煤气化灰水的高效除杂方法及系统与流程

本发明涉及废水处理
技术领域：
，尤其涉及一种煤气化灰水的高效除杂方法及系统。
背景技术：
：煤气化是指在气化炉中以煤或煤焦作为原料，与氧气、水蒸气或氢气等气化剂作用，在一定温度和压力条件下通过化学反应使煤炭中的可燃部分转化为气体燃料或下游原料的过程。在此过程中，气化炉的急冷水和气化工序的洗涤水中会含有较高的钙镁离子、氨氮、硫化物、SS(悬浮物)等，这部分废水称之为煤气化灰水。煤气化灰水若不经过处理，一部分会在灰水循环系统中沉积积累而造成管道的结垢，造成灰水循环系统的堵塞；另一部分则会随合成气带入其他工序而影响装置的连续运行，缩短运行周期，甚至可能会造成不必要的停车。因此，煤气化装置的灰水处理系统是保证气化炉稳定运行的重要环节。目前针对煤气化灰水的处理主要是经过三级闪蒸降温及脱除溶解性气体，再进入沉降槽，部分气化灰水处理工艺中采用向沉降槽中投加絮凝剂的工艺，进行絮凝、沉降处理部分杂质，沉降槽溢流出的清水进入灰水罐后再由高压泵向系统供水进行回用。但是，在沉降处理时由于灰水来源不同，其组成成分(电导、硬度、SS等)存在着明显差异，水质的成分、温度波动大，因而所需投加的絮凝剂种类和剂量有所不同，在实际使用中存在运行操作复杂、药剂投加量大、运行费用较高等不足。此外，一般煤气化灰水的处理中均未设置硬度、硅、氨氮去除设施，导致该部分水回用到系统后，管道、设备结垢较严重，影响系统稳定运行。技术实现要素：本发明要解决的技术问题在于，提供一种有效去除灰水中钙镁离子、硅、氨氮等杂质，使灰水达到相应标准回用的煤气化灰水的高效除杂方法及煤气化灰水的高效除杂系统。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种煤气化灰水的高效除杂方法，包括以下步骤：S1、将煤气化灰水和石灰浆液混合，调节所述煤气化灰水的pH；S2、将调节pH后的煤气化灰水进行初次絮凝沉淀处理；S3、将经初次絮凝沉淀处理后的煤气化灰水上清液和碳酸钠溶液混合；S4、将步骤S3的混合液进行二次絮凝沉淀处理；S5、将经二次絮凝沉淀处理后的上清液进行吹脱、pH回调处理，得到除杂后的灰水。优选地，步骤S1中，混合石灰浆液将所述煤气化灰水的pH调节为10.5-11。所述石灰浆液为质量分数10％的石灰乳液；优选地，步骤S3中，所述碳酸钠溶液的质量分数为10％。优选地，步骤S2包括：S2.1、将调节pH后的煤气化灰水依次与聚合硫酸铁溶液和聚丙烯酰胺溶液进行反应；S2.2、将步骤S2.1反应后的煤气化灰水进行沉淀处理，以得到煤气化灰水上清液。优选地，步骤S4包括：S4.1、将步骤S3的混合液依次与聚合硫酸铁溶液和聚丙烯酰胺溶液进行反应；S4.2、将步骤S4.1反应后的煤气化灰水进行沉淀处理，以得到煤气化灰水上清液。优选地，所述步骤S5中，采用稀硫酸将吹脱处理后得到的灰水的pH调节至8-8.5。本发明还提供一种煤气化灰水的高效除杂系统，包括包括依次对煤气化灰水进行絮凝沉淀处理的第一沉淀装置和第二沉淀装置、以及对絮凝沉淀处理后的煤气化灰水进行吹脱回调处理的吹脱塔；所述第一沉淀装置包括供所述煤气化灰水和石灰浆液在其中混合的第一反应单元、供所述煤气化灰水在其中进行絮凝反应的第一絮凝反应单元、以及供所述煤气化灰水在其中沉淀的第一沉淀单元；所述第一絮凝反应单元连接在所述第一反应单元和第一沉淀单元之间；所述第二沉淀装置包括供所述煤气化灰水和碳酸钠溶液在其中混合的第二反应单元、供所述煤气化灰水在其中进行絮凝反应的第二絮凝反应单元、以及供所述煤气化灰水在其中沉淀的第二沉淀单元；所述第二絮凝反应单元连接在所述第二反应单元和第二沉淀单元之间；所述第二反应单元连接所述第一沉淀单元，所述吹脱塔位于所述第二沉淀装置的出水侧而连接所述第二沉淀单元。优选地，所述第一絮凝反应单元包括相接的第一聚合硫酸铁溶液反应格和第一聚丙烯酰胺溶液反应格；所述第一聚合硫酸铁溶液反应格与所述第一反应单元连接，所述第一聚丙烯酰胺溶液反应格与所述第一沉淀单元连接；所述第二絮凝反应单元包括相接的第二聚合硫酸铁溶液反应格和第二聚丙烯酰胺溶液反应格；所述第二聚合硫酸铁溶液反应格与所述第二反应单元连接，所述第二聚丙烯酰胺溶液反应格与所述第二沉淀单元连接。优选地，所述第一沉淀单元包括斜板沉淀器。优选地，所述第二沉淀单元包括斜板沉淀器。优选地，该高效除杂系统还包括通过管路连接在所述第二沉淀单元和吹脱塔之间的产水箱、以及设置在所述管路上的水泵；和/或，该高效除杂系统还包括连接所述吹脱塔、收集吹脱回调处理后的灰水的储水箱。优选地，该高效除杂系统还包括与所述第一沉淀单元和第二沉淀单元的底部相连通的污泥浓缩池；和/或，连接在所述第一沉淀装置进水侧的原水池。本发明的有益效果：将硬度含量高的煤气化灰水进行软化处理，可有效去除灰水中的SS、钙镁、氟离子、总硅、氨氮等杂质，使经处理后的灰水达到回用水的标准，解决高温煤气化灰水回用使系统结垢，影响长周期运行的问题，为大型高温煤气化装置气化灰水处理提供保证回用系统可行、稳定的新工艺路线。处理后的灰水中总硬度可控制在200mg/L以下，同时氨氮指标降低到不高于50mg/L，总硅不高于30mg/l，且受温度波动影响小，处理方法操作方便，可有效降低换热器等的结垢风险。附图说明下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：图1是本发明一实施例的煤气化灰水的高效除杂方法流程图；图2是本发明一实施例的煤气化灰水的高效除杂系统的结构示意图。具体实施方式为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。参考图1的流程图，本发明一实施例的煤气化灰水的高效除杂方法，可包括以下步骤：S1、将煤气化灰水和石灰浆液混合，调节煤气化灰水的pH。煤气化灰水为煤气化工艺中排出的灰水，pH通常约为8.5，温度范围为60-70℃，硬度约2000mg/L。该步骤S1中，通过加入适量的石灰浆液，混合在煤气化灰水中，将煤气化灰水的pH值调至10.5-11，有利于后续处理中金属离子的沉淀。石灰浆液可为质量分数10％的石灰乳液。S2、将调节pH后的煤气化灰水进行初次絮凝沉淀处理。步骤S2可包括：S2.1、将调节pH后的煤气化灰水依次与聚合硫酸铁溶液和聚丙烯酰胺溶液进行反应。聚合硫酸铁溶液和聚丙烯酰胺溶液配合灰水中的石灰浆液，促进絮凝效果。具体地，煤气化灰水先与聚合硫酸铁溶液混合反应，再将反应后的煤气化灰水与聚丙烯酰胺溶液混合反应，达到絮凝效果。聚合硫酸铁溶液的用量为煤气化灰水的0.3-0.5％(体积比)；聚丙烯酰胺溶液的用量为煤气化灰水的0.3-0.5％(体积比)。其中，聚合硫酸铁溶液的浓度可为0.1％；聚丙烯酰胺溶液的浓度可为0.1％。S2.2、将步骤S2.1反应后的煤气化灰水进行沉淀处理，以得到煤气化灰水上清液。沉淀处理时间优选5小时。S3、将经初次絮凝沉淀处理后的煤气化灰水上清液和碳酸钠溶液混合。碳酸钠溶液提供碳酸根，以使灰水中的钙镁离子以氢氧化镁和碳酸钙的形式沉淀去除。碳酸钠溶液的用量根据灰水中的钙镁离子浓度而定，以使钙镁离子降至200mg/L一下。优选地，碳酸钠溶液的质量分数为10％。S4、将步骤S3的混合液进行二次絮凝沉淀处理。步骤S4可包括：S4.1、将步骤S3的混合液依次与聚合硫酸铁(PFS)溶液和聚丙烯酰胺(PAM)溶液进行反应。聚合硫酸铁溶液和聚丙烯酰胺溶液配合灰水中的碳酸钠溶液，促进絮凝效果。具体地，煤气化灰水先与聚合硫酸铁溶液混合反应，再将反应后的煤气化灰水与聚丙烯酰胺溶液混合反应，达到絮凝效果。聚合硫酸铁溶液的用量为煤气化灰水的0.3-0.5％(体积比)；聚丙烯酰胺溶液的用量为煤气化灰水的0.3-0.5％(体积比)。其中，聚合硫酸铁溶液的浓度可为0.1％；和聚丙烯酰胺溶液的浓度可为0.1％。S4.2、将步骤S4.1反应后的煤气化灰水进行沉淀处理，以得到煤气化灰水上清液。沉淀处理时间优选5小时。步骤S1-S4中，各步骤的处理的条件温度维持在25-35℃，以充分利用灰水的余热，加快灰水的除杂软化处理过程。S5、将经二次絮凝沉淀处理后的上清液进行吹脱、pH回调处理，得到除杂后的灰水。其中，通过吹脱处理，去除上清液中部分氨氮。采用稀硫酸将吹脱处理后得到的灰水的pH调节至8-8.5左右。除杂后的灰水硬度从大于2000mg/L降至500mg/L以下，同时氨氮从400mg/L降至50mg/L以下，总硅从200mg/L将至30mg/L以下，可回用于气化灰水闪蒸和冷凝系统，大大降低了灰水回用系统过程中对管道、设备的结垢隐患。如图2所示，本发明一实施例的煤气化灰水的高效除杂系统，可包括依次对煤气化灰水进行絮凝沉淀处理的第一沉淀装置10和第二沉淀装置20、以及对絮凝沉淀处理后的煤气化灰水进行吹脱回调处理的吹脱塔30；第一沉淀装置10、第二沉淀装置20和吹脱塔30依次连接。其中，第一沉淀装置10对煤气化灰水进行初次絮凝沉淀处理，可包括供煤气化灰水和石灰浆液在其中混合的第一反应单元11、供煤气化灰水在其中进行絮凝反应的第一絮凝反应单元、以及供煤气化灰水在其中沉淀的第一沉淀单元14；第一絮凝反应单元连接在第一反应单元11和第一沉淀单元14之间。在第一反应单元11中，煤气化灰水和适量的石灰浆液混合，通过石灰浆液对其pH进行调节，将原先的8.5左右调至10.5-11，有利于后续处理煤气化灰水中金属离子的沉淀。第一絮凝反应单元包括相接的第一聚合硫酸铁溶液反应格12和第一聚丙烯酰胺溶液反应格13；第一聚合硫酸铁溶液反应格12与第一反应单元11连接，第一聚丙烯酰胺溶液反应格13与第一沉淀单元14连接，从而煤气化灰水依次经过第一反应单元11、第一聚合硫酸铁溶液反应格12和第一聚丙烯酰胺溶液反应格13，最后到达第一沉淀单元14。第一反应单元11的上部设有连通第一聚合硫酸铁溶液反应格12的出口，在第一反应单元11中与石灰浆液混合后的煤气化灰水从第一反应单元11的上部流出并进入第一聚合硫酸铁溶液反应格12。第一反应单元11、第一聚合硫酸铁溶液反应格12和第一聚丙烯酰胺溶液反应格13三者可以为相互独立的容器或池体结构，通过管道相接通。或者，三者集成在一个池体中，由池体中设置的隔墙隔出依次排布的第一反应单元11、第一聚合硫酸铁溶液反应格12和第一聚丙烯酰胺溶液反应格13。第一沉淀单元14连接第一聚丙烯酰胺溶液反应格13，接收来自第一聚丙烯酰胺溶液反应格13的煤气化灰水，煤气化灰水在其中停留沉淀。本实施例中，第一沉淀单元14包括斜板沉淀器，沉淀物可积聚在其底部，上层清液输出至第二沉淀装置20。第二沉淀装置20对煤气化灰水进行二次絮凝沉淀处理，可包括供煤气化灰水和碳酸钠溶液在其中混合的第二反应单元21、供煤气化灰水在其中进行絮凝反应的第二絮凝反应单元、以及供煤气化灰水在其中沉淀的第二沉淀单元24；第二絮凝反应单元连接在第二反应单元21和第二沉淀单元24之间。第二反应单元21连接第一沉淀单元14，接收来自第一沉淀单元14的经初次絮凝沉淀处理的煤气化灰水。第一沉淀单元14中的煤气化灰水可以溢流方式流至第二反应单元21中。在第二反应单元21中，煤气化灰水和适量的碳酸钠溶液混合，通过碳酸钠溶液提供碳酸根，使灰水中的钙镁离子以氢氧化镁和碳酸钙的形式沉淀去除。第二絮凝反应单元包括相接的第二聚合硫酸铁溶液反应格22和第二聚丙烯酰胺溶液反应格23；第二聚合硫酸铁溶液反应格22与第二反应单元21连接，第二聚丙烯酰胺溶液反应格23与第二沉淀单元24连接，从而煤气化灰水依次经过第二反应单元21、第二聚合硫酸铁溶液反应格22和第二聚丙烯酰胺溶液反应格23，最后到达第二沉淀单元24。第二反应单元21的上部设有进口，用于接收来自第一沉淀单元14的煤气化灰水；第二反应单元21的上部设有连通第二聚合硫酸铁溶液反应格22的出口，在第二反应单元21中与碳酸钠溶液混合后的煤气化灰水从第二反应单元21的上部流出并进入第二聚合硫酸铁溶液反应格22。第二反应单元21、第二聚合硫酸铁溶液反应格22和第二聚丙烯酰胺溶液反应格23三者可以为相互独立的容器或池体结构，通过管道相接通。或者，三者集成在一个池体中，由池体中设置的隔墙隔出依次排布的第二反应单元21、第二聚合硫酸铁溶液反应格22和第二聚丙烯酰胺溶液反应格23。第二沉淀单元24连接第二聚丙烯酰胺溶液反应格23，接收来自第二聚丙烯酰胺溶液反应格23的煤气化灰水，煤气化灰水在其中停留沉淀。吹脱塔30位于第二沉淀装置20的出水侧而连接第二沉淀单元24。本实施例中，第二沉淀单元24包括斜板沉淀器，沉淀物可积聚在其底部，上层清液可以溢流方式输出至吹脱塔30。进一步地，该高效除杂系统还包括通过管路41连接在第二沉淀单元24和吹脱塔30之间的产水箱40、以及设置在管路41上的水泵50。第二沉淀单元24输出的经二次絮凝沉淀处理后的煤气化灰水先储存到产水箱40中，再通过水泵50将产水箱40储存的煤气化灰水泵入吹脱塔30。煤气化灰水在吹脱塔30中进行吹脱处理以去除其中的部分氨氮，而后往吹脱后的煤气化灰水中加入稀硫酸，将其pH调至8-8.5左右。该高效除杂系统还可包括连接吹脱塔30、收集吹脱回调处理后的灰水的储水箱60。除杂后的灰水储存在该储水箱60内，方便回用于气化灰水闪蒸和冷凝系统。此外，该高效除杂系统还可包括连接在第一沉淀装置10进水侧的原水池70。水煤浆气化来的灰水经过原有的沉降槽溢流后送至原水池70，再由原水池70输送至第一沉淀装置10。该高效除杂系统还可包括与第一沉淀单元14和第二沉淀单元24的底部相连通的污泥浓缩池80，接收第一沉淀单元14和第二沉淀单元24排出的沉淀物。本发明的煤气化灰水的高效除杂方法可通过图2所示的煤气化灰水的高效除杂系统实现。参考图1和图2，结合本发明的高效除杂方法和高效除杂系统，对煤气化灰水高效除杂处理时，具体操作如下：煤气化系统的灰水从沉降槽进入原水池70。煤气化灰水从原水池70输送至加有适量石灰浆液的第一反应单元11，从第一反应单元11进入加有聚合硫酸铁溶液的第一聚合硫酸铁溶液反应格12，再从第一聚合硫酸铁溶液反应格12进入加有聚丙烯酰胺溶液的第一聚丙烯酰胺溶液反应格13，最后从第一聚丙烯酰胺溶液反应格13进入第一沉淀单元14。经过适当时间沉淀后，上清液溢流至加有适量碳酸钠溶液的第二反应单元21，再依次经过加有聚合硫酸铁溶液的第二聚合硫酸铁溶液反应格22和加有聚丙烯酰胺溶液的第二聚丙烯酰胺溶液反应格23，再从第二聚丙烯酰胺溶液反应格23进入第二沉淀单元24，经过适当时间沉淀后，上清液溢流至产生箱40。经水泵50将产生箱40中的灰水泵至吹脱塔30以进行吹脱和pH回调处理，完成煤气化灰水的除杂处理。下面以具体实施例对本发明作进一步说明。在常温下将生石灰配制成质量分数10％的石灰浆液，另配制碳酸钠溶液的质量分数为10％，PFS和PAM溶液浓度分别为0.1％、0.1％。煤气化灰水总硬度为1500mg/L，分别在灰水温度为60、45、35℃下按照本发明的高效除杂方法及系统对其进行除杂处理，与原水比较如下表1。表1.煤气化灰水在不同温度下除杂结果另外，在灰水温度为40℃下按照本发明的软化方法及系统对其进行除杂处理，与原水比较如下表2。表2.煤气化灰水在40℃下软化结果pH总硬钙硬总硅氨氮氯根灰水原水8.3115001440195380208实施例48.815012024.446.3200由表1、2数据可知，实施例1中除杂处理后的灰水硬度由1500mg/L降至150mg/L，软化率达到90％以上，氨氮由380mg/L降至46.3mg/L，总硅由195mg/L将至30mg/L以下，氯根基本维持在200mg/L左右无变化。结果表明，本发明的高效除杂方法及系统，能显著去除灰水中的硬度，且运行费用低，可在25-60℃的温度范围内稳定可靠运行，处理后的煤气化灰水回用于灰水系统，减缓灰水系统设备和管道的结垢速率，保证了系统的长周期、稳定运行。以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的
技术领域：
，均同理包括在本发明的专利保护范围内。当前第1页1 2 3