PL245368B1 - Układ do uzdatniania szarej wody wytwarzanej podczas gazyfikacji - Google Patents

Abstract

W jednym wykonaniu, układ do uzdatniania szarej wody (48) obejmuje reaktor utleniający do utleniania szarej wody. Układ do uzdatniania szarej wody obejmuje również układ do redukcji biologicznej i do strącania z drobnoustrojami przeznaczony do usuwania jednego lub większej liczby docelowych składników z utlenionej szarej wody.

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest układ do uzdatniania szarej wody wytwarzanej podczas gazyfikacji. Paliwa kopalne, takie jak stały węgiel, ciekła ropa naftowa lub naturalny gaz, mogą być zgazowane do zastosowania w wytwarzaniu elektryczności, chemikaliów, paliw syntetycznych lub do różnych innych zastosowań. Zgazowanie obejmuje przeprowadzanie reakcji paliwa węglowego i tlenu w bardzo wysokiej temperaturze z wytworzeniem gazu syntezowego, paliwa zawierającego tlenek węgla i wodór, które pali się wydajniej i czyściej niż paliwo w swoim pierwotnym stanie. Produktem ubocznym gazyfikacji jest szara woda, która może zawierać drobne cząstki popiołu, metale, amoniak i biodegradowalną materię organiczną. Niektóre lub wszystkie składniki szarej wody mogą być przedmiotem regulacji agencji państwowych i/lub federalnych. Odpowiednio, szara woda może być poddawana obróbce w celu usunięcia mniej pożądanych składników przed wyładowaniem jej z układu do gazyfikacji.

W opisie US 4437417 A ujawniono proces uzdatniania wody stosowanej do chłodzenia i/lub płukania strumienia gorącego gazu odlotowego z generatora gazu syntezowego. W procesie tym (jak zilustrowano na Fig.) co najmniej część substancji stałych usuwana jest ze strumienia wody za pomocą środków konwencjonalnych. Następnie woda jest przepuszczana liniami 66 i 67 do instalacji uszlachetniania wody obejmującej zbiornik wody 63, w którym pH wody jest dostosowywane do wartości w zakresie od 7 do 9. Przez linię 68 do zbiornika 63 dozuje się siarczan żelazawy lub chlorek żelazawy w celu przereagowania ze wszystkimi cyjankami i siarczkami obecnymi w zbiorniku 63 i przekształcenia ich odpowiednio w cyjanki żelaza i siarczki żelaza. Oczyszczone ścieki są następnie przepuszczane przez linię 133 do zbiornika mieszającego 134, gdzie są traktowane zasadą wprowadzaną linią 136, w celu dostosowania pH do wartości w zakresie około 9,0 do 11,00. W wyniku tego wytrąca się szlam zawierający cyjanek żelaza i inne związki. Ewentualnie, do zbiornika mieszającego 134 można dodać linią 135 obciążający i polimeryczny środek flokujący w celu zwiększenia szybkości osadzania. Następnie, mieszanina jest przepuszczana przez linię 137 do konwencjonalnego osadnika 20, z którego osad nieorganiczny zawierający CN jest usuwany przewodem 21 i pompowany do zbiornika mieszającego 17. Sklarowana woda z osadnika 20 jest przepuszczana przez linię 138 do kolumny odpędowej amoniaku 139, gdzie za pomocą pary wprowadzanej z linii 140 usuwany jest amoniak, który jest odprowadzany linią napowietrzną 141. Woda z kolumny odpędowej amoniaku jest przepuszczana przez linię 142 do konwencjonalnego reaktora biologicznego 143. Opcjonalnie NH3 odprowadzony z kolumny odpędowej amoniaku może być wprowadzany przez linię 141 do zbiorników 63 i/lub 134 jako część zasady wymaganej do regulacji pH. Materia organiczna taka jak mrówczany jest przekształcana w reaktorze biologicznym 143 w CO2, który jest odprowadzany z reaktora linią 144. Uszlachetniona woda opuszcza reaktor biologiczny 143 przewodami 145 i 81 i jest zawracana do zbiornika chłodzącego 45 i do płuczek gazowych 52 i 75. Część uzyskanej wody, która jest już bezpieczna dla środowiska może być opcjonalnie odprowadzana z reaktora biologicznego przez linię 146, zawór 147 i linię 148. Uzyskane pozostałości biologiczne mogą być przepuszczane przez linię 149, zawór 150 i linie 151 i 23 do reakcji w generatorze częściowego utleniania 1 po zmieszaniu z innymi strumieniami zasilającymi paliwa reagentów w zbiorniku mieszającym 17.

Z opisu US 7416668 B1 oraz z opisu WO 2008027259 A2 znane są sposoby i aparatura do chemiczno-biologicznego oczyszczania ścieków, w tym z systemem oczyszczania biologicznego z etapem beztlenowym, w którym następuje denitryfikacja (redukcja azotanów) i/lub redukcja wybranych metali ciężkich oraz z etapem tlenowym, w którym następuje nitryfikacja (redukcja amoniaku) i redukcja substancji organicznych. System oczyszczania biologicznego może być poprzedzony etapem oczyszczania metodami fizykochemicznymi.

Przedmiotem wynalazku jest układ do uzdatniania szarej wody (48) wytwarzanej podczas gazyfikacji, który obejmuje układ do obróbki wstępnej (88) usuwający składniki zgorzeliny z szarej wody do wytwarzania wstępnie uzdatnionej szarej wody, który to układ do obróbki wstępnej (88) obejmuje jeden lub więcej reaktorów chemicznych (103) przeprowadzających reakcję chemikaliów ze strumieniem szarej wody do strącania metali i/lub składników zgorzeliny i połączonych z jednym lub większą liczbą odstojników (108) zmiękczających szarą wodę, które to odstojniki są połączone z układem filtracyjnym (122), który obejmuje jeden lub więcej filtrów ciśnieniowych wielonośnikowych usuwających zawieszone ciała stałe z szarej wody, przy czym układ filtracyjny (122) jest połączony z kolumną odpędową (128) usuwającą amoniak z szarej wody, która z kolei jest połączona z układem do bioobróbki (92), przy czym układ do bioobróbki (92) obejmuje jeden lub więcej reaktorów utleniających (138) z chemicznym środkiem utleniającym wstępnie uzdatnioną szarą wodę do wytwarzania utlenionej wstępnie uzdatnionej szarej wody oraz układ do bioobróbki przez redukcję i strącanie (144), który jest połączony z jednym lub większą liczbą reaktorów utleniających (138) i który obejmuje wiele komór bioreaktora zawierających drobnoustroje znajdujące się na węglu granulowanym, przy czym drobnoustroje są przeznaczone do usuwania jednego lub więcej składników docelowych z utlenionej wstępnie uzdatnionej szarej wody do wytwarzania szarej wody po bioobróbce.

Korzystnie do układu do bioobróbki (92) dołączony jest reaktor membranowy do bioobróbki (152) usuwający jeden lub więcej składników organicznych z szarej wody po bioobróbce.

Korzystnie, reaktor membranowy do bioobróbki (152) obejmuje wstępny reaktor beztlenowy, reaktor tlenowy i membranę filtracyjną.

Korzystnie, drobnoustroje są skonfigurowane do chemicznej redukcji i strącania jednego lub więcej składników docelowych.

Korzystnie, jeden lub więcej składników docelowych obejmuje przynajmniej jeden składnik spośród selenu, arsenu, rtęci, molibdenu, azotanu i wanadu.

Korzystnie, jeden lub więcej składników docelowych obejmuje selen.

Korzystnie, drobnoustroje są skonfigurowane do przekształcania azotanu w azot gazowy.

Korzystnie, drobnoustroje są skonfigurowane do chemicznej redukcji i strącania arsenu jako siarczku arsenu.

Korzystnie, reaktor utleniający (138) jest skonfigurowany do utleniania selenu w szarej wodzie.

Korzystnie, układ do bioobróbki przez redukcję i strącanie (144) obejmuje wiele serii bioreaktorów, każdy z dwiema komorami bioreaktora.

Korzystnie, układ do uzdatniania szarej wody (48) jest częścią układu do gazyfikacji (12) w zintegrowanym układzie o cyklu kombinowanym (10), przy czym zintegrowany układ o cyklu kombinowanym (10) obejmuje układ do gazyfikacji (12) i układ do wytwarzania energii (14).

Te i inne cechy, aspekty i zalety niniejszego wynalazku staną się lepiej zrozumiałe, kiedy następujący szczegółowy opis zostanie przeczytany z odniesieniem do towarzyszących rysunków, gdzie:

Fig. 1 jest schematem blokowym przykładu wykonania zintegrowanego układu o cyklu kombinowanym do gazyfikacji;

Fig. 2 jest schematem blokowym przykładu wykonania układu do uzdatniania szarej wody według wynalazku z Fig. 1; oraz

Fig. 3 jest szczegółowym schematem blokowym układu do uzdatniania szarej wody według wynalazku z Fig. 2.

Jeden konkretny przykład wykonania lub więcej konkretnych przykładów wykonania niniejszego wynalazku będzie opisanych poniżej. Aby dostarczyć zwięzły opis tych przykładów wykonania, w opisie mogą nie być opisane wszystkie cechy faktycznego wykonania. Należy zauważyć, że w opracowywaniu jakichkolwiek takich faktycznych wykonań, tak jak w jakimkolwiek zadaniu inżynierskim lub projektowym, musi być podjętych wiele decyzji specyficznych dla wykonania, aby uzyskać konkretne cele projektanta, takie jak zgodność z ograniczeniami związanymi z układem i związanymi z branżą, które mogą się różnić od jednego wykonania do drugiego. Co więcej, należy zauważyć, że taki wysiłek przy opracowywaniu może być złożony i czasochłonny, ale będzie wciąż rutynowym przedsięwzięciem przy projektowaniu, produkowaniu i wytwarzaniu dla biegłych w dziedzinie wykorzystujących korzyści tego ujawnienia.

Terminy „obejmujący”, „zawierający” i „mający” mają być w zamierzeniu inkluzywne i oznaczają, że mogą wystąpić dodatkowe elementy inne niż wymienione elementy.

Niniejszy wynalazek dotyczy układu do uzdatniania szarej wody, który może być zastosowany w układach do gazyfikacji lub zintegrowanych układach o cyklu kombinowanym do gazyfikacji (IGCC), do uzdatniania szarej wody wytwarzanej podczas gazyfikacji. Układ do uzdatniania szarej wody według wynalazku obejmuje biologiczny układ do bioobróbki przez redukcję i strącanie z drobnoustrojami zaprojektowanymi specjalnie do usuwania docelowych składników z szarej wody. W szczególności, zamiast usuwania składników organicznych, drobnoustroje mogą być specjalnie zaprojektowane do usuwania docelowych składników, takich jak selen, arsen, rtęć, molibden, azotan i wanad. Drobnoustroje mogą usuwać docelowe składniki przez chemiczną redukcję i strącanie docelowych składników. Dodatkowo, drobnoustroje mogą przekształcać pewne docelowego składniki w inne składniki chemiczne, które mogą być uwolnione jako gaz.

Układ do uzdatniania szarej wody według wynalazku obejmuje także wyposażenie do obróbki wstępnej, takie jak reaktory chemiczne, odstojniki i filtry, które usuwają składniki zgorzeliny i śladowe metale przed biologicznym układem do bioobróbki przez redukcję i strącanie. Dodatkowo, przed biologicznym układem do bioobróbki przez redukcję i strącanie włączone są reaktory utleniające w celu utlenienia niektórych składników docelowych, aby umożliwić usuwanie docelowych składników na drodze redukcji i strącania. Co więcej, może być włączone wyposażenie do obróbki końcowej, takie jak reaktory membranowe do bioobróbki, aby usunąć dodatkowe składniki z szarej wody.

Fig. 1 ilustruje układ IGCC 10, który wytwarza szarą wodę, jako produkt uboczny gazyfikacji. Układ IGCC 10 obejmuje układ do gazyfikacji 12 zintegrowany z układem do wytwarzania energii 14. W układzie do gazyfikacji 12 można zastosować źródło paliwa węglowego 16, jako źródło energii do wytwarzania gazu syntezowego. Źródło paliwa 16 może obejmować węgiel, koks naftowy, biomasę, materiały oparte na drewnie, odpady rolne, smoły, gaz koksowniczy i asfalt lub inne materiały zawierające węgiel.

Źródło paliwa 16 może być wprowadzone do układu do gazyfikacji 12 przez układ do przygotowania wsadu 18. Układ do przygotowania wsadu 18 może zmieniać rozmiar lub kształt źródła paliwa 16, na przykład, przez siekanie, mielenie, rozdrabnianie, proszkowanie, brykietowanie lub peletyzowanie źródła paliwa 16 z wytworzeniem zawiesiny paliwa 20. Według pewnych przykładów wykonania, układ do przygotowania wsadu 18 może obejmować młyn. Dodatkowo, w układzie do przygotowania wsadu 18, dodatki 22, takie jak woda, lub inne odpowiednie płyny, mogą być dodane do źródła paliwa 16 z wytworzeniem zawiesiny paliwa 20. Jednakże w innych przykładach wykonania, gdzie nie stosuje się żadnych ciekłych dodatków, zawiesina paliwa 20 może być wsadem suchym.

Z układu do przygotowania wsadu 18, zawiesina paliwa 20 może być skierowana do układu do gazyfikacji i płukania gazu 24. Układ do gazyfikacji i płukania gazu 24 może obejmować gazyfikator, gdzie zawiesina paliwa 20 może być mieszana z tlenem 26 i parą 27 z wytworzeniem gazu syntezowego. Tlen 26 może być dostarczony przez rozdzielacz powietrza 28, który rozdziela powietrze 30 na tlen 26 i azot 32. Para 27 może być zawracana do obiegu wewnątrz układu IGCC 10 i może być dostarczana z układu do chłodzenia i obróbki gazu 34 znajdującego się w dalszym obiegu.

Wewnątrz układu do gazyfikacji i płukania gazu 24 gazyfikator może przeprowadzać reakcję zawiesiny paliwa 20 z ograniczoną ilością tlenu (np. częściowe utlenianie) przy podwyższonych ciśnieniach (np. od ciśnień bezwzględnych w przybliżeniu 20 barów do 85 barów) i w temperaturach (np. w przybliżeniu 700°C do 1600°C) z częściowym utlenieniem zawiesiny paliwa 20 i wytworzeniem gazu syntezowego. W wyniku reakcji chemicznych między tlenem 26, parą 27 i węglem w zawiesinie paliwa 20, gaz syntezowy może zawierać wodór, tlenek węgla i dwutlenek węgla, oraz inne mniej pożądane składniki, takie jak popiół, siarka, azot i chlorek, obecne w węglowym źródle paliwa 16.

Aby przetworzyć zawiesinę paliwa 20 w gaz syntezowy, gazyfikator może najpierw ogrzewać zawiesinę paliwa 20, aby uległa procesowi pirolizy. Według pewnych przykładów wykonania, temperatury wewnątrz gazyfikatora 20 mogą być w zakresie od około 150°C do 700°C podczas procesu pirolizy, w zależności od typu źródła paliwa 16 używanego do wytworzenia zawiesiny paliwa 20. Ogrzewanie zawiesiny paliwa 20 podczas procesu pirolizy może wytwarzać ciało stałe, np. karbonizat i gazy resztkowe, np. tlenek węgla i wodór.

Następnie w gazyfikatorze może zajść proces spalania. Spalanie może obejmować wprowadzanie tlenu 26 do karbonizatu i gazów resztkowych. Karbonizat i gazy resztkowe mogą reagować z tlenem 26 z wytworzeniem dwutlenku węgla i tlenku węgla, co dostarcza ciepło do następnych reakcji gazyfikacji. Według pewnych przykładów wykonania, temperatury podczas procesu spalania mogą być w zakresie od około 700°C do 1600°C. Następnie, para 27 może być wprowadzona do gazyfikatora podczas etapu gazyfikacji. Karbonizat może reagować z dwutlenkiem węgla i parą 27 z wytworzeniem tlenku węgla i wodoru w temperaturach w zakresie od około 800°C do 1100°C. W zasadzie gazyfikator wykorzystuje parę 27 i tlen 26, aby umożliwić „spalanie” pewnej ilości wsadu z wytworzeniem tlenku węgla i energii, co napędza drugą reakcję, która przetwarza pozostały wsad na wodór i dodatkowy dwutlenek węgla, wytwarzając tym samym gaz syntezowy. Gaz syntezowy może zawierać w przybliżeniu 85% tlenku węgla i wodoru, jak również metan, dwutlenek węgla, wodę, chlorowodór, fluorowodór, siarczek karbonylu, amoniak, cyjanowodór i siarkowodór (w zależności od zawartości siarki we wsadzie). Nie poddający się gazyfikacji materiał popiołu i nieprzetworzona i/lub niecałkowicie przetworzona zawiesina paliwa 20 mogą stanowić produkty uboczne procesu, które mogą istnieć jako większe cząstki żużlu ciekłego oraz mniejsze cząstki, określane jako miały.

Układ do gazyfikacji i płukania gazu 24 może także obejmować schładzacz, taki jak schładzacz gazu syntezowego wykorzystujący promieniowanie lub jednostkę chłodzącą. Wewnątrz schładzacza, gaz syntezowy może być schładzany i nasycany, co powoduje, że mniej pożądane składniki ulegają zestaleniu. W szczególności, żużel ciekły może być szybko schłodzony i zestalony w gruboziarniste cząstki żużlu 36, które mogą być wyładowane z układu do gazyfikacji i płukania gazu 24 i dostarczone do układu do przetwarzania żużlu 38. Układ do przetwarzania żużlu 38 może obejmować wyposażenie, takie jak między innymi lej samowyładowczy z blokadą, przenośnik zgarniakowy i/lub zbiornik ściekowy żużlu. Wewnątrz układu do przetwarzania żużlu 38, żużel 36 może być przesiewany, żeby zmniejszyć wilgoć, a następnie kierowany do miejsca usuwania położonego na zewnątrz. Na przykład, żużel 36 może być zastosowany jako podbudowa drogi lub jako inny materiał budowlany.

Dodatkowo do wytwarzania żużlu 36, układ do gazyfikacji i płukania gazu 24 może także wytwarzać czarną wodę 40, która zawiera drobne cząstki żużlu. Czarna woda 40 może być usunięta z gazu syntezowego w jednostce chłodzącej i/lub wewnątrz skrubera układu do gazyfikacji i płukania gazu 24. W szczególności wewnątrz skrubera mogą być usunięte dodatkowe miały i inne porwane gazy, takie jak chlorowodór. Czarna woda 40 może być wyładowana z układu do gazyfikacji i płukania gazu 24 i skierowana do układu do przetwarzania czarnej wody 42.

Układ do przetwarzania czarnej wody 42 może obejmować wyposażenie, takie jak między innymi komora do destylacji rzutowej, zbiornik sedymentacyjny i kondensator, które działają w celu rozdzielenia rozpuszczonych gazów i zatężenia drobnych cząstek. Na przykład, układ do przetwarzania czarnej wody 42 może obejmować serię komór do destylacji rzutowej, które poddają czarną wodę 40 serii zmniejszających się ciśnień, co może spowodować, że czarna woda 40 będzie częściowo odparowana i chłodzona w celu usunięcia rozpuszczonych gazów 43. Według pewnych przykładów wykonania, rozpuszczone gazy 43 mogą zawierać gaz syntezowy, który może być odzyskany w układzie do chłodzenia i obróbki gazu 34. Układ do przetwarzania czarnej wody 42 może także obejmować proces sedymentacji, który wytwarza oddzielone miały 44 i szarą wodę 45, która może być ponownie użyta w układzie do gazyfikacji i płukania gazu 24. Układ do przetwarzania czarnej wody 42 może także wytwarzać porcję szarej wody, określaną jako wypływ szarej wody 46, który jest wypuszczany do obróbki w celu usunięcia mniej pożądanych składników. Oddzielone miały 44 mogą być zawrócone do układu do przygotowania wsadu 18, gdzie mogą być one użyte do dostarczania dodatkowego paliwa.

Wypływ szarej wody 46 może być skierowany do układu do uzdatniania szarej wody 48, gdzie wypływ szarej wody 46 może być poddawany dodatkowemu przetwarzaniu w celu usunięcia gazów, takich jak amoniak, oraz ciał stałych z wytworzeniem odpływu 50 po obróbce. Jak opisano dodatkowo poniżej w odniesieniu do Fig. 2, układ do uzdatniania szarej wody 48 według wynalazku obejmuje wyposażenie, takie jak reaktory chemiczne, odstojniki, filtry i kolumny odpędowe, które zmiękczają, klarują i oczyszczają wypływ szarej wody 46. Układ do uzdatniania szarej wody 48 może obejmować bioreaktory i jednostki do filtracji membranowej, które usuwają materiały organiczne i metale z wypływu szarej wody 46. Według wynalazku, układ do uzdatniania szarej wody 48 obejmuje biologiczny układ do bioobróbki przez redukcję i strącanie, w którym stosuje się specjalnie opracowane mieszaniny naturalnie występujących drobnoustrojów, aby chemicznie zredukować i strącić składniki docelowe z szarej wody 46 z wytworzeniem odpływu 50 po obróbce. Odpływ 50 po obróbce może być przesłany do wstrzykiwania do głębokich studni, w połączeniu z innym strumieniem odpływowym, lub wyładowany do akwenu wodnego, o ile odpływ 50 po obróbce spełnia regulacje środowiskowe i/lub wymogi zezwolenia.

Dodatkowo do wytwarzania żużlu 36 i czarnej wody 40, układ do gazyfikacji i płukania gazu 24 wytwarza także opłukany gaz syntezowy 52. Opłukany gaz syntezowy 52 może być skierowany do układu do chłodzenia i obróbki gazu syntezowego 34, gdzie gaz syntezowy może być dalej oczyszczany z wytworzeniem gazu syntezowego 54 pozbawionego związków siarki. Układ do chłodzenia i obróbki gazu syntezowego 34 może także wytwarzać kondensat gazu syntezowego 47, który może być wykorzystany w układzie do gazyfikacji i płukania gazu 24 i/lub układzie do przetwarzania żużlu 38. Według pewnych przykładów wykonania, układ do chłodzenia i obróbki gazu syntezowego 34 może obejmować jeden lub więcej reaktorów przeprowadzających reakcję tlenku węgla i pary wodnej z wytworzeniem dwutlenku węgla i wodoru, które dostosowują stosunek wodoru do tlenku węgla w przepłukanym gazie syntezowym 52. Układ do chłodzenia i obróbki gazu syntezowego 34 może także obejmować jeden lub więcej procesów do usuwania gazu kwasowego, które mogą usunąć gazy kwasowe, takie jak między innymi siarkowodór i dwutlenek węgla. Dodatkowo układ do chłodzenia i obróbki gazu syntezowego 34 może obejmować jeden lub więcej procesów odpędzania do usuwania amoniaku. Co więcej, może być także włączony proces oczyszczania gazów resztkowych w celu przetworzenia większości resztkowych związków siarki z wcześniejszego przetwarzania, takiego jak jednostki odzyskiwania siarki, do siarkowodoru.

Gaz syntezowy 54 pozbawiony związków siarki może być stosowany do wytworzenia energii w układzie do wytwarzania energii 14. W szczególności gaz syntezowy pozbawiony związków siarki 54 może być skierowany do komory spalania 56, gdzie gaz syntezowy 54 pozbawiony związków siarki może być spalany z dużo większą wydajnością niż pierwotne paliwo węglowe podawane do układu do przygotowania wsadu 18. Powietrze 57 może także być dostarczone do komory spalania 56 z kompresora 58 w celu zmieszania z gazem syntezowym 54 pozbawionym związków siarki w stosunku paliwo do powietrza, który ułatwia spalanie gazu syntezowego 54 pozbawionego związków siarki z wytworzeniem gazów spalinowych 60. Azot 32 może być dostarczony do komory spalania 56 z rozdzielacza powietrza 28 przez kompresor rozcieńczającego azotu 62 w celu chłodzenia reakcji spalania.

Gazy spalinowe 60 z komory spalania 56 mogą być skierowane do turbiny gazowej 64, która może napędzać kompresor 58 i/lub generator energii 66. Wydmuch 68 z turbiny gazowej 64 może być następnie podawany do układu wytwarzania pary z odzyskiwaniem ciepła (HRSG) 70, który może odzyskiwać ciepło z wydmuchu 68 i z pary 27 otrzymywanej z układu do chłodzenia i obróbki gazu 34. Odzyskane ciepło może być użyte do wytwarzania pary 72 do napędzania turbiny parowej 74, która z kolei może napędzać generator 76 z wytworzeniem elektryczności.

Para wylotowa 78 z turbiny parowej 74 może być skierowana przez kondensator 80, gdzie para 78 może być skraplana z dostarczeniem skroplonej pary 82. Aby skroplić parę 78, płyn chłodzący 84, taki jak woda, może znajdować się w obiegu w kondensatorze 80 z chłodni kominowej 86. Skroplona para 82 z kondensatora 80 może być następnie zawrócona do układu HRSG 70, gdzie skroplona para 82 może być ponownie ogrzewana, żeby wytworzyć parę 72 do turbiny parowej 74.

Jak można zauważyć, składniki układu IGCC 10 są uproszczonym obrazem i nie mają być w zamierzeniu ograniczające. Na przykład, w pewnych przykładach wykonania, może być włączone dodatkowe wyposażenie, takie jak między innymi zawory, czujniki temperatury, czujniki ciśnienia, regulatory i/lub zbiorniki magazynujące. Dodatkowo, chociaż układ do uzdatniania szarej wody 48 jest tutaj opisany w kontekście układu IGCC 10, układ do uzdatniania szarej wody 48 może być stosowany w innych typach układów do gazyfikacji. Na przykład, układ do uzdatniania szarej wody 48 może być częścią osobnego układu do gazyfikacji 12, który może dostarczać gaz syntezowy 54 pozbawiony związków siarki do instalacji chemicznej do produkcji chemicznej.

Fig. 2 jest schematem blokowym przykładu wykonania układu do uzdatniania szarej wody 48 z Fig. 1. Układ do uzdatniania szarej wody 48 według wynalazku obejmuje układ do obróbki wstępnej 88, który otrzymuje wypływ szarej wody 46 z układu do przetwarzania czarnej wody 42 (Fig. 1). W układzie do obróbki wstępnej 88, wypływ szarej wody 46 jest poddawany obróbce w celu usunięcia śladowych metali i składników zgorzeliny, które mogą powodować tworzenie się zgorzeliny w wyposażeniu w dalszym obiegu. Na przykład, układ do obróbki wstępnej 88 może usuwać składniki, takie jak między innymi krzemionka, wapń, magnez, glin, antymon, arsen, kadm, wapń, żelazo, mangan i rtęć. Według wynalazku, układ do obróbki wstępnej 88 obejmuje wyposażenie, takie jak reaktory, odstojniki i filtry. Układ do obróbki wstępnej 88 obejmuje także inne wyposażenie do przygotowywania wypływu szarej wody 46 do obróbki biologicznej, a mianowicie kolumnę odpędową do usuwania amoniaku do stężeń podlegających obróbce biologicznej.

Układ do obróbki wstępnej 88 wytwarza wstępnie uzdatnioną szarą wodę 90, która jest kierowana do układu do bioobróbki 92, w którym wykorzystuje się proces obróbki biologicznej w celu chemicznej redukcji i strącania docelowych składników z szarej wody. W szczególności w układzie do bioobróbki 92 wykorzystuje się specjalnie zaprojektowane mieszaniny naturalnie występujących drobnoustrojów, aby chemicznie redukować i strącać docelowe składniki. Składniki docelowe mogą obejmować metale, metaloidy i/lub nieorganiczne niemetaliczne składniki raczej niż składniki organiczne. Układ do bioobróbki 92 może także wykorzystywać naturalnie występujące drobnoustroje do przekształcania składników docelowych w składniki chemiczne, które mogą być usunięte jako gaz. Na przykład, drobnoustroje mogą przekształcać azotany w gazowy azot.

Układ do bioobróbki 92 obejmuje także inne wyposażenie do przygotowywania wstępnie uzdatnionej szarej wody 90 do biologicznego procesu redukcji i strącania, a mianowicie układ do bioobróbki 92 obejmuje jeden lub więcej reaktorów utleniających 138, które utleniają składniki, takie jak substancje selenowe, aby przygotować je do redukcji biologicznej. W biologicznym układzie do bioobróbki przez redukcję i strącanie 92, składniki, takie jak selen, arsen, rtęć, molibden, azotany i wanad mogą być usunięte z wytworzeniem szarej wody 94 po obróbce biologicznej.

Szara woda 94 po obróbce biologicznej może być skierowana do układu do obróbki końcowej 96. Układ do obróbki końcowej 96 może obejmować jeden lub więcej reaktorów membranowych do bioobróbki do usuwania składników organicznych z szarej wody 94 po obróbce biologicznej. Według pewnych przykładów wykonania, reaktory membranowe do bioobróbki mogą usuwać składniki organiczne dostarczone jako pożywka dla drobnoustrojów w układzie do bioobróbki 92. Układ do obróbki końcowej 96 może także obejmować wyposażenie, takie jak wyposażenie do odwrotnej osmozy lub wymiany jonowej zaprojektowane, aby dodatkowo zmniejszać poziomy składników docelowych i/lub usuwać inne niepożądane składniki z szarej wody 94 po obróbce biologicznej. Odpływ 50 po obróbce może opuszczać układ do obróbki końcowej 96 i może być przesyłany do wstrzykiwania do głębokich studni lub do istniejącego źródła wody przez wylot, w zależności od składników obecnych w odpływie 50 po obróbce. Dodatkowo w innych przykładach wykonania, odpływ 50 po obróbce może być połączony z innym strumieniem, na przykład, strumieniem do przetwarzania chemicznego w instalacji polimerowej, aby poddać go dalszej obróbce.

Fig. 3 jest bardziej szczegółowym schematem ideowym układu do uzdatniania szarej wody 48 według wynalazku. Szara woda 46 może wchodzić do układu do obróbki wstępnej 88 przez układ wyrównawczy 98. Układ wyrównawczy 98 może obejmować jeden lub więcej zbiorników wyrównawczych, które zapewniają równomierny przepływ strumienia zasilającego szarej wody 100 do układu reakcyjnego 102. Zbiorniki wyrównawcze mogą także dostarczać punkt zbiorczy dla zawracanych przepływów z wyposażenia w dalszym obiegu i równocześnie umożliwiać regulację przepływu strumienia zasilającego szarej wody 100. Dodatkowo, jeśli jest to potrzebne, można dostarczać chemikalia do zbiorników wyrównawczych, aby dostosować pH strumienia zasilającego szarej wody 100.

Strumień zasilający szarej wody 100 z układu wyrównawczego 98 jest dostarczany do układu reakcyjnego 102 do usuwania metali i/lub składników zgorzeliny. W szczególności, układ reakcyjny 102 obejmuje jeden lub więcej reaktorów chemicznych 103, które przeprowadzają reakcję chemikaliów 104 ze strumieniem zasilającym szarej wody 100 ze strąceniem metali i/lub składników zgorzeliny. Według pewnych przykładów wykonania, układ reakcyjny 102 może obejmować trzy reaktory 103 połączone szeregowo, każdy z zamontowanymi od góry mieszadłami zaprojektowanymi do ponownego zawieszania ciał stałych. Jednakże w innych przykładach wykonania, można włączyć jakikolwiek odpowiedni typ i/lub liczbę reaktorów 103 połączonych szeregowo i/lub równolegle.

W przykładach wykonania, w których wykorzystuje się trzy reaktory 103, układ reakcyjny 102 może obejmować pierwszy reaktor 103A, gdzie strumień zasilający szarej wody 100 może przechodzić zmiękczanie wapnem na ciepło. W szczególności, uwodnione wapna mogą być dodawane jako chemikalia 104 do reaktora w celu strącenia składników twardości nie węglanowych (tj. soli siarczanowych i chlorkowych). Dodatkowo można dostarczyć ciepło, aby zmniejszyć rozpuszczalność składników, takich jak wapń, magnez i krzemionka. Do pierwszego reaktora można dodać również wodorotlenek sodu i wodorotlenek magnezu, aby zmniejszyć ilość rozpuszczonej krzemionki. Na przykład, krzemionka może reagować z wodorotlenkiem magnezu, co pomaga w usuwaniu krzemionki w reaktorach w dalszym obiegu 103B i 103C.

Z pierwszego reaktora 103A szara woda może wejść do drugiego reaktora 103B, do którego można dodać dodatkowe chemikalia 104, aby dodatkowo zmniejszyć twardość do niskich stężeń, aby zmniejszyć możliwość tworzenia się łusek magnezowych i wapniowych i żeby strącić siarczki metali ciężkich. Na przykład, można dodać węglan sodu, aby zapobiec tworzeniu siarczanu magnezu i siarczanu wapnia. Można także dodać wodorosiarczan sodu, aby utworzyć siarczki metali ciężkich, które mogą być strącone i usunięte podczas kolejnego etapu klarowania. Dodatkowo, można dodać wapno i/lub magnez, aby usunąć dodatkową twardość i krzemionkę.

Z drugiego reaktora 103B szara woda może przepływać do trzeciego reaktora 103C, do którego można dodać dodatkowe chemikalia 104, aby usunąć dodatkową twardość i metale ciężkie. Na przykład, można dodać roztwór środka strącającego, taki jak MetClear(TM), komercyjnie dostępny od General Electric Water and Process Technologies of Trevose, Pennsylvania, aby strącić cząstki siarczku rtęci. Można także dodać chlorek żelaza (III), do współstrącania z wodorotlenkiem wapnia i wodorotlenkiem magnezu. Dodatkowo, chlorek żelaza (III) może działać jako koagulant i może wspomagać sedymentację strąconych cząstek. Dodatkowo, koagulacja może wspomagać powstawanie większych cząstek przez flokulację. Trzeci reaktor 103C może zapewnić także dodatkowy czas przebywania do zmiękczania sodą amoniakalną i oczyszczania z metali ciężkich.

Z układu reakcyjnego 102, strumień zasilający 106 jest kierowany do układu klarującego 108, gdzie strącone ciała stałe mogą być usunięte. Układ klarujący 108 może obejmować wyposażenie dystrybucyjne, takie jak skrzynka rozdzielcza, która rozdziela przepływ równo pomiędzy kilka odstojników włączonych do układu klarującego 108. Do skrzynki rozdzielczej można dodać polimer 110, aby wspomóc oddzielanie ciał stałych w odstojnikach. Według pewnych przykładów wykonania, układ klarujący 108 może obejmować dwa odstojniki kontaktowe do ciał stałych, które zmiękczają szarą wodę przez sedymentację osadów utworzonych w układzie reakcyjnym 102. Wewnątrz odstojników może się tworzyć warstwa szlamu, która pozwala na dodatkową koagulację stałych cząstek. W pewnych przykładach wykonania, odstojniki mogą obejmować zgrabiarkę osadów dennych, która zapewnia ruch do flokulacji. Dodatkowo, odstojniki mogą zapewnić dodatkowy czas przebywania do rozdzielania wodorotlenków metali i siarczków metali.

Ciała stałe 112 zatężone w układzie klarującym 108 mogą być skierowane do układu do obróbki szlamu 114, gdzie ciała stałe 112 mogą być odwadniane. Układ do obróbki szlamu 114 może obejmować wyposażenie, takie jak koncentrator, gdzie ciała stałe mogą być dalej zatężane przed podaniem do pras filtracyjnych zawartych w układzie do obróbki szlamu 114. Według pewnych przykładów wykonania, koncentratorem może być metalowy koncentrator szlamu, który zapewnia dodatkowy czas dla sedymentacji. W pewnych przykładach wykonania, do układu do obróbki szlamu 114 można dodać polimer, żeby chemicznie przygotować ciała stałe do dalszej filtracji ciśnieniowej.

Z koncentratora, ciała stałe 112 mogą być skierowane do pras filtracyjnych, takich jak prasy filtracyjne z wbudowaną płytą o stałej objętości, gdzie ciała stałe 112 mogą przechodzić filtrację ciśnieniową. Według pewnych przykładów wykonania, ciała stałe 112 mogą być poddane podwyższonemu ciśnieniu przez pewien czas, taki jak jedna do trzech godzin, w celu ich odwodnienia. Prasy filtracyjne mogą zmniejszyć objętość szlamu przez usuwanie cieczy 116, która może być zawrócona do układu reakcyjnego 102. Pozostałe ciała stałe mogą być wyładowane z układu do obróbki szlamu 114 jako szlam 118.

Strumień zasilający szarej wody 120 z układu klarującego 108 jest kierowany do układu filtracyjnego 122 do dalszego usuwania zawieszonych ciał stałych tworzonych w układzie reakcyjnym 102 i układzie klarującym 108. Układ filtracyjny 122 obejmuje jeden lub więcej filtrów ciśnieniowych wielonośnikowych, które usuwają zawieszone cząstki stałe, gdy szara woda przepływa przez złoże filtracyjne z nośnika filtracyjnego ziarnistego lub ściśliwego. Usuwanie cząstek stałych w układzie filtracyjnym 122 może zahamować zatykanie elementów w dalszym obiegu, takich jak półki sitowe zawarte w kolumnie odpędowej w dalszym obiegu. Do układu filtracyjnego 122 można dodać kwas chlorowodorowy 124, żeby zapobiec tworzeniu się zgorzeliny.

Według pewnych przykładów wykonania, układ filtracyjny 122 może obejmować jednostki filtracyjne z przepływem w dół zawierające filtry wielonośnikowe (MMF), które zawierają wiele warstw, żeby zwiększyć wychwyt cząstek stałych. Na przykład, jednostki filtracyjne mogą obejmować cztery warstwy nośnika filtracyjnego ze złożem ze żwiru spustowego pod spodem, przy czym każda warstwa wychwytuje mniejsze cząstki niż warstwa poprzedzająca. Według pewnych przykładów wykonania, warstwy mogą obejmować warstwę antracytową, warstwę kwarcową, warstwę piaskową oraz warstwę granatową umieszczone na warstwie złoża ze żwiru spustowego. Układ filtracyjny 122 wytwarza przefiltrowaną szarą wodę 126, która wchodzi do układu odpędzającego 128. Dodatkowo, w pewnych przykładach wykonania, porcja przefiltrowanej szarej wody 126 może być zawrócona do układu filtracyjnego 122 i użyta jako płyn do wymywania w celu oczyszczenia filtrów. Zużyty płyn do wymywania 127 może być zawrócony do układu wyrównawczego 98 do dalszego rozdzielania.

W układzie odpędzającym 128 z przefiltrowanej szarej wody 126 usuwany jest amoniak z wytworzeniem wstępnie uzdatnionej szarej wody 90, która wchodzi do układu do bioobróbki 92. Według pewnych przykładów wykonania, układ odpędzający 128 może obejmować półkową kolumnę odpędzającą amoniak, która usuwa amoniak 132 jako gaz. Para 130 może być dostarczona w celu ogrzewania szarej wody 90 i dostarczenia siły napędowej do odparowywania i rozdzielania amoniaku od przefiltrowanej szarej wody 126. Amoniak 132 może być przesłany do jednostki odzyskującej siarkę w układzie do chłodzenia i obróbki gazu 34 (Fig. 1). Skroplona para 134 może opuszczać układ odpędzający i w pewnych przykładach wykonania może być dostarczana do układu do obróbki szlamu 114 do płukania placka filtracyjnego z prasy filtracyjnej.

Wstępnie uzdatniona szara woda 90 z układu do obróbki wstępnej 88 wchodzi do układu do bioobróbki 92, gdzie docelowe składniki przechodzą redukcję wartościowości w bioreaktorach, co umożliwia późniejsze strącanie docelowych składników. W szczególności wstępnie uzdatniona szara woda 90 opuszcza układ odpędzający 128 i jest przesyłana do układu utleniającego 138, gdzie pewne składniki, takie jak selen, są utleniane, żeby mogły być usunięte w procesie bioobróbki. Według pewnych przykładów wykonania, układ utleniający 138 obejmuje jeden lub więcej reaktorów utleniających, gdzie chemikalia 140, takie jak podchloryn, dwutlenek chloru, nadmanganian i/lub nadtlenek, mogą być dodane, żeby utlenić selen i wytworzyć utleniony strumień zasilający 142. Na przykład, selen istniejący w szarej wodzie jako jony selenocyjanianowe może być utleniony do selenianiu lub seleninu do usuwania w procesie bioobróbki.

Utleniony strumień zasilający 142 jest następnie dostarczany do układu do bioobróbki przez redukcję i strącanie 144. W układzie do bioobróbki przez redukcję i strącanie 144, bioreaktory wysiane kulturami naturalnie występujących drobnoustrojów, takich jak pseudomonas sp., są stosowane do usuwania docelowych nieorganicznych, metalicznych i/lub metaloidowych składników, takich jak między innymi selen, azotany, arsen, rtęć, molibden i wanad. Według pewnych przykładów wykonania, układ do bioobróbki przez redukcję i strącanie 144 może obejmować ciąg ośmiu bioreaktorów, każdy z dwiema komorami bioreaktora. Każda komora bioreaktora zawiera mieszaninę drobnoustrojów znajdującą się na nośniku podłożowym, takim jak granulowany węgiel aktywny. Komory bioreaktora mogą działać w trybie przepływu w dół, gdzie strumień zasilający jest wprowadzany od góry komory przez układ dystrybucyjny i wyprowadzany przez dno komory. Układ do bioobróbki przez redukcję i strącanie 144 może także obejmować jeden lub więcej wymienników ciepła, które mogą ogrzewać strumień zasilający 142 przed przekazaniem strumienia zasilającego do każdej komory bioreaktora. Według pewnych przykładów wykonania, układem do bioobróbki przez redukcję i strącanie 144 może być zaawansowany proces biologicznego usuwania metali ABMet®, komercyjnie dostępny od General Electric Water and Process Technologies.

W układzie do bioobróbki przez redukcję i strącanie 144 naturalnie występujące drobnoustroje chemicznie redukują i strącają docelowe składniki, którymi mogą być nieorganiczne, metaliczne i/lub metaloidowe składniki. Innymi słowy układ do bioobróbki przez redukcję i strącanie 144 może nie stosować drobnoustrojów do usuwania składników organicznych, a zamiast tego może stosować drobnoustroje do usuwania składników nieorganicznych, metalicznych i/lub metaloidowych. Drobnoustrojami mogą być specjalnie opracowane mieszaniny zaprojektowane do redukowania i strącania docelowych składników. Dodatkowo, drobnoustroje mogą przekształcać pewne składniki, takie jak azotany, w inne składniki, takie jak azot, które mogą być uwalniane jako gaz. Do układu do bioobróbki przez redukcję i strącanie 144 mogą być dostarczone pożywki 146, aby dostarczyć węglowe źródło pożywienia dla drobnoustrojów. Według pewnych przykładów wykonania, pożywki 146 mogą być dostarczone jako roztwór, który jest wstrzykiwany do strumienia zasilającego dla każdej komory bioreaktora. Mrówczany w szarej wodzie mogą działać jako węglowe źródło pożywienia dla drobnoustrojów dodatkowo do pożywek 146 dostarczanych do układu do bioobróbki przez redukcję i strącanie 144.

Docelowe składniki mogą być redukowane i strącane jako biociała stałe 148 w układzie do bioobróbki przez redukcję i strącanie 144. Na przykład, selen zawarty w seleninie lub selenianie może być zredukowany i strącony jako pierwiastkowy selen. W innym przykładzie, arsen może być zredukowany i strącony jako siarczek arsenu. Aby usunąć biociała stałe 148, układ do bioobróbki przez redukcję i strącanie 144 może być spłukany i/lub odgazowany. Odgazowanie może uwolnić docelowe składniki przekształcone w gazy, takie jak gazowy azot, a spłukiwanie może uwolnić zgromadzoną biomasę i zawieszone ciała stałe w układzie do bioobróbki przez redukcję i strącanie 144. Uwolnione biociała stałe 148 mogą być skierowane do układu do obróbki bioszlamu 150, który może być częścią układu do obróbki końcowej 96.

Szara woda 94 po bioobróbce z układu do bioobróbki przez redukcję i strącanie 144 może przejść do układu do obróbki końcowej 96. Układ do obróbki końcowej 96 poddaje szarą wodę 94 po bioobróbce dalszej obróbce, aby usunąć dodatkowe składniki z szarej wody, aby umożliwić przesłanie szarej wody do wstrzykiwania do głębokich studni, wyładowanie do innych strumieni lub wyładowanie przez wylot w zgodzie z regulacjami środowiskowymi.

Układ do obróbki końcowej 96 może obejmować układ reaktora membranowego do bioobróbki (bioreaktora membranowego) 152, który usuwa substancje organiczne, całość zawieszonych ciał stałych (TSS), potencjalny resztkowy amoniak oraz metale ciężkie, takie jak żelazo i mangan. Według pewnych przykładów wykonania, reaktorem membranowym do bioobróbki 152 może być bioreaktor membranowy Zee Weed (MBR), komercyjnie dostępny od General Electric Company. Układ reaktora membranowego do bioobróbki 152 obejmuje bioreaktor zintegrowany z jednostką filtracji membranowej. Bioreaktor może być reaktorem ze wzrostem w zawiesinie, który obejmuje wstępną część beztlenową i część tlenową do rozkładania zawartości organicznej w szarej wodzie. Jednostka filtracji membranowej może obejmować membranę ze wzmocnionych włókien kanalikowych, która rozdziela składniki ciekłe i stałe. Układ reaktora membranowego do bioobróbki 152 może być napowietrzany w sposób ciągły tlenem 154 przy użyciu dyfuzorów grubo- lub drobnobąbelkowych oraz dmuchaw do czyszczenia membran i/lub żeby utrzymać odpowiednie poziomy tlenu.

Biociała stałe 156 z układu reaktora membranowego do bioobróbki 152 mogą być skierowane do układu do obróbki bioszlamu 150 w celu odwodnienia. Do układu do obróbki bioszlamu 150 może być dodany polimer, żeby chemicznie przygotować biociała stałe 156 do filtracji ciśnieniowej w układzie do obróbki bioszlamu 150. Według pewnych przykładów wykonania, układ do obróbki bioszlamu 150 może obejmować układ filtracyjny z prasą taśmową. W układzie do obróbki bioszlamu 150, biociała stałe 156 mogą przepływać przez sekcję do odwadniania grawitacyjnego, gdzie biociała stałe 156 mogą być zagęszczane. Po zgęszczeniu, biociała stałe 156 mogą przepływać do sekcji ścinania i kompresji układu filtracyjnego z prasą taśmową, gdzie biociała stałe 156 mogą być kompresowane między dwoma przeciwstawnymi porowatymi materiałami. Dodatkowo wysokociśnieniowa kompresja może być użyta przez przepuszczanie pasa zawierającego biociała stałe 156 przez dwa walce. Układ do obróbki bioszlamu 150 może wytwarzać szlam 160, który może być zebrany z pasów za pomocą ostrzy i wysłany do usuwania poza instalacją. Ciecz 158 usuwana z biociał stałych 156 może być zawracana do układu do bioobróbki przez redukcję i strącanie 144 do dalszej obróbki.

Strumień zasilający szarej wody 162 opuszczający układ reaktora membranowego do bioobróbki 152 może być skierowany do opcjonalnego dodatkowego układu przetwarzającego 164, gdzie dodatkowe składniki mogą być usunięte ze strumienia zasilającego szarej wody 162 z wytworzeniem odpływu 50 po obróbce. Według pewnych przykładów wykonania, dodatkowy układ przetwarzający 164 może obejmować układ do odwróconej osmozy, który dalej usuwa metale ciężkie. Dodatkowy układ przetwarzający 164 może także obejmować układy jonowymienne, w których stosuje się zmiękczacze do usuwania metali ciężkich. Ponadto, w pewnych przykładach wykonania, dodatkowy układ przetwarzający 164 może obejmować inne układy, takie jak między innymi układ do adsorpcji na węglu do usuwania rtęci, układ z kationem słabego kwasu (WAC) do usuwania twardości i metali ciężkich, dekarbonizator z wymuszonym obiegiem (FDD) do usuwania dwutlenku węgla lub zmiękczacz w cyklu sodowym. Jednakże w innych przykładach wykonania, nie stosuje się żadnego dodatkowego przetwarzania i strumień zasilający szarej wody 162 może być odpływem 50 po obróbce, który wychodzi z układu do uzdatniania szarej wody 48.

Odpływ 50 po obróbce może wychodzić z układu do uzdatniania szarej wody 48 i może być wyładowany przez wylot do istniejącego akwenu wodnego w zgodzie z regulacjami środowiskowymi. W innych przykładach wykonania, odpływ 50 po obróbce może być przesłany do wstrzykiwania do głębokich studni lub może być zmieszany z innym strumieniem, na przykład, strumieniem wody odpadowej w instalacji polimerowej. Dodatkowo, w pewnych przykładach wykonania, część lub całość odpływu 50 po obróbce może być użyta jako woda uzupełniająca do wytwarzania zawiesiny paliwa 20, która jest przesyłana do układu do gazyfikacji i płukania gazu 24 (Fig. 1).

Claims (11)

Zastrzeżenia patentowe

1. Układ do uzdatniania szarej wody (48) wytwarzanej podczas gazyfikacji, znamienny tym, że obejmuje układ do obróbki wstępnej (88) usuwający składniki zgorzeliny z szarej wody do wytwarzania wstępnie uzdatnionej szarej wody, który to układ do obróbki wstępnej (88) obejmuje jeden lub więcej reaktorów chemicznych (103) przeprowadzających reakcję chemikaliów ze strumieniem szarej wody do strącania metali i/lub składników zgorzeliny i połączonych z jednym lub większą liczbą odstojników (108) zmiękczających szarą wodę, które to odstojniki są połączone z układem filtracyjnym (122), który obejmuje jeden lub więcej filtrów ciśnieniowych wielonośnikowych usuwających zawieszone ciała stałe z szarej wody, przy czym układ filtracyjny (122) jest połączony z kolumną odpędową (128) usuwającą amoniak z szarej wody, która z kolei jest połączona z układem do bioobróbki (92), przy czym układ do bioobróbki (92) obejmuje jeden lub więcej reaktorów utleniających (138) z chemicznym środkiem utleniającym wstępnie uzdatnioną szarą wodę do wytwarzania utlenionej wstępnie uzdatnionej szarej wody oraz układ do bioobróbki przez redukcję i strącanie (144), który jest połączony z jednym lub większą liczbą reaktorów utleniających (138) i który obejmuje wiele komór bioreaktora zawierających drobnoustroje znajdujące się na węglu granulowanym, przy czym drobnoustroje są przeznaczone do usuwania jednego lub więcej składników docelowych z utlenionej wstępnie uzdatnionej szarej wody do wytwarzania szarej wody po bioobróbce.

2. Układ według zastrz. 1, znamienny tym, że do układu do bioobróbki (92) dołączony jest reaktor membranowy do bioobróbki (152) usuwający jeden lub więcej składników organicznych z szarej wody po bioobróbce.

3. Układ według zastrz. 2, znamienny tym, że reaktor membranowy do bioobróbki (152) obejmuje wstępny reaktor beztlenowy, reaktor tlenowy i membranę filtracyjną.

4. Układ według zastrz. 1, znamienny tym, że drobnoustroje są skonfigurowane do chemicznej redukcji i strącania jednego lub więcej składników docelowych.

5. Układ według zastrz. 4, znamienny tym, że jeden lub więcej składników docelowych obejmuje przynajmniej jeden składnik spośród selenu, arsenu, rtęci, molibdenu, azotanu i wanadu.

6. Układ według zastrz. 5, znamienny tym, że jeden lub więcej składników docelowych obejmuje selen.

7. Układ według zastrz. 4, znamienny tym, że drobnoustroje są skonfigurowane do przekształcania azotanu w azot gazowy.

8. Układ według zastrz. 4, znamienny tym, że drobnoustroje są skonfigurowane do chemicznej redukcji i strącania arsenu jako siarczku arsenu.

9. Układ według zastrz. 1, znamienny tym, że reaktor utleniający (138) jest skonfigurowany do utleniania selenu w szarej wodzie.

10. Układ według zastrz. 1, znamienny tym, że układ do bioobróbki przez redukcję i strącanie (144) obejmuje wiele serii bioreaktorów, każdy z dwiema komorami bioreaktora.

11. Układ według zastrz. 1, przy czym układ do uzdatniania szarej wody (48) jest częścią układu do gazyfikacji (12) w zintegrowanym układzie o cyklu kombinowanym (10), przy czym zintegrowany układ o cyklu kombinowanym (10) obejmuje układ do gazyfikacji (12) i układ do wytwarzania energii (14).