Shell粉煤气化污水回用循环工艺

摘要

本发明公开了一种氧化沉淀剂及其Shell粉煤气化污水回用循环工艺，解决了现有技术中粉煤气化污水回用率较低的问题。氧化沉淀剂的组份及各组份占沉淀剂总量的质量百分比为：有机高分子絮凝剂10～20％、无机高分子絮凝剂40～50％、氧化剂30～40％、天然化合物5～20％；本发明的Shell粉煤气化污水回用循环工艺，主要包括沉混凝-氧化沉淀-再氧化-超滤-反渗透，即在粉煤气化污水依次加入10～40mg/L混凝剂、10～60mg/L氧化沉淀剂、2～20g/L氧化剂进行预处理，降低污水的悬浮物和COD，然后再经过超滤和反渗透装置，出水直接回用于气化洗涤或循环冷却水系统，形成粉煤气化污水的回用循环工艺。

说明书

技术领域

本发明涉及氧化沉淀剂及其一种粉煤气化污水回用工艺，更具体地说涉及一种氧化沉淀剂及其Shell粉煤气化污水回用循环工艺。

背景技术

由于我国的能源现状是“多煤、少油、缺气”，因此煤气化技术已成为近年来研究开发的热点，其中壳牌(Shell)粉煤气化技术由于清洁、高效、单炉产气量大等特点受到了国内以煤为原料生产化肥的企业关注。

采用壳牌粉煤气化装置来生产粗合成气，原料煤中的碳在高温下进行部分氧化反应生成以CO和H₂为主的气体。其中氮、硫和金属等杂质在气化过程中部分转化为氨、氰化物、硫氧化合物以及重金属化合物等，这些有害物质大部分溶解在工艺过程的洗涤水中。此外在粗合成气的洗涤过程中，大量粒径极小的粉尘进入水中，使得洗涤水的悬浮物和浊度较高。

目前在气化炉的废水处理方面，国外多采用闪蒸、沉降及气提处理后送污水处理装置进行生化处理，对残留的微量无机氮和硫元素进行氧化，气提后的酸性水和处理后的洗涤水可以再循环使用。

在正常情况下，气化装置的废水经混凝沉淀、部分清水内部循环利用后，剩余少量的水排出，通过对排出水进行两级氧化处理后进初级污水处理场。这部分水的氨氮不高，但悬浮物很高，尤其是粒径极小的粉煤灰，极难去除，还含有少量的重金属。但在实际运行过程中，气化装置的实际供水量往往远大于设计值，由此导致气化工段实际排出污水量较大，而且目前许多企业的气化废水沉淀池的运行效率很低，经混凝沉淀后的出水中悬浮物的含量依然很高，主要是难以去除的细小颗粒物，使废水呈现浑浊的灰黑色。废水中的CN^-可以通过两级氧化去除，但这些废水中还含有一定量的有机物和重金属，难以去除，即使经过与净化废水、生活污水等混合，废水的污染因子仍然很高，达标排放压力很大。

强化混凝是目前混凝技术的研究热点，多通过提高混凝剂的电荷、无机混凝剂与有机高分子絮凝剂复合的方法。由于水中的颗粒物常常被有机物包覆，使其保持胶体颗粒的稳定性。本发明在沉淀过程中，加入氧化剂破坏有机物胶体颗粒的稳定性，从而达到强化混凝效果。

发明内容

本发明的目的是为了解决Shell粉煤气化污水回用工艺及其循环系统的现有技术中粉煤气化污水回用率较低的问题而提供了一种氧化沉淀剂，本发明的另一目的是提供了利用该氧化沉淀剂的Shell粉煤气化污水回用循环工艺，实现了污水的回用循环。

本发明的技术方案如下：一种氧化沉淀剂，其特征在于其组份及各组份占沉淀剂总量的质量百分比为：有机高分子絮凝剂10～20％、无机高分子絮凝剂40～50％、氧化剂30～40％、天然化合物5-20％。

优选上述的有机高分子絮凝剂为聚丙烯酰胺、聚丙烯酸或丙烯酰胺-二甲基烯丙基氯化铵聚合物；无机高分子絮凝剂为聚合硫酸铁、聚合氯化铝或聚合铝铁；氧化剂为次氯酸钠、亚氯酸钠或高氯酸钠；天然化合物为腐植酸或木质素磺酸盐。

上述氧化沉淀剂的制备方法为：按氧化沉淀剂配比称取有机高分子絮凝剂、无机高分子絮凝剂、氧化剂和天然化合物混合均匀即可。

本发明还提供了一种利用上述的氧化沉淀剂的Shell粉煤气化污水回用循环工艺，其具体步骤为：将粉煤气化污水依次加入混凝剂、氧化沉淀剂、氧化剂进行预处理，降低污水的悬浮物和COD，然后再经过超滤和反渗透装置，出水直接回用于气化洗涤或循环冷却水系统，形成粉煤气化污水的回用循环工艺。

以粉煤气化污水的体积为基准，优选上述的混凝剂的加入量为10～40mg/L，氧化沉淀剂的加入量为10～60mg/L，氧化剂的加入量为2-20g/L。

其中，优选上述的混凝剂为聚合硫酸铁、聚合氯化铝或聚合铝铁。所述的氧化剂为二氧化氯或次氯酸钠。

本发明中所述的超滤和反渗透装置可选用常规的超滤和反渗透装置，优选为陶氏超滤和反渗透装置。

有益效果：

本发明的Shell粉煤气化污水回用工艺及其循环系统具有节水、高效等特点，回用率达70％以上，对原有系统改动不大，可操作性强，具有广阔的推广应用前景。

具体实施方式

实施例1

将粉煤气化污水依次加入10mg/L聚合氯化铝、60mg/L氧化沉淀剂、10g/L二氧化氯进行预处理，然后再经过陶氏超滤和反渗透装置，出水直接回用于气化洗涤系统，形成粉煤气化污水的回用循环工艺，测定回水的水质，结果见表1。

按以下重量百分比的物质配制氧化沉淀剂：

氧化沉淀剂：聚丙烯酰胺10％、聚合硫酸铁铝50％、亚氯酸钠30％、腐植酸10％。

实施例2

按以下重量百分比的物质配制氧化沉淀剂：

氧化沉淀剂：聚丙烯酰胺15％、聚合氯化铝40％、次氯酸钠30％、腐植酸15％。

聚合氯化铝的投加量为15mg/L，氧化沉淀剂的投加量为50mg/L，10mg/L二氧化氯，其它同实施例1，不再重复，结果见表1。

实施例3

按以下重量百分比的物质配制氧化沉淀剂：

氧化沉淀剂：丙烯酰胺-二甲基烯丙基氯化铵聚合物15％、聚合铝铁45％、高氯酸钠30％、木质素磺酸盐10％。

聚合硫酸铁的投加量为30mg/L，氧化沉淀剂的投加量为35mg/L，5mg/L二氧化氯，其它同实施例1，不再重复，结果见表1。

实施例4

按以下重量百分比的物质配制氧化沉淀剂：

氧化沉淀剂：聚丙烯酸15％、聚合硫酸铁铝40％、高氯酸钠40％、腐植酸5％。

聚合氯化铝的投加量为40mg/L，氧化沉淀剂的投加量为30mg/L，20mg/L二氧化氯，其它同实施例1，不再重复，结果见表1。

实施例5

按以下重量百分比的物质配制氧化沉淀剂：

氧化沉淀剂：丙烯酰胺-二甲基烯丙基氯化铵聚合物10％、聚合硫酸铁铝40％、亚氯酸钠30％、腐植酸20％。

聚合氯化铝的投加量为40mg/L，氧化沉淀剂的投加量为20mg/L，20mg/L二氧化氯，其它同实施例1，不再重复，结果见表1。

实施例6

按以下重量百分比的物质配制氧化沉淀剂：

氧化沉淀剂：聚丙烯酸10％、聚合硫酸铁铝50％、次氯酸钠30％、木质素磺酸盐10％。

混凝剂的投加量为10mg/L，氧化沉淀剂的投加量为60mg/L，10mg/L次氯酸钠，其它同实施例1，不再重复，结果见表1。

实施例7

按以下重量百分比的物质配制氧化沉淀剂：

氧化沉淀剂：丙烯酰胺-二甲基烯丙基氯化铵聚合物15％、聚合氯化铝40％、亚氯酸钠35％、腐植酸10％。

聚合氯化铝的投加量为15mg/L，氧化沉淀剂的投加量为50mg/L，15mg/L次氯酸钠，其它同实施例1，不再重复，结果见表1。

实施例8

按以下重量百分比的物质配制氧化沉淀剂：

氧化沉淀剂：聚丙烯酰胺15％、聚合铁铝50％、次氯酸钠30％、木质素磺酸盐5％。

聚合铝铁的投加量为30mg/L，氧化沉淀剂的投加量为35mg/L，15mg/L次氯酸钠，其它同实施例1，不再重复，结果见表1。

实施例9

按以下重量百分比的物质配制氧化沉淀剂：

氧化沉淀剂：丙烯酰胺-二甲基烯丙基氯化铵聚合物20％、聚合硫酸铁铝40％、亚氯酸钠35％、腐植酸5％。

聚合铝铁的投加量为40mg/L，氧化沉淀剂的投加量为30mg/L，15mg/L次氯酸钠，其它同实施例1，不再重复，结果见表1。

实施例10

按以下重量百分比的物质配制氧化沉淀剂：

氧化沉淀剂：聚丙烯酸20％、聚合氯化铝45％、次氯酸钠30％、木质素磺酸盐5％。

聚合氯化铝的投加量为40mg/L，氧化沉淀剂的投加量为20mg/L，20mg/L次氯酸钠，其它同实施例1，不再重复，结果见表1。

表1 本发明的不同实施例的回水水质的主要指标对比表

  实施例  pH  电导率，μS/cm  Ca²⁺，mg/L  碱度，mg/L  Cl，mg/L  实施例1  7.56  76.2  5.24  20.4  31.8  实施例2  7.50  82.4  4.36  25.6  28.5  实施例3  7.42  86.6  4.22  26.4  24.6  实施例4  7.38  87.2  4.56  25.8  30.4  实施例5  7.26  90.6  4.32  28.2  32.8  实施例6  7.44  86.4  5.46  18.4  38.6  实施例7  7.42  88.6  4.66  24.4  40.5  实施例8  7.36  90.2  4.46  23.8  44.8  实施例9  7.24  97.4  4.82  24.2  40.2  实施例10  7.12  95.8  4.28  25.4  42.6

从表1可以看出，在本发明工艺处理粉煤气化污水后的水质为软水，可直接回用于Shell粉煤气化工艺中粗合成气的洗涤系统或循环冷却水系统。