煤制烯烃气化废水中硬度的处理研究

2015年第14期内蒙古石油化工煤制烯烃气化废水中硬度的处理研究张永胜,崔恒玲(神华包头煤化工有限责任公司,内蒙古包头014010)摘要:由于煤制烯烃气化废水的硬度较高,导致污水处理系统结垢严重,污水处理难度大。通过烧杯试验,由于气化废水暂时硬度比例大,且受废水中分散剂影响,传统的石灰软化法无法去除气化废水中的硬度,反而硬度使上升;Na2CO,和NaOH软化法都可以将硬度从1400mg/L降至200mg/L左右;同时投加NaOH和Na2COz,可以进一步降低硬度至50mg/L左右。关键词:硬度;石灰;软化;Na2COg;NaOH中图分类号:TQ784文献标识码:A文章编号:1006- -7981(2015)14- -0007- -02近年来煤化工行业发展迅速,该行业崛起所衔止10~ 15min,取上清液50ml进行测定。生的环保问题日益突出。煤制烯烃项目气化装置采表2石灰投加试验用水煤浆加压气化技术,其产生废水具有硬度高、浊进水石碳聚铁加石灰后PAM原水硬度出水硬度度高,难处理等特点,具体见表1。该污水进人污水处pH (mg/L)(mg/L) pH(mg/L)_ (mg/L)(CacCO,) mg/L1 7.9162.5 8.120.62514611491理装置导致污水处理系统结垢严重,尤为突出的是27.91 43 62.5， 8.250. 6251461，15010池曝气管结垢严重.为缓解污水处理系统的压力，3 7.91 85 62.5 8.4115014 7.91 170 62.5 8.671591保证外排废水环保达标,增加了除硬度系统去除来340 62.5 9.011731$ 7.91 510 62.5 9.271831水硬度,从根本上解决污水处理系统存在的问题,实现污水处理系统长周期、高负荷、安全运行。除硬系7 7.91 1875 62.5 11.64 0.625236287.91 225062.5 11.920. 625 _2692统由缓冲池、高密池、中和池、污泥贮池及污泥压滤实验结果表明,采用石灰做为除硬药剂,随着石系统五个部分组成。气化装置来水从缓冲池通过高灰投加量的增加,出水硬度持续上升,对水中的硬度密池进水泵的提升从底部进人高密池的前混合区，无法去除。通过理论计算表明,此过程中HCO:-大在前混合区投加药剂和混凝剂进行软化和混凝,在部分仍在水中。此时表现为上清液颜色深,且清液中絮凝区投加药剂和絮凝剂进行进-步的软化和絮凝未能沉降的细小颗粒多,独度高。作用,从而降低水中的硬度,保证污水处理装置的稳1.2 Na2CO3 投加量试验如下定运行。表3Na2CO,投加试验表1煤制烯烃气化废水的水质特点洋品进水碳酸钠聚铁加碳酸钠PAM原水硬度出水硬度项更度(以Ca CO,)计(mg/L碱度(mg/L)独度(NTU) pHpH (mg/L) (mg/L) 后pH_ (ng/L) (g/L) (CaCO)mg/L指标1200~1500800~100030~50 7~8， 7.950.0 62.57.95 0.625 142114517.95 200.0 62.5 9.00 0.625 1421351具体试验过程7.95 2125.0 62.5 9.08 0.625 142134去除水中硬度通常采用石灰软化法,Na2CO3软7.95 2250.0 62.5 9.10 0.625 1421化法和NaOH软化法;为提高气化废水出水脱硬效7.95 2375.0. 62.5 9.16 0.625 1421187.95 2500.0 62.5 9.19 0.625 142115果,降低脱硬的成本和混凝剂的投加量。现在实验室7.952625.0 62.5 9.21 0.625 142116取气化废水,进行烧杯实验,考察了以上三种药剂对7.95 2750.0 62.5 9.30 0.625 1421219 7.95 2875.0 62.5 9.34 0.625 1421200于气化废水中硬度的去除效果,药剂投加量。具体实10 7.95 300.0 62.5 9.36 0.625 142122验结果及分析如下:投加聚合硫酸铁快搅30s后，加人碳酸钠快搅30s后变慢速搅并,加人1.1 石灰投加量试验如下PAM 2~3min后停止搅拌,静止10~15min,取上清液50ml进行测定，投加聚合硫酸铁快搅30s后,加入石灰快搅30s后变慢速搅拌,加人PAM 2~ 3min后停止搅拌,静实验结果表明,采用Na2CO3作为除硬药剂,随收稿日期:2015-04- 258内蒙古石油化工2015年第14期着Na2CO3的投加量的增加，出水硬度逐渐降低,当钙、镁碳酸盐沉淀,另外投加NaOH可除去重碳酸盐浓度过量时,出水硬度有上升趋势,试验结果表表,碱度和镁硬，且出水水质硬度及稳定性要远好于直Na2COz投加量约为2500mg/L时出水硬度最好。通接投加Na2CO3 ,其反应机理如下:过投加碳酸钠,水体中钙、镁等参与反应生成相应的2NaOH + Ca(HCO3)r→CaCO3↓+ Na2CO,钙、镁碳酸盐沉淀。+ H2O1.3 NaOH 投加量试验如下4NaOH + Mg (HCO3)2→Mg (OH)2↓+表4NaOH投加试验2Na2CO3+ 2H2O样品进水 NaOH NaOH加人秦铁NaCOsPAM 原水硬度 出水硬度2NaOH + MgSO, Mg(OH)2↓ +NazSO,pH调整pH 浓度ng/L(mg/LXmg/LXmg/L) (mg/L) (CaCO3) mg/L2NaOH十MgCl2→Mg(OH)2↓+ NaCl17.95 9 700 15.00 / 0.500 134074上述反应中生成的Na2CO3继续参与下列反应:7.951025 15.00 / 0.500 13445CaSO,+Na2CO3-→CaCO。↓+Na2SO,7.95 10 1350 15.00 / 0.500 1340347.95 10.5 1650 15.00 1 0.500 134026CaCl2+Na2CO.- >CaCO3↓+2NaCl7.95 11 1800 15.00 / 0.500 134018MgSO.+Na2CO3-→MgCOz↓+Na2SO,7.95 11.5 1850 15.00/ 0.500 134020MgC12+Na2CO3-→MgCOs↓+ 2NaCl投加NeOH快搅30s后，加人秦合硫酸铁，快搅303s后变慢速搅摔,加入PAM2~NaOH和Na2CO3混合投加的脱硬效果远远高3min 后停止搅掉，静止10~15mi,敷上濟液50ml进行测定。于仅投加NaOH或Na2CO,形成的Mg(OH)2和CaCO3沉淀不但可以除去气化水中的硬度,同时沉实验结果表明,采用NaOH作为除硬药剂,通过淀形成的矾化对于混凝十分有利，特别是Mg(OH)2增加药剂投加量使pH值控制在一.定的范围之内，在沉淀过程中本身就会形成团絮状物形成网捕作pH值越高,出水硬度下降越明显,当pH值范围在用,改善了混凝效果,可以将出水硬度降至50mg/L11~11. 5之间时,出水硬度可以控制在150mg/L左左右。但在实际运行中水体波动对出水影响很大,日右。常操作非常困难,从经济效益和操作控制角度出发,1.4 NaOH- Na2CO3 混合投加量试验如下:气化废水的出水硬度控制在较高的范围之内,这样表5NaOH- Na2CO3混合投加量试验既可以避免污水处理系统结垢,又可以一定程度上进水NaOH 聚铁Na2CO3 PAM 原水硬度出水硬度降低运行成本,减少在高密池的沉降区钙盐、镁盐的pH调整pH(mg/L)(mg/L)(mg/L) (mg/L) (CaCOz)mg/L沉降,缓解高密池结垢现象,具体操作需要在日常运1 8.15 11 30.00 100 0.500 13561068.1511 30.00 200 0.500 135680行过程中进一步摸索与研究,最终达到处理系统的8.15 11 30.00 400 0.500 1356稳定运行。8. 1530.00 600 0.500 1355 8.15 11 30.00 800.00 0.500 135650[参考文献] .1 30.00 100.00 0.500 1356先投加聚合碗酸铁快搅30s后,加入NaOH,快搅30s后再加人碳酸钠快[1] 张自杰。环境工程手册.水污染防治卷[M].速搅拌30S,变慢速搅拌,加入PAM 2~3min后停止搅拌,静止10~北京:高等教育出版社,1996:85~90.15min,取上清液50ml进行测定。[2] 张纪中。微生物分类学[M].上海:复旦大学出版社,1990.5~6. .实验结果表明,先投加聚合硫酸铁和NaOH,然[3] 路光洁,袁斌,曲久辉。活性炭纤维及其应用后投加Na2cCO3和PAM,随着Na2COs的投加量的增研究进展[J].工业水处理, 2001,21(6):4~加,出水硬度又有很大程度的降低。2实验结果与讨论[4] 国家环境保护总局《水和废水监测分析方法》经实验分析,本项目气化污水中阻垢剂(分散编委会，水和废水监测分析方法[M].4版.剂)对硬度去除负面影响很大,化验分析表明,气化北京:中国环境科学出版社,2002:244~248.污水中临时硬度所占比例大,但由于受阻垢剂(分散[5] 李风亭,张善发,赵艳。混凝剂与絮凝剂[M].剂)等|的影响,进水pH值在8.0附近时,投加石灰时北京:化学工业出版社,2005:10~14.无法予以去除,具体表现在HCO3-无法参与反应。6] 张忠祥，钱易。废水生物处理技术[M].北京:通过投加碳酸钠,水体中钙、镁等参与的应生成相应清华大学出版社,2004:613.