CN106495366B - 一种处理煤气化废水装置及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明为一种处理煤气化废水装置及方法，该装置包括加药装置、絮凝进水装置、溶气释气装置、反应分离装置和油水分离装置，煤气化废水的输出管路与药液输出管路连通后连接至絮凝进水装置，再进入反应分离装置顶部，反应分离装置底部连接溶气释气装置，反应分离装置的顶部另设置一个排水管连接至油水分离装置的进液端。该方法中药液与气化废水在管道内初步混合后进入絮凝进水装置混合均匀，再由顶部进入反应分离装置，与由反应分离装置的底部流入的溶气水发生絮凝气浮作用后，进入油水分离装置，分离后的净化水回流至溶气释气装置中。本发明能够有效的对煤气化废水进行高效分离净化，且净化后的废水可循环利用。

Description

一种处理煤气化废水装置及其方法

技术领域

本发明属于煤炭气化领域，尤其涉及处理煤气化废水装置及其方法。

背景技术

地下气化过程是在高温条件下进行，为满足后续工序对原料气的要求，需对出口煤气进行冷却降温，煤气中的油类、粉尘、有机杂质及未分解的水蒸气也会随之被冷凝下来，为保证循环过程中水平衡，需定时排出一定的冷凝水，由此产生大量的煤地下气化废水。煤地下气化的废水中污染物的种类复杂，含量较高，尤其是酚类、氨氮、硫化物的含量，是一类难以进行生化处理的有机废水。为减缓水资源的污染和短缺的问题，提出了将气化废水回注再利用的气化工艺，因气化废水中含有较高浓度的油类、固体悬浮物及其它有毒有害的有机杂质，若直接进行回注必然会造成雾化喷头、管道和设备的堵塞腐蚀，影响气化炉的正常生产，故需对气化废水进行处理以期达到相关回注要求。

发明内容

本专利的目的是提出一种处理煤气化废水装置的技术方案，解决气化废水的处理再利用问题。本发明的目的是通过以下技术方案实现的。

一种处理煤气化废水装置，包括加药装置、絮凝进水装置、溶气释气装置、反应分离装置和油水分离装置，所述煤气化废水的输出管路与所述加药装置的药液输出管路连通后连接至所述絮凝进水装置的进液端；所述絮凝进水装置的出液端与反应分离装置顶部设置的进液口连接，反应分离装置底部设置的溶气水进口连接所述溶气释气装置的溶气水出口，反应分离装置的顶部另设置一个絮凝气浮处理水排水管连接至所述油水分离装置的进液端，所述油水分离装置的出液端分别设置有净化水排出口和排油口。

进一步的，油水分离装置的净化水排出口通过管路连接至一个蓄水池，所述蓄水池设置净化水出水口，并通过回流管路连接至溶气释气装置的进水口。

进一步的，所述油水分离装置包括用于一次分离的电动刮油机和用于二次分离的油水分离器。

进一步的，所述电动刮油机包括刮油板、处理水水箱和污油斗，所述刮油板的下端连接处理水水箱，所述刮油板的上端连接污油斗；所述油水分离器包括除油箱和污油收集装置，所述除油箱的上部与油污收集装置连通；所述处理水水箱的出液口连接至除油箱的进液口；所述污油斗的出口连接所述污油收集装置的进口；所述除油箱设置有净化水排出口，所述污油收集装置设置有排油口。

进一步的，所述油水分离装置包括油水分离器，所述油水分离器包括除油箱和污油收集装置，所述除油箱的上部与油污收集装置连通，除油箱内设置波纹板板组构件，所述波纹板板组构件由上下平行设置的3个以上波纹板构成，各个波纹板之间存在间隙，波纹板的波峰处设置有浮油孔；除油箱上部连通油污收集装置的出口构件为堰流式。

进一步的，反应分离装置为一个圆柱形的气浮柱，所述气浮柱由下至上依次分为溶气水释放区、絮凝分离区和出水排放区，气浮柱顶部设置放空阀。

进一步的，所述溶气释气装置包括高压氮气瓶、水泵和溶气罐，所述溶气罐的顶部设置溶气水出口，溶气罐的进水管为弯曲的牛角式管，溶气罐内设置了多层空气隔板。

进一步的，所述加药装置包括药箱、药剂补液泵，所述药箱内设置有絮凝剂和助凝剂；所述絮凝进水装置由进液泵和进液管路组成。

一种处理煤气化废水的方法，使用一种煤气化废水装置，所述装置包括加药装置、絮凝进水装置、溶气释气装置、反应分离装置和油水分离装置，所述煤气化废水的输出管路与所述加药装置的药液输出管路连通后连接至所述絮凝进水装置的进液端；所述絮凝进水装置的出液端与反应分离装置顶部设置的进液口连接，反应分离装置底部设置的溶气水进口连接所述溶气释气装置的溶气水出口，反应分离装置的顶部另设置一个絮凝气浮处理水排水管连接至所述油水分离装置的进液端，所述油水分离装置的出液端分别设置有净化水排出口和排油口；油水分离装置的净化水排出口通过管路连接至一个蓄水池，所述蓄水池设置净化水出水口，并通过回流管路连接至溶气释气装置的进水口；

包括以下步骤，

1）加药装置中含有絮凝剂和助凝剂的药液与气化废水在管道内初步混合后进入絮凝进水装置混合均匀；

2）从絮凝进水装置中混合均匀的药液与气化废水由顶部进入反应分离装置；同时从溶气释气装置中产生的溶气水由反应分离装置的底部流入，与药液和气化废水发生絮凝气浮作用；经絮凝气浮处理后的气化废水经反应分离装置顶部排水管排出进入油水分离装置；

3）油水分离装置对经絮凝气浮处理后的废水去除絮凝浮渣进行油水分离，分离后的净化水进入到蓄水池中；

4）蓄水池中的净化水经回流管路回流至溶气释气装置中。

所述的处理煤气化废水的方法，

步骤3）中的油水分离装置包括电动刮油机和油水分离器，所述电动刮油机包括刮油板、处理水水箱和污油斗，所述刮油板的下端连接处理水水箱，所述刮油板的上端连接污油斗；所述油水分离器包括除油箱和污油收集装置，所述除油箱的上部与油污收集装置连通；所述处理水水箱的出液口连接至除油箱的进液口；所述污油斗的出口连接所述污油收集装置的进口；所述油水分离装置的出液端分别设置有净化水排出口和排油口；

经絮凝气浮处理后的废水先经过刮油机除去浮渣，再由油水分离器进一步除去废水中的浮油和分散油；经刮油板刮去浮渣的处理水进入处理水水箱，浮渣和油污进入污油斗中，再流入油污收集装置中；处理水水箱中的处理水进入到除油箱中进一步除油后通过净化水排出口排出；除油箱中上浮至液面的浮油流入油污收集装置中，两次除油的 油污通过排油口排出。

本发明的有益效果是：

1） 本发明建立了一种逆流絮凝气浮装置及方法，气化废水和经溶气装置所形成的溶气水在气浮室内呈逆向流动，形成带气共聚絮体，这些共聚体不断长大，上浮到气浮柱顶部形成浮渣层，刮去浮渣后进行油水分离，本发明能够有效的对煤气化废水进行分离净化，且净化后的废水可循环利用。

2） 本发明中气化废水和经溶气系统所形成的溶气水在气浮室内呈逆向流动的方式，本发明中进一步设计了逆流圆柱式部分回流加压溶气气浮装置，利用波纹板油水分离器除去水中的部分浮油和分散油，解决了气化废水中含有较高浓度的油类、固体悬浮物及其它有毒有害的有机杂质的问题，达到了气化废水回注再利用的目的。

3）本发明设备简单、净化效率高，适合工业大规模处理废水。

下面结合附图及具体实施方式对本发明作进一步详细说明。

附图说明

图1为本发明煤气化废水处理装置整体结构示意图；

图2为气浮柱结构示意图；

图3为油水分离器结构示意图；

图4为溶气罐结构示意图。

附图标记：

1.加药装置；2.絮凝进水装置；3.溶气释气装置；4.反应分离装置；5.油水分离装置；6.气化废水池；7.蓄水池；3-1.空气隔板；4-1.进液口；4-2.溶气水进口；4-3. 絮凝气浮处理水排水管；4-4.空放阀；5-1. 净化水排出口；5-2.排油口；5-3. 刮油板；5-4.处理水水箱；5-5.污油斗；5-6.除油箱；5-7.污油收集装置；5-8. 波纹板板组。

具体实施方式

实施例1

如图1~4所示，一种处理煤气化废水装置，包括加药装置1、絮凝进水装置2、溶气释气装置3、反应分离装置4和油水分离装置5，所述煤气化废水的输出管路与所述加药装置的药液输出管路连通后连接至所述絮凝进水装置2的进液端；所述絮凝进水装置2的出液端与反应分离装置4顶部设置的进液口4-1连接，反应分离装置4底部设置的溶气水进口4-2连接所述溶气释气装置3的溶气水出口，反应分离装置4的顶部另设置一个絮凝气浮处理水排水管4-3连接至所述油水分离装置5的进液端，所述油水分离装置5的出液端分别设置有净化水排出口5-1和排油口5-2。

油水分离装置5的净化水排出口5-1通过管路连接至一个蓄水池7，所述蓄水池7设置净化水出水口，并通过回流管路连接至溶气释气装置3的进水口。

油水分离装置5包括用于一次分离的电动刮油机和用于二次分离的油水分离器。

电动刮油机包括刮油板5-3、处理水水箱5-4和污油斗5-5，所述刮油板5-3的下端连接处理水水箱5-4，所述刮油板5-3的上端连接污油斗5-5；所述油水分离器包括除油箱5-6和污油收集装置5-7，所述除油箱5-6的上部与油污收集装置5-7连通；所述处理水水箱5-4的出液口连接至除油箱5-6的进液口；所述污油斗5-5的出口连接所述污油收集装置5-7的进口；所述油水分离装置的出液端分别设置有净化水排出口5-1和排油口5-2；除油箱内设置波纹板板组构件5-8，所述波纹板板组构件由上下平行设置的3个以上波纹板构成，各个波纹板之间存在间隙，波纹板的波峰处设置有浮油孔；除油箱上部连通油污收集装置的出口构件为堰流式。本实施例中上下平行设置5层波纹板，每层波纹板之间间隔为6mm，所述波纹板的波峰处设置有浮油孔。

反应分离装置4为一个气浮柱，所述气浮柱由下至上依次分为溶气水释放区、絮凝分离区和出水排放区，气浮柱顶部设置放空阀4-4。

溶气释气装置3包括高压氮气瓶、水泵和溶气罐，所述溶气罐的顶部设置溶气水出口，溶气罐的进水管为弯曲的牛角式管，溶气罐内设置了多层空气隔板3-1。

加药装置1包括药箱、药剂补液泵，所述药箱内设置有絮凝剂和助凝剂；所述絮凝进水装置2由进液泵和进液管路组成。

实施例2

如图1~4所示，一种处理煤气化废水的方法，使用实施例1中的处理煤气化废水装置，包括以下步骤，

1）加药装置1中含有絮凝剂和助凝剂的药液与气化废水在管道内初步混合后进入絮凝进水装置2混合均匀；

2）从絮凝进水装置2中混合均匀的药液与气化废水由顶部进入反应分离装置4；同时从溶气释气装置3中产生的溶气水由反应分离装置4的底部流入，与药液和气化废水发生絮凝气浮作用；经絮凝气浮处理后的气化废水经反应分离装置4顶部排水管排出进入油水分离装置5；

3）油水分离装置5对经絮凝气浮处理后的废水去除絮凝浮渣进行油水分离，分离后的净化水进入到蓄水池7中；

4）蓄水池7中的净化水经回流管路回流至溶气释气装置3中。

步骤3）中的油水分离装置包括电动刮油机和油水分离器，经絮凝气浮处理后的废水先经过刮油机除去浮渣，再由油水分离器进一步除去废水中的浮油和分散油；经刮油板刮去浮渣的处理水进入处理水水箱，浮渣和油污进入污油斗中，处理水水箱中的处理水进入到除油箱中进一步除油后通过净化水排出口排出，除油箱中上浮至液面的浮油进入污油收集装置中，两次除油的 油污通过排油口排出，排入蓄水池中进一步循环利用。

本实施例中，煤气化废水处理装置，应用于处理煤气化废水，起到回注再利用气化废水的作用；

所述废气化废水处理装置包括包括加药装置1、絮凝进水装置2、溶气释气装置3、反应分离装置4和油水分离装置5五部分，该装置主要采用不锈钢材质，各部分不锈钢管道间通过焊接连接起来；其中：加药装置1由药箱和药剂补液泵组成，药液经补液泵吸入橡胶管，与同样经橡胶管汇入的气化废水在管道内初步混合后进入絮凝进水装置2，絮凝进水装置2由进液泵和不锈钢进水管路两部分组成，目的是使药液与气化废水混合均匀，絮凝进水装置2由不锈钢管道经阀门、流量计、与气浮柱（反应分离装置4）顶部连接。气浮柱从下至上可分为以下三部分：溶气水释放区、絮凝分离区及出水排放区，在气浮柱顶部设有一放空阀4-4，用于溶气水经减压释放后的多余氮气。

溶气释气装置3主要由高压氮气钢瓶、水泵和溶气罐三部分组成；溶气罐的进水管设计为弯曲的牛角管式，并在溶气罐内防置了多层空气隔板3-1，所产生的溶气水经橡胶管、压力表流入气浮柱底部。经絮凝气浮处理后的气化废水一并由出水排放管流出，后经电动刮油机除去浮渣。再由油水分离器进一步除去废水中的浮油和分散油。油水分离器内部构件主要包括：聚结构件、集油构件及出口构件，其主要为不锈钢材质，进出口端均由不锈钢管道焊接而成，进口端与电动刮油机出口端相连。

加药装置1由放置于水平支架上的药箱和药剂补液泵组成，药箱分别用于存放已提前配置好的一定浓度的絮凝剂PAC和助凝剂PAM。PAC与PAM分别经药剂补液泵吸入与气化废水在管道内实现初步混合絮凝。

反应分离装置4即是煤气化废水处装置中的气浮柱，分离装置的处理性能直接影响气浮絮凝的效果。气浮柱从下至上可分为以下三部分：溶气水释放区、絮凝分离区及出水排放区，溶气水释放区是指气浮柱底部的区域，在溶气罐内形成的加压溶气水经释放器释放后进入气浮柱，沿气浮柱的中心方向自下而上流动，因溶气压力的降低在气浮柱内释放出大量微气泡，并迅速分布在整个气浮柱的横截面；絮凝-气浮区的高度即是气浮区内的有效水深H。气浮柱的絮凝-分离区是指处于气浮柱顶部原水（废水）进口和气浮柱底部溶气水进口之间的区域。絮凝剂PAC和助凝剂PAM分别由相应的药剂补液泵供给，并与原水在管道内实现均匀混合和初步絮凝，后从气浮柱的顶部流入与来自气浮柱底部的含有大量微气泡的溶气水逆流接触，经气泡与絮体的碰撞粘附，形成气泡-絮体共聚体。因共聚体不断粘附水中的油滴和颗粒物而逐渐长大，最终会上浮至气浮柱顶部经出水口排出，后由电动刮油机除去。而经絮凝气浮处理后的气化废水进水蓄水池，一部分用于回注至“注气点后退-（污）水雾化”气化工艺，另一部分用于回流至溶气罐内。在气浮柱顶部设有一放空阀，用于溶气水经减压释放后的多余氮气；出水排放区在气浮柱上部距离絮凝-分离区第一个取样口400mm的区域。在气浮柱内形成的气泡-絮体的悬浮层最终会上浮至此区域，并随絮凝气浮处理后的气化废水一并由出水排放管流出，后经电动刮油机除去浮渣。

絮凝进水装置2主要由进液泵及进水管路两部分组成，目的是使投加到气化废水中的絮凝剂和助凝剂在管道内均匀混合，为形成合适尺度的微絮体，对此阶段的水力条件有一定要求，絮凝混合在管道中完成。絮凝剂和助凝剂分别由药剂补液泵加入，在管道内依靠水力作用与水均匀混合形成微絮体，因避免了机械搅拌而带来的剧烈扰动，故不会对形成的微絮体造成破坏。

溶气释气装置3主要由高压氮气钢瓶、水泵和溶气罐三部分组成。在加压方式下，来自氮气钢瓶的氮气与絮凝处理后的部分气化废水在溶气罐内形成富含大量微气泡的溶气水。所述溶气罐为所设计的新型溶气罐，即将溶气罐的进水管设计为弯曲的牛角管式，并在溶气罐内防置了多层空气隔板。经絮凝气浮处理后的部分气化废水经弯曲牛角管以旋转状态进入溶气罐内，与经空气隔板被切割成微小气泡的氮气在剧烈的扰动下相互混合，形成饱和溶气水。该设备具有占地面积小且可保证溶气水经减压释放后形成微气泡的直径在20-30um之间。

所述油水分离器除油箱内部构件主要包括：聚结构件、集油构件及出口构件，聚结构件的功能主要是增大油滴的粒径，提高除油效率。

对于聚结构件影响除油效率的主要因素有构件材质和板组结构。常用的聚结材质有纤维和粒状材质，但二者在应用中存在吸附饱和除油效率低的问题。由前面的分析，本发明中的聚结构件采用的是平行防置的波纹板板组结构，波纹板的表面采用亲油材质，含油的气化废水流经波纹板后，油滴在板表面不断聚结，且因波纹板提供的曲折的流动通道会引起水流方向的不断改变，增大了油滴的碰撞概率加速了油滴间的聚结合并。随着油滴粒径的增大，上浮速度增加，在水流冲击及自身浮力的作用下，最终会沿波纹板波峰处的浮油孔上浮至液面，实现油水分离。

集油构件的主要功能是收集上浮至液面的浮油。实际应用中，常见的集油构件是200-300mm且沿管的一侧设有切口宽度为60度或90度的集油钢管及浮子撇油器和喇叭口收油器。集油管的切口可绕管轴转动，当收集浮油时，切口方向可自动绕至水平面以下，受含油量的影响，不易形成很厚的油层，故用集油管收集浮油时存在油含水量较大的问题。浮子撇油器是依靠自身浮力作用调节液面进行集油，而喇叭口收油器是利用螺旋调节喇叭口的方式进行收集，但二者同样存在与集油管相同的问题。本实施例中的集油构件是在板组的上方防置了集油斜板，上浮至液面的浮油再水的静压能的作用下不断在集油斜板三角形的位置聚集，与水平的油层相比，倾斜油层具有较小的比表面积，更易于形成较厚的油层。随着油层厚度增加，重力逐渐增大，最终自流进入污油收集槽，并由排油管排出。斜板集油构件适用于不易形成较厚油层的中低浓度含油废水的处理。

本实施例中的出口构件为溢流堰式，上浮至液面的浮油在水流紊动的作用下会展开成膜而随出水流出，该构件具有加工简单，除油的效果较好的特点。

Claims (1)

1.一种处理煤气化废水的方法，使用一种煤气化废水装置，所述装置包括加药装置、絮凝进水装置、溶气释气装置、反应分离装置和油水分离装置，所述煤气化废水的输出管路与所述加药装置的药液输出管路连通后连接至所述絮凝进水装置的进液端；所述絮凝进水装置的出液端与反应分离装置顶部设置的进液口连接，反应分离装置底部设置的溶气水进口连接所述溶气释气装置的溶气水出口，反应分离装置的顶部另设置一个絮凝气浮处理水排水管连接至所述油水分离装置的进液端，所述油水分离装置的出液端分别设置有净化水排出口和排油口；油水分离装置的净化水排出口通过管路连接至一个蓄水池，所述蓄水池设置净化水出水口，并通过回流管路连接至溶气释气装置的进水口；

其特征在于：

所述油水分离装置包括用于一次分离的电动刮油机和用于二次分离的油水分离器；所述电动刮油机包括刮油板、处理水水箱和污油斗，所述刮油板的下端连接处理水水箱，所述刮油板的上端连接污油斗；所述油水分离器包括除油箱和污油收集装置，所述除油箱的上部与油污收集装置连通；所述处理水水箱的出液口连接至除油箱的进液口；所述污油斗的出口连接所述污油收集装置的进口；所述油水分离装置的出液端分别设置有净化水排出口和排油口；除油箱内设置波纹板板组构件，所述波纹板板组构件由上下平行设置的3个以上波纹板构成，各个波纹板之间存在间隙，波纹板的波峰处设置有浮油孔；除油箱上部连通油污收集装置的出口构件为堰流式，上下平行设置5层波纹板，每层波纹板之间间隔为6mm，所述波纹板的波峰处设置有浮油孔；

反应分离装置为一个气浮柱，所述气浮柱由下至上依次分为溶气水释放区、絮凝分离区和出水排放区，气浮柱顶部设置放空阀；溶气释气装置包括高压氮气瓶、水泵和溶气罐，所述溶气罐的顶部设置溶气水出口，溶气罐的进水管为弯曲的牛角式管，溶气罐内设置了多层空气隔板；

加药装置包括药箱、药剂补液泵，所述药箱内设置有絮凝剂和助凝剂；所述絮凝进水装置由进液泵和进液管路组成；

所述处理煤气化废水的方法包括以下步骤，

1）加药装置中含有絮凝剂和助凝剂的药液与气化废水在管道内初步混合后进入絮凝进水装置混合均匀；

2）从絮凝进水装置中混合均匀的药液与气化废水由顶部进入反应分离装置；同时从溶气释气装置中产生的溶气水由反应分离装置的底部流入，与药液和气化废水发生絮凝气浮作用；经絮凝气浮处理后的气化废水经反应分离装置顶部排水管排出进入油水分离装置；

3）油水分离装置对经絮凝气浮处理后的废水去除絮凝浮渣进行油水分离，分离后的净化水进入到蓄水池中；

经絮凝气浮处理后的废水先经过刮油机除去浮渣，再由油水分离器进一步除去废水中的浮油和分散油；经刮油板刮去浮渣的处理水进入处理水水箱，浮渣和油污进入污油斗中，再流入油污收集装置中；处理水水箱中的处理水进入到除油箱中进一步除油后通过净化水排出口排出；除油箱中上浮至液面的浮油流入油污收集装置中，两次除油的油污通过排油口排出；

4）蓄水池中的净化水经回流管路回流至溶气释气装置中。