CN111732288A - 一种利用气化细渣的煤气化废水处理系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种利用气化细渣的煤气化废水处理系统及方法，所述方法对煤气化黑水经旋流器浓缩分级与高频振动筛分级，细粒产品经浓缩真空脱水后填埋处理；筛分粗粒产品经脱水后造粒干燥，并将造粒干燥产品用于煤气化合成气加工过程产生的煤气化废水的吸附，吸附后细渣经球磨过程后制备水煤浆，水煤浆回气化炉掺烧处理。本发明充分利用煤气化细渣粗粒级比表面积大、孔隙发达的特点，对同一煤气化生产工艺中产生的煤气化废水进行吸附处理，并且吸附后的气化细渣通过燃烧方式对污染物进行无害化处理。

Description

一种利用气化细渣的煤气化废水处理系统及方法
技术领域
本发明属于煤化工废弃物资源处理技术领域，特别涉及一种利用气化细渣的煤气化废水处理系统及方法。
背景技术
近年来，煤化工产业迅速发展，而煤气化是整个煤化工行业的龙头工艺，随之产生大量的气化细渣及气化废水。煤气化废水污染物组分复杂、COD值高，含有多种有毒有害物质，煤气化废水的处理问题一直是煤气化工业发展的重要问题之一。
煤气化废水处理的常用方法包括：厌氧和好氧工艺、膜分离、高级氧化和萃取分离等；现有工艺存在成本高、操作复杂等问题。吸附法是常用的煤气化废水深度处理技术之一，通常采用活性炭作为吸附剂，但是由于活性炭成本较高，导致其在工业废水应用中受到限制。
目前，每年排放大量的煤气化渣，该部分气化渣利用率很低，大量的进行填埋和堆放处理，不仅占用了大量的珍贵的土地资源，同时煤气化渣中的大量无机物、重金属离子等极难降解，导致土地无法耕种，而大型渣场还影响当地的地质环境；通过填埋或堆存方式处理成本高，环境问题突出。
综上，亟需一种新的利用气化细渣的煤气化废水处理系统及方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种利用气化细渣的煤气化废水处理系统及方法，以解决上述存在的一个或多个技术问题。本发明可有效提高气化细渣的资源化利用水平，减小气化细渣与煤气化废水对环境的污染，达到同一生产过程“以废治废”的目的。
为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：
本发明的一种利用气化细渣的煤气化废水处理系统，包括：
第一分级装置，用于将煤气化过程中得到的气化黑水进行浓缩分级，得到-74μm溢流产品与+74μm底流产品；
第二分级装置，用于将得到的+74μm底流产品进行分级，得到+100μm筛上产品与100～74μm筛下产品；
浓缩装置，用于将得到的-74μm溢流产品与100～74μm筛下产品进行浓缩，得到-100μm浓缩产品；
脱水装置，用于将得到的-100μm浓缩产品进行脱水，得到-100μm脱水产品；用于将得到的+100μm筛上产品进行脱水，得到+100μm脱水产品；
造粒装置，用于将得到的+100μm脱水产品进行造粒，得到+100μm造粒产品；
干燥装置，用于将得到的+100μm造粒产品进行干燥，得到+100μm干燥粒产品；
吸附装置，用于通过得到的+100μm干燥粒产品对煤气化过程中的煤气化废水进行吸附处理，得到吸附后细渣产品及吸附处理后的煤气化废水。
本发明的进一步改进在于，还包括：
球磨装置，用于将得到的吸附后细渣产品进行粉碎处理，得到球磨产品；
制浆装置，用于将得到的球磨产品与水煤浆添加剂混合制浆，得到水煤浆产品；所述水煤浆产品用于给入气化炉进行掺烧。
本发明的进一步改进在于，所述球磨装置为球磨机或棒磨机；所述制浆装置为制浆搅拌桶。
本发明的进一步改进在于，还包括：生化池，用于对经过吸附处理后的废水清液进行消毒处理。
本发明的进一步改进在于，所述第一分级装置为分级旋流器；所述第二分级装置为高频振动筛或弧形筛；所述浓缩装置为浓缩机；所述脱水装置为真空皮带机或压滤机；所述造粒装置为造粒机；所述干燥装置为干燥机；所述吸附装置为吸附池。
本发明的进一步改进在于，还包括：气化炉，用于输入煤得到气化黑水和合成气；其中，合成气加工过程产生煤气化废水。
本发明的一种利用气化细渣的煤气化废水处理方法，包括以下步骤：
步骤1，将煤气化过程中得到的气化黑水进行浓缩分级，得到-74μm溢流产品与+74μm底流产品；
步骤2，将得到的+74μm底流产品进行分级，得到+100μm筛上产品与100～74μm筛下产品；
步骤3，将得到的-74μm溢流产品与100～74μm筛下产品进行浓缩，得到-100μm浓缩产品；
步骤4，将得到的-100μm浓缩产品进行脱水，得到-100μm脱水产品；将得到的+100μm筛上产品进行脱水，得到+100μm脱水产品；
步骤5，将得到的+100μm脱水产品进行造粒，得到+100μm造粒产品；
步骤6，将得到的+100μm造粒产品进行干燥，得到+100μm干燥粒产品；
步骤7，通过得到的+100μm干燥粒产品对煤气化过程中的煤气化废水进行吸附处理，得到吸附后细渣产品及吸附处理后的煤气化废水。
本发明的进一步改进在于，还包括：
步骤8，将得到的吸附后细渣产品进行粉碎处理，得到球磨产品；
步骤9，将得到的球磨产品与水煤浆添加剂混合制浆，得到水煤浆产品；所述水煤浆产品用于给入气化炉进行掺烧。
本发明的进一步改进在于，还包括：
步骤10，将经+100μm干燥粒产品吸附后的煤气化废水清液排到生化池，根据排放标准进行消毒处理。
本发明的进一步改进在于，
步骤1中，将煤气化过程中得到的气化黑水给入到分级旋流器中进行浓缩分级；
步骤2中，将得到的+74μm底流产品给入到高频振动筛中进行分级；
步骤3中，将得到的-74μm溢流产品与100～74μm筛下产品给入到浓缩机进行浓缩；
步骤4中，通过真空皮带机进行脱水；
步骤5中，通过造粒机进行造粒；
步骤6中，通过干燥机进行干燥；
步骤7中，通过吸附池进行吸附处理。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明的系统充分利用煤气化细渣粗粒级比表面积大、孔隙发达的特点，对同一煤气化生产工艺中产生的煤气化废水进行吸附处理，并且吸附后的气化细渣通过燃烧方式对污染物进行无害化处理，工艺简单、处理效果好，可有效提高气化细渣的资源化利用水平，并减小气化细渣与煤气化废水对环境的污染，达到同一生产过程“以废治废”的目的。其中，气化细渣具有比表面积大、孔隙结构发达的特点，可以作为一种新的吸附剂吸附气化废水中的有机物和部分重金属离子。
本发明的方法充分利用煤气化细渣粗粒级比表面积大、孔隙发达的特点，对同一煤气化生产工艺中产生的煤气化废水进行吸附处理，并且吸附后的气化细渣通过燃烧方式对污染物进行无害化处理，工艺简单、处理效果好，可有效提高气化细渣的资源化利用水平，并减小气化细渣与煤气化废水对环境的污染，达到同一生产过程“以废治废”的目的。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做简单的介绍；显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例的一种利用气化细渣的煤气化废水处理方法的流程示意框图；
图2是本发明实施例中，+100μm的微观形貌示意图；
图3是本发明实施例中，100～74μm的微观形貌示意图；
图4是本发明实施例中，-74μm的微观形貌示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术效果及技术方案更加清楚，下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述；显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例。基于本发明公开的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的其它实施例，都应属于本发明保护的范围。
本发明实施例的一种利用气化细渣的煤气化废水处理系统，包括：
第一分级装置，用于将煤气化过程中得到的气化黑水进行浓缩分级，得到-74μm溢流产品与+74μm底流产品；
第二分级装置，用于将得到的+74μm底流产品进行分级，得到+100μm筛上产品与100～74μm筛下产品；
浓缩装置，用于将得到的-74μm溢流产品与100～74μm筛下产品进行浓缩，得到-100μm浓缩产品；
脱水装置，用于将得到的-100μm浓缩产品进行脱水，得到-100μm脱水产品；用于将得到的+100μm筛上产品进行脱水，得到+100μm脱水产品；
造粒装置，用于将得到的+100μm脱水产品进行造粒，得到+100μm造粒产品；
干燥装置，用于将得到的+100μm造粒产品进行干燥，得到+100μm干燥粒产品；
吸附装置，用于通过得到的+100μm干燥粒产品对煤气化过程中的煤气化废水进行吸附处理，得到吸附后细渣产品及吸附处理后的煤气化废水。
本发明实施例中，还包括：
球磨装置，用于将得到的吸附后细渣产品进行粉碎处理，得到球磨产品；
制浆装置，用于将得到的球磨产品与水煤浆添加剂混合制浆，得到水煤浆产品；所述水煤浆产品用于给入气化炉进行掺烧。
本发明实施例中，所述球磨装置为球磨机或棒磨机；
所述制浆装置为制浆搅拌桶。
本发明实施例中，还包括：经过吸附处理后的废水清液排到生化池，根据排放标准进行进一步的消毒处理。
本发明实施例中，所述第一分级装置为分级旋流器；所述第二分级装置为高频振动筛或弧形筛；所述浓缩装置为浓缩机；所述脱水装置为真空皮带机或压滤机；所述造粒装置为造粒机；所述干燥装置为干燥机；所述吸附装置为吸附池。
本发明实施例中，还包括：气化炉，用于输入煤得到气化黑水和合成气；其中，合成气加工过程产生煤气化废水。
本发明实施例的一种利用气化细渣的煤气化废水处理方法，包括以下步骤：
步骤1，将煤气化过程中得到的气化黑水进行浓缩分级，得到-74μm溢流产品与+74μm底流产品；
步骤2，将得到的+74μm底流产品进行分级，得到+100μm筛上产品与100～74μm筛下产品；
步骤3，将得到的-74μm溢流产品与100～74μm筛下产品进行浓缩，得到-100μm浓缩产品；
步骤4，将得到的-100μm浓缩产品进行脱水，得到-100μm脱水产品；将得到的+100μm筛上产品进行脱水，得到+100μm脱水产品；
步骤5，将得到的+100μm脱水产品进行造粒，得到+100μm造粒产品；
步骤6，将得到的+100μm造粒产品进行干燥，得到+100μm干燥粒产品；
步骤7，通过得到的+100μm干燥粒产品对煤气化过程中的煤气化废水进行吸附处理，得到吸附后细渣产品及吸附处理后的煤气化废水。
本发明实施例中，还包括：
步骤8，将得到的吸附后细渣产品进行粉碎处理，得到球磨产品；
步骤9，将得到的球磨产品与水煤浆添加剂混合制浆，得到水煤浆产品；所述水煤浆产品用于给入气化炉进行掺烧。
本发明实施例中，还包括：
步骤10，将经+100μm干燥粒产品吸附后的煤气化废水清液排到生化池，根据排放标准进行消毒处理。
本发明实施例中，
步骤1中，将煤气化过程中得到的气化黑水给入到分级旋流器中进行浓缩分级；
步骤2中，将得到的+74μm底流产品给入到高频振动筛中进行分级；
步骤3中，将得到的-74μm溢流产品与100～74μm筛下产品给入到浓缩机进行浓缩；
步骤4中，通过真空皮带机进行脱水；
步骤5中，通过造粒机进行造粒；
步骤6中，通过干燥机进行干燥；
步骤7中，通过吸附池进行吸附处理。
请参阅图1，本发明实施例的一种利用气化细渣的煤气化废水处理方法，具体包括以下步骤：
步骤1，将煤给入气化炉中得到气化黑水和合成气，合成气加工过程产生煤气化废水；
步骤2，将步骤1得到的气化黑水给入到分级旋流器中进行浓缩分级，得到-74μm溢流产品与+74μm(大于74μm)底流产品；
步骤3，将步骤2得到的+74μm底流产品给入到高频振动筛中进行分级，得到+100μm筛上产品与100～74μm筛下产品；
步骤4，将步骤2得到的-74μm溢流产品与步骤3得到的100～74μm筛下产品给入到浓缩机，得到-100μm浓缩产品；
步骤5，将步骤4得到的-100μm浓缩产品给入到真空皮带机，得到-100μm脱水产品；
步骤6，将步骤5得到的-100μm脱水产品给入到灰渣填埋场储存处理；
步骤7，将步骤3得到的+100μm筛上产品给入到真空皮带机，得到+100μm脱水产品；
步骤8，将步骤7得到的+100μm脱水产品与造粒添加剂给入到造粒机中，得到+100μm造粒产品；
步骤9，将步骤8得到的+100μm造粒产品给入到干燥机中，得到+100μm干燥粒产品；
步骤10，将步骤9得到的+100μm干燥粒产品给入到吸附池中，对步骤1中的煤气化废水进行吸附处理，得到吸附后细渣产品；其中，还可以对经+100μm干燥粒产品吸附后的煤气化废水继续进行深度处理；
步骤11，将步骤10得到的吸附后细渣产品给入到球磨机中，得到球磨产品；
步骤12，将步骤11得到的球磨产品与水煤浆添加剂给入到制浆搅拌桶中，得到水煤浆产品；
步骤13，将步骤12得到的水煤浆产品给入到步骤1中的气化炉中，进行掺烧。
其中，由于筛分的装置用到的筛子是共用的，所以端点值是个临界值，两侧均可归属。
本发明实施例方法的原理为：充分利用煤气化细渣粗粒级比表面积大、孔隙发达的特点，对同一煤气化生产工艺中产生的煤气化废水进行吸附处理，并且吸附后的气化细渣通过燃烧方式对污染物进行无害化处理，工艺简单、处理效果好，可有效提高气化细渣的资源化利用水平，并减小气化细渣与煤气化废水对环境的污染，达到同一生产过程“以废治废”的目的。
具体实施例数据如表1、表2、表3所示。
表1、煤气化细渣粒度级与灰分与及比表面积关系1
粒级/μm 灰分/％ 比表面积/(m<sup>2</sup>/g)
+100 38.74 328.65
100-74 62.16 156.58
-74 73.25 115.96
表2、煤气化细渣粒度级与灰分与及比表面积关系2
粒级/μm 灰分/％ 比表面积/(m<sup>2</sup>/g)
+100 29.14 475.32
100-74 58.54 200.13
-74 70.22 128.39
表3、煤气化细渣粒度级与灰分与及比表面积关系3
粒级/μm 灰分/％ 比表面积/(m<sup>2</sup>/g)
+100 40.14 300.12
100-74 63.69 147.32
-74 78.44 105.83
通过表1至表3可知，经过分级后的气化细渣随粒径分布其比表面积呈现不同的规律，比表面积大小顺序为：+100μm>100-74μm>-74μm，且+100μm比表面积显著大于其他粒径，最大值达到了475.32m2/g，更适合用于水处理吸附工艺。
请参阅图2至图4，对典型粒级样品进行电镜分析，放大5000倍，得到电镜照片，可以直观看出孔结构；分析图2至图4可知，气化细渣的表面孔隙结构十分发达，主要由多孔的碳层和球状的矿物质小颗粒组成。多孔的形状将会使气化细渣有更大的比表面积，与比表面积分析结果相对应。
综上所述，本发明实施例公开了一种利用气化细渣处理煤气化废水的系统及方法，对煤气化黑水经旋流器浓缩分级与高频振动筛分级，细粒产品经浓缩真空脱水后填埋处理；筛分粗粒产品经脱水后造粒干燥，并将造粒干燥产品用于煤气化合成气加工过程产生的煤气化废水的吸附，吸附后细渣经球磨过程后制备水煤浆，水煤浆回气化炉掺烧处理。该发明充分利用煤气化细渣粗粒级比表面积大、孔隙发达的特点，对同一煤气化生产工艺中产生的煤气化废水进行吸附处理，并且吸附后的气化细渣通过燃烧方式对污染物进行无害化处理，工艺简单、处理效果好，可有效提高气化细渣的资源化利用水平，并减小气化细渣与煤气化废水对环境的污染，达到同一生产过程“以废治废”的目的。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，这些未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，均在申请待批的本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (10)

1.一种利用气化细渣的煤气化废水处理系统，其特征在于，包括：
第一分级装置，用于将煤气化过程中得到的气化黑水进行浓缩分级，得到-74μm溢流产品与+74μm底流产品；
第二分级装置，用于将得到的+74μm底流产品进行分级，得到+100μm筛上产品与100～74μm筛下产品；
浓缩装置，用于将得到的-74μm溢流产品与100～74μm筛下产品进行浓缩，得到-100μm浓缩产品；
脱水装置，用于将得到的-100μm浓缩产品进行脱水，得到-100μm脱水产品；用于将得到的+100μm筛上产品进行脱水，得到+100μm脱水产品；
造粒装置，用于将得到的+100μm脱水产品进行造粒，得到+100μm造粒产品；
干燥装置，用于将得到的+100μm造粒产品进行干燥，得到+100μm干燥粒产品；
吸附装置，用于通过得到的+100μm干燥粒产品对煤气化过程中的煤气化废水进行吸附处理，得到吸附后细渣产品及吸附处理后的煤气化废水。
2.根据权利要求1所述的一种利用气化细渣的煤气化废水处理系统，其特征在于，还包括：
球磨装置，用于将得到的吸附后细渣产品进行粉碎处理，得到球磨产品；
制浆装置，用于将得到的球磨产品与水煤浆添加剂混合制浆，得到水煤浆产品；所述水煤浆产品用于给入气化炉进行掺烧。
3.根据权利要求2所述的一种利用气化细渣的煤气化废水处理系统，其特征在于，所述球磨装置为球磨机或棒磨机；
所述制浆装置为制浆搅拌桶。
4.根据权利要求1所述的一种利用气化细渣的煤气化废水处理系统，其特征在于，还包括：
生化池，用于对经过吸附处理后的废水清液进行消毒处理。
5.根据权利要求1所述的一种利用气化细渣的煤气化废水处理系统，其特征在于，
所述第一分级装置为分级旋流器；
所述第二分级装置为高频振动筛或弧形筛；
所述浓缩装置为浓缩机；
所述脱水装置为真空皮带机或压滤机；
所述造粒装置为造粒机；
所述干燥装置为干燥机；
所述吸附装置为吸附池。
6.根据权利要求1所述的一种利用气化细渣的煤气化废水处理系统，其特征在于，还包括：
气化炉，用于输入煤得到气化黑水和合成气；其中，合成气加工过程产生煤气化废水。
7.一种利用气化细渣的煤气化废水处理方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，将煤气化过程中得到的气化黑水进行浓缩分级，得到-74μm溢流产品与+74μm底流产品；
步骤2，将得到的+74μm底流产品进行分级，得到+100μm筛上产品与100～74μm筛下产品；
步骤3，将得到的-74μm溢流产品与100～74μm筛下产品进行浓缩，得到-100μm浓缩产品；
步骤4，将得到的-100μm浓缩产品进行脱水，得到-100μm脱水产品；将得到的+100μm筛上产品进行脱水，得到+100μm脱水产品；
步骤5，将得到的+100μm脱水产品进行造粒，得到+100μm造粒产品；
步骤6，将得到的+100μm造粒产品进行干燥，得到+100μm干燥粒产品；
步骤7，通过得到的+100μm干燥粒产品对煤气化过程中的煤气化废水进行吸附处理，得到吸附后细渣产品及吸附处理后的煤气化废水。
8.根据权利要求7所述的一种利用气化细渣的煤气化废水处理方法，其特征在于，还包括：
步骤8，将得到的吸附后细渣产品进行粉碎处理，得到球磨产品；
步骤9，将得到的球磨产品与水煤浆添加剂混合制浆，得到水煤浆产品；所述水煤浆产品用于给入气化炉进行掺烧。
9.根据权利要求7所述的一种利用气化细渣的煤气化废水处理方法，其特征在于，还包括：
步骤10，将经+100μm干燥粒产品吸附后的煤气化废水清液排到生化池，根据排放标准进行消毒处理。
10.根据权利要求7所述的一种利用气化细渣的煤气化废水处理方法，其特征在于，
步骤1中，将煤气化过程中得到的气化黑水给入到分级旋流器中进行浓缩分级；
步骤2中，将得到的+74μm底流产品给入到高频振动筛中进行分级；
步骤3中，将得到的-74μm溢流产品与100～74μm筛下产品给入到浓缩机进行浓缩；
步骤4中，通过真空皮带机进行脱水；
步骤5中，通过造粒机进行造粒；
步骤6中，通过干燥机进行干燥；
步骤7中，通过吸附池进行吸附处理。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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