申请日2017.11.06
公开(公告)日2018.02.09
IPC分类号C02F9/14; C02F103/34
摘要
本发明公开了一种IGCC电厂煤气化与含硫混合废水处理回用零排放系统及方法，包括臭氧发生器、均质调节池、A/O生化沉降池、絮凝沉降池、过滤装置、臭氧催化氧化装置、ABFT池、微絮凝沉降池、砂滤、振动反渗透膜装置及蒸发结晶装置，其中，均质调节池依次经A/O生化沉降池、絮凝沉降池、过滤装置、臭氧催化氧化装置、ABFT池、微絮凝沉降池及砂滤与振动反渗透膜装置相连通，振动反渗透膜装置的浓水出口与蒸发结晶装置的入口相连通，臭氧发生器的出口与臭氧催化氧化装置的臭氧入口相连通，该系统及方法能够实现IGCC电厂煤气化及含硫混合废水处理、回用及零排放。
摘要附图
权利要求书
1.一种IGCC电厂煤气化与含硫混合废水处理回用零排放系统，其特征在于，包括臭氧发生器、均质调节池(1)、A/O生化沉降池(2)、絮凝沉降池(3)、过滤装置(4)、臭氧催化氧化装置(5)、ABFT池(6)、微絮凝沉降池(7)、砂滤(8)、振动反渗透膜装置(9)及蒸发结晶装置(10)，其中，均质调节池(1)依次经A/O生化沉降池(2)、絮凝沉降池(3)、过滤装置(4)、臭氧催化氧化装置(5)、ABFT池(6)、微絮凝沉降池(7)及砂滤(8)与振动反渗透膜装置(9)相连通，振动反渗透膜装置(9)的浓水出口与蒸发结晶装置(10)的入口相连通，臭氧发生器的出口与臭氧催化氧化装置(5)的臭氧入口相连通。
2.根据权利要求1所述的IGCC电厂煤气化与含硫混合废水处理回用零排放系统，其特征在于，还包括污泥池(11)及污泥浓缩脱水系统(12)，其中，污泥池(11)的入口与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)底部的污泥出口相连通，污泥池(11)的出口与污泥浓缩脱水系统(12)的入口相连通，污泥浓缩脱水系统(12)的滤液出口与均质调节池(1)的入口相连通。
3.一种IGCC电厂煤气化与含硫混合废水处理回用零排放方法，其特征在于，基于权利要求1所述的IGCC电厂煤气化与含硫混合废水处理回用零排放系统，包括以下步骤：
1)IGCC煤气化及含硫混合废水进入均质调节池(1)中，使IGCC煤气化及含硫混合废水的水质污染物负荷保持平稳，然后再进入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煤气化及含硫混合废水中的难降解性有机物，A/O生化沉降池(2)输出的IGCC煤气化及含硫混合废水进入到絮凝沉降池(3)中;
2)向絮凝沉降池(3)中加入PAC混凝剂及PAM助凝剂，通过PAC混凝剂及PAM助凝剂除去IGCC煤气化及含硫混合废水中的胶体颗粒，絮凝沉降池(3)输出的IGCC煤气化及含硫混合废水再经过滤装置(4)过滤，去除IGCC煤气化及含硫混合废水中的悬浮物，过滤装置(4)过滤后的IGCC煤气化及含硫混合废水进入到臭氧催化氧化装置(5)中;
3)臭氧发生器产生臭氧，再将臭氧经臭氧催化氧化装置(5)底部的钛板曝气盘向IGCC煤气化及含硫混合废水中进行曝气，使IGCC煤气化及含硫混合废水与臭氧充分混合后再在臭氧催化氧化装置(5)的催化剂床层中充分接触反应，臭氧催化氧化装置(5)输出的IGCC煤气化及含硫混合废水进入到ABFT池(6)中;
4)通过ABFT池(6)除去IGCC煤气化及含硫混合废水中的氨氮，ABFT池(6)输出的IGCC煤气化及含硫混合废水依次经微絮凝沉降池(7)凝絮沉降及砂滤(8)过滤后进入到振动反渗透膜装置(9)中进行振动反渗透，其中，振动反渗透膜装置(9)输出的浓水进入到蒸发结晶装置(10)中蒸发结晶形成固体盐，蒸发结晶装置(10)及振动反渗透膜装置(9)输出的产水进行回收利用。
4.根据权利要求3所述的IGCC电厂煤气化与含硫混合废水处理回用零排放方法，其特征在于，步骤1)中IGCC煤气化及含硫混合废水在A/O生化沉降池(2)中的停留时间为20h。
5.根据权利要求3所述的IGCC电厂煤气化与含硫混合废水处理回用零排放方法，其特征在于，步骤2)中PAC混凝剂的加入量为100mg/L，PAM助凝剂的加入量为0.5mg/L。
6.根据权利要求3所述的IGCC电厂煤气化与含硫混合废水处理回用零排放方法，其特征在于，步骤3)中臭氧催化氧化装置(5)中臭氧的投加量为200mg/L，IGCC煤气化及含硫混合废水在臭氧催化氧化装置(5)中的停留时间为40min。
7.根据权利要求3所述的IGCC电厂煤气化与含硫混合废水处理回用零排放方法，其特征在于，步骤4)中IGCC煤气化及含硫混合废水在ABFT池(6)中的停留时间为24h，在ABFT池(6)中加入有若干微生物载体，其中，所有微生物载体的总体积为ABFT池(6)容量的40%-45%，各微生物载体上均附着及固定有微生物，各微生物载体内均同时存在有好氧环境、缺氧环境及厌氧环境，使各微生物载体形成微型的硝化及反硝化反应器，从而通过微生物载体脱除IGCC煤气化及含硫混合废水中的氨氮。
说明书
IGCC电厂煤气化与含硫混合废水处理回用零排放系统及方法
技术领域
本发明属于工业废水处理与零排放技术领域，涉及一种IGCC电厂煤气化与含硫混合废水处理回用零排放系统及方法。
背景技术
目前，在国内电力行业，整体煤气化-蒸汽燃气联合循环(IGCC)发电还属于新技术，已投运项目少，运行经验也很少。IGCC电厂的用、排水系统与常规火电厂差别很大，尤其以煤气化、净化单元产生的煤气化废水和含硫废水水质非常复杂，难以处理回用。上述两种复杂废水的水质、水量特点如下。
煤气化废水是煤加压气化过程中因煤气除灰、洗涤与凝液分离和灰渣冲洗等工序操作而产生的一种废水，这部分废水经汽提精馏、低压闪蒸和沉淀澄清等初步处理后一部分循环使用，剩余部分排至后续废水处理系统。经初步处理后的煤气化废水酚类和挥发苯类物质含量较低，但悬浮物含量和色度仍然较高，含有大量的单环芳烃、多环芳烃等复杂难降解性有机物，此外该废水还含有少量氰化物、无机氟离子和氨氮等有毒有害物质，生化处理难度较大。IGCC煤气化废水水质波动较大，COD浓度约400-1000mg/L,氨氮浓度约300-400mg/L,氰化物浓度约0-10mg/L，含盐量约为3000-4000mg/L;排放水量约26-30m3/h。
含硫废水则是硫回收单元产生的又一种高含盐量、高COD含量的一种特殊废水，水量约3-4m3/h，主要由硫磺分离回收过程中带出的少量Lo-cat滤液经除盐水冲洗稀释后形成，含有螯合剂和表面活性剂等生化难降解性有机物和氨氮等物质。COD含量高达4000-10000mg/L,含盐量高达10000-20000mg/L，氨氮含量约200-500mg/L。
IGCC电厂煤气化废水现有处理工艺流程为：CaCl2除氟沉淀、氨吹脱、破氰、一体式A/O工艺，运行效果较差，主要原因是工艺设计不合理，运行维护困难，其中煤气化废水中的杂环和多环芳香族化合物很难被生物降解，微生物驯化难度较大。经调研可知，国内煤化工领域产生的煤气化废水也通常采用汽提、萃取、低压闪蒸和精馏等化工单元操作初步处理后再进行生化处理，但往往难以达标排放。因此，煤气化废水依靠单纯传统的生化处理工艺难以实现达标排放、深度回用。此外，对于IGCC电厂特有的含硫废水，由于水质特殊和水量较少，未见相关处理工艺的报道。
为了治理IGCC电厂化工废水，需对煤气化废水和含硫废水进行混合处理回用，在此基础上实现废水零排放。煤气化废水和含硫废水的混合废水COD含量高达1000-1500mg/L，氨氮含量约350-450mg/L,其处理难度较单纯的煤气化废水更大。
因此，针对煤气化废水和含硫废水的混合废水，亟需开发出有效的处理工艺实现深度回用和零排放，大幅减轻废水外排带来的环境危害和减少电厂新鲜自来水取水量。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种IGCC电厂煤气化与含硫混合废水处理回用零排放系统及方法，该系统及方法能够实现IGCC电厂煤气化及含硫混合废水处理、回用及零排放。
为达到上述目的，本发明所述的IGCC电厂煤气化与含硫混合废水处理回用零排放系统包括臭氧发生器、均质调节池、A/O生化沉降池、絮凝沉降池、过滤装置、臭氧催化氧化装置、ABFT池、微絮凝沉降池、砂滤、振动反渗透膜装置及蒸发结晶装置，其中，均质调节池依次经A/O生化沉降池、絮凝沉降池、过滤装置、臭氧催化氧化装置、ABFT池、微絮凝沉降池及砂滤与振动反渗透膜装置相连通，振动反渗透膜装置的浓水出口与蒸发结晶装置的入口相连通，臭氧发生器的出口与臭氧催化氧化装置的臭氧入口相连通。
还包括污泥池及污泥浓缩脱水系统，其中，污泥池的入口与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连通，污泥池的出口与污泥浓缩脱水系统的入口相连通，污泥浓缩脱水系统的滤液出口与均质调节池的入口相连通。
本发明所述的IGCC电厂煤气化与含硫混合废水处理回用零排放方法包括以下步骤：
1)IGCC煤气化及含硫混合废水进入均质调节池中，使IGCC煤气化及含硫混合废水的水质污染物负荷保持平稳，然后再进入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煤气化及含硫混合废水中的难降解性有机物，A/O生化沉降池输出的IGCC煤气化及含硫混合废水进入到絮凝沉降池中;
2)向絮凝沉降池中加入PAC混凝剂及PAM助凝剂，通过PAC混凝剂及PAM助凝剂除去IGCC煤气化及含硫混合废水中的胶体颗粒，絮凝沉降池输出的IGCC煤气化及含硫混合废水再经过滤装置过滤，去除IGCC煤气化及含硫混合废水中的悬浮物，过滤装置过滤后的IGCC煤气化及含硫混合废水进入到臭氧催化氧化装置中;
3)臭氧发生器产生臭氧，再将臭氧经臭氧催化氧化装置底部的钛板曝气盘向IGCC煤气化及含硫混合废水中进行曝气，使IGCC煤气化及含硫混合废水与臭氧充分混合后再在臭氧催化氧化装置的催化剂床层中充分接触反应，臭氧催化氧化装置输出的IGCC煤气化及含硫混合废水进入到ABFT池中;
4)通过ABFT池除去IGCC煤气化及含硫混合废水中的氨氮，ABFT池输出的IGCC煤气化及含硫混合废水依次经微絮凝沉降池凝絮沉降及砂滤过滤后进入到振动反渗透膜装置中进行振动反渗透，其中，振动反渗透膜装置输出的浓水进入到蒸发结晶装置中蒸发结晶形成固体盐，蒸发结晶装置及振动反渗透膜装置输出的产水进行回收利用。
步骤1)中IGCC煤气化及含硫混合废水在A/O生化沉降池中的停留时间为20h。
步骤2)中PAC混凝剂的加入量为100mg/L，PAM助凝剂的加入量为0.5mg/L。
步骤3)中臭氧催化氧化装置中臭氧的投加量为200mg/L，IGCC煤气化及含硫混合废水在臭氧催化氧化装置中的停留时间为40min。
步骤4)中IGCC煤气化及含硫混合废水在ABFT池中的停留时间为24h。
ABFT池中加入有若干微生物载体，其中，所有微生物载体的总体积为ABFT池容量的40%-45%，各微生物载体上均附着及固定有微生物，各微生物载体内均同时存在有好氧环境、缺氧环境及厌氧环境，使各微生物载体形成微型的硝化及反硝化反应器，从而通过微生物载体脱除IGCC煤气化及含硫混合废水中的氨氮。
本发明具有以下有益效果：
本发明所述的IGCC电厂煤气化与含硫混合废水处理回用零排放系统及方法在具体操作时，IGCC煤气化及含硫混合废水依次经均质调节池均质、A/O生化沉降池生化沉降、絮凝沉降池絮凝沉降、过滤装置过滤、臭氧催化氧化装置催化氧化、ABFT池除氨氮、微絮凝沉降池絮凝沉降、砂滤过滤、振动反渗透膜装置振动反渗透及蒸发结晶装置蒸发结晶后形成固体盐，从而实现IGCC电厂煤气化及含硫混合废水处理、回用及零排放，整体工艺路线高效、衔接合理。其中，通过臭氧催化氧化装置催化氧化使IGCC煤气化及含硫混合废水COD降至60以下，BOD5降至20以下。通过ABFT池处理后IGCC煤气化及含硫混合废水的氨氮含量降至5mg/L以下。另外，本发明针对废水TOC含量较高的特点，选用抗结垢及耐污染的振动反渗透膜对其进行深度浓缩处理，在处理时，通过振动反渗透膜往复运动带动振动反渗透膜及膜组不断振动，使振动反渗透膜可耐受硬度较高及污染物较多的废水，利于系统长期运行及减少清洗的次数，其中，振动反渗透膜装置输出的产水可作为补水回用至IGCC淡水循环塔中。本发明可使得棘手的IGCC煤气化及含硫混合废水处理后COD、BOD5、氨氮指标优于国家《污水综合排放标准》GB 8978-1996中一级排放标准，再经进一步深度处理后实现回用及废水零排放，同时减少IGCC电厂新鲜自来水取水量。另外，需要说明的是，本发明中COD及氨氮的去除整体以生物工艺为主，大大降低系统化学药剂的投加量及运行费用。
