CN112679029B

CN112679029B - 煤气化污水回用处理方法与装置

Info

Publication number: CN112679029B
Application number: CN201910991914.1A
Authority: CN
Inventors: 梁明; 张广; 张方银; 潘咸峰; 黄斌
Original assignee: China Petroleum and Chemical Corp; Qilu Petrochemical Co of Sinopec
Current assignee: China Petroleum and Chemical Corp; Qilu Petrochemical Co of Sinopec
Priority date: 2019-10-18
Filing date: 2019-10-18
Publication date: 2022-12-27
Anticipated expiration: 2039-10-18
Also published as: CN112679029A

Abstract

本发明属于煤气化污水处理技术领域，具体的涉及一种煤气化污水回用处理方法与装置。通过先向煤气化污水中投加絮凝剂去除悬浮灰分，再投加碱液去除钙硬，之后通过除氨降低水中氨氮后，进入过滤单元进行过滤，然后进行电吸附除盐，产水回用于水煤浆补水，浓水进行除氟处理，最后进行生化处理至达标排放。本发明所述的煤气化污水回用处理方法与装置，在能保证煤气化污水高产水率回用的同时，又降低了浓水水量和有机物含量，浓水达标处理成本低。

Description

煤气化污水回用处理方法与装置

技术领域

本发明属于煤气化污水处理技术领域，具体的涉及一种煤气化污水回用处理方法与装置。

背景技术

我国是一个多煤贫油少气的国家，煤炭作为基础能源和重要原料，将长期是我国的主体能源。通过不同的工艺过程，煤炭可以转为各种化工原料。目前已成功应用了很多煤化工技术，如煤制甲醇、煤制烯烃、煤制乙二醇、煤制天然气、煤制氢气等，这些技术可以解决贫油、少气能源矛盾问题。上述煤化工技术均需要将煤气化，常用的煤气化技术为水煤浆加压气化技术，即将煤、水、添加剂、碱、石灰石等按一定比例混合通过磨煤机制成含煤60％左右的水煤浆，水煤浆和氧气在气化炉中高温高压反应生成粗合成气，再经耐硫变换、低温甲醇清洗等流程制成精制合成气。水煤浆含水约40％，其它辅助、洗涤、冷却等设施也需要用水，可见煤气化用水量较大，为节约用水，一般将气化炉排放水、洗涤塔排放水经闪蒸后的脱水滤液回用于水煤浆制备的补充水，灰水部分换热后作为洗涤塔补充循环水，部分则冷却后作为污水排出送往生化污水处理系统，处理达标后排放或回用。

煤气化污水电导率3600～4000μS/cm，钙硬约600～800mg/L，碱度约600～800mg/L，氯离子200～300mg/L，硫酸根50～100mg/L，氟离子10～20mg/L，氨氮300～350mg/L，COD450～550mg/L。在污水处理后排放时发现，当有机物、氨氮、总氮等指标达标后，氟离子不能达标(某地域为1.5mg/L)。与其它污水混合后，仍存在氟离子超标的问题。处理氟离子常用的技术为树脂交换或投加除氟剂，水量大导致除氟设备投资大或除氟剂投加量大。在污水回用时，往往采用加碱除钙+超滤+反渗透工艺，但总体产水率低于65％，且形成的浓水因盐含量高、COD浓缩，存在难处理的问题。

专利CN 103771650B提供了一种煤气化废水的处理方法，包括：(1)石灰软化，首先向煤气化废水中投加石灰乳，使废水中的钙盐、镁盐与石灰乳发生化学沉淀，静置沉淀后过滤上清液；(2)臭氧氧化，步骤(1)过滤后的废水进入臭氧氧化装置处理；(3)MBBR处理，经臭氧氧化的废水进入到MBBR处理；(4)粗过滤；(5)连续膜过滤或超滤；(6)反渗透处理；(7)多效蒸发，对反渗透处理得到的浓缩液进行多效蒸发，进一步对多效蒸发得到的浓缩液进行结晶处理。该发明方法既可以高效去除煤气化废水中COD、氨氮和色度等主要污染物，同时可以大大降低废水中的含盐量，保证双膜的高效和长期运行，实现煤气化废水的零排放。该专利采用了臭氧氧化辅助生化处理来保证双膜的运行，投资大，运行成本高。多效蒸发工艺也存在投资大，运行成本高的问题。

专利CN 105565581 B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。该发明采用1～2ppm聚丙烯酰胺预处理污水，水中残留的聚丙烯酰胺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。同时电吸附浓水浓缩了污水中的氨氮，导致后续生化处理时处理难度大，流程长。

综上所述，当前煤气化污水处理回用时存在以下技术问题：

1、污水具有水量大、高钙硬、高氨氮、高COD等特点，导致处理回用流程长，投资运行成本高、占地面积大。

2、污水处理后采用超滤+反渗透除盐，存在产水率低，浓水难处理的问题。

3、氟离子难以生化处理，处理氟离子时存在设备投资高或药剂投加量大的问题。

4、采用电吸附工艺处理污水时，存在氟化钙结垢、聚丙烯酰胺污染电吸附组件、氨氮浓缩后影响生化反应运行等问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种煤气化污水回用处理方法与装置。在能保证煤气化污水高产水率回用的同时，又降低了浓水水量和有机物含量，浓水达标处理成本低。

本发明所述的煤气化污水回用处理方法，通过先向煤气化污水中投加絮凝剂去除悬浮灰分，再投加碱液去除钙硬，之后通过除氨降低水中氨氮后，进入过滤单元进行过滤，然后进行电吸附除盐，产水回用于水煤浆补水，浓水进行除氟处理，最后进行生化处理至达标排放。

作为一个优选的技术方案，本发明所述的煤气化污水回用处理方法，由以下步骤组成：

(1)煤气化污水通过煤气化污水进水管进入到絮凝除钙除氨单元，先在反应沉淀池的絮凝反应区与絮凝剂投加装置投加的絮凝剂和助凝剂进行反应除去灰分，然后进入絮凝沉淀区渣水分离，絮凝沉淀区上清液再进入加碱反应区，与碱液投加装置投加的碱液进行反应去除钙硬后进入加碱沉淀区，加碱沉淀区上清液进入除氨区通过气化膜装置去除氨氮；

(2)除氨区出水通过酸液调节pH值后进入过滤单元，通过自清洗式过滤器进行过滤；

(3)过滤单元出水一部分进入电吸附单元处理，所得产水经碱液调节回用于水煤浆补充水，所得浓水通过碱液调节pH值后进入除氟匀质单元进行除氟处理；过滤单元出水另一部分直接进入除氟匀质单元进行处理；

(4)除氟匀质单元出水经过酸液调节pH值后进入生化单元，通过A/O前置反硝化工艺、MBR和高级生物氧化工艺进行生化处理至达标排放。

其中：

步骤(1)中所述的絮凝剂为聚合氯化铝或聚合氯化铝铁中的一种或两种，优选聚合氯化铝，投加浓度为20～100mg/L；助凝剂为聚丙烯酰胺，投加浓度为0～0.2mg/L。

步骤(1)中所述的絮凝反应区水力停留时间为5～10min，絮凝沉淀区水力停留时间为30～60min。

步骤(1)中所述的向加碱反应区投加碱液，碱液为工业级氢氧化钠，投加量控制加碱反应区pH值为9.5～10.5；加碱反应区水力停留时间为5～10min，加碱沉淀区水力停留时间为60～120min。

步骤(1)中所述的除氨区采用气化膜除氨，吸收液选用硫酸。

步骤(1)中所述的除氨区与加碱沉淀区上清液相连，控制絮凝除钙除氨单元氨氮为10～40mg/L。

步骤(2)中除氨区出水通过通过酸液投加系统加入的酸将除氨区出水pH值调节到6～8。

步骤(3)中所述的产水经碱液调节至pH值为6～9，回用于水煤浆补充水；碱液是为氢氧化钠或氢氧化钾中的一种，优选氢氧化钠。

步骤(3)中所述的所得浓水通过碱液调节pH值至5.5～6.5后进入除氟匀质单元进行除氟处理。

步骤(3)中所述的除氟处理采用的设备为除氟均质池，除氟均质池水力停留时间为5～10min，向除氟均质池中加入除氟剂和聚丙烯酰胺进行处理，除氟剂为常规除氟剂，投加浓度为500～3000mg/L；聚丙烯酰胺投加浓度为0.5～3.0mg/L。

步骤(3)中所述的电吸附单元工作方式为周期运行，每周期分为预排正电、产水正电、注酸断电、静置短接、静置负电、排污负电、再生负电七个步骤，产水率为80～85％。

优选的，电吸附单元每个周期的实现方式由以下七个步骤组成：

①预排正电时，抽取进水箱水进入电吸附组件并同时施加正向直流电，此时出水电导率高，回流至进水箱；模对电压为1.0～1.8V，持续时间为0～60s；

②产水正电时，抽取进水箱水进入电吸附组件并同时施加正向直流电，出水进入产水箱；模对电压为1.2～1.7V，持续时间为600～2400s；

③注酸断电时，抽取中水箱水进入电吸附组件并断开直流电，出水进入进水箱；持续时间为60～180s；

④静置短接时，停止通水并将电吸附组件极板短接；持续时间为300～480s；

⑤静置负电时，停止通水并将电吸附组件施加和产水正电方向相反的负向直流电；模对电压为0.5～0.8V，持续时间为180～360s；

⑥排污负电时，抽取中水箱水进入电吸附组件并同时施加负电向直流电，出水进入浓水箱；模对电压为0.5～0.8V，持续时间为120～360s；

⑦再生负电时，抽取进水箱水进入电吸附组件并同时施加负电向直流电，出水进入中水箱；模对电压为0～0.6V，持续时间为180～540s。

其中：

步骤③中所述的酸液为硝酸、硫酸或盐酸中的一种，优选盐酸。

步骤(4)中所述的A/O前置反硝化，A池(厌氧池)水力停留时间为7～10h，污泥浓度为2000～5000mg/L，溶解氧控制在0～0.2mg/L；O池水力停留时间为15～20h，污泥浓度为2000～5000mg/L，溶解氧控制在3～5mg/L；混合液回流比为100～300％。

本发明所述的煤气化污水回用处理方法与装置，适应水质宽泛，尤其适用于煤气化污水的回用处理。

本发明所述的煤气化污水回用处理装置，由絮凝除钙除氨单元、过滤单元、电吸附单元、除氟匀质单元和生化单元依次组成；絮凝除钙除氨单元中的反应沉淀池通过管路与过滤单元相连，过滤单元包括两个出口，一出口通过管路与除氟匀质单元中的除氟均质池相连，另一一出口通过管路与电吸附单元中的进水箱相连，电吸附单元中的浓水箱通过管路与除氟匀质单元中的除氟均质池相连，除氟均质池通过管路与生化单元中的厌氧池相连。

所述的絮凝除钙除氨单元由絮凝剂投加装置、碱液投加装置、反应沉降池组成。

煤气化污水进水管与反应沉淀池絮凝反应区进水口相连，反应沉淀池为一体化设计，由絮凝反应区、絮凝沉淀区、加碱反应区、加碱沉淀区、除氨区依次排列组成；絮凝反应区下部与絮凝沉淀区下部相通，絮凝沉淀区上部溢流与加碱反应区上部相通，加碱反应区下部与加碱沉淀区下部相通，加碱沉淀区上部与除氨区相通，絮凝剂投加装置出口通过管路与絮凝反应区相连，碱液投加装置出口通过管路与加碱反应区相连。

絮凝剂投加装置与碱液投加装置均为常规计量泵投加装置。

除氨区采用气化膜除氨。

除氨区出水管与酸液投加系统出口管路汇合后与过滤单元相连，过滤单元为自清洗式过滤器，精度为10～50μm。

过滤单元包括两个出口，一出口通过管路与除氟匀质单元中的除氟均质池相连，另一出口通过管路与电吸附单元中的进水箱相连。

经自清洗式过滤器得到的过滤反洗水优选进入除氟匀质单元。

电吸附单元为常规的电吸附除盐装置，包括电吸附组件、进水箱、中间水箱、产水箱、浓水箱、提升泵、酸液投加系统、碱液投加系统等。

进水箱通过管道与电吸附组件相连，电吸附组件出口通过管路与浓水箱进口相连，电吸附组件出口通过管路与中间水箱相连，中间水箱出口与酸液投加系统出口管路汇合后与电吸附组件相连，电吸附组件出口通过管路与产水箱相连，产水箱出口管路与碱液投加系统出口管路汇合后与外供系统连接。

酸液投加系统与中间水箱连接，加酸量以控制中间水箱水pH值为1.5～3.0，优选2.0～2.5为宜。

碱液投加系统出口管路与产水箱出口管路相连。

电吸附组件包含电吸附模块及其接口管路阀门、自动控制系统；为常规以膜电极为核心电吸附组件，优选型号为E+。

中间水箱通过管道提升泵与电吸附组件连接，水泵优选耐酸碱腐蚀泵，优选耐酸pH值为0.5～3.0，其他参数照常规设计值即可。

所述的进水箱、中间水箱、产水箱、浓水箱的目的是进行水的储存和中转；进水箱、中间水箱、产水箱、浓水箱均采用耐酸碱材料制作或内衬耐酸碱保护层；各水箱有效容积按照常规设计值即可。

所述的除氟匀质单元包括除氟剂投加系统、聚丙烯酰胺投加系统和除氟均质池。

浓水箱出口管路与碱液投加系统出口管路汇合后与除氟匀质单元中的除氟均质池连接，除氟剂投加系统和聚丙烯酰胺投加系统出口管路均与除氟均质池进口相连。

生化单元包括厌氧池、好氧池、MBR和高级生物反应器。

除氟均质池出口管路与酸液投加系统出口管路汇合后与生化单元中的厌氧池相连，厌氧池与好氧池之间通过通道相通，好氧池内设置MBR，好氧池通过泵以及混合流回流管路与厌氧池连接，MBR通过管路与高级生物反应器相连。

MBR将O池(好氧池)泥水分离，泥回至O池(好氧池)维持污泥浓度，MBR出水进入高级生物氧化工艺继续降解剩余的COD至达标排放。

MBR优选为微滤固液分离膜反应器，目的是降低高级生物氧化进水悬浮物含量，按常规设计即可。

高级生物反应器优选固定床塔式生物反应器，填料为固定床工程填料，水力停留时间为2～4h。

絮凝沉淀区、加碱沉淀区、除氟均质池、好氧池出口管路汇合后与污泥压滤设备连接。

本发明所述的煤气化污水回用处理装置的实现过程如下：

煤气化污水进入絮凝除钙除氨单元，污水水质呈灰白色，加碱沉淀不能有效降低水中悬浮物，因此先在絮凝反应区投加聚合氯化铝絮凝反应除去灰分，进入絮凝沉淀区渣水分离，沉淀区上清液再进入加碱反应区，去除钙硬后进入加碱沉淀区，加碱沉淀区上清液进入除氨区的气化膜装置去除绝大部分氨氮，控制出水氨氮经电吸附浓缩后与电吸附浓水有机物处于生化处理合理比例。

絮凝除钙除氨单元出水通过酸液调节pH值过滤后进入过滤单元过滤，过滤单元为自清洗式过滤器，精度为10～50μm，经过过滤单元得到的反洗水一部分进入电吸附单元，一部分进入除氟匀质单元。

电吸附单元为常规的电吸附除盐装置，包括电吸附组件、进水箱、中间水箱、产水箱、浓水箱、提升泵、酸液投加系统、碱液投加系统等。电吸附单元工作方式为周期运行，每周期分为预排正电、产水正电、注酸断电、静置短接、静置负电、排污负电、再生负电七个步骤，产水率为80～85％。

电吸附单元处理，电吸附产水率以80％计，电吸附产水的电导率、钙硬大幅度降低，回用于水煤浆补充水以减少水煤浆新鲜水或脱盐水用量。电吸附浓水中氨氮、氟离子大幅度浓缩至电吸附进水的3.5～4.0倍，而有机物只浓缩至2.0～2.5倍，部分有机物在电吸附除盐过程中会被降解。电吸附浓水中氟离子远高于原污水，在除氟时可大大提高除氟剂的使用效率，降低使用量。电吸附浓水呈酸性，加少量的碱即可调节至除氟剂适宜的弱酸性pH环境。

除氟匀质单元出水水量大约缩减至原水的20％，生化处理规模大幅度降低。COD和氨氮生化处理比例适宜可在后续A/O工艺有效进行生物降解，氨氮、总氮可达标排放，MBR将O池泥水分离，泥回至O池维持污泥浓度，MBR出水进入高级生物氧化工艺继续降解剩余的COD至达标排放。

絮凝沉淀区、加碱沉淀区、除氟均质池的泥渣和O池剩余污泥一起送往污泥压滤间处理。

本发明与现有技术相比，具有以下有益效果：

(1)本发明所述的煤气化污水回用处理方法，利用了煤气化污水钙硬高、碱度高的特点，加碱将钙硬去除后，消除了除盐回用时氟化钙因浓缩结垢的风险；采用无机絮凝剂去除污水中悬浮灰分，大大减轻了单独采用聚丙烯酰胺絮凝存在的除盐单元污染隐患；加碱沉淀后的污水钙硬降低，电吸附单元可高产水率运行，产水回用比例高，水资源利用率高。

(2)本发明所述的煤气化污水回用处理方法，利用了电吸附氟离子浓缩、浓水的酸性、浓水水量少的特点，大大提高了除氟剂的使用效率，降低了除氟剂的使用量；电吸附在除盐同时降低了部分有机物，降低了后续生化处理有机物总负荷。

(3)本发明所述的煤气化污水回用处理方法与装置，电吸附浓水水量缩减至原污水的20％以内，且有机物和氨氮含量比例适宜，减少了后续生化处理的难度，浓水处理规模小，流程短，占地少。

(4)本发明所述的煤气化污水回用处理方法与装置，在能保证煤气化污水高产水率回用的同时，又降低了浓水水量和有机物含量，浓水达标处理成本低。

附图说明

图1是本发明所述的煤气化污水回用处理装置结构示意图。

图中：1、反应沉淀池；2、絮凝反应区；3、絮凝沉淀区；4、加碱反应区；5、加碱沉淀区；6、除氨区；7、过滤单元；8、进水箱；9、电吸附组件；10、浓水箱；11、中间水箱；12、产水箱；13、除氟均质池；14、厌氧池；15、好氧池；16、MBR；17、高级生物反应器。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明作进一步描述。

实施例1

某煤气化装置日消耗原煤1700吨，水煤浆用水约1100吨，外排出污水约2400吨，不考虑蒸发损失，可见其他辅助、洗涤、冷却等设施用水大于1300吨。采用本发明的工艺，原水呈灰白色，电导率3700μS/cm，钙硬750mg/L，碱度680mg/L，氟离子15mg/L，氨氮270mg/L，COD500 mg/L。在絮凝剂投加量为100mg/L时，絮凝出水浊度为1.4NTU，悬浮灰分被去除。加碱反应pH值10.2～10.5，加碱沉淀出水钙硬为150～180mg/L，气化膜出水氨氮20～30mg/L。

除氨区出水通过酸液调节pH值后进入过滤单元，通过自清洗式过滤器进行过滤；过滤单元出水一部分进入电吸附单元处理，所得产水经碱液调节回用于水煤浆补充水，所得浓水通过碱液调节pH值后进入除氟匀质单元进行除氟处理；过滤单元出水另一部分直接进入除氟匀质单元进行处理。

经电吸附除盐，电吸附产水率80％，产水电导率550～650μS/cm，COD70～80mg/L，氨氮3～5mg/L，钙硬20～50mg/L，氟离子2～5mg/L，产水约1900吨/天回用于水煤浆补水。浓水电导率11000～12000μS/cm，COD1100～1200mg/L，氨氮100～140mg/L，氟离子50～60mg/L。浓水调节pH值至6.5后加除氟剂2500mg/L，除氟匀质单元出水氟离子1.2～1.3mg/L。除氟匀质单元出水调节pH值至7.5～8.0，进入A/O工艺处理，A池、O池分别为8h，16h，控制A池、O池污泥浓度均为3000mg/L，MBR出水氨氮小于2mg/L，总氮小于8mg/L，COD80～100mg/L，再经高级生物反应器处理，出水COD 25～30mg/L，氨氮检不出，出水可达标排放。

本发明所述的煤气化污水回用处理方法，具体由以下步骤组成：

其中：

步骤(1)中所述的絮凝剂为聚合氯化铝，投加浓度为100mg/L。

步骤(1)中所述的絮凝反应区水力停留时间为10min，絮凝沉淀区水力停留时间为30min。

步骤(1)中所述的向加碱反应区投加碱液，碱液为工业级氢氧化钠，投加量控制加碱反应区pH值为10.2～10.5；加碱反应区水力停留时间为10min，加碱沉淀区水力停留时间为120min。

步骤(1)中所述的除氨区采用气化膜除氨，吸收液选用硫酸。

步骤(1)中所述的除氨区与加碱沉淀区上清液相连，控制絮凝除钙除氨单元氨氮为20～30mg/L。

步骤(3)中所述的产水经碱液调节至pH值为6～9，回用于水煤浆补充水；碱液是为氢氧化钠。

步骤(3)中所述的所得浓水通过碱液调节pH值至6.0～6.5后进入除氟匀质单元进行除氟处理。

步骤(3)中所述的除氟处理采用的设备为除氟均质池，除氟均质池水力停留时间为10min，向除氟均质池中加入除氟剂和聚丙烯酰胺进行处理，除氟剂为常规除氟剂，投加浓度为2500mg/L；聚丙烯酰胺投加浓度为3.0mg/L。

步骤(3)中所述的电吸附单元工作方式为周期运行，每周期分为预排正电、产水正电、注酸断电、静置短接、静置负电、排污负电、再生负电七个步骤，产水率为80％。

电吸附单元每个周期的实现方式由以下七个步骤组成：

①预排正电时，抽取进水箱水进入电吸附组件并同时施加正向直流电，此时出水电导率高，回流至进水箱；模对电压为1.5V，持续时间为60s；

②产水正电时，抽取进水箱水进入电吸附组件并同时施加正向直流电，出水进入产水箱；模对电压为1.5V，持续时间为1200s；

③注酸断电时，抽取中水箱水进入电吸附组件并断开直流电，出水进入进水箱；持续时间为150s；

④静置短接时，停止通水并将电吸附组件极板短接；持续时间为360s；

⑤静置负电时，停止通水并将电吸附组件施加和产水正电方向相反的负向直流电；模对电压为0.6V，持续时间为240s；

⑥排污负电时，抽取中水箱水进入电吸附组件并同时施加负电向直流电，出水进入浓水箱；模对电压为0.6V，持续时间为300s；

⑦再生负电时，抽取进水箱水进入电吸附组件并同时施加负电向直流电，出水进入中水箱；模对电压为0.5V，持续时间为450s。

其中：

步骤③中所述的酸液为盐酸。

步骤(4)中所述的A/O前置反硝化，A池(厌氧池)水力停留时间为8h，污泥浓度为3000mg/L，溶解氧控制在0～0.2mg/L；O池水力停留时间为16h，污泥浓度为3000mg/L，溶解氧控制在3～5mg/L；混合液回流比为150％。

本发明所述的煤气化污水回用处理装置，由絮凝除钙除氨单元、过滤单元7、电吸附单元、除氟匀质单元和生化单元依次组成；絮凝除钙除氨单元中的反应沉淀池1通过管路与过滤单元7相连，过滤单元7包括两个出口，一出口通过管路与除氟匀质单元中的除氟均质池相连，另一一出口通过管路与电吸附单元中的进水箱8相连，电吸附单元中的浓水箱10通过管路与除氟匀质单元中的除氟均质池相连，除氟均质池通过管路与生化单元中的厌氧池14相连。

煤气化污水进水管与反应沉淀池1絮凝反应区2进水口相连，反应沉淀池1为一体化设计，由絮凝反应区2、絮凝沉淀区3、加碱反应区4、加碱沉淀区5、除氨区6依次排列组成。絮凝反应区2下部与絮凝沉淀区3下部相通，絮凝沉淀区3上部溢流与加碱反应区4上部相通，加碱反应区4下部与加碱沉淀区5下部相通，加碱沉淀区5上部与除氨区6相通；絮凝剂投加装置出口通过管路与絮凝反应区2相连，碱液投加装置出口通过管路与加碱反应区4相连。

絮凝剂投加装置与碱液投加装置均为常规计量泵投加装置。

除氨区6采用气化膜除氨。

除氨区6出水管与酸液投加系统出口管路汇合后与过滤单元7相连，过滤单元7为自清洗式过滤器，精度为25μm。

过滤单元7包括两个出口，一出口通过管路与除氟匀质单元中的除氟均质池相连，另一一出口通过管路与电吸附单元中的进水箱8相连。

电吸附单元为常规的电吸附除盐装置，包括电吸附组件9、进水箱8、中间水箱11、产水箱12、浓水箱10、提升泵、酸液投加系统、碱液投加系统等。

进水箱8通过管道与9相连，电吸附组件9出口通过管路与浓水箱10进口相连，电吸附组件9出口通过管路与中间水箱11相连，中间水箱11出口与酸液投加系统出口管路汇合后与电吸附组件9相连，电吸附组件9出口通过管路与产水箱12相连，产水箱12出口管路与碱液投加系统出口管路汇合后与外供系统连接。

酸液投加系统与中间水箱11连接，加酸量以控制中间水箱11水pH值为2.0。

碱液投加系统出口管路与产水箱12出口管路相连。

中间水箱11通过管道提升泵与电吸附组件9连接，水泵优选耐酸碱腐蚀泵，耐酸pH值为1.0，其他参数照常规设计值即可。

所述的进水箱8、中间水箱11、产水箱12、浓水箱10的目的是进行水的储存和中转；进水箱8、中间水箱11、产水箱12、浓水箱10均采用耐酸碱材料制作或内衬耐酸碱保护层；各水箱有效容积按照常规设计值即可。

浓水箱10出口管路与碱液投加系统出口管路汇合后与除氟匀质单元中的除氟均质池13连接，除氟剂投加系统和聚丙烯酰胺投加系统出口管路均与除氟均质池13进口相连。

生化单元包括厌氧池14、好氧池15、MBR16和高级生物反应器17。

除氟均质池13出口管路与酸液投加系统出口管路汇合后与生化单元中的厌氧池14相连，厌氧池14与好氧池15之间通过通道相通，好氧池15内设置MBR 16，好氧池15通过泵以及混合流回流管路与厌氧池14连接，MBR 16通过管路与高级生物反应器17相连。

MBR 16将O池(好氧池)泥水分离，泥回至O池(好氧池)维持污泥浓度，MBR出水进入高级生物氧化工艺继续降解剩余的COD至达标排放。

MBR 16优选为微滤固液分离膜反应器，目的是降低高级生物氧化进水悬浮物含量，按常规设计即可。

高级生物反应器17优选固定床塔式生物反应器，填料为固定床工程填料，水力停留时间为3h。

絮凝沉淀区3、加碱沉淀区5、除氟均质池12、好氧池15出口管路汇合后与污泥压滤设备连接。

实施例2

某煤气化装置日消耗原煤1700吨，水煤浆用水约1100吨，外排出污水约2400吨，不考虑蒸发损失，可见其他辅助、洗涤、冷却等设施用水大于1300吨。采用本发明的工艺，原水呈灰白色，电导率3700μS/cm，钙硬750mg/L，碱度680mg/L，氟离子18mg/L，氨氮300mg/L，COD700 mg/L。在絮凝剂投加量为50mg/L时，絮凝出水浊度为2.0NTU，悬浮灰分被去除。加碱反应pH值9.5～9.8，加碱沉淀出水钙硬为200～250mg/L，气化膜出水氨氮30～40mg/L。

经电吸附除盐，电吸附产水率85％，产水电导率950～1100μS/cm，COD90～120mg/L，氨氮2～5mg/L，钙硬90～114mg/L，氟离子4～7mg/L，产水产水约2000吨/天回用于水煤浆补水。浓水电导率12500～13600μS/cm，COD1400～1800mg/L，氨氮150～200mg/L，氟离子60～70mg/L。浓水调节pH值至6.5后加除氟剂3000mg/L，除氟匀质单元出水氟离子1.0～1.4mg/L。除氟匀质单元出水调节pH值至7.5～8.0，进入A/O工艺处理，A池、O池分别为10h，20h，控制A池、O池污泥浓度均为3000mg/L，MBR出水氨氮小于2mg/L，总氮小于10mg/L，COD100～120mg/L，再经高级生物反应器处理，出水COD20～35mg/L，氨氮检不出，出水可达标排放。

本发明所述的煤气化污水回用处理方法，由以下步骤组成：

其中：

步骤(1)中所述的絮凝剂为聚合氯化铝，投加浓度为50mg/L；助凝剂为聚丙烯酰胺，投加浓度为0mg/L。

步骤(1)中所述的絮凝反应区水力停留时间为8min，絮凝沉淀区水力停留时间为30min。

步骤(1)中所述的向加碱反应区投加碱液，碱液为工业级氢氧化钠，投加量控制加碱反应区pH值为9.5～9.8；加碱反应区水力停留时间为10min，加碱沉淀区水力停留时间为60min。

步骤(1)中所述的除氨区采用气化膜除氨，吸收液选用硫酸。

步骤(1)中所述的除氨区与加碱沉淀区上清液相连，控制絮凝除钙除氨单元氨氮为30～40mg/L。

步骤(3)中所述的所得浓水通过碱液调节pH值至5.8～6.2后进入除氟匀质单元进行除氟处理。

步骤(3)中所述的除氟处理采用的设备为除氟均质池，除氟均质池水力停留时间为10min，向除氟均质池中加入除氟剂和聚丙烯酰胺进行处理，除氟剂为常规除氟剂，投加浓度为3000mg/L；聚丙烯酰胺投加浓度为2.0mg/L。

步骤(3)中所述的电吸附单元工作方式为周期运行，每周期分为预排正电、产水正电、注酸断电、静置短接、静置负电、排污负电、再生负电七个步骤，产水率为85％。

电吸附单元实现方式由以下七个步骤组成：

①预排正电时，抽取进水箱水进入电吸附组件并同时施加正向直流电，此时出水电导率高，回流至进水箱；模对电压为1.6V，持续时间为60s；

④静置短接时，停止通水并将电吸附组件极板短接；持续时间为480s；

⑥排污负电时，抽取中水箱水进入电吸附组件并同时施加负电向直流电，出水进入浓水箱；模对电压为0.6V，持续时间为210s；

⑦再生负电时，抽取进水箱水进入电吸附组件并同时施加负电向直流电，出水进入中水箱；模对电压为0.6V，持续时间为360s。

其中：

步骤③中所述的酸液为盐酸。

步骤(4)中所述的A/O前置反硝化，A池(厌氧池)水力停留时间为10h，污泥浓度为3000mg/L，溶解氧控制在0～0.2mg/L；O池水力停留时间为20h，污泥浓度为3000mg/L，溶解氧控制在3～5mg/L；混合液回流比为200％。

实施例2所采用的煤气化污水回用处理装置与实施例1相同。

对比例1

某煤气化装置日消耗原煤1700吨，水煤浆用水约1100吨，外排出污水约2400吨，不考虑蒸发损失，可见其他辅助、洗涤、冷却等设施用水大于1300吨。原水呈灰白色，电导率3700μS/cm，钙硬750mg/L，碱度680mg/L，氟离子15mg/L，氨氮270mg/L，COD500 mg/L。

首先将该污水进行除氟处理，原水调节pH值至6.5后加除氟剂1800mg/L，出水氟离子1.4mg/L。每日除氟剂用量为2400吨×1800mg/L＝4.32吨，若采用本发明技术方案，每日除氟剂用量约为480吨×2500mg/L＝1.20吨，节约除氟剂72％以上。

将该污水进行生化处理时，日COD处理总负荷为2400吨×500mg/L＝1.20吨，若采用本发明技术方案，日COD处理总负荷约为480吨×1200mg/L＝0.58吨，生化单元COD处理总量下降51％以上，大大降低了生化处理COD负荷。

Claims

1.一种煤气化污水回用处理方法，其特征在于：通过先向煤气化污水中投加絮凝剂去除悬浮灰分，再投加碱液去除钙硬，之后通过除氨降低水中氨氮后，进入过滤单元进行过滤，然后进行电吸附除盐，产水回用于水煤浆补水，浓水进行除氟处理，最后进行生化处理至达标排放；

所述的煤气化污水回用处理方法，由以下步骤组成：

(4)除氟匀质单元出水经过酸液调节pH值后进入生化单元，通过A/O前置反硝化工艺、MBR和高级生物氧化工艺进行生化处理至达标排放；

步骤(3)中所述的电吸附单元工作方式为周期运行，每个周期的实现方式由以下七个步骤组成：

2.根据权利要求1所述的煤气化污水回用处理方法，其特征在于：步骤(1)中所述的絮凝剂为聚合氯化铝或聚合氯化铝铁中的一种或两种，投加浓度为20～100mg/L；助凝剂为聚丙烯酰胺，投加浓度为0～0.2mg/L。

3.根据权利要求1所述的煤气化污水回用处理方法，其特征在于：步骤(1)中所述的絮凝反应区水力停留时间为5～10min，絮凝沉淀区水力停留时间为30～60min；向加碱反应区投加碱液，碱液为工业级氢氧化钠，投加量控制加碱反应区pH值为9.5～10.5；加碱反应区水力停留时间为5～10min，加碱沉淀区水力停留时间为60～120min；所述的除氨区采用气化膜除氨，吸收液选用硫酸；所述的除氨区与加碱沉淀区上清液相连，控制絮凝除钙除氨单元氨氮为10～40mg/L。

4.根据权利要求1所述的煤气化污水回用处理方法，其特征在于：步骤(2)中除氨区出水通过酸液投加系统加入的酸将除氨区出水pH值调节到6～8；步骤(3)中所述的产水经碱液调节至pH值为6～9，回用于水煤浆补充水；碱液是氢氧化钠或氢氧化钾中的一种；步骤(3)中所述的所得浓水通过碱液调节pH值至5.5～6.5后进入除氟匀质单元进行除氟处理。

5.根据权利要求1所述的煤气化污水回用处理方法，其特征在于：步骤(3)中所述的除氟处理采用的设备为除氟均质池，除氟均质池水力停留时间为5～10min，向除氟均质池中加入除氟剂和聚丙烯酰胺进行处理，除氟剂为常规除氟剂，投加浓度为500～3000mg/L；聚丙烯酰胺投加浓度为0.5～3.0mg/L。

6.一种用于权利要求1所述的煤气化污水回用处理方法的装置，其特征在于：由絮凝除钙除氨单元、过滤单元(7)、电吸附单元、除氟匀质单元和生化单元依次组成；絮凝除钙除氨单元中的反应沉淀池(1)通过管路与过滤单元(7)相连，过滤单元(7)包括两个出口，一出口通过管路与除氟匀质单元中的除氟均质池(13)相连，另一出口通过管路与电吸附单元中的进水箱(8)相连，电吸附单元中的浓水箱(10)通过管路与除氟匀质单元中的除氟均质池(13)相连，除氟均质池(13)通过管路与生化单元中的厌氧池(14)相连。

7.根据权利要求6所述的煤气化污水回用处理装置，其特征在于：煤气化污水进水管与反应沉淀池(1)絮凝反应区(2)进水口相连，反应沉淀池(1)为一体化设计，由絮凝反应区(2)、絮凝沉淀区(3)、加碱反应区(4)、加碱沉淀区(5)、除氨区(6)依次排列组成；絮凝反应区(2)下部与絮凝沉淀区(3)下部相通，絮凝沉淀区(3)上部与加碱反应区(4)上部相通，加碱反应区(4)下部与加碱沉淀区(5)下部相通，加碱沉淀区(5)上部与除氨区(6)相通。

8.根据权利要求6所述的煤气化污水回用处理装置，其特征在于：电吸附单元为常规的电吸附除盐装置，包括电吸附组件(9)、进水箱(8)、中间水箱(11)、产水箱(12)、浓水箱(10)、提升泵、酸液投加系统和碱液投加系统；进水箱(8)通过管道与电吸附组件(9)相连，电吸附组件(9)出口通过管路与浓水箱(10)进口相连，电吸附组件(9)出口通过管路与中间水箱(11)相连，中间水箱(11)出口与酸液投加系统出口管路汇合后与电吸附组件相连，电吸附组件(9)出口通过管路与产水箱(12)相连，产水箱(12)出口管路与碱液投加系统出口管路汇合后与外供系统连接；

除氟匀质单元包括除氟剂投加系统、聚丙烯酰胺投加系统和除氟均质池(13)；浓水箱(10)出口管路与碱液投加系统出口管路汇合后与除氟匀质单元中的除氟均质池(13)连接，除氟剂投加系统和聚丙烯酰胺投加系统出口管路均与除氟均质池(13)进口相连；

生化单元包括厌氧池(14)、好氧池(15)、MBR(16)和高级生物反应器(17)；除氟均质池(13)出口管路与酸液投加系统出口管路汇合后与生化单元中的厌氧池(14)相连，厌氧池(14)与好氧池(15)之间通过通道相通，好氧池(15)内设置MBR(16)，好氧池(15)通过泵以及混合流回流管路与厌氧池(14)连接，MBR(16)通过管路与高级生物反应器(17)相连。