煤氣化灰水的高效除雜方法及系統與流程

本發明涉及廢水處理
技術領域：
，尤其涉及一種煤氣化灰水的高效除雜方法及系統。
背景技術：
：煤氣化是指在氣化爐中以煤或煤焦作為原料，與氧氣、水蒸氣或氫氣等氣化劑作用，在一定溫度和壓力條件下通過化學反應使煤炭中的可燃部分轉化為氣體燃料或下游原料的過程。在此過程中，氣化爐的急冷水和氣化工序的洗滌水中會含有較高的鈣鎂離子、氨氮、硫化物、SS(懸浮物)等，這部分廢水稱之為煤氣化灰水。煤氣化灰水若不經過處理，一部分會在灰水循環系統中沉積積累而造成管道的結垢，造成灰水循環系統的堵塞；另一部分則會隨合成氣帶入其他工序而影響裝置的連續運行，縮短運行周期，甚至可能會造成不必要的停車。因此，煤氣化裝置的灰水處理系統是保證氣化爐穩定運行的重要環節。目前針對煤氣化灰水的處理主要是經過三級閃蒸降溫及脫除溶解性氣體，再進入沉降槽，部分氣化灰水處理工藝中采用向沉降槽中投加絮凝劑的工藝，進行絮凝、沉降處理部分雜質，沉降槽溢流出的清水進入灰水罐后再由高壓泵向系統供水進行回用。但是，在沉降處理時由于灰水來源不同，其組成成分(電導、硬度、SS等)存在著明顯差異，水質的成分、溫度波動大，因而所需投加的絮凝劑種類和劑量有所不同，在實際使用中存在運行操作復雜、藥劑投加量大、運行費用較高等不足。此外，一般煤氣化灰水的處理中均未設置硬度、硅、氨氮去除設施，導致該部分水回用到系統后，管道、設備結垢較嚴重，影響系統穩定運行。技術實現要素：本發明要解決的技術問題在于，提供一種有效去除灰水中鈣鎂離子、硅、氨氮等雜質，使灰水達到相應標準回用的煤氣化灰水的高效除雜方法及煤氣化灰水的高效除雜系統。本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：提供一種煤氣化灰水的高效除雜方法，包括以下步驟：S1、將煤氣化灰水和石灰漿液混合，調節所述煤氣化灰水的pH；S2、將調節pH后的煤氣化灰水進行初次絮凝沉淀處理；S3、將經初次絮凝沉淀處理后的煤氣化灰水上清液和碳酸鈉溶液混合；S4、將步驟S3的混合液進行二次絮凝沉淀處理；S5、將經二次絮凝沉淀處理后的上清液進行吹脫、pH回調處理，得到除雜后的灰水。優選地，步驟S1中，混合石灰漿液將所述煤氣化灰水的pH調節為10.5-11。所述石灰漿液為質量分數10％的石灰乳液；優選地，步驟S3中，所述碳酸鈉溶液的質量分數為10％。優選地，步驟S2包括：S2.1、將調節pH后的煤氣化灰水依次與聚合硫酸鐵溶液和聚丙烯酰胺溶液進行反應；S2.2、將步驟S2.1反應后的煤氣化灰水進行沉淀處理，以得到煤氣化灰水上清液。優選地，步驟S4包括：S4.1、將步驟S3的混合液依次與聚合硫酸鐵溶液和聚丙烯酰胺溶液進行反應；S4.2、將步驟S4.1反應后的煤氣化灰水進行沉淀處理，以得到煤氣化灰水上清液。優選地，所述步驟S5中，采用稀硫酸將吹脫處理后得到的灰水的pH調節至8-8.5。本發明還提供一種煤氣化灰水的高效除雜系統，包括包括依次對煤氣化灰水進行絮凝沉淀處理的第一沉淀裝置和第二沉淀裝置、以及對絮凝沉淀處理后的煤氣化灰水進行吹脫回調處理的吹脫塔；所述第一沉淀裝置包括供所述煤氣化灰水和石灰漿液在其中混合的第一反應單元、供所述煤氣化灰水在其中進行絮凝反應的第一絮凝反應單元、以及供所述煤氣化灰水在其中沉淀的第一沉淀單元；所述第一絮凝反應單元連接在所述第一反應單元和第一沉淀單元之間；所述第二沉淀裝置包括供所述煤氣化灰水和碳酸鈉溶液在其中混合的第二反應單元、供所述煤氣化灰水在其中進行絮凝反應的第二絮凝反應單元、以及供所述煤氣化灰水在其中沉淀的第二沉淀單元；所述第二絮凝反應單元連接在所述第二反應單元和第二沉淀單元之間；所述第二反應單元連接所述第一沉淀單元，所述吹脫塔位于所述第二沉淀裝置的出水側而連接所述第二沉淀單元。優選地，所述第一絮凝反應單元包括相接的第一聚合硫酸鐵溶液反應格和第一聚丙烯酰胺溶液反應格；所述第一聚合硫酸鐵溶液反應格與所述第一反應單元連接，所述第一聚丙烯酰胺溶液反應格與所述第一沉淀單元連接；所述第二絮凝反應單元包括相接的第二聚合硫酸鐵溶液反應格和第二聚丙烯酰胺溶液反應格；所述第二聚合硫酸鐵溶液反應格與所述第二反應單元連接，所述第二聚丙烯酰胺溶液反應格與所述第二沉淀單元連接。優選地，所述第一沉淀單元包括斜板沉淀器。優選地，所述第二沉淀單元包括斜板沉淀器。優選地，該高效除雜系統還包括通過管路連接在所述第二沉淀單元和吹脫塔之間的產水箱、以及設置在所述管路上的水泵；和/或，該高效除雜系統還包括連接所述吹脫塔、收集吹脫回調處理后的灰水的儲水箱。優選地，該高效除雜系統還包括與所述第一沉淀單元和第二沉淀單元的底部相連通的污泥濃縮池；和/或，連接在所述第一沉淀裝置進水側的原水池。本發明的有益效果：將硬度含量高的煤氣化灰水進行軟化處理，可有效去除灰水中的SS、鈣鎂、氟離子、總硅、氨氮等雜質，使經處理后的灰水達到回用水的標準，解決高溫煤氣化灰水回用使系統結垢，影響長周期運行的問題，為大型高溫煤氣化裝置氣化灰水處理提供保證回用系統可行、穩定的新工藝路線。處理后的灰水中總硬度可控制在200mg/L以下，同時氨氮指標降低到不高于50mg/L，總硅不高于30mg/l，且受溫度波動影響小，處理方法操作方便，可有效降低換熱器等的結垢風險。附圖說明下面將結合附圖及實施例對本發明作進一步說明，附圖中：圖1是本發明一實施例的煤氣化灰水的高效除雜方法流程圖；圖2是本發明一實施例的煤氣化灰水的高效除雜系統的結構示意圖。具體實施方式為了對本發明的技術特征、目的和效果有更加清楚的理解，現對照附圖詳細說明本發明的具體實施方式。參考圖1的流程圖，本發明一實施例的煤氣化灰水的高效除雜方法，可包括以下步驟：S1、將煤氣化灰水和石灰漿液混合，調節煤氣化灰水的pH。煤氣化灰水為煤氣化工藝中排出的灰水，pH通常約為8.5，溫度范圍為60-70℃，硬度約2000mg/L。該步驟S1中，通過加入適量的石灰漿液，混合在煤氣化灰水中，將煤氣化灰水的pH值調至10.5-11，有利于后續處理中金屬離子的沉淀。石灰漿液可為質量分數10％的石灰乳液。S2、將調節pH后的煤氣化灰水進行初次絮凝沉淀處理。步驟S2可包括：S2.1、將調節pH后的煤氣化灰水依次與聚合硫酸鐵溶液和聚丙烯酰胺溶液進行反應。聚合硫酸鐵溶液和聚丙烯酰胺溶液配合灰水中的石灰漿液，促進絮凝效果。具體地，煤氣化灰水先與聚合硫酸鐵溶液混合反應，再將反應后的煤氣化灰水與聚丙烯酰胺溶液混合反應，達到絮凝效果。聚合硫酸鐵溶液的用量為煤氣化灰水的0.3-0.5％(體積比)；聚丙烯酰胺溶液的用量為煤氣化灰水的0.3-0.5％(體積比)。其中，聚合硫酸鐵溶液的濃度可為0.1％；聚丙烯酰胺溶液的濃度可為0.1％。S2.2、將步驟S2.1反應后的煤氣化灰水進行沉淀處理，以得到煤氣化灰水上清液。沉淀處理時間優選5小時。S3、將經初次絮凝沉淀處理后的煤氣化灰水上清液和碳酸鈉溶液混合。碳酸鈉溶液提供碳酸根，以使灰水中的鈣鎂離子以氫氧化鎂和碳酸鈣的形式沉淀去除。碳酸鈉溶液的用量根據灰水中的鈣鎂離子濃度而定，以使鈣鎂離子降至200mg/L一下。優選地，碳酸鈉溶液的質量分數為10％。S4、將步驟S3的混合液進行二次絮凝沉淀處理。步驟S4可包括：S4.1、將步驟S3的混合液依次與聚合硫酸鐵(PFS)溶液和聚丙烯酰胺(PAM)溶液進行反應。聚合硫酸鐵溶液和聚丙烯酰胺溶液配合灰水中的碳酸鈉溶液，促進絮凝效果。具體地，煤氣化灰水先與聚合硫酸鐵溶液混合反應，再將反應后的煤氣化灰水與聚丙烯酰胺溶液混合反應，達到絮凝效果。聚合硫酸鐵溶液的用量為煤氣化灰水的0.3-0.5％(體積比)；聚丙烯酰胺溶液的用量為煤氣化灰水的0.3-0.5％(體積比)。其中，聚合硫酸鐵溶液的濃度可為0.1％；和聚丙烯酰胺溶液的濃度可為0.1％。S4.2、將步驟S4.1反應后的煤氣化灰水進行沉淀處理，以得到煤氣化灰水上清液。沉淀處理時間優選5小時。步驟S1-S4中，各步驟的處理的條件溫度維持在25-35℃，以充分利用灰水的余熱，加快灰水的除雜軟化處理過程。S5、將經二次絮凝沉淀處理后的上清液進行吹脫、pH回調處理，得到除雜后的灰水。其中，通過吹脫處理，去除上清液中部分氨氮。采用稀硫酸將吹脫處理后得到的灰水的pH調節至8-8.5左右。除雜后的灰水硬度從大于2000mg/L降至500mg/L以下，同時氨氮從400mg/L降至50mg/L以下，總硅從200mg/L將至30mg/L以下，可回用于氣化灰水閃蒸和冷凝系統，大大降低了灰水回用系統過程中對管道、設備的結垢隱患。如圖2所示，本發明一實施例的煤氣化灰水的高效除雜系統，可包括依次對煤氣化灰水進行絮凝沉淀處理的第一沉淀裝置10和第二沉淀裝置20、以及對絮凝沉淀處理后的煤氣化灰水進行吹脫回調處理的吹脫塔30；第一沉淀裝置10、第二沉淀裝置20和吹脫塔30依次連接。其中，第一沉淀裝置10對煤氣化灰水進行初次絮凝沉淀處理，可包括供煤氣化灰水和石灰漿液在其中混合的第一反應單元11、供煤氣化灰水在其中進行絮凝反應的第一絮凝反應單元、以及供煤氣化灰水在其中沉淀的第一沉淀單元14；第一絮凝反應單元連接在第一反應單元11和第一沉淀單元14之間。在第一反應單元11中，煤氣化灰水和適量的石灰漿液混合，通過石灰漿液對其pH進行調節，將原先的8.5左右調至10.5-11，有利于后續處理煤氣化灰水中金屬離子的沉淀。第一絮凝反應單元包括相接的第一聚合硫酸鐵溶液反應格12和第一聚丙烯酰胺溶液反應格13；第一聚合硫酸鐵溶液反應格12與第一反應單元11連接，第一聚丙烯酰胺溶液反應格13與第一沉淀單元14連接，從而煤氣化灰水依次經過第一反應單元11、第一聚合硫酸鐵溶液反應格12和第一聚丙烯酰胺溶液反應格13，最后到達第一沉淀單元14。第一反應單元11的上部設有連通第一聚合硫酸鐵溶液反應格12的出口，在第一反應單元11中與石灰漿液混合后的煤氣化灰水從第一反應單元11的上部流出并進入第一聚合硫酸鐵溶液反應格12。第一反應單元11、第一聚合硫酸鐵溶液反應格12和第一聚丙烯酰胺溶液反應格13三者可以為相互獨立的容器或池體結構，通過管道相接通。或者，三者集成在一個池體中，由池體中設置的隔墻隔出依次排布的第一反應單元11、第一聚合硫酸鐵溶液反應格12和第一聚丙烯酰胺溶液反應格13。第一沉淀單元14連接第一聚丙烯酰胺溶液反應格13，接收來自第一聚丙烯酰胺溶液反應格13的煤氣化灰水，煤氣化灰水在其中停留沉淀。本實施例中，第一沉淀單元14包括斜板沉淀器，沉淀物可積聚在其底部，上層清液輸出至第二沉淀裝置20。第二沉淀裝置20對煤氣化灰水進行二次絮凝沉淀處理，可包括供煤氣化灰水和碳酸鈉溶液在其中混合的第二反應單元21、供煤氣化灰水在其中進行絮凝反應的第二絮凝反應單元、以及供煤氣化灰水在其中沉淀的第二沉淀單元24；第二絮凝反應單元連接在第二反應單元21和第二沉淀單元24之間。第二反應單元21連接第一沉淀單元14，接收來自第一沉淀單元14的經初次絮凝沉淀處理的煤氣化灰水。第一沉淀單元14中的煤氣化灰水可以溢流方式流至第二反應單元21中。在第二反應單元21中，煤氣化灰水和適量的碳酸鈉溶液混合，通過碳酸鈉溶液提供碳酸根，使灰水中的鈣鎂離子以氫氧化鎂和碳酸鈣的形式沉淀去除。第二絮凝反應單元包括相接的第二聚合硫酸鐵溶液反應格22和第二聚丙烯酰胺溶液反應格23；第二聚合硫酸鐵溶液反應格22與第二反應單元21連接，第二聚丙烯酰胺溶液反應格23與第二沉淀單元24連接，從而煤氣化灰水依次經過第二反應單元21、第二聚合硫酸鐵溶液反應格22和第二聚丙烯酰胺溶液反應格23，最后到達第二沉淀單元24。第二反應單元21的上部設有進口，用于接收來自第一沉淀單元14的煤氣化灰水；第二反應單元21的上部設有連通第二聚合硫酸鐵溶液反應格22的出口，在第二反應單元21中與碳酸鈉溶液混合后的煤氣化灰水從第二反應單元21的上部流出并進入第二聚合硫酸鐵溶液反應格22。第二反應單元21、第二聚合硫酸鐵溶液反應格22和第二聚丙烯酰胺溶液反應格23三者可以為相互獨立的容器或池體結構，通過管道相接通。或者，三者集成在一個池體中，由池體中設置的隔墻隔出依次排布的第二反應單元21、第二聚合硫酸鐵溶液反應格22和第二聚丙烯酰胺溶液反應格23。第二沉淀單元24連接第二聚丙烯酰胺溶液反應格23，接收來自第二聚丙烯酰胺溶液反應格23的煤氣化灰水，煤氣化灰水在其中停留沉淀。吹脫塔30位于第二沉淀裝置20的出水側而連接第二沉淀單元24。本實施例中，第二沉淀單元24包括斜板沉淀器，沉淀物可積聚在其底部，上層清液可以溢流方式輸出至吹脫塔30。進一步地，該高效除雜系統還包括通過管路41連接在第二沉淀單元24和吹脫塔30之間的產水箱40、以及設置在管路41上的水泵50。第二沉淀單元24輸出的經二次絮凝沉淀處理后的煤氣化灰水先儲存到產水箱40中，再通過水泵50將產水箱40儲存的煤氣化灰水泵入吹脫塔30。煤氣化灰水在吹脫塔30中進行吹脫處理以去除其中的部分氨氮，而后往吹脫后的煤氣化灰水中加入稀硫酸，將其pH調至8-8.5左右。該高效除雜系統還可包括連接吹脫塔30、收集吹脫回調處理后的灰水的儲水箱60。除雜后的灰水儲存在該儲水箱60內，方便回用于氣化灰水閃蒸和冷凝系統。此外，該高效除雜系統還可包括連接在第一沉淀裝置10進水側的原水池70。水煤漿氣化來的灰水經過原有的沉降槽溢流后送至原水池70，再由原水池70輸送至第一沉淀裝置10。該高效除雜系統還可包括與第一沉淀單元14和第二沉淀單元24的底部相連通的污泥濃縮池80，接收第一沉淀單元14和第二沉淀單元24排出的沉淀物。本發明的煤氣化灰水的高效除雜方法可通過圖2所示的煤氣化灰水的高效除雜系統實現。參考圖1和圖2，結合本發明的高效除雜方法和高效除雜系統，對煤氣化灰水高效除雜處理時，具體操作如下：煤氣化系統的灰水從沉降槽進入原水池70。煤氣化灰水從原水池70輸送至加有適量石灰漿液的第一反應單元11，從第一反應單元11進入加有聚合硫酸鐵溶液的第一聚合硫酸鐵溶液反應格12，再從第一聚合硫酸鐵溶液反應格12進入加有聚丙烯酰胺溶液的第一聚丙烯酰胺溶液反應格13，最后從第一聚丙烯酰胺溶液反應格13進入第一沉淀單元14。經過適當時間沉淀后，上清液溢流至加有適量碳酸鈉溶液的第二反應單元21，再依次經過加有聚合硫酸鐵溶液的第二聚合硫酸鐵溶液反應格22和加有聚丙烯酰胺溶液的第二聚丙烯酰胺溶液反應格23，再從第二聚丙烯酰胺溶液反應格23進入第二沉淀單元24，經過適當時間沉淀后，上清液溢流至產生箱40。經水泵50將產生箱40中的灰水泵至吹脫塔30以進行吹脫和pH回調處理，完成煤氣化灰水的除雜處理。下面以具體實施例對本發明作進一步說明。在常溫下將生石灰配制成質量分數10％的石灰漿液，另配制碳酸鈉溶液的質量分數為10％，PFS和PAM溶液濃度分別為0.1％、0.1％。煤氣化灰水總硬度為1500mg/L，分別在灰水溫度為60、45、35℃下按照本發明的高效除雜方法及系統對其進行除雜處理，與原水比較如下表1。表1.煤氣化灰水在不同溫度下除雜結果另外，在灰水溫度為40℃下按照本發明的軟化方法及系統對其進行除雜處理，與原水比較如下表2。表2.煤氣化灰水在40℃下軟化結果pH總硬鈣硬總硅氨氮氯根灰水原水8.3115001440195380208實施例48.815012024.446.3200由表1、2數據可知，實施例1中除雜處理后的灰水硬度由1500mg/L降至150mg/L，軟化率達到90％以上，氨氮由380mg/L降至46.3mg/L，總硅由195mg/L將至30mg/L以下，氯根基本維持在200mg/L左右無變化。結果表明，本發明的高效除雜方法及系統，能顯著去除灰水中的硬度，且運行費用低，可在25-60℃的溫度范圍內穩定可靠運行，處理后的煤氣化灰水回用于灰水系統，減緩灰水系統設備和管道的結垢速率，保證了系統的長周期、穩定運行。以上所述僅為本發明的實施例，并非因此限制本發明的專利范圍，凡是利用本發明說明書及附圖內容所作的等效結構或等效流程變換，或直接或間接運用在其他相關的
技術領域：
，均同理包括在本發明的專利保護范圍內。當前第1頁1 2 3