魯奇爐氣化污水預處理的探討

宋軍

摘 要：文章綜述了魯奇爐的氣化污水預處理工藝的發(fā)展歷史和特性，闡明了預處理氣化污水的價值和意義。并且對氣化污水的處理方法進行了綜合說明。另外對氣化污水的處理方法所存在的問題進行了總結(jié)，并闡述了應(yīng)用熱泵原理對氣化污水進行改性。最后對氣化污水的預處理方法進行了展望并加以具體的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：魯奇爐；氣化；污水；預處理

1 魯奇爐污水處理

1.1 魯奇爐污水處理現(xiàn)狀

魯奇爐是一種應(yīng)用較多，運行穩(wěn)定的煤氣化爐型，常用的爐型具有日產(chǎn)城市煤氣48萬標準立方米的生產(chǎn)能力，日加工原料煤約500噸。由于粗煤氣采用水洗，生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的洗氣廢水量為每小時42噸。目前多采用化工處理流程與生化處理相結(jié)合的方式來治理這部分廢水和焚燒的處理方法。

1.2 化工處理與生化處理結(jié)合的工藝原理及特點

煤氣化廢水來自于煤氣洗滌時產(chǎn)生的高污染廢水，水質(zhì)成分復雜，污染物質(zhì)主要有氨、二氧化碳、單元酚、多元酚、脂肪酸等，硫化氫含量較少。這些物質(zhì)都是極性物質(zhì)，并且氨、二氧化碳和硫化氫在水溶液中是揮發(fā)性的弱電介質(zhì)。廢水中的H2S、CO2等酸性氣體會對處理過程造成干擾，并造成設(shè)備腐蝕、結(jié)垢，而氨對微生物亦有抑制作用，影響后續(xù)的生化處理。酸性氣體及氨在高溫下的溶解度較低，因此采用汽提的方式脫除和回收。溶劑萃取法是從高濃度含酚廢水中回收酚類物質(zhì)的主要方法。該法利用酚在萃取劑中的溶解度大于在水中溶解度的特性，使廢水中酚類物質(zhì)轉(zhuǎn)移至萃取劑中，從而實現(xiàn)酚的脫除。主要工藝流程：脫酸脫氨、萃取、溶劑回收、溶劑汽提、生化系統(tǒng)。

1.3 焚燒法的原理與特點

污水焚燒處理技術(shù)，污水在泵的作用下，經(jīng)過污水噴嘴進入污水焚燒爐，在焚燒爐內(nèi)污水中的污染物經(jīng)過高溫焚燒，產(chǎn)生CO2和H2O等無害物質(zhì)經(jīng)余熱鍋爐換熱后放入大氣。焚燒爐以燃氣為熱源，能耗大，同時單臺處理量小，并排放氣體水蒸氣量大造成設(shè)備腐蝕，適用于污水較少的條件，同時能耗相對的較高，需要的焚燒爐較特殊。

1.4 魯奇爐污水處理的討論

魯奇爐處理的首要問題是能耗大，使魯奇爐產(chǎn)的酚、氨產(chǎn)品無法與成本平衡，環(huán)保投入大，能耗高。成為魯奇發(fā)展的瓶頸問題。因此如能找到降低能耗的方法，使酚、氨等產(chǎn)品價值大于污水處理的成本，將使魯奇爐的酚氨回收成為魯奇的優(yōu)點。

2 魯奇污水余熱利用-熱泵原理

2.1 目的

（1）為改善污水預處理流程的處理效果和操作性能，基本消除脫酸汽提塔的結(jié)晶、結(jié)垢現(xiàn)象；（2）為降低污水預處理的能耗；降低氣化污水的處理成本；（3）最大限度將污水中的酚、氨回收利用；（4）將污水含氨量降到300mg/L以下滿足生化的要求。

2.2 原理與特點

污水余熱利用——熱泵原理。

熱由高溫物傳遞到低溫物體，是自然規(guī)律。為提高余熱利用的需要，降低污水處理的能耗，回收污水中的低溫熱量，用于污水提氨。利用熱泵原理，將污水中的顯熱通過減壓轉(zhuǎn)化為氣化潛熱，再恢復壓力，放出潛熱轉(zhuǎn)為顯熱，再將熱量通過換熱加熱低溫污水送回，進行循環(huán)，使熱量得到充分利用。

具體步驟：（1）在負壓分離塔中，利用真空條件下氨、H2S、CO2等酸性氣體的沸點下降，同時控制溫度，使酚類不蒸發(fā)。由水蒸發(fā)將污水降溫至控制溫度60-80℃，在負壓下利用污水的熱能（180℃）和酚與水的沸點不同（高70℃）將水（15-20%）、氨、硫化氫、輕油等，從酚水中分離，由低壓蒸汽引射，進入酸性氣體分離塔，將氨和硫化氫與水分離，此時含氨和硫化氫的酸性污水量大大減少，汽提脫酸蒸汽耗量減低80%；提濃后酚水中酚的濃度增大，提濃的酚和大部分水（80-85%）、焦油、固體物沉淀分離，去油水分離罐分離焦油后，酚水去萃取提酚。（2）充分的利用污水蒸發(fā)部分的潛熱與蒸汽引射汽熱量，廢水中的氨、H2S、CO2等酸性氣體不用另提供熱量。即可滿足酸性氣的分離。改變對全部的污水汽提脫酸，汽提用汽量較大，用汽量只是全部汽提脫酸的約10%。（3）真空蒸發(fā)的水量占污水總量的15-20%，此部分水含酚量小，水量少，再經(jīng)脫氨后去油水分離罐，分離輕油，污水可直接去生化處理；未蒸發(fā)污水酚濃度提高，總量減少，同時脫酸效果好，后續(xù)脫酚處理過程干擾小，減小設(shè)備腐蝕、結(jié)垢，及氨對微生物亦有抑制作用。

污水的主要污染物于水的飽和蒸汽壓曲線圖

3 試驗結(jié)果與討論

3.1 試驗

3.1.1 試驗?zāi)康?/p>

真空下氨的分離效果及數(shù)據(jù)、確定最佳的控制負壓、溫度及分離時間。

3.1.2 試驗器材

恒溫電熱套1個（220vac），干餾器1000ml（1個），水銀電溫度計一支（0-250℃），直型水冷凝器一個，抽濾瓶（1000ml）一個，抽濾瓶（500ml）一個，膠塞若干，各連接膠管若干，真空壓力表一塊（-0.1～0 MPa），真空泵1臺（2XZ-1型），調(diào)壓玻璃三通一個，電子稱一臺（0-10KG），樣品瓶（500ml）10個。

3.1.3 小試方法

將污水1000g加入真空抽濾瓶，加熱污水溫度100℃，當溫度達到要求值，停止加熱，開真空泵，真空調(diào)到60℃、70℃、80℃、90℃.水溫度對應(yīng)飽和壓力值，直到污水停止沸騰，保持壓力抽提3分、5分、10分，并分析剩余污水的氨含量。通過試驗數(shù)據(jù)，確定真空條件下氨的蒸發(fā)效果。

3.1.4 試驗數(shù)據(jù)

3.2 討論

小試試驗，采集數(shù)據(jù)分析，說明在負壓下氨有較大的分離效果，但還沒達到污水排放的要求，主要的原因是實驗的條件不夠充分，如果生產(chǎn)中使用分離塔，分離的效果將更好，可達到排放標準（氨指標滿足300ml/L），是有前途的工藝路線。

4 展望

魯奇工藝的污水在負壓分離塔中，利用真空條件下氨、H2S、CO2等酸性氣，由水蒸發(fā)將污水降溫至控制溫度60-80℃，在負壓下充分的利用污水蒸發(fā)部分的潛熱與蒸汽引射汽熱量，汽提脫酸蒸汽耗量減低80%；提濃后酚水中酚的濃度增大，提濃的酚中大部分水（80-85%）、污水總量的15-20%，使提酚的能耗減低10-15%，后續(xù)脫酚處理過程干擾小，減小設(shè)備腐蝕、結(jié)垢，及氨對微生物亦有抑制作用。該工藝的節(jié)能效果明顯，預計最大可達到目前常用工藝的50%左右，因此經(jīng)濟效益十分顯著，有較強的推廣意義。endprint

摘 要：文章綜述了魯奇爐的氣化污水預處理工藝的發(fā)展歷史和特性，闡明了預處理氣化污水的價值和意義。并且對氣化污水的處理方法進行了綜合說明。另外對氣化污水的處理方法所存在的問題進行了總結(jié)，并闡述了應(yīng)用熱泵原理對氣化污水進行改性。最后對氣化污水的預處理方法進行了展望并加以具體的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：魯奇爐；氣化；污水；預處理

1 魯奇爐污水處理

1.1 魯奇爐污水處理現(xiàn)狀

魯奇爐是一種應(yīng)用較多，運行穩(wěn)定的煤氣化爐型，常用的爐型具有日產(chǎn)城市煤氣48萬標準立方米的生產(chǎn)能力，日加工原料煤約500噸。由于粗煤氣采用水洗，生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的洗氣廢水量為每小時42噸。目前多采用化工處理流程與生化處理相結(jié)合的方式來治理這部分廢水和焚燒的處理方法。

1.2 化工處理與生化處理結(jié)合的工藝原理及特點

煤氣化廢水來自于煤氣洗滌時產(chǎn)生的高污染廢水，水質(zhì)成分復雜，污染物質(zhì)主要有氨、二氧化碳、單元酚、多元酚、脂肪酸等，硫化氫含量較少。這些物質(zhì)都是極性物質(zhì)，并且氨、二氧化碳和硫化氫在水溶液中是揮發(fā)性的弱電介質(zhì)。廢水中的H2S、CO2等酸性氣體會對處理過程造成干擾，并造成設(shè)備腐蝕、結(jié)垢，而氨對微生物亦有抑制作用，影響后續(xù)的生化處理。酸性氣體及氨在高溫下的溶解度較低，因此采用汽提的方式脫除和回收。溶劑萃取法是從高濃度含酚廢水中回收酚類物質(zhì)的主要方法。該法利用酚在萃取劑中的溶解度大于在水中溶解度的特性，使廢水中酚類物質(zhì)轉(zhuǎn)移至萃取劑中，從而實現(xiàn)酚的脫除。主要工藝流程：脫酸脫氨、萃取、溶劑回收、溶劑汽提、生化系統(tǒng)。

1.3 焚燒法的原理與特點

污水焚燒處理技術(shù)，污水在泵的作用下，經(jīng)過污水噴嘴進入污水焚燒爐，在焚燒爐內(nèi)污水中的污染物經(jīng)過高溫焚燒，產(chǎn)生CO2和H2O等無害物質(zhì)經(jīng)余熱鍋爐換熱后放入大氣。焚燒爐以燃氣為熱源，能耗大，同時單臺處理量小，并排放氣體水蒸氣量大造成設(shè)備腐蝕，適用于污水較少的條件，同時能耗相對的較高，需要的焚燒爐較特殊。

1.4 魯奇爐污水處理的討論

魯奇爐處理的首要問題是能耗大，使魯奇爐產(chǎn)的酚、氨產(chǎn)品無法與成本平衡，環(huán)保投入大，能耗高。成為魯奇發(fā)展的瓶頸問題。因此如能找到降低能耗的方法，使酚、氨等產(chǎn)品價值大于污水處理的成本，將使魯奇爐的酚氨回收成為魯奇的優(yōu)點。

2 魯奇污水余熱利用-熱泵原理

2.1 目的

（1）為改善污水預處理流程的處理效果和操作性能，基本消除脫酸汽提塔的結(jié)晶、結(jié)垢現(xiàn)象；（2）為降低污水預處理的能耗；降低氣化污水的處理成本；（3）最大限度將污水中的酚、氨回收利用；（4）將污水含氨量降到300mg/L以下滿足生化的要求。

2.2 原理與特點

污水余熱利用——熱泵原理。

熱由高溫物傳遞到低溫物體，是自然規(guī)律。為提高余熱利用的需要，降低污水處理的能耗，回收污水中的低溫熱量，用于污水提氨。利用熱泵原理，將污水中的顯熱通過減壓轉(zhuǎn)化為氣化潛熱，再恢復壓力，放出潛熱轉(zhuǎn)為顯熱，再將熱量通過換熱加熱低溫污水送回，進行循環(huán)，使熱量得到充分利用。

具體步驟：（1）在負壓分離塔中，利用真空條件下氨、H2S、CO2等酸性氣體的沸點下降，同時控制溫度，使酚類不蒸發(fā)。由水蒸發(fā)將污水降溫至控制溫度60-80℃，在負壓下利用污水的熱能（180℃）和酚與水的沸點不同（高70℃）將水（15-20%）、氨、硫化氫、輕油等，從酚水中分離，由低壓蒸汽引射，進入酸性氣體分離塔，將氨和硫化氫與水分離，此時含氨和硫化氫的酸性污水量大大減少，汽提脫酸蒸汽耗量減低80%；提濃后酚水中酚的濃度增大，提濃的酚和大部分水（80-85%）、焦油、固體物沉淀分離，去油水分離罐分離焦油后，酚水去萃取提酚。（2）充分的利用污水蒸發(fā)部分的潛熱與蒸汽引射汽熱量，廢水中的氨、H2S、CO2等酸性氣體不用另提供熱量。即可滿足酸性氣的分離。改變對全部的污水汽提脫酸，汽提用汽量較大，用汽量只是全部汽提脫酸的約10%。（3）真空蒸發(fā)的水量占污水總量的15-20%，此部分水含酚量小，水量少，再經(jīng)脫氨后去油水分離罐，分離輕油，污水可直接去生化處理；未蒸發(fā)污水酚濃度提高，總量減少，同時脫酸效果好，后續(xù)脫酚處理過程干擾小，減小設(shè)備腐蝕、結(jié)垢，及氨對微生物亦有抑制作用。

污水的主要污染物于水的飽和蒸汽壓曲線圖

3 試驗結(jié)果與討論

3.1 試驗

3.1.1 試驗?zāi)康?/p>

真空下氨的分離效果及數(shù)據(jù)、確定最佳的控制負壓、溫度及分離時間。

3.1.2 試驗器材

恒溫電熱套1個（220vac），干餾器1000ml（1個），水銀電溫度計一支（0-250℃），直型水冷凝器一個，抽濾瓶（1000ml）一個，抽濾瓶（500ml）一個，膠塞若干，各連接膠管若干，真空壓力表一塊（-0.1～0 MPa），真空泵1臺（2XZ-1型），調(diào)壓玻璃三通一個，電子稱一臺（0-10KG），樣品瓶（500ml）10個。

3.1.3 小試方法

將污水1000g加入真空抽濾瓶，加熱污水溫度100℃，當溫度達到要求值，停止加熱，開真空泵，真空調(diào)到60℃、70℃、80℃、90℃.水溫度對應(yīng)飽和壓力值，直到污水停止沸騰，保持壓力抽提3分、5分、10分，并分析剩余污水的氨含量。通過試驗數(shù)據(jù)，確定真空條件下氨的蒸發(fā)效果。

3.1.4 試驗數(shù)據(jù)

3.2 討論

小試試驗，采集數(shù)據(jù)分析，說明在負壓下氨有較大的分離效果，但還沒達到污水排放的要求，主要的原因是實驗的條件不夠充分，如果生產(chǎn)中使用分離塔，分離的效果將更好，可達到排放標準（氨指標滿足300ml/L），是有前途的工藝路線。

4 展望

魯奇工藝的污水在負壓分離塔中，利用真空條件下氨、H2S、CO2等酸性氣，由水蒸發(fā)將污水降溫至控制溫度60-80℃，在負壓下充分的利用污水蒸發(fā)部分的潛熱與蒸汽引射汽熱量，汽提脫酸蒸汽耗量減低80%；提濃后酚水中酚的濃度增大，提濃的酚中大部分水（80-85%）、污水總量的15-20%，使提酚的能耗減低10-15%，后續(xù)脫酚處理過程干擾小，減小設(shè)備腐蝕、結(jié)垢，及氨對微生物亦有抑制作用。該工藝的節(jié)能效果明顯，預計最大可達到目前常用工藝的50%左右，因此經(jīng)濟效益十分顯著，有較強的推廣意義。endprint

摘 要：文章綜述了魯奇爐的氣化污水預處理工藝的發(fā)展歷史和特性，闡明了預處理氣化污水的價值和意義。并且對氣化污水的處理方法進行了綜合說明。另外對氣化污水的處理方法所存在的問題進行了總結(jié)，并闡述了應(yīng)用熱泵原理對氣化污水進行改性。最后對氣化污水的預處理方法進行了展望并加以具體的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：魯奇爐；氣化；污水；預處理

1 魯奇爐污水處理

1.1 魯奇爐污水處理現(xiàn)狀

魯奇爐是一種應(yīng)用較多，運行穩(wěn)定的煤氣化爐型，常用的爐型具有日產(chǎn)城市煤氣48萬標準立方米的生產(chǎn)能力，日加工原料煤約500噸。由于粗煤氣采用水洗，生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的洗氣廢水量為每小時42噸。目前多采用化工處理流程與生化處理相結(jié)合的方式來治理這部分廢水和焚燒的處理方法。

1.2 化工處理與生化處理結(jié)合的工藝原理及特點

煤氣化廢水來自于煤氣洗滌時產(chǎn)生的高污染廢水，水質(zhì)成分復雜，污染物質(zhì)主要有氨、二氧化碳、單元酚、多元酚、脂肪酸等，硫化氫含量較少。這些物質(zhì)都是極性物質(zhì)，并且氨、二氧化碳和硫化氫在水溶液中是揮發(fā)性的弱電介質(zhì)。廢水中的H2S、CO2等酸性氣體會對處理過程造成干擾，并造成設(shè)備腐蝕、結(jié)垢，而氨對微生物亦有抑制作用，影響后續(xù)的生化處理。酸性氣體及氨在高溫下的溶解度較低，因此采用汽提的方式脫除和回收。溶劑萃取法是從高濃度含酚廢水中回收酚類物質(zhì)的主要方法。該法利用酚在萃取劑中的溶解度大于在水中溶解度的特性，使廢水中酚類物質(zhì)轉(zhuǎn)移至萃取劑中，從而實現(xiàn)酚的脫除。主要工藝流程：脫酸脫氨、萃取、溶劑回收、溶劑汽提、生化系統(tǒng)。

1.3 焚燒法的原理與特點

污水焚燒處理技術(shù)，污水在泵的作用下，經(jīng)過污水噴嘴進入污水焚燒爐，在焚燒爐內(nèi)污水中的污染物經(jīng)過高溫焚燒，產(chǎn)生CO2和H2O等無害物質(zhì)經(jīng)余熱鍋爐換熱后放入大氣。焚燒爐以燃氣為熱源，能耗大，同時單臺處理量小，并排放氣體水蒸氣量大造成設(shè)備腐蝕，適用于污水較少的條件，同時能耗相對的較高，需要的焚燒爐較特殊。

1.4 魯奇爐污水處理的討論

魯奇爐處理的首要問題是能耗大，使魯奇爐產(chǎn)的酚、氨產(chǎn)品無法與成本平衡，環(huán)保投入大，能耗高。成為魯奇發(fā)展的瓶頸問題。因此如能找到降低能耗的方法，使酚、氨等產(chǎn)品價值大于污水處理的成本，將使魯奇爐的酚氨回收成為魯奇的優(yōu)點。

2 魯奇污水余熱利用-熱泵原理

2.1 目的

（1）為改善污水預處理流程的處理效果和操作性能，基本消除脫酸汽提塔的結(jié)晶、結(jié)垢現(xiàn)象；（2）為降低污水預處理的能耗；降低氣化污水的處理成本；（3）最大限度將污水中的酚、氨回收利用；（4）將污水含氨量降到300mg/L以下滿足生化的要求。

2.2 原理與特點

污水余熱利用——熱泵原理。

熱由高溫物傳遞到低溫物體，是自然規(guī)律。為提高余熱利用的需要，降低污水處理的能耗，回收污水中的低溫熱量，用于污水提氨。利用熱泵原理，將污水中的顯熱通過減壓轉(zhuǎn)化為氣化潛熱，再恢復壓力，放出潛熱轉(zhuǎn)為顯熱，再將熱量通過換熱加熱低溫污水送回，進行循環(huán)，使熱量得到充分利用。

具體步驟：（1）在負壓分離塔中，利用真空條件下氨、H2S、CO2等酸性氣體的沸點下降，同時控制溫度，使酚類不蒸發(fā)。由水蒸發(fā)將污水降溫至控制溫度60-80℃，在負壓下利用污水的熱能（180℃）和酚與水的沸點不同（高70℃）將水（15-20%）、氨、硫化氫、輕油等，從酚水中分離，由低壓蒸汽引射，進入酸性氣體分離塔，將氨和硫化氫與水分離，此時含氨和硫化氫的酸性污水量大大減少，汽提脫酸蒸汽耗量減低80%；提濃后酚水中酚的濃度增大，提濃的酚和大部分水（80-85%）、焦油、固體物沉淀分離，去油水分離罐分離焦油后，酚水去萃取提酚。（2）充分的利用污水蒸發(fā)部分的潛熱與蒸汽引射汽熱量，廢水中的氨、H2S、CO2等酸性氣體不用另提供熱量。即可滿足酸性氣的分離。改變對全部的污水汽提脫酸，汽提用汽量較大，用汽量只是全部汽提脫酸的約10%。（3）真空蒸發(fā)的水量占污水總量的15-20%，此部分水含酚量小，水量少，再經(jīng)脫氨后去油水分離罐，分離輕油，污水可直接去生化處理；未蒸發(fā)污水酚濃度提高，總量減少，同時脫酸效果好，后續(xù)脫酚處理過程干擾小，減小設(shè)備腐蝕、結(jié)垢，及氨對微生物亦有抑制作用。

污水的主要污染物于水的飽和蒸汽壓曲線圖

3 試驗結(jié)果與討論

3.1 試驗

3.1.1 試驗?zāi)康?/p>

真空下氨的分離效果及數(shù)據(jù)、確定最佳的控制負壓、溫度及分離時間。

3.1.2 試驗器材

恒溫電熱套1個（220vac），干餾器1000ml（1個），水銀電溫度計一支（0-250℃），直型水冷凝器一個，抽濾瓶（1000ml）一個，抽濾瓶（500ml）一個，膠塞若干，各連接膠管若干，真空壓力表一塊（-0.1～0 MPa），真空泵1臺（2XZ-1型），調(diào)壓玻璃三通一個，電子稱一臺（0-10KG），樣品瓶（500ml）10個。

3.1.3 小試方法

將污水1000g加入真空抽濾瓶，加熱污水溫度100℃，當溫度達到要求值，停止加熱，開真空泵，真空調(diào)到60℃、70℃、80℃、90℃.水溫度對應(yīng)飽和壓力值，直到污水停止沸騰，保持壓力抽提3分、5分、10分，并分析剩余污水的氨含量。通過試驗數(shù)據(jù)，確定真空條件下氨的蒸發(fā)效果。

3.1.4 試驗數(shù)據(jù)

3.2 討論

小試試驗，采集數(shù)據(jù)分析，說明在負壓下氨有較大的分離效果，但還沒達到污水排放的要求，主要的原因是實驗的條件不夠充分，如果生產(chǎn)中使用分離塔，分離的效果將更好，可達到排放標準（氨指標滿足300ml/L），是有前途的工藝路線。

4 展望

魯奇工藝的污水在負壓分離塔中，利用真空條件下氨、H2S、CO2等酸性氣，由水蒸發(fā)將污水降溫至控制溫度60-80℃，在負壓下充分的利用污水蒸發(fā)部分的潛熱與蒸汽引射汽熱量，汽提脫酸蒸汽耗量減低80%；提濃后酚水中酚的濃度增大，提濃的酚中大部分水（80-85%）、污水總量的15-20%，使提酚的能耗減低10-15%，后續(xù)脫酚處理過程干擾小，減小設(shè)備腐蝕、結(jié)垢，及氨對微生物亦有抑制作用。該工藝的節(jié)能效果明顯，預計最大可達到目前常用工藝的50%左右，因此經(jīng)濟效益十分顯著，有較強的推廣意義。endprint