CN109095655A

CN109095655A - 一种煤气化废水同步除硅除硬的装置及工艺方法

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Publication number: CN109095655A
Application number: CN201811103076.1A
Authority: CN
Inventors: 杨克俭; 刘�文; 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: 2018-09-20
Filing date: 2018-09-20
Publication date: 2018-12-28

Abstract

本发明提供了一种煤气化废水同步除硅除硬的装置及工艺方法，所述工艺方法包括如下步骤，1)将煤气化废水依次流经反应池、混凝池和沉淀池；2)将除硅药剂匀速加入反应池中，使其与废水充分混合反应；3)将复配药剂同时匀速加入混凝池中，使其产生混凝沉淀；4)沉淀池产生污泥通过刮泥机收集排放，分别排放至污泥处理单元、返回反应池和混凝池。本发明所述的煤气化废水同步除硅除硬的装置操作简单，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

一种煤气化废水同步除硅除硬的装置及工艺方法

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同步除硅除硬的装置及工艺方法。

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，本发明创造旨在提出一种煤气化废水同步除硅除硬的装置及工艺方法，以克服上述煤化工气化废水处理中的缺陷，解决目前硅去除率低，反应条件要求高，除硅效果差等问题，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：

一种煤气化废水同步除硅除硬的装置，包括依次通过管道连接的反应池、混凝池和沉淀池；且反应池设有除硅药剂的加入口，所述混凝池设有复配药剂的加入口；沉淀池分别与反应池、混凝池以及污泥处理系统之间设有污泥排放管道。

一种使用如上所述的煤气化废水同步除硅除硬的装置的工艺方法，包括以下步骤，

1)将煤气化废水依次流经反应池、混凝池和沉淀池；

2)将除硅药剂匀速加入反应池中，使其与废水充分混合反应；

3)将复配药剂同时匀速加入混凝池中，使其产生混凝沉淀；

4)沉淀池产生污泥通过刮泥机收集排放，分别排放至污泥处理单元、返回反应池和混凝池。

在反应池中，废水中的溶解硅与胶体硅和药剂以及返回的污泥充分接触反应；在沉淀池中，废水在复配药剂以及部分返回的污泥的成核作用下，快速絮凝沉淀，水中的硅和硬度被同时转移到沉淀中；

反应池，用于除硅药剂与废水充分混合反应；混凝池，用于投加复配药剂同步去除废水中的硅和硬度；沉淀池，用于固液分离，沉淀混凝后产生的絮状沉淀。所述反应池与混凝池均设置搅拌机和加药泵，搅拌方式为常规搅拌桨式即可。

反应池与混凝池、混凝池与沉淀池既可以通过管道连接，也可以采用溢流方式，实现煤气化废水的转移，这些均是常规的工艺。

优选的，步骤1)中，煤气化废水中硅含量(以二氧化硅的含量计，下同)为80-260mg/L、硬度为1000-2000mg/L。

优选的，所述煤气化废水在反应池、混凝池和沉淀池中的水力停留时间分别为10-60min、10-60min、10-100min；。

优选的，步骤2)中，所述除硅药剂为硫酸镁、氧化镁、氯化钙、硫酸钙、氢氧化钙、氧化钙、碳酸钠、氢氧化钠、氯化铝中的一种或两种以上。

优选的，步骤2)中，所述除硅药剂加入量与煤气化废水中硅含量(以SiO₂计，下同)的质量比为5-15。

优选的，步骤3)中，所述复配试剂包括A试剂、B试剂以及C试剂；其中A试剂为聚合硫酸铁、聚合氯化铝中的一种或两种以上；B试剂为碳酸钠、氢氧化钠、氢氧化镁、氯化镁、氧化镁中的一种或两种以上；C试剂为聚丙烯酰胺、田菁粉、活性炭、高岭土、拟薄水铝石中的一种或两种以上。A试剂主要起到除硅作用，B为除硬，C为吸附、絮凝作用。

优选的，所述A试剂、B试剂以及C试剂与煤气化废水中硅的质量比分别为0.1-0.5、0.2-1、10-30。

优选的，步骤4)中，沉淀池产生的污泥排放至污泥处理单元、返回反应池、混凝池的质量比为5-10：0.2-1：0.2-1。

返回到反应池的污泥起到的作用是促进A试剂与废水中的硅反应，能够加强除硅效果，节省除硅药剂。

返回到混凝池的污泥充当成核剂的作用，能够促进反应生成沉淀的快速絮凝，节省混凝药剂。

本发明还提供如上所述工艺方法在煤气化废水处理中的应用。

相对于现有技术，本发明创造所述的装置和方法具有以下优势：

1)本发明所提出的煤气化废水同步除硅除硬方法，操作简单、设备投资和运行成本低、除硅除硬效果良好。反应通过除硅药剂吸附含硅微粒破坏其在水中的平衡，随后再加入混凝药剂将上述微粒与硬度一同除去。反应过程中通过将产生的污泥分别部分返回至反应池和混凝池，能够提高除硅除硬效率，同时避免成核剂的使用，节约相应药剂。

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。

附图说明

图1为为本发明所述的一种煤气化废水同步除硅除硬的工艺方法的步骤流程图。

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。

实施例1

一种煤气化废水同步除硅除硬方法和装置，包括如下步骤：

1)将煤气化废水(硅含量为100mg/L、硬度为1500mg/L)依次流经反应池、混凝池和沉淀池，水力停留时间分别为10min、10min、10min；

2)将氧化镁匀速加入反应池中，其加入量与煤气化废水中硅含量(以SiO₂计，下同)的质量比为5；

3)将复配药剂聚合硫酸铁、氢氧化镁、活性炭同时匀速加入混凝池中，其质量与废水中硅质量比分别为0.1、0.2、10；

4)调节沉淀池产生污泥的排放量，使排放至污泥处理单元、返回反应池、混凝池的污泥质量比为5：0.2：0.2；

实施例2

一种煤气化废水同步除硅除硬方法和装置，包括如下步骤：

1)将煤气化废水(硅含量为100mg/L、硬度为1500mg/L)依次流经反应池、混凝池和沉淀池，水力停留时间分别为60min、60min、100min；

2)将氢氧化钠匀速加入反应池中，其加入量与煤气化废水中硅含量的质量比为15；

3)将复配药剂聚合氯化铝、氯化镁、高岭土同时匀速加入混凝池中，其质量与废水中硅质量比分别为0.5、1、30；

4)调节沉淀池产生污泥的排放量，使排放至污泥处理单元、返回反应池、混凝池的污泥质量比为10：1：1；

实施例3

一种煤气化废水同步除硅除硬方法和装置，包括如下步骤：

1)将煤气化废水(硅含量为100mg/L、硬度为1500mg/L)依次流经反应池、混凝池和沉淀池，水力停留时间分别为20min、20min、30min；

2)将氧化钙匀速加入反应池中，其加入量与煤气化废水中硅含量的质量比为10；

3)将复配药剂田菁粉、聚合硫酸铁、碳酸钠同时匀速加入混凝池中，其质量与废水中硅质量比分别为0.2、0.5、20；

4)调节沉淀池产生污泥的排放量，使排放至污泥处理单元、返回反应池、混凝池的污泥质量比为10：0.5：1；

实施例4

一种煤气化废水同步除硅除硬方法和装置，包括如下步骤：

1)将煤气化废水(硅含量为100mg/L、硬度为1500mg/L)依次流经反应池、混凝池和沉淀池，水力停留时间分别为15min、15min、20min；

2)将氯化铝匀速加入反应池中，其加入量与煤气化废水中硅含量的质量比为6；

3)将复配药剂聚和氯化铝、氢氧化钠、拟薄水铝石同时匀速加入混凝池中，其质量与废水中硅质量比分别为0.1、0.3、15；

4)调节沉淀池产生污泥的排放量，使排放至污泥处理单元、返回反应池、混凝池的污泥质量比为8：0.4：0.5；

实施例5

一种煤气化废水同步除硅除硬方法和装置，包括如下步骤：

1)将煤气化废水(硅含量为100mg/L、硬度为1500mg/L)依次流经反应池、混凝池和沉淀池，水力停留时间分别为12min、12min、40min；

2)将氯化钙匀速加入反应池中，其加入量与煤气化废水中硅含量的质量比为8；

3)将复配药剂聚合氯化铝、氢氧化镁、活性炭同时匀速加入混凝池中，其质量与废水中硅质量比分别为0.2、0.2、20；

4)调节沉淀池产生污泥的排放量，使排放至污泥处理单元、返回反应池、混凝池的污泥质量比为6：0.3：0.3；

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	24	450
实施例2	26	490
			实施例3	10	320
实施例4	18	280
			实施例5	9	240

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

1.一种煤气化废水同步除硅除硬的装置，其特征在于：包括依次连接的反应池、混凝池和沉淀池；且反应池设有除硅药剂的加入口，所述混凝池设有复配药剂的加入口；沉淀池分别与反应池、混凝池以及污泥处理系统之间设有污泥排放管道。

2.一种使用如权利要求1所述的煤气化废水同步除硅除硬的装置的工艺方法，其特征在于：包括以下步骤，

1)将煤气化废水依次流经反应池、混凝池和沉淀池；

3)将复配药剂同时匀速加入混凝池中，使其产生混凝沉淀；

3.根据权利要求2所述的工艺方法，其特征在于：步骤1)中，煤气化废水中硅含量为80-260mg/L、硬度为1000-2000mg/L。

4.根据权利要求2所述的工艺方法，其特征在于：所述煤气化废水在反应池、混凝池和沉淀池中的水力停留时间分别为10-60min、10-60min、10-100min；。

5.根据权利要求2所述的工艺方法，其特征在于：步骤2)中，所述除硅药剂为硫酸镁、氧化镁、氯化钙、硫酸钙、氢氧化钙、氧化钙、碳酸钠、氢氧化钠、氯化铝中的一种或两种以上。

6.根据权利要求2所述的工艺方法，其特征在于：步骤2)中，所述除硅药剂加入量与煤气化废水中硅含量(以SiO₂计，下同)的质量比为5-15。

7.根据权利要求2所述的工艺方法，其特征在于：步骤3)中，所述复配试剂包括A试剂、B试剂以及C试剂；其中A试剂为聚合硫酸铁、聚合氯化铝中的一种或两种以上；B试剂为碳酸钠、氢氧化钠、氢氧化镁、氯化镁、氧化镁中的一种或两种以上；C试剂为聚丙烯酰胺、田菁粉、活性炭、高岭土、拟薄水铝石中的一种或两种以上。

8.根据权利要求7所述的工艺方法，其特征在于：所述A试剂、B试剂以及C试剂与煤气化废水中硅的质量比分别为0.1-0.5、0.2-1、10-30。

9.根据权利要求2所述的工艺方法，其特征在于：步骤4)中，沉淀池产生的污泥排放至污泥处理单元、返回反应池、混凝池的质量比为5-10：0.2-1：0.2-1。

10.根据权利要求2～9任一项所述工艺方法在煤气化废水处理中的应用。