水煤漿氣化灰水除硅除硬效果分析

師引 薛云峰（蒲城清潔能源化工有限責任公司，陜西蒲城715500）

0 引言

我國擁有豐富的煤炭資源，煤氣化工業是煤炭資源高效綜合利用的主要方式，但煤氣化工藝過程易產生大量煤渣及灰分，當采用水激冷流程時，氣化灰水中溶解有大量鈣鎂硅離子，且濁度較高。容易在氣化爐的激冷室、洗滌塔等設備內及灰水管道內形成結垢，嚴重影響設備的安全穩定運行。

蒲潔能化公司煤制烯烴項目原設計建有污水處理裝置，隨著后期項目增項技改，化工生產原料發送改變，氣化原料煤改用為管道煤漿，改變了原有項目系統水平衡，水系統廢水來源在原來基礎上，新增七股廢水，分別為：氣化灰水過濾后濾液；變換低溫凝液；低溫甲醇洗廢水；MTO裝置廢堿液；高壓富氫火炬凝液；水封罐排水；酸性氣火炬凝液。本灰水預處理裝置主要針對其中灰水濾液這股水，對其進行除硅除硬預處理，用于回用或者進入污水系統處理。

1 工藝流原理及流程

1.1 工藝原理

本裝置處理的灰水根據實際水樣測定結果，其總硬度在1000～3500mg/L 波動，二氧化硅在150～400mg/L 波動。在氣化灰水中加入堿液、1 號藥劑（Na2CO3）、2 號藥劑（FeSO4·7H2O），利用不同化學組分的反應和物理吸附原理，除去氣化灰水中絕大部分Ca2+、Mg2+離子及SiO32-離子，達到除硅除硬效果。具體反應原理如下：

1.2 工藝流程

氣化灰水濾液、真空閃蒸凝液、低壓灰水排水共3 股水進入快速反應池1，在此池投加氫氧化鈉和2#藥劑，氫氧化鈉可與鎂離子發生反應，去除部分鎂離子，且可為除硅提供合適的反應條件，2#藥劑可以去除二氧化硅。經除鎂離除硅后的水進入快速反應池2，在此池投加1#藥劑，1#藥劑的主要是去除永久硬度。經除硅除硬后的灰水進入慢速反應池，在慢速反應池中進一步反應。經過除硅除硬的水送入澄清槽，同時加入PAC和PAM進行絮凝沉淀，沉淀后的泥漿送至污泥濃縮池，澄清槽沉淀后的灰水溢流至澄清槽出水罐，該罐內水送至污水處理裝置和新增污水工段。

圖1 除硅除硬工藝流程

2 處理效果討論

灰水預處理裝置原料為灰水濾液、低壓灰水、真閃凝液，最大處理量：600m3/h；經除硅除硬后由壓力流送去污水處理裝置進行后續處理。本次分析以灰水預處理裝置正常運行中的某一段時間運行情況進行討論，主要分析其預處理后總硬度和SiO2量的變換情況。其運行數據分析如下圖：

圖1 灰水預處理后總硬度對比

圖2 灰水預處理后SiO2含量對比

由圖1、圖2可知：原料灰水總硬度和SiO2含量非常高，總硬度一般在2000mg/L～2500mg/L 之間，偶有波動至2000mg/L 以下，這與氣化裝置運行情況何系統加藥量調整有關，SiO2含量一般在200mg/L～350mg/L 之間；預處理后總硬度在250mg/L～340mg/L 之間，SiO2含量在20mg/L～50mg/L 之間；總硬度和SiO2含量明顯降低，達到預期效果。

本次隨機選取灰水預處理裝置運行正常時，五天的氣化灰水和預處理后灰水總硬度和SiO2含量作為分析數據，討論預處理裝置對氣化灰水總硬度和SiO2去除效果，總硬度和SiO2含量單位為mg/L。分析數據如下表：

表1 灰水處理數據分析

由表1可知：氣化原料灰水混合進入除硅除硬系統后，氣灰水中總硬度和SiO2去除率均在90%以上，且水質穩定，說明此灰水預處理工藝在處理高硬度和高含量SiO2灰水效果明顯、運行穩定，這為蒲化公司污水處理系統創造了良好的運行條件。

由以上分析討論結果可知，此灰水預處理工藝在處理高硬度和高含量SiO2氣化灰水時效果明顯，去除率高，工藝流程簡單，易于操作，為煤化工企業廢水處理提供了很好的實踐基礎。

3 問題及建議

本裝置目前運行還存在以下問題：一是氣化工況波動時灰水中硬度波動較大，需及時調整系統加藥量，否則會造成藥劑浪費；二是加入2 號藥劑（FeSO4·7H2O）后，氣化裝置外排水顏色發黃，目前考慮尋找其他藥劑替代2號藥劑；三是除硅除硬后產生大量污泥，其黏度較大，在脫水造餅時難道較大，目前污水處理裝置難以持續大量接受，考慮對污泥處理方法進行重新評估選型。

4 結語

蒲潔能化公司生產工藝及水源前期存在水質問題，氣化工段灰水硬度及SiO2濃度過高，致使造成氣化工段設備內及灰水管段結垢嚴重，嚴重影響系統運行。針對于此開展除硅除硬技術在處理煤氣化廢水中工業中的應用。實踐證明除硅除硬技術在處理高硬度和高濃度SiO2氣化灰水效果顯著，總硬度和SiO2去除率都可達了90%以上。該方法具有很好的工藝應用價值。