水煤浆气化灰水除硅除硬效果分析

师引 薛云峰（蒲城清洁能源化工有限责任公司，陕西蒲城715500）

0 引言

我国拥有丰富的煤炭资源，煤气化工业是煤炭资源高效综合利用的主要方式，但煤气化工艺过程易产生大量煤渣及灰分，当采用水激冷流程时，气化灰水中溶解有大量钙镁硅离子，且浊度较高。容易在气化炉的激冷室、洗涤塔等设备内及灰水管道内形成结垢，严重影响设备的安全稳定运行。

蒲洁能化公司煤制烯烃项目原设计建有污水处理装置，随着后期项目增项技改，化工生产原料发送改变，气化原料煤改用为管道煤浆，改变了原有项目系统水平衡，水系统废水来源在原来基础上，新增七股废水，分别为：气化灰水过滤后滤液；变换低温凝液；低温甲醇洗废水；MTO装置废碱液；高压富氢火炬凝液；水封罐排水；酸性气火炬凝液。本灰水预处理装置主要针对其中灰水滤液这股水，对其进行除硅除硬预处理，用于回用或者进入污水系统处理。

1 工艺流原理及流程

1.1 工艺原理

本装置处理的灰水根据实际水样测定结果，其总硬度在1000～3500mg/L 波动，二氧化硅在150～400mg/L 波动。在气化灰水中加入碱液、1 号药剂（Na2CO3）、2 号药剂（FeSO4·7H2O），利用不同化学组分的反应和物理吸附原理，除去气化灰水中绝大部分Ca2+、Mg2+离子及SiO32-离子，达到除硅除硬效果。具体反应原理如下：

1.2 工艺流程

气化灰水滤液、真空闪蒸凝液、低压灰水排水共3 股水进入快速反应池1，在此池投加氢氧化钠和2#药剂，氢氧化钠可与镁离子发生反应，去除部分镁离子，且可为除硅提供合适的反应条件，2#药剂可以去除二氧化硅。经除镁离除硅后的水进入快速反应池2，在此池投加1#药剂，1#药剂的主要是去除永久硬度。经除硅除硬后的灰水进入慢速反应池，在慢速反应池中进一步反应。经过除硅除硬的水送入澄清槽，同时加入PAC和PAM进行絮凝沉淀，沉淀后的泥浆送至污泥浓缩池，澄清槽沉淀后的灰水溢流至澄清槽出水罐，该罐内水送至污水处理装置和新增污水工段。

图1 除硅除硬工艺流程

2 处理效果讨论

灰水预处理装置原料为灰水滤液、低压灰水、真闪凝液，最大处理量：600m3/h；经除硅除硬后由压力流送去污水处理装置进行后续处理。本次分析以灰水预处理装置正常运行中的某一段时间运行情况进行讨论，主要分析其预处理后总硬度和SiO2量的变换情况。其运行数据分析如下图：

图1 灰水预处理后总硬度对比

图2 灰水预处理后SiO2含量对比

由图1、图2可知：原料灰水总硬度和SiO2含量非常高，总硬度一般在2000mg/L～2500mg/L 之间，偶有波动至2000mg/L 以下，这与气化装置运行情况何系统加药量调整有关，SiO2含量一般在200mg/L～350mg/L 之间；预处理后总硬度在250mg/L～340mg/L 之间，SiO2含量在20mg/L～50mg/L 之间；总硬度和SiO2含量明显降低，达到预期效果。

本次随机选取灰水预处理装置运行正常时，五天的气化灰水和预处理后灰水总硬度和SiO2含量作为分析数据，讨论预处理装置对气化灰水总硬度和SiO2去除效果，总硬度和SiO2含量单位为mg/L。分析数据如下表：

表1 灰水处理数据分析

由表1可知：气化原料灰水混合进入除硅除硬系统后，气灰水中总硬度和SiO2去除率均在90%以上，且水质稳定，说明此灰水预处理工艺在处理高硬度和高含量SiO2灰水效果明显、运行稳定，这为蒲化公司污水处理系统创造了良好的运行条件。

由以上分析讨论结果可知，此灰水预处理工艺在处理高硬度和高含量SiO2气化灰水时效果明显，去除率高，工艺流程简单，易于操作，为煤化工企业废水处理提供了很好的实践基础。

3 问题及建议

本装置目前运行还存在以下问题：一是气化工况波动时灰水中硬度波动较大，需及时调整系统加药量，否则会造成药剂浪费；二是加入2 号药剂（FeSO4·7H2O）后，气化装置外排水颜色发黄，目前考虑寻找其他药剂替代2号药剂；三是除硅除硬后产生大量污泥，其黏度较大，在脱水造饼时难道较大，目前污水处理装置难以持续大量接受，考虑对污泥处理方法进行重新评估选型。

4 结语

蒲洁能化公司生产工艺及水源前期存在水质问题，气化工段灰水硬度及SiO2浓度过高，致使造成气化工段设备内及灰水管段结垢严重，严重影响系统运行。针对于此开展除硅除硬技术在处理煤气化废水中工业中的应用。实践证明除硅除硬技术在处理高硬度和高浓度SiO2气化灰水效果显著，总硬度和SiO2去除率都可达了90%以上。该方法具有很好的工艺应用价值。