本发明涉及一种煤气化灰水的处理工艺及设备。
背景技术：
煤气化装置排出的黑水需要对其悬浮物和固体颗粒进行固液分离后，一部分灰水作为外排废水进入全厂废水处理装置，另一部分灰水返回系统回用。沉降和分离效果的高低直接影响外排水量和返回系统的水质。若沉降和分离效果好，则外排水量少，返回系统回用的灰水水质好，可以延长装置的稳定运行周期；若沉降和分离效果差，则会增加外排水量，返回系统回用的灰水水质差，增加了管线和设备结垢的风险。
cn201710160557.5公开了一种煤气化灰水或黑水的电化学除硬除浊的处理方法，通过对待处理的煤气化黑水先进行电化学处理，处理后生成絮凝核并形成絮凝核网，调节处理后的黑水ph值为7～14，使煤气化灰水或黑水中的结垢性离子反应生成沉淀物，然后进入沉淀区，沉淀处理后，沉淀物送入污泥处理装置。该方法虽然能够降低煤气化灰水或黑水的硬度，降低系统结垢和污堵的风险，但是灰水系统的含固量较高的黑水直接进入电絮凝装置，会造成絮凝装置中出现固体大颗粒在电极板表面的沉积、冲刷磨蚀设备的问题，影响装置的稳定运行。
cn106630307a公开了一种处理煤气化灰水的系统和方法，该方法包括电化学反应区和沉淀区。煤气化灰水首先进入电絮凝反应器，电絮凝反应器中通入空气，在反应器中形成高效吸附基团，然后在沉淀区调节水质的ph值和碱度，使ca2+、mg2+离子沉淀，从而降低灰水的硬度。沉淀物通过渣浆泵送入真空过滤系统进行过滤，而沉淀后得到的清水送入灰水缓冲罐。该方法虽然能够降低灰水的硬度，但是该系统设置比较复杂，需要增加的沉降槽、电絮凝反应器等，投资较大。
上述现有煤气化装置排出的黑水利用絮凝剂对其悬浮物进行处理，在沉降槽中进行重力沉降分离，考虑到沉降速度的局限，导致沉降槽规格尺寸较大；同时，悬浮物在沉降槽中的重力沉降分离效果并不理想。实际运行中，存在相当的悬浮物带入沉降槽的澄清液中。此外，在沉降槽中并未对灰水中的钙镁离子进行去除，灰水中的总硬度并未得到有效的降低。因此，此方法导致沉降槽的澄清液外排水量较大，返回系统中的灰水由于钙镁离子的影响，增加了设备和管道结垢的风险。
技术实现要素：
本发明所要解决的第一个技术问题是针对现有技术的现状，提供一种可以有效解决目前现有装置沉降槽规格尺寸大、管线和设备结垢速率快、外排废水量多等缺陷的煤气化灰水的处理工艺，该工艺可最大程度地降低回用灰水中颗粒、悬浮物和硬度，延长装置的运行周期。
本发明所要解决的第二个技术问题是针对现有技术的现状，提供一种用于实现上述煤气化灰水的处理工艺的设备。
本发明解决至少一个上述技术问题所采用的技术方案为：一种煤气化灰水的处理工艺，其特征在于包括以下步骤：
(1)来自上游煤气化装置的黑水闪蒸和灰水处理工序的高氨氮、高悬浮物和高硬度的黑水在沉降槽进行粗效重力液固分离后，澄清液溢流至灰水槽中，沉降的固相经加压后输送至真空抽滤机中进行强制液固分离；
(2)所得滤液利用重力流流至沉降槽或滤液槽中，滤液槽中滤液经加压后送至磨煤机，滤饼送至界外；
(3)灰水槽中的灰水经加压后送至电絮凝一体式设备中进行电絮凝处理，处理后的灰水分别输送至锁斗冲洗水罐、除氧器和下游废水处理装置。
优选地，上述的煤气化灰水的处理工艺包括以下步骤：
(1)来自上游煤气化装置的黑水闪蒸和灰水处理工序的高氨氮、高悬浮物和高硬度的0.1～0.2mpag、45℃黑水在沉降槽进行粗效重力液固分离后，澄清液溢流至灰水槽中，沉降的固相利用沉降槽底流泵加压至0.2～0.3mpag输送至真空抽滤机中进行强制液固分离；
(2)滤液利用重力流流至沉降槽或滤液槽中，滤液槽中滤液再利用滤液泵加压至0.3～0.4mpag后送至磨煤机，滤饼送至界外；
(3)灰水槽中灰水利用灰水泵加压至0.4～0.5mpag后送至电絮凝一体式设备中进行电絮凝处理，处理后的灰水分别输送至锁斗冲洗水罐、除氧器和下游废水处理装置。
在上述方案中，所述电絮凝一体式设备进行电絮凝处理的电流密度为5～15ma/cm2，极板间距为5～20mm，停留时间为1～3min。
步骤(3)结束后，本发明的灰水的总硬度去除率大于70％，外排废水量的降低量大于/等于30％。
一种用于实现上述煤气化灰水的处理工艺的设备，其特征在于包括：
沉降槽，用于对来自上游煤气化装置的黑水闪蒸和灰水处理工序的高氨氮、高悬浮物和高硬度黑水进行粗效重力液固分离；
灰水槽，设于所述沉降槽的下游，用于接收沉降槽中得到的澄清液；
电絮凝一体式设备，设于灰水槽的下游，用于接收灰水槽中的灰水并进行电絮凝处理，该电絮凝一体式设备具有用于将处理后的物料分别根据终端设备用量不同输往锁斗冲洗水罐、除氧器、下游废水预处理装置的输出口；
真空抽滤机，用于接收所述沉降槽输出的固相并对该固相进行强制固液分离，所述真空抽滤机的底部具有用于将所得滤液的至少部分输往沉降槽的第一管道，以及用于将所得滤饼送外界外的输出端；以及
滤液槽，设于所述真空抽滤机的下游，用于接收真空抽滤机输出的部分滤液，所述真空抽滤机的底部具有用于将所得滤液的部分输往滤液槽的第二管道。
优选地，所述沉降槽与真空抽滤机之间设置有用于为沉降槽底部的固相输送提供动力的沉降槽底流泵。
优选地，所述灰水槽与电絮凝一体式设备之间设置有用于为灰水的输送提供动力的灰水泵。电絮凝一体化设备放置灰水泵出口，充分利用了灰水的自有压头，降低了能耗，在加压状态下，可以有效降低水中氢气的生成速率，提高装置安全性，同时，可以降低设备和管线的结垢速率，延长装置的连续操作周期。
优选地，所述滤液槽的输出端上设置有用于为滤液输往磨煤机提供动力的滤液泵。
优选地，所述电絮凝一体式设备的输出端上设置有用于对输往下游废水处理装置的物料进行冷却的灰水冷却器。
本发明首先利用沉降槽进行粗效分离，然后利用电絮凝一体式设备进行高效分离，降低了整个煤气化水系统中悬浮物和钙镁离子总硬度，降低了沉降槽规格尺寸，同时减少占地面积、投资成本，最终提高了装置的经济性。
传统电解设备均为常压设备，电解后的灰水需再次利用泵送至煤气化水系统中，较大程度上消耗了电能，经济性不佳，而本发明工艺的电絮凝一体式设备为带压设备，充分利用灰水泵自有压头使灰水送至电解设备，可以充分蓄积灰水泵出口的扬程，电离后的灰水压损较小，水电解速率低，氢气生成含量少，不需要再次增压就可以返回煤气化水系统中，降低了装置的能耗。本发明经过电絮凝一体式设备处理后的灰水悬浮物和钙镁总硬度会得到较大程度的改善，一方面可以减少外排灰水量，降低了下游废水处理装置的规模和投资；另一方面，由于减少了外排灰水量，也减少了煤气化水系统中补充的新鲜水量，达到了节能降耗的目的。
本发明利用电絮凝一体式设备方法降低煤气化灰水循环系统中钙镁离子浓度和悬浮物，同时还可以降低下游废水处理装置处理负荷、入口灰水总硬度和氨氮含量。
与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明中，首先煤气化产生的黑水先进入沉降槽进行粗分，达到去除大部分悬浮物的目的，沉降槽的澄清液利用灰水泵送至电絮凝一体式设备进行细分，利用铁板或铝板电离的al3+或fe2+和阴极板生成的oh–，络合生成高活性羟基络合物，对灰水中的悬浮物和钙镁离子进行除硬处理，同时可以去除澄清液中的悬浮物，经过电絮凝一体式设备后的灰水中的钙镁离子能够得到～70％去除率，悬浮物可以得到～99％去除率，经过电絮凝一体式设备后的灰水由于水质改善，一方面可以减少外排的灰水量，同时返回系统中的灰水由于硬度和悬浮物降低，可以减轻设备和管线结垢的风险，提高装置操作安全性。
附图说明
图1为本发明实施例的工艺设备流程图。
具体实施方式
以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。
如图1所示，本实施例煤气化灰水的处理工艺包括以下步骤：
(1)来自上游煤气化装置的黑水闪蒸和灰水处理工序的高氨氮、高悬浮物和高硬度的0.1～0.2mpag、45℃黑水在沉降槽1进行粗效重力液固分离后，澄清液溢流至灰水槽2中，沉降的固相利用沉降槽底流泵7加压至0.2～0.3mpag输送至真空抽滤机5中进行强制液固分离；
(2)滤液利用重力流流至沉降槽1或滤液槽4中，滤液槽4中滤液再利用滤液泵9加压至0.3～0.4mpag后送至磨煤机，滤饼送至界外；
(3)灰水槽2中灰水利用灰水泵8加压至0.4～0.5mpag后送至电絮凝一体式设备3中进行电絮凝处理，处理后的灰水分别输送至锁斗冲洗水罐、除氧器和下游废水处理装置。
上述电絮凝一体式设备3采用的电流密度为5～15ma/cm2，极板间距为5～20mm，停留时间为1～3min，灰水的总硬度去除率可达到70％以上，可以降低外排废水量30％以上。
本实施例用于实现上述煤气化灰水的处理工艺的设备包括：
沉降槽1，用于对来自上游煤气化装置的黑水闪蒸和灰水处理工序的高氨氮、高悬浮物和高硬度黑水进行粗效重力液固分离；
灰水槽2，设于沉降槽1的下游，用于接收沉降槽1中得到的澄清液；
电絮凝一体式设备3，设于灰水槽2的下游，用于接收灰水槽2中的灰水并进行电絮凝处理，该电絮凝一体式设备3具有用于将处理后的物料分别根据终端设备用量不同输往锁斗冲洗水罐、除氧器、下游废水预处理装置的输出口；
真空抽滤机5，用于接收沉降槽1输出的固相并对该固相进行强制固液分离，真空抽滤机5的底部具有用于将所得滤液的部分输往沉降槽1的第一管道，以及用于将所得滤饼送外界外的输出端；以及
滤液槽4，设于真空抽滤机5的下游，用于接收真空抽滤机5输出的部分滤液，真空抽滤机5的底部具有用于将所得滤液的部分输往滤液槽4的第二管道。
上述沉降槽1与真空抽滤机5之间设置有用于为沉降槽1底部的固相输送提供动力的沉降槽底流泵7。灰水槽2与电絮凝一体式设备3之间设置有用于为灰水的输送提供动力的灰水泵8。电絮凝一体化设备3放置灰水泵出口，充分利用了灰水的自有压头，降低了能耗，在加压状态下，可以有效降低水中氢气的生成速率，提高装置安全性，同时，可以降低设备和管线的结垢速率，延长装置的连续操作周期。
滤液槽4的输出端上设置有用于为滤液输往磨煤机提动动力的滤液泵9。电絮凝一体式设备3的输出端上设置有用于对输往下游废水预处理装置的物料进行冷却的灰水冷却器6。
以水煤浆气化工艺产生的400m3/h黑水作为计算基准对本实施例的工艺及设备进行说明。来自水煤浆气化装置的黑水首先进入沉降槽1进行初步的重力沉降分离。沉降后的澄清液利用灰水泵8送至电絮凝一体式设备3进行细分去除悬浮物和钙镁离子。电离后的灰水一部分外排，一部分返回系统进行回用。
上表与本发明工艺与现有处理工艺的相关数据，从上表可以看出：若采用常规重力沉淀工艺，沉降槽的规格尺寸较大，达到
技术特征：
1.一种煤气化灰水的处理工艺，其特征在于包括以下步骤：
(1)来自上游煤气化装置的黑水闪蒸和灰水处理工序的高氨氮、高悬浮物和高硬度的黑水在沉降槽进行粗效重力液固分离后，澄清液溢流至灰水槽中，沉降的固相经加压后输送至真空抽滤机中进行强制液固分离；
(2)所得滤液利用重力流流至沉降槽或滤液槽中，滤液槽中滤液经加压后送至磨煤机，滤饼送至界外；
(3)灰水槽中的灰水经加压后送至电絮凝一体式设备中进行电絮凝处理，处理后的灰水分别输送至锁斗冲洗水罐、除氧器和下游废水处理装置。
2.根据权利要求1所述的煤气化灰水的处理工艺，其特征在于包括以下步骤：
(1)来自上游煤气化装置的黑水闪蒸和灰水处理工序的高氨氮、高悬浮物和高硬度的0.1～0.2mpag、45℃黑水在沉降槽进行粗效重力液固分离后，澄清液溢流至灰水槽中，沉降的固相利用沉降槽底流泵加压至0.2～0.3mpag输送至真空抽滤机中进行强制液固分离；
(2)滤液利用重力流流至沉降槽或滤液槽中，滤液槽中滤液再利用滤液泵加压至0.3～0.4mpag后送至磨煤机，滤饼送至界外；
(3)灰水槽中灰水利用灰水泵加压至0.4～0.5mpag后送至电絮凝一体式设备中进行电絮凝处理，处理后的灰水分别输送至锁斗冲洗水罐、除氧器和下游废水处理装置。
3.根据权利要求2所述的煤气化灰水的处理工艺，其特征在于：所述电絮凝一体式设备进行电絮凝处理的电流密度为5～15ma/cm2，极板间距为5～20mm，停留时间为1～3min。
4.根据权利要求3所述的煤气化灰水的处理工艺，其特征在于：步骤(3)结束后，灰水的总硬度去除率大于70％，外排废水量的降低量大于/等于30％。
5.一种用于实现权力要求1～4中任一权利要求所述煤气化灰水的处理工艺的设备，其特征在于包括：
沉降槽，用于对来自上游煤气化装置的黑水闪蒸和灰水处理工序的高氨氮、高悬浮物和高硬度黑水进行粗效重力液固分离；
灰水槽，设于所述沉降槽的下游，用于接收沉降槽中得到的澄清液；
电絮凝一体式设备，设于灰水槽的下游，用于接收灰水槽中的灰水并进行电絮凝处理，该电絮凝一体式设备具有用于将处理后的物料分别根据终端设备用量不同输往锁斗冲洗水罐、除氧器、下游废水预处理装置的输出口；
真空抽滤机，用于接收所述沉降槽输出的固相并对该固相进行强制固液分离，所述真空抽滤机的底部具有用于将所得滤液的至少部分输往沉降槽的第一管道，以及用于将所得滤饼送外界外的输出端；以及
滤液槽，设于所述真空抽滤机的下游，用于接收真空抽滤机输出的部分滤液，所述真空抽滤机的底部具有用于将所得滤液的部分输往滤液槽的第二管道。
6.根据权利要求5所述的设备，其特征在于：所述沉降槽与真空抽滤机之间设置有用于为沉降槽底部的固相输送提供动力的沉降槽底流泵。
7.根据权利要求5所述的设备，其特征在于：所述灰水槽与电絮凝一体式设备之间设置有用于为灰水的输送提供动力的灰水泵。
8.根据权利要求5所述的设备，其特征在于：所述滤液槽的输出端上设置有用于为滤液输往磨煤机提动动力的滤液泵。
9.根据权利要求5～9中任一权利要求所述的设备，其特征在于：所述电絮凝一体式设备的输出端上设置有用于对输往下游废水预处理装置的物料进行冷却的灰水冷却器。
技术总结
本发明涉及一种煤气化灰水的处理工艺及设备，本发明首先煤气化产生的黑水先进入沉降槽进行粗分，达到去除大部分悬浮物的目的，沉降槽的澄清液利用灰水泵送至电絮凝一体式设备进行细分，利用铁板或铝板电离的Al3+或Fe2+和阴极板生成的OH‑，络合生成高活性羟基络合物，对灰水中的悬浮物和钙镁离子进行除硬处理，同时可以去除澄清液中的悬浮物，经过电絮凝一体式设备后的灰水中的钙镁离子能够得到～70％去除率，悬浮物可以得到～99％去除率，经过电絮凝一体式设备后的灰水由于水质改善，一方面可以减少外排的灰水量，同时返回系统中的灰水由于硬度和悬浮物降低，可以减轻设备和管线结垢的风险，提高装置操作安全性。
技术开发人、权利持有人：冯亮杰;韩振飞;赵国忠;刘俊;孙志刚;李晓黎;吴嘉昀;杨宏泉;邵迪;郭晶晶;宋怡
