申請日2017.11.06

　　公開(公告)日2018.02.09

　　IPC分類號C02F9/14; C02F103/34

　　摘要

　　本發(fā)明公開了一種IGCC電廠煤氣化與含硫混合廢水處理回用零排放系統(tǒng)及方法，包括臭氧發(fā)生器、均質(zhì)調(diào)節(jié)池、A/O生化沉降池、絮凝沉降池、過濾裝置、臭氧催化氧化裝置、ABFT池、微絮凝沉降池、砂濾、振動(dòng)反滲透膜裝置及蒸發(fā)結(jié)晶裝置，其中，均質(zhì)調(diào)節(jié)池依次經(jīng)A/O生化沉降池、絮凝沉降池、過濾裝置、臭氧催化氧化裝置、ABFT池、微絮凝沉降池及砂濾與振動(dòng)反滲透膜裝置相連通，振動(dòng)反滲透膜裝置的濃水出口與蒸發(fā)結(jié)晶裝置的入口相連通，臭氧發(fā)生器的出口與臭氧催化氧化裝置的臭氧入口相連通，該系統(tǒng)及方法能夠?qū)崿F(xiàn)IGCC電廠煤氣化及含硫混合廢水處理、回用及零排放。

　　摘要附圖

 

　　權(quán)利要求書

　　1.一種IGCC電廠煤氣化與含硫混合廢水處理回用零排放系統(tǒng)，其特征在于，包括臭氧發(fā)生器、均質(zhì)調(diào)節(jié)池(1)、A/O生化沉降池(2)、絮凝沉降池(3)、過濾裝置(4)、臭氧催化氧化裝置(5)、ABFT池(6)、微絮凝沉降池(7)、砂濾(8)、振動(dòng)反滲透膜裝置(9)及蒸發(fā)結(jié)晶裝置(10)，其中，均質(zhì)調(diào)節(jié)池(1)依次經(jīng)A/O生化沉降池(2)、絮凝沉降池(3)、過濾裝置(4)、臭氧催化氧化裝置(5)、ABFT池(6)、微絮凝沉降池(7)及砂濾(8)與振動(dòng)反滲透膜裝置(9)相連通，振動(dòng)反滲透膜裝置(9)的濃水出口與蒸發(fā)結(jié)晶裝置(10)的入口相連通，臭氧發(fā)生器的出口與臭氧催化氧化裝置(5)的臭氧入口相連通。

　　2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的IGCC電廠煤氣化與含硫混合廢水處理回用零排放系統(tǒng)，其特征在于，還包括污泥池(11)及污泥濃縮脫水系統(tǒng)(12)，其中，污泥池(11)的入口與A/O生化沉降池(2)的污泥出口、絮凝沉降池(3)底部的污泥出口及微絮凝沉降池(7)底部的污泥出口相連通，污泥池(11)的出口與污泥濃縮脫水系統(tǒng)(12)的入口相連通，污泥濃縮脫水系統(tǒng)(12)的濾液出口與均質(zhì)調(diào)節(jié)池(1)的入口相連通。

　　3.一種IGCC電廠煤氣化與含硫混合廢水處理回用零排放方法，其特征在于，基于權(quán)利要求1所述的IGCC電廠煤氣化與含硫混合廢水處理回用零排放系統(tǒng)，包括以下步驟：

　　1)IGCC煤氣化及含硫混合廢水進(jìn)入均質(zhì)調(diào)節(jié)池(1)中，使IGCC煤氣化及含硫混合廢水的水質(zhì)污染物負(fù)荷保持平穩(wěn)，然后再進(jìn)入A/O生化沉降池(2)中，并在A/O生化沉降池(2)中利用微生物除去IGCC煤氣化及含硫混合廢水中的難降解性有機(jī)物，A/O生化沉降池(2)輸出的IGCC煤氣化及含硫混合廢水進(jìn)入到絮凝沉降池(3)中;

　　2)向絮凝沉降池(3)中加入PAC混凝劑及PAM助凝劑，通過PAC混凝劑及PAM助凝劑除去IGCC煤氣化及含硫混合廢水中的膠體顆粒，絮凝沉降池(3)輸出的IGCC煤氣化及含硫混合廢水再經(jīng)過濾裝置(4)過濾，去除IGCC煤氣化及含硫混合廢水中的懸浮物，過濾裝置(4)過濾后的IGCC煤氣化及含硫混合廢水進(jìn)入到臭氧催化氧化裝置(5)中;

　　3)臭氧發(fā)生器產(chǎn)生臭氧，再將臭氧經(jīng)臭氧催化氧化裝置(5)底部的鈦板曝氣盤向IGCC煤氣化及含硫混合廢水中進(jìn)行曝氣，使IGCC煤氣化及含硫混合廢水與臭氧充分混合后再在臭氧催化氧化裝置(5)的催化劑床層中充分接觸反應(yīng)，臭氧催化氧化裝置(5)輸出的IGCC煤氣化及含硫混合廢水進(jìn)入到ABFT池(6)中;

　　4)通過ABFT池(6)除去IGCC煤氣化及含硫混合廢水中的氨氮，ABFT池(6)輸出的IGCC煤氣化及含硫混合廢水依次經(jīng)微絮凝沉降池(7)凝絮沉降及砂濾(8)過濾后進(jìn)入到振動(dòng)反滲透膜裝置(9)中進(jìn)行振動(dòng)反滲透，其中，振動(dòng)反滲透膜裝置(9)輸出的濃水進(jìn)入到蒸發(fā)結(jié)晶裝置(10)中蒸發(fā)結(jié)晶形成固體鹽，蒸發(fā)結(jié)晶裝置(10)及振動(dòng)反滲透膜裝置(9)輸出的產(chǎn)水進(jìn)行回收利用。

　　4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的IGCC電廠煤氣化與含硫混合廢水處理回用零排放方法，其特征在于，步驟1)中IGCC煤氣化及含硫混合廢水在A/O生化沉降池(2)中的停留時(shí)間為20h。

　　5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的IGCC電廠煤氣化與含硫混合廢水處理回用零排放方法，其特征在于，步驟2)中PAC混凝劑的加入量為100mg/L，PAM助凝劑的加入量為0.5mg/L。

　　6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的IGCC電廠煤氣化與含硫混合廢水處理回用零排放方法，其特征在于，步驟3)中臭氧催化氧化裝置(5)中臭氧的投加量為200mg/L，IGCC煤氣化及含硫混合廢水在臭氧催化氧化裝置(5)中的停留時(shí)間為40min。

　　7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的IGCC電廠煤氣化與含硫混合廢水處理回用零排放方法，其特征在于，步驟4)中IGCC煤氣化及含硫混合廢水在ABFT池(6)中的停留時(shí)間為24h，在ABFT池(6)中加入有若干微生物載體，其中，所有微生物載體的總體積為ABFT池(6)容量的40%-45%，各微生物載體上均附著及固定有微生物，各微生物載體內(nèi)均同時(shí)存在有好氧環(huán)境、缺氧環(huán)境及厭氧環(huán)境，使各微生物載體形成微型的硝化及反硝化反應(yīng)器，從而通過微生物載體脫除IGCC煤氣化及含硫混合廢水中的氨氮。

　　說明書

　　IGCC電廠煤氣化與含硫混合廢水處理回用零排放系統(tǒng)及方法

　　技術(shù)領(lǐng)域

　　本發(fā)明屬于工業(yè)廢水處理與零排放技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種IGCC電廠煤氣化與含硫混合廢水處理回用零排放系統(tǒng)及方法。

　　背景技術(shù)

　　目前，在國內(nèi)電力行業(yè)，整體煤氣化-蒸汽燃?xì)饴?lián)合循環(huán)(IGCC)發(fā)電還屬于新技術(shù)，已投運(yùn)項(xiàng)目少，運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)也很少。IGCC電廠的用、排水系統(tǒng)與常規(guī)火電廠差別很大，尤其以煤氣化、凈化單元產(chǎn)生的煤氣化廢水和含硫廢水水質(zhì)非常復(fù)雜，難以處理回用。上述兩種復(fù)雜廢水的水質(zhì)、水量特點(diǎn)如下。

　　煤氣化廢水是煤加壓氣化過程中因煤氣除灰、洗滌與凝液分離和灰渣沖洗等工序操作而產(chǎn)生的一種廢水，這部分廢水經(jīng)汽提精餾、低壓閃蒸和沉淀澄清等初步處理后一部分循環(huán)使用，剩余部分排至后續(xù)廢水處理系統(tǒng)。經(jīng)初步處理后的煤氣化廢水酚類和揮發(fā)苯類物質(zhì)含量較低，但懸浮物含量和色度仍然較高，含有大量的單環(huán)芳烴、多環(huán)芳烴等復(fù)雜難降解性有機(jī)物，此外該廢水還含有少量氰化物、無機(jī)氟離子和氨氮等有毒有害物質(zhì)，生化處理難度較大。IGCC煤氣化廢水水質(zhì)波動(dòng)較大，COD濃度約400-1000mg/L,氨氮濃度約300-400mg/L,氰化物濃度約0-10mg/L，含鹽量約為3000-4000mg/L;排放水量約26-30m3/h。

　　含硫廢水則是硫回收單元產(chǎn)生的又一種高含鹽量、高COD含量的一種特殊廢水，水量約3-4m3/h，主要由硫磺分離回收過程中帶出的少量Lo-cat濾液經(jīng)除鹽水沖洗稀釋后形成，含有螯合劑和表面活性劑等生化難降解性有機(jī)物和氨氮等物質(zhì)。COD含量高達(dá)4000-10000mg/L,含鹽量高達(dá)10000-20000mg/L，氨氮含量約200-500mg/L。

　　IGCC電廠煤氣化廢水現(xiàn)有處理工藝流程為：CaCl2除氟沉淀、氨吹脫、破氰、一體式A/O工藝，運(yùn)行效果較差，主要原因是工藝設(shè)計(jì)不合理，運(yùn)行維護(hù)困難，其中煤氣化廢水中的雜環(huán)和多環(huán)芳香族化合物很難被生物降解，微生物馴化難度較大。經(jīng)調(diào)研可知，國內(nèi)煤化工領(lǐng)域產(chǎn)生的煤氣化廢水也通常采用汽提、萃取、低壓閃蒸和精餾等化工單元操作初步處理后再進(jìn)行生化處理，但往往難以達(dá)標(biāo)排放。因此，煤氣化廢水依靠單純傳統(tǒng)的生化處理工藝難以實(shí)現(xiàn)達(dá)標(biāo)排放、深度回用。此外，對于IGCC電廠特有的含硫廢水，由于水質(zhì)特殊和水量較少，未見相關(guān)處理工藝的報(bào)道。

　　為了治理IGCC電廠化工廢水，需對煤氣化廢水和含硫廢水進(jìn)行混合處理回用，在此基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)廢水零排放。煤氣化廢水和含硫廢水的混合廢水COD含量高達(dá)1000-1500mg/L，氨氮含量約350-450mg/L,其處理難度較單純的煤氣化廢水更大。

　　因此，針對煤氣化廢水和含硫廢水的混合廢水，亟需開發(fā)出有效的處理工藝實(shí)現(xiàn)深度回用和零排放，大幅減輕廢水外排帶來的環(huán)境危害和減少電廠新鮮自來水取水量。

　　發(fā)明內(nèi)容

　　本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，提供了一種IGCC電廠煤氣化與含硫混合廢水處理回用零排放系統(tǒng)及方法，該系統(tǒng)及方法能夠?qū)崿F(xiàn)IGCC電廠煤氣化及含硫混合廢水處理、回用及零排放。

　　為達(dá)到上述目的，本發(fā)明所述的IGCC電廠煤氣化與含硫混合廢水處理回用零排放系統(tǒng)包括臭氧發(fā)生器、均質(zhì)調(diào)節(jié)池、A/O生化沉降池、絮凝沉降池、過濾裝置、臭氧催化氧化裝置、ABFT池、微絮凝沉降池、砂濾、振動(dòng)反滲透膜裝置及蒸發(fā)結(jié)晶裝置，其中，均質(zhì)調(diào)節(jié)池依次經(jīng)A/O生化沉降池、絮凝沉降池、過濾裝置、臭氧催化氧化裝置、ABFT池、微絮凝沉降池及砂濾與振動(dòng)反滲透膜裝置相連通，振動(dòng)反滲透膜裝置的濃水出口與蒸發(fā)結(jié)晶裝置的入口相連通，臭氧發(fā)生器的出口與臭氧催化氧化裝置的臭氧入口相連通。

　　還包括污泥池及污泥濃縮脫水系統(tǒng)，其中，污泥池的入口與A/O生化沉降池的污泥出口、絮凝沉降池底部的污泥出口及微絮凝沉降池底部的污泥出口相連通，污泥池的出口與污泥濃縮脫水系統(tǒng)的入口相連通，污泥濃縮脫水系統(tǒng)的濾液出口與均質(zhì)調(diào)節(jié)池的入口相連通。

　　本發(fā)明所述的IGCC電廠煤氣化與含硫混合廢水處理回用零排放方法包括以下步驟：

　　1)IGCC煤氣化及含硫混合廢水進(jìn)入均質(zhì)調(diào)節(jié)池中，使IGCC煤氣化及含硫混合廢水的水質(zhì)污染物負(fù)荷保持平穩(wěn)，然后再進(jìn)入A/O生化沉降池中，并在A/O生化沉降池中利用微生物除去IGCC煤氣化及含硫混合廢水中的難降解性有機(jī)物，A/O生化沉降池輸出的IGCC煤氣化及含硫混合廢水進(jìn)入到絮凝沉降池中;

　　2)向絮凝沉降池中加入PAC混凝劑及PAM助凝劑，通過PAC混凝劑及PAM助凝劑除去IGCC煤氣化及含硫混合廢水中的膠體顆粒，絮凝沉降池輸出的IGCC煤氣化及含硫混合廢水再經(jīng)過濾裝置過濾，去除IGCC煤氣化及含硫混合廢水中的懸浮物，過濾裝置過濾后的IGCC煤氣化及含硫混合廢水進(jìn)入到臭氧催化氧化裝置中;

　　3)臭氧發(fā)生器產(chǎn)生臭氧，再將臭氧經(jīng)臭氧催化氧化裝置底部的鈦板曝氣盤向IGCC煤氣化及含硫混合廢水中進(jìn)行曝氣，使IGCC煤氣化及含硫混合廢水與臭氧充分混合后再在臭氧催化氧化裝置的催化劑床層中充分接觸反應(yīng)，臭氧催化氧化裝置輸出的IGCC煤氣化及含硫混合廢水進(jìn)入到ABFT池中;

　　4)通過ABFT池除去IGCC煤氣化及含硫混合廢水中的氨氮，ABFT池輸出的IGCC煤氣化及含硫混合廢水依次經(jīng)微絮凝沉降池凝絮沉降及砂濾過濾后進(jìn)入到振動(dòng)反滲透膜裝置中進(jìn)行振動(dòng)反滲透，其中，振動(dòng)反滲透膜裝置輸出的濃水進(jìn)入到蒸發(fā)結(jié)晶裝置中蒸發(fā)結(jié)晶形成固體鹽，蒸發(fā)結(jié)晶裝置及振動(dòng)反滲透膜裝置輸出的產(chǎn)水進(jìn)行回收利用。

　　步驟1)中IGCC煤氣化及含硫混合廢水在A/O生化沉降池中的停留時(shí)間為20h。

　　步驟2)中PAC混凝劑的加入量為100mg/L，PAM助凝劑的加入量為0.5mg/L。

　　步驟3)中臭氧催化氧化裝置中臭氧的投加量為200mg/L，IGCC煤氣化及含硫混合廢水在臭氧催化氧化裝置中的停留時(shí)間為40min。

　　步驟4)中IGCC煤氣化及含硫混合廢水在ABFT池中的停留時(shí)間為24h。

　　ABFT池中加入有若干微生物載體，其中，所有微生物載體的總體積為ABFT池容量的40%-45%，各微生物載體上均附著及固定有微生物，各微生物載體內(nèi)均同時(shí)存在有好氧環(huán)境、缺氧環(huán)境及厭氧環(huán)境，使各微生物載體形成微型的硝化及反硝化反應(yīng)器，從而通過微生物載體脫除IGCC煤氣化及含硫混合廢水中的氨氮。

　　本發(fā)明具有以下有益效果：

　　本發(fā)明所述的IGCC電廠煤氣化與含硫混合廢水處理回用零排放系統(tǒng)及方法在具體操作時(shí)，IGCC煤氣化及含硫混合廢水依次經(jīng)均質(zhì)調(diào)節(jié)池均質(zhì)、A/O生化沉降池生化沉降、絮凝沉降池絮凝沉降、過濾裝置過濾、臭氧催化氧化裝置催化氧化、ABFT池除氨氮、微絮凝沉降池絮凝沉降、砂濾過濾、振動(dòng)反滲透膜裝置振動(dòng)反滲透及蒸發(fā)結(jié)晶裝置蒸發(fā)結(jié)晶后形成固體鹽，從而實(shí)現(xiàn)IGCC電廠煤氣化及含硫混合廢水處理、回用及零排放，整體工藝路線高效、銜接合理。其中，通過臭氧催化氧化裝置催化氧化使IGCC煤氣化及含硫混合廢水COD降至60以下，BOD5降至20以下。通過ABFT池處理后IGCC煤氣化及含硫混合廢水的氨氮含量降至5mg/L以下。另外，本發(fā)明針對廢水TOC含量較高的特點(diǎn)，選用抗結(jié)垢及耐污染的振動(dòng)反滲透膜對其進(jìn)行深度濃縮處理，在處理時(shí)，通過振動(dòng)反滲透膜往復(fù)運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)振動(dòng)反滲透膜及膜組不斷振動(dòng)，使振動(dòng)反滲透膜可耐受硬度較高及污染物較多的廢水，利于系統(tǒng)長期運(yùn)行及減少清洗的次數(shù)，其中，振動(dòng)反滲透膜裝置輸出的產(chǎn)水可作為補(bǔ)水回用至IGCC淡水循環(huán)塔中。本發(fā)明可使得棘手的IGCC煤氣化及含硫混合廢水處理后COD、BOD5、氨氮指標(biāo)優(yōu)于國家《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》GB 8978-1996中一級排放標(biāo)準(zhǔn)，再經(jīng)進(jìn)一步深度處理后實(shí)現(xiàn)回用及廢水零排放，同時(shí)減少IGCC電廠新鮮自來水取水量。另外，需要說明的是，本發(fā)明中COD及氨氮的去除整體以生物工藝為主，大大降低系統(tǒng)化學(xué)藥劑的投加量及運(yùn)行費(fèi)用。