公布日：2023.04.18
申請日：2022.12.15
分類(lèi)號：C02F9/00(2023.01)I;B01D53/18(2006.01)I;C02F1/66(2023.01)N;C02F5/00(2023.01)N;C02F1/52(2023.01)N;C02F1/20(2023.01)N;C02F1/44(2023.01)N;C02F101
/16(2006.01)N;C02F5/08(2023.01)N
摘要
本發(fā)明涉及一種煤氣化廢水的處理方法，調節煤氣化廢水的pH值為10.0～12.0，向煤氣化廢水中投加藥劑，使煤氣化廢水中的鈣、鎂、硅離子轉變?yōu)槌恋�；上清液進(jìn)入到軟化脫氨塔，在脫除氨氣的同時(shí)，通過(guò)塔底的超濾膜裝置將軟化生成的污泥顆粒過(guò)濾去除，得到軟化脫氨后的廢水及純凈的氨水或者硫酸銨溶液。軟化脫氨后的廢水部分回用至灰水系統進(jìn)行氣化爐的鎖斗沖洗或渣池沖洗，或軟化脫氨后的廢水進(jìn)入后續生化系統進(jìn)行深度處理。軟化脫氨后的廢水回用時(shí)可以避免設備的污堵。煤氣化廢水經(jīng)本發(fā)明方法處理后，再對其進(jìn)行生化處理時(shí)，可以大大減少后續生化系統脫氮所需額外投加的碳源。
權利要求書(shū)
1.一種煤氣化廢水的處理方法，其特征在于，包括以下步驟：(1)控制或調節煤氣化廢水的pH值為10.0～12.0，在加藥反應箱(2)中向煤氣化廢水中投加軟化藥劑及絮凝劑，使用攪拌器(1)混合均勻，使煤氣化廢水中的鈣、鎂、硅離子轉變?yōu)楣腆w或膠體顆粒；(2)經(jīng)過(guò)步驟(1)處理后的上清液經(jīng)過(guò)混合液進(jìn)料泵(3)進(jìn)入到軟化脫氨塔，在對上清液脫除氨氣的同時(shí)，通過(guò)塔底的超濾膜裝置將軟化生成的污泥顆粒過(guò)濾去除，得到軟化脫氨后的廢水；使用氨氣吸收罐將氨氣進(jìn)行凈化吸收，得到純凈的氨水溶液或硫酸銨溶液；(3)軟化脫氨后的廢水部分回用至灰水系統進(jìn)行氣化爐的鎖斗沖洗或渣池沖洗，或軟化脫氨后的廢水根據設計要求，輸送至污水處理系統進(jìn)行進(jìn)一步生化處理。
2.根據權利要求1所述的一種煤氣化廢水的處理方法，其特征在于，步驟(1)中，在pH值為10.0～12.0的堿性條件下，向煤氣化廢水中投加軟化藥劑及絮凝劑，去除廢水中的鈣、鎂離子及包括二氧化硅在內的結垢污染物質(zhì)，軟化后生成的污泥，部分沉降在加藥反應箱(2)底部，排至污泥處理系統；而加藥反應箱(2)上清液則進(jìn)入軟化脫氨塔進(jìn)一步進(jìn)行固液分離和氨氮脫除；所述軟化藥劑包括碳酸鈉、氫氧化鈉，所述絮凝劑包括鋁鹽、鐵鹽，煤氣化廢水中軟化藥劑的投加量根據廢水的硬度及系統的結垢傾向進(jìn)行調節，為100-500ppm。
3.根據權利要求1所述的一種煤氣化廢水的處理方法，其特征在于，步驟(2)中，所述軟化脫氨塔由塔體(4)、塔板(5)、膜組件(6)、曝氣裝置(10)、氨氣吸收罐(9)、產(chǎn)水系統(7)組成；所述軟化脫氨塔的塔體(4)底部放置膜組件(6)，同時(shí)膜組件(6)底部布置曝氣裝置(10)，塔體(4)的上部交錯安裝塔板(5)，塔板(5)設置擋水并均布布水孔，增加氣相與液相的接觸面積，同時(shí)能夠提高兩相之間的傳質(zhì)效率；所述的塔體(4)上部采用輕質(zhì)材料，下部采用不銹鋼材質(zhì)，下部安裝膜組件(6)；塔體(4)上、下部分采用法蘭密封連接；所述塔板(5)采用有機復合材料；所述膜組件(6)采用超濾膜；所述產(chǎn)水系統(7)從膜組件(6)引出；所述曝氣裝置(10)用于對軟化脫氨塔的塔體(4)內廢水進(jìn)行曝氣處理，所述氨氣吸收罐(9)與塔體(4)頂部引出的管道相連，氨氣在氨氣吸收罐(9)內被充分吸收。
4.根據權利要求3所述的一種煤氣化廢水的處理方法，其特征在于，步驟(2)中，所述軟化脫氨塔還包括膜組件(6)的反洗系統與清洗系統，用于對底部的膜組件(6)進(jìn)行反洗或清洗。
5.根據權利要求3所述的一種煤氣化廢水的處理方法，其特征在于，在氨氣吸收罐(9)底部設置吸收分布器，并控制正常運行液位為2-3m，便于提高氨氣的吸收效率；氨氣吸收罐(9)內的吸收劑為純水或者稀硫酸，控制吸收終點(diǎn)的pH，以便及時(shí)補充吸收劑。
6.根據權利要求5所述的一種煤氣化廢水的處理方法，其特征在于，所述氨氣吸收罐(9)輔助設置循環(huán)泵(8)，保證氨氣吸收罐(9)內的溶液混合均勻，并達到一定的回用濃度；當所述的氨氣吸收罐(9)以稀硫酸為吸收劑時(shí)，吸收終點(diǎn)pH為3.5-5.5，優(yōu)選pH為4-5；當所述的氨氣吸收罐(9)以水為吸收劑時(shí)，得到的氨水的濃度為1-20％。
7.根據權利要求1所述的一種煤氣化廢水的處理方法，其特征在于，步驟(2)中，通過(guò)軟化脫氨工藝去除廢水中的沉淀懸浮物，同步對氨氮進(jìn)行凈化吸收，得到軟化脫氨氮后的廢水及純凈的氨水溶液或者硫酸銨溶液。
8.根據權利要求1所述的一種煤氣化廢水的處理方法，其特征在于，步驟(2)中，當上清液的水溫在60-70℃、pH在10-12范圍內時(shí)，軟化脫氨塔的氣水比選擇為50-2:1，優(yōu)選20-5:1。
9.根據權利要求1所述的一種煤氣化廢水的處理方法，其特征在于，步驟(2)中，軟化脫氨塔中超濾膜的反洗頻率為每2h反洗1min，在線(xiàn)清洗周期為30天，離線(xiàn)清洗周期為6個(gè)月。
10.根據權利要求1所述的一種煤氣化廢水的處理方法，其特征在于，軟化脫氨塔的出水總硬度≤1mmol/L，硅的去除率≥80％，氨氮去除率≥80％。
發(fā)明內容
氣化灰水系統運行都面臨高硬度、高懸浮物造成的換熱器、洗滌塔、管道等的堵塞現象；同時(shí)，氣化灰水內循環(huán)時(shí)在沉降槽進(jìn)水投加絮凝劑沉淀懸浮物，而沉降槽出水又不得不投加分散劑防止設備及管路的堵塞，兩種藥劑作用完全相反，很難找到合適的調節點(diǎn)，導致氣化灰水系統運行不穩定；氣化廢水排至污水處理廠(chǎng)又給污水系統帶來(lái)結垢、高氨氮等一系列問(wèn)題。
本發(fā)明提供一種煤氣化廢水的處理方法，煤氣化廢水經(jīng)本發(fā)明方法處理后，可以回用到灰水系統進(jìn)行氣化爐的鎖斗沖洗或渣池沖洗，避免設備的污堵，同時(shí)，煤氣化廢水經(jīng)本發(fā)明方法處理后，再對其進(jìn)行生化處理時(shí)，可以大大減少后續生化系統脫氮所需額外投加的碳源。
本發(fā)明的目的可以通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現：
本發(fā)明提供一種煤氣化廢水的處理方法，包括以下步驟：
(1)控制或調節煤氣化廢水的pH值為10.0～12.0，在加藥反應箱(2)中向煤氣化廢水中投加軟化藥劑及絮凝劑，使用攪拌器(1)混合均勻，使煤氣化廢水中的鈣、鎂、硅離子轉變?yōu)楣腆w或膠體顆粒；
(2)經(jīng)過(guò)步驟(1)處理后的上清液經(jīng)過(guò)混合液進(jìn)料泵(3)進(jìn)入到軟化脫氨塔，在脫除氨氣的同時(shí)，通過(guò)塔底的超濾膜裝置將軟化生成的污泥顆粒過(guò)濾去除，得到軟化脫氨的廢水，使用氨氣吸收罐將氨氣進(jìn)行凈化吸收，得到純凈的氨水溶液或硫酸銨溶液；
(3)軟化脫氨后的廢水部分回用至灰水系統進(jìn)行氣化爐的鎖斗沖洗或渣池沖洗，或軟化脫氨后的廢水根據設計要求，輸送至污水處理系統進(jìn)行進(jìn)一步生化處理。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式中，所述煤氣化廢水具有高硬度、高氨氮、高SiO2、高鹽的特點(diǎn)。相比較高鹽廢水，煤氣化廢水含有的雜質(zhì)成分較多且復雜，直接投加藥劑對于硬度的去除效果較差。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式中，步驟(1)中控制或調節煤氣化廢水的pH值為10.0～12.0的方法為向煤氣化廢水添加常規pH調節劑，調節煤氣化廢水的pH值為10.0～12.0的目的在于提高軟化脫氨工藝環(huán)節的軟化和氨氮脫除效果。pH在10-12范圍內，氨氮往往以游離氨的形式存在，且與pH正向相關(guān)，pH值較低，軟化和氨氮去除效果不好，達不到處理效果；pH值過(guò)高會(huì )導致加藥量大，提高成本，所以本申請基于煤氣化廢水的特殊組成，將控制或調節煤氣化廢水的pH值為10.0～12.0，優(yōu)選為10.0～11.0。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式中，步驟(1)中，根據煤氣化廢水的成分，添加合適的軟化藥劑用量，以使煤氣化廢水中的鈣、鎂、硅離子轉變?yōu)槌恋怼?/span>
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式中，步驟(1)中，向煤氣化廢水中投加軟化藥劑及絮凝劑劑，使煤氣化廢水中的鈣離子轉變?yōu)樘妓徕}，使煤氣化廢水中的鎂離子轉變?yōu)闅溲趸V，煤氣化廢水中的硅離子轉變?yōu)楣杷猁}沉淀。
所述軟化藥劑包括碳酸鈉、氫氧化鈉，所述絮凝劑包括鋁鹽、鐵鹽等藥劑，
所述的絮凝劑的主要作用為通過(guò)絡(luò )合機理取代鈣鎂離子與分散劑結合，從而保證煤氣化廢水中投加碳酸鈉藥劑能夠很好的按照理論近似數據進(jìn)行化學(xué)反應，進(jìn)而生成有效的固體或膠體顆粒物，通過(guò)膜過(guò)濾的方式去除鈣鎂硬度；
軟化藥劑投加量100-500ppm，煤氣化廢水中軟化藥劑的投加量根據廢水的硬度及系統的結垢傾向進(jìn)行調節。
絮凝劑的投加量1-100ppm，優(yōu)選20-50ppm。
步驟(1)的加藥反應箱，圓形錐底結構，配置攪拌裝置，保證液體和所加的藥劑完全混合，均勻反應，反應完全后底部的沉淀通過(guò)重力排出，送至污泥處理系統進(jìn)行處理，上清液送至軟化脫氨塔。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式中，步驟(2)中，所述軟化脫氨塔由塔體、塔板、膜組件、曝氣裝置、氨氣吸收罐、產(chǎn)水系統組成，
所述軟化脫氨塔的塔體底部放置膜組件，同時(shí)膜組件底部布置曝氣裝置，塔體的上部交錯安裝塔板，塔板設置擋水并均布布水孔，增加氣相與液相的接觸面積，同時(shí)能夠提高兩相之間的傳質(zhì)效率；此外，廢液進(jìn)塔溫度為60-70℃，能夠較好的維持氨氣的逃逸速度，提高氨氮的脫除率。
所述的塔體上部采用輕質(zhì)材料，可以選用玻璃鋼或者其他耐腐蝕材質(zhì)；下部采用不銹鋼材質(zhì)，下部安裝膜組件；塔體上、下部分采用法蘭密封連接，塔體分為上下兩部分，對于拆裝膜組件更加方便。
所述塔板采用CPVC或ABS、PP等耐腐蝕，或者強度較高的有機復合材料。同時(shí)，塔板底部輔助以不銹鋼的加強筋及骨架。
所述塔板設置擋水并均布布水孔，增加氣相與液相的接觸面積，同時(shí)能夠提高兩相之間的傳質(zhì)效率。
所述產(chǎn)水系統從膜組件引出。
所述曝氣裝置用于對軟化脫氨塔的塔體內廢水進(jìn)行曝氣處理，曝氣使得塔體內的液體混合均勻，并沖刷膜的表面，減緩膜的污染。廢液進(jìn)塔溫度為60-70℃，pH在10-12之間，氨氮往往以游離氨的形式存在，曝氣裝置同時(shí)提高了氨氮的脫除率。在堿性條件下，60-70℃時(shí)，由于設置有曝氣裝置，很容易將氨氣從液相中帶出，經(jīng)過(guò)多級塔板的分布，增大氣液接觸界面，進(jìn)一步提高脫氨的效率。
所述氨氣吸收罐與塔體頂部引出的玻璃鋼管道相連，氨氣在氨氣吸收罐內被充分吸收。氨氣吸收罐中利用稀硫酸或者水吸收塔頂收集的氨氣，并配合設置循環(huán)泵在吸收罐內保持一定的循環(huán)比例，以便更好的均勻吸收液，提高吸收效率。
當所述的氨氣吸收罐以稀硫酸為吸收劑時(shí)，吸收終點(diǎn)pH一般為3.5-5.5，優(yōu)選pH為4-5。
當所述的氨氣吸收罐以水為吸收劑時(shí)，得到的氨水的濃度一般為1-20％，氨水濃度范圍可以根據回用需求確定。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式中，步驟(2)中，所述軟化脫氨塔還包括反洗系統與清洗系統，所述反洗系統與清洗系統與軟化脫氨塔的膜組件相連，用于對膜進(jìn)行反洗或清洗。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式中，步驟(2)中，所述軟化脫氨塔的產(chǎn)水系統包括從膜組件引出的產(chǎn)水管線(xiàn)，以及產(chǎn)水管線(xiàn)上設置的產(chǎn)水泵。
在本發(fā)明的其中一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中，在所述產(chǎn)水管線(xiàn)上設置反洗系統與清洗系統，所述反洗系統包括反洗水箱以及反洗水箱與產(chǎn)水管線(xiàn)之間的反洗管線(xiàn)。所述反洗水箱中的反洗水經(jīng)過(guò)反洗泵進(jìn)入到膜分離裝置對膜進(jìn)行清洗，以保證膜的分離效率。根據需要，反洗水箱中的水可以是產(chǎn)水或者定期配制一定酸、堿和次氯酸鈉溶液等進(jìn)行反洗。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式中，所述膜組件的材質(zhì)為高分子材料，具有很好的耐酸性和耐堿性，可以耐受pH為1-14的范圍長(cháng)期運行，對氯離子濃度無(wú)要求，不存在氯離子腐蝕問(wèn)題。
在本發(fā)明的其中一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中，所述膜組件孔徑為0.05-0.1μm，根據需求選擇不同的孔徑范圍，可以滿(mǎn)足多種不同顆粒物粒徑的使用要求。利用篩分過(guò)濾的原理，直接將反應生成的固體或膠體顆粒物截留在膜絲外側，不需要考慮傳統軟化工藝(反應-沉淀-過(guò)濾-超濾)中沉淀分離的沉降時(shí)間及水質(zhì)波動(dòng)對沉淀顆粒的影響。
在本發(fā)明的其中一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中，在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式中，步驟(2)中，在氨氣吸收罐底部設置吸收分布器，并控制正常運行液位2-3m左右，便于提高氨氣的吸收效率；吸收劑為純水或者稀硫酸，控制吸收終點(diǎn)的pH，以便及時(shí)補充吸收劑。氨氣吸收罐輔助設置循環(huán)泵，保證氨氣吸收罐內的溶液混合均勻，并達到一定的回用濃度，被水或者稀硫酸吸收轉化為最高20％濃度的氨水或者硫酸銨溶液。
通過(guò)軟化脫氨工藝去除廢水中的沉淀懸浮物，同步進(jìn)行軟化脫氨，得到軟化脫氨后的廢水及純凈的氨水或者硫酸銨溶液。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式中，步驟(2)中，軟化脫氨塔的氣水比與廢水中的氨氮含量，及水溫、pH直接相關(guān)；水溫在60-70℃、pH在10-12范圍內時(shí)，一般軟化脫氨塔的氣水比50-2:1，優(yōu)選20-5:1。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式中，步驟(2)中，優(yōu)選地，軟化脫氨塔反洗頻率為每2h反洗1min，在線(xiàn)清洗周期為7天，離線(xiàn)清洗周期為6個(gè)月。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式中，步驟(3)中，軟化脫氨后的廢水大部分回用至灰水系統進(jìn)行氣化爐的鎖斗沖洗或渣池沖洗，可以回收氨水或者硫酸銨溶液。
步驟(3)中，軟化脫氨后的廢水根據設計要求，輸送至污水處理系統進(jìn)行進(jìn)一步生化處理時(shí)，與原氣化廢水相比，產(chǎn)水中氨氮大大降低，可大大降低的生化系統的處理成本(電耗節省40-50％，延長(cháng)生化曝氣器的使用壽命，防止鈣鎂顆粒污堵曝氣孔)。
基于本發(fā)明方法得到的氨水或者硫酸銨溶液純度較高，可用于再生產(chǎn)。
與現有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果體現在以下方面：
1)將軟化和脫氨氮集中到了一個(gè)設備當中，同步實(shí)現軟化和脫氨氮的效果；
2)向煤氣化廢水中只投加軟化藥劑達不到去除硬度的效果，本技術(shù)同時(shí)投加絮凝劑才可以處理傳統軟化法難以處理的絡(luò )合狀態(tài)鈣鎂離子；
3)軟化脫氨塔出水總硬度≤1mmol/L，硅的去除率≥80％，氨氮去除率≥80％，水處理效果穩定，軟化脫氨塔出水返回氣化爐的鎖斗沖洗或渣池沖洗，保證系統穩定運行；
4)軟化脫氨塔出水總硬度降低后，出水進(jìn)入后續生化系統，避免了生化系統曝氣設備的污堵，保證了生化系統的穩定性；
5)軟化脫氨出水氨氮濃度降低，大大減少后續生化系統脫氮所需額外投加的碳源，節省了生化系統的運行成本；
6)軟化脫氨出水氨氮濃度降低，降低了生化系統的池容，進(jìn)一步節約了成本；
7)軟化脫氨塔底部設置曝氣裝置，減緩了底部膜組件的污染。同時(shí)，在堿性條件下，60-70℃時(shí)，曝氣很容易將氨氣從液相中帶出，提高了脫氨效率；軟化脫氨塔設置多級塔板的分布，增大氣液接觸界面，進(jìn)一步提高了脫氨的效率；
8)軟化脫氨塔頂設置集氣管路連接氨氣吸收罐，罐底部設置吸收分布器，氨氣吸收罐中利用稀硫酸或者水吸收塔頂收集的氨氣，并配合設置循環(huán)泵在吸收罐內保持一定的循環(huán)比例，以便更好的均勻吸收液，提高吸收效率。
（發(fā)明人：張承慈;程新燕;王淑影）
