[发明专利]一种高暂时硬度的煤气化灰水的软化方法

说明书

技术领域

本发明涉及废水处理技术领域，具体涉及一种高暂时硬度的煤气化灰水的软化方法。

背景技术

煤炭是我国储量最多，分布最广的化石能源，有关部门的最新预测表明，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。

水煤浆气化作为提高煤炭利用率最有效的洁净煤技术，是我国近年来所建装置最多的煤气化工艺。

水煤浆气化灰水主要来源于气化炉的急冷水和气化工序的洗涤水，其中除含有包括氨氮、硫化物（硫化氢、硫酸根）、氯化物、氰化物等有害物质外，另一个显著的特点，就是硬度高（一般在900-1200mg/L（以CaCO₃计）），这是由于在煤制浆过程中，需要添加助熔剂以改善煤气化条件，因而不同程度（因煤种而异）地引入了钙、镁离子。

为节约水资源，煤气化灰水经三级闪蒸降温及脱除溶解气体，再经絮凝、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5-10%的灰水排放至污水处理。

由于水煤浆气化灰水硬度高，为维持灰水处理系统的正常稳定运行，需要在过程的不同部位分别投加分散剂或阻垢剂，据统计，在灰水处理系统的操作成本中，仅添加剂一项就达1.5-2元/吨灰水。因此寻求合适的降低灰水硬度方法，以期大幅度降低分散剂投加量，对于降低操作成本、提高灰水系统的长周期稳定运行，具有重要意义。

常见的水软化方法有：离子交换法、膜分离法和化学加药法。前两种软化方法常用于水的精细处理，如电子工业的特殊用水和高中压锅炉的汽化用水等。煤气化灰水污堵物种类繁多，显然不适于使用离子交换树脂的离子交换法，更不适于采用需要对水进行精细处理的纳滤和反渗透的膜分离法。

化学加药法中石灰纯碱法最为普遍，一般情况下，对于暂时硬度含量低的灰水，石灰纯碱法能取得较为理想的效果；而对于暂时硬度含量高的灰水，因灰水本身中就含有大量的碳酸氢根离子，只需将它们转换成碳酸根离子，并调节到一定的pH值，就能与灰水中的钙镁离子结合生成沉淀，无需再通过加入碳酸钠来引入额外的碳酸根离子就能将灰水的硬度大量去除。在这种情况下，石灰纯碱法因第一次加药引入了钙离子，而这部分钙离子又需通过第二次加药引入碳酸钠去除，没有充分利用到自身碳酸氢根离子含量高的优势，需要两次加药，不仅操作复杂，而且成本增加，泥量增大，非常不经济。而如果仅仅投加石灰，则只能除去暂时硬度，且效果非常有限。

专利号为CN102285722B（一种煤气化灰水回用的处理方法）的发明，涉及的一种煤气化工艺灰水回用的处理方法，是在工业用水实践中常用的石灰纯碱软化处理工艺。

对于暂时硬度较高的煤气化灰水，本发明提供了一种经济、有效的降硬处理方法，相比较石灰纯碱法，具有工艺简短、操作成本低廉等特点。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种高暂时硬度的煤气化灰水的软化方法。该方法充分利用灰水自身碳酸氢根含量高的优势，只需一次性加入氢氧化钠，就能使硬度去除率高达85%以上，且所产生的泥量较少。不仅操作简便，而且运行成本较低，软化效果明显。

本发明通过如下技术方案来实现：对于暂时硬度含量很高的煤气化灰水，加入氢氧化钠在一定的温度下反应一段时间，使得灰水中钙镁离子转换成碳酸钙和氢氧化镁沉淀，沉淀物经停留沉降去除后，上层清液出水的硬度能显著地下降。

所述的煤气化灰水，其中碳酸根和碳酸氢根离子的总含量不小于钙镁离子的总含量（以摩尔含量计）。

所述的氢氧化钠，为固体或者含不同浓度氢氧化钠的水溶液，其中有效NaOH的含量为灰水中碳酸氢根离子摩尔量的1~2倍，加药完后灰水的pH值为8.5~10。

所述的反应温度为灰水处理系统真空闪蒸的出水温度，为40~70℃，反应时间为5~60分钟。

所述的沉淀物沉降时的停留时间为20~120分钟。

所述沉淀物沉降时，为了强化沉淀效果，减少沉淀时间，可以加入少量的助凝剂，如PAM，浓度为3~5ppm，使出水水质更好，也能减少沉淀池的投资。

本发明的有益效果：充分利用高暂时硬度的煤气化灰水自身碳酸氢根含量高的特点，通过加入氢氧化钠将碳酸氢根离子转换成碳酸根离子，从而使钙镁离子沉淀下来。只需一次加药，且未引入额外的硬度，产生的泥量少，成本低，效果显著。

具体实施方式