CN1526662A - 一种煤气洗涤水的软化混凝处理工艺 - Google Patents

Abstract

一种适用于高钙硬度、高固悬物含量煤气洗涤水的软化混凝一步法处理工艺，其流程是在混凝沉降槽的适当位置加入浓度为1～15％的碳酸钠溶液，生成的碳酸钙晶体在混凝剂的作用下与固悬物发生共沉积现象，软化混凝过程可在沉降槽中同时进行。其特征是在保持水体碱度基本不变的条件下，既可以降低出水的钙离子和固悬物的浓度，又可以简化工艺流程、不必扩大设备容量，保证系统长周期稳定运行。本发明也适用于高钙硬度、高固悬物含量的其它工业用水的混凝沉降处理。

Description

一种煤气洗涤水的软化混凝处理工艺

技术领域

本发明涉及一种将软化过程和混凝过程在沉降槽中一步完成的水质处理工艺，特别涉及煤气化过程中的高硬度、高固悬物含量的洗涤水的软化混凝处理。

背景技术

在煤气洗涤冷却的苛刻条件下运行的循环回用水系统中，由于循环洗涤水与煤气、煤灰、石灰、矿渣等物质直接接触，系统水中存在二氧化碳-水的溶解平衡，与钙镁离子形成溶解-沉淀平衡，造成水中的钙镁离子含量很高，pH值也多呈碱性。由于水质的总硬度、碱度和悬浮物的含量都比较高，结垢倾向严重，如不控制则会在管道中和设备中生成大量碳酸钙和悬浮物的混合结晶，影响装置的连续运行，必须采用混凝剂、水质稳定剂等水处理剂来保证系统正常运行。尽管采用了高效水质稳定剂，可以有效的阻止碳酸钙垢的生成和悬浮物的沉积，但由于系统中钙硬度过高，造成水处理剂有时效果不佳，部分区域结垢现象仍很严重，威胁到水循环系统的安全。在这种情况下，单纯的加药稳定处理已不能满足系统长期运行的需要，有必要开发一种新工艺降低系统中循环回用水的钙硬度以保证水系统的稳定运行。

煤气洗涤水系统中，水的硬度一般由钙离子的碳酸盐暂时硬度和非碳酸盐永久硬度组成。通常的水软化工艺采用的是石灰软化法或纯碱软化法，需要有软化反应池和沉淀池。石灰软化法主要针对暂时硬度，它可以有效地去除钙的碳酸盐硬度，对于非碳酸盐硬度无效，而纯碱软化可以有效地降低水体中的非碳酸盐硬度。混凝工艺一般采用在沉降槽中加入混凝剂实现，混凝剂的加入通过压缩双电层、吸附电中和、网捕和架桥等作用使胶体脱稳，一般常用的混凝剂包括有机高分子聚合物和无机高分子Fe³⁺、Al³⁺盐等。为了将水系统的硬度、浊度降低，以保证系统的正常运行，需要建设较多的基础设施，设备投入较大，对原有水处理设备需作较大的改动和增加。

发明内容

本发明旨在提供一种软化混凝一步法工艺，它既可以迅速有效降低水体中的钙硬度，满足循环水系统的运行要求，又能充分利用现有资源，不需添加主要设备，节约设备投资，达成系统水平衡，以节约水资源，同时也不会增加系统水质中的浊度，对于水体pH值、碱度的影响也较小。

本发明是通过以下的工艺特征实现的：即通过在沉降槽中加入软化剂的同时，加入无机或有机高分子沉降剂进行混凝沉降处理，从而在沉降槽中一步完成高固悬物、高钙硬度煤气洗涤水的软化混凝过程。也就是说，混凝是通过在沉降槽中加入无机和有机高分子混凝剂，经搅拌充分混合后形成絮体沉降来进行的。与此同时，作为软化剂的碳酸钠溶液用泵打入系统，与高硬度高固悬物水充分混合，在沉降槽中进行沉淀反应，沉降后，流出水中固悬物含量和钙硬度都较低，符合循环回用要求。

本发明采用的碳酸钠溶液浓度为1％～15％，最佳浓度5％～10％，加入量为处理水量的0.3％～0.6％，加入点为原水入口管。

本发明中的可采用混凝剂包括：相对分子质量在700～1700万之间、最佳为1200～1500万的聚丙烯酰胺，投加浓度0.5～5mg·L^-1，最佳使用浓度1～3mg·L^-1；无机高分子混凝剂聚合硫酸铁、聚合氯化铝等，投加浓度10～100mg·L^-1，最佳使用浓度10～20mg·L^-1。药剂加入点为原水入口管。

本发明通过采用碳酸钠溶液作为软化剂，采用聚丙烯酰胺等为混凝剂，利用共沉积现象同时降低水中的钙硬度和固悬物含量，软化混凝均在沉降槽中进行，具有十分显著的优点：

一、发明所采用的工艺，仅需通过原有水处理设备系统的简单改造，即可实现工艺所需的设备条件。

二、本发明所采用软化混凝一步法，效果显著，水力停留时间仅需0.5～2h，就可降低水体中过高的钙硬度，同时出水浊度符合回用要求，因此混凝沉降槽体积不需增大。

三、本发明所采用的工艺，不对水中的碱度和pH值造成过大的影响。其出水水质既满足工业要求，又满足原用水处理剂的适用范围，保证了水处理系统的长期稳定运行。

四、本发明可通过碳酸钠溶液的浓度，流量等调节出水水质，操作简单，可控性强。

附图说明

附图1是本发明的软化混凝一步法工艺简图。

图中标号表示：1-碳酸钠的加入管；2-高固悬物高硬度水；3-出水管；4-沉降槽；5-混凝剂加入管；6-搅拌器；7-碳酸钠溶液储槽；8-碳酸钠计量泵；9-混凝剂计量泵；10-混凝剂储槽。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明作进一步说明。但本发明绝不局限与下列

实施例。

实施例1

附图1是本发明的实施例1的软化混凝工艺流程示意图。

煤气化装置中，来自煤气洗涤塔的水与来自气化炉的固悬物含量为0.44％，温度220～230℃的高固悬物高硬度水(简称黑水)混合，经闪蒸降温后，通过管道2送往沉降槽，水中钙硬度800～2000mg·L^-1(以CaCO₃计)。黑水从沉降槽的中心下降管道部位加入，在加入前的管道中，用泵通过管道1打入浓度为5％～10％的碳酸钠溶液，加入流量约为黑水流量的0.2％～0.5％，碳酸钠溶液与黑水在管道中充分混合后进入沉降槽。在管道5中加入聚丙烯酰胺溶液，其相对分子质量为1400万左右，加入浓度约为1～3mg·L^-1。在水中煤灰等悬浮物的作用下，钙离子迅速和碳酸根离子结合生成碳酸钙微小晶体，并且在流动过程中不断长大。pH值较高的闪蒸冷凝水则强化了这一过程。碳酸钙微小晶体和煤灰等固悬物产生共沉积现象，在聚丙烯酰胺的桥联作用下形成大的絮体，在槽中沉降过程中由于絮体的卷扫作用，继续吸附拦阻水体中的微小颗粒，黑水澄清后的灰水自溢流口3排出回用。

本实施例中，含钙离子浓度为1200mg·L^-1(以碳酸钙计)的试验水样，经处理后的钙硬度可降低至400～600mg·L^-1，碱度仅升高约50mg·L^-1，出水中固悬物浓度保持在0.1g·L^-1以下，pH值仅上升0.1～0.2单位，水质符合企业用水要求和阻垢分散剂的使用水质范围，软化混凝处理较单一混凝处理后的水质有明显改善。

实施例2

被处理水为某钢铁厂煤气洗涤循环水，硬度900mg·L^-1(以CaCO₃计)，固悬物(煤灰)含量2g·L^-1，所用混凝剂为聚丙烯酰胺(分子量为1200万)的聚合硫酸铁。

(1)在温度为50℃的100ml水样中，搅拌加入2mg·L^-1聚丙烯酰胺，加入过程中形成大颗粒絮体，停止搅拌后5分钟，大部分絮体沉降，15min后水的吸光度为0.002，溶液澄清；

(2)在温度为50℃的1000ml水样中，搅拌加入5％碳酸钠溶液4ml，同时加入2mg·L^-1聚丙烯酰胺混凝剂，溶液出现混浊现象，并形成大颗粒絮体，停止搅拌后5分钟，大部分絮体沉降，15min后水的吸光度为0.001，溶液澄清；

(3)在温度为50℃的1000ml水样中，搅拌加入5％碳酸钠溶液4ml，同时加入12mg·L^-1聚硫酸铁无机高分子混凝剂，溶液出现混浊现象，并形成大颗粒絮体，停止搅拌后5分钟，大部分絮体沉降，15min后水的吸光度为0.002，溶液澄清；

可见加入碳酸钠溶液后，水中迅速生成碳酸钙微小晶体并导致水体混浊，同时在混凝剂的作用下，碳酸钙微小晶体与煤灰迅速发生共沉积现象，在15min内沉淀即可基本完成。

实施例3

某企业的工业用水，pH值8.6，钙离子浓度820mg·L^-1(以CaCO₃计)，温度50℃。分别向1000ml水样中加入1％、2％碳酸钠溶液20ml，测得水中钙离子浓度变化见表1.

表1碳酸钠软化实验中钙离子浓度的变化(mg·L^-1)

加入浓度为5％，10％的碳酸钠溶液，实验结果类似于1％，2％碳酸钠溶液。

试验结果表明，加入碳酸钠溶液可以在短时间内降低水体中的钙离子。从总硬度的减少值和加入碳酸钠量对比可以看出，加入的碳酸钠基本完全反应。

实施例4

某厂工业用水，硬度约800mg·L^-1(以CaCO₃计)，碱度300mg·L^-1(以CaCO₃计)，固悬物浓度为1000mg·L^-1，温度为50℃。每1000ml水样中，同时加入20ml 1％的碳酸钠水溶液和2mg·L^-1相对分子质量为1200万的聚丙烯酰胺进行软化混凝处理，采用电位滴定法分别滴定原水和处理出水的总碱度滴定曲线，两条曲线的突跃点基本相同，表明加入碳酸钠溶液後水体的碱度变化很小。采用软化混凝一步法基本不会影响系统的总碱度和pH值。

Claims (5)

1、一种煤气洗涤水软化混凝处理工艺，其特征在于，通过在沉降槽中加入软化剂的同时，加入无机或有机高分子混凝剂进行混凝沉降处理，从而在沉降槽中一步完成高固悬物、高钙硬度煤气洗涤水的软化混凝过程。

2、根据权利要求1所述的煤气洗涤水软化混凝处理工艺，其特征在于，所述的软化剂是浓度为1～15％的碳酸钠水溶液，加入量为处理水量的0.3％～0.6％，加入点为原水入口管。

3、根据权利要求1或2所述的煤气洗涤水软化混凝处理工艺，其特征在于，所述的无机或有机高分子混凝剂选自聚合硫酸铁、聚合氯化铝以及相对分子质量为700～1700万的聚丙烯酰胺。

4、根据权利要求2所述的煤气洗涤水软化混凝处理工艺，其特征在于，所述的碳酸钠水溶液浓度最佳为5％～10％。

5、根据权利要求3所述的煤气洗涤水软化混凝处理工艺，其特征在于，所述的聚丙烯酰胺的相对分子质量最佳为1200～1500万。