CN103159363A - 气化废液处理方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种气化废液处理方法及系统。该处理方法包括将废液依次经过高温闪蒸，低温闪蒸，真空闪蒸以及沉降分离步骤进行处理，其中，在进行低温闪蒸之前，将高温闪蒸后得到的高温闪蒸液pH值调整至大于9.5。通过对高温闪蒸后的闪蒸液进行调整使pH值大于9.5，使废液中的化合态铵转化为游离态的氨气，从而可以在下一步的低温闪蒸过程中去除。该处理方法可以有效地降低气化废液中的氨氮含量，使废液中的氨氮含量从先前的300～1000mg/l降到200mg/l以下，有利于后续的污水处理系统稳定运行。此外，该处理方法工艺简单，调剂控制手段灵活。
Description
技术领域
本发明涉及废液处理技术领域，具体而言，涉及一种气化废液处理方法及系统。
背景技术
现有水煤浆气化工艺中的废液处理系统是由三级闪蒸（高温闪蒸、低温闪蒸和真空闪蒸）和沉降分离构成，如图1所示，其系统组成描述如下：
来自气化炉激冷室以及气液分离器的废液经过减压后送入第一高温闪蒸器11’，在第一高温闪蒸器11’中，一部分废液闪蒸成为水蒸汽，连同少量溶解蒸汽向上进入塔板。来自变换工段的冷凝液从塔板上方进入第一高温闪蒸器11’闪蒸，闪蒸后的液体向下进入塔板用来洗涤高温闪蒸气体，这样高温闪蒸气体从第一高温闪蒸器11’的顶部送出。
来自洗涤塔底的废液经过减压后送入第二高温闪蒸器12’。在第二高温闪蒸器12’中，一部分废液闪蒸成为闪蒸汽，闪蒸汽从第二高温闪蒸器12’的顶部送出。两个高温闪蒸器顶部送出的闪蒸汽合并后，在加热器40’中与洗涤塔给水进行一次换热冷却，然后再经过水冷器50’进一步冷却，最后进入高压闪蒸分离器60’。分离出的不凝气及饱和水汽经过压力调节送至变换汽提塔，而分离出的冷凝液去脱氧水槽。
从第一高温闪蒸器11’和第二高温闪蒸器12’的底部流出的液体及细渣经液位调节进入低温闪蒸器20’。在低温闪蒸器20’闪蒸出的水汽从塔顶溢出经低压闪蒸汽冷却器换热冷却，气体送往脱氧水槽作为脱氧的热源并回收冷凝液，液体送废水槽。从低温闪蒸器底部流出的液体及细渣经液位调节进入真空闪蒸系统。
可见，整个气化废液处理过程是以闪蒸的方式将废液中的溶解性气体从水中解析出来，其中包括溶解在水中的部分游离氨。但是由于在高温气化过程副产的甲酸、硫酸、硝酸等强酸根与氨结合成稳定的铵盐溶解在灰水中，使其无法通过闪蒸去除，从而导致该工艺处理后的灰水中氨氮含量高达300～1000mg/l，高氨氮含量废液导致污水处理装置中的生化池细菌受到抑制而降低氨氮降解率，无法保证工厂外排水的环保排放指标。
发明内容
本发明旨在提供一种用于气化废液处理方法及系统，能够降低废液处理后的灰水中的氨氮含量。
为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种气化废液处理方法，包括将废液依次经过高温闪蒸，低温闪蒸，真空闪蒸以及沉降分离步骤进行处理，其中，在进行低温闪蒸之前，将高温闪蒸后得到的高温闪蒸液pH值调整至大于9.5。
进一步地，调整高温闪蒸液的步骤包括向高温闪蒸液中通入碱性溶液使高温闪蒸液中的pH值大于9.5。
进一步地，碱性溶液包括氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钙和氨水中的一种或几种混合；优选氢氧化钠和/或氢氧化钾。
根据本发明的另一方面，提供了一种气化废液处理系统，包括高温闪蒸器和低温闪蒸器，在高温闪蒸器的底部出口端和低温闪蒸器的进口端之间设置有碱液混合装置。
进一步地，碱液混合装置包括碱液槽以及与碱液槽连通的管道混合器，管道混合器分别与高温闪蒸器及低温闪蒸器连通。
进一步地，碱液混合装置还包括碱液计量泵，碱液计量泵设置在碱液槽和管道混合器之间。
应用本发明的技术方案，通过对高温闪蒸后的闪蒸液进行调整使pH值大于9.5，使废液中的化合态铵转化为游离态的氨气，从而可以在下一步的低温闪蒸过程中去除。该处理方法可以有效地降低气化废液中的氨氮含量，使废液中的氨氮含量从先前的300～1000mg/l降到200mg/l以下，有利于后续的污水处理系统稳定运行。此外该处理方法工艺简单，调剂控制手段灵活。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1示出了现有技术中的气化废液处理工艺流程图；以及
图2示出了根据本发明一种典型实施例的气化废液处理工艺流程图。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
本发明的高温闪蒸是指在170℃～180℃温度范围下和0.7～1.0Mpa的压力范围下进行闪蒸；低温闪蒸是指在105℃～120℃的温度范围内和0.06～0.15Mpa的压力范围内进行闪蒸。
本发明提供的气化废液处理方法包括将废液依次经过高温闪蒸，低温闪蒸，真空闪蒸以及沉降分离步骤进行处理，其中，在进行低温闪蒸之前，高温闪蒸后得到的高温闪蒸液的pH值调整至大于9.5。
通过对高温闪蒸后的闪蒸液进行调整使pH值大于9.5，使废液中的化合态铵转化为游离态的氨气，从而可以在下一步的低温闪蒸步骤中除去。该处理方法可以有效地降低气化废液中的氨氮含量，使废液中的氨氮含量从目前的300～1000mg/l降到200mg/l以下，有利于后续的污水处理系统稳定运行。此外，该处理方法工艺简单，调剂控制手段灵活。
优选地，调整高温闪蒸液的步骤包括：向高温闪蒸液中通入碱性溶液，调整高温闪蒸液pH值大于9.5。本发明通过向高温闪蒸液中通入碱性溶液可以方便快捷地实现pH调整的目的。碱性溶液包括氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钙和氨水中的一种或几种混合；优选为氢氧化钠和/或氢氧化钾。本发明优选但并不局限于上述碱性溶液，只要能够实现高温闪蒸液pH的调整并使高温闪蒸液pH大于9.5即可。考虑到本发明的目的是去除灰水中的氨氮含量，而氢氧化钙易产生污垢，所以优选氢氧化钠或氢氧化钾。
根据本发明的一种典型实施例，还包括对高温闪蒸后得到的高温闪蒸汽依次进行换热冷凝以及气液分离的步骤。通过对高温闪蒸汽进行换热冷凝可以回收部分热量，换热冷凝后的气体进入气液分离器进行汽液分离，对高压闪蒸后分离出的不凝气及饱和气进行压力调节，之后除去不凝气和饱和气中的硫化氢和氨气等环境污染性气体，最后排放到大气中。对分离出的冷凝液进行脱氧处理后排放到环境中。通过对高温闪蒸汽进行上述处理工艺，可以将高温闪蒸汽排放到空气中。
根据本发明的另一方面，提供了一种气化灰水处理系统，如图2所示，包括高温闪蒸器和低温闪蒸器20，在高温闪蒸器的底部出口端和低温闪蒸器20的进口端之间设置有碱液混合装置。
本发明通过在高温闪蒸器和低温闪蒸器20之间设置碱液混合装置，这样经高温闪蒸器进行高温闪蒸后得到的高温闪蒸液与碱液在混合装置中混合，高温闪蒸液中所形成的化合态的铵盐遇到碱液后转变成游离态的氨气，在下一步进入低温闪蒸器中进行低温闪蒸时很容易地去除。通过设置碱液混合装置使得气化废液处理系统具备了去除氨氮的功能，相对于现有的气化废液处理系统，可以有效降低气化废液中的氨氮含量，使氨氮含量从300～1000mg/l降低到200mg/l以下。
本发明中的碱液混合装置设置在高温闪蒸器和低温闪蒸器之间，其中也包括了将碱液混合装置设置在高温闪蒸器的底部出口上或者设置在低温闪蒸器20的进口端上，可以根据系统装置的结构而灵活设置。
优选地，如图2所示，碱液混合装置包括碱液槽31以及与碱液槽31连通的管道混合器32，管道混合器32分别与高温闪蒸器及低温闪蒸器20连通。本发明中优选管道混合器32，但并不局限于此，还可为三通或者其他容器等。通过将碱液和水输送入碱液槽31中混合均匀，之后泵入管道混合器中与高温闪蒸液混合以除去化合态的铵。通过设置碱液槽31的方式向管道混合器32中供给碱液，有利于调制出稳定浓度的碱液，并通过管道混合器充分混合，这样调剂控制手段灵活方便，既可以根据管道混合器中废液pH值来调整碱液量，也可以通过分析检测低温闪蒸器出口废液中的氨氮含量来控制碱液的用量。
进一步优选地，碱液混合装置还包括碱液计量泵33，碱液计量泵33设置在碱液槽31和管道混合器32之间。设置碱液计量泵33方便对碱液的流量进行控制，以此来监控碱液混合装置中液体的pH是否大于9.5。为了防止碱液计量泵33出现问题影响废液处理过程，本发明优选将两个碱液计量泵33并列设置，在每个碱液计量泵33的管道上单独设置开关，当其中一个碱液计量泵33出现问题时，另一个可备用。
本发明的气化废液处理系统还包括减压装置，其中管道混合器既可以设置在减压装置前面的管路上，也可以设置在减压装置后面的管路上。为了将碱液顺利通入离开高温闪蒸器后的高温闪蒸液中，根据本发明的一种优选实施方式，管道混合器设置在减压装置后面的管路上。将管道混合器设置在减压装置后面的管路上，这样有利于降低碱液输送泵的功率和量程。
为了同时处理不同来源的气化废液，根据本发明的一种典型实施方式，如图2所示，高温闪蒸器包括第一高温闪蒸器11和第二高温闪蒸器12，第一高温闪蒸器11与第二高温闪蒸器12并联设置。为了对高温闪蒸后的高温闪蒸气进行热量回收，优选地，气化废液处理系统还包括与高温闪蒸器的顶部出口端相连通的加热器40，加热器40的出口端连接有水冷器50。
根据本发明的一种典型实施方式，气化废液处理系统还包括与水冷器50的出口端连通的高压闪蒸汽凝液分离器60；其中高压闪蒸汽凝液分离器60的顶部出口端与变换汽提塔连通，高压闪蒸汽凝液分离器60的底部出口端与脱氧水槽连通。通过连接变化汽提塔，可以将顶部闪蒸出的气体中的有毒或污染性气体如硫化氢或氨气等去除，保证尾气安全地排放到大气中。通过在高压闪蒸汽凝液分离器60的底部连通脱氧水槽，将氧气脱除后排入环境中。
下面结合具体实施例进一步说明本发明的优异效果。
实施例1
采用本发明的图2中的处理系统，将50吨的气化废液通入高温闪蒸器中，调整高温闪蒸器的压力为0.8MPa和温度为172℃进行闪蒸，经过高温闪蒸后得到的高温闪蒸液经减压装置后，废液的压力为0.15MPa，进入管道混合器中，并与来自碱液计量泵的质量百分比浓度为25%的氢氧化钠溶液充分混合，得到PH为10.5的混合液。将混合液通入低温闪蒸器中并调整压力0.15MPa，温度为108℃进行低温闪蒸，此时游离态的氨进行闪蒸分离，闪蒸汽进入后续的工艺处理步骤中，最后排放到后续系统中的废液中的氨氮含量为132mg/l。
实施例2-3
与实施例1中步骤和方法均相同，不同之处在于所调整的pH值的大小，其中具体的pH值大小以及最后排放到后续装置中的废液中的氨氮含量见表1。
对比例1-2
对比例1中采用图2的系统进程处理，处理工艺和步骤与实施例1相同，但通入碱液后所调整的pH值没有大于9.5；对比例2采用了图1中所示系统进行处理，其中处理步骤与实施例1相同。最后得到的排放到后续装置中的废液中的氨氮含量具体见表1。
表1
| 原废液中的氨氮含量 | 与碱液混合后pH值 | 排放的废液中的氨氮含量 | |
| 实施例1 | 1200mg/l | 10.5 | 132mg/l |
| 实施例2 | 1200mg/l | 10 | 160mg/l |
| 实施例3 | 1200mg/l | 9.5 | 200mg/l |
| 对比例1 | 1200mg/l | 9.0 | 270mg/l |
| 对比例2 | 1200mg/l | 未通碱液 | 21000mg/l |
从表1中可以看出，只要调整通入碱液后的高温闪蒸液的pH值大于9.5，废液经过闪蒸后，其中的氨氮含量可以有效降低到200mg/l以下，当pH值达到10.5以后，可以保证废液中氨氮含量小于150mg/l；如果不加入碱液，由于减压闪蒸部分水蒸气离开液相，化合态铵浓度反而上升，此时废液中的氨氮浓度急剧上升，严重影响了后续工序的处理。因此本发明提供的加碱闪蒸技术非常有效地降低了气化废液中的氨氮含量。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种气化废液处理方法，其特征在于，包括将所述废液依次经过高温闪蒸，低温闪蒸，真空闪蒸以及沉降分离步骤进行处理，其中，在进行所述低温闪蒸之前，将所述高温闪蒸后得到的高温闪蒸液pH值调整至大于9.5。
2.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于，调整所述高温闪蒸液的步骤包括向所述高温闪蒸液中通入碱性溶液使所述高温闪蒸液中的pH值大于9.5。
3.根据权利要求2所述的处理方法，其特征在于，所述碱性溶液包括氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钙和氨水中的一种或几种混合；优选氢氧化钠和/或氢氧化钾。
4.一种气化废液处理系统，包括高温闪蒸器和低温闪蒸器（20），其特征在于，在所述高温闪蒸器的底部出口端和所述低温闪蒸器（20）的进口端之间设置有碱液混合装置。
5.根据权利要求4所述的气化废液处理系统，其特征在于，所述碱液混合装置包括碱液槽（31）以及与所述碱液槽（31）连通的管道混合器（32），所述管道混合器（32）分别与所述高温闪蒸器及所述低温闪蒸器（20）连通。
6.根据权利要求5所述的气化废液处理系统，其特征在于，所述碱液混合装置还包括碱液计量泵（33），所述碱液计量泵（33）设置在所述碱液槽（31）和所述管道混合器（32）之间。
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