王玉陳

(安徽昊源化工集團有限公司，安徽阜陽 236056)

安徽昊源化工集團有限公司(以下簡稱昊源化工)有2套航天爐系統(tǒng)，航天爐粉煤加壓氣化裝置運行時會產(chǎn)生大量的灰水，為滿足循環(huán)系統(tǒng)中水質(zhì)的要求，避免水中的堿度、硬度和含鹽量持續(xù)升高，需從灰水系統(tǒng)外排水近130 m3/h；外排后，采用脫鹽水來補充循環(huán)系統(tǒng)，外排的水因堿度、硬度和含鹽量較高，對灰水系統(tǒng)的外排水進行處理后再回用于系統(tǒng)中，以回用水質(zhì)指標要求來決定所需處理的水量，處理后的水回用到系統(tǒng)，并與系統(tǒng)未處理過的水進行混合，以滿足循環(huán)用灰水的水質(zhì)要求。該灰水的特點是“三高”水質(zhì)，即高溫、高硬度、高含鹽量。在煤化工行業(yè)，此種灰水處理難度比較大，具有較大的挑戰(zhàn)性，到目前為止，尚沒有非常成功的工程案例。

本著節(jié)水降耗的原則，減少脫鹽水的補充量和外排水量，降低污水處理設(shè)施的負荷，昊源化工實施煤氣化灰水處理回用技術(shù)的研究項目，在確?；宜到y(tǒng)的水質(zhì)對系統(tǒng)不結(jié)垢、不腐蝕、具有軟化功能的前提下，一是可以達到節(jié)水降耗減少排水量；二是要提高氣化爐的換熱效率，保持灰水的溫度最低限度的降低，確保氣化爐的穩(wěn)定運行和系統(tǒng)的節(jié)能降耗；三是通過灰水的回用處理后，設(shè)備產(chǎn)水代替脫鹽水作為工藝補水，同時減少外排水量，節(jié)約運行成本和生產(chǎn)成本[1-2]。

1 項目主要內(nèi)容

(1) 混合絮凝反應(yīng)池采用旋流絮凝技術(shù)，作為電凝聚絮凝反應(yīng)池。

(2) 沉淀部分采用斜管斜板沉淀池，設(shè)有分格排泥斗、排泥管及排泥閥門，產(chǎn)生的污泥沉降性好，有利于后段懸浮物的去除。

(3) 將該套水處理裝置由原先的低溫水系統(tǒng)創(chuàng)新性地運用到了溫度較高的灰水系統(tǒng)，達到了灰水系統(tǒng)的除硬要求。

2 主要工藝流程

圖1 主要工藝流程

主要工藝流程如圖1所示。氣化灰水從沉降槽溢流入灰水處理設(shè)備，設(shè)備為鋼結(jié)構(gòu)一體化形式，分為電絮凝反應(yīng)池、斜板沉淀池兩部分。在電絮凝反應(yīng)池內(nèi)放置電絮凝反應(yīng)器并對其進行加電，在電場作用下，產(chǎn)生高活性吸附基團，吸附水中的膠體顆粒、懸浮物、非溶解性有機物、重金屬離子、SiO2等雜質(zhì)，形成較大的絮凝體結(jié)構(gòu)從水中析出。在整個處理過程中始終存在電場作用、絮凝作用、吸附架橋作用和網(wǎng)捕卷掃作用等。同時，利用調(diào)節(jié)反應(yīng)池的pH，使水中的鈣、鎂結(jié)垢性離子以不溶態(tài)化合物析出，再被電解析出的高效吸附基團吸附，形成較大的絮體團，從而與水分離去除[3]。

經(jīng)電絮凝反應(yīng)池處理后的水進入一體化設(shè)置的高效斜管沉淀池中，沉淀池利用淺層沉淀原理設(shè)計采用高效斜板沉淀池的形式，反應(yīng)形成的絮凝體經(jīng)沉淀池沉淀下來。在灰水處理一體化設(shè)備正下方設(shè)一污泥池，反應(yīng)池和沉淀池下設(shè)排泥斗，定時排放泥斗內(nèi)污水至污泥池，污泥池中的上清液進行污泥回流，由污泥泵送至過濾機。

依據(jù)水處理的工藝過程，由PLC控制系統(tǒng)對各個工藝單元進行協(xié)調(diào)、管理、控制。系統(tǒng)監(jiān)視包括：水池液位、泵啟停、反應(yīng)池排污、沉淀池排污、加藥控制系統(tǒng)，所有泵和氣動閥的手、自動操作，現(xiàn)場參數(shù)的實時顯示、記錄以及整個系統(tǒng)運行狀況。

3 解決的關(guān)鍵問題及創(chuàng)新點

(1) 混合絮凝反應(yīng)池采用旋流絮凝技術(shù)，作為電凝聚絮凝反應(yīng)池。電絮凝反應(yīng)是工藝的技術(shù)關(guān)鍵，與普通混合絮凝反應(yīng)不同的是系統(tǒng)綜合了加電、曝氣、調(diào)節(jié)pH、電場等多個凈化過程，是灰水處理技術(shù)的核心部分。

電絮凝池第1格和第2格設(shè)電極板加電，在電場作用下，產(chǎn)生高活性吸附基團，吸附水中的膠體顆粒、懸浮物、非溶解性有機物(COD)、重金屬離子、SiO2等雜質(zhì)，形成較大的絮凝體結(jié)構(gòu)從水中析出，從而去除水中部分硬度，通過絮凝起到一定的除硬、除濁功效。

(2) 利用旋流理論與電化學在線原位產(chǎn)生高活性絮凝核相結(jié)合，使得絮凝核均勻分布，起到對碳酸鈣和氫氧化鎂較強的吸附作用，提高軟化效率。

(3) 反應(yīng)池第3格設(shè)計為中桶結(jié)構(gòu)，加堿調(diào)節(jié)pH，加曝氣攪拌、氧化，既增強混合效果，又不影響絮凝作用。其主要作用有：①去除水中的濁度；②去除有機物質(zhì)，如COD等；③去除水中重金屬離子；④去除水中的懸浮物。

(4) 沉淀部分采用斜管斜板沉淀池，設(shè)有分格排泥斗、排泥管及排泥閥門，其處理能力是平流式沉淀池的3～5倍，是加速澄清池和脈沖澄清池的2～3倍。其產(chǎn)生的污泥沉降性好，有利于后段懸浮物的去除。

(5) 電化學反應(yīng)區(qū)采用穿孔旋流反應(yīng)器，加快反應(yīng)速度，有利于沉淀的生成。

(6) 分離沉降區(qū)通過設(shè)計上升流速和沉降流速，通過排污控制懸泥層，形成的懸泥層可提高凈化效果。

(7) 排污采用多斗形式，有利于污泥的沉降和實現(xiàn)自動排泥，在工程上可連續(xù)穩(wěn)定運行。

(8) 設(shè)有系統(tǒng)監(jiān)控，監(jiān)控對象由反應(yīng)池控制單元、沉淀池控制單元和回用水池pH控制單元組成。

反應(yīng)池控制單元：①原水進入一體化的流量計，經(jīng)流量計輸出的流量信號，由設(shè)在反應(yīng)池內(nèi)的pH計檢測出pH，然后送入控制器，自動調(diào)整加堿泵流量，使反應(yīng)池內(nèi)pH達到設(shè)定要求，操作方便。②池內(nèi)設(shè)有電極，由電源柜提供高頻脈沖電源，根據(jù)工藝要求可改變其電流大小及電壓幅值，并由PLC柜控制其正負極定時倒極、過流或短路等故障報警，安全性高。③反應(yīng)池下部設(shè)有3個排污氣動閥，根據(jù)工藝要求由PLC控制定時開閉，并有開閉狀態(tài)反饋和故障報警。

沉淀池控制單元：在沉淀池下部設(shè)有8個排污氣動閥，根據(jù)工藝要求由PLC控制定時排放，并有開閉狀態(tài)反饋和故障報警。

回用水池pH控制單元：在一體化過濾出水處加酸，經(jīng)混合后由回用水池pH計檢測出水的pH，后送入控制器，根據(jù)設(shè)定值和出水pH自動調(diào)整加酸泵的流量，使pH合格的水進入回用水池。

4 效益分析

該煤氣化灰水處理回用項目自2016年6月建成投運以來，運行穩(wěn)定，項目實施前、后的工藝參數(shù)對比見表1。

表1 項目實施前、后的工藝參數(shù)對比

由表1數(shù)據(jù)可知：本項目可節(jié)約大量脫鹽水(外排水量減少40 m3/h)，又節(jié)約了大量的能量。該裝置每年可減少向污水處理站排放污水320 kt，同時減少向循環(huán)水系統(tǒng)補充脫鹽水320 kt，節(jié)約了大量的水資源，減輕了環(huán)保壓力，每年節(jié)約成本440.01萬元，具有良好的社會效益、環(huán)境效益和經(jīng)濟效益。

參考文獻

[1] 李海曙.SBR法處理煤氣化灰水[J].工業(yè)水處理，2007，27(1)：69- 72.

[2] 王建軍，張國連，叢玉梅.國內(nèi)幾種氣化灰水(黑水)系統(tǒng)的運行評價[J].化肥工業(yè)，2007，34(2)：37- 40.

[3] 臧立彬.水煤漿加壓氣化黑灰水系統(tǒng)專用分散劑NKC- 920A的應(yīng)用及研究[J].工業(yè)水處理，2006，26(8)：87- 89.