專利名稱：一種煤氣洗滌水的軟化混凝處理工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種將軟化過程和混凝過程在沉降槽中一步完成的水質(zhì)處理工藝，特別涉及煤氣化過程中的高硬度、高固懸物含量的洗滌水的軟化混凝處理。
背景技術(shù)：
在煤氣洗滌冷卻的苛刻條件下運(yùn)行的循環(huán)回用水系統(tǒng)中，由于循環(huán)洗滌水與煤氣、煤灰、石灰、礦渣等物質(zhì)直接接觸，系統(tǒng)水中存在二氧化碳-水的溶解平衡，與鈣鎂離子形成溶解-沉淀平衡，造成水中的鈣鎂離子含量很高，pH值也多呈堿性。由于水質(zhì)的總硬度、堿度和懸浮物的含量都比較高，結(jié)垢傾向嚴(yán)重，如不控制則會(huì)在管道中和設(shè)備中生成大量碳酸鈣和懸浮物的混合結(jié)晶，影響裝置的連續(xù)運(yùn)行，必須采用混凝劑、水質(zhì)穩(wěn)定劑等水處理劑來保證系統(tǒng)正常運(yùn)行。盡管采用了高效水質(zhì)穩(wěn)定劑，可以有效的阻止碳酸鈣垢的生成和懸浮物的沉積，但由于系統(tǒng)中鈣硬度過高，造成水處理劑有時(shí)效果不佳，部分區(qū)域結(jié)垢現(xiàn)象仍很嚴(yán)重，威脅到水循環(huán)系統(tǒng)的安全。在這種情況下，單純的加藥穩(wěn)定處理已不能滿足系統(tǒng)長期運(yùn)行的需要，有必要開發(fā)一種新工藝降低系統(tǒng)中循環(huán)回用水的鈣硬度以保證水系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。
煤氣洗滌水系統(tǒng)中，水的硬度一般由鈣離子的碳酸鹽暫時(shí)硬度和非碳酸鹽永久硬度組成。通常的水軟化工藝采用的是石灰軟化法或純堿軟化法，需要有軟化反應(yīng)池和沉淀池。石灰軟化法主要針對暫時(shí)硬度，它可以有效地去除鈣的碳酸鹽硬度，對于非碳酸鹽硬度無效，而純堿軟化可以有效地降低水體中的非碳酸鹽硬度?；炷に囈话悴捎迷诔两挡壑屑尤牖炷齽?shí)現(xiàn)，混凝劑的加入通過壓縮雙電層、吸附電中和、網(wǎng)捕和架橋等作用使膠體脫穩(wěn)，一般常用的混凝劑包括有機(jī)高分子聚合物和無機(jī)高分子Fe3+、Al3+鹽等。為了將水系統(tǒng)的硬度、濁度降低，以保證系統(tǒng)的正常運(yùn)行，需要建設(shè)較多的基礎(chǔ)設(shè)施，設(shè)備投入較大，對原有水處理設(shè)備需作較大的改動(dòng)和增加。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在提供一種軟化混凝一步法工藝，它既可以迅速有效降低水體中的鈣硬度，滿足循環(huán)水系統(tǒng)的運(yùn)行要求，又能充分利用現(xiàn)有資源，不需添加主要設(shè)備，節(jié)約設(shè)備投資，達(dá)成系統(tǒng)水平衡，以節(jié)約水資源，同時(shí)也不會(huì)增加系統(tǒng)水質(zhì)中的濁度，對于水體pH值、堿度的影響也較小。
本發(fā)明是通過以下的工藝特征實(shí)現(xiàn)的即通過在沉降槽中加入軟化劑的同時(shí)，加入無機(jī)或有機(jī)高分子沉降劑進(jìn)行混凝沉降處理，從而在沉降槽中一步完成高固懸物、高鈣硬度煤氣洗滌水的軟化混凝過程。也就是說，混凝是通過在沉降槽中加入無機(jī)和有機(jī)高分子混凝劑，經(jīng)攪拌充分混合后形成絮體沉降來進(jìn)行的。與此同時(shí)，作為軟化劑的碳酸鈉溶液用泵打入系統(tǒng)，與高硬度高固懸物水充分混合，在沉降槽中進(jìn)行沉淀反應(yīng)，沉降后，流出水中固懸物含量和鈣硬度都較低，符合循環(huán)回用要求。
本發(fā)明采用的碳酸鈉溶液濃度為1％～15％，最佳濃度5％～10％，加入量為處理水量的0.3％～0.6％，加入點(diǎn)為原水入口管。
本發(fā)明中的可采用混凝劑包括相對分子質(zhì)量在700～1700萬之間、最佳為1200～1500萬的聚丙烯酰胺，投加濃度0.5～5mg·L-1，最佳使用濃度1～3mg·L-1；無機(jī)高分子混凝劑聚合硫酸鐵、聚合氯化鋁等，投加濃度10～100mg·L-1，最佳使用濃度10～20mg·L-1。藥劑加入點(diǎn)為原水入口管。
本發(fā)明通過采用碳酸鈉溶液作為軟化劑，采用聚丙烯酰胺等為混凝劑，利用共沉積現(xiàn)象同時(shí)降低水中的鈣硬度和固懸物含量，軟化混凝均在沉降槽中進(jìn)行，具有十分顯著的優(yōu)點(diǎn)一、發(fā)明所采用的工藝，僅需通過原有水處理設(shè)備系統(tǒng)的簡單改造，即可實(shí)現(xiàn)工藝所需的設(shè)備條件。
二、本發(fā)明所采用軟化混凝一步法，效果顯著，水力停留時(shí)間僅需0.5～2h，就可降低水體中過高的鈣硬度，同時(shí)出水濁度符合回用要求，因此混凝沉降槽體積不需增大。
三、本發(fā)明所采用的工藝，不對水中的堿度和pH值造成過大的影響。其出水水質(zhì)既滿足工業(yè)要求，又滿足原用水處理劑的適用范圍，保證了水處理系統(tǒng)的長期穩(wěn)定運(yùn)行。
四、本發(fā)明可通過碳酸鈉溶液的濃度，流量等調(diào)節(jié)出水水質(zhì)，操作簡單，可控性強(qiáng)。


附圖1是本發(fā)明的軟化混凝一步法工藝簡圖。
圖中標(biāo)號表示1-碳酸鈉的加入管；2-高固懸物高硬度水；3-出水管；4-沉降槽；5-混凝劑加入管；6-攪拌器；7-碳酸鈉溶液儲(chǔ)槽；8-碳酸鈉計(jì)量泵；9-混凝劑計(jì)量泵；10-混凝劑儲(chǔ)槽。
具體實(shí)施例方式
以下結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。但本發(fā)明絕不局限與下列實(shí)施例1附圖1是本發(fā)明的實(shí)施例1的軟化混凝工藝流程示意圖。
煤氣化裝置中，來自煤氣洗滌塔的水與來自氣化爐的固懸物含量為0.44％，溫度220～230℃的高固懸物高硬度水(簡稱黑水)混合，經(jīng)閃蒸降溫后，通過管道2送往沉降槽，水中鈣硬度800～2000mg·L-1(以CaCO3計(jì))。黑水從沉降槽的中心下降管道部位加入，在加入前的管道中，用泵通過管道1打入濃度為5％～10％的碳酸鈉溶液，加入流量約為黑水流量的0.2％～0.5％，碳酸鈉溶液與黑水在管道中充分混合后進(jìn)入沉降槽。在管道5中加入聚丙烯酰胺溶液，其相對分子質(zhì)量為1400萬左右，加入濃度約為1～3mg·L-1。在水中煤灰等懸浮物的作用下，鈣離子迅速和碳酸根離子結(jié)合生成碳酸鈣微小晶體，并且在流動(dòng)過程中不斷長大。pH值較高的閃蒸冷凝水則強(qiáng)化了這一過程。碳酸鈣微小晶體和煤灰等固懸物產(chǎn)生共沉積現(xiàn)象，在聚丙烯酰胺的橋聯(lián)作用下形成大的絮體，在槽中沉降過程中由于絮體的卷掃作用，繼續(xù)吸附攔阻水體中的微小顆粒，黑水澄清后的灰水自溢流口3排出回用。
本實(shí)施例中，含鈣離子濃度為1200mg·L-1(以碳酸鈣計(jì))的試驗(yàn)水樣，經(jīng)處理后的鈣硬度可降低至400～600mg·L-1，堿度僅升高約50mg·L-1，出水中固懸物濃度保持在0.1g·L-1以下，pH值僅上升0.1～0.2單位，水質(zhì)符合企業(yè)用水要求和阻垢分散劑的使用水質(zhì)范圍，軟化混凝處理較單一混凝處理后的水質(zhì)有明顯改善。
實(shí)施例2被處理水為某鋼鐵廠煤氣洗滌循環(huán)水，硬度900mg·L-1(以CaCO3計(jì))，固懸物(煤灰)含量2g·L-1，所用混凝劑為聚丙烯酰胺(分子量為1200萬)的聚合硫酸鐵。
(1)在溫度為50℃的100ml水樣中，攪拌加入2mg·L-1聚丙烯酰胺，加入過程中形成大顆粒絮體，停止攪拌后5分鐘，大部分絮體沉降，15min后水的吸光度為0.002，溶液澄清；(2)在溫度為50℃的1000ml水樣中，攪拌加入5％碳酸鈉溶液4ml，同時(shí)加入2mg·L-1聚丙烯酰胺混凝劑，溶液出現(xiàn)混濁現(xiàn)象，并形成大顆粒絮體，停止攪拌后5分鐘，大部分絮體沉降，15min后水的吸光度為0.001，溶液澄清；(3)在溫度為50℃的1000ml水樣中，攪拌加入5％碳酸鈉溶液4ml，同時(shí)加入12mg·L-1聚硫酸鐵無機(jī)高分子混凝劑，溶液出現(xiàn)混濁現(xiàn)象，并形成大顆粒絮體，停止攪拌后5分鐘，大部分絮體沉降，15min后水的吸光度為0.002，溶液澄清；可見加入碳酸鈉溶液后，水中迅速生成碳酸鈣微小晶體并導(dǎo)致水體混濁，同時(shí)在混凝劑的作用下，碳酸鈣微小晶體與煤灰迅速發(fā)生共沉積現(xiàn)象，在15min內(nèi)沉淀即可基本完成。
實(shí)施例3某企業(yè)的工業(yè)用水，pH值8.6，鈣離子濃度820mg·L-1(以CaCO3計(jì))，溫度50℃。分別向1000ml水樣中加入1％、2％碳酸鈉溶液20ml，測得水中鈣離子濃度變化見表1.
表1碳酸鈉軟化實(shí)驗(yàn)中鈣離子濃度的變化(mg·L-1) 加入濃度為5％，10％的碳酸鈉溶液，實(shí)驗(yàn)結(jié)果類似于1％，2％碳酸鈉溶液。
試驗(yàn)結(jié)果表明，加入碳酸鈉溶液可以在短時(shí)間內(nèi)降低水體中的鈣離子。從總硬度的減少值和加入碳酸鈉量對比可以看出，加入的碳酸鈉基本完全反應(yīng)。
實(shí)施例4某廠工業(yè)用水，硬度約800mg·L-1(以CaCO3計(jì))，堿度300mg·L-1(以CaCO3計(jì))，固懸物濃度為1000mg·L-1，溫度為50℃。每1000ml水樣中，同時(shí)加入20ml 1％的碳酸鈉水溶液和2mg·L-1相對分子質(zhì)量為1200萬的聚丙烯酰胺進(jìn)行軟化混凝處理，采用電位滴定法分別滴定原水和處理出水的總堿度滴定曲線，兩條曲線的突躍點(diǎn)基本相同，表明加入碳酸鈉溶液後水體的堿度變化很小。采用軟化混凝一步法基本不會(huì)影響系統(tǒng)的總堿度和pH值。
權(quán)利要求
1.一種煤氣洗滌水軟化混凝處理工藝，其特征在于，通過在沉降槽中加入軟化劑的同時(shí)，加入無機(jī)或有機(jī)高分子混凝劑進(jìn)行混凝沉降處理，從而在沉降槽中一步完成高固懸物、高鈣硬度煤氣洗滌水的軟化混凝過程。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煤氣洗滌水軟化混凝處理工藝，其特征在于，所述的軟化劑是濃度為1～15％的碳酸鈉水溶液，加入量為處理水量的0.3％～0.6％，加入點(diǎn)為原水入口管。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的煤氣洗滌水軟化混凝處理工藝，其特征在于，所述的無機(jī)或有機(jī)高分子混凝劑選自聚合硫酸鐵、聚合氯化鋁以及相對分子質(zhì)量為700～1700萬的聚丙烯酰胺。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的煤氣洗滌水軟化混凝處理工藝，其特征在于，所述的碳酸鈉水溶液濃度最佳為5％～10％。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的煤氣洗滌水軟化混凝處理工藝，其特征在于，所述的聚丙烯酰胺的相對分子質(zhì)量最佳為1200～1500萬。
全文摘要
一種適用于高鈣硬度、高固懸物含量煤氣洗滌水的軟化混凝一步法處理工藝，其流程是在混凝沉降槽的適當(dāng)位置加入濃度為1～15％的碳酸鈉溶液，生成的碳酸鈣晶體在混凝劑的作用下與固懸物發(fā)生共沉積現(xiàn)象，軟化混凝過程可在沉降槽中同時(shí)進(jìn)行。其特征是在保持水體堿度基本不變的條件下，既可以降低出水的鈣離子和固懸物的濃度，又可以簡化工藝流程、不必?cái)U(kuò)大設(shè)備容量，保證系統(tǒng)長周期穩(wěn)定運(yùn)行。本發(fā)明也適用于高鈣硬度、高固懸物含量的其它工業(yè)用水的混凝沉降處理。
文檔編號C02F5/00GK1526662SQ0311564
公開日2004年9月8日 申請日期2003年3月4日 優(yōu)先權(quán)日2003年3月4日
發(fā)明者蔡蘭坤, 王旭賓, 張俊, 顧勁飆 申請人:上海焦化有限公司, 華東理工大學(xué)