一种甲醇芳构化工艺废水处理的系统与方法
【专利摘要】一种甲醇芳构化工艺废水处理的系统，包括用于除去废水中大部分有机物的高温汽提装置、用于去除出高温汽提装置的废水中有机酸及部分有机物的碳介质吸收装置以及用于将出碳介质吸收装置的废水中的有机酸降低至痕量的一个阴离子交换系统，处理时，甲醇芳构化工艺废水首先进入高温汽提装置，在其中除去大量有机物和少量有机酸；然后在碳介质吸收装置中吸收进一步除去有机物和有机酸，最后废水进入阴离子交换系统去除有机酸，使排出废水中的有机酸的浓度小于20ppm，本发明不使用碱液中和能够降低废水中的盐含量，降低后续的处理和利用的困难；能够大幅缩短废水处理的流程，降低废水处理的投资，同时能耗低，碳介质易再生，寿命长，操作成本低。
【专利说明】一种甲醇芳构化工艺废水处理的系统与方法
【技术领域】
[0001]本发明属于废水处理【技术领域】，特别涉及一种甲醇芳构化工艺废水处理的系统与方法。
【背景技术】
[0002]芳烃是现代化学工业中的重要基础原料，传统上芳烃主要来源于石油加工过程，其原料主要是石脑油，今年来使用含氧化合物制芳烃工艺特别是甲醇\ 二甲醚制芳烃工艺已经日趋成熟，有望在近年间完成工业化应用。
[0003]而目前尚未考虑对于甲醇芳构化过程废水处理与回用过程的系统与工艺方面的报道，而与目前的废水处理工艺相比甲醇制芳烃过程废水的处理具有自身的特点:
[0004]1.废水中有一定的石油类物质和醇类物质，有机物含量较高。
[0005]2.废水中含有一定的酸性有机物。
[0006]3.废水中氨氮量和酚类含量较低。
[0007]目前，在石油化工和煤化工过程反应过程中产生大量的含有机酸的含油污水的，其处理方法一般都采用常规的处理方法，首先经过格栅和气浮装置除去废水中的油污，然后采用大量碱中和废水中的有机酸，然后进一步通过生物处理和深度处理达到污水的回用效果，在中和过程中会在废水中生成大量的盐类物质，会影响废水在会用系统中的应用，同时也会抑制废水处理过程中生物处理过程中的微生物，给后续的处理和综合处理带来困难。总的来说，这种处理方式流程长，投资大，处理单位废水的运行费用较高，运行不稳定。
【发明内容】
[0008]本发明提供了一种甲醇芳构化工艺废水处理的系统与方法，克服了上述有机酸有机废水处理过程中，采用中和过程产生大量的盐类物质，给后续的处理和综合处理带来困难及现有处理方法流程长，投资大，处理单位废水的运行费用较高，运行不稳定的缺点。
[0009]为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是:
[0010]一种甲醇芳构化工艺废水处理的系统，包括:
[0011]用于除去废水中大部分有机物的高温汽提装置I ;
[0012]接所述高温汽提装置1，用于去除出高温汽提装置I的废水中有机酸及部分有机物的碳介质吸收装置2 ；
[0013]以及接所述碳介质吸收装置2，用于将出碳介质吸收装置2的废水中的有机酸降低至痕量的一个阴离子交换系统3。
[0014]所述高温汽提装置I由一个或者两个汽提塔组成。
[0015]所述碳介质吸收装置2由一个或多个碳介质吸收层组成，所述的碳介质为碳纳米管、石墨烯、膨胀石墨、碳纤维和活性炭中的一种或几种。
[0016]所述阴离子交换系统3由两个并联的填充阴离子交换树脂的固定床构成。
[0017]本发明还提供了基于权利要求1所述甲醇芳构化废水处理系统的废水处理方法，包括以下步骤:
[0018]a)污水甲醇芳构化工艺废水首先进入高温汽提装置1，高温汽提装置I底部的温度为100-120°C，在其中除去大量的有机物和少量的有机酸，COD (Cr)小于600，有机酸浓度小于200ppm ；
[0019]b)出高温汽提装置I的废水进入碳介质吸收装置2，吸收除去废水中的有机物和一部分有机酸，其出口废水的COD (Cr)小于200，有机酸浓度小于60ppm ；
[0020]c)出碳介质吸收装置2的废水进入阴离子交换系统3除去废水中的有机酸，使排出废水中的有机酸的浓度小于20ppm。
[0021]所述的阴离子交换除去废水中的有机酸，包括如下步骤:
[0022]a)来自碳介质吸收装置2的废水通过装有弱碱性阴离子交换系统3，部分有机酸被吸附，阴尚子交换系统3出水中有机酸含量小于IOppm ；
[0023]b)阴离子交换系统3出水中有机酸含量大于20ppm，树脂吸附接近饱和，停止吸附，用空气将系统内的液体吹出；
[0024]c)向饱和离子交换系统3中通入5_10wt%的弱碱液进行脱附；
[0025]d)脱附后的离子交换系统3采用空气吹出碱液。
[0026]所述的碱液包括氨水、氢氧化钠、氢氧化钙。
[0027]所述的碳介质吸收装置2吸收除去废水中的有机物和有机酸，包含如下步骤:
[0028]a)来自高温汽提装置I的废水通过装有碳材料的碳介质吸收装置2吸收废水中的有机物和有机酸，出水的COD小于200ppm，有机酸含量小于50ppm ；
[0029]b)碳介质吸收装置2中的出水的COD接近200ppm，有机酸接近60ppm，碳材料接近饱和，停止吸附，采用空气吹出装置的液体；
[0030]c)采用高温水蒸气脱除吸附在碳介质表面的有机物和有机酸，进一步循环使用。
[0031]与现有技术相比，本发明具有以下优点及有益效果:
[0032](I)不使用碱液中和能够降低废水中的盐含量，降低后续的处理和利用的困难；
[0033](2)该方法能够大幅缩短废水处理的流程，降低废水处理的投资。
[0034](3)该方法处理废水的能耗低，碳介质易再生，寿命长，操作成本低。
【专利附图】
【附图说明】
[0035]图1是本发明实施方式的工艺流程图。
【具体实施方式】
[0036]下面结合附图和实施例详细说明本发明的实施方式。
[0037]如图1所示，本发明一种甲醇芳构化废水处理的系统，包括用于除去废水中大部分有机物的高温汽提装置1、用于去除出高温汽提装置I的废水中有机酸及部分有机物的碳介质吸收装置2、以及用于将出碳介质`吸收装置2的废水中的有机酸降低至痕量的一个阴离子交换系统3。其中高温汽提装置I可以由一个或者两个汽提塔组成；碳介质吸收装置2可以由一个或多个碳介质吸收层组成，碳介质可以为碳纳米管、石墨烯、膨胀石墨、碳纤维和活性炭中的一种或几种；阴离子交换系统3可以由两个并联的填充阴离子交换树脂的固定床构成。[0038]根据该系统进行废水处理的方法，首先通过汽提去除大部分有机物，再通过碳介质(碳纳米管、碳纤维或活性炭)吸收去除大部分烃类和有机酸，最后通过离子交换比较彻底地除去酸，使最终的外排水的有机酸的浓度下降至20ppm以下，COD (Cr)下降至200ppm以下。
[0039]本发明采用的甲醇芳构化工艺废水的处理方法包含以下步骤:
[0040]a)污水甲醇芳构化工艺废水首先进入高温汽提装置1，装置底部的温度为100-120oC，除去大量的有机物和少量的有机酸，COD (Cr)小于600，有机酸浓度小于200ppm。
[0041]b)来自高温汽提装置I的废水进入碳介质吸收装置2，吸收除去废水中的有机物和有机酸，其出口废水的COD (Cr)小于200，有机酸浓度小于60ppm。
[0042]c)来自碳介质吸收装置2的废水进入阴离子交换系统3除去有机废水中的有机酸，使派出废水中的有机酸的浓度小于20ppm。
[0043]采用阴离子交换除去废水中的有机酸，包换如下步骤:
[0044]a)来自碳介质吸收装置2的废水通过装有弱碱性阴离子交换系统3,有机酸被吸附，阴尚子交换系统3出水中有机酸含量小于lOppm。
[0045]b)阴离子交换系统3出水中有机酸含量大于20ppm， 树脂吸附接近饱和，停止吸附，用空气将系统内的液体吹出。
[0046]c)向饱和离子交换系统3中通入5_10wt%的弱碱液进行脱附。
[0047]d)脱附后的尚子交换系统3米用空气吹出碱液。
[0048]采用碳介质吸收装置2吸收除去废水中的有机物和有机酸，包含如下步骤:
[0049]a)来自高温汽提装置I的废水通过装有碳材料的碳介质吸收装置2吸收废水中的有机物和有机酸，出水的COD小于160ppm，有机酸含量小于50ppm。
[0050]b)碳介质吸收装置2中的出水的COD接近200ppm,有机酸接近60ppm,碳材料接近饱和，停止吸附，采用空气吹出装置的液体。
[0051]c)采用高温水蒸气脱除吸附在碳介质表面的有机物和有机酸，进一步循环使用。
[0052]下面结合图1对本说明技术方案作进一步的说明。
[0053]实施例1
[0054]来自甲醇芳构化系统的废水首先进入单个高温汽提塔，汽提塔底部的温度为120oC，除去大量的有机物和少量的有机酸，出水的COD (Cr)为500，有机酸浓度为200ppm。
[0055]汽提塔的废水进入由两个一级并联的吸收塔组成的碳介质吸收装置2，其中碳介质为碳纳米管，吸收塔由10层碳纳米管吸收层组成，利用碳纳米管吸收除去废水中的有机物和有机酸，其出口废水的COD (Cr)为160，有机酸浓度为50ppm。当碳介质吸收装置的出口废水中COD浓度高于200ppm或有机酸浓度高于60ppm以后，切换吸收塔，然后进行吸收塔中碳材料的再生，由水蒸气入口通入高温水蒸气脱除吸附在碳介质表面的有机物和有机酸，进一步循环使用。
[0056]来自碳介质吸收装置2的废水进入由两个并联的阴离子交换树脂作为填料固定床的阴离子交换系统3除去有机废水中的有机酸，使排出废水中的有机酸的浓度为lOppm。当排出废水中的有机酸的浓度为20ppm，阴离子交换树脂逐渐吸附饱和后，将并联的固定床切换，使用10%的氨水进行再生，再生液外排，当氨水的出口浓度达到入口浓度的95%以上时，表明树脂已经完全再生，停止再生，采用空气吹除系统内的碱液，完成再生工作，可以进一步进行切换使用。
[0057]实施例2
[0058]来自甲醇芳构化系统的废水首先进入单个高温汽提塔，汽提塔底部的温度为IOOoC,除去大量的有机物和少量的有机酸，出水的COD (Cr)为600，有机酸浓度为200ppm。
[0059]汽提塔的废水进入由两个并联的吸收塔组成的碳介质吸收装置2，其中碳介质为石墨烯，吸收塔由IO层石墨烯吸收层组成，利用石墨烯吸收除去废水中的有机物和有机酸，其出口废水的COD (Cr)为140，有机酸浓度为40ppm。当碳介质吸收装置的出口废水中COD浓度高于200ppm或有机酸浓度高于60ppm以后，切换吸收塔，然后进行吸收塔中碳材料的再生，由水蒸气入口通入高温水蒸气脱除吸附在碳介质表面的有机物和有机酸，进一步循环使用。
[0060]来自碳介质吸收装置2的废水进入由两个并联的阴离子交换树脂作为填料固定床的阴离子交换系统3除去有机废水中的有机酸，使排出废水中的有机酸的浓度为lOppm。当排出废水中的有机酸的浓度为20ppm，阴离子交换树脂逐渐吸附饱和后，将并联的固定床切换，使用5%的氢氧化钠进行再生，再生液外排，当氢氧化钠的出口浓度达到入口浓度的95%以上时，表明树脂已经完全再生，停止再生，采用空气吹除系统内的碱液，完成再生工作，可以进一步进行切换使用。
[0061]实施例3
[0062]来自甲醇芳构化系统的废水首先进入单个高温汽提塔，汽提塔底部的温度为IlOoC,除去大量的有机物和少量的有机酸，出水的COD (Cr)为600，有机酸浓度为200ppm。
[0063]汽提塔的废水进入由两个并联的吸收塔组成的碳介质吸收装置2，其中碳介质为膨胀石墨，其吸收塔由5层膨胀石墨`吸收层组成，利用膨胀石墨吸收除去废水中的有机物和有机酸，其出口废水的COD (C`r)为130，有机酸浓度为45ppm。当碳介质吸收装置的出口废水中COD浓度高于200ppm或有机酸浓度高于60ppm以后，切换吸收塔，然后进行吸收塔中碳材料的再生，由水蒸气入口通入高温水蒸气脱除吸附在碳介质表面的有机物和有机酸，进一步循环使用。
[0064]来自碳介质吸收装置2的废水进入由两个并联的阴离子交换树脂作为填料固定床的阴离子交换系统3除去有机废水中的有机酸，使排出废水中的有机酸的浓度为8ppm。当排出废水中的有机酸的浓度为20ppm，阴离子交换树脂逐渐吸附饱和后，将并联的固定床切换，使用5%的氢氧化钙进行再生，再生液外排，当氢氧化钙的出口浓度达到入口浓度的95%以上时，表明树脂已经完全再生，停止再生，采用空气吹除系统内的碱液，完成再生工作，可以进一步进行切换使用。
[0065]实施例4
[0066]来自甲醇芳构化系统的废水首先进入单个高温汽提塔，汽提塔底部的温度为120oC，除去大量的有机物和少量的有机酸，出水的COD (Cr)为500，有机酸浓度为150ppm。
[0067]汽提塔的废水进入由两个并联的吸收塔组成的碳介质吸收装置2，其中碳介质为碳纤维，其吸收塔由20层碳纤维吸收层组成，利用碳纤维吸收除去废水中的有机物和有机酸，其出口废水的COD (Cr)为120，有机酸浓度为40ppm。当碳介质吸收装置的出口废水中COD浓度高于200ppm或有机酸浓度高于60ppm以后，切换吸收塔，然后进行吸收塔中碳材料的再生，由水蒸气入口通入高温水蒸气脱除吸附在碳介质表面的有机物和有机酸，进一步循环使用。
[0068]来自碳介质吸收装置2的废水进入由两个并联的阴离子交换树脂作为填料固定床的阴离子交换系统3除去有机废水中的有机酸，使排出废水中的有机酸的浓度为5ppm。当排出废水中的有机酸的浓度为20ppm，阴离子交换树脂逐渐吸附饱和后，将并联的固定床切换，使用5%的氨水进行再生，再生液外排，当氨水的出口浓度达到入口浓度的95%以上时，表明树脂已经完全再生，停止再生，采用空气吹除系统内的碱液，完成再生工作，可以进一步进行切换使用。
[0069]实施例5
[0070]来自甲醇芳构化系统的废水首先进入单个高温汽提塔，汽提塔底部的温度为120oC，除去大量的有机物和有机酸，出水的COD (Cr)为500，有机酸浓度为150ppm。
[0071]汽提塔的废水进入由两个并联的吸收塔组成的碳介质吸收装置2，其中碳介质为活性炭，其吸收塔由30层活性炭吸收层组成，利用活性炭吸收除去废水中的有机物和有机酸，其出口废水的COD (Cr)为120，有机酸浓度为40ppm。当碳介质吸收装置的出口废水中COD浓度高于200ppm或有机酸浓度高于60ppm以后，切换吸收塔，然后进行吸收塔中碳材料的再生，由水蒸气入口通入高温水蒸气脱除吸附在碳介质表面的有机物和有机酸，进一步循环使用。
[0072]来自碳介质吸收装置2的废水进入由两个并联的阴离子交换树脂作为填料固定床的阴离子交换系统3除去有机废水中的有机酸，使排出废水中的有机酸的浓度为5ppm。当排出废水中的有机酸的浓度为20ppm，阴离子交换树脂逐渐吸附饱和后，将并联的固定床切换，使用5%的氨水进行再生，再生液外排，当氨水的出口浓度达到入口浓度的95%以上时，表明树脂已经完全再生，停止再生，采用空气吹除系统内的碱液，完成再生工作，可以进一步进行切换使用。
【权利要求】
1.一种甲醇芳构化工艺废水处理的系统，其特征在于，包括: 用于除去废水中大部分有机物的高温汽提装置(I)； 接所述高温汽提装置(1)，用于去除出高温汽提装置(I)的废水中有机酸及部分有机物的碳介质吸收装置(2)； 以及接所述碳介质吸收装置(2)，用于将出碳介质吸收装置(2)的废水中的有机酸降低至痕量的一个阴离子交换系统(3)。
2.根据权利要求1所述的甲醇芳构化工艺废水处理的系统与方法，其特征在于，所述高温汽提装置(I)由一个或者两个汽提塔组成。
3.根据权利要求1所述的甲醇芳构化工艺废水处理的系统与方法，其特征在于，所述碳介质吸收装置(2)由一个或多个碳介质吸收层组成，所述的碳介质为碳纳米管、石墨烯、膨胀石墨、碳纤维和活性炭中的一种或几种。
4.根据权利要求1所述的甲醇芳构化工艺废水处理的系统与方法，其特征在于，所述阴离子交换系统(3)由两个并联的填充阴离子交换树脂的固定床构成。
5.基于权利要求1所述甲醇芳构化废水处理系统的废水处理方法，其特征在于，包括以下步骤: a)污水甲醇芳构化工艺废水首先进入高温汽提装置(I)，高温汽提装置(I)底部的温度为100-120°C，在其中除去大量的有机物和少量的有机酸，COD (Cr)小于600，有机酸浓度小于200ppm ； b)出高温汽提装置(I)的废水进入碳介质吸收装置(2)，吸收除去废水中的有机物和一部分有机酸，其出口废水的COD (Cr)小于200，有机酸浓度小于60ppm ；` c)出碳介质吸收装置(2)的废水进入阴离子交换系统(3)除去废水中的有机酸，使排出废水中的有机酸的浓度小于20ppm。
6.根据权利要求5所述甲醇芳构化工艺废水的处理方法，其特征在于，所述的阴离子交换除去废水中的有机酸，包括如下步骤: a)来自碳介质吸收装置(2)的废水通过装有弱碱性阴离子交换系统(3)，部分有机酸被吸附，阴尚子交换系统(3)出水中有机酸含量小于IOppm; b)阴离子交换系统(3)出水中有机酸含量大于20ppm，树脂吸附接近饱和，停止吸附，用空气将系统内的液体吹出； c)向饱和离子交换系统(3)中通入5-10wt%的弱碱液进行脱附； d)脱附后的离子交换系统(3)采用空气吹出碱液。
7.根据权利要求6所述甲醇芳构化工艺废水的处理方法，其特征在于，所述的碱液包括氨水、氢氧化钠、氢氧化钙。
8.根据权利要求6所述甲醇芳构化工艺废水的处理方法，其特征在于，所述的碳介质吸收装置(2)吸收除去废水中的有机物和有机酸，包含如下步骤: a)来自高温汽提装置(I)的废水通过装有碳材料的碳介质吸收装置(2)吸收废水中的有机物和有机酸，出水的COD小于200ppm，有机酸含量小于50ppm ； b)碳介质吸收装置(2)中的出水的COD接近200ppm，有机酸接近60ppm，碳材料接近饱和，停止吸附，采用空气吹出装置的液体； c)采用高温水蒸气脱除吸附在碳介质表面的有机物和有机酸，进一步循环使用。
【文档编号】C02F9/10GK103755087SQ201310492820
【公开日】2014年4月30日 申请日期:2013年10月18日 优先权日:2013年10月18日
【发明者】汤效平, 崔宇, 王彤, 骞伟中, 魏飞, 高长平, 丁焕德 申请人:华电煤业集团有限公司, 清华大学