CN102285722B - 一种煤气化灰水回用的处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种煤气化工艺灰水回用的处理方法，所述的处理过程于沉淀池中进行，所述的沉淀池包括依次相连的第一水池、第二水池和第三水池；包括步骤：1)将灰水与石灰水于第一水池的入口处混合，并进入第一水池中进行软化反应，静置沉淀后，上层清液溢流至第二水池中；所述石灰水的重量为所述灰水重量的2.5～5％；2)于第二水池中引入质量百分浓度为5～10％的纯碱水溶液与步骤1中所得上层清液混合并进行反应，静置沉淀后，上层清液溢流至第三水池中进一步沉淀，所得清液作为工业循环水回用；所述纯碱水溶液的重量为所述灰水重量的1～2％。本发明的处理方法操作方便，软化效果好，软化处理后的灰水大大降低了换热器等的结垢倾向。

Description

一种煤气化灰水回用的处理方法
技术领域
本发明涉及一种煤气化过程中灰水回用的处理方法，尤其是德士古气化工艺灰水回用的处理方法，属于水处理技术领域。
背景技术
目前，对于煤气化技术而言，灰水系统主要存在以下几个需要解决的问题：1、灰水系统的结垢；2、外排水的污染；3、水资源的浪费。随着国家环保和节水的要求，部分厂家采用了将自然澄清的灰水进行回用的措施，虽然在严重结垢点加入一定比例的阻垢剂暂时缓解灰水结垢，但仍然存在着严重的结垢倾向，灰水系统的严重结垢会影响装置的连续运行，缩短运行周期，严重的会造成不必要的停车。只有解决其结垢障碍，才能保证气化装置安全、稳定地运转。我们认为灰水再循环系统，结垢的主要问题是由于粉煤灰中的可溶性氧化钙水解生成氢氧化钙，然后与天然水中的碳酸盐硬度反应生成难溶的碳酸钙(镁)，当超过其溶度积时便会发生结晶析出、沉淀。普通开放式的灰水系统本身就存在着管道内部结垢问题，如果这部分水再作为循环水而反复使用时，碳酸钙的结晶析出速度异常迅速，危及整个灰水系统的安全。
为了确保系统能长周期稳定运行，必须确保系统内水质稳定。为了确保水质稳定，有效的方法是维持一定外排水量，然而，维持外排水量，增加了企业废水排放量，不能符合节能减排的要求，不利于环境保护。目前，煤化工企业装置的灰水处理方法，通常情况下，采用将灰水引出系统进行生化处理，达到排放要求后作为废水外排。
发明内容
本发明的目的是提供一种煤气化工艺灰水回用的处理方法，尤其是德士古气化工艺灰水回用的处理方法。可使处理过的灰水达到回用水的标准，以解决灰水系统的结垢问题。
为实现上述发明目的本发明所提供的技术方案是：
一种煤气化工艺灰水回用的处理方法，其特征在于：所述的处理过程于沉淀池中进行，所述的沉淀池包括依次相连的第一水池、第二水池和第三水池；所述方法包括以下步骤：
1)将灰水与石灰水于第一水池的入口处混合，并进入第一水池中进行软化反应，静置沉淀后，上层清液溢流至第二水池中；所述石灰水的重量为所述灰水重量的2.5～5％；
2)于第二水池中引入质量百分浓度为5～10％的纯碱水溶液与步骤1中所得上层清液混合并进行反应，静置沉淀后，上层清液溢流至第三水池中进一步沉淀，所得清液作为工业循环水回用；所述纯碱水溶液的重量为所述灰水重量的1～2％。
所述的石灰水由工业用生石灰加一定比例的水配制而成，可以是室温下的饱和澄清石灰水，也可以是质量百分比浓度为5～10％的石灰乳液。所述饱和澄清石灰水可以由以下方法进行配制：将生石灰粉配制成5-15％的石灰乳液，再将石灰乳液静置一段时间后，得到的上层澄清液即为饱和澄清石灰水。
较佳的，所述石灰水采用待处理的灰水进行配制；所述纯碱水溶液采用自来水进行配制。
所述灰水为煤气化工艺中排出的灰水，尤其是德士古气化工艺中排出的灰水，其硬度应当小于1500mg/l(以CaCO3计)。
较佳的，所述第一水池和第二水池中的温度为55～70℃。
较佳的，所述煤气化工艺为德士古气化工艺，从该工艺的气化系统中引出的灰水的温度在55℃以上，不需经过任何处理而直接进入第一水池中进行软化反应。
采用将从德士古气化工艺的气化系统中引出的灰水直接引入沉淀池中进行反应，可以利用灰水的余热，将第一水池和第二水池中的水温维持在55～70℃，在此温度下有利于软化处理，不但可以加快灰水的软化过程，而且无需进行生化处理，经济合理。
本发明的上述工艺过程基于石灰-纯碱软化的基本原理对灰水进行处理，经软化处理后的灰水，硬度得到大幅度的降低，沉淀过滤后的灰水即可作为工业循环水回用。本发明的基本原理如下：
先向灰水中加入石灰水(Ca(OH)2)，发生以下化学反应：
CO2+Ca(OH)2→CaCO3↓+H2O
Ca(HCO3)2+Ca(OH)2→2CaCO3↓+2H2O
Mg(HCO3)2+2Ca(OH)2→2CaCO3↓+Mg(OH)2↓+2H2O
MgCl2+Ca(OH)2→CaCl2+Mg(OH)2↓(将镁硬转化为由钙硬)
再加入纯碱水溶液(Na2CO3)，发生下列化学反应，以除去过量的氢氧化钙以及造成永久硬度的钙离子。
Ca(OH)2+Na2CO3→CaCO3↓+2NaOH
CaCl2+Na2CO3→CaCO3↓+2NaCl
上述石灰-纯碱软化法对具有暂时硬度和永久硬度的水都有效。
本发明将石灰-纯碱软化法的基本原理应用于灰水的回用处理工艺中，结合沉淀池的特殊设计和灰水余热的巧妙利用，使得灰水只需经过简单的软化处理即可作为工业循环水回用。该方法的关键在于药剂的用量必须正确，因为纯碱过量会发生自反应而增加灰水中氢氧化钠的含量，过量的纯碱本身在高温设备中也会水解而生成氢氧化钠和二氧化碳，反应式为：Na2CO3+H2O→2NaOH+CO2，该水解反应生成的氢氧化钠可能成为设备苛性脆化或碱性腐蚀的一个因素；而纯碱量过少则不能达到较好的软化效果。
本发明所提供的处理方法操作方便，不需要大型设备投资，处理费用低，可将硬度大于1000mg/L的灰水降至350mg/L以下，灰水的处理费用低于2元/吨；并且软化效果好，能保证灰水几乎全部可以回用，具备工艺简单、运行可靠的特点，在投药量一定的情况下提高了沉淀效果，软化处理后的灰水大大降低了换热器等的结垢倾向。
附图说明
图1为煤气化灰水回用工艺示意图。
具体实施方式
下面结合实施例进一步详述本发明有技术方案，本发明的保护范围不局限于下述的具体实施方式。
在以下的实施例中，采用EDTA滴定法测定硬度，玻璃电极法测定pH，酸碱指示剂滴定法测定碱度。
如图1所示，气化系统灰水经地沟流入沉淀池，该沉淀池为平流沉淀池，共分为三格，即水池1、水池2、水池3。灰水在水池1的入口处与澄清石灰水(或热石灰乳液)混合，并进入水池1进行软化，经静置沉淀后，上层清液溢流至水池2，在水池2引入纯碱溶液进一步进行软化处理，上层清液溢流至水池3进一步静置沉淀。为保证灰水在其中有足够的停留时间，以实现加药后反应物的充分沉淀，沉淀池的具体尺寸根据实际情况而定。经降硬和分步沉淀后的灰水由水池3末端的泵进入系统回用。
实施例1
首先，在常温(20-25℃)下，将工业用生石灰粉加入到盛有灰水的石灰乳池中，充分搅拌，配制成质量百分比浓度为5％的石灰乳液，静置足够长的时间后，将上层饱和澄清石灰水溶液溢流至澄清石灰水池，泵送饱和澄清石灰水至水池1进行软化反应；在纯碱溶液池中将工业纯碱配制成质量百分比浓度为5％的Na2CO3溶液，将其泵送至水池2进行软化反应，溢流至水池3充分沉淀过滤。各个灰水池中灰水水温为55-70℃，与德士古气化工艺灰水槽水温接近。溢流的灰水即可作为循环水回用，各个灰水池的底流由污泥泵送至储场处理。
软化效果测定：
测定用水为某厂煤气化工艺灰水，水质如表1。
表1煤气化工艺灰水水质分析(常温)
Figure BSA00000162129100041
灰水软化效果为：在灰水池1中，按灰水重量的2.5-5.0％通入饱和澄清石灰水后，然后灰水池2按灰水重量的2％通入质量百分比浓度为5％的纯碱溶液。软化处理后的灰水硬度降为300mg/L左右，与原灰水比较，pH变化很小，增大0.30左右。采用上述软化处理方法的软化率约为70％，使原来具有严重结垢倾向的设备其结垢速率降低为原来的1/3，大大增加了设备的运行周期。
实施例2
软化效果测定方法及灰水与实施例1相同。
将生石灰在接近水的沸点下配制成质量百分比浓度为15％的石灰乳液，利于生石灰的消化，有利于软化效果的提高；直接泵送石灰乳液至灰水池1进行软化反应；在纯碱溶液池中将工业纯碱配制成质量百分比浓度为10％的Na2CO3溶液，将其泵送至灰水池2进行软化反应，溢流至灰水池3充分沉淀过滤。各个灰水池中灰水水温为55-70℃，与德士古气化工艺灰水槽水温接近。溢流的灰水即可作为循环水回用，各个灰水池中的底流送至储场处理。
灰水软化效果为：在灰水池中，按灰水量的2.66-3.33％通入15％的石灰乳液，然后按灰水量的1％加入浓度为10％的纯碱溶液。软化后灰水硬度降为350mg/L左右，与原灰水比较，pH变化很小，增大0.20左右。采用上述软化处理方法的软化率约为65％，使原来具有严重结垢倾向的设备其结垢速率降低为原来的1/3。

Claims (5)

1.一种煤气化工艺灰水回用的处理方法，其特征在于：所述的处理过程于沉淀池中进行，所述的沉淀池包括依次相连的第一水池、第二水池和第三水池；所述方法包括以下步骤：
1)将灰水与石灰水于第一水池的入口处混合，并进入第一水池中进行软化反应，静置沉淀后，上层清液溢流至第二水池中；所述石灰水的重量为所述灰水重量的2.5～5％；
2)于第二水池中引入质量百分浓度为5～10％的纯碱水溶液与步骤1中所得上层清液混合并进行反应，静置沉淀后，上层清液溢流至第三水池中进一步沉淀，所得清液作为工业循环水回用；所述纯碱水溶液的重量为所述灰水重量的1～2％；
所述第一水池和第二水池中的温度为55～70℃；所述的灰水为由德士古气化工艺的气化系统中引出的灰水，不需经过任何处理而直接进入第一水池中进行软化反应。
2.如权利要求1所述的煤气化工艺灰水回用的处理方法，其特征在于，所述的石灰水为饱和澄清石灰水。
3.如权利要求1所述的煤气化工艺灰水回用的处理方法，其特征在于，所述的石灰水为质量百分比浓度为5～15％的石灰乳液。
4.如权利要求1所述的煤气化工艺灰水回用的处理方法，其特征在于，所述石灰水采用待处理的灰水进行配制；所述纯碱水溶液采用自来水进行配制。
5.如权利要求1所述的煤气化工艺灰水回用的处理方法，其特征在于，所述灰水的硬度小于1500mg/L。 
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