CN101397164A - 烧结烟气脱硫过程中烟气冷却废水的处理方法及处理后产物的用途 - Google Patents

烧结烟气脱硫过程中烟气冷却废水的处理方法及处理后产物的用途 Download PDF

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沈晓林
石磊
刘道清
林瑜
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Abstract

本发明公开了一种烧结烟气脱硫过程中烟气冷却废水的处理方法及处理后产物的用途，包括以下步骤：A.在冷却废水中加入电厂废灰，在反应池中充分混合，废灰的加入量为1－5kg/吨，将废水的pH调至8.0－9.0；B.混合结束后，将冷却废水在沉淀池中沉淀使渣水分离；C.沉淀结束后，将沉淀上清液经过滤后回用。该方法能中和吸附烧结烟气脱硫冷却废水，处理后废水在烧结系统内就近利用，产生的废渣泥就近利用为转炉钢渣的调质剂，该方法简单实用，且无废水或废渣泥排放到环境中。

Description

烧结烟气脱硫过程中烟气冷却废水的处理方法及处理后产物的用途
技术领域
本发明涉及废水处理技术领域，具体地说属于烧结烟气脱硫冷却废水处理的一种方法及处理后产物的用途。
背景技术
钢铁冶金烧结烟气中含有大量的SO2，这使其成为现今我国SO2排放的重要污染源，因此需对钢铁冶金烧结烟气进行脱硫。不同于燃煤锅炉烟气，烧结烟气成分复杂，含HF、HCl、重金属、碱金属等，烟尘粒径细等，针对烧结烟气特点，烧结烟气脱硫装置中在脱硫吸收塔前设置一冷却器，目的在于a、将入塔烟温控制在80℃以下，保证吸收塔的热安全性，并为脱硫反应创造最佳的反应条件；b、将一部分烟尘(含重金属、碱金属)除去，防止了吸收塔内的堵塞、结垢，并保证石膏品位；c、对烧结烟气中HF、HCl进行处理，减轻吸收塔等后续系统的腐蚀。冷却器中用工艺水作为冷却洗涤水时，在降温烟气的同时将烟尘、SO2、HF、HCl、重金属、碱金属等洗涤下来，洗涤下来的烟尘细粒径大部分悬浮在废水中。故烧结烟气脱硫冷却段废水特征为酸性，主要污染物为SS、SO42-、金属和重金属离子、NH3-N等；主要水质指标如下：pH2.2～3.5、SS150～300mg/L、SO4 2-150～400mg/L、F-5～25mg/L、Cl-150～350mg/L、NH3-N20～35mg/L、TOC5～25mg/L、TFe1～25mg/L、Pb1.0～2.5mg/L、Hg0.03～1.00mg/L；烟气冷却废水酸性较强，SS、NH3-N、Fe、Pb、Cl-、SO4 2-含量较高也限制了其在脱硫系统内外的循环利用，需寻求一种经济、有效的烧结脱硫烟气冷却废水的处理方法，同时合理的综合利用处理后的出水。
常规的酸性废水的处理一般用石灰乳作为中和剂，但如石灰乳来处理此烧结烟气脱硫烟气冷却废水，存在中和反应pH难控制、污泥松散体积大、污泥沉降慢、且由于石灰乳其本身理化性质的特点决定其对冷却废水中的部分污染物无效，废水处理不能一次达到回用要求。
专利CN1175927C公开了一种改性粉煤灰吸附剂及应用其吸附处理废水的方法，将粉煤灰用酸处理后保温活化，将其按一定比例加入到废水，处理工艺为搅拌混合——沉淀分离。
发明内容
本发明的目的是提供一种烧结烟气脱硫过程中烟气冷却废水的处理方法及处理后产物的用途，该方法采用电厂废灰中和吸附处理此冷却废水，处理后废水在烧结系统内就近利用，产生的废渣泥就近在炼钢钢渣处理系统内处置利用，该方法简单实用，且无废水或废渣泥排放到环境中。
本发明的技术构思为：因本发明的处理对象主要是烧结烟气脱硫烟气冷却产生的废水，粉煤灰、炉底灰、炉内喷钙脱硫灰为电厂煤燃烧后产生的碱性工业废灰，主要化学组分为SiO2、Al2O3、CaO、MgO、Fe2O3—等，因其碱性和多孔吸附能力强的特点，适用于重金属、印染及酸性废水等的处理，且此类电厂废灰廉价易得，废水处理成本较低。因此在本发明中选择电厂废灰作为中和吸附剂。利用废灰吸附中和处理烧结烟气脱硫烟气冷却废水，处理出水经沉淀过滤后作为烧结脱硫烟气冷却水或烧结混料用水利用，废水处理产生的渣泥添加到高温熔融的转炉钢渣作为转炉钢渣的调质剂加以利用。
本发明根据酸碱中和反应原理，对酸性较强的烧结烟气脱硫烟气冷却废水，其主要污染物成分为SO4 2-、SO3 2-、Cl-、F-、NH3-N、SS，还有含量较高的部分金属和重金属离子，利用电厂废灰的吸附中和性质来处理此冷却废水。
粉煤灰、炉底灰、炉内喷钙脱硫灰等碱性电厂废灰在酸性废水作用发生下式反应：
(Al)2(SiO3)3+3H2SO4＝Al2(SO4)3+3SiO2·H2O
CaSiO3+H2SO4＝CaSO4+SiO2·H2O
故酸性废水被中和的同时可生成可溶性硅酸或硅酸盐，废水中的金属和重金属元素可被吸附去除，或被酸性废水作用下粉煤灰等电厂废灰产生的可溶性硅酸或硅酸盐化学固定；废水中的NH3-N、有机物主要被吸附去除，F-、SO4 2-、SO3 2-生成难溶性的钙盐而被去除，Cl-吸附部分去除。
烧结烟气脱硫烟气冷却废水污染负荷相对较低，经电厂废灰吸附中和——沉淀——过滤后的处理出水，从降低脱硫和烧结系统工艺水耗、保持脱硫系统水平衡、就近利用原则出发，可作为烧结脱硫烟气冷却水或烧结混料用水回用；脱硫系统内可补充到新鲜工艺水里作为烧结脱硫烟气冷却水循环利用，循环利用多次，处理出水水质满足不了脱硫烟气冷却水的要求时，作为烧结混料用水加以利用；处理出水亦可以不作为烧结脱硫烟气冷却水循环利用，而直接作为烧结混料用水加以回用。从喷嘴防腐防堵、烟气冷却洗尘综合考虑脱硫烟气冷却水水质最好满足pH7.5～9.0、SS<10mg/L、SO4 2-<200mg/L、Cl-<500mg/L、Ca<200mg/L、Fe<2mg/L、Mn<0.5mg/L；烧结混料用水主要要求pH7.0～9.0，SS<50mg/L。
废水处理产生的渣泥添加到高温熔融的转炉钢渣作为转炉钢渣的调质剂加以处置利用；废水处理形成的粉煤灰等废灰渣泥因吸附或化学固定的金属、重金属、NH3-N、有机物等，需对其进行妥善处理处置或加以利用；可以利用其作为转炉钢渣调质剂就近将其以小于10％的比例加入炼钢后的高温熔融转炉钢渣中，因此类硅酸盐废灰渣泥中存在的硅或铝酸性化合物可以降低转炉钢渣的碱度和游离氧化钙含量，消除转炉钢渣的体积不安定性，避免影响后续的建材或道路利用。同时此过程中高温熔融转炉钢渣的高温、熔融固化以及晶化过程也融合稳定了粉煤灰等废灰渣泥；渣泥中吸附的NH3-N、有机物被高温的熔融钢渣燃烧去除，吸附或化学固定中的金属或重金属如Fe、Mn、Cr、Pb等基本被固定在转炉钢渣中，部分挥发的重金属通过集尘装置收集；因Fe、Mn等金属离子融合到转炉钢渣中的铁酸盐相、硅酸盐相或由氧化钙、氧化镁、氧化铁、氧化锰等组成的各种复杂固熔体相中；熔融转炉钢渣对重金属有较强的稳定束缚效果，因为在熔融固化以及晶化过程中，一部分重金属组分与SiO2、Al2O3等组分通过反应形成硅酸盐相，构建了重金属与酸性氧化物组分之间的紧密化学键，另外一部分重金属可能通过晶体离子交换稳定束缚于转炉钢渣的晶相中，成为晶体结构的一部分，从而被牢固地束缚，难以浸出。粉煤灰等电厂废灰渣泥加入到高温熔融的转炉钢渣，即可稳定无害化渣泥，又可调质转炉钢渣，且少量的电厂废灰渣泥加入到熔融的转炉钢渣中，在熔融固化及晶化过程中，融合到转炉钢渣中，转炉钢渣的矿相依旧、主要组成成分变化较小，并不影响其后续的综合利用。
本发明实现上述目的的技术方案为：一种烧结烟气脱硫过程中烟气冷却废水的处理方法，包括以下步骤：A在冷却废水中加入电厂废灰，在反应池中充分混合，废灰的加入量为1-5kg/吨，将废水的pH调至8.0—9.0；B混合结束后，将冷却废水在沉淀池中沉淀使渣水分离；C沉淀结束后，将沉淀上清液经过滤后回用。
优选地，所述步骤A中废灰与冷却废水的混合时间为5—10min。
优选地，所述步骤B中冷却废水的沉淀时间为20—40min。
优选地，所述废灰为粉煤灰、炉底灰和炉内喷钙脱硫灰中的任意一种，或两种以上的组合。
优选地，步骤C中采用砂滤池进行过滤。
本发明还提供一种烧结烟气脱硫过程中烟气冷却废水的处理方法所得到的水的用途，所述冷却废水处理出水作为烧结脱硫烟气冷却水。
本发明还提供一种烧结烟气脱硫过程中烟气冷却废水的处理方法所得到的水的用途，所述冷却废水处理出水作为烧结混料用水。
本发明还提供一种烧结烟气脱硫过程中烟气冷却废水的处理方法所得到的渣泥的用途，即作为转炉钢渣的调质剂使用。
本发明由于采用了以上技术方案，使之与现有技术相比，具有以下优点和积极效果：
1本发明的电厂煤燃烧后产生的碱性工业废灰来自电厂的工业废物，价格低廉，以废治废。
2可直接将电厂废灰细粉加入到酸性的废水中，无需对电厂废灰进行活化处理。
3处理工艺简单，通过反应、沉淀、过滤的简单工艺，能经济有效的处理烧结烟气脱硫烟气冷却废水。
4无废弃物排放，不产生二次污染，出水循环作为烧结脱硫烟气冷却水或返回烧结混料利用，形成的渣泥作为调质剂融合到高温熔融转炉钢渣加以利用。
5烧结脱硫烟气冷却废水处理出水回用作为烧结烟气脱硫烟气冷却水或作为烧结混料用水，降低了脱硫小系统或大烧结系统的水耗。
附图说明
图1为本发明的废水处理流程框图。
具体实施方式
本发明的具体处理步骤如下，同时参见图1：
A烧结烟气脱硫烟气冷却废水顺流进入中和反应池，根据冷却废水水质及pH值，按每吨水1～5kg的比例往吸附中和反应池中投加电厂废灰，电厂废灰和冷却废水混合反应5～10min，并同时将废水的pH调至8.5左右。
B反应后的混合液在沉淀池中沉淀20～40min，使固液分离。
C将上层清液经砂滤池过滤后再利用，处理出水水质满足烧结脱硫烟气冷却水要求时，优先作为烟气冷却水在脱硫系统内回用，处理出水也可以直接在烧结系统内回用作为烧结混料用水；沉淀池中的废灰渣泥经浓缩脱水风干破碎后作为转炉钢渣的调质剂，以一定的比例添加到炼钢厂出钢后的高温熔融转炉钢渣中进行处置利用；为保证加入废灰渣泥后高温熔融转炉钢渣的流动性，及渣泥和高温熔融转炉钢渣的充分混合，同时考虑调质的效果及操作的经济性，加入渣泥量要控制在1～10％。
所述的电厂废灰指是粉煤灰、炉底灰、炉内喷钙脱硫灰其中任意一种，或二种以上的组合。
实施例1：
某烧结烟气烟气量60000Nm3/h、进口烟气温度122.8℃、，在脱硫吸收塔前设置的冷却器内烧结烟气进行降温除尘除氟氯，冷却方式为气液冷却，径冷却后的烟气温度为49.9℃，冷却工艺水流量3.0m3/h、水温15.8℃，排出废水0.8m3/h、水温42.7℃；将电厂干排的粉煤灰按每吨水5kg的比例加入反应池，充分搅拌混合6min.后在沉淀池中沉淀40min，沉淀上清液再经砂滤处理，处理前后废水见表1，处理出水水质满足烟气冷却水的要求，处理出水作为脱硫烟气冷却水再次利用；沉淀池的渣泥经浓缩风干破碎小于2cm后，运到转炉炼钢出渣工序，粉煤灰渣泥往熔融转炉钢渣中的加入是在出钢结束的在渣包内进行，出渣时炉渣流入渣包与添加的渣泥混合，添加的比例为炉渣量的5％，在熔融状态下完成炉渣同粉煤灰渣泥的融合过程；再经滚筒渣处理工序水淬粒化后作为建筑、道路等材料加以利用。
表1  烧结烟气脱硫烟气冷却废水经粉煤灰处理前后水质
 
名称 处理前 处理后
 
pH 2.8 8.8
F(mg/l) 7.2 0.5
TCr(mg/l) 0.051 0.024
Cd((mg/l)) 0.042 0.010
Pb(mg/l) 1.546 0.054
Cu(mg/l) 0.089 0.002
Zn(mg/l) 0.693 0.013
As(mg/l) 0.024 0.008
Hg(μg/L) 2.550 0.868
Ni(mg/l) 0.092 0.004
Mn(mg/l) 0.310 0.008
K(mg/l) 22 12
Ca(mg/l) 112 86
Na(mg/l) 114 107
Mg(mg/l) 34 31
Fe(mg/l) 12.140 0.089
Cl(mg/l) 232 170
T-SO4(mg/l) 309 31
NH3-N(mg/l) 31.1 8.4
P(mg/l) 0.49 0.04
TOC(mg/l) 10.6 2.6
SS 205 5
实施例2：
某烧结烟气烟气量90000m3/h、进口烟气温度103.5℃，在脱硫吸收塔前设置的冷却器内烧结烟气进行降温除尘除氟氯，冷却方式为气液冷却，经冷却后的烟气温度为50.4℃，冷却工艺水流量3.0m3/h、水温17.2℃，排出烟气冷却废水0.8m3/h、水温43.6℃；排出的烟气冷却废水自流进入中和反应池；将炉内喷钙脱硫灰以每吨水1.2kg的比例加入反应池，充分搅拌混合10min后在沉淀池中沉淀30min，沉淀上清液再经砂滤处理，处理前后废水水质见表2，处理出水水质满足烟气冷却水的要求，作为脱硫烟气冷却水回用；沉淀池的渣泥经浓缩风干破碎小于2cm后，运到炼钢转炉出渣工序，废水处理渣泥往熔融转炉钢渣中的加入是在出钢结束的在渣包内进行，出渣时炉渣流入渣包与添加的渣泥混合，添加的比例为炉渣量的1％，在熔融状态下完成炉渣同废水处理渣泥的融合过程；融合了渣泥的转炉钢渣再经滚筒渣处理工序水淬粒化后作为建筑、道路等材料加以利用。
表2  烧结脱硫烟气冷却废水经炉内喷钙脱硫灰处理前后水质
 
名称 处理前 处理后
pH 3.4 8.1
F(mg/l) 5.1 0.5
TCr(mg/l) 0.015 0.005
Cd((mg/l)) 0.016 0.004
Pb(mg/l) 1.003 0.224
Cu(mg/l) 0.089 0.021
Zn(mg/l) 0.491 0.018
As(mg/l) 0.024 0.007
Hg(μg/L) 2.484 1.215
Ni(mg/l) 0.025 0.008
Mn(mg/l) 0.340 0.074
K(mg/l) 25 18
Ca(mg/l) 102 76
Na(mg/l) 107 102
Mg(mg/l) 21 13
Fe(mg/l) 1.901 0.032
Cl(mg/l) 189 156
T-SO4(mg/l) 319 67
NH3-N(mg/l) 29.7 12.5
P(mg/l) 0.24 0.14
 
TOC(mg/l) 7.2 2.3
SS 183 6
实施例3：
某烧结烟气烟气量90000m3/h、进口烟气温度118.6℃，在脱硫吸收塔前设置的冷却器内烧结烟气进行降温除尘除氟氯，冷却方式为气液冷却，经冷却后的烟气温度为52.1℃，冷却工艺水流量3.0m3/h、水温16.4℃，排出烟气冷却废水0.9m3/h、水温42.5℃；排出的烟气冷却废水自流进入中和反应池；将电厂燃煤炉底灰以每吨水4kg的比例加入反应池，充分搅拌混合8min后在沉淀池中沉淀20min，沉淀上清液再经砂滤处理，处理前后废水水质见表3，处理出水作为烧结混料用水回用；沉淀池的泥渣经浓缩风干破碎小于2cm后，运到炼钢转炉出渣工序，废水处理渣泥往熔融转炉钢渣中的加入是在出钢结束的在渣包内进行，出渣时炉渣流入渣包与添加的渣泥混合，添加的比例为炉渣量的10％，在熔融状态下完成炉渣同废水处理渣泥的融合过程；融合了渣泥的转炉钢渣再经滚筒渣处理工序水淬粒化后作为建筑、道路等材料加以利用。
表3烧结脱硫烟气冷却废水经炉底灰处理前后水质
 
名称 处理前 处理后
pH 2.8 8.7
F(mg/l) 7.6 0.3
TCr(mg/l) 0.056 0.022
Cd((mg/l)) 0.046 0.011
Pb(mg/l) 1.732 0.061
Cu(mg/l) 0.068 0.007
Zn(mg/l) 0.728 0.018
As(mg/l) 0.013 0.004
Hg(μg/L) 2.653 1.003
Ni(mg/l) 0.084 0.016
Mn(mg/l) 0.323 0.007
 
K(mg/l) 20.8 9.8
Ca(mg/l) 145 97
Na(mg/l) 107 105
Mg(mg/l) 41 28
Fe(mg/l) 8.93 0.133
Cl(mg/l) 523 502
T-SO4(mg/l) 367 21
NH3-N(mg/l) 33.0 10.8
P(mg/l) 0.41 0.07
TOC(mg/l) 11.6 2.4
SS 368 31

Claims (8)

1.一种烧结烟气脱硫过程中烟气冷却废水的处理方法，其特征在于包括以下步骤：
A在冷却废水中加入电厂废灰，在反应池中充分混合，废灰的加入量为1-5kg/吨，将废水的pH调至8.0—9.0；
B混合结束后，将冷却废水在沉淀池中沉淀使渣水分离；
C沉淀结束后，将沉淀上清液经过滤后回用。
2.如权利要求1所述的烧结烟气脱硫过程中烟气冷却废水的处理方法，其特征在于：所述步骤A中废灰与冷却废水的混合时间为5—10min。
3.如权利要求2所述的烧结烟气脱硫过程中烟气冷却废水的处理方法，其特征在于：所述步骤B中冷却废水的沉淀时间为20—40min。
4.如权利要求3所述的烧结烟气脱硫过程中烟气冷却废水的处理方法，其特征在于：所述废灰为粉煤灰、炉底灰和炉内喷钙脱硫灰中的任意一种，或两种以上的组合。
5.如权利要求4所述的烧结烟气脱硫过程中烟气冷却废水的处理方法，其特征在于：步骤C中采用砂滤池进行过滤。
6.一种如权利要求5所述的烧结烟气脱硫过程中烟气冷却废水的处理方法所得到的水的用途，其特征在于：所述冷却废水处理出水作为烧结脱硫烟气冷却水。
7.一种如权利要求5所述的烧结烟气脱硫过程中烟气冷却废水的处理方法所得到的水的用途，其特征在于：所述冷却废水处理出水作为烧结混料用水。
8.一种如权利要求5所述的烧结烟气脱硫过程中烟气冷却废水的处理方法所得到的渣泥的用途，其特征在于：处理后的渣泥作为转炉钢渣的调质剂使用。
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