一种煤气化黑灰水处理方法及处理系统与流程

本申请涉及水处理技术领域，特别涉及一种煤气化黑灰水处理方法及处理系统。

背景技术：

煤的高效与清洁利用一直是我国环保和能源领域中的重大技术难题，也是影响我国一次能源比例结构的关键技术之一。随着煤化工产业链的快速发展，煤化工水处理工艺问题得到了行业人士的高度重视，尤其是在煤化工产业发展的过程中，不同的气化技术产生的废水的水质、水量均有差异，目前应用较多的气化技术主要碎煤加压气化、粉煤气化和水煤浆气化，这些气化技术利用各种气化炉均会产生渣水，渣水主要由黑水和灰水两部分组成，黑水是由气化炉、洗涤塔、渣水池排出的水。灰水是黑水经过多级闪蒸、絮凝、澄清后形成的水，大部分灰水经脱氧器后循环利用。煤气化处理后产生的黑水和灰水具有高温、高硬度、高悬浮物以及沉降性不好的特点。

黑(灰)水系统是气流床煤气化长周期、稳定运行的关键，而黑(灰)水水质问题又是黑(灰)水系统运行的关键，因此管控好黑(灰)水水质对气化运行非常重要。因为产生的灰水温度较高，tds浓度较大，一般会在3000mg/l以上，在煤制浆过程中，需要添加助熔剂以改善煤气化条件，因而不同程度(因煤种而异)地引入了钙和镁离子，而导致了水中的硬度也比较大(一般在800mg/l～1500mg/l(以caco3计)甚至更高，钙离子、镁离子和二氧化硅等含量高，主要是钙硬度高。因此通常需要对黑(灰)水进行除硬以降低硬度，否则会导致设备、管线结垢严重，影响气化系统的稳定运行。

目前，对于煤气化技术而言，黑(灰)水系统主要存在以下几个需要解决的问题：1、黑(灰)水系统的结垢问题；(2)、当前黑灰水处理过程中需要外排水以维持系统的含盐量，外排水造成污染；(3)、外排水造成的水资源浪费；(4)、为了解决结垢问题，通常需要加入大量的分散剂和阻垢剂，药剂投加量大。需要摸索新的处理工艺以解决上述问题。

技术实现要素：

针对现有技术存在的不足，本申请的目的之一在于提供一种煤气化黑灰水处理方法，其优点是既可以改善系统结垢严重影响系统运行现象，也可以减少外排水的排放，减少水资源浪费的同时降低外排水的污染，还可以减少分散剂和阻垢剂的投加，节约运行成本。

本申请的目的之二在于提供一种实现上述处理方法的处理系统，其优点是通过该系统实现上述方法，可以改善系统结垢严重影响系统运行现象，也可以减少外排水的排放，减少水资源浪费的同时降低外排水的污染，还可以减少分散剂和阻垢剂的投加，节约运行成本。

本申请的上述目的之一是通过以下技术方案得以实现的：一种煤气化黑灰水处理方法，包括以下步骤：

黑水进入沉降槽沉降，沉降得到的清水为灰水，使q1流量灰水进入多功能反应区处理，多功能反应区处理包括除硅、除硬、除氟处理，剩余流量q2的灰水直接进入灰水槽中，经过多功能反应区处理后的灰水有q排外排，剩余部分进入灰水槽中与直接进入灰水槽的灰水混合，得到可循环使用的灰水；；

其中，q排根据灰水槽(2)中所得灰水的循环使用要求来确定；

并且，q1流量和q2流量按照以下方式确定：

对沉降槽的灰水进行总硅含量si1、总硬度h1以及氟化物总含量f1进水水质的测量，设定灰水槽的灰水出水水质要求最大值为水质设定值，分别为总硅含量si0、总硬度h0以及氟化物总含量f0，将进水水质测定值分别与水质设定值进行对应比较；

当si1≤si0、h1≤h0且f1≤f0的时候，q1为0，沉降得到的灰水除q排外直接进入灰水槽内；当si1、h1以及f1中有任意一个测量值大于水质设定值，q1按照以下公式计算：

以总硬度h0为参数按照公式(a)计算q1：

q1/q0＝(h1-h0)/(h1-300)…………………………(a)

式(a)中，q0为沉降后得到灰水的总流量，单位为mg/l；

以总硅含量si0为参数按照公式(b)计算q1：

q1/q0＝(si1-si0)/(si1-30)…………………………(b)；

以氟化物总含量f0为参数按照公式(c)计算q1：

q1/q0＝(f1-f0)/(f1-5)…………………………(c)；

若是si1、h1以及f1中有一个参数测量值大于水质设定值，则q1为不合格参数对应公式计算的值，q2＝q0-q1；若是si1、h1以及f1中至少有两个参数测量值大于水质设定值，则q1取不合格参数对应公式计算值的最大值，q2＝q0-q1。

通过采用上述技术方案，本申请中首先将沉降后的清水与水质设定值进行比较，检测是否合格，合格的灰水直接进入灰水槽，而灰水若是不合格，灰水中硅含量较大，且硬度高、氟含量也较高，其直接进入后续单元容易结垢，本申请中将沉降后的灰水分流先进入多功能区内进行除硅、除硬以及除氟，经过处理后水中的硬度、硅、氟化物以及含盐量均会大大降低，然后与未处理、直接进入灰水槽的灰水直接混合，既可以降低后续处理过程中系统结垢可能性，防止结垢严重影响系统的运行，保证气化系统可以平稳运行，而且相较于现有技术中沉降后的灰水直接进入灰水槽中添加分散剂和阻垢剂，可以大大减小分散剂和阻垢剂的添加量，甚至不需要添加阻垢剂，节约运行成本和药剂成本。另外，通过对进入多功能区进行处理的最大水流量q1的确定，可以精准控制多功能区内处理流量，进而据此可以确定投加的药剂量，不会造成药剂的浪费投加。

为了维持整个运行系统中的硬度、总硅以及盐度平衡，通常在沉降槽至灰水槽之间会外排部分灰水，也会补充脱盐水，本申请中部分水进入多功能反应区处理后降低硬度以及含盐量，并将经过多功能反应区处理后的部分水外排可以减小外排水量，由原来的外排水量20-30％降低至仅需要外排10％左右即可，可以减少运行成本，使得更多的灰水经过脱氧处理后可以循环利用，增大灰水循环量，也可以减少脱盐水的补给，节省处理费用，当然也可以使得功能区内除硅除硬以及除氟过程能够更加顺利，形成良性循环系统。而且外排的水先经过多功能反应区处理后降低硬度、含盐量、含硅量以及含氟量，后续进入污水处理厂处理的时候也可以减少污水处理厂的处理压力。

本申请在一较佳示例中可以进一步配置为：沉降后的灰水进入多功能反应区处理操作为：

除硅除硬：向灰水中依次投加除硬除硅药剂，搅拌或曝气；

除氟：向除硅除硬后的灰水中投加除氟药剂，，搅拌或曝气；

絮凝：向除氟后的灰水中投加絮凝剂，搅拌；

沉淀：絮凝后的灰水进行沉淀分离得到的上清液进入灰水槽内。

通过采用上述技术方案，沉降后的灰水首先进行除硬除硅操作，然后进行除氟，在絮凝剂的作用下，细小的矾花迅速聚集形成较大密实的大矾花，然后进行泥水分离，分离后的清水从出水槽流出，实现灰水的除硬除硅和除氟以及悬浮物，既可以减小外排水量，也可以减小分散剂和阻垢剂的添加，而且相较于在灰水槽中加入分散剂和阻垢剂，本申请中的处理方法可以从根源上去掉结垢性离子，从而大大减少后续结垢的风险，从而减少管道维修以及因此而导致的停工检修状况，保证系统的平稳运行，提高工作效率。

本申请在一较佳示例中可以进一步配置为：黑水进入沉降槽沉降之前还进行多级闪蒸处理，黑水进入沉降槽沉降的时候，向沉降槽内投加絮凝剂，沉降后得到的清水为灰水，底部沉淀的污泥压滤后外排。

本申请的上述目的之二是通过以下技术方案得以实现的：一种实现上述处理方法的煤气化黑灰水处理系统，包括沿着污水流动方向依次设置的沉降槽和灰水槽，沉降槽与灰水槽之间设置有第一流通管和第二流通管，第二流通管上设置有对灰水进行除硬、除硅和除氟处理的多功能处理器，多功能处理器包括沿着灰水流动方向依次设置的除硬除硅反应池、除氟池、絮凝池和沉淀池，除硬除硅反应池与沉降槽连通，沉淀池内设置有出水槽，出水槽与灰水槽连通，且出水槽连接有灰水外排泵。

通过采用上述技术方案，处理的时候，对沉降槽内得到的灰水与水质设定值比较，若水质合格，合格灰水直接通过第一流通管进入灰水槽内，当水质不合格，即灰水中硅含量较大，且硬度高、氟含量也较高，则将其部分通过第二流通管进入多功能处理器进行出硬除硅、除氟，剩余部分直接通过第一流通管进入到灰水槽内，进入多功能处理器处理后的灰水除外排部分外进入灰水槽内，与直接进入灰水槽内的灰水混合，降低灰水的整体硬度以及硅含量和氟含量，然后进入气化系统进行循环利用。

本申请在一较佳示例中可以进一步配置为：还包括第一数据采集模块、控制中心和流量控制装置，第一数据采集模块用于采集沉降槽上部灰水总硬度h1、总硅含量si1以及氟化物含量f1进水水质，输出进水水质信号；

控制中心，电连接所述第一数据采集模块，将接收到的进水水质信号与水质设定值信号比较并计算得出对应q1的流量流通信号，输出流量流通信号；

流量控制装置，电连接所述控制中心，设置于第二流通管，用于根据流量流通信号控制第二流通管的通过流量。

通过采用上述技术方案，黑水进沉降槽内沉降后，第一数据采集模块对沉降槽上部灰水中总硬度、总硅含量以及氟化物含量进行检测，将检测值信号传递至控制中心，与控制中心的水质设定值进行比较，当有任意一个检测值的信号不合格的时候，根据对应公式计算得出q1，选取最大值，将该流量流通信号传递至流量调整装置，使得第二流通管内通过q1流量灰水进入多功能处理器处理后，一部分外排，另外一部分进入灰水槽，剩余灰水通过第一流通管流入灰水槽内，混合后用于气化系统循环利用。如此可以实现灰水除硬、除氟和除硅，可以减少后续灰水槽中分散剂和阻垢剂的添加量，甚至不添加，而且可以减少外排管中的外排水，减少污染和水资源浪费，同时可以防止结垢严重影响系统运行。

本申请在一较佳示例中可以进一步配置为：除硬除硅反应池包括沿着灰水流动方向依次连通的除硅反应池和除硬反应池，除硅反应池与沉降槽连通，除硬反应池与除氟池连通，除硅反应池内设置有除硅药剂投加管，除硬反应池内设置有除硬药剂投加管，除氟池(34)内设置有除氟剂投加管，絮凝池内设置有絮凝剂投加管。

通过采用上述技术方案，沉降后的灰水依次进入除硅反应池和除硬反应池内进行除硅除硬，然后进入除氟池内在除氟剂的作用下除氟，然后进入絮凝池内。

本申请在一较佳示例中可以进一步配置为：多功能处理器还包括自动加药装置，除硅药剂投加管、除硬药剂投加管、除氟剂投加管和絮凝剂投加管与所述第一自动加药装置连接；第一自动加药装置与所述控制中心电连接，控制中心接收到进水水质信号时，依据进水水质信号输出除硅药剂、除硬药剂、除氟剂以及絮凝剂的第一投药量控制信号，第一自动加药装置接收到第一投药量控制信号后，依据第一投药量控制信号向除硅反应池、除硬反应池、除氟池和絮凝池内分别加药。

通过采用上述技术方案，依据进入多功能反应器时灰水水质进行药剂投加量的控制，减少药剂浪费的同时处理效果好。

本申请在一较佳示例中可以进一步配置为：所述灰水槽内设置有分散剂投加管和阻垢剂投加管，所述分散剂投加管和阻垢剂投加管连接有第二自动加药装置；

该处理系统还包括第二数据采集模块，第二数据采集模块与控制中心电连接，第二数据采集模块设于灰水槽出水处、用于收集灰水槽出水水质、输出出水水质信号；

第二自动加药装置与所述控制中心电连接，控制中心接收到出水水质信号时，依据出水水质信号输出阻垢剂和分散剂的第二投药量控制信号，第二自动加药装置接收到第二投药量控制信号后，依据第二投药量控制信号向灰水槽内投加阻垢剂和分散剂。

通过采用上述技术方案，在除操作系统以及方法外其它因素导致出水水质不合格的时候，可以投加阻垢剂和分散剂，防止灰水进入气化循环系统的时候结垢。

本申请在一较佳示例中可以进一步配置为：除硅反应池、除硬反应池和除氟池内分别设置有搅拌器或曝气管路。

通过采用上述技术方案，如此设置使得灰水与药剂混合效果更好。

本申请在一较佳示例中可以进一步配置为：所述曝气管路包括与曝气源连通的曝气总管，所述曝气总管连通有至少一个曝气支管，曝气支管的管口处于除硅反应池、除硬反应池或除氟池内且靠近池底一侧。

通过采用上述技术方案，曝气管路的设置，利用曝气实现除硅反应池、除硬反应池或除氟池中污水的搅动混合，减少了结垢的可能性，使得系统运行更加稳定，甚至采用曝气管道取代搅拌器的时候，还可以有效减少前期的设备投资，节约成本。曝气支管的管口处于除硅反应池、除硬反应池或除氟池内且靠近池底一侧，可以对除硅反应池、除硬反应池或除氟池具有更好的曝气效果，并且不会导致曝气管口结垢堵塞。

本申请在一较佳示例中可以进一步配置为：絮凝池远离除氟池一侧通过一过水堰与沉淀池连通，沉淀池内设置有斜管。

通过采用上述技术方案，如此设置，絮凝池内的污水直接进入沉淀池内，增加了在沉淀池内沉淀时间，不会让絮凝池内未反应完成的污水进入斜管处反应，减少斜管处的结垢现象，减少清理斜管的频率，且不会导致斜管的结垢现象严重，导致斜管坍塌，保证水处理系统运行的稳定性。

综上所述，本申请具的有益技术效果为：

1.本申请中将沉降后灰水部分经过多功能反应区处理，降低进入灰水槽内灰水的总硬度、总硅和氟化物以及含盐量，可以降低后续处理过程中系统结垢可能性，降低结垢严重影响系统的运行的概率，保证气化系统可以平稳运行，而且将外排水由20-30％降低至1-％，减少外排水的排放，减少水资源浪费的同时降低外排水的污染，相较于现有技术中沉降后的灰水直接进入灰水槽中添加分散剂和阻垢剂，可以大大减小分散剂和阻垢剂的添加量，甚至不需要添加阻垢剂，节约运行成本和药剂成本；

2.本申请中通过将沉降后得到的灰水水质与水质设定值比较，判断水质是否需要经过多功能反应区处理，通过对进入多功能区进行处理的最大水流量q1的确定，可以精准控制多功能区内处理流量，进而据此可以确定投加的药剂量，不会造成药剂的浪费投加，节约运行成本；3.本申请通过将灰水经过多功能反应器处理后，不仅外排水量减少，而且水中的污染物硬度、硅、氟化物降低很多，避免了此股水在进到污水处理厂这段管道的结垢，并且大大减小了处理难度，降低了污水处理厂的压力；

4.本申请中对灰水槽出水进行水质检测并据此改变控制条件以保障进入气化系统循环利用的水质满足要求。

附图说明

图1是本申请中煤气化黑灰水处理系统的结构示意图；

图2是本申请中体现多功能处理器的结构示意图；

图3是本申请中除硬反应池的侧视图；

图4是本申请中除硬反应池和曝气管理的连接关系示意图；

图5是本申请中体现絮凝池和沉淀池的连接关系示意图；

图6是本申请中体现推流区的结构示意图；

图7是传统煤气化黑灰水处理系统的结构示意图。

图中，1、沉降槽；11、絮凝剂投加管；12、污泥输送泵；13、压滤机；2、灰水槽；21、分散剂投加管；22、阻垢剂投加管；23、第二自动加药装置；3、多功能处理器；31、除硅反应池；311、碱物质投加管；312、镁剂投加管；32、过水堰；33、除硬反应池；331、纯碱投加管；34、除氟池；341、除氟剂投加管；342、过流通道；35、絮凝池；351、导流筒；352、絮凝剂投加环；353、挡板；354、推流区；36、沉淀池；361、斜管；362、刮泥机；363、预沉区；37、曝气管路；371、曝气总管；372、曝气支管；373、阀门；374、固定件；38、搅拌器；39、灰水外排泵；4、第一流通管；5、第二流通管；6、第一数据采集模块；7、控制中心；8、流量控制装置；81、流量计；9、第二数据采集模块。

具体实施方式

以下结合附图对本申请作进一步详细说明。

结合图1，本申请公开的一种煤气化黑灰水处理系统，包括沿着污水流动方向依次设置的沉降槽1和灰水槽2，灰水槽2出水处连接有回用泵。沉降槽1与灰水槽2之间设置有第一流通管4和第二流通管5，第二流通管5上设置有对灰水进行除硬、除硅和除氟处理的多功能处理器3，多功能处理器3出口处与沉降槽1连通，且多功能处理器3出口处还连接有灰水外排泵39。沉降槽1内设置有絮凝剂投加管11，且沉降槽1底部连接有压滤机13，沉降槽1和压滤机13之间还设置有污泥输送泵12。对黑灰水处理的时候，黑水首先进入沉降槽1内，通过絮凝剂投加管11向沉降槽1内投加絮凝剂，在絮凝剂的作用下，沉降槽1内的黑水发生沉降，沉降槽1沉降后得到的清水为灰水，沉降后得到的灰水进入灰水槽2内，灰水槽2内灰水出水经过脱氧处理后循环利用于煤气化的气化系统，而沉降槽1内沉降后得到的污泥在污泥输送泵12的作用下进入压滤机13内进行压滤，然后循环利用于多功能处理器3。

该处理系统还包括对沉降槽1沉降后得到的灰水通过第一流通管4直接进入灰水槽2或者是通过第二流通管5进入灰水槽2的控制系统，通过该控制系统将沉降槽1得到的灰水进水水质检测是否达到水质设定值，该水质设定值为灰水槽2的灰水出水水质要求的最大值，当进水水质测量值满足水质设定值要求的时候，控制灰水直接通过第一流通管4进入灰水槽2中，当进水水质测量值未达到水质设定值要求的时候，控制灰水分流部分q1流量灰水通过第二流通管5进入多功能处理器3内处理，剩余部分q2流量灰水直接通过第二流通管5进入灰水槽内。

经过多功能处理器3处理后的q1流量灰水中有一部分q排通过灰水外排泵39外排进入污水处理厂的污水处理系统，q排根据灰水槽2出水循环用于气化系统时的要求确定，使得灰水槽2的灰水出水满足要求，以维持系统盐度平衡即可，进入多功能处理器3处理后的灰水除外排外剩余部分进入灰水槽2，与直接进入灰水槽2内的q2流量灰水混合排出，排出的灰水混合液在回用泵的作用下经过脱氧处理进入气化系统循环利用，为本领域常用方法，本实施例中不再详述。

该控制系统包括第一数据采集模块6、控制中心7和流量控制装置8。第一数据采集模块6采集沉降槽1上部灰水进水水质，并将该进水水质信号传递至控制中心7；控制中心7将该信号经过处理后，输出第二流通管5内通过流量的流量流通信号，并传递流量流通信号至流量控制装置8；流量控制装置8接收到输出第二流通管5内通过流量信号后，控制第二流通管5流量进入多功能处理器3内处理，然后进入灰水槽2内。

第一数据采集模块6，用于采集沉降槽1上部灰水总硬度h1、总硅含量si1以及氟化物含量f1进水水质，输出进水水质信号，第一数据采集模块6可以通过若干或一个在线检测仪实现，此处的在线检测仪可以是包括对总硬度h1、总硅含量si1以及氟化物含量f1三个参数分别检测的三个在线检测仪，如检测水质总硬度的水质硬度检测仪、测定硅含量的硅在线检测仪，类似三个分别测定的三个在线检测仪，也可以是同时测定氟化物含量、总硬度以及悬浮物等参数的多参数污水检测仪，也可以是包括同时测定氟化物含量、总硬度以及悬浮物等参数的多参数污水检测仪以及测定硅含量的硅在线检测仪，只需要实现对于灰水总硬度h1、总硅含量si1以及氟化物含量f1进水水质的检测，并且若干在线检测仪均与控制中心7电连接，以实现将检测信号输送至控制中心7即可；

流量控制装置8，电连接控制中心7，设置于第二流通管5，用于根据控制中心7输出的流量流通信号控制第二流通管5通过流量q1，流量控制装置8可以通过电磁阀实现，电磁阀与控制中心7电连接，只需要在接收到控制中心7输出的流量流通信号控制第二流通管5上灰水流量即可；

控制中心7，电连接所述第一数据采集模块6，控制中心7可以通过plc控制器实现，plc控制器一端与至少一个在线检测仪电连接，另一端与电磁阀电连接。控制中心7接收到第一数据采集模块6的进水水质信号，将进水水质信号与水质设定值比较，并计算得到进入多功能处理器3内灰水流量q1的值，并输出q1这一流量流通信号至电磁阀，控制第二流通管5上灰水的流量，其具体控制过程如下：

设定灰水槽2的灰水出水水质要求最大值为水质设定值，也就是进入气化系统循环利用时的水质要求最大值为设定值，分别为总硅含量si0、总硬度h0以及氟化物总含量f0，将控制中心7处接收到的总硬度h1、总硅含量si1以及氟化物含量f1三个进水检测值信号与水质设定值总硬度h0、总硅含量si0以及氟化物含量f0分别对应比较，得出进入多功能处理器3内灰水流量q1：

当si1≤si0、h1≤h0且f1≤f0的时候，q1为0，输出q1这一流量流通信号至电磁阀，电磁阀关闭，沉降得到的灰水直接进入灰水槽2内，过程中有q排流量灰水外排以维持系统盐度；当si1、h1以及f1中有任意一个测量值大于水质设定值的时候，q1按照以下公式计算：

以总硬度h0为参数按照公式(a)计算q1：

q1/q0＝(h1-h0)/(h1-300)…………………………(a)

式(a)中，q0为沉降后得到灰水的总流量，单位为mg/l；

以总硅含量si0为参数按照公式(b)计算q1：

q1/q0＝(si1-si0)/(si1-30)…………………………(b)；

以氟化物总含量f0为参数按照公式(c)计算q1：

q1/q0＝(f1-f0)/(f1-5)…………………………(c)；

若是si1、h1以及f1中有一个参数测量值大于水质设定值，则q1为不合格参数对应公式计算的值，plc控制器输出q1这一流量流通信号至电磁阀，电磁阀接收到这一信号控制第二流通管5上通过q1流量的灰水进入多功能处理器3内；

若是si1、h1以及f1中至少有两个参数测量值大于水质设定值，则q1取不合格参数对应公式计算值的最大值，plc控制器输出q1这一流量流通信号至电磁阀，电磁阀接收到这一信号控制第二流通管5上通过q1流量的灰水进入多功能处理器3内。

此外，在第二流通管5上还安装有流量计81，流量计81处于电磁阀与多功能处理器3之间，流量计81的设置可以观察到第二流通管5上的流量值，判断第二流通管5上流量实际值与计算值之间的误差。也可以将该流量计81与plc控制器之间电连接，用于输出第二流通管5上实际流通流量信号，流量流通信号反映根据实际流通流量信号调整后结果，此时，流量计81的功能是将第二流通管5上实际流通信号反馈至plc控制器，plc控制器根据接收到的实际流通信号调整流量流通信号为计算得出的q1值。

如图2所示，多功能处理器3包括沿着灰水流动方向依次设置的除硬除硅反应池、除氟池34、絮凝池35和沉淀池36，除硬除硅反应池包括沿灰水流动方向依次连通的除硅反应池31和除硬反应池33，除硅反应池31与第二流通管5连通，除硅反应池31和除硬反应池33之间通过一过水堰32连通，过水堰32一般为相邻两区的共用室壁，且该共用室壁的顶部低于池顶标高。除硬反应池33与除氟池34之间通过一过流通道342连通。

除硅反应池31内设置有除硅药剂投加管，为碱物质投加管311和镁剂投加管312，除硬反应池33内设置有除硬药剂投加管为纯碱投加管331，除氟池34内设置有除氟剂投加管341，絮凝池35内设置有絮凝剂投加管11，本申请中的除氟剂可以是本领域内常用的除氟剂，可以是常用化学药剂，也可以是直接市售的除氟剂，只要起到去氟的作用即可，上述除硅药剂可以是碱物质和镁剂组合，也可以是本领域内其他除硅药剂，起到除硅作用即可，同理，除硬药剂可以是纯碱，也可以是其他药剂，起到除硬作用即可，当然也可以是本领域内其他组合药剂起到出硬除硅效果即可。

灰水自第二流通管5流向除硅反应池31内，除硅反应池31内投加碱物质，调节灰水呈碱性，去除暂时硬度，然后投加镁剂，部分生成氢氧化镁，对硅进行吸附，进入除硬反应池33内，纯碱的投加可以进一步去除硬度，实现除硬除硅，然后进入除氟池34内进行除氟即可，然后进入絮凝池35内絮凝，然后进入沉淀池36内进行泥水分离。

絮凝池35内还设置有导流筒351，导流筒351内含有搅拌器38以及絮凝剂投加环352，絮凝剂投加环352与絮凝剂投加管11连通，沉淀池36内设置有斜管361和刮泥机362，且沉淀池36内设置有出水槽用于出水，出水槽与灰水槽2连通，出水槽还与污水处理厂的污水处理系统连通以供部分灰水q排外排，灰水外排泵39处于出水槽与污水处理系统之间，使得沉淀池36内出水有q排外排进入污水处理系统处理，剩余部分进入灰水槽2内，经过脱氧处理后用于气化系统循环利用。

此外，沉淀池36还设置有回流泵将部分污泥回流至除硅反应池31内，使得未被完全反应的药剂重新利用反应，为本领域常用方案，本实施例不再详述。

除硅反应池31内除硅药剂、除硬反应池内除硬药剂、除氟反应池内除氟剂以及絮凝池内絮凝剂投加量根据沉降槽1上部灰水水质决定，具体地：

回看图1，该多功能处理器3还包括第一自动加药装置，除硅药剂投加管、除硬药剂投加管、除氟剂投加管341和絮凝剂投加管11与第一自动加药装置连接，且第一自动加药装置与控制中心7电连接，控制中心7接收到第一数据采集模块6输出的进水水质信号时，依据进水水质信号输出除硅药剂、除硬药剂、除氟剂以及絮凝剂的第一投药量控制信号，第一自动加药装置接收到第一投药量控制信号后，依据第一投药量控制信号向除硅反应池31、除硬反应池33、除氟池34和絮凝池35内分别加药。

通过采用本申请提供的处理系统并按照本申请提供的处理方法对黑灰水进行处理，处理后灰水槽2的出水水质均可以满足其设定值的要求，为了防止由于除上述系统或方法原因外其它客观原因，如系统中某部件损坏或加药装置损坏导致的灰水水质不能达到要求时，防止不达标的灰水进入气化循环系统时结垢，此时，回水槽2的出水再次进入沉降槽1内处理，由于水质不达标，水质中硬度较大，为了防止水质由于硬度偏大导致管道结垢，影响整个系统的稳定运行，回看图1，在灰水槽2内还设置有分散剂投加管21和阻垢剂投加管22，分散剂投加管21和阻垢剂投加管22连接有第二自动加药装置23；

该处理系统还包括第二数据采集模块9，第二数据采集模块9与控制中心7电连接，第二数据采集模块9设于灰水槽2出水处、用于收集灰水槽2出水水质、输出出水水质信号；

第二自动加药装置23与控制中心7电连接，控制中心7接收到出水水质信号时，依据出水水质信号输出阻垢剂和分散剂的第二投药量控制信号，第二自动加药装置23接收到第二投药量控制信号后，依据第二投药量控制信号向灰水槽2内投加阻垢剂和分散剂，防止整个系统中因硬度偏大导致的管道结垢影响整个系统的稳定运行。

上述过程中所用到的第一自动加药装置和第二自动加药装置23均可以是市售自动加药装置，且自动加药装置可以是组合式自动加药装置，即通过自动加药装置连接除硅药剂投加管、除硬药剂投加管、除氟剂投加管341和絮凝剂投加管11来实现除硅药剂、除硬药剂、除氟剂和絮凝剂的投加，且除硅药剂投加管、除硬药剂投加管、除氟剂投加管341和絮凝剂投加管11设置有控制阀门来实现对应管路药剂的投加或停止投加。

除硅反应池31、除硬反应池33和除氟池34内设置有搅拌器38或曝气管路37。为了阐述曝气管路37的结构，以除硅反应池31内的曝气管路37为例进行阐述，其它反应池内类似，如图3和图4所示，曝气管路37包括与曝气源连通的曝气总管371，所述曝气总管371连通有至少一个曝气支管372，曝气支管372的管口处于除硅反应池31内内且靠近池底一侧，且曝气支管372上设置有阀门373。曝气支管372的个数及位置设置可以根据水质进行灵活调整，只需要保证曝气支管372一端处于除硅反应池31内实现曝气即可，本实施例中以曝气支管372为4根为例进行阐述，四根曝气支管372通过曝气总管371立与曝气源连通，使得曝气总管371和曝气支管372呈“工”字形，四个曝气支管372的曝气口均处于除硅反应池31内，而且曝气支管372的管口处于除硅反应池31内靠近池底一侧。曝气支管372的设置可以对除硅反应池31进行更好的曝气，曝气支管372的曝气口处于除硅反应池31的靠近池底一侧，曝气效果更好，而且可以进一步防止除硅反应池31内的颗粒物发生沉降，阀门373的设置可以控制曝气支管372的曝气开关以及曝气量的调节。

曝气支管372的安装位置不限，只要实现曝气支管372的管口处于除硅反应池31内即可，考虑到除硅反应池31内搅拌器38的安装，以及对污水的曝气作用，将曝气支管372安装在除硅反应池31池壁上，如此可以加强曝气支管372曝气时的稳定性，而且不会影响搅拌器38的搅拌，而且还可以对除硅反应池31内靠近池壁处的污水也可以进行曝气，进一步加强药剂和污水的混合效果，也可以进一步防止除硅反应池31内的颗粒物发生沉淀沉降。

曝气支管372与除硅反应池31的安装可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，本实施例中选用的方式为将曝气支管372通过若干固定件374固定安装于除硅反应池31池壁上，固定件374可以是固定块，曝气支管372穿过并与固定块固定，固定块与除硅反应池31池壁固定，如此可以保证曝气时曝气管的稳定。

如图5所示，絮凝池35和沉淀池36之间通过一过水堰32连通，絮凝池35远离水处理单元一侧直接通过一过水堰32与沉淀池36连通，进入絮凝池35的污水在在导流筒351内与絮凝剂反应然后直接通过过水堰32进入沉淀池36内进行沉淀分离；也可以是如图6所示，絮凝池35靠近沉淀池36一侧设置有挡板353，挡板353下端设置有出水口与池底之间形成过流通道342，挡板353与过水堰32之间形成推流区354，污水首先在导流筒351内与絮凝剂反应然后通过过流通道342经过推流区354，然后通过过水堰32进入沉淀池36内进行沉淀分离，上述两种方式均可，相较于后一种方式，前一种方式取消推流区354，絮凝后的水可以直接进入沉淀池36，斜管361与过水堰32之间形成的预沉区363变大，增加沉淀时间，使得污水反应更加完全，减少未完成的反应到达斜管361处进行反应，造成斜管361处结垢现象严重，减少清扫斜管361的频率，还不会导致斜管361结垢严重导致斜管361坍塌，故本实施例中选择前一种方式。

黑灰水处理系统还包括处于沉降槽1上游的三级闪蒸系统，分别为沿着黑水流动方向依次设置的蒸发热水塔、低压闪蒸罐以及真空闪蒸罐，其主要是处理汽化炉以及合成初步净化过程产生的含渣黑水，回收黑水中的部分热能，同时分离出固态颗粒物和溶解于黑水中的气体，并实现灰水的部分循环利用。

本申请还公开了一种煤气化黑灰水处理方法，可以通过上述系统实现，包括以下步骤：沉降：经过多级闪蒸后的黑水进入沉降槽1内，向沉降槽1内投加絮凝剂，在絮凝剂作用下发生沉降，沉降槽1内沉降得到的清水为灰水，沉降槽1沉淀后的污泥沉淀通过外排泵输送到压滤机房，通过压滤机13处理，压滤后的滤液重新进入沉降槽1内；

后处理：灰水中，有q1流量灰水通过第二流通管5进入多功能处理器3处理，剩余流量q2的灰水直接通过第一流通管4进入灰水槽2中，经过多功能处理器3处理后的灰水有q排外排，剩余部分进入灰水槽2中与直接进入灰水槽2的灰水混合后在回用泵的作用下进入气化系统循环利用；

其中，后处理步骤中q1流量和q2流量按照以下方式确定：

对沉降槽1的灰水进行总硅含量si1、总硬度h1以及氟化物总含量f1进行进水水质测量，设定灰水进入气化系统循环利用时水质要求最大值为水质设定值，分别为总硅含量si0、总硬度h0以及氟化物总含量f0，将进水水质测定值分别与水质设定值进行对应比较；

当si1≤si0、h1≤h0且f1≤f0的时候，q1为0，沉降得到的灰水除q排外直接进入灰水槽2内；

当si1、h1以及f1中有任意一个测量值大于水质设定值，q1按照以下公式计算：

以总硬度h0为参数按照公式(a)计算q1：

q1/q0＝(h1-h0)/(h1-300)…………………………(a)

式(a)中，q0为沉降后得到灰水的总流量，单位为mg/l；

以总硅含量si0为参数按照公式(b)计算q1：

q1/q0＝(si1-si0)/(si1-30)…………………………(b)；

以氟化物总含量f0为参数按照公式(c)计算q1：

q1/q0＝(f1-f0)/(f1-5)…………………………(c)；

若是si1、h1以及f1中有一个参数测量值大于水质设定值，则q1为不合格参数对应公式计算的值，q2＝q0-q1；若是si1、h1以及f1中至少有两个参数测量值大于水质设定值，则q1取不合格参数对应公式计算值的最大值，q2＝q0-q1。

上述步骤中q1流量和q2流量的确定以及控制可以通过本申请中提供的控制系统实现，也可以通过其它手段如手动实现，通过本申请提供的控制系统实现具体方法参见处理系统中的描述。

多功能处理器3内进行的处理包括以下步骤：

除硅：q1流量的灰水进入除硅反应池31内，向除硅反应池31内投加碱物质，使得除硅反应池31内灰水呈碱性，ph值在10.3-10.5，然后投加镁剂，搅拌或者曝气，反应后流向除硬反应池33；

除硬：向除硬反应池33内投加纯碱，搅拌或曝气，使得除硬反应池33内灰水与纯碱反应后流向转化区341内；

除氟：向除氟池34内投加除氟剂，搅拌或曝气，使得除氟反应池34内灰水与除氟剂反应5min后流向絮凝池35内；

絮凝：向絮凝池35内投加絮凝剂，絮凝池35内灰水与絮凝剂反应后进入沉淀池36；

沉淀：含有大矾花的灰水进入沉淀池36的斜管361处进行泥水分离，清水通过斜管361进入出水槽，然后外排或流向灰水槽2内。

上述过程中药剂的投加量根据沉降槽1上部灰水水质决定，具体过程参考控制系统的描述。

上述处理过程中碱物质选用石灰或氢氧化钠等碱物质中一种或多种，镁剂选用氧化镁或者氯化镁中的一种或者多种，絮凝剂选用聚丙烯酰胺或其它本领域常用絮凝剂，铝盐选用硫酸铝、氯化铝等铝盐或其它常见铝盐中的一种或多种，混凝剂选用聚合氯化铝或其它本领域常用混凝剂。

应用例1

将上述煤气化黑灰水处理方法及处理系统应用于某煤气化黑灰水处理项目，该项目总水量即进入沉降槽1黑水流量，也是沉降后得到的灰水流量q0为250m³/h，对该项目水质检测结果如下表1所示，系统循环要求水质即为灰水槽2处理后进入气化系统时循环利用要求水质。

表1

上述煤气化黑灰水处理方法具体操作如下：

沉降：经过多级闪蒸后的黑水进入沉降槽1内，向沉降槽1内投加絮凝剂，在絮凝剂作用下发生沉降，沉降槽1内沉降得到的上清液为灰水，沉降槽1沉淀后的污泥沉淀通过外排泵输送到压滤机房，通过压滤机13处理，压滤后的滤液重新进入沉降槽1内；

后处理：灰水中，有q1流量灰水通过第二流通管5进入多功能处理器3处理，剩余流量q2的灰水直接通过第一流通管4进入灰水槽2中；

其中，后处理步骤中q1流量和q2流量按照以下方式确定：

通过在线检测仪对沉降槽1的灰水进行总硅含量si1、总硬度h1以及氟化物总含量f1进行进水水质测量，测定结果如上表1所示，将测量信号传递至plc控制器，设定灰水进入气化系统循环利用时水质要求最大值为水质设定值，分别为总硅含量si0＝60、总硬度h0＝800以及氟化物总含量f0＝20，plc控制器将进水水质测定值分别与水质设定值进行对应比较，si1、h1以及f1三个测量值大于水质设定值，则q1按照以下公式计算：

以总硬度h0为参数按照公式(a)计算q1：

q1/q0＝(h1-h0)/(h1-300)…………………………(a)

式(a)中，q0为沉降后得到灰水的总流量，单位为mg/l，

得到q1＝(1250-800/1250-300)*250＝118.4m³/h；

以总硅含量si0为参数按照公式(b)计算q1：

q1/q0＝(si1-si0)/(si1-30)…………………………(b)；

得到q1＝(125-60/125-10)*250＝141.3m³/h

以氟化物总含量f0为参数按照公式(c)计算q1：

q1/q0＝(f1-f0)/(f1-5)…………………………(c)；

得到q1＝(35-20/35-5)*250＝125m³/h；

plc控制器对上述三个参数对应得到的q1值进行比较，确定最大值141.3m³/h为进入多功能处理器内处理的的灰水流量q1，则剩余流量q2通过第一流通管4进入灰水槽2内，q2＝q0-q1＝250-141.3＝108.7m³/h。

进入到多功能处理器3内的灰水依次经过下述处理，以下药剂投加量的单位mg/l，即单位每升的进水需要投加的药剂量：

除硅：q1流量的灰水进入除硅反应池31内，向除硅反应池31内投加碱物质，使得除硅反应池31内灰水呈碱性，然后投加镁剂，镁剂的投加量为820mg/l，即单位每升的进水投加820mg的镁剂药剂，搅拌或者曝气，反应10min后流向除硬反应池33；

除硬：向除硬反应池33内投加纯碱，纯碱投加量为200mg/l，搅拌或曝气，使得除硬反应池33内灰水与纯碱反应10min后流向除氟池34内；

除氟：向除氟池34内投加除氟剂，除氟剂的投加量为300mg/l，搅拌或曝气，使得除氟池34内灰水与除氟剂反应5min后流向絮凝池35内；

絮凝：向絮凝池35内投加絮凝剂，絮凝剂投加量为2mg/l，且控制絮凝池35内灰水与絮凝剂反应12min后进入沉淀池36；

沉淀：含有大矾花的灰水进入沉淀池36的斜管361处进行泥水分离，清水通过斜管361进入出水槽，将q排＝20m³/h的灰水外排进入污水处理厂的污水处理系统，同时，为了确保整个系统的水量平衡和控制盐含量，会补充q补＝20m³/h的脱盐水至整个循环系统中，剩余的灰水进入灰水槽2内与q2流量的灰水混合，自灰水槽2流出，在线检测仪对灰水槽2的出水水质进行检测，检测结果如下表2所示：

表2

上述处理过程中，碱物质选用氢氧化钠，镁剂选用氧化镁，除氟剂选用符合铝铁酸盐，絮凝剂选用聚丙烯酰胺。

由上2表可知，灰水槽2的出水水质符合用于气化系统循环利用时的水质要求，直接脱氧处理后用于气化系统循环利用。

应用例2

将上述煤气化黑灰水处理方法及系统应用于某煤气化黑灰水项目处理，按照应用例1中方法进行，不同之处在于，通过在线检测仪对沉降槽1得到的灰水进水水质进行检测，并传递进水水质信号至plc控制器，沉降槽1得到的灰水进水水质检测结果如下表3所示。

表3

plc控制器根据上表3中的检测数据，与水质设定值对应比较，si1、h1以及f1三个测量值大于水质设定值，则q1按照以下公式计算：

以总硬度h0为参数按照公式(a)计算q1：

q1/q0＝(h1-h0)/(h1-300)…………………………(a)

式(a)中，q0为沉降后得到灰水的总流量，单位为mg/l，

得到q1＝(1820-800/1820-300)*250＝167.8m³/h；

以总硅含量si0为参数按照公式(b)计算q1：

q1/q0＝(si1-si0)/(si1-30)…………………………(b)；

得到q1＝(120-60/120-10)*250＝136.4m³/h

以氟化物总含量f0为参数按照公式(c)计算q1：

q1/q0＝(f1-f0)/(f1-5)…………………………(c)；

得到q1＝(40-20/40-5)*250＝142.9m³/h；

plc控制器对上述三个参数对应得到的q1值进行比较，确定最大值167.8m³/h为进入多功能处理器3内处理的的灰水流量q1，则剩余流量q2通过第一流通管4进入灰水槽2内，q2＝q0-q1＝250-167.8＝82.2m³/h。

灰水进入多功能处理器3内处理时，除硅反应池镁剂的投加量为750mg/l，除硬反应池纯碱的投加量为320mg/l，除氟反应池除氟药剂的投加量为260mg/l。

q1流量灰水经过多功能处理器3处理后有q排＝25m³/h的污水外排进入污水处理厂的污水处理系统，同时为了确保整个系统的水量平衡和控制盐含量，将会补充q补＝25m³/h流量的脱盐水至整个循环系统。进入多功能处理器3处理后的灰水除外排外剩余的灰水进入灰水槽2内与q2流量的灰水混合，自灰水槽2流出，在线检测仪对灰水槽2的出水水质进行检测，并将传递出水水质信号至plc控制器，在线检测仪对灰水槽2出水水质检测结果如下表4所示：

表4

plc控制器将上述检测结果与水质设定值对应比较，由上表4可以看出，灰水槽2出水水质总硬度h2＞水质设定值。此时，plc控制器输出阻垢剂和分散剂的第二投药量控制信号，第二自动加药装置23接收到第二投药量控制信号后，通过分散剂投加管21向灰水槽2内投加分散剂，阻垢剂投加管22向灰水槽2内投加阻垢剂，防止整个系统中因硬度偏大导致的管道结垢影响整个系统的稳定运行，分散剂投加量为3mg/l，阻垢剂投加量为5mg/l。针对未被处理的硬度指标，灰水槽2出水重新进入到沉降槽1中重新被处理，以使水质达标。

再次循环处理的步骤与应用例1的步骤相同，最终出水水质检测结果如下表5所示：

表5

通过应用例1和应用例2处理结果可以看出，采用本申请提供的处理系统并按照本申请提供的处理方法对黑灰水进行处理，处理后灰水槽2内灰水出水水质可以满足水质设定值的要求，此外，当系统中由于某部件或者加药装置损坏等其它原因导致的灰水出水水质波动不达标的时候，通过第二数据采集模块9及时将水质信号传递至控制中心7，向灰水槽2内投加分散剂和阻垢剂，防止因为硬度偏大导致管道结垢影响系统稳定运行。

此外，参考图7，相较于现有技术中传统煤气化黑灰水处理方法，将多级闪蒸后的黑水进入沉降槽1内，向沉降槽1内投加絮凝剂发生沉降，沉降后得到的清水为灰水，沉降槽1沉淀后的污泥沉淀通过污泥输送泵12输送到压滤机房，通过压滤机13处理，压滤后的滤液重新进入沉降槽1内。剩余的灰水直接进入到灰水槽2内，向灰水槽2中投加分散剂和阻垢剂，采用分散剂和阻垢剂处理防止水中的钙镁和硅生成沉淀，防止系统运行时管道结垢。采用上述传统处理方法处理黑灰水时，系统中黑水流量即沉降后得到的灰水流量q0＝250m³/h，采用传统处理方法需要外排的灰水流量q排＝58m³/h，同时，补给的脱盐水q补＝58m³/h。可以看出，本申请文件相较于上述传统处理方法，无需添加阻垢剂和分散剂即可将灰水水质处理至要求值，而且外排污水量大大降低，传统方法外排灰水量为系统水流量的20-30％，而本申请提供的方法中外排灰水量仅为系统水流量的10％左右，大大减小外排水量，减少污染，也可以降低补给脱盐水流量。而且本申请文件中外排灰水为经过多功能处理器3处理后灰水，进入污水处理厂处理单元时可以降低污水处理厂的处理压力。

将上述传统处理方法和本申请提供的方法经过长期一年的运行后，经济效益如下表6所示，其中药剂费用包括沉降槽1、灰水槽2以及多功能处理器3内所添加的所有药剂费用之和，污水处理费用包括各个处理器以及过程中发生的维修以及更换费用。

表6

由上表6可以看出，采用本申请提供的方法对煤气化黑灰水处理相较于传统处理方法可以大大降低成本。

本具体实施方式的实施例均为本申请较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。