CN115057550B - 一种煤气降温循环冷却水处理方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种煤气降温循环冷却水处理方法及装置，将煤气冷凝水回收，同循环冷却水排污水共同处理后回用，通过污泥脱水后污泥带走部分盐分和蒸氨后，氨水带走部分污染物质，使循环冷却水系统形成水量和水质平衡。取部分煤气降温循环冷却水和收集全部煤气冷凝水作为废水进行旁通处理；去除悬浮物，浓缩后的污泥含水率低于70％的干污泥，上清液回至一体化悬浮物处理装置再处理；旁通处理系统出水水量80％‑90％回至循环水池循环使用，其余出水水量进入深度处理系统。优点是：通过旁通处理后能够确保煤气降温循环冷却水水质，系统中悬浮物最终以污泥形式排出，温循环冷却水系统形成水量和水质平衡。

Description

一种煤气降温循环冷却水处理方法及装置

技术领域

本发明属于工业水处理领域，尤其涉及焦化、炼铁、炼钢生产过程中煤气产生的冷凝水(水封水)、煤气降温使用的循环冷却水的处理方法及装置。

背景技术

钢铁企业焦炉、高炉、转炉等生产过程中产生煤气含有各种杂质，且温度高影响下道工序使用，需要进行除尘净化及降温。传统高炉和转炉采用比肖夫法对煤气进行除尘、冷却，耗水量大，水质较差，需要设置沉淀过滤等水处理设施。近年来大部分煤气净化方法改为干法除尘，在净化过程中煤气需要采用循环水进行降温冷却，由于经过干法除尘后大部分尘埃被去除，循环冷却水一般不需单独设计水处理设施，通过排污保证循环水水质。但存在一定问题，如果排污量大，循环水水质能够保证，但造成水资源浪费；如果排污量小，循环水悬浮物等易超标，煤气降温冷却时将悬浮物带到煤气中，影响煤气品质。煤气降温循环冷却水喷淋至煤气降温塔中，部分冷却水因煤气传递热量而蒸发，在煤气输送管道中逐渐冷却形成冷凝水(约为循环冷却水水量0.5-1％，也称水封水)，如果不予回收，循环水系统将损失大量新水；且由于煤气中含有氨氮、氰化物等成份，在冷却或冷凝过程中将部分氨氮、氰化物等溶解于水中，造成氨氮指标达1000mg/L左右，氰化物指标在100mg/L左右，如果不处理直接排放至厂区生产废水管网，对整个厂区的生产废水指标造成影响，直接排放更难以达标，如果送至焦化废水处理系统增加焦化废水处理负荷，而且很多非全流程钢铁企业没有焦化废水处理系统，无处接收。因此研究一种处理方法能有效去除循环水中悬浮物，去除冷凝水中氨氮、氰化物等污染物质，并将两者结合在一起，起到节水、去污的作用，确保循环水正常使用，确保冷凝水处理后能够以较低浓度进入厂区排水系统势在必行。

发明内容

为克服现有技术的不足，本发明的目的是提供一种煤气降温循环冷却水处理方法及装置，通过建立水系统的水量和水质平衡，解决煤气循环冷却水不断的浓缩造成悬浮物超标，影响生产，减少排放水量，节约水资源；解决煤气冷凝水中氨氮、氰化物高，影响整个厂区的水质指标；同时产生一定浓度的副产物氨水能够进行资源化利用。

为实现上述目的，本发明通过以下技术方案实现：

一种煤气降温循环冷却水处理方法，将煤气冷凝水回收，同循环冷却水排污水共同处理后回用，通过污泥脱水后污泥带走部分盐分和蒸氨后，氨水带走部分污染物质，使循环冷却水系统形成水量和水质平衡；具体包括以下步骤：

1)取部分煤气降温循环冷却水和收集的全部煤气冷凝水作为废水进行旁通处理；

2)废水先进入一体化悬浮物处理装置去除悬浮物，处理后出水悬浮物≤20mg/L，浓缩后的污泥含水率不高于95％，污泥再进入污泥脱水装置，将污泥处理为含水率低于70％的干污泥，上清液回至一体化悬浮物处理装置再处理；旁通处理系统出水水量80％-90％回至循环水池循环使用，其余出水水量进入深度处理系统；

3)将旁通处理系统出水中的其余水量进一步进行深度处理；废水先进入蒸氨浓缩塔进行脱氨处理，产生的气相氨进入氨水吸收冷凝装置，冷凝后产生质量浓度为18％-25％氨水；蒸氨浓缩塔进行脱氨处理后的液相进行脱氰处理，通过脱氰加药装置投加脱氰药剂，在脱氰反应槽中进行絮凝反应，在脱氰沉淀装置中进行沉淀，脱除氰化物，产生的沉淀污泥进入污泥脱水装置处理；

4)脱除氨氮、氰化物污染物质，处理后的废水氨氮≤100mg/L、总氰≤10mg/L，进入循环水系统循环使用或直接排放至厂区生产废水管网，再进入综合污水厂进一步处理回用。

步骤1)中所述的煤气降温循环冷却水按体积百分比取5％-10％，并与收集的煤气冷凝水送至旁通处理系统，所述的煤气冷凝水是煤气降温循环冷却水的0.5％-1％。

步骤1)中所述的废水中氨氮含量为500-1500mg/L，电导率为8000-12000μS/cm，COD200-300mg/L，氰化物50-120mg/L，总硬度以CaCO₃计为200-500mg/L，悬浮物50-100mg/L。

一种煤气降温循环冷却水处理装置，包括旁通处理系统、深度处理系统；

所述的旁通处理系统包括循环水旁通提升泵、冷凝水提升泵、一体化悬浮物处理装置、污泥脱水装置、泥浆提升泵、泥浆调节槽，循环水旁通提升泵从煤气循环冷却水吸水井取水，加压送至一体化悬浮物处理装置，一体化悬浮物处理装置产生的浓缩后污泥排放至泥浆调节槽，泥浆调节槽内的浓缩后污泥由泥浆提升泵加压送至污泥脱水装置；

所述的深度处理系统包括蒸氨浓缩塔、氨水吸收冷凝装置、回收氨水槽、脱氰反应槽、脱氨提升泵、脱氰加药装置、脱氰沉淀装置，废水经脱氨提升泵送至蒸氨浓缩塔处理，蒸氨浓缩塔与氨水吸收冷凝装置、脱氰反应槽连接，氨水吸收冷凝装置与回收氨水槽连接，脱氰反应槽上连接有脱氰加药装置，脱氰沉淀装置与脱氰反应槽连接。

所述的旁通处理系统采用集装箱集成撬装结构，外部接电源、水源。

所述的污泥脱水装置上连接有絮凝加药装置。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明先将部分煤气降温循环冷却水以及煤气冷凝水进行旁通处理，旁通处理是通过混凝、沉淀、过滤去除悬浮物，并将悬浮物浓缩后进行污泥脱水，产水大部分回用于循环水系统，少部分旁通处理后的废水再进行深度处理，脱除氨氮和氰化物，处理后直接回用至循环水系统作为补水，形成水量和水质平衡。

由于将冷凝水回收，将正常的排污水处理后回用，循环冷却水系统总的损失水量大大减少，补水量约为循环水量的0.2％，通过污泥脱水后的污泥带走约循环水量0.007-0.014％的水量，氨水带走0.025-0.075％的水量，系统浓缩倍数约为2-3倍。总硬度和电导率将达到一定平衡，基本不会高于处理前循环水冷却水中指标，能够确保循环水系统稳定运行。

通过旁通处理后能够确保煤气降温循环冷却水水质，循环冷却水系统中悬浮物最终以污泥形式排出。部分煤气降温循环冷却水或煤气冷凝水通过脱氨、脱氰处理后，系统中氨氮、氰化物得到有效去除，降低整个厂区综合废水污染物浓度，有利于回用。该装置采用一体化集装箱集成撬装，结构紧凑，便于实施；对氨氮进行回收，紧扣循环经济，实现资源化利用；节约系统排污量，节水减污，经济和社会效益显著。

附图说明

图1是煤气降温循环冷却水处理装置的结构示意图。

图中：1.循环冷却吸水井 2.冷凝水收集槽 3.循环水旁通提升泵 4.冷凝水提升泵 5.一体化悬浮物处理装置 6.泥浆调节槽 7.泥浆提升泵 8.污泥脱水装置 9.脱氨提升泵 10.蒸氨浓缩塔 11.氨水吸收冷凝装置 12.回收氨水槽 13.脱氰反应槽 14.脱氰沉淀装置 15.絮凝加药装置 16.脱氰加药装置。

具体实施方式

下面结合说明书附图对本发明进行详细地描述，但是应该指出本发明的实施不限于以下的实施方式。

见图1，一种煤气降温循环冷却水处理方法，将煤气冷凝水回收，同循环冷却水排污水共同处理后回用，通过污泥脱水后污泥带走部分盐分和蒸氨后氨水带走部分污染物质，使循环冷却水系统形成水量和水质平衡。

先将部分煤气降温循环冷却水以及煤气冷凝水进行旁通处理，旁通处理是集混凝、沉淀、过滤、污泥浓缩、污泥脱水于一体的处理设施。主要通过混凝、沉淀、过滤去除悬浮物，并将悬浮物浓缩后进行污泥脱水，产水大部分回用于循环水系统，少部分旁通处理后的废水再进行深度处理，脱除氨氮和氰化物等，处理后直接回用至循环水系统作为补水，由于循环水系统的水循环使用，经不断浓缩后，造成系统盐分等污染物不断富集，通过污泥脱水后污泥带走部分盐分和蒸氨后氨水带走部分污染物质，最终形成一种水量和水质平衡。具体包括以下步骤：

1)循环水旁通提升泵3从煤气降温循环冷却吸水井1中取水，取水量为煤气降温循环冷却水总量的5％-10％(体积百分比)，冷凝水提升泵5从冷凝水收集槽2中取水，收集的冷凝水水量为煤气降温循环冷却水水量的0.5％-1％。废水进入一体化悬浮物处理装置5处理。

废水中氨氮含量为500-1500mg/L，电导率为8000-12000μS/cm，COD200-300mg/L，氰化物50-120mg/L，总硬度以CaCO3计为200-500mg/L，悬浮物50-100mg/L。以上指标根据循环水补新水水质和煤气品质的不同有很大区别，实施例以收集的大部分类似案例进行举例描述。

2)一体化悬浮物处理装置5产水一部分(出水水量80％-90％)回用至循环冷却吸水井1中，其余部分进入深度处理系统。一体化悬浮物处理装置5处理后出水悬浮物≤20mg/L，产生的浓缩污泥排放至泥浆调节槽6，浓缩后的污泥含水率不高于95％，通过泥浆提升泵7送至污泥脱水装置8，产生的干污泥外运处置，上清液回至一体化悬浮物处理装置5再进行处理。加药装置15向一体化悬浮物处理装置5投加絮凝、助凝药剂。

3)一体化悬浮物处理装置5产水进入深度处理系统，其余部分产水通过脱氨提升泵9送至蒸氨浓缩塔10进行脱氨处理，产生的氨气进入氨水吸收冷凝装置11处理后，进入回收氨水槽储存备用。蒸氨浓缩塔10的产水进入脱氰反应槽13，通过脱氰加药装置16向脱氰反应槽13投加脱氰药剂进行混凝反应，再进入脱氰沉淀装置14进行沉淀。脱氰沉淀装置14出水外排或回至循环水系统。脱氰产生的沉淀污泥也可进入泥浆调节槽6，进行污泥脱水。其中，脱氰药剂为含有铁盐的水处理絮凝药剂，能够有效脱除氰化物。

其中，废水先进入蒸氨浓缩塔进行脱水后的污泥带走约循环水量0.007-0.014％的水量，氨水带走0.025-0.075％的水量，系统浓缩倍数约为2-3倍。总硬度和电导率将达到一定平衡，基本不会高于处理前循环水冷却水中指标，通过污泥脱水后污泥带走部分盐分和蒸氨后氨水带走部分污染物质，能够确保循环水系统稳定运行。

循环冷却吸水井1是煤气降温循环冷却水供水吸水井或回水吸水井均可，为了节约新水损耗，经过旁通处理后回各自吸水井，减少循环冷却水补水。冷凝水收集槽2是将煤气冷凝水统一收集的水槽。

一种煤气降温循环冷却水处理装置，包括旁通处理系统、深度处理系统；旁通处理系统包括循环水旁通提升泵3、冷凝水提升泵4、一体化悬浮物处理装置5、污泥脱水装置8、泥浆提升泵7、泥浆调节槽6，循环水旁通提升泵3从煤气循环冷却水吸水井1取水，加压送至一体化悬浮物处理装置5，一体化悬浮物处理装置5产生的浓缩后污泥排放至泥浆调节槽6，泥浆调节槽6内的浓缩后污泥由泥浆提升泵7加压送至污泥脱水装置8。

深度处理系统包括蒸氨浓缩塔10、氨水吸收冷凝装置11、回收氨水槽12、脱氰反应槽13、脱氨提升泵9、脱氰加药装置16、脱氰沉淀装置14，废水经脱氨提升泵9送至蒸氨浓缩塔10处理，蒸氨浓缩塔10与氨水吸收冷凝装置11、脱氰反应槽13连接，氨水吸收冷凝装置11与回收氨水槽12连接，脱氰反应槽13上连接有脱氰加药装置16，脱氰沉淀装置14与脱氰反应槽13连接。

其中，循环水旁通提升泵3采用常规离心水泵即可。冷凝水提升泵4可采用液下泵或长轴泵。一体化悬浮物处理装置5包括悬浮物絮凝、过滤、自然沉降、污泥分离、污泥浓缩区域。泥浆调节槽6用于收集一体化悬浮物处理装置5和脱氰沉淀装置14排放的污泥，并进行调节，送至污泥脱水装置8进行处理。

污泥脱水装置8可采用离心脱水机、板框压滤机、叠螺脱水机等污泥脱水设备。污泥脱水装置8的污泥下料口处设置吨袋，用来定期收集干泥。蒸氨浓缩塔10需要根据煤气冷凝水水质确定材质，一般采用316L钢及以上材质。氨水吸收冷凝装置11利用循环水进行冷却，将含氨蒸汽冷凝成为质量浓度不小于18％的氨水。

回收氨水槽12用于收集储存产生的氨水。脱氰反应槽13采用高速搅拌装置，最大限度实现药剂与悬浮颗粒的结合。脱氰沉淀装置14采用磁混凝或高密度澄清装置，处理时间短、速度快、处理量大，占地少，出水稳定。

蒸氨浓缩塔10的塔釜高温水与废水进行换热，通过换热器后的废水进入脱氨塔，由于氨的相对挥发度大于水，因此在蒸汽的作用下更多的氨进入气相，并与上一层塔板流下的液体建立新的气液平衡，经过多次气液相平衡后，气相中的氨浓度被提高，然后由塔顶进入氨水吸收冷凝装置，被完全液化，该液体部分再从塔顶回流到塔中，剩余部分作为产品被输送到产品储罐；随着氨不断挥发，液体中氨浓度越来越低，到塔釜时，水中的氨浓度已降低到100mg/L以下。

Claims (6)

1.一种煤气降温循环冷却水处理方法，其特征在于，将煤气冷凝水回收，同循环冷却水排污水共同处理后回用，通过污泥脱水后污泥带走部分盐分和蒸氨后，氨水带走部分污染物质，使循环冷却水系统形成水量和水质平衡；具体包括以下步骤：

1)取部分煤气降温循环冷却水和收集的全部煤气冷凝水作为废水进行旁通处理；

2)废水先进入一体化悬浮物处理装置去除悬浮物，处理后出水悬浮物≤20mg/L，浓缩后的污泥含水率不高于95％，污泥再进入污泥脱水装置，将污泥处理为含水率低于70％的干污泥，上清液回至一体化悬浮物处理装置再处理；旁通处理系统出水水量80％-90％回至循环水池循环使用，其余出水水量进入深度处理系统；

3)将旁通处理系统出水中的其余水量进一步进行深度处理；废水先进入蒸氨浓缩塔进行脱氨处理，产生的气相氨进入氨水吸收冷凝装置，冷凝后产生质量浓度为18％-25％氨水；蒸氨浓缩塔进行脱氨处理后的液相进行脱氰处理，通过脱氰加药装置投加脱氰药剂，在脱氰反应槽中进行絮凝反应，在脱氰沉淀装置中进行沉淀，脱除氰化物，产生的沉淀污泥进入污泥脱水装置处理；

4)脱除氨氮、氰化物污染物质，处理后的废水氨氮≤100mg/L、总氰≤10mg/L，进入循环水系统循环使用或直接排放至厂区生产废水管网，再进入综合污水厂进一步处理回用。

2.根据权利要求1所述的一种煤气降温循环冷却水处理方法，其特征在于，步骤1)中所述的煤气降温循环冷却水按体积百分比取5％-10％，并与收集的煤气冷凝水送至旁通处理系统，所述的煤气冷凝水是煤气降温循环冷却水水量的0.5％-1％。

3.根据权利要求1所述的一种煤气降温循环冷却水处理方法，其特征在于，步骤1)中所述的废水中氨氮含量为500-1500mg/L，电导率为8000-12000μS/cm，COD200-300mg/L，氰化物50-120mg/L，总硬度以CaCO₃计为200-500mg/L，悬浮物50-100mg/L。

4.实现权利要求1-3任意一项所述的方法的一种煤气降温循环冷却水处理装置，其特征在于，包括旁通处理系统、深度处理系统；

所述的旁通处理系统包括循环水旁通提升泵、冷凝水提升泵、一体化悬浮物处理装置、污泥脱水装置、泥浆提升泵、泥浆调节槽，循环水旁通提升泵从煤气循环冷却水吸水井取水，加压送至一体化悬浮物处理装置，一体化悬浮物处理装置产生的浓缩后污泥排放至泥浆调节槽，泥浆调节槽内的浓缩后污泥由泥浆提升泵加压送至污泥脱水装置；

所述的深度处理系统包括蒸氨浓缩塔、氨水吸收冷凝装置、回收氨水槽、脱氰反应槽、脱氨提升泵、脱氰加药装置、脱氰沉淀装置，废水经脱氨提升泵送至蒸氨浓缩塔处理，蒸氨浓缩塔与氨水吸收冷凝装置、脱氰反应槽连接，氨水吸收冷凝装置与回收氨水槽连接，脱氰反应槽上连接有脱氰加药装置，脱氰沉淀装置与脱氰反应槽连接。

5.根据权利要求4所述的一种煤气降温循环冷却水处理装置，其特征在于，所述的旁通处理系统采用集装箱集成撬装结构，外部接电源、水源。

6.根据权利要求4所述的一种煤气降温循环冷却水处理装置，其特征在于，所述的污泥脱水装置上连接有絮凝加药装置。

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