[发明专利]煤气化污水综合处理方法

说明书

技术领域

本发明属于污水处理领域，具体涉及一种煤气化污水综合处理方法。

背景技术

煤气化是煤化工的第一单元过程，采用水煤浆气化技术制取H₂和CO。其原理是水煤浆 和纯氧一起通过喷嘴高速喷出，并流混合雾化，在压力6.5MPa、温度1400℃左右的条件下， 在气化炉内进行火焰型非催化部分氧化反应，经历煤浆升温及水分蒸发、煤热解挥发、残碳 燃烧气化和气体间的化学反应等过程，最终生成以CO、H₂为主要组分的粗煤气。灰渣采用 液态排渣，粗煤气送至下游的变换工序。

粗煤气需采用脱盐水进行洗涤净化。煤气化的反应过程中煤燃烧产生的煤灰，煤中的有 机氮物质转化的氨氮，煤中的有机物杂质和其它无机物都被洗涤水吸收转移到污水中随水排 出。所排放的污水氨氮一般300mg/L左右，COD约500mg/L左右，总硬1000mg/L，氯离子 200-300mg/L，水温50℃左右。这种污水的显著特点是硬度高，氨氮与COD相比氨氮浓度偏 高，COD偏低。这股污水通常是采用生化法处理达标排放，达标再采用超滤反渗透工艺深度 处理脱盐后回用，所产生的浓水因无机盐浓度高、COD被浓缩而不能达标排放，而采用蒸发 浓缩结晶的方法处理，成本较高。

含有污染物的氨氮污水处理一般采用缺氧反硝化+好氧硝化(即A/O)工艺处理，在脱除 氨氮的同时去除总氮。煤气化污水的生化处理一般也采用相似工艺流程。如图1所示。

反硝化反应是将硝酸根、亚硝酸根还原为氮气的过程，反硝化反应属于异养型反应，需 要有机碳源，缺氧反硝化在前，可以充分利用原污水中的有机碳源。1克亚硝酸根还原需要 1.7克BOD，1克硝酸根还原需要2.86克BOD。反硝化反应过程中产生碱度，1克亚硝酸根 还原会产生2.0克碱度，1克硝酸根还原产生3.57克碱度。硝化反应是将氨氮氧化成硝酸根 的过程，属于自养型反应，不需要有机碳源。硝化过程是产酸过程，每氧化1克氨氮需要7.14 克碱度去中和所释放的酸度，维持反应的pH稳定。反硝化所产生的碱度可以用于中和硝化 反应所释放的部分酸度。因此，将反硝化反应置于硝化反应之前，可以充分利用原污水的有 机碳源，反硝化反应所释放的碱度可以为后续硝化利用。硝化反应在后的缺点是所产生的硝 酸根必须通过硝化液回流到反硝化单元的方法才能为反硝化反应提供硝酸根，达到脱除总氮 的目的。如果要获得高的反硝化率，则需要更多的消化液回流到反硝化单元，同时产生更多 的碱度用于后续硝化单元中和酸度维持pH平衡。通常硝化液回流量与污水比为400％。回流 比越高能耗越高，构筑物越大投资越高。

如果污水中的有机物浓度与氨氮浓度比值在合理范围以内，则上述工艺流程可以获得理 想的去除氨氮和总氮的效果。

煤气化污水中的氨氮与COD(BOD)处于失衡状态，碳氮比偏低，对于去除总氮是不利 的。

对于氨氮偏高COD偏低的污水处理，通常的做法是向污水中投加易生物降解的有机物如 甲醇、淀粉或葡萄糖。优点是可以获得较高的氨氮和总氮去除率，缺点一是外加有机碳源增 加了生产成本，二是产生大量的剩余活性污泥，带来了二次污染，而剩余污泥的处置费用比 较高，间接地增加了污水处理的成本。

如果要对此污水回用，一般的做法是将污水生化处理达标后再经过加碱软化沉淀去除钙 硬，再经多介质过滤、超滤去除悬浮物，然后采用反渗透进行脱盐处理，产水回用，浓水无 机盐被浓缩，COD也被浓缩，不能达标排放。浓水处理的一般的做法是高级氧化处理处理达 标排放，投资大运行成本高。如果属于内陆地区，高盐污水即使COD达标也不能向自然水体 排放，会污染地下水。只有蒸发结晶，将污水中的无机盐变为固体。蒸发工艺包括蒸汽加热 蒸发，成本较高。如工厂处于西北沙漠干旱地区，可以考虑自然蒸发结晶。

经检索发现有5篇密切相关专利。