一种处理煤气化灰水的系统和方法技术方案

本发明专利技术提供了一种处理煤气化灰水的系统和方法，主要解决煤气化灰水中的硬度、浊度、悬浮物等问题，彻底解决了煤气化灰水中高硬度带来的系统结垢问题。本发明专利技术系统和方法处理的灰水废水排放少、环境友好、经济可行。该技术是以电化学法为主要工作原理、通过调节pH值和碱度，使钙和镁致硬离子形成沉淀物质而分离出来。在电场的作用下，同时通入工厂空气，产生高活性吸附基团，将灰水中含有的固体颗粒和新形成的钙镁化合物微细颗粒吸附。

System and method for treating coal gasification ash water

The present invention provides a system and method of gasification ash water treatment, mainly to solve the problem of hardness, turbidity, suspended solids gasification ash water, completely solve the problem of dirt of gasification ash water system has high hardness. The system and the method of the invention have the advantages of less ash water waste discharge, friendly environment and economic feasibility. The technique is based on the electrochemical method, which separates the hard ions from calcium and magnesium by adjusting the pH value and alkalinity. Under the action of the electric field, the active air is generated by entering the factory air at the same time, and the solid particles contained in the ash water and the new formed calcium magnesium compound fine particles are adsorbed.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及煤气化
，尤其涉及一种处理煤气化灰水的系统和新方法。
技术介绍
新型煤化工是个高耗水的行业，而这一问题也成了制约煤化工发展的瓶颈问题。在新环保法实施之后，追求经济效益的同时，兼顾环境和社会效益将成为一种常态，成为一个项目是否成功的判定标准。新型煤化工企业大部分分布于煤资源储存较为丰富的西部地区，这些地区同时生态较为脆弱，环境污染物容量小，同时水资源较为匮乏。因此，开展节能、节水、减排成为摆在煤化工企业的首要问题。传统去除灰水中的浊度和悬浮物的方法是通过往系统中添加絮凝剂和分散剂，对环境影响比较大。并且，以粉煤加压气化和水煤浆气化技术为代表的先进煤气化技术，仍然无法摆脱由于灰水中高硬度带来的系统结垢问题，这样很大程度上增加了生产企业的检修和运营压力。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种处理煤气化灰水的系统和方法，本专利技术采用电化学絮凝的方法高效去除煤气化灰水中的硬度、浊度、悬浮物，解决了煤气化污水排放量大、系统结垢的问题。本专利技术是通过以下技术方案实现的：一种处理煤气化灰水的系统，所述系统包括电化学反应区和沉淀区；其中，电化学反应区中放置有电絮凝反应器，沉淀池区布置有斜板和转动设备；电化学反应区的出口连接沉淀区入口。进一步地，所述系统还包括以下任一或其任意组合：a)碳酸钠溶液罐、碳酸钠溶液管道和计量泵；b)变换单元、变换冷凝液管道和计量泵；或c)脱硫脱碳单元、二氧化碳气体管线和流量调节阀。进一步地，所述系统还包括灰水缓冲罐，且电化学反应区上部设有溢流槽，溢流槽通过管道与灰水缓冲罐连接。进一步地，所述电絮凝反应器采用铁合金材料或铝合金材料作为电极。进一步地，所述系统还包括碱罐、酸罐和计量泵，其中所述碱罐通过计量泵连接到电化学反应区，酸罐通过计量泵连接至溢流槽或者溢流槽与灰水缓冲罐之间的管道。进一步地，所述系统还包括真空过滤系统和泥浆泵，其中，所述沉淀区出口通过泥浆泵连接真空过滤系统。同时，本专利技术还提供了一种处理煤气化灰水的方法，该方法包括以下步骤：1)在电化学反应区内，接通直流电源，并通入空气，产生吸附基团；同时，通过调节pH和碱度，使灰水中的钙镁离子沉淀析出，并与吸附基团聚并；2)将步骤1)处理后得到的水进行沉淀，得到泥浆和清水；3)向步骤2)得到的清水中加入酸调节pH至7.0-9.0之间。进一步地，步骤1)中调节碱度的方法为添加变换冷凝液、二氧化碳气体或碳酸钠溶液中的任一或其任意组合。进一步地，步骤1)中调节pH的方法为添加氢氧化钠溶液，使灰水pH控制在9.0-10.5之间。进一步地，所述方法还包括将步骤2)得到的泥浆进行过滤，得到滤渣和滤后灰水，滤后灰水重新进入电化学反应区中进行处理。进一步地，所述方法还包括将步骤2)得到的清水进行加压后重新进入煤气化装置进行重复利用。本专利技术所述电化学絮凝方法的工作原理为：在电化学反应区内放置电絮凝反应器，该电絮凝反应器采用金属铁合金材料或者铝合金材料作为电极，通过对极板加电和通入空气，使极板电解消耗析出Fe3+或者Al3+进入水中，与水中溶解的OH—结合生成Fe(OH)3或者Al(OH)3以及其它单核羟基配合物、多核羟基配合物和聚合物等，形成的配合物作为一种高效吸附基团，有着极强的吸附性，再利用吸附架桥和网捕卷扫作用吸附水中的悬浮物、胶体颗粒、高分子有机物等杂质共同沉降。同时利用调节水质的pH值和碱度，使钙镁离子沉淀，具体反应式为：Ca2++OH-+HCO3-→CaCO3+H2O；Mg2++2OH-→Mg(OH)2；所产生的沉淀物被高效吸附基团吸附去除，从而实现高效降低水中的浊度、色度、悬浮物、胶体、有机物等杂质的效果。本专利技术的方法所使用的流程如图1所示，下面将进一步详述本专利技术的方法。将煤气化装置出来的灰水引至电化学反应区，在电化学反应区内放置电絮凝反应器。使用铁合金材料或铝合金材料作为电极，将电极板薄片按照一定距离进行排列，每块电极板通入直流电，相邻两块电极板通入电流正负极相反，并定期调换正负极。直流电的电压为0～60V，优选为10～40V。电流强度为1～40A，优选5～25A。优选地，将工厂空气通入电化学反应区，其可促进Fe2+氧化为Fe3+，从而促进生成高活性吸附基团。更优选地，为防止在电絮凝反应器的电极上发生反应形成沉淀，将工厂空气通入电化学反应区的中下部。并设置流量调节阀，根据需要调节空气流量。从而，在电场和曝气的作用下，电化学反应区内可产生高活性吸附基团，吸附水中胶体、悬浮物等杂质，形成较大的絮凝体结构从水中析出。同时通过微调pH和碱度，使水中的钙镁离子沉淀并析出，与活性基团聚并。为降低灰水硬度，使灰水中镁离子充分反应生成氢氧化镁沉淀，本专利技术对灰水的pH进行调节，具体方法为将碱罐中的氢氧化钠溶液经计量泵送入电化学反应区，通过pH在线分析来控制计量泵流量，使pH控制在9.0到10.5之间。为降低灰水硬度，使灰水中钙离子充分反应生成碳酸钙沉淀，本专利技术还需要对灰水的碳酸和碳酸氢碱度进行调节，具体方法为：将低压变换冷凝液、二氧化碳气体或碳酸钠溶液中的任一或其任意组合加入到反应区，为防止在电絮凝反应器的电极上发生反应形成沉淀，优选将其加入到电极板以下的部位。其中，所述低压变换冷凝液可来自于变换单元，并通过流量调节阀控制流量，其加入量为0～260Kg/1t气化灰水，优选1～80Kg/1t气化灰水；所述二氧化碳气体可来自于煤气化装置的脱硫脱碳单元，并通过流量调节阀控制流量，其加入量为0～15Nm3/1t气化灰水，优选1～5Nm3/1t气化灰水；所述碳酸钠溶液来自于碳酸钠溶液贮罐并通过计量泵控制流量，其加入量为0～5Kg/1t气化灰水，优选0.2～1.5Kg/1t气化灰水。经电化学反应区处理后水从反应区底部进入沉淀区，在沉淀区内，为了加大沉降效果，在沉淀池中布置多层高效斜板；为了沉降更加均匀和防止堵塞在沉淀池中设置转动搅拌装置，从而使得灰水中含有的固体物质和反应形成的絮凝体经沉淀池大部分沉淀下来，得到泥浆和清水。泥浆经沉淀区的锥底通过渣浆泵送至真空过滤系统进行过滤，得到滤渣和滤后灰水，经真空过滤系统过滤后的灰水重新进入电化学反应区内进行处理。在沉淀区得到的清水经过溢流堰进入溢流槽内，然后通过出管道送入进入灰水缓冲罐。优选地，还可向沉淀区的中上部通入工厂空气以促进高活性基团充分絮凝，并设置流量调节阀，根据需要调节空气流量。为了使沉淀区处理得到的清水满足系统回用要求，还需要加酸来调节清水的pH。酸罐中酸溶液通过计量泵送入溢流槽内或者送入溢流槽与灰水缓冲罐之间的管道中。通过灰水缓冲罐出口的pH在线分析，来控制酸计量泵的流量，使出口灰水pH控制在7.0到9.0之间。其中所加的酸包括但不限于盐酸、硝酸或硫酸。清水在灰水缓冲罐中经过灰水泵加压后大部分重新进入煤气化装置重复利用；少部分经过换热降温后排至污水处理系统。通过灰水缓冲罐水质来控制排至污水处理系统的水量。本专利技术的有益效果如下：本专利技术提供了一种处理煤气化灰水的系统和工艺，解决了煤气化污水排放量大、系统结垢的问题。本专利技术采用电化学絮凝的方法有效降低煤气化灰水中的硬度、浊度和悬浮物浓度，本专利技术的系统和工艺对于高硬度、高浊度和高悬浮物浓度的废水处理效率高，本专利技术所处理的废本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种处理煤气化灰水的系统，其特征在于，所述系统包括电化学反应区和沉淀区；其中，电化学反应区中放置有电絮凝反应器，所述电絮凝反应器采用铁合金材料或铝合金材料作为电极；沉淀池区布置有斜板和转动设备；电化学反应区的出口连接沉淀区入口。

【技术特征摘要】
1.一种处理煤气化灰水的系统，其特征在于，所述系统包括电化学反应区和沉淀区；其中，电化学反应区中放置有电絮凝反应器，所述电絮凝反应器采用铁合金材料或铝合金材料作为电极；沉淀池区布置有斜板和转动设备；电化学反应区的出口连接沉淀区入口。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括以下任一或其任意组合：a)碳酸钠溶液罐、碳酸钠溶液管道和计量泵；b)变换单元、变换冷凝液管道和计量泵；或c)脱硫脱碳单元、二氧化碳气体管线和流量调节阀。3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括灰水缓冲罐。4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，电化学反应区上部设有溢流槽，溢流槽通过管道与灰水缓冲罐连接。5.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述系统还包括碱罐、酸罐和计量泵，其中所述碱罐通过计量泵连接到电化学反应区，酸罐通过计量泵连接至溢流槽或者溢流槽与灰水缓冲罐之间的...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁金刚，韩勇，刘明亮，石剑，毛炜，尹冲，
申请(专利权)人：航天长征化学工程股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11