,流程简单,占地面积少。杜鸿章等研制出适合处理焦化厂蒸氨、脱酚前浓焦化污水的湿式氧化催化剂,该催化剂活性高,耐酸、碱腐蚀,稳定性高,适用于工业应用,对CODcr及NH 3 -N的去除率分别为99.5%及99.9%;而且,经催化湿式氧化法治理焦化废水小试结果估算,治理费用与生化法相近,但处理后的水质远优于生化法。从技术、经济指标、环境效益分析采用催化湿式氧化法治理焦化废水经济可行 [4] 。
2.2 生物强化技术
生物强化技术是指在生物处理体系中投加具有特定功能的微生物来改善原有处理体系的处理效果。投加的微生物可以来源于原有的处理体系,经过驯化、富集、筛选、培养达到一定数量后投加,也可以是原来不存在的外源微生物。实际应用中这两种方法都有采用,主要取决于原有处理体系中的微生物组成及所处的环境 [5] 。这一技术可以充分发挥微生物的潜力,改善难降解有机物生物处理效果 [6-7] 。Selvaratnam等 [8] 通过在活性污泥中投加苯酚降解菌Psendomonas Pvotida ATCC11172,提高了苯酚的去除率,系统在40d内一直保持在95%-100%的苯酚去除率,而没有进行生物强化的对照组中苯酚去除率开始很高,但很快降到40%左右。
2.3 纷顿试剂技术
纷顿试剂对有机分子的破坏是非常有效的,其实质是二价铁离子和过氧化氢之间的链反应催化生成·OH自由基,三价铁离子催化剂(称纷顿类试剂)也能激发这个反应,这两个反应生成的·OH自由基能有效地氧化各种有毒的和难处理的有机化合物;或者采用紫外灯作为辐射能源放射紫外线进入废水,当过氧化氢被紫外光激活后,反应产物是一个高反应性的·OH自由基,这个·OH基团迅速引发氧化链反应,最终有机化合物被分解为CO2和H2O。K.Banerjeek等经实验证明:采用过氧化氢添加铁盐和同时采用紫外光、过氧化氢和催化剂的两个处理过程都能有效地减少焦化废水中COD浓度 [9] 。
2.4 固定化细胞技术
固定化细胞(简称IMC)技术是通过采用化学或物理的手段将游离细胞或酶定位于限定的空间区域内,使其保持活性并可反复利用的方法。制备固定化细胞可采用吸附法、共价结合法、交联法、包埋法等。固定化细胞技术充分发挥了高效菌种或遗传工程菌在降解有机物治理中的降解潜力,该技术特点是细胞密度高,反应迅速,微生物流失少,产物分离容易,反应过程控制较容易,污泥产生量少,可去除氮和高浓度有机物或某些难降解物质 [10] 。
Amanda等 [11] 以PVA-H3BO3包埋法固定化假单孢菌Psendomonas,在流化反应器中连续运行2周,进水酚浓度从250mg/L逐渐提高到1300mg/L,出水酚浓度均为0。
2.5 三相气提升循环流化床
蔡建安 [12] 经实验研究证明:用三相气提升内循环流化床反应器(AZLR)处理焦化废水比活性污泥法效果好,其处理负荷高,COD进水负荷为13kg/(d·m 3 ),COD去除的容积负荷可达7kg/(d·m 3 )。它对酚、氰等污染物的耐受力强,去除效果好,并具有较低的曝气能耗,其COD去除率为54.4%~76%,酚的去除率为95%~99.2%,氰去除率为95%~99.2%。
2.6 缺氧-好氧-接触氧化法
该工艺在缺氧过程溶解氧控制在0.5mg/L以下,兼性脱氮菌利用进水中的COD作为氢供给体,将好氧池混合液中的硝酸盐及亚硝酸盐还原生成氨气排入大气,同时利用厌氧生物处理反应过程中的产酸过程,把一些复杂的大分子稠环化合物分解成低分子有机物。在好氧过程溶解氧在3~6mg/L范围内,先由好氧池中的碳化菌降解易降解的含碳化合物,再由亚硝酸盐菌和硝酸盐菌氧化氨氮;在接触氧化过程溶解氧控制在2~4mg/L,能够进一步降解难降解有机物,脱除氨氮、磷,对水质起关键作用。山西省临汾市煤气化公司采用这一工艺,出水水质由处理前COD3000mg/L、氨氮650mg/L、酚250mg/L,经处理后分别变为140mg/L、230mg/L、0.9mg/L,基本接近《污水综合排放标准》 [13] 。
3 焦化废水深度处理技术
焦化废水二级出水中COD和NH 3 -N常常超标,应进行三级处理。许多学者已研究出了一些三级处理方法,如化学氧化法、折点加氯法、絮凝沉淀辅以加氯法、吸附过滤辅以离子交换法等,但由于经济和技术的原因,这些方法均处于试验阶段,目前较为经济可行的三级处理方法主要有以下两种。
3.1 氧化塘深度处理法
氧化塘深度处理焦化废水简单易行,处理效果好,能耗低,易管理,费用低。COD进水浓度在250-400mg/L范围内,该方法对COD处理效果较为理想。氧化塘对低浓度焦化废水进行处理的适宜pH值为6-8,最佳pH值为7;适宜温度范围为25-35℃,最佳温度为35℃。如果投加生活污水于焦化废水中,其COD和NH 3 -N去除率都可得到提高。藻类吸收作用是焦化废水氧化塘脱除NH 3 -N的主要途径,硝化反应是焦化废水NH 3 -N转化的重要反应。吴红伟等经试验证明,采用氧化塘深度处理焦化废水,COD、NH 3 -N均可达标排放 [14] 。
3.2 粉煤灰吸附法
X光衍射仪测定结果表明:粉煤灰主要成分是SiO 2 、Al 2 SO 5 、NaAlSiO 4 等,将粉煤灰作为吸附剂深度处理焦化废水,脱色效果好,对CODcr、挥发酚、油等去除效果好,费用低廉。张兆春 [15] 等研究表明腐植酸类物质-长焰煤作为吸附剂对焦化废水中化学耗氧物质具有较快的吸附速率以及可观的吸附容量,可以对焦化废水进行深度处理。山西焦化厂采用生化-粉煤灰深度处理焦化废水的工艺技术,经处理后,除氨氮偏高外,CODcr、挥发酚、硫化物、氰化物、BOD5等污染物浓度均低于国家规定的允许排放标准,处理后的水60%被回用。
4 结束语
深入研究焦化废水的先进处理技术,既是当前经济建设面临的现实问题,也是将来进行技术攻关的重点,我们应该寻求既高效又经济的处理技术,改善环境质量,实现水资源的循环利用。