CN114835313A - 一种高硬水的软化方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高硬水的软化处理方法，包括预处理单元和分盐单元两个单元，步骤如下：1)将高硬水引入预处理单元，在预处理单元对高硬水进行除浊和除硅，出水浊度≤20NTU，硅(SiO2计)≤20mg/L；2)预处理出水经冷却进入分盐单元进行分盐，将钙镁离子主要保留在浓水侧，氨氮主要进入产水侧；浓水进入污水处理厂或进一步软化处理，产水送回水系统。该方法优选包括回用单元，实现资源化利用。本发明可实现硬度大于500mg/L的高硬水总硬度降低50‑98％的去除效果；尤其用于煤气化灰水软化处理时，除硬效果有益，同时去除硅酸盐垢，有效解决气化炉系统结垢问题，延长期稳定运行周期。
Description
技术领域
本发明涉及水处理技术领域，特别涉及一种高硬水的软化方法和全软化方法。
背景技术
中国煤炭资源丰富，煤化工在中国化学工业中将占有越来越重要的地位。煤气化生产的合成气，是制备氢气、合成氨、甲醇、天然气等多种产品的原料，煤气化工艺技术的进步带动着煤化工技术的整体发展，可以保证以煤为原料生产合成气制作下游产品的可靠性和稳定性。渣水处理工艺是煤气化工艺中的重要组成部分，其稳定运行对整个气化炉的长周期稳定运行具有决定作用。而渣水系统的黑水和灰水具有温度高(60-90℃)、硬度高、氨氮值高、COD高、悬浮物高等特点，常规的渣水处理一般采用黑水槽(澄清槽)+灰水槽，在黑水槽投加絮凝剂、结合阻垢分散剂的方式保证渣水系统的连续循环运行。但由于煤浆中钙镁含量高或者本身为了降低煤浆熔点而添加石灰，使得钙镁等易结垢物质源源不断的由煤浆中带入，进入黑水，黑水只是除浊除悬处理后进入灰水系统，硬度基本没有降低，所以黑水和灰水系统的总硬度一直很高，导致煤气化系统的换热器、激冷环、气化炉等结垢堵塞等问题，严重影响安全稳定运行，不得不定期进行停炉清理，对生产带来重大影响。为了保证一定周期的连续生产，必须通过定期外排大量灰水，并补充大量新鲜水来保证系统硬度维持在相对低的水平。因此，对煤气灰水进行除硬等深度处理，提高煤气化灰水的循环利用率成为保证煤气化系统连续稳定安全长周期运行、提高生产能力、节能降耗的一项关键技术。
为了应对煤气化黑水和灰水硬度高、易结垢问题，一般会通过添加阻垢分散剂的方式来解决。但由于灰水系统的硬度和碱度很高，大大超过了阻垢分散剂的处理极限，同时系统高温、高波动性的特点对药剂的性能及药剂量提出了更高的要求，也导致阻垢分散剂的方式并不能从根本上解决系统的结垢和污堵的风险，相反，为了满足阻垢分散剂的控制条件，必须保持大量灰水外排，存在水资源浪费巨大的问题。所以如何有效降低灰水系统的硬度，是几乎所有煤气化系统所期盼能够解决的问题。目前灰水除硬的处理方法主要有药剂法、离子交换法、膜法、电絮凝法等。由于灰水具有高COD、高悬浮物、高氨氮等特征，离子交换法和单纯的膜法是难以达到应用的可行性和经济性。相比于其他处理手段，化学药剂法最为常见且更易实现，如“石灰软化法”、“碳酸钠+碱”或者“二氧化碳+碱”等，该方法在一定程度上可有效去除水中的硬度离子。根据对多个煤气化炉灰水的软化试验研究发现，钙镁和硅酸根等成垢离子的去除效果与溶液pH值密切相关，要达到高的去除率，还必须加碱将pH值调到10.5以上的水平；而灰水中，由于氨氮等物质的存在，使其具有很强的酸碱缓冲性能，将灰水的pH值调到10.5 以上，一般的系统其固体氢氧化钠消耗量都会达到10吨/天以上的量，每年高达 2千万元以上的药剂运行成本，用户难以承受。
并要大量酸进行pH值回调，运行成本难以接受。石灰软化法虽然由于原料低廉，但存在占地大、渣量大、酸消耗量高等问题，同样也已经逐渐被市场拒绝使用。
由于灰水中碳酸氢根碱度低，单一电絮凝法无法将灰水中的钙镁离子有效去除，必须需采用药剂和电絮凝相结合。化学药剂一般通过投加碳酸钠或二氧化碳提供和钙离子结合的碳酸根，通过投加氢氧化钠调节pH值，将钙镁以沉淀形式析出，再通过电絮凝和其他絮凝剂、助凝剂等结合的方式，将灰水进行除硬和除浊。目前已有报道将电絮凝技术用于灰水，CN 201710160557.5公开了一种煤气化灰水或黑水的电化学除硬除浊的处理方法；CN106630307 A公开了一种处理煤气化灰水的系统和方法。两个专利均是通过化学药剂(氢氧化钠、碳酸钠或者二氧化碳)和电絮凝结合的方法对煤气化灰水或黑水进行处理；对煤气化黑水进行电絮凝处理，生成絮凝核并形成絮凝核网，利用了化学药剂的协同软化。已知的北京京润环保科技股份有限公采用化学法+电絮凝的方式进行除硬，并进行了多家工程化的应用。但是灰水系统的酸碱缓冲性强，碱度调节需投加的碱量大，特别是需要将灰水处理到总硬300mg/L(以CaCO3计，本说明书后面总硬值均为此表示方法)以下这种较低水平时，碱量消耗将达到成本难以承受的水平，同时处理后的水需回调pH值还需消耗大量的酸，导致成本更加高昂。而且由于灰黑水系统的水质波动较大，对碳酸根加入的量要求较高，如果存在加量过量或者有未充分反应的碳酸根经过处理装置后循环至灰水系统，将导致系统的结垢风险加大。以上公开的技术均存在药剂投加量大、处理效率低、运行成本高和潜在风险等问题。因此，开发一种低药剂投加量、高效率、安全的煤气化灰水的除硬处理工艺是十分必要的。
CN209383527公布了一种航天炉气化灰水除硬装置，包括：沉降槽、预处理装置、吸附装置、解析装置、解析液膜回收装置、脱盐装置、捞渣池、密封水槽、污水池。该实用新型专利中公布信息为，依靠预处理装置的多介质过滤器、超滤膜等将灰水总硬度降至100mg/L以下，并依靠分子筛、树脂等吸附剂对总硬度进一步去除到50mg/L以下的水平，并指出了采用反渗透、纳滤、电渗析、蒸发等的组合工艺提供解析液对吸附装置的吸附剂等进行再生。但该工艺的预处理除硬效果从机理上是无法保证的，对纳滤、反渗透、电渗析用于解析液再生工艺的工业应用价值值得商榷，其实施效果也未见任何报道，也未有实际工程应用的报道。
发明内容
为了克服现有技术的缺陷，本发明提供了一种高硬水的软化方法，该方法采用预处理单元和纳滤、电渗析等分盐单元结合，以及换热冷却方式，解决了以往纳滤无法直接应用于高温、高浊、高硅的灰水系统的卡壳问题。采用旁路取水，用分盐单元将灰水中的硬度物质直接从浓水侧排走，产水无需要调节pH值回到系统的方式即可实现水系统的软化。
为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案为：
本发明提供了一种高硬水的软化处理方法，包括预处理单元和分盐单元两个单元，步骤如下：
1)将高硬水引入预处理单元，在预处理单元对高硬水进行除浊和除硅，出水浊度≤20NTU，硅(SiO2计)≤20mg/L；
2)预处理出水经冷却进入分盐单元进行分盐，将钙镁离子主要保留在浓水侧，氨氮主要进入产水侧；浓水进入污水处理厂或进一步软化处理，产水送回水系统。
本发明上述的软化处理方法中，优选还包括所述分盐单元后还设有回用单元，操作步骤如下：
1)将高硬水引入预处理单元，在预处理单元对高硬水进行除浊和除硅，出水浊度≤20NTU，硅(SiO2计)≤20mg/L；
2)预处理出水经冷却进入分盐单元进行分盐，将钙镁离子主要保留在浓水侧，氨氮主要进入产水侧；浓水进入污水处理厂或进一步软化处理，产水一部分送回灰水池，另一部分送入回用单元；所述的回用单元优选采用反渗透膜工艺，对分盐单元送来的一部分产水进行二次脱盐，将产水总电导率控制到≤20μS/cm；
3)分盐单元的一部分产水进入回用单元后进行二次脱盐，回用单元产水送入其他需水工艺进行回用，回用单元浓水与分盐单元浓水一起合并处理。
进一步优选，本发明上述的软化处理方法中，所述的分盐单元采用纳滤或电渗析对高硬水进行分盐，将80-99％的钙镁离子保留在浓水侧，40-95％的氨氮则进入产水侧。
本发明上述的软化处理方法中，所述的高硬水为煤气化灰水，煤气化灰水从煤气化水系统引出进入预处理单元。
本发明还进一步提供了一种高硬水的全软化方法，包括预处理单元、分盐单元、除硬单元和分离单元四个组成单元，步骤如下；
1)将高硬水引入预处理单元，在预处理单元对高硬水进行除浊和除硅，出水浊度≤20NTU，硅(SiO2计)≤20mg/L；
2)预处理出水经冷却进入分盐单元进行分盐，将钙镁离子主要保留在浓水侧，氨氮主要则进入产水侧；浓水送入除硬单元，产水送回水系统；
3)分盐单元得到的浓水在除硬单元进行钙镁硬度的去除，析出的钙镁垢以悬浮物形式和水相混合直接送分离单元；
4)除硬单元得到的含钙镁垢渣的混合水在分离单元进行水相和垢渣两相的分离，水相去污水处理的氨氮去除工艺或者直接去污水处理厂，垢渣送入污泥处理工艺。
本发明上述的全软化处理方法中，优选还包括回用单元处理，操作步骤包括：
1)将高硬水引入预处理单元，在预处理单元对高硬水进行除浊和除硅，出水浊度≤20NTU，硅(SiO2计)≤20mg/L；
2)预处理出水经冷却进入分盐单元进行分盐，将钙镁离子主要保留在浓水侧，氨氮主要则进入产水侧；浓水送入除硬单元，产水一部分送回水系统，另一部分送入回用单元；
3)分盐单元的一部分产水进入回用单元后进行二次脱盐后，产水送入其他需水工艺进行回用，回用单元浓水和分盐单元浓水一起合并送入除硬单元；
4)分盐单元和回用单元得到的浓水在除硬单元进行钙镁硬度的去除，析出的钙镁垢以悬浮物形式和水相混合得到含钙镁垢渣的混合水直接送分离单元；
5)除硬单元得到的含钙镁垢渣的混合水在分离单元进行水相和垢渣两相的分离，水相去污水处理的氨氮去除工艺或者直接去污水处理厂，垢渣送入污泥处理工艺。
本发明上述的全软化方法中，所述的除硬单元优选采用电化学强化软化技术、电絮凝、化学药剂的一种或多种方法组合对分盐单元送来的浓水进行钙镁硬度的去除；根据工艺需要，将总硬度去除50-98％，或者将其除硬单元出水总硬减少到5-200mg/L(以CaCO3计)。
本发明所述的全软化方法，所述的回用单元优选采用反渗透膜工艺，对分盐单元送来的一部分产水进行二次脱盐，将产水总电导率控制到≤20μS/cm。
所述的分离单元优选采用高密池或者过滤方式分离悬浮物，其中过滤方式为：采用精密过滤器、袋式过滤器、多介质过滤器、平板过滤膜、浸泡式超滤、陶瓷平板膜、陶瓷过滤器过滤的一种或者几种过滤形式的组合。
所述电化学强化软化技术优选采用隔膜电化学除硬装置，电流效率需稳定在50％以上，基于介质电导率将工作电压控制在2.5V-50V、阴、阳极电流密度控制在10-500A/m2，工作电流大小具体基于处理水量及装置规模确定。
本发明所述的全软化方法，所述的高硬水为煤气化灰水，煤气化灰水从煤气化水系统引出进入预处理单元。
本发明的有益效果在于：
(1)采用本发明软化处理方法可实现硬度大于500mg/L的高硬水总硬度降低50-98％的去除效果；尤其用于煤气化灰水软化处理时，可将灰水系统总硬度从1000mg/L以上减少至300mg/L以下水平，同时去除硅酸盐垢，有效解决气化炉系统结垢问题，延长期稳定运行周期；
(2)采用本发明方法比原有化学法为主的除硬工艺减少碱量80％以上，并将调节pH值用酸减少到零；尤其用于煤气化水系统除硬时，与目前同类技术相比，单套水系统可减少1000-2000万元的药剂费用；
(3)包含回用单元处理的优选方案，可以实现对外排废水进行70％以上的资源化回用，减少废水排量，实现节水节能减排。
附图说明：
图1为本发明高硬水的全软化方法的一种工艺流程图；
图2为本发明高硬水的全软化方法的另一种工艺流程图。
图3为本发明高硬水的软化处理方法的一种工艺流程图；
图4为本发明高硬水的软化处理方法的另一种工艺流程图；
其中，1-煤气化炉；2-沉降槽；3-灰水槽；4-预处理单元；5-换热器；6- 分盐单元；7-除硬单元；8-分离单元；9-回用单元；10-除氨塔；11-排渣处理系统。
具体实施方式
本发明高硬水的软化处理方法或全软化方法，是根据不同用户实际情况，可组合不同的处理单元，以最合理的工艺路线满足实际需求。
本发明高硬水的软化处理方法或全软化方法中，主要涉及预处理单元、分盐单元、除硬单元、分离单元和回用单元中两个或两个以上的处理单元，其中高硬水的软化处理方法是基础方案，包括预处理单元和分盐单元，其优选方案，还包括除硬单元和/或回用单元和/或分离单元。
本发明高硬水的软化方法基本方案及优选方案中涉及的单元技术的处理过程描述如下：
(1)预处理单元：从高硬水(比如气化炉灰水)引入预处理单元，在预处理单元将灰水进行除浊和除硅，浊度降至≤20NTU，硅(SiO2计)≤20mg/L，以满足后续分盐单元的进水要求，保证分盐装置的长周期稳定运行。预处理单元的主要功能是除硅和除浊，除硅可采用电絮凝技术，电絮凝的阴极为铁基、铝基、钛基的一种，阳极为铁基、铝基、锌基的一种；也可采用投加NaOH、NaCO3、NaSiO3、 Na3PO4、Na2HPO4、NaH2PO4、MgO、NaAlO2等化学药剂的方式去除，优选将电絮凝和化学药剂结合。前述电絮凝对于浊度的去除也有很好的效果，甚至可以无需额外的过滤设备即可达到要求的浊度去除效果。如果不采用电絮凝的方式，通常会采用上述化学药剂和常见絮凝剂(如聚合氯化铝、聚合硫酸铝、聚合硫酸铁、聚合氯化铝铁、聚合硫酸氯化铝铁、聚丙烯酰胺、聚二甲基二烯丙基氯化铵等)相结合的方式絮凝，再采用过滤设备(精密过滤器、袋式过滤器、多介质过滤器、平板过滤膜、浸泡式超滤、陶瓷平板膜、陶瓷过滤器等)过滤的方式实现除硅和除浊效果。
(2)分盐单元：预处理单元出水经过冷却器换热后，水温降到40℃以下，冷却水进入分盐单元。在分盐单元采用纳滤或电渗析等技术对灰水进行分盐，将 80-98％的钙镁离子保留在浓水侧，大部分氨氮则进入产水侧，浓水送入除硬单元，产水一部分送回灰水系统的灰水池，另一部分送入回用单元；如果采用纳滤分盐，则需要和超滤进行组合使用，在分盐单元，实现了关键的氨氮与成垢离子的分离，有两大明显的好处：一是将大部分氨氮保留在产水侧，只有少部分(20％以下) 进入浓水侧，消除了大部分酸碱缓冲物质，极大减少了除硬时调节pH值所需碱量；二是产水无需调酸可直接回用到灰水槽，这是因为分盐产水pH值和黑水槽出水基本一致，避免了以往化学软化法先将pH提高，回到灰水系统还需要消耗大量酸进行pH回调的问题。当然，考虑到热量损失，分盐单元的产水优选作为预处理单元出水冷却器的冷却水，进行热交换后再回到灰水系统。分盐单元的浓水，如果用户可以直接送往污水处理厂接收，则直接送往污水厂；而多数企业污水处理厂应该难以直接接收这种高氨氮的废水，所以还需要进行去除氨氮的处理，而去除氨氮一般采用除氨塔，为了防止蒸氨塔结垢问题，必须对进水的硬度有要求，一般进水的硬度≤100mg/L，所以需要除硬单元进行硬度去除。
(3)除硬单元：本单元对分盐单元送来的浓水进行钙镁硬度的去除。可根据工艺需要，将总硬度去除50-98％，保证出水达到后续污水处理工艺要求。如果需要，本发明可将灰水硬度最低降到5mg/L-200mg/L的水平。析出的钙镁垢渣和水相混合后直接送分离单元。除硬技术可采用化学药剂法和电化学强化软化法，两者可单独使用也可以组合使用，根据项目的经济性等进行综合确定。由于在分盐单元，将大部分氨氮保留在了产水测，只有20％以下的氨氮进入浓水侧，所以在这里需要将钙镁等成垢物质分离，调节pH所需要的碱量大大减少，甚至可以全部由电化学强化软化技术提供。除硬用化学药剂可采用与预处理单元一致产品。通过适量补入CO3 2-、SiO3 2-、PO4 3-等成垢所需阴离子，再通过NaOH等调节 pH值，将钙镁等成垢离子有效去除。电化学强化软化技术，也就是隔膜电化学除硬技术，该技术通过在常规的电化学除硬装置的阴极和阳极直接加膜的方式可使电流效率可达到70％以上，单次除硬效果由不加膜的5％以下达到90％以上。但目前由于隔膜污堵、装置结垢、垢晶分离等难点，本发明优选方案采用的隔膜电化学除硬装置，电流效率需稳定在50％以上，基于介质电导率将工作电压控制在 2.5V-50V、阴、阳极电流密度控制在10-500A/m2，工作电流大小具体基于处理水量及装置规模确定。将该电化学强化软化技术应用的本发明的组合工艺中，可大大减少液碱的需求量，甚至在有些系统可完全替代液碱，从而可避免给水系统额外引入盐类物质。
(4)分离单元：本单元对钙镁垢渣进行两相分离，水相去污水处理厂的氨氮去除工艺除氨氮后送入污水处理厂，垢渣则并入黑水槽的排渣处理工艺一并处理，也可以采用板框过滤等方式单独减量化处理。采用的分离方式可以为高密池、精密过滤器、袋式过滤器、多介质过滤器、平板过滤膜、超滤、浸泡式超滤、陶瓷平板膜、陶瓷过滤器等的一种或组合。分离工艺可结合预处理单元所列举的各种絮凝剂、助凝剂以提升分离效果。
(5)回用单元：本单元则是对分盐单元送来的一部分产水采用电渗析或者反渗透膜进行二次脱盐，将总电导率控制到≤20μS/cm，送入其他需水工艺进行回用。回用单元的采用主要是满足用户需要对废水进行回收需求，以提高废水利用率和减少排污。
上述电絮凝单元技术为：阴极为铁基、铝基、钛基的一种，阳极为铁基、铝基、锌基的一种。
上述的化学药剂单元技术为：NaOH、NaCO3、NaSiO3、Na3PO4、Na2HPO4、NaH2PO4、 MgO、NaAlO2、聚合氯化铝、聚合硫酸铝、聚合硫酸铁、聚合氯化铝铁、聚合硫酸氯化铝铁、聚丙烯酰胺、聚二甲基二烯丙基氯化铵等。
上述的过滤单元技术采用精密过滤器、袋式过滤器、多介质过滤器、平板过滤膜、浸泡式超滤、陶瓷平板膜、陶瓷过滤器的一种活多种。
上述的纳滤或电渗析单元对灰水进行分盐，可将80-99％的钙镁离子保留在浓水侧，40-95％的氨氮则进入产水侧；比较优选的是将85-95％的钙镁离子保留在浓水侧，纳滤可将90％以上的氨氮留在产水侧，电渗析则只能将50％左右到氨氮留在产水侧。纳滤的前端设置超滤预处理单元。
上述的电化学强化软化单元技术采用隔膜电化学除硬装置，电流效率需稳定在50％以上，基于介质电导率将工作电压控制在2.5V-50V、阴阳极电流密度控制在10-500A/m2，再基于处理水量及装置规模确定工作电流大小；更优的阴阳极电流密度是50-400A/m2。
上述的反渗透单元技术，由于前置有超滤、纳滤，无需要再增加前置过滤保护，直接采用反渗透装置对进水进行除盐，将产水总电导率控制到≤20μS/cm。回用率可根据实际工况和客户需要，实现50-90％的产水率。
本发明高硬水的软化或全软化方法归纳一下，主要包括四个组合工艺方法：
(1)预处理单元和分盐单元两个单元组合形成一种高硬水的软化处理方法，包括：
1)将高硬水引入预处理单元，在预处理单元对高硬水进行除浊和除硅，出水浊度≤20NTU，硅(SiO2计)≤20mg/L；
2)预处理出水经冷却进入分盐单元进行分盐，将钙镁离子主要保留在浓水侧，氨氮主要进入产水侧；浓水进入污水处理厂或进一步软化处理，产水送回水系统。
该组合工艺流程短、投入少，分盐单元的产水全部回用回水系统，浓水则直接进入污水处理厂，适用于对外排废水没有除硬和回用需求的系统。
(2)预处理单元、分盐单元和回用单元三个单元组合形成一种高硬水的软化处理方法：
1)高硬水引入预处理单元，在预处理单元对高硬水进行除浊和除硅，出水浊度≤20NTU，硅(SiO2计)≤20mg/L；
2)预处理出水经冷却进入分盐单元，对高硬水进行分盐，将钙镁离子主要保留在浓水侧，氨氮主要进入产水侧；浓水进入污水处理厂或进一步软化处理，产水一部分送回水系统，另一部分送入回用单元；
3)分盐单元的一部分产水进入回用单元后进行二次脱盐。回用单元产水送入其他需水工艺进行回用，回用单元浓水与分盐单元浓水一起合并处理。
该方法要求分盐后浓水直接进入污水处理厂，所以前提是污水处理厂可接纳该部分高硬高氨氮水质。适用于对外排废水没有除硬需求，但有回用需求的系统的用户。
(3)预处理单元、分盐单元、除硬单元和分离单元四个单元组合形成一种高硬水的全软化方法：
1)将高硬水引入预处理单元，在预处理单元对高硬水进行除浊和除硅，出水浊度≤20NTU，硅(SiO2计)≤20mg/L；
2)预处理出水经冷却进入分盐单元进行分盐，将钙镁离子主要保留在浓水侧，氨氮主要则进入产水侧；浓水送入除硬单元，产水送回水系统；
3)分盐单元得到的浓水在除硬单元进行钙镁硬度的去除，析出的钙镁垢以悬浮物形式和水相混合直接送分离单元；
4)除硬单元得到的含钙镁垢渣的混合水在分离单元进行水相和垢渣两相的分离，水相去污水处理的氨氮去除工艺或者直接去污水处理厂，垢渣送入污泥处理工艺。
该方法分盐单元的产水全部回用回水系统，适合对于外排废水没有回用要求的系统。
(4)预处理单元、分盐单元、除硬单元、分离单元和回用单元五个单元组合形成
一种实现资源化回用的高硬水的全软化方法：
1)将高硬水引入预处理单元，在预处理单元对高硬水进行除浊和除硅，出水浊度≤20NTU，硅(SiO2计)≤20mg/L；
2)预处理出水经冷却进入分盐单元进行分盐，将钙镁离子主要保留在浓水侧，氨氮主要则进入产水侧；浓水送入除硬单元，产水一部分送回水系统，另一部分送入回用单元；
3)分盐单元的一部分产水进入回用单元后进行二次脱盐后，产水送入其他需水工艺进行回用，回用单元浓水和分盐单元浓水一起合并送入除硬单元；
4)分盐单元和回用单元得到的浓水在除硬单元进行钙镁硬度的去除，析出的钙镁垢以悬浮物形式和水相混合得到含钙镁垢渣的混合水直接送分离单元；
5)除硬单元得到的含钙镁垢渣的混合水在分离单元进行水相和垢渣两相的分离，水相去污水处理的氨氮去除工艺或者直接去污水处理厂，垢渣送入污泥处理工艺。
该方法适用于同时有除硬和回用要求的用户需求，也是绝大多数用户的需求。
以下通过具体应用实施例结合说明书附图对发明做进一步说明。
本发明高硬水指的是硬度超过500mg/L需要软化的水，下面以煤气化灰水为例，其他水的软化处理也基本类似，本领域一般技术人员，根据本文件中对煤气化灰水软化方法的技术方案，可以想到应用到其他高硬水处理中。
实施例1
本实施例为可以实现资源化利用的煤气化灰水的全软化方法，针对以下类型用户：不仅需要对灰水系统硬度进行去除，也对灰水排污废水有回收需求，同时污水厂对高氨氮的灰水排污废水无法直接接收，需要采用蒸氨塔去除大部分氨氮后再进入污水厂的需求。而蒸氨塔对进水的硬度一般要求不高于100mg/L，所以必须对进塔废水进行软化处理。
该实施例工艺流程如图1所示：从沉降槽2出口引水到预处理单元4，经过换热器5冷却后进入分盐单元6，分盐单元6的一部分产水经过换热器5进行热交换后回到灰水槽，分盐单元6的另一部分产水进入回用单元7进行脱盐后得到的产水进行回用，回用单元7的浓水则和分盐单元6的浓水一起引入除硬单元8，除硬单元8的产水全部进入分离单元9,分离单元9的水相进入蒸氨塔10除氨氮后送去污水厂，分离单元9的垢渣则输送到沉降槽的排渣处理系统11进行处理。
本实验在西北某煤化工企业进行现场试验。该公司气化炉为四喷嘴的华理炉，一用一备，循环水量为450m3/h，排污量100m3/h，灰水温度70℃。进行灰水除硬的侧线连续运行试验。整个处理工艺流程图如附图1所示。测试进水水量1m3/h，RO装置处理量为0.5m3/h，运行时长168h。试验期间水质检测结果(均值)如下表：
具体试验操作如下：
1)预处理单元：
采用液碱调节pH到8.0左右，进入电絮凝装置，电絮凝电极区作用时间5 分钟，沉降分离区(斜板设计)停留时间设计为35分钟，电絮凝采用铝作为阳极，不锈钢为阴极，电流100A，槽压5-10V。沉降区清液直接溢流去清液储罐，然后泵送至换热器换热后送入分盐单元。
2)分盐单元：
分盐单元包括超滤和纳滤两部分，从换热器冷却后的预处理合格水(<38℃)) 进入超滤除悬除浊后，超滤产水进入纳滤分盐，纳滤的产水率90％，浓水(0.1m3/h) 送入除硬单元，产水(0.9m3/h)则分为两路，一路约0.4m3/h回到灰水槽，一路约0.5m3/h送入回用单元进行除盐。超滤和纳滤定期反洗，反洗周期根据压差设定自动进行，反洗液全部回到预处理单元入口。定期排放沉降污泥。
3)除硬单元：
除硬单元采用电化学强化软化装置和化学药剂投加装置结合的方式，电化学强化软化装置为包括隔膜电化学除硬装置和一个电絮凝装置。隔膜电化学除硬装置阴阳极进水为分离单元返回的清液，电絮凝装置入口同时接纳隔膜电化学装置的高碱性阴极出水(0.1m3/h)和纳滤浓水(0.1m3/h)，同时在这里投加化学药剂，充分混合后，析出大量的碳酸钙等沉淀形成高悬浮物的悬浊液，该悬浊液直接从底部连续排入分离单元。保证隔膜电化学除硬装置阴极出水pH>11.0,投加的化学药剂为10％碳酸钠溶液和32％氢氧化钠溶液。药剂投加量：碳酸钠(10％) 11.3kg/h；氢氧化钠(32％)，1.0kg/h。
4)分离单元：
分离单元为参照高密池试制的一个小型固液分离装置，入口处投加PAM助凝剂，投加浓度为1-2mg/L。从除硬单元进入的絮凝沉淀物和助凝剂作用后，经过沉降分离，渣相从底部定期排除，上层分离清液则进入清液收集罐后，一部分作为隔膜电化学除硬装置阴阳极进水，剩余部分则排入现场污水管道。
5)回用单元：
回用单元为一级反渗透装置，设定回收率75％。进水量约0.5m3/h。鉴于试验现场管路限制，产水回到灰水槽，浓水排入污水管路。
下表为试验运行期间检测的数据均值结果：
对比例1
本实施例为对照不采用本发明技术的常规纯化学品工艺的除硬软化效果，以验证纯化学药剂法除硬效果药剂的消耗，和实施例1进行对比。试验只检测总硬去除效果，不检测浊度去除。详细操作如下：
(1)直接取实施例1中的预处理单元出水1L；
(2)在实验室对(1)所取1L水样进行如下操作：投加碳酸钠(10％)12.2 克，氢氧化钠(32％)11.0克，pH＝11.60；沉淀分层后，取上清液检测总硬度为 119mg/L(CaCO3计)，SiO2含量8.6mg/L。
实施例2
本实施例工艺流程和实施例1基本一致，只是分盐单元由纳滤改为频繁倒极电渗析(EDR)，除硬单元为纯化学法，分离单元改为平板超滤膜。本实施例的具体试验操作如下：
1)预处理单元：
在带搅拌的混合罐中，采用液碱调节pH到8.0左右，同时投加偏铝酸钠 500ppm，经过沉降区30min的沉降后，清液直接溢流去清液储罐，然后泵送至换热器换热后送入分盐单元。定期排放沉降污泥。
2)分盐单元：
从换热器冷却后的预处理合格水(<50℃)进入频繁倒极电渗析(EDR)。EDR 采用两级三段操作，除盐率80％，产水率75％。产水(0.75m3/h)送入回用单元，浓水(0.25m3/h)送入除硬单元.EDR反洗周期根据压差设定自动进行，反洗液全部回到预处理单元入口。
3)除硬单元：
同实施例1操作，根据EDR运行参数，以及除硬及所需控制pH需求，对有 EDR来的浓水进行化学药剂加量为：碳酸钠(10％)10.5kg/h；氢氧化钠 (32％),5.2kg/h。同时投加适量的聚合硫酸铁和聚丙烯酰胺助凝剂，充分混合接触后，送入分离单元。
4)分离单元：
分离单元采用陶瓷平板超滤膜(过滤精度0.1μm，通量120L/m2)，直接对除硬单元来水进行过滤，分离清液(滤液)则排入现场污水管道(工程化应用则可能需要送至除氨氮单元后再送入污水处理厂)。
5)回用单元：
回用单元操作同实施例1。
下表为实施例2试验期间检测平均数据结果：
根据实施例1-2及对比例1的结果，如果按照该煤化工企业气化炉灰水系统实际应用核算的药剂消耗如下表所示：
由上表可见，和单纯化学药剂法的对比例1比较：实施例1碳酸钠用量稍有减少，减少了5％，但氢氧化钠用量则减少了90.0％的用量，并达到了更好的除硬效果；实施例2的碳酸钠用量减少11.7％，氢氧化钠用量减少了45％。
实施例3
本实施例为一种煤气化灰水全软化方法工艺，针对以下需求用户而设计：灰水系统补水为除盐水，对灰水排放废水没有回用需求，同时需要对排放灰水除硬后送往蒸氨塔进行氨氮减量后送往污水系统的需求。
该实施例工艺路程如图2所示：从沉降槽2出口引水到预处理单元4，经过换热器5冷却后进入分盐单元6，分盐单元6的产水全部经过换热器5后回到灰水槽，分盐单元6的浓水进入除硬单元8，除硬单元8的产水全部进入分离单元 9,分离单元9的水相进入蒸氨塔10除氨氮后送去污水厂，分离单元9的垢渣则输送到沉降槽的排渣处理系统11进行处理。
本实施例采用南方某石化企业的气化炉灰水系统水质为例，其灰水系统水质如下表所示：
| 水质指标 | 外排灰水 |
| 水温(℃) | 76 |
| pH(室温) | 6.88 |
| COD<sub>Cr</sub>(mg/L) | 568 |
| 电导率(uS/cm) | 4960 |
| 浊度(NTU) | 88 |
| 总硬度(mg/L) | 685 |
| 总碱度(mg/L) | 476 |
| 氨氮(mg/L) | 405 |
| Cl<sup>-</sup>(mg/L) | 360 |
| SO<sub>4</sub><sup>2-</sup>(mg/L) | 186 |
| HCO<sub>3</sub><sup>-</sup>(mg/L) | 2.5 |
| SiO<sub>2</sub>(mg/L) | 146 |
实验装置和实施例1基本一致，具体试验操作如下：
1)预处理单元：
采用液碱调节pH到8.0左右，进入电絮凝装置，电絮凝电极区作用时间5 分钟，沉降分离区(斜板设计)停留时间设计为35分钟，电絮凝采用铝作为阳极，不锈钢为阴极，电流80A，槽压2-6V。电极区出口投加0.5ppm聚丙烯酰胺助凝剂。水经沉降区沉降后清液直接溢流去清液储罐，然后泵送至换热器换热后送入分盐单元。定期排放沉降污泥。
2)分盐单元：
从换热器冷却后的预处理合格水(<38℃))进入超滤除悬除浊后，超滤产水进入纳滤分盐，纳滤的产水率90％，浓水(0.1m3/h)送入除硬单元，产水 (0.9m3/h)回到灰水槽。超滤和纳滤定期反洗，反洗周期根据压差设定自动进行，反洗液全部回到预处理单元入口。
3)除硬单元：
增大隔膜电化学装置功率，提高起电流密度，使其阴极出水pH>12.0。电絮凝装置入口只投加碳酸钠，不再投加氢氧化钠。隔膜电化学装置高碱性阴极出水 (0.05m3/h)和纳滤浓水(0.1m3/h)，在电絮凝入口充分混合后会有大量碳酸钙等沉淀析出形成悬浊液，该悬浊液直接从底部连续排入分离单元。化学药剂药剂投加量：碳酸钠(10％)4.8kg/h。
4)分离单元：
分离单元采用陶瓷平板膜过滤。从除硬单元进入的悬浊液直接进入陶瓷平板膜进行过滤分离，分离清液则进入清液收集罐后，一部分作为隔膜电化学除硬装置阴阳极进水，剩余部分则排入现场污水管道(工业应用时则进入蒸氨塔除氨氮)。
下表为运行水质检测结果：
本实施例的实验结果表明，除硬单元对总硬的去除率达到了99.6％的水平，并且不需要投加液碱调pH值，
实施例4
本实施例为一种可实现水资源化利用的煤气化灰水的软化处理方法，针对以下需求用户而设计：对灰水排放废水有回用需求，污水设施可以接纳灰水浓缩水这种高氨氮高硬高碱水质。
该实施例工艺路程如图3所示：从沉降槽2出口引水到预处理单元4，经过换热器5冷却后进入分盐单元6，分盐单元6的产水一部分经过换热器5后回到灰水槽，另一部分进入回用单元7进行除盐；回用单元7的产水回用，浓水和分盐单元6的浓水一起排入污水厂。
本实施例的试验条件、装置和操作与实施例1相同，只是工艺单元和流程有区别，没有除硬单元和分离单元，纳滤浓水直接排污。
本实施例试验水质检测结果如下表：
实施例5
本实施例为一种煤气化灰水软化处理方法工艺，针对以下需求用户而设计：对灰水排放废水没有回用需求，污水设施可以接纳灰水浓缩水这种高氨氮高硬高碱水质，从而不需要除硬。
该实施例工艺路程如图4所示：从沉降槽2出口引水到预处理单元4，经过换热器5冷却后进入分盐单元6，分盐单元6的产水全部经过换热器5后回到灰水槽，分盐单元6的浓水直接送往污水厂。
本实施例实验条件、装置和操作同实施例1，区别在于没有除硬单元、分离单元和回用单元。所有分盐单元产水全部经换热器回到灰水槽，浓水全部直接排污。试验水质检测结果如下：
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明的技术方案作任何形式上的限制。凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变。
Claims (12)
1.一种高硬水的软化处理方法，其特征在于，包括预处理单元和分盐单元两个单元，步骤如下：
1)将高硬水引入预处理单元，在预处理单元对高硬水进行除浊和除硅，出水浊度≤20NTU，硅(SiO2计)≤20mg/L；
2)预处理出水经冷却进入分盐单元进行分盐，将钙镁离子主要保留在浓水侧，氨氮主要进入产水侧；浓水进入污水处理厂或进一步软化处理，产水送回水系统。
2.根据权利要求1所述的软化处理方法，其特征在于，还包括所述分盐单元后还设有回用单元，操作步骤如下：
1)将高硬水引入预处理单元，在预处理单元对高硬水进行除浊和除硅，出水浊度≤20NTU，硅(SiO2计)≤20mg/L；
2)预处理出水经冷却进入分盐单元进行分盐，将钙镁离子主要保留在浓水侧，氨氮主要进入产水侧；浓水进入污水处理厂或进一步软化处理，产水一部分送回水系统，另一部分送入回用单元；
3)分盐单元的一部分产水进入回用单元后进行二次脱盐，回用单元产水送入其他需水工艺进行回用，回用单元浓水与分盐单元浓水一起合并处理。
3.根据权利要求1或2所述的软化处理方法，其特征在于，所述的分盐单元采用纳滤或电渗析对高硬水进行分盐，将80-99％的钙镁离子保留在浓水侧，40-95％的氨氮则进入产水侧。
4.根据权利要求2所述的软化处理方法，其特征在于：所述的回用单元采用反渗透膜工艺，对分盐单元送来的一部分产水进行二次脱盐，将产水总电导率控制到≤20μS/cm。
5.根据权利要求1～4任一所述的软化处理方法，其特征在于，所述的高硬水为煤气化灰水，煤气化灰水从煤气化水系统引出进入预处理单元。
6.一种高硬水的全软化方法，其特征在于，包括预处理单元、分盐单元、除硬单元和分离单元四个组成单元，步骤如下；
1)将高硬水引入预处理单元，在预处理单元对高硬水进行除浊和除硅，出水浊度≤20NTU，硅(SiO2计)≤20mg/L；
2)预处理出水经冷却进入分盐单元进行分盐，将钙镁离子主要保留在浓水侧，氨氮主要则进入产水侧；浓水送入除硬单元，产水送回水系统；
3)分盐单元得到的浓水在除硬单元进行钙镁硬度的去除，析出的钙镁垢以悬浮物形式和水相混合直接送分离单元；
4)除硬单元得到的含钙镁垢渣的混合水在分离单元进行水相和垢渣两相的分离，水相去污水处理的氨氮去除工艺或者直接去污水处理厂，垢渣送入污泥处理工艺。
7.根据权利要求6所述的全软化方法，其特征在于，还包括回用单元处理，操作步骤包括：
1)将高硬水引入预处理单元，在预处理单元对高硬水进行除浊和除硅，出水浊度≤20NTU，硅(SiO2计)≤20mg/L；
2)预处理出水经冷却进入分盐单元进行分盐，将钙镁离子主要保留在浓水侧，氨氮主要则进入产水侧；浓水送入除硬单元，产水一部分送回水系统，另一部分送入回用单元；
3)分盐单元的一部分产水进入回用单元后进行二次脱盐后，产水送入其他需水工艺进行回用，回用单元浓水和分盐单元浓水一起合并送入除硬单元；
4)分盐单元和回用单元得到的浓水在除硬单元进行钙镁硬度的去除，析出的钙镁垢以悬浮物形式和水相混合得到含钙镁垢在分离单元进行水相和垢渣两相的分离，水相去污水处理的氨氮去除工渣的混合水直接送分离单元；
5)除硬单元得到的含钙镁垢渣的混合水艺或者直接去污水处理厂，垢渣送入污泥处理工艺。
8.根据权利要求6或7所述的全软化方法，所述的除硬单元采用电化学强化软化技术、电絮凝、化学药剂的一种或多种方法组合对分盐单元送来的浓水进行钙镁硬度的去除；根据工艺需要，将总硬度去除50-98％，或者将其除硬单元出水总硬减少到5-200mg/L(以CaCO3计)。
9.根据权利要求7所述的全软化方法，其特征在于：所述的回用单元采用反渗透膜工艺，对分盐单元送来的一部分产水进行二次脱盐，将产水总电导率控制到≤20μS/cm。
10.根据权利要求6或7所述的全软化方法，其特征在于：所述的分离单元采用高密池或者过滤方式分离悬浮物，其中过滤方式为：采用精密过滤器、袋式过滤器、多介质过滤器、平板过滤膜、浸泡式超滤、陶瓷平板膜、陶瓷过滤器过滤的一种或者几种过滤形式的组合。
11.根据权利要求8所述的全软化方法，其特征在于：所述电化学强化软化技术采用隔膜电化学除硬装置，电流效率需稳定在50％以上，基于介质电导率将工作电压控制在2.5V-50V、阴、阳极电流密度控制在10-500A/m2，工作电流大小具体基于处理水量及装置规模确定。
12.根据权利要求6或7所述所述的全软化方法，其特征在于，所述的高硬水为煤气化灰水，煤气化灰水从气化炉沉降槽出口引入预处理单元。
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Citations (5)
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|---|---|---|---|---|
| CN1785831A (zh) * | 2005-11-18 | 2006-06-14 | 哈尔滨工业大学 | 一种采用电渗析去除水中氨氮的方法 |
| CN104261594A (zh) * | 2014-10-16 | 2015-01-07 | 武汉科梦环境工程有限公司 | 一种简易高效处理中低浓度氨氮废水的方法 |
| CN105314775A (zh) * | 2015-12-07 | 2016-02-10 | 中国海洋石油总公司 | 一种降低灰水硬度并减少系统外排灰水量的成套处理方法 |
| CN114105376A (zh) * | 2021-09-30 | 2022-03-01 | 中海油天津化工研究设计院有限公司 | 一种针对高硬度低碳酸盐碱度煤气化灰水的电化学除硬方法 |
| WO2022079043A1 (en) * | 2020-10-12 | 2022-04-21 | Mezt B.V. | Process to separate an aqueous feed |
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Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1785831A (zh) * | 2005-11-18 | 2006-06-14 | 哈尔滨工业大学 | 一种采用电渗析去除水中氨氮的方法 |
| CN104261594A (zh) * | 2014-10-16 | 2015-01-07 | 武汉科梦环境工程有限公司 | 一种简易高效处理中低浓度氨氮废水的方法 |
| CN105314775A (zh) * | 2015-12-07 | 2016-02-10 | 中国海洋石油总公司 | 一种降低灰水硬度并减少系统外排灰水量的成套处理方法 |
| WO2022079043A1 (en) * | 2020-10-12 | 2022-04-21 | Mezt B.V. | Process to separate an aqueous feed |
| CN114105376A (zh) * | 2021-09-30 | 2022-03-01 | 中海油天津化工研究设计院有限公司 | 一种针对高硬度低碳酸盐碱度煤气化灰水的电化学除硬方法 |
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