CN107381879A - 一种处理生物质气化洗气废水及资源化利用废水处理产物的方法 - Google Patents

一种处理生物质气化洗气废水及资源化利用废水处理产物的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种处理生物质气化洗气废水及资源化利用废水处理产物的方法。其可有效去除废水中的COD、降低有机物的浓度，处理后废水可循环使用或达标排放，废水处理产物作为原料之一制备水煤浆。主要包括以下步骤：a将生物质气化洗气废水通入旋流分离器，去除密度大于水的物质；b所述废水通入到中间水池，缓冲水质，降低水温，去除大颗粒物质，调节废水pH值；c所述废水通入到混凝沉淀池，去除细小颗粒物质、胶体物质及部分氨氮；d所述废水通入到活性炭吸附塔，去除大部分溶解性有机物质；e所述废水通入清水池循环使用或达标排放；f所述吸附后的废活性炭作为原料制备水煤浆。

Description

一种处理生物质气化洗气废水及资源化利用废水处理产物的 方法
技术领域
本发明涉及废水处理的技术领域，具体为一种处理生物质气化洗气废水及资源化利用废水处理产物的方法。
背景技术
生物质能是一种量大面广、廉价易得的可再生能源，但体积大、热值低，不便于运输。将生物质气化可得高热值、运输方便的可燃气体，然而由于其含粉尘、焦油等杂质，需对生物质气化炉产生的可燃气体进行洗涤，其洗气过程产生的废水含有大量难溶解、难降解的有机物，挥发酚的浓度高，对微生物有抑制和毒害作用，废水的可生物降解性能差。常规的水处理技术很难彻底降解这类废水，很多处理工艺在处理废水的同时又会产生二次污染物。
因此，寻找一种新的生物质气化洗气废水处理工艺，在有效处理废水的同时，资源化利用废水处理产物，在解决能源问题的同时解决环境问题，获得更好的环境效益和经济效益，实现经济社会可持续发展，成为生物质气化工艺推广应用亟待解决的关键问题。
发明内容
本发明针对现有技术存在的不足，提供一种能有效降低生物质气化洗气废水有机物含量，并无害化、资源化利用吸附后废活性炭的方法。
本发明的技术方案为：
一种处理生物质气化洗气废水及资源化利用废水处理产物的方法，其特征在于：
a.将生物质气化洗气废水通入旋流分离器，去除密度比水大的物质；
b.步骤a流出的废水通入到中间水池，缓冲水质，降低水温至20℃-40℃，去除颗粒大于5mm的物质，中间水池中调节废水pH值至4.0-6.0；
c.步骤b流出的废水通入到混凝沉淀池，去除颗粒大小为10-3-10-1微米的微小物质、胶体物质及氨氮；
d.步骤c流出的废水通入到活性炭吸附塔，去除溶解性有机物；所述活性炭吸附塔填充果壳活性炭，吸附前废水的pH值控制在3.5-8.0之间；
e.步骤d流出的废水通入清水池循环使用或达标排放；
f.步骤d产生的废水处理废物，和高碳燃料，水或有机废液，分散剂制备成水煤浆。
所述果壳活性炭为核桃壳活性炭，比表面积1000-2000m2/g，总孔容0.9-1.5cm2/g，中孔率60-80％，碘值600-1000mg/g，表面总酸性基团含量2.0-3.0mmoL/g，带有羧基、内酯型羧基和/或酚羟基等含氧官能团；所述其他高碳燃料为石油焦、煤、无烟煤或它们中的一种或几种的混合物；所述的水煤浆固含量60-70％，热值17.0-24.5MJ/kg。
所述步骤f中的废水处理废物为填充在吸附塔中经长时间使用，吸附饱和后的核桃壳活性炭。
所述水煤浆的原料质量配比如下：步骤d产生的废水处理处理废物中产生的废活性炭和其他高碳燃料合占60-70％，水或有机废液占29.4-39.5％，分散剂占0.5-0.6％。
所述水煤浆的制备步骤如下：第一步，将废活性炭和其他燃料分别磨成180目以下的粉末；第二步，量取分散剂和水混合，充分搅拌使分散剂溶解；第三步，加入其他高碳燃料粉末混合搅拌均匀，第四步，加入废活性炭粉末搅拌均匀，制得水煤浆。
所述步骤a中的生物质气化洗气废水COD在2000mg/L以下，废水中含有有机物，以质量百分比计，其中苯酚类化合物占所有有机物的50-80％，其他为苯、萘、呋喃和烷烃等碳氢化合物，占20-50％。
所述步骤a中废水切向进入旋流分离器，入口流量为5.5-6.5m3/h，分流比为0.08-0.13。
所述步骤c混凝沉淀工段中所用的混凝剂为无机或有机混凝剂，无机混凝剂为聚合氯化铝或明矾，投加量为废水量的0.03-0.08％，使用前配成质量百分比为0.2-0.5％的水溶液后投加；有机混凝剂为阳离子聚丙烯酰胺或非离子聚丙烯酰胺，投加量为废水量的0.003％-0.005％，使用前配成质量百分比为0.1％-0.3％的水溶液投加。
所述步骤c混凝沉淀工段的步骤为：在废水中加入所述无机混凝剂，快速搅拌30-60秒，慢速搅拌10-30分钟，再加入所述有机混凝剂，慢速搅拌5-20分钟，静置30-90分钟。
所述步骤d废水在吸附塔内的停留时间为45-120分钟。
本发明的有益效果：
1、采用本发明工艺方法，所述生物质气化废水依次通过旋流分离器、中间水池、混凝沉淀池、吸附塔、清水池处理后，其废水中的有机物得到很大程度的去除。对于COD为2000mg/L以下的生物质气化洗气废水，经上述处理后COD和BOD可分别降至500mg/L和300mg/L以下，可循环使用或达到《污水综合排放标准》(GB8978-1996)中的三级排放标准。
2、活性炭吸附塔填充特定参数选择的果壳活性炭，核桃壳具有和椰壳、油茶果壳等果壳相类似的天然多孔结构，这使得核桃壳活性炭呈现高孔容积、大比表面积的特点。此外，核桃壳灰分含量高达2-3％，是其他果壳的2-3倍，在制成活性炭的活化过程中，这些灰分会从活性炭中被冲洗出来，使活性炭中的微孔得到扩张，中孔率达60-80％。核桃壳活性炭中的中孔不仅为吸附质进入吸附位提供通道和吸附小分子物质，对苯酚类等分子量较大的有机物也有很好的吸附效果。此外，所述核桃壳活性炭表面化学结合有羰基等含氧官能团，羰基可以和苯环结合成给电子-受电子复合物，一些官能团可以通过氢键和苯酚类化合物结合，对所述废水中有机物有很强的吸附能力。所述废水流经填充核桃壳活性炭吸附塔时，废水中的有机物可以被所述活性炭大量吸收。
3、在工业应用中，吸附饱和后的废活性炭由于再生费用高、含水量大常作为废物处理，不仅给周围环境带来二次污染，还占用土地；不仅不能实现资源循环利用，还会增加额外处理费用。然而，吸附废水后的废核桃壳活性炭成分类似石油焦，含有80-90％的C，25-35MJ/kg的热值，具有含碳量高、热值高和灰分低的优点。采用废核桃壳活性炭部分或全部代替其他高碳燃料可制得优质的水煤浆，其热值达15.0-24.5MJ/kg，固含量达60-70％。这不仅可以实现资源循环利用，也可以节省处理废活性炭的费用。此外，由于活性炭的质地较石油焦和煤软，用非活性炭代替其他硬质燃料可节约40-60％的研磨电耗。因此，和其他水煤浆相比，采用废活性炭制备水煤浆具有显著的经济价值和环境效益。
具体实施方式
下面对本发明的实施例作详细说明：本实施例在本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
生物质气化炉的烟气通过水洗后，其清洗出来的废水主要含有粉尘、溶解性有机物、少量的焦油等污染物。
实施例1：
废水产生量为5m3/h，生物质气化炉每天连续工作24小时，日产废水量为120m3/d。
废水水质指标如下：
将生物质气化洗气废水通入旋流分离器，去除密度大于水的物质；
之后废水通入到中间水池，缓冲水质，降低水温，去除大颗粒物质，调节废水pH值至5.0；
之后废水流入混凝沉淀池，加入质量百分含量为0.07％的聚合氯化铝(使用前配成5％的溶液)，快速搅拌30秒后，慢速搅拌20分钟，再加入0.003％的聚丙烯酰胺(使用前配成0.2％的溶液)，慢速搅拌10分钟，静置60分钟，去除细小颗粒物质、胶体物质和部分氨氮。
之后废水通入到吸附塔，吸附塔填充核桃壳活性炭，通过循环泵控制废水在吸附塔内的停留时间为90分钟，废水通过吸附被去除大部分有机物质，处理后的水从吸附塔的上部流出。
之后废水流入清水池，循环使用或达标排放。
废水通过上述工艺处理后，有效去除了废水中的污染物质，大幅度降低COD含量，测得其水质指标如下：
其水质指标达到生物质气化燃气净化用水水质要求，符合生物质气化燃气净化用水质要求，其水达到《污水综合排放标准》(GB8978-1996)中规定的三级排放的要求：pH6-9，COD＜500mg/L，BOD5＜300mg/L，SS＜400mg/L，挥发酚＜2.0mg/L，NH3-N，焦油无限值要求。
之后将废活性炭、其他高碳燃料、水、分散剂制成固含量为60-70％、热值为15.0-24.5MJ/kg的水煤浆，实现了废物无害化、资源化利用。
实施例2：
取工厂生物质气化废水混凝工段处理后废水，水质指标如下：
将废水或调节pH值后分别通入到填充有核桃壳活性炭和椰壳活性炭的吸附塔中，活性炭填充量为4kg/t废水，通过循环泵控制废水在吸附塔内的停留时间为120分钟。
之后废水分别流入两个清水池。
废水通过上述工艺处理后，废水中的污染物质得到不同程度的去除，测得两种活性炭吸附处理后的水质指标如下：
核桃壳活性炭较椰壳活性炭对废水中的有机物有更好的吸附效果；同样采用核桃壳活性炭填充吸附塔，吸附前pH值为5.1的废水也较pH值为9.2的废水有更好的处理效果。
实施例3：
采集多次吸附后的废核桃壳活性炭和无烟煤，分析结果如下：
将废核桃壳活性炭和无烟煤磨成180目以下的粉末。
之后称取绝干重为66g的无烟煤粉末、0.24g的亚甲基萘磺钠-苯乙烯磺酸钠-马来酸钠和40ml的去离子水。
之后将亚甲基萘磺钠-苯乙烯磺酸钠-马来酸钠和去离子水混合，充分搅拌直至完全溶解。
之后加入无烟煤粉末，混合搅拌均匀，制得水煤浆1。
之后分别称取绝干重为33g的废核桃壳活性炭和33g的无烟煤粉末、0.24g的亚甲基萘磺钠-苯乙烯磺酸钠-马来酸钠和40ml的去离子水。
之后将亚甲基萘磺钠-苯乙烯磺酸钠-马来酸钠和去离子水混合，充分搅拌直至完全溶解。
之后加入无烟煤粉末，混合搅拌均匀。
之后加入废活性炭粉末，混合搅拌均匀，制得水煤浆2。
之后分别称取绝干重为66g的废核桃壳活性炭粉末、0.24g的亚甲基萘磺钠-苯乙烯磺酸钠-马来酸钠和40ml的去离子水。
之后将亚甲基萘磺钠-苯乙烯磺酸钠-马来酸钠和去离子水混合，充分搅拌直至完全溶解。
之后加入废核桃壳活性炭粉末，混合搅拌均匀，制得水煤浆3。
测得水煤浆1、水煤浆2和水煤浆3的性能指标如下：
可见，用吸附了有机质的废核桃壳活性炭代替50％的无烟煤制备得到的水煤浆2，相对全部以无烟煤为炭原料制备得到的水煤浆1，具有较高的固含量、较高的发热量和较低的粘度，同样具有较好的流动性，而且在磨粉过程中还可节省20-30％电耗。
全部以废核桃壳活性炭为原料制备制得的水煤浆3，相对水煤浆1和水煤浆2，具有更高的固含量、更高的发热量和更低的粘度，而且具有更好的流动性，在磨粉过程中还可节省40-60％电耗。
可见，用吸附了有机质的废核桃壳活性炭作为高碳原料制备水煤浆，不仅能得到优质的水煤浆，还能实现废物资源化和无害化利用。

Claims (10)

1.一种处理生物质气化洗气废水及资源化利用废水处理产物的方法，其特征在于：
a.将生物质气化洗气废水通入旋流分离器，去除密度比水大的物质；
b.步骤a流出的废水通入到中间水池，缓冲水质，降低水温至20℃-40℃，去除颗粒大于5mm的物质，中间水池中调节废水pH值至4.0-6.0；
c.步骤b流出的废水通入到混凝沉淀池，去除颗粒大小为10-3-10-1微米的微小物质、胶体物质及氨氮；
d.步骤c流出的废水通入到活性炭吸附塔，去除溶解性有机物；所述活性炭吸附塔填充果壳活性炭，吸附前废水的pH值控制在3.5-8.0之间；
e.步骤d流出的废水通入清水池循环使用或达标排放；
f.步骤d产生的废水处理废物，和其他高碳燃料，水或有机废液，分散剂制备成水煤浆。
2.根据权利要求1所述的方法，所述果壳活性炭为核桃壳活性炭，比表面积1000-2000m2/g，总孔容0.9-1.5cm2/g，中孔率60-80％，碘值600-1000mg/g，表面总酸性基团含量2.0-3.0mmoL/g，带有羧基、内酯型羧基和/或酚羟基等含氧官能团；所述其他高碳燃料为石油焦、煤、无烟煤或它们中的一种或几种的混合物；所述的水煤浆固含量60-70％，热值17.0-24.5MJ/kg。
3.根据权利要求1所述的方法，所述步骤f中的废水处理废物为填充在吸附塔中经长时间使用，吸附饱和后的核桃壳活性炭。
4.根据权利要求1所述的方法，所述水煤浆的原料质量配比如下：步骤d废水处理中产生的废活性炭和其他高碳燃料合占60-70％，水或有机废液占29.4-39.5％，分散剂占0.5-0.6％。
5.根据权利要求4所述的方法，所述水煤浆的制备步骤如下：第一步，将废活性炭和其他高碳燃料分别磨成180目以下的粉末；第二步，称取分散剂和水混合，充分搅拌使分散剂溶解；第三步，加入其他高碳燃料粉末混合搅拌均匀，第四步，加入废活性炭粉末搅拌均匀，制得水煤浆。
6.根据权利要求1所述的方法，所述步骤a中的生物质气化洗气废水COD在2000mg/L以下，废水中含有有机物，以质量百分比计，其中苯酚类化合物占所有有机物的50-80％，其他为苯、萘、呋喃和烷烃等碳氢化合物，占20-50％。
7.根据权利要求1所述的方法，所述步骤a中废水切向进入旋流分离器，入口流量为5.5-6.5m3/h，分流比为0.08-0.13。
8.根据权利要求1所述的方法，所述步骤c混凝沉淀工段中所用的混凝剂为无机或有机混凝剂，无机混凝剂为聚合氯化铝或明矾，投加量为废水量的0.03-0.08％，使用前配成质量百分比为0.2-0.5％的水溶液后投加；有机混凝剂为阳离子聚丙烯酰胺或非离子聚丙烯酰胺，投加量为废水量的0.003％-0.005％，使用前配成质量百分比为0.1％-0.3％的水溶液投加。
9.根据权利要求8所述的方法，所述步骤c混凝沉淀工段的步骤为：在废水中加入所述无机混凝剂，快速搅拌30-60秒，慢速搅拌10-30分钟，再加入所述有机混凝剂，慢速搅拌5-20分钟，静置30-90分钟。
10.根据权利要求1所述的方法，所述步骤d废水在吸附塔内的停留时间为45-120分钟。
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