一種高暫時(shí)硬度的煤氣化灰水的軟化方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種高暫時(shí)硬度的煤氣化灰水的軟化方法，通過向灰水中加入氫氧化鈉固體或水溶液，使鈣鎂離子以碳酸鈣和氫氧化鎂的形式沉降下來，總硬度去除率可高達(dá)85%以上。本發(fā)明提供的技術(shù)方案只需一次加藥，操作簡(jiǎn)單易行，且過程所產(chǎn)生的污泥量較少，軟化效果顯著。本發(fā)明尤其適合于水煤漿氣化灰水的軟化處理，經(jīng)本方法處理后，一方面可降低灰水處理系統(tǒng)分散劑和阻垢劑的添加量至原來的40-50%，同時(shí)大幅度緩解灰水系統(tǒng)管道、設(shè)備的結(jié)垢和堵塞現(xiàn)象，進(jìn)而提高灰水循環(huán)過程的經(jīng)濟(jì)性；另一方面，對(duì)于系統(tǒng)排放至污水處理的灰水，無(wú)需再進(jìn)行石灰純堿法降硬處理，而直接進(jìn)生化處理工序。
【專利說明】一種高暫時(shí)硬度的煤氣化灰水的軟化方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及廢水處理【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種高暫時(shí)硬度的煤氣化灰水的軟化方 法。

【背景技術(shù)】
[0002] 煤炭是我國(guó)儲(chǔ)量最多，分布最廣的化石能源，有關(guān)部門的最新預(yù)測(cè)表明，我國(guó)煤炭 可采儲(chǔ)量達(dá)2040億噸，而石油和天然氣可采儲(chǔ)量分別為212億噸和22萬(wàn)立方米，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于 煤炭的可使用量，這種以煤為主的消費(fèi)特點(diǎn)，決定了清潔高效利用煤炭，是我國(guó)發(fā)展低碳經(jīng) 濟(jì)的基石。
[0003] 水煤漿氣化作為提高煤炭利用率最有效的潔凈煤技術(shù)，是我國(guó)近年來所建裝置最 多的煤氣化工藝。
[0004] 水煤漿氣化灰水主要來源于氣化爐的急冷水和氣化工序的洗滌水，其中除含有包 括氨氮、硫化物(硫化氫、硫酸根)、氯化物、氰化物等有害物質(zhì)外，另一個(gè)顯著的特點(diǎn)，就是 硬度高(一般在900-1200mg/L (以CaCOjf))，這是由于在煤制漿過程中，需要添加助熔劑 以改善煤氣化條件，因而不同程度（因煤種而異）地引入了鈣、鎂離子。
[0005] 為節(jié)約水資源，煤氣化灰水經(jīng)三級(jí)閃蒸降溫及脫除溶解氣體，再經(jīng)絮凝、沉淀等過 程處理后循環(huán)使用。為避免灰水中氨氮、鈣鎂離子及其它有害組分的累積，通常抽出5-10% 的灰水排放至污水處理。
[0006] 由于水煤漿氣化灰水硬度高，為維持灰水處理系統(tǒng)的正常穩(wěn)定運(yùn)行，需要在過程 的不同部位分別投加分散劑或阻垢劑，據(jù)統(tǒng)計(jì)，在灰水處理系統(tǒng)的操作成本中，僅添加劑一 項(xiàng)就達(dá)1. 5-2元/噸灰水。因此尋求合適的降低灰水硬度方法，以期大幅度降低分散劑投 加量，對(duì)于降低操作成本、提高灰水系統(tǒng)的長(zhǎng)周期穩(wěn)定運(yùn)行，具有重要意義。
[0007] 常見的水軟化方法有：離子交換法、膜分離法和化學(xué)加藥法。前兩種軟化方法常用 于水的精細(xì)處理，如電子工業(yè)的特殊用水和高中壓鍋爐的汽化用水等。煤氣化灰水污堵物 種類繁多，顯然不適于使用離子交換樹脂的離子交換法，更不適于采用需要對(duì)水進(jìn)行精細(xì) 處理的納濾和反滲透的膜分離法。
[0008] 化學(xué)加藥法中石灰純堿法最為普遍，一般情況下，對(duì)于暫時(shí)硬度含量低的灰水，石 灰純堿法能取得較為理想的效果；而對(duì)于暫時(shí)硬度含量高的灰水，因灰水本身中就含有大 量的碳酸氫根離子，只需將它們轉(zhuǎn)換成碳酸根離子，并調(diào)節(jié)到一定的pH值，就能與灰水中 的鈣鎂離子結(jié)合生成沉淀，無(wú)需再通過加入碳酸鈉來引入額外的碳酸根離子就能將灰水的 硬度大量去除。在這種情況下，石灰純堿法因第一次加藥引入了鈣離子，而這部分鈣離子又 需通過第二次加藥引入碳酸鈉去除，沒有充分利用到自身碳酸氫根離子含量高的優(yōu)勢(shì)，需 要兩次加藥，不僅操作復(fù)雜，而且成本增加，泥量增大，非常不經(jīng)濟(jì)。而如果僅僅投加石灰， 則只能除去暫時(shí)硬度，且效果非常有限。
[0009] 專利號(hào)為CN102285722B (-種煤氣化灰水回用的處理方法）的發(fā)明，涉及的一種 煤氣化工藝灰水回用的處理方法，是在工業(yè)用水實(shí)踐中常用的石灰純堿軟化處理工藝。
[0010] 對(duì)于暫時(shí)硬度較高的煤氣化灰水，本發(fā)明提供了一種經(jīng)濟(jì)、有效的降硬處理方法， 相比較石灰純堿法，具有工藝簡(jiǎn)短、操作成本低廉等特點(diǎn)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0011] 針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種高暫時(shí)硬度的煤氣化灰水的軟化方法。 該方法充分利用灰水自身碳酸氫根含量高的優(yōu)勢(shì)，只需一次性加入氫氧化鈉，就能使硬度 去除率高達(dá)85%以上，且所產(chǎn)生的泥量較少。不僅操作簡(jiǎn)便，而且運(yùn)行成本較低，軟化效果 明顯。
[0012] 本發(fā)明通過如下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)：對(duì)于暫時(shí)硬度含量很高的煤氣化灰水，加入氫 氧化鈉在一定的溫度下反應(yīng)一段時(shí)間，使得灰水中鈣鎂離子轉(zhuǎn)換成碳酸鈣和氫氧化鎂沉 淀，沉淀物經(jīng)停留沉降去除后，上層清液出水的硬度能顯著地下降。
[0013] 所述的煤氣化灰水，其中碳酸根和碳酸氫根離子的總含量不小于鈣鎂離子的總含 量（以摩爾含量計(jì))。
[0014] 所述的氫氧化鈉，為固體或者含不同濃度氫氧化鈉的水溶液，其中有效NaOH的含 量為灰水中碳酸氫根離子摩爾量的1~2倍，加藥完后灰水的pH值為8. 5~10。
[0015] 所述的反應(yīng)溫度為灰水處理系統(tǒng)真空閃蒸的出水溫度，為4(T70°C，反應(yīng)時(shí)間為 5~60分鐘。
[0016] 所述的沉淀物沉降時(shí)的停留時(shí)間為2(Γ120分鐘。
[0017] 所述沉淀物沉降時(shí)，為了強(qiáng)化沉淀效果，減少沉淀時(shí)間，可以加入少量的助凝劑， 如ΡΑΜ，濃度為：T5ppm，使出水水質(zhì)更好，也能減少沉淀池的投資。
[0018] 本發(fā)明的有益效果：充分利用高暫時(shí)硬度的煤氣化灰水自身碳酸氫根含量高的特 點(diǎn)，通過加入氫氧化鈉將碳酸氫根離子轉(zhuǎn)換成碳酸根離子，從而使鈣鎂離子沉淀下來。只需 一次加藥，且未引入額外的硬度，產(chǎn)生的泥量少，成本低，效果顯著。

【具體實(shí)施方式】
[0019] 以下通過實(shí)施例進(jìn)一步舉例說明，但下述實(shí)施例僅有助于進(jìn)一步理解本發(fā)明，并 不限制本發(fā)明的內(nèi)容。 實(shí)施實(shí)例某煤化工廠煤氣化灰水的軟化 取某煤化工廠煤氣化灰水原水2L，對(duì)其水質(zhì)進(jìn)行分析，結(jié)果列于表1中。用本發(fā)明所述 的氫氧化鈉法(實(shí)驗(yàn)組）進(jìn)行軟化處理，同時(shí)為了比較，另取兩份同樣的灰水，分別用石灰法 (比較組1)和石灰純堿法（比較組2)進(jìn)行處理，結(jié)果見表1。具體操作如下： 實(shí)驗(yàn)組：取灰水原水2L，在45度左右，加入固體氫氧化鈉1. 19 g，攪拌10分鐘后，靜置 沉淀60分鐘，取上清液進(jìn)行分析測(cè)試。
[0020] 比較組1 :取灰水原水2L，在45度左右，加入生石灰(純度81%)0. 86 g，攪拌10分 鐘后，靜置沉淀60分鐘，取上清液進(jìn)行分析測(cè)試。
[0021] 比較組2 :取灰水原水2L，在45度左右，加入生石灰(純度81%)0. 86 g，攪拌10分 鐘后，靜置沉淀60分鐘；再取上清液1L，測(cè)試出剩余鈣鎂離子的含量后，加入等當(dāng)量的碳酸 鈉1. 03 g攪拌10分鐘，靜置60分鐘后，取上清液進(jìn)行分析測(cè)試。
[0022] 表1本發(fā)明所述氫氧化鈉法(實(shí)驗(yàn)組)、石灰法（比較組1)和石灰純堿法（比較組 2)軟化某煤氣化灰水的實(shí)驗(yàn)結(jié)果

【權(quán)利要求】
1. 一種高暫時(shí)硬度的煤氣化灰水的軟化方法，其特征在于：對(duì)于暫時(shí)硬度含量很高的 煤氣化灰水，加入氫氧化鈉在一定的溫度下反應(yīng)一段時(shí)間，使得灰水中鈣鎂離子轉(zhuǎn)換成碳 酸鈣和氫氧化鎂沉淀，沉淀物經(jīng)停留沉降去除，上層清液出水的硬度能顯著地下降。
2. 如權(quán)利要求1所述的一種高暫時(shí)硬度的煤氣化灰水的軟化方法，其特征在于：所述 煤氣化灰水中的碳酸根和碳酸氫根離子的總含量不小于鈣鎂離子的總含量（以摩爾含量 計(jì))。
3. 如權(quán)利要求1所述的一種高暫時(shí)硬度的煤氣化灰水的軟化方法，其特征在于：所述 氫氧化鈉可以是固體或者含不同濃度氫氧化鈉的水溶液，其中有效NaOH的含量為灰水中 碳酸氫根離子摩爾量的1~2倍。
4. 如權(quán)利要求1所述的一種高暫時(shí)硬度的煤氣化灰水的軟化方法，其特征在于：加入 氫氧化鈉后灰水的pH值為8. 5~10。
5. 如權(quán)利要求1所述的一種高暫時(shí)硬度的煤氣化灰水的軟化方法，其特征在于：所述 反應(yīng)溫度為灰水處理系統(tǒng)真空閃蒸的出水溫度，為4(T70°C ;反應(yīng)時(shí)間為5飛0分鐘。
6. 如權(quán)利要求1所述的一種高暫時(shí)硬度的煤氣化灰水的軟化方法，其特征在于：所述 沉淀物沉降時(shí)的停留時(shí)間為2(Γ120分鐘。
7. 如權(quán)利要求1所述的一種高暫時(shí)硬度的煤氣化灰水的軟化方法，其特征在于：所述 沉淀物沉降時(shí)，可以加入少量的助凝劑。
【文檔編號(hào)】C02F5/02GK104230010SQ201410546498
【公開日】2014年12月24日 申請(qǐng)日期:2014年10月16日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月16日
【發(fā)明者】陳杜剛, 王歡, 王發(fā)坤, 文志敏, 劉記華 申請(qǐng)人:武漢科夢(mèng)環(huán)境工程有限公司