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，并闡述了應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用。

關鍵詞：魯奇爐；氣化；污水；預處理

1 魯奇爐污水處理

1.1 魯奇爐污水處理現狀

魯奇爐是一種應用較多，運行穩定的煤氣化爐型，常用的爐型具有日產城市煤氣48萬標準立方米的生產能力，日加工原料煤約500噸。由于粗煤氣采用水洗，生產過程中產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合的工藝原理及特點

煤氣化廢水來自于煤氣洗滌時產生的高污染廢水，水質成分復雜，污染物質主要有氨、二氧化碳、單元酚、多元酚、脂肪酸等，硫化氫含量較少。這些物質都是極性物質，并且氨、二氧化碳和硫化氫在水溶液中是揮發性的弱電介質。廢水中的H2S、CO2等酸性氣體會對處理過程造成干擾，并造成設備腐蝕、結垢，而氨對微生物亦有抑制作用，影響后續的生化處理。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，使廢水中酚類物質轉移至萃取劑中，從而實現酚的脫除。主要工藝流程：脫酸脫氨、萃取、溶劑回收、溶劑汽提、生化系統。

1.3 焚燒法的原理與特點

污水焚燒處理技術，污水在泵的作用下，經過污水噴嘴進入污水焚燒爐，在焚燒爐內污水中的污染物經過高溫焚燒，產生CO2和H2O等無害物質經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，使魯奇爐產的酚、氨產品無法與成本平衡，環保投入大，能耗高。成為魯奇發展的瓶頸問題。因此如能找到降低能耗的方法，使酚、氨等產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晶、結垢現象；（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化為氣化潛熱，再恢復壓力，放出潛熱轉為顯熱，再將熱量通過換熱加熱低溫污水送回，進行循環，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。由水蒸發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）真空蒸發的水量占污水總量的15-20%，此部分水含酚量小，水量少，再經脫氨后去油水分離罐，分離輕油，污水可直接去生化處理；未蒸發污水酚濃度提高，總量減少，同時脫酸效果好，后續脫酚處理過程干擾小，減小設備腐蝕、結垢，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 試驗結果與討論

3.1 試驗

3.1.1 試驗目的

真空下氨的分離效果及數據、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，真空調到60℃、70℃、80℃、90℃.水溫度對應飽和壓力值，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。通過試驗數據，確定真空條件下氨的蒸發效果。

3.1.4 試驗數據

3.2 討論

小試試驗，采集數據分析，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%，后續脫酚處理過程干擾小，減小設備腐蝕、結垢，及氨對微生物亦有抑制作用。該工藝的節能效果明顯，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，并闡述了應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用。

關鍵詞：魯奇爐；氣化；污水；預處理

1 魯奇爐污水處理

1.1 魯奇爐污水處理現狀

魯奇爐是一種應用較多，運行穩定的煤氣化爐型，常用的爐型具有日產城市煤氣48萬標準立方米的生產能力，日加工原料煤約500噸。由于粗煤氣采用水洗，生產過程中產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合的工藝原理及特點

煤氣化廢水來自于煤氣洗滌時產生的高污染廢水，水質成分復雜，污染物質主要有氨、二氧化碳、單元酚、多元酚、脂肪酸等，硫化氫含量較少。這些物質都是極性物質，并且氨、二氧化碳和硫化氫在水溶液中是揮發性的弱電介質。廢水中的H2S、CO2等酸性氣體會對處理過程造成干擾，并造成設備腐蝕、結垢，而氨對微生物亦有抑制作用，影響后續的生化處理。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，使廢水中酚類物質轉移至萃取劑中，從而實現酚的脫除。主要工藝流程：脫酸脫氨、萃取、溶劑回收、溶劑汽提、生化系統。

1.3 焚燒法的原理與特點

污水焚燒處理技術，污水在泵的作用下，經過污水噴嘴進入污水焚燒爐，在焚燒爐內污水中的污染物經過高溫焚燒，產生CO2和H2O等無害物質經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，使魯奇爐產的酚、氨產品無法與成本平衡，環保投入大，能耗高。成為魯奇發展的瓶頸問題。因此如能找到降低能耗的方法，使酚、氨等產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晶、結垢現象；（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化為氣化潛熱，再恢復壓力，放出潛熱轉為顯熱，再將熱量通過換熱加熱低溫污水送回，進行循環，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。由水蒸發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）真空蒸發的水量占污水總量的15-20%，此部分水含酚量小，水量少，再經脫氨后去油水分離罐，分離輕油，污水可直接去生化處理；未蒸發污水酚濃度提高，總量減少，同時脫酸效果好，后續脫酚處理過程干擾小，減小設備腐蝕、結垢，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 試驗結果與討論

3.1 試驗

3.1.1 試驗目的

真空下氨的分離效果及數據、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，真空調到60℃、70℃、80℃、90℃.水溫度對應飽和壓力值，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。通過試驗數據，確定真空條件下氨的蒸發效果。

3.1.4 試驗數據

3.2 討論

小試試驗，采集數據分析，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%，后續脫酚處理過程干擾小，減小設備腐蝕、結垢，及氨對微生物亦有抑制作用。該工藝的節能效果明顯，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，并闡述了應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用。

關鍵詞：魯奇爐；氣化；污水；預處理

1 魯奇爐污水處理

1.1 魯奇爐污水處理現狀

魯奇爐是一種應用較多，運行穩定的煤氣化爐型，常用的爐型具有日產城市煤氣48萬標準立方米的生產能力，日加工原料煤約500噸。由于粗煤氣采用水洗，生產過程中產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合的工藝原理及特點

煤氣化廢水來自于煤氣洗滌時產生的高污染廢水，水質成分復雜，污染物質主要有氨、二氧化碳、單元酚、多元酚、脂肪酸等，硫化氫含量較少。這些物質都是極性物質，并且氨、二氧化碳和硫化氫在水溶液中是揮發性的弱電介質。廢水中的H2S、CO2等酸性氣體會對處理過程造成干擾，并造成設備腐蝕、結垢，而氨對微生物亦有抑制作用，影響后續的生化處理。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，使廢水中酚類物質轉移至萃取劑中，從而實現酚的脫除。主要工藝流程：脫酸脫氨、萃取、溶劑回收、溶劑汽提、生化系統。

1.3 焚燒法的原理與特點

污水焚燒處理技術，污水在泵的作用下，經過污水噴嘴進入污水焚燒爐，在焚燒爐內污水中的污染物經過高溫焚燒，產生CO2和H2O等無害物質經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，使魯奇爐產的酚、氨產品無法與成本平衡，環保投入大，能耗高。成為魯奇發展的瓶頸問題。因此如能找到降低能耗的方法，使酚、氨等產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晶、結垢現象；（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化為氣化潛熱，再恢復壓力，放出潛熱轉為顯熱，再將熱量通過換熱加熱低溫污水送回，進行循環，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。由水蒸發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）真空蒸發的水量占污水總量的15-20%，此部分水含酚量小，水量少，再經脫氨后去油水分離罐，分離輕油，污水可直接去生化處理；未蒸發污水酚濃度提高，總量減少，同時脫酸效果好，后續脫酚處理過程干擾小，減小設備腐蝕、結垢，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 試驗結果與討論

3.1 試驗

3.1.1 試驗目的

真空下氨的分離效果及數據、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，真空調到60℃、70℃、80℃、90℃.水溫度對應飽和壓力值，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。通過試驗數據，確定真空條件下氨的蒸發效果。

3.1.4 試驗數據

3.2 討論

小試試驗，采集數據分析，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%，后續脫酚處理過程干擾小，減小設備腐蝕、結垢，及氨對微生物亦有抑制作用。該工藝的節能效果明顯，預計最大可達到目前常用工藝的50%左右，因此經濟效益十分顯著，有較強的推廣意義。endprint