CN112678999A - 低含氟煤气化污水的处理方法及处理装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及污水处理技术领域,具体涉及一种低含氟煤气化污水的处理方法及处理装置。所述的低含氟煤气化污水的处理方法为,低含氟煤气化污水依次经过絮凝剂沉淀、除氟剂除氟、电吸附除盐,得到产水;所述的低含氟煤气化污水的处理装置,包括絮凝单元、除氟剂单元、电吸附除盐单元和浓水除氟单元,由沉淀池、缓冲池、除氟池、电吸附设备、浓水除氟池依次相连,电吸附设备还与沉淀池相连。本发明的低含氟煤气化污水处理方法,采用两步除氟的方法,在氟离子去除率同样的情况下,减少了除氟剂的投加量,且处理后的污水满足新的氟离子外排要求,同时达到节水减排目的;本发明还提供其处理装置,运行稳定,除氟效率高。
Description
技术领域
本发明涉及污水处理技术领域,具体涉及一种低含氟煤气化污水的处理方法及处理装置。
背景技术
原煤中含有大量的氟离子,氟离子进入水体会对生物的骨骼带来健康影响,一般污水经过传统沉淀法氟离子可以降到20mg/L左右,可满足相关行业排放标准。近年来,各地环保政策不断收紧,各种污染物排放标准不断提高,氟离子排放也有了更加严格的要求。某煤气化厂按当地政府要求混和外排水氟离子按地表五类水≤1.5mg/L的标准执行,污水处理后有机物、氨氮、总氮等指标达标,氟离子不能达标。
如果要实现污水回用可以有两种方式,一是先生化处理达标后再除盐回用,二是直接对原污水除盐后回用,浓水再进行生化处理达标排放。第一种回用方式好处是有机污染物及氨氮均去除,回用水水质比较好,缺点是生化处理的规模比较大;第二种方式的好处是生化处理规模大幅度减小,投资及运行成本低,而且煤气化装置对回用水质要求比较低,回用水中即使含有部分有机污染物也不影响水煤浆的配制,缺点是水中氨氮、总氮会有积累。
如果采用第二种污水回用方式,则电吸附除盐工艺比超滤反渗透的双模组合工艺更具有优势。双膜法除盐工艺因耐有机污染能力差,导致膜寿命短,产水率低,运行成本大幅升高;而电吸附除盐工艺具有耐有机污染能力强,产水率高、运行成本低的优势。即采用电吸附工艺对煤气化原污水直接进行除盐处理,产水可以回用于生产,用于制备水煤浆或洗涤合成气,达到节约部分工业水的目的,电吸附产水中的有机污染物对水煤浆制备不会产生明显影响,而且在煤气化过程中部分有机物被高温氧化分解,达到去除污染物的目的。但电吸附在处理该废水时原污水中的氟离子和钙离子会在浓水侧富集浓缩2~3倍,即使浓水侧是酸性环境,也存在内部形成CaF2沉淀的潜在风险,一旦形成将会影响设备的正常运行。根据资料检索发现,采用钙沉淀法除氟时,即便加入过量的Ca2+离子,氟离子在水中的残留量仍大于7mg/L。因此煤气化污水进入电吸附除盐单元前只需将氟离子控制在2mg/L以下,即使经过电吸附浓缩,浓水侧的氟离子浓度也不会超过7mg/L,可有效避免在其电吸附浓水侧形成CaF2沉淀,使电吸附设备稳定运行。
专利CN105060579A提供了一种深度处理含氟废水的方法,该方法对传统方法进行改进,通过将钙盐沉淀法、铝盐除氟法、电凝处理法以及改性吸附法等处理方法进行组合,使废水中的氟含量降到1.0mg/L以下。该方法利用多个单元逐级降低水中的氟离子,达到了外排标准,但工艺流程及工作时间较长,同时方法中未考虑处理后的污水的综合利用。
专利CN105565581B提供了一种煤制乙烯污水综合处理方法,包括以下步骤:向煤气化段污水中加聚丙烯酰胺絮凝沉淀、采用过滤器保安过滤、电吸附除盐、电吸附浓水与MTO污水混合水混合进行短程硝化反硝化、氮气吹脱除氧、厌氧氨氧化反应、泥水分离和碳化硝化。发明运行成本低,经处理后出水COD含量低,氨氮检不出,亚硝酸根检不出,整个工艺过程不产生二次污染。该发明没有涉及去除氟离子的工艺,同时预处理污水中残留的聚丙烯酰胺、氟离子存在对后续电吸附组件造成污染的隐患,同时污水中钙硬、氟离子浓度高,在电吸附浓缩时存在氟化钙结垢的风险,影响电吸附除盐装置的稳定运行。
综上所述,当前煤气化污水处理回用时存在以下技术问题:第一,面对新的排放标准,氟离子含量5~20mg/L的低含氟污水处理方法比较缺乏;第二,采用电吸附工艺处理煤气化污水时,存在氟化钙结垢、聚丙烯酰胺污染电吸附组件等问题。
发明内容
针对现有技术的不足,本发明的目的是提供一种低含氟煤气化污水处理方法,采用两步除氟的方法,在氟离子去除率同样的情况下,减少了除氟剂的投加量,且处理后的污水满足新的氟离子外排要求,同时产水回用于装置使用,达到节水减排目的;本发明还提供其处理装置,结构简单,运行稳定,除氟效率高。
本发明所述的低含氟煤气化污水的处理方法为,低含氟煤气化污水依次经过絮凝剂沉淀、除氟剂除氟、电吸附除盐,得到产水。
具体地,低含氟煤气化污水的处理方法,包括以下步骤:
(1)在低含氟煤气化污水进入絮凝单元,加入絮凝剂进行沉淀,得到清液和沉淀物;
(2)步骤(1)得到的清液先加酸调节pH在5.0-7.0之间,再进入除氟剂单元,加入除氟剂进行搅拌,静置沉淀后得到除氟污水;
(3)步骤(2)得到的除氟污水进入电吸附除盐单元,电极加直流电对除氟污水中的带电粒子进行吸附,吸附后得到产水,排出电吸附除盐单元进行回用;电极吸附饱和后,切断直流电并加反向直流电,将吸附的带电粒子从电极上脱附,通入除氟污水反洗将脱附的带电粒子冲洗出来并收集得到浓水;
(4)步骤(3)得到的浓水一部分回流至絮凝单元,剩余部分进入浓水除氟单元,加碱调节pH在5.0-7.0之间,加入絮凝剂和除氟剂进行搅拌,静置沉淀后得到处理水。
低含氟煤气化污水的氟离子含量为5-20mg/L。
步骤(1)和步骤(4)中的絮凝剂为聚合氯化铝、聚合硫酸、聚丙烯酰胺中的一种;优选为聚合氯化铝。
步骤(1)中絮凝剂的加入量为50-400mg/L。
步骤(1)中加入絮凝剂进行沉淀,用来去除污水中的悬浮物、胶体大颗粒等,沉淀物作为固废统一处置。
步骤(2)中酸为盐酸或硫酸。
步骤(2)和步骤(4)中的除氟剂为铝盐、镁盐、钙盐中的两种以上复配。采用复配除氟剂,能够高效去除氟离子。
步骤(2)中除氟剂的加入量为500-4000mg/L。根据具体来水情况来确定具体加入量。
步骤(2)中可根据清液中氟离子含量及一次除氟效果进行批次重复投加、沉淀。
步骤(3)中利用电场作用,电极加直流电后把组件内除氟污水中阴阳离子或带电粒子分别吸附于极性相反的极板之上,污水中的无机盐得到部分去除,得到产水回用于生产。吸附饱和后,切断直流电并加反向电,离子失去吸附力从极板上脱附下来,用原污水继续反洗将脱附的离子冲洗出来并收集得到浓水。在反洗过程需加酸防止电极表面结垢,因此浓水为酸性。
产水率、氟离子去除率两参数关联调整,电吸附产水率60%~70%,氟离子的去除率70%~80%。比如进水氟离子含量2mg/L,控制产水率70%、氟离子去除率为80%,则浓水侧富集后氟离子含量为4.27mg/L,电吸附浓水侧不会形成CaF2沉淀污染。
经过电吸附除盐,产水用于制备水煤浆或洗涤合成气,经电吸附组件反洗产生的浓水pH值在3.0~3.5之间,进入浓水除氟单元。
步骤(4)中碱为NaOH。
步骤(4)中回流至絮凝单元的浓水为总浓水质量的5-15%。浓水中Ca2+浓度较高,能够增强低含氟煤气化污水中CaF2的沉淀趋势,从而增加絮凝单元的氟离子去除量,减少除氟剂单元的除氟剂投加量,同时调节水体pH值,可减少或者停加除氟剂单元的酸。
本发明所述的低含氟煤气化污水处理装置,包括絮凝单元、除氟剂单元、电吸附除盐单元和浓水除氟单元,由沉淀池、缓冲池、除氟池、电吸附设备、浓水除氟池依次相连,电吸附设备还与沉淀池相连。
沉淀池顶部与1#絮凝剂储罐和低含氟煤气化污水管通过管道混合器相连,底部连接有沉淀池排渣管。
缓冲池顶部连接有加酸管。
除氟池顶部与1#除氟剂储罐相连,底部连接有除氟池排渣管。
电吸附设备底部连接有产水回用管。
浓水除氟池顶部与加碱管、2#除氟剂储罐和2#絮凝剂储罐相连,底部连接有浓水除氟池排渣管,侧面与处理水管相连。
低含氟煤气化污水通过低含氟煤气化污水管进入管道混合器,与来自1#絮凝剂储罐的絮凝剂混合,然后通入沉淀池中进行絮凝沉淀;沉淀后,沉淀物从沉淀池排渣管排出,上层清液进入调节池,加酸调节后进入除氟池,通过1#除氟剂储罐加入除氟剂进行除氟;除氟后,沉淀物从除氟池排渣管排出,除氟污水进入电吸附设备,电极加直流电后把组件内除氟污水中阴阳离子或带电粒子分别吸附于极性相反的极板之上,除氟污水中的无机盐得到部分去除,通过产水回用管排出;电极吸附饱和后,切断直流电并加反向电,离子失去吸附力从极板上脱附下来,用除氟污水继续反洗将脱附的离子冲洗出来并收集得到浓水;一部分浓水回流至沉淀池,剩余浓水进入浓水除氟池,通过2#除氟剂储罐和2#絮凝剂储罐加入除氟剂和絮凝剂进行除氟沉淀,沉淀物从浓水除氟池排渣管排出,处理水通过处理水管排至生化系统处理其他污染物。
与现有技术相比,本发明有以下有益效果:
(1)本发明将低含氟煤气化污水通过加入适量的除氟剂处理,氟离子可以得到有效去除,使出水氟离子≤2.0mg/L;
(2)本发明将电吸附进水氟离子控制在2mg/L以下,即使经过电吸附浓缩,浓水侧的氟离子浓度低于7mg/L,可有效避免在其电吸附浓水侧形成CaF2沉淀,使电吸附设备稳定运行;
(3)本发明的电吸附装置产水回用实现节水减排,产水用于制备水煤浆或洗涤合成气;浓水一少部分浓水回流至絮凝单元,回流占原污水总量5%-15%,其中较高的Ca2+浓度可以增加CaF2沉淀趋势,增加该单元氟离子去除量,减少下一步除氟剂的投加,同时调节水体pH值,可减少或者停加除氟单元的酸;
(4)本发明在浓水除氟单元加入适量除氟剂处理回流之外的浓水,使该单元出水氟离子含量低于1.5mg/L,排至生化系统用于处理其他污染物;
(5)本发明采用两步除氟的方法,在氟离子去除率同样的情况下,除氟剂分步投加比一步投加量更低;且电吸附将氟离子富集于浓水侧,单元待处理水量大幅减少,降低为30-40%。
附图说明
图1为本发明低含氟煤气化污水的处理装置图;
图中:1、1#絮凝剂储罐;2、加酸管;3、1#除氟剂储罐;4、加碱管;5、2#除氟剂储罐;6、低含氟煤气化污水管;7、管道混合器;8、沉淀池;9、沉淀池排渣管;10、缓冲池;11、除氟池;12、除氟池排渣管;13、电吸附设备;14、产水回用管;15、浓水除氟池排渣管;16、浓水除氟池;17、处理水管;18、2#絮凝剂储罐。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明做进一步说明,但本发明的保护范围不仅限于此。
实施例1
本发明的一种低含氟煤气化污水的处理装置,包括絮凝单元、除氟剂单元、电吸附除盐单元和浓水除氟单元,由沉淀池8、缓冲池10、除氟池11、电吸附设备13、浓水除氟池16依次相连,电吸附设备13还与沉淀池10相连。
沉淀池8顶部与1#絮凝剂储罐1和低含氟煤气化污水管通6过管道混合器7相连,底部连接有沉淀池排渣管9;
缓冲池10顶部连接有加酸管2;
除氟池11顶部与1#除氟剂储罐3相连,底部连接有除氟池排渣管12;
电吸附设备13底部连接有产水回用管14;
浓水除氟池16顶部与加碱管4、2#除氟剂储罐5和2#絮凝剂储罐18相连,底部连接有浓水除氟池排渣管15,侧面与处理水管17相连。
本发明的一种低含氟煤气化污水的处理方法,步骤如下:
煤气化污水,水量100m3/h,电导率3820μS/cm,钙硬约595mg/L,碱度约620mg/L,氯离子226mg/L,硫酸根79mg/L,氟离子19.3mg/L,氨氮340mg/L,COD550mg/L。
100m3/h低含氟煤气化水和10m3/h回流的电吸附浓水混合后加入聚合氯化铝50mg/L进入沉淀池,絮凝反应区水力停留时间10min,絮凝分离区水力停留时间30min,进一步将水中的悬浮物、胶体大颗粒、有机物等进行部分去除,沉淀作为固废统一处置,清液氟离子15.9mg/L,pH值6.0,无需再进行pH调整,投加除氟剂2200mg/L,搅拌10分钟,静置30分钟,出水氟离子2.0mg/L。出水进入电吸附设备,模对工作电压1.3V,工作时间为30min,将污水电导率由3820μS/cm降至850μS/cm回用,产水率为60%,氟离子去除率为71%;产水氟离子0.58mg/L,浓水氟离子4.13mg/L;浓水pH控制在3.0-3.5之间,10m3/h的浓水返回絮凝单元;其余34m3/h浓水排至浓水除氟单元,调节进水pH6.0,加入除氟剂500mg/L及少量絮凝剂,搅拌,静置,出水氟离子1.43mg/L,排入生化系统。
实施例2
本实施例与实施例1的处理装置相同。
本发明的一种低含氟煤气化污水的处理方法,步骤如下:
煤气化污水,水量100m3/h,电导率3950μS/cm,钙硬约560mg/L,碱度约670mg/L,氯离子209mg/L,硫酸根53mg/L,氟离子20.2mg/L,氨氮310mg/L,COD510mg/L。
水量100m3/h低含氟煤气化水和15m3/h回流的电吸附浓水混合后加入聚合氯化铝100mg/L进行沉淀池,絮凝反应区水力停留时间优选10min,絮凝分离区水力停留时间30min,进一步将水中的悬浮物、胶体大颗粒、有机物等进行部分去除,沉淀作为固废统一处置,清液氟离子16.3mg/L,pH值5.5,进入除氟剂单元无需再进行pH调整,投加除氟剂2500mg/L,搅拌10分钟,静置30分钟,出水氟离子1.3mg/L。出水进入电吸附设备,模对工作电压1.5V,工作时间为30min,将污水电导率由3950μS/cm降至950μS/cm,产水率为70%,氟离子去除率为78%,产水氟离子0.29mg/L,浓水氟离子3.66mg/L;15m3/h浓水返回絮凝单元,其余19.5m3/h浓水排至浓水除氟单元,调节进水pH6.0,加入除氟剂450mg/L及少量絮凝剂,搅拌,静置,出水氟离子1.33mg/L,排入生化系统。
对比例1
以实施例1的对比例1对本发明的有益效果进行进一步阐述。
煤气化污水,水量100m3/h,电导率3820μS/cm,钙硬约595mg/L,碱度约620mg/L,氯离子226mg/L,硫酸根79mg/L,氟离子19.3mg/L,氨氮340mg/L,COD550mg/L。
100m3/h低含氟煤气化水加入聚合氯化铝50mg/L进入沉淀池,絮凝反应区水力停留时间10min,絮凝分离区水力停留时间30min,进一步将水中的悬浮物、胶体大颗粒、有机物等进行部分去除,沉淀作为固废统一处置,清液氟离子17.8mg/L,pH值7.8,加酸调整pH值至6.0,投加除氟剂2600mg/L,搅拌10分钟,静置30分钟,出水氟离子2.0mg/L。出水进入电吸附设备,模对工作电压1.3V,工作时间为30min,将污水电导率由3820μS/cm降至800μS/cm回用,产水率为60%,氟离子去除率为71%;产水氟离子0.58mg/L,浓水氟离子4.13mg/L;浓水pH控制在3.0-3.5之间,不进行回流,44m3/h浓水排至浓水除氟单元,调节进水pH 6.0,加入除氟剂550mg/L及少量絮凝剂,搅拌,静置,出水氟离子1.46mg/L,排入生化系统。
对比例1的两个除氟单元除氟剂投加总量均高于实施例1。
Claims (10)
1.一种低含氟煤气化污水的处理方法,其特征在于:低含氟煤气化污水依次经过絮凝剂沉淀、除氟剂除氟、电吸附除盐,得到产水。
2.根据权利要求1所述的低含氟煤气化污水的处理方法,其特征在于:包括以下步骤:
(1)低含氟煤气化污水进入絮凝单元,加入絮凝剂进行沉淀,得到清液和沉淀物;
(2)步骤(1)得到的清液先加酸调节pH在5.0-7.0之间,再进入除氟剂单元,加入除氟剂进行搅拌,静置沉淀后得到除氟污水;
(3)步骤(2)得到的除氟污水进入电吸附除盐单元,电极加直流电对除氟污水中的带电粒子进行吸附,吸附后得到产水,排出电吸附除盐单元进行回用;电极吸附饱和后,切断直流电并加反向直流电,将吸附的带电粒子从电极上脱附,通入除氟污水反洗将脱附的带电粒子冲洗出来并收集得到浓水;
(4)步骤(3)得到的浓水一部分回流至絮凝单元,剩余部分进入浓水除氟单元,加碱调节pH在5.0-7.0之间,加入絮凝剂和除氟剂进行搅拌,静置沉淀后得到处理水。
3.根据权利要求2所述的低含氟煤气化污水的处理方法,其特征在于:低含氟煤气化污水的氟离子含量为5-20mg/L。
4.根据权利要求2所述的低含氟煤气化污水的处理方法,其特征在于:步骤(1)和步骤(4)中的絮凝剂为聚合氯化铝、聚合硫酸、聚丙烯酰胺中的一种;
步骤(1)中絮凝剂的加入量为50-400mg/L;
步骤(4)中絮凝剂的加入量为50-200mg/L。
5.根据权利要求2所述的低含氟煤气化污水的处理方法,其特征在于:步骤(2)中酸为盐酸或硫酸。
6.根据权利要求2所述的低含氟煤气化污水的处理方法,其特征在于:步骤(2)和步骤(4)中的除氟剂为铝盐、镁盐、钙盐中的两种以上复配;
步骤(1)中除氟剂的加入量为500-4000mg/L;
步骤(4)中除氟剂的加入量为1000-3000mg/L。
7.根据权利要求2所述的低含氟煤气化污水的处理方法,其特征在于:步骤(4)中碱为NaOH。
8.根据权利要求2所述的低含氟煤气化污水的处理方法,其特征在于:步骤(4)中回流至絮凝单元的浓水为总浓水质量的5-15%。
9.一种权利要求1-9任一项所述的低含氟煤气化污水的处理方法的处理装置,其特征在于:包括絮凝单元、除氟剂单元、电吸附除盐单元和浓水除氟单元,由沉淀池(8)、缓冲池(10)、除氟池(11)、电吸附设备(13)、浓水除氟池(16)依次相连,电吸附设备(13)还与沉淀池(10)相连。
10.根据权利要求9所述的低含氟煤气化污水的处理方法的处理装置,其特征在于:沉淀池(8)顶部与1#絮凝剂储罐(1)和低含氟煤气化污水管通(6)过管道混合器(7)相连,底部连接有沉淀池排渣管(9);
缓冲池(10)顶部连接有加酸管(2);
除氟池(11)顶部与1#除氟剂储罐(3)相连,底部连接有除氟池排渣管(12);
电吸附设备(13)底部连接有产水回用管(14);
浓水除氟池(16)顶部与加碱管(4)、2#除氟剂储罐(5)和2#絮凝剂储罐(18)相连,底部连接有浓水除氟池排渣管(15),侧面与处理水管(17)相连。
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