[发明专利]一种高效水煤浆气化灰水处理方法

说明书

技术领域

本发明专利涉及一种水煤浆气化灰水的处理方法。

背景技术

据中国国务院新闻办公室发布的《中国的能源状况与政策》介绍，中国拥有较为丰富的化石能源资源。其中，煤炭占主导地位。2006年，煤炭保有资源量10345亿吨，剩余探明可采储量约占世界的13%，列世界第三位。

煤炭是中国储量最多，分布最广的不可再生战略资源，国土资源部最新预测表明，我国煤炭可采储量达2040亿吨，而石油和天然气可采储量分别为212亿吨和22万立方米，远远低于煤炭的可使用量，这种以煤为主的消费特点，决定了清洁高效利用煤炭，是我国发展低碳经济的基石。如果将煤炭效率提高15%，可节煤4.2亿吨，显然提高燃煤效率是最有效的减少二氧化碳的清洁煤技术之一。

水煤浆气化作为提高煤炭利用率最有效的洁净煤技术，不仅广泛应用于基础化工原料的生产，而且在原料生产地区，已向民用领域（如北方供热锅炉等）伸展。在化肥、甲醇、烯烃等基本化工或基础化工原料生产装置中，其生产原料已由之前的石油、天然气等逐步为煤所取代，而诸多煤气化工艺中，近年来所建装置最多的当属水煤浆气化工艺。

煤气化灰水主要来源于气化炉的急冷水及气化工序的洗涤水，其有害物质包括氨氮、硫化物、氰化物、SS等。其中氨氮为氮肥的营养元素，排入水体会使水体富营养化，进而造成水体中微生物疯长、水体缺氧、发臭等；氰化物属剧毒物质，能引起中枢神经中毒，导致麻痹和窒息；这些废水排入水体后，同样对水体生物有毒害作用，可导致鱼类死亡等。

气化炉出口灰水与洗涤塔出口灰水混合，经两级闪蒸后，其中部分硫化物（硫化氢、二氧化硫等）、氰化物随闪蒸汽排出送其它工序处理，闪蒸后的灰水经絮凝、沉淀等过程处理后循环使用。为避免灰水中氨氮、钙镁离子及其它有害组分的累积，通常抽出3-5%的灰水排放至污水处理。排出的灰水中由于氨氮含量高（500-800mg/L），若直接送生化处理，则不但造成生化处理负荷加大，消耗大量的碳源，而且往往不能达标排放。

水煤浆气化灰水具有以下特点：

a) 水温高：40-45℃；

b) 硬度高：钙、镁离子含量＞1200 mg/l；

c) 含COD：～600 mg/l；

d) 氨氮含量高：650～750 mg/l。

本发明专利针对水煤浆气化灰水的特性，采用具备抗结垢、抗堵塞的汽提工艺与设备，再串接生化处理工艺（SBR活性污泥工艺），最终使水煤浆气化灰水达标排放，即达到NH₃-N＜15 mg/L、COD＜120 mg/L的排放要求。

采用本工艺处理水煤浆气化灰水，不但可回收气化灰水中的氨（15-25%的氨水），而且还可降低整个灰水处理的运行费用，经测算，其运行费用较传统的生化处理工艺降低30-55%。

水煤浆气化灰水中不但氨氮含量高，还含有钙镁等阳离子和硫酸根、氯根、碳酸根等阴离子，传统蒸汽汽提分离技术，以低压水蒸汽作为气提介质，采用填料塔或板式塔提供气液接触界面，以达到组分分离的目的。灰水中的钙镁离子及相应的阴离子，在加热即蒸汽汽提的条件下，极易产生沉淀结垢而堵塞填料，或在板式塔的浮阀、泡罩或筛板上形成垢层，使得浮阀（或泡罩）卡死或筛孔堵塞，而无法继续运行。因此常规填料或板式汽提塔工艺仅适合于非结垢系统场合。

此外传统汽提工艺通常采用管壳式或板式换热器回收塔底高温达标废水余热，以降低工艺过程的能耗，但对于灰水系统，由于其结垢倾向严重，因此常常影响装置的长周期稳定运行。

专利号为201010123251.0的发明涉及一种热泵闪蒸汽提脱氨法，此法将汽提脱氨后的富含氨氮的蒸汽经过吸收塔吸收后，净化的蒸汽经过热泵机组增压后循环使用，脱氨后的废水经过文丘里和液环真空泵组成的真空闪蒸机组闪蒸后直接加热预处理高氨氮废水，此发明与传统脱氨蒸汽耗量大、操作成本高的工艺相比，在节能、降耗方面有着效果显著，在氨氮废水处理中具有较广的应用市场前景和巨大的应用潜力。

但是，专利号为201010123251.0的发明涉及一种热泵闪蒸汽提脱氨法，其汽提塔采用填料塔或板式塔，如采用填料塔，系统结垢易造成填料堵塞；如采用板式塔，系统结垢亦会造成浮阀、泡罩卡死或筛孔堵塞；一旦出现卡死或堵塞，则处理效率急剧下降，工作不稳定，甚至不能满足处理要求。