CN108821406A

CN108821406A - 一种煤气化废水联合除硅除硬工艺方法

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Publication number: CN108821406A
Application number: CN201810666665.4A
Authority: CN
Inventors: 杨克俭; 刘�文; 陈晨; 刘耀斌; 王聪; 卞明; 高朝阳; 谭中侠; 凌连群; 殷建为; 王军; 邵博; 刘尧; 宋海龙
Original assignee: China Tianchen Engineering Corp
Current assignee: China Tianchen Engineering Corp
Priority date: 2018-06-26
Filing date: 2018-06-26
Publication date: 2018-11-16

Abstract

本发明提供了一种煤气化废水联合除硅除硬工艺方法，包括如下步骤，1)将药剂A加入煤气化废水中；2)将药剂B、药剂C、药剂D同时匀速加入经过步骤1)处理的煤气化废水中；3)然后经步骤2)处理的煤气化废水静置澄清。本发明所述的煤气化废水联合除硅除硬工艺操作简单，工艺流程短，成本低廉，废水中硅和硬度可在常温常压下较好去除，具有良好的经济前景。

Description

一种煤气化废水联合除硅除硬工艺方法

技术领域

本发明属于煤化工废水处理技术领域，尤其是涉及一种煤气化废水联合除硅除硬工艺方法。

背景技术

我国拥有丰富的煤炭资源，如何将其清洁、高效的加以利用，一直是科研人员重点研究领域之一。目前，煤气化是煤高效综合利用的主要方式，然而煤在气化过程中会产生大量高污染性废水，不仅含有机物、氨氮等污染物，还含有悬浮物、硬度、硅酸根等。煤化工项目大多分布在煤炭资源丰富但水资源匮乏的区域，水环境容量不足，水的问题已经成为制约煤化工产业发展的瓶颈，实现废水零排放是煤化工发展的自身要求。

目前，煤气化废水的处理工艺流程主要包括预处理、生物处理和深度处理三个步骤。预处理一般采用物理化学方法如蒸氨脱酚、气浮重力除油、混凝沉淀脱除对生物处理中微生物有毒害或抑制作用的成分；生物处理主要是采用活性污泥、好氧/厌氧、SBR等工艺对废水进行进一步的处理；经生化处理后的废水COD、色度、氨氮等指标一般很难达到国家一级排放标准，还需经进一步的深度处理后方可排放。

例如国内某大型国企煤气化装置废水处理系统采用“调节均质→澄清→SBR反应池→曝气生物滤池”处理工艺，其废水主要来源于煤气化、煤制烯烃(MTO)、烯烃聚合等工段。经分析发现，其气化段废水存在水量大(400m³/h)、粉煤灰含量大且不稳定、来水总硬度高(2000mg/L)、SiO₂含量高(100mg/L)等问题。来水总硬度大导致废水设备及管道结垢严重甚至堵塞，设备产水率降低；来水SiO₂含量高导致后续回用水装置生物膜污染，清洗频繁，正常生产受到影响。因此需要将气化段废水单独进行降悬浮物、脱硅、除硬处理，以保证后续水处理系统的正常运行。气化段废水单独处理后，可去除废水中的大部分悬浮物、硬度、硅化物后，从根本上解决废水处理系统存在的问题，实现废水处理系统长周期、高负荷、安全运行，同时保证外排废水环保达标。

脱除硬度工艺即是脱除以Ca²⁺、Mg²⁺为主的二价、三价阳离子和HCO₃ ^-、CO₃ ^2-阴离子工艺，并通过调节pH使进入SBR处理水呈最适宜状态，主要有电絮凝和强化混凝沉淀两种典型工艺。电絮凝法主要存在电极钝化和电解极化、耗电量大、运行成本高等缺点，影响电流效率和絮凝效果，从而影响处理效果；强化混凝沉淀通过加入药剂达到除硬的目的，但其易受到原水水质、混凝剂种类及投加量、pH、水温、和水力条件等因素的影响，对水质的选择性较高。

除硅工艺可分为化学方法和物理方法，物理方法包括超滤脱除胶体硅、气浮脱除胶体硅、反渗透脱硅、电渗析脱硅。从上述工艺中可以看出，物理脱硅并不能从根本上将硅从水系统中剥离，只能浓缩，因此不太适用于煤气化废水；化学脱硅主要是混凝脱硅，混凝脱硅是利用某些金属的氧化物或氢氧化物对硅的吸附或凝聚来达到脱硅目的的一种物理化学方法，此方法需要深入研究各种药剂的最佳反应条件、加入量、加入顺序、水质条件等多种因素，以提高药剂利用率。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提出一种煤气化废水联合除硅除硬工艺方法，以克服上述煤化工气化废水处理中的缺陷，使废水中的硅含量以及硬度分别降低至30mg/L和500mg/L以下，避免其在后续处理中造成管道结垢堵塞、生物膜污染严重、严重影响正常生产等问题，最终达到回用的目的。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种煤气化废水联合除硅除硬工艺方法，包括如下步骤，

1)将药剂A加入煤气化废水中；

2)将药剂B、药剂C、药剂D同时匀速加入经过步骤1)处理的煤气化废水中；

3)然后经步骤2)处理的煤气化废水静置澄清；

药剂A为铝、镁、铁、钙的氧化物、氢氧化物、金属盐中的一种或两种以上；

药剂B为氢氧化钾、碳酸钾、氢氧化钠、碳酸钠中的一种或两种以上；

药剂C为聚合硫酸铁、聚合氯化铝、硫酸铝钾、聚丙烯酰胺、氢氧化铝、氢氧化铁中的一种或两种以上；

药剂D为铝、镁、铁的金属盐中的一种或两种以上；

优选的，所述煤气化废水的硅含量(以SiO₂计，下同)为80-260mg/L、硬度(以CaCO₃计，下同)为1000-2000mg/L。

所述药剂A与煤气化废水中硅含量的质量比为1-20；药剂B、药剂C以及药剂D的加入量与废水中硬度质量比分别为0.05-5、0.1-10％、0.1-10％；

优选的，所述药剂A与煤气化废水中硅含量的质量比为2-10；药剂B、药剂C以及药剂D的加入量与废水中硬度质量比分别为0.1-3、0.5-3％、0.5-3％。

优选的，步骤1)和步骤2)的停留时间均为1-60min，且搅拌速度均为50-500r/min；步骤3)的停留时间为1-90min；

优选的，步骤1)和步骤2)的停留时间均为5-30min，且搅拌速度均为100-300r/min；步骤3)的停留时间为5-60min。

优选的，使用的煤气化废水处理装置，由3个罐子组成，反应罐A、反应罐B、澄清罐出水口高度依次降低并将其进行串联，煤气化废水在室温下持续流入反应罐A，流量为100-200L/h；反应罐A和反应罐B、反应罐B和澄清罐之间煤气化废水均为溢流。

相对于现有技术，本发明所述的一种煤气化废水联合除硅除硬工艺方法，具有以下优势：

1)本发明所提出的煤气化废水联合除硅除硬工艺，操作简单、设备投资和运行成本低、除硅除硬效果良好，反应主要原理为首先通过所加入药剂在水中产生带正电荷的粒子，吸附含硅微粒破坏其在水中的平衡，随后再加入沉淀药剂将上述微粒与硬度一同除去。反应无需调节pH值，在常温常压下即可顺利进行，工程放大难度较小，具有十分光明的应用前景。

2)在本发明所确定的药剂及工艺条件下，煤气化废水含硅和硬度可在常温常压下较好去除，分别达到30mg/L、500mg/L以下的要求，避免了煤气化废水导致后续管道、生物膜等堵塞的风险，具有良好的经济前景。

具体实施方式

除有定义外，以下实施例中所用的技术术语具有与本发明创造所属领域技术人员普遍理解的相同含义。以下实施例中所用的试验试剂，如无特殊说明，均为常规生化试剂；所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法。

下面结合实施例来详细说明本发明创造。

使用的煤气化废水处理装置，由3个罐子组成，反应罐A、反应罐B、澄清罐出水口高度依次降低并将其进行串联，煤气化废水在室温下持续流入反应罐A；反应罐A和反应罐B、反应罐B和澄清罐之间煤气化废水均为溢流。

实施例1

一种煤气化废水联合除硅除硬工艺，包括如下步骤：

1)改变罐子容积，使煤气化废水(硅含量为80mg/L、硬度为1000mg/L；进入反应罐A的流速为100L/h)在反应罐A、反应罐B、澄清罐中的停留时间分别为5min、5min、5min，反应罐A和反应罐B开启搅拌，转速为100r/min；

2)将氧化铝匀速加入反应罐A中，其加入量与煤气化废水中硅含量的质量比为2；

3)将碳酸钾、聚合硫酸铁、氯化铝同时匀速加入反应罐B中，其加入量与废水中硬度质量比分别为0.1、0.5％、0.5％；

实施例2

一种煤气化废水联合除硅除硬工艺，包括如下步骤：

1)改变罐子容积，使煤气化废水(硅含量为260mg/L、硬度为2000mg/L；进入反应罐A的流速为200L/h)在反应罐A、反应罐B、澄清罐中的停留时间分别为30min、30min、60min，反应罐A和B开启搅拌，转速为300r/min；

2)将氯化镁匀速加入反应罐A中，其加入量与煤气化废水中硅含量的质量比为10；

3)将氢氧化钠、聚合氯化铝、氯化铁同时匀速加入反应罐B中，其加入量与废水中硬度质量比分别为3、3％、3％。

实施例3

一种煤气化废水联合除硅除硬工艺，包括如下步骤：

1)改变罐子容积，使煤气化废水(硅含量为100mg/L、硬度为1500mg/L；进入反应罐A的流速为150L/h)在反应罐A、反应罐B、澄清罐中的停留时间分别为10min、5min、5min，反应罐A和B开启搅拌，转速为150r/min；

2)将氢氧化镁匀速加入反应罐A中，其加入量与煤气化废水中硅含量的质量比为5；

3)将氢氧化钾、硫酸铝钾、氯化镁同时匀速加入反应罐B中，其加入量与废水中硬度质量比分别为1、2％、1％；

实施例4

一种煤气化废水联合除硅除硬工艺，包括如下步骤：

1)改变罐子容积，使煤气化废水(硅含量为200mg/L、硬度为1500mg/L；进入反应罐A的流速为200L/h)在反应罐A、反应罐B、澄清罐中的停留时间分别为10min、10min、25min，反应罐A和B开启搅拌，转速为200r/min；

2)将氧化钙匀速加入反应罐A中，其加入量与煤气化废水中硅含量的质量比为3；

3)将碳酸钠、聚丙酰酰胺、硫酸铁同时匀速加入反应罐B中，其加入量与废水中硬度质量比分别为2、1％、1％；

实施例5

一种煤气化废水联合除硅除硬工艺，包括如下步骤：

1)改变罐子容积，使煤气化废水(硅含量为160mg/L、硬度为1800mg/L；进入反应罐A的流速为200L/h)在反应罐A、反应罐B、澄清罐中的停留时间分别为5min、10min、15min，反应罐A和B开启搅拌，转速为180r/min；

2)将硝酸铁匀速加入反应罐A中，其加入量与煤气化废水中硅含量的质量比为4；

3)将碳酸钾、氢氧化铝、氯化镁同时匀速加入反应罐B中，其加入量与废水中硬度质量比分别为1.5、1％、2％；

表1不同实施例对煤气化废水硅含量和硬度去除效果

编号	硅含量/mg/L	硬度/mg/L
			实施例1	19	410
实施例2	29	480
			实施例3	20	300
实施例4	12	380
			实施例5	15	200

以上所述仅为本发明创造的较佳实施例而已，并不用以限制本发明创造，凡在本发明创造的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明创造的保护范围之内。

Claims

1.一种煤气化废水联合除硅除硬工艺方法，其特征在于：包括如下步骤，

1)将药剂A加入煤气化废水中；

3)然后经步骤2)处理的煤气化废水静置澄清；

药剂D为铝、镁、铁的金属盐中的一种或两种以上。

2.根据权利要求1所述的煤气化废水联合除硅除硬工艺方法，其特征在于：所述煤气化废水的硅含量为80-260mg/L、硬度为1000-2000mg/L。

3.根据权利要求1所述的煤气化废水联合除硅除硬工艺方法，其特征在于：所述药剂A与煤气化废水中硅含量的质量比为1-20；药剂B、药剂C以及药剂D的加入量与废水中硬度质量比分别为0.05-5、0.1-10％、0.1-10％；

4.根据权利要求1所述的煤气化废水联合除硅除硬工艺方法，其特征在于：步骤1)和步骤2)的停留时间均为1-60min，且搅拌速度均为50-500r/min；步骤3)的停留时间为1-90min；

优选的，步骤1)和步骤2)的停留时间均为5-30min，且搅拌速度均为100-300r/min；步骤3)的停留时间为10-60min。

5.根据权利要求1所述的煤气化废水联合除硅除硬工艺方法，其特征在于：使用的煤气化废水处理装置，由3个罐子组成，反应罐A、反应罐B、澄清罐出水口高度依次降低并将其进行串联，煤气化废水在室温下持续流入反应罐A，流量为100-200L/h；反应罐A和反应罐B、反应罐B和澄清罐之间煤气化废水均为溢流。