一种造气含氨含氰含酚的循环水预处理方法及装置

摘要

本发明提供一种造气含氨含氰含酚的循环水预处理方法，具体是将造气循环水经过平流隔油池刮渣除油后，经破乳聚结，再加混凝剂、磁粉、絮凝剂析出的油乳液、胶体和悬浮固体沉淀物，该沉淀物将水中的油类污染物除去，磁粉循环利用。沉淀池上部出水经混凝、絮凝、气浮三个阶段，经投加混凝剂使油乳液、胶体和悬浮固体脱稳，产生小矾花，混凝后的污水加絮凝剂将矾花聚集为更牢固的矾花，絮凝水与饱含微气泡的循环水混合后进入气浮池，在气浮池表面形成均匀的油泥饼；经过处理后的水流入吸水井内再循环至气浮池入口，完成造气循环水预处理过程。造气循环水经预处理，降低水中油的含量，采用加载混凝除油器和气浮工艺去除了水中的浮油及分散油。

说明书

技术领域

本发明涉及一种造气循环水预处理装置及预处理方法，属于化工生产中水污染控制领 域。

背景技术

目前合成氨行业造气水大部分采用的预处理工艺为：循环水进入造气平流池，将部分 粉尘焦油自然沉降、经焦油隔油池除油刮渣，出水部分内部循环、部分外送。

该处理方式，造气循环水水质没有得到根本的处理与改善。且长时间的循环造成水质 较差，造成管道易结垢，喷头易堵，生产被动。同时，在环保要求日益增高的同时，实现 水质改善、污水零排放是生产的重要目标。

发明内容

本发明针对上述问题，提供了一种加载混凝除油装置及气浮池的组合装置对造气循环 水进行预处理。其中，加载混凝除油装置主要用于去除造气水中的浮油和粗分散油；气浮 使机械的和化学的油乳液失稳而被除去，采用微气泡以确保有效的气浮。

造气循环水随着原料煤的不同具有不同的组分，但油类物质是普遍存在的最大问题， 除油为预处理关键。本发明造气含氨含氰含酚的循环水预处理方法，包括如下步骤：

1)造气循环水经过平流隔油池刮渣除油后，通过投加破乳剂将乳化油脱稳、聚结，再投 加混凝剂、磁粉、絮凝剂加快析出的油乳液、胶体和悬浮固体沉淀物，该沉淀物输送至沉 淀池，将水中的油类污染物除去，沉淀池下部的磁粉通过分离回收实现循环利用；

该项技术是利用外加助沉剂磁粉的作用以增强絮凝达到高效沉降和过滤的目的。其原 理是向污水中投加少量混凝剂、助沉剂磁粉等与污染物絮凝结合成一体，然后通过高效沉 淀和助沉剂过滤将水中的油类污染物去除，助沉剂磁粉通过分离回收实现循环使用。

2)沉淀池上部的出水自流进入气浮池，气浮池内分为混凝、絮凝、气浮三个阶段，往混 凝池中投加混凝剂使油乳液、胶体和悬浮固体脱稳，产生小矾花，混凝后的污水流入絮凝 池，池内投加絮凝剂将矾花聚集为较大的、更为均匀和牢固的矾花，絮凝水与饱含微气泡 的循环水混合后进入气浮池，矾花与微气泡聚集在一起，在气浮池表面形成均匀的油泥饼， 然后油泥饼被刮入一个收集槽；经过处理后的水流入吸水井内，吸水井中的部分水量将在 泵的作用下，通过溶气罐循环至气浮池入口；

3)经步骤2)的循环后，气浮池中的出水经出水管道排出，进入蒸发系统；气浮池底部 的底泥送入污泥池，即，完成造气循环水预处理的过程。

所述的饱含微气泡的循环水是在完成步骤2)的过程后，空气经空气压缩装置被注入 溶气罐内，在循环水中溶解，然后含饱和空气的水通过压力释放装置送至气浮池的入口释 压，该释压装置产生50至80微米的气泡，即可得到饱含微气泡的循环水，该饱含微气泡 的循环水易附着在矾花上。

所述的破乳剂为聚氧乙烯、聚氧丙烯或烷基酚醛树脂中的一种或多种，其添加量为 50-120ppm。

所述的混凝剂为聚合氧化铝，其添加量为50-120ppm。

所述的絮凝剂为聚丙烯酰胺、聚合硫酸铁或聚合氯化铝中的一种或多种，其中，步骤 1)中的加入量为1-3ppm；步骤2)中的加入量为0.5-1ppm。

混凝池的停留时间为3min；絮凝池的池的停留时间为10min；气浮池的水循环比为 40％。

所述的蒸发系统是将气浮池中的出水，即预处理后的造气循环水升温至60℃后以20 m²/h的流量由上料泵送至再沸器管程进行蒸发浓缩，同时由锅炉来的饱和生蒸汽进入再 沸器的加热室课程进行换热冷凝，冷凝后的冷凝水经热水泵再返回锅炉房内重新利用；造 气循环水经蒸发浓缩后再送入闪蒸室内，在闪蒸室内经控压、控温后产生大量的二次蒸汽， 二次生蒸汽经过热、稳压后经闪蒸室顶部送入造气炉内再处理。

生蒸汽的压强控制为0.618MPa，生蒸汽温度控制为160℃；造气循环水经蒸发浓缩 后再送入闪蒸室内的蒸发量控制为19800kg/h；二次生蒸汽压强控制为0.199MPa，二次生 蒸汽温度控制为120℃；闪蒸室内液相温度控制为125℃，其中，液相与气相的有效温差 控制为34℃；闪蒸室顶部蒸汽压力控制为0.199MPa，闪蒸室内顶部至造气炉的二次蒸汽 量控制为17680m³/h。

本发明还提供一种造气含氨含氰含酚的循环水预处理方法所用的处理装置，该预处理 装置包括加载混凝除油装置、气浮装置及蒸发装置，其中，加载混凝除油装置包括混合池， 破乳剂的加药池，絮凝池、沉淀池；沉淀池上部经输料管与气浮池装置连接，沉淀池底部 经管道与泵连接后再与磁粉回收罐连接，磁粉回收罐再与污泥脱水装置；气浮池装置包括 混凝池及絮凝池，絮凝池底部经输料管与气浮池中间的输料管的底部连接，气浮池上端设 置有出水管道，气浮池底部及下部还设置有至污泥池的管道。

所述的蒸发装置包括再沸器、闪蒸室，饱和生蒸汽经输料管与再沸器上部连接，并联 通至加热室壳程连接；预处理后的造气循环水经输料管与再沸器的底部连接并联通至再沸 器管程；再沸器顶部经输料管与闪蒸室连接，闪蒸室顶部经输料管连接至造气炉；闪蒸室 底部与再沸器底部经输料管汇合后连接至原料池；再沸器下部经输料管连接至锅炉房。

本发明所述装置投运后，造气循环水经预处理，降低水中油的含量(水中油主要以乳 化油形式存在，表面悬浮少量的浮油)，采用加载混凝除油器和气浮工艺主要用于去除水 中的浮油及分散油。

附图说明

图1为加载混凝除油装置结构示意图。

图2为气浮装置结构示意图。

图3为蒸发装置

具体实施方式

实施例1

本发明采取刮渣、破乳沉淀、气浮的预处理方法除去造气循环水中的SS、浮油、乳 化油后，余下的氨、氰、酚等物质随水相进入蒸发系统，通过正压蒸发将氨、氰、酚等带 入蒸汽中进入造气系统作为汽化剂，氨、氰、酚等在造气炉内烧结而减少。该方法将含氨 含氰含酚的造气循环水经过预处理后送入蒸发系统产生蒸汽、后送入造气系统作为汽化 剂，除去了造气循环水中含有的有害物质氨、氰和酚等，减少有害物质在造气系统的循环 导致的对造气冷却、洗涤等系统工艺环节的恶化。

造气含氨含氰含酚的循环水预处理方法所用的处理装置，该能源污水预处理装置包括 加载混凝除油装置、气浮装置及蒸发装置，其中，加载混凝除油装置包括混合池，破乳剂 的加药池，絮凝池、沉淀池。

沉淀池上部经输料管与气浮池装置连接，沉淀池底部经管道与泵连接后再与磁粉回收 罐连接，磁粉回收罐再与污泥脱水装置。

气浮池装置包括混凝池及絮凝池，絮凝池底部经输料管与气浮池中间的输料管的底部 连接，气浮池上端设置有出水管道，气浮池底部及下部还设置有至污泥池的管道。

蒸发装置包括再沸器、闪蒸室，饱和生蒸汽经输料管与再沸器上部连接，并联通至加 热室壳程连接；预处理后的造气循环水经输料管与再沸器的底部连接并联通至再沸器管 程；再沸器顶部经输料管与闪蒸室连接，闪蒸室顶部经输料管连接至造气炉；闪蒸室底部 与再沸器底部经输料管汇合后连接至原料池；再沸器下部经输料管连接至锅炉房。

实施例2

一种典型造气污水COD：8000～10000mg/L；氨氮：2000～3000mg/L；酚：1000～ 1100mg/L；氰：0.8～1.1mg/L；pH：弱碱性；水温：60～80℃。

执行上述预处理方法，包括如下步骤：

1)造气循环水即能源污水经过平流隔油池刮渣除油后，通过投加破乳剂将乳化油脱稳、 聚结，再投加混凝剂、磁粉、絮凝剂加快析出的油乳液、胶体和悬浮固体沉淀物，该沉淀 物输送至沉淀池，将水中的油类污染物除去，沉淀池下部的磁粉通过分离回收实现循环利 用。

该项技术是利用外加助沉剂磁粉的作用以增强絮凝达到高效沉降和过滤的目的。 其原理是向污水中投加少量混凝剂、助沉剂磁粉等与污染物絮凝结合成一体，然后通过高 效沉淀和助沉剂过滤将水中的油类污染物去除，助沉剂磁粉通过分离回收实现循环使用。

本方案中的混合池分为破乳剂加药池、混凝池、加载混凝池、絮凝池。其中破乳剂投 加池中加破乳剂，破坏乳状油，使固相聚集，便于油的去除。

2)沉淀池上部的出水自流进入气浮池，气浮池内分为混凝、絮凝、气浮三个阶段，往混 凝池中投加混凝剂使油乳液、胶体和悬浮固体脱稳，产生小矾花，混凝后的污水流入絮凝 池，池内投加絮凝剂将矾花聚集为较大的、更为均匀和牢固的矾花，絮凝水与饱含微气泡 的循环水混合后进入气浮池，矾花与微气泡聚集在一起，在气浮池表面形成均匀的油泥饼， 然后油泥饼被刮入一个收集槽；经过处理后的水流入吸水井内，吸水井中的部分水量将在 泵的作用下，通过溶气罐循环至气浮池入口。

3)经步骤2)的循环后，气浮池中的出水经出水管道排出，排出的水进入蒸发系统；气 浮池底部的底泥送入污泥池，即，完成造气循环水预处理的过程。

所述的饱含微气泡的循环水是在完成步骤2)的过程后，空气经空气压缩装置被注入 溶气罐内，在循环水中溶解，然后含饱和空气的水通过压力释放装置送至气浮池的入口释 压，该释压装置产生50至80微米的气泡，即可得到饱含微气泡的循环水，该饱含微气泡 的循环水易附着在矾花上。

所述的破乳剂为聚氧乙烯、聚氧丙烯或烷基酚醛树脂中的一种或多种，其添加量为 50-120ppm。

所述的混凝剂为聚合氧化铝，其添加量为50-120ppm。

所述的絮凝剂为聚丙烯酰胺、聚合硫酸铁或聚合氯化铝中的一种或多种，其中，步骤 1)中的加入量为1-3ppm；步骤2)中的加入量为0.5-1ppm。

本发明在实际运行过程中其参数如下：

参数 单位 设计值 混凝池 座 2 单池停留时间 min 3 单池有效容积 m³1

参数 单位 设计值 絮凝池 座 2 单池停留时间 min 10 单池有效容积 m³3.5

参数 单位 设计值 气浮池 座 2 有效直径 m 3 水循环比 m 40％

加药系统中

混凝剂

设计采用固体PAC作为混凝剂。通过配置池配置成液体后通过加药泵投加到相应的 工艺池中。

加载混凝除油器投加量：100mg/l，以纯Al₂O₃计。

Unibub^TM气浮池投加量：100mg/l，以纯Al₂O₃计。

絮凝剂

采用固体聚丙烯酰胺作为絮凝剂。在加药间内，安装自动化的聚合物制备装置以将固 体聚合物溶解成2g/l的液体聚合物进行投加。将液体聚合物在线稀释至0.1～0.2g/L后再投 加到水中。采用90％纯度固体粉末。

加载混凝除油器絮凝池投加量：2mg/l。

Unibub^TM气浮絮凝池投加量：1mg/l。

破乳剂

采用聚氧乙烯为破乳剂，加载混凝除油器破乳剂投加量：100mg/l。

磁粉

磁粉投加为一次性投加，后续定期少量补充损失量，磁粉回收率90％～95％。

污泥产量

污泥主要来源：

加载混凝除油器产泥；

Unibub^TM气浮池的底泥和浮渣；

产泥量：310DSkg/d

由于泥量较小，不单独设置处理系统，由场区统一污泥处理系统进行处理。

设计出水水质：SS≤30mg/L，非溶解性油≤100mg/L。

实施例3

实施例2中气浮池中的出水，即预处理后的造气循环水升温至60℃后以20m²/h的流 量由上料泵送至再沸器管程进行蒸发浓缩，同时由锅炉来的饱和生蒸汽进入再沸器的加热 室课程进行换热冷凝，冷凝后的冷凝水经热水泵再返回锅炉房内重新利用；造气循环水经 蒸发浓缩后再送入闪蒸室内，在闪蒸室内经控压、控温后产生大量的二次蒸汽，二次生蒸 汽经过热、稳压后经闪蒸室顶部送入造气炉内再处理。该过程所用的装置为蒸发装置，其 蒸发装置的处理量为20m³/h，气浮中出水的水质量参数：成分：SS<30mg/L；油：肉眼看 不出；酚：700～1000mg/L；电导率：25μS/cm；盐分：1％；原料比重：1000kg/m³；pH 值：8～9；处理量：20m³/h。

再沸器两台(一台碳钢，一台钛材)，闪蒸室碳钢。

蒸发过程中会有少量盐分析出，需定期采出再处理。

该过程中，生蒸汽的压强控制为0.618MPa，生蒸汽温度控制为160℃；造气循环水 经蒸发浓缩后再送入闪蒸室内的蒸发量控制为19800kg/h；二次生蒸汽压强控制为 0.199MPa，二次生蒸汽温度控制为120℃；闪蒸室内液相温度控制为125℃，其中，液相 与气相的有效温差控制为34℃；闪蒸室顶部蒸汽压力控制为0.199MPa，闪蒸室内顶部至 造气炉的二次蒸汽量控制为17680m³/h。

本系统中会产生少量不凝气，长期积累会在冷凝侧的局部形成较高的浓度，导致传 热效率明显下降，所以在再沸器加热室设有专用的不凝气体排出口，在蒸发过程中随时打 开不凝气阀门进行定期排出，以提高传热效率。

针对料液物性及蒸发目的、要求，蒸发器选用自然循环蒸发器，自然循环蒸发器在蒸 发过程中，料液进入加热室加热升温，由于未达到该状态下的饱和温度，溶液并不沸腾。 随着加热和管内压强的降低，当溶液的温度达到该状态下的饱和压强后，开始沸腾，从而 产生大量气泡，溶液的密度也随之减小，这样在沸腾管中的汽液混合物和循环管侧的未沸 腾的料液间存在的密度差，形成了外热式自然循环蒸发器的循环推动力。为了防止结垢和 晶析，加热管应在完全浸没状态下操作。这种蒸发器适用于结垢不严重和腐蚀性较小溶液 的蒸发浓缩，其优点为结构简单，便于制造，动力消耗低。本过程中产生的能耗为：系统 处理量：20m³/h；系统蒸发量：19.8t/h；蒸汽消耗：26.1t/h；装机功率：16.5kw。