CN105776675A - 一种真空碳酸钾脱硫工艺废液脱硫脱氰的处理装置及方法 - Google Patents

一种真空碳酸钾脱硫工艺废液脱硫脱氰的处理装置及方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种真空碳酸钾脱硫工艺废液脱硫脱氰的处理装置，包括脱硫脱氰剂药槽、混凝剂药槽、反应池、沉淀池和催化氧化反应槽，所述脱硫脱氰剂药槽和混凝剂药槽均分别与反应池连通，反应池的入口与废液管道连通，反应池的出口与沉淀池连通；所述沉淀池的上部通过与混凝剂药槽连通，沉淀池的污泥出口与污泥处理系统连通，沉淀池的液体出口与催化氧化反应槽的顶部连通，催化氧化反应槽的下部与臭氧发生器连通。本发明还公开了一种真空碳酸钾脱硫工艺废液脱硫脱氰的处理方法。本发明的有益效果为：增设第一曝气板和第二曝气板，使废液充分反应，解决了废液中氰根、硫氰根超标的难题，具有很强的工程应用价值。

Description

一种真空碳酸钾脱硫工艺废液脱硫脱氰的处理装置及方法
技术领域
本发明涉及煤气脱硫技术领域，具体涉及一种真空碳酸钾脱硫工艺废液脱硫脱氰的处理装置及方法。
背景技术
真空碳酸钾煤气脱硫工艺是国内应用较为广泛的焦炉煤气脱硫脱氰工艺之一，该工艺利用碳酸钾贫液吸收焦炉煤气中的H2S和HCN等酸性气体，吸收后的碳酸钾富液经真空解析后变成碳酸钾贫液，经换热后再次返回系统吸收煤气中的酸性气体。为保证脱硫液质量，在系统脱硫再生循环过程中会定期外排部分废液，这是由于在脱硫过程中会发生副反应产生不可再生盐，含盐废液中含有高浓度的COD、S2-、CN-、酚、油类等污染物，直接排放将会对环境产生极大危害。目前，通常将该废液送至后端生化水处理系统与蒸氨废水混合后进行生化处理，由于废液中污染物浓度较高，尤其是硫化物、氰化物及有机物含量较高，对生化系统内微生物产生较大的影响，易导致出水超标。因此，真空碳酸钾废液必须经预前处理过程才能送至生化系统。现有技术的预前处理存在的突出问题有以下几点：1、处理工艺复杂，加药量大，处理成本高，操作控制难度大；2、处理后产生的化学污泥没有很好的利用方法，难以利用；3、废液中的硫化物、氰化物去除不彻底，或者效率不高的问题。
发明内容
本发明的目的在于，针对现有技术的不足，提供一种处理效率高、效果好的真空碳酸钾脱硫工艺废液脱硫脱氰的处理装置及方法。
本发明采用的技术方案是：一种真空碳酸钾脱硫工艺废液脱硫脱氰的处理装置，包括脱硫脱氰剂药槽、混凝剂药槽、反应池、沉淀池和催化氧化反应槽，所述脱硫脱氰剂药槽和混凝剂药槽均分别与反应池连通，反应池的入口与废液管道连通，反应池的出口与沉淀池连通；所述沉淀池的上部通过与混凝剂药槽连通，沉淀池的污泥出口与污泥处理系统连通，沉淀池的液体出口与催化氧化反应槽的顶部连通，催化氧化反应槽的下部与臭氧发生器连通。
按上述方案，所述反应池的底部安装第一曝气板，第一曝气板与第一鼓风机相连。
按上述方案，所述催化氧化反应槽包括筒状本体，筒状本体内自上而下依次布置有布水器、催化剂填料层和第二曝气板，布水器与沉淀池的液体出口连通；催化剂填料层均匀铺设在填料支撑板上，填料支撑板上间隔开设有过流孔，过流孔的孔径应小于填料粒径；第二曝气板通过管道与臭氧发生器的出口相连。
按上述方案，所述催化剂填料层包括负载铜、铁、锰、镍等化合物的烧结硅藻土、陶粒或活性炭。
按上述方案，所述催化氧化反应槽的内部安设有液位计，液位计的下端与催化氧化反应槽的出水口位于同一水平面上。
按上述方案，所述反应池的内部与PH在线监测系统相连。
按上述方案，所述处理装置还包括臭氧破坏器，臭氧破坏器的入口与催化氧化反应槽的顶部连通，臭氧破坏器的出口与放空系统连通。
本发明还提供了一种真空碳酸钾脱硫工艺废液脱硫脱氰的处理方法，包括以下步骤：
步骤一、提供如上所述的真空碳酸钾脱硫工艺废液脱硫脱氰处理装置；
步骤二、预处理；将真空碳酸钾脱硫工艺废液引入反应池，向反应池内投加脱硫脱氰剂和混凝剂，并曝气搅拌；反应后生成较稳定的[Fe(CN）6)]4-、Fe2(SCN)6和FeS等络合物或化合物，在混凝剂的作用下沉淀或变成稳定的悬浮物泵送至沉淀池；向沉淀池内投加混凝剂，并开启搅拌机搅拌，沉淀池内的悬浮物沉淀后输送到污泥压滤系统，泥饼送煤场配煤炼焦；沉淀池内的上清液泵入催化氧化反应器；
步骤三、深度处理：开启臭氧发生器，为催化氧化反应槽提供臭氧；沉淀池内的上清液进入催化氧化反应槽，在催化剂填料层的作用下与臭氧发生氧化反应，产生大量的氧化性极强的羟基自由基（—OH），将废液中有机物、氰化物、硫氰化物、硫化物等氧化变成小分子有机物或无机物如CO2，H2O或者单质S；
步骤四、催化氧化反应槽内剩余的臭氧进入臭氧破坏器，采用活性炭吸收、溶液吸收等处理后经放空系统放空。
按上述方案，在步骤二中，所述的脱硫脱氰剂为硫酸亚铁，硫酸亚铁的投加量为45~180g/L。
按上述方案，在步骤二中，反应池内的混凝剂为聚合硫酸铁和/或聚合氯化铝混凝剂与聚丙烯酰胺的混合物，混凝剂的投加量为0.2~0.5g/L。
本发明的有益效果为：
1、本发明采用反应池、催化氧化反应槽和沉淀池，对废液层层处理，可大大降低进入后续生化处理系统的废水中硫氰根和氰根的含量，降低了对生化处理系统中微生物的影响，外排废水符合国家标准。
1、在反应池内增设第一曝气板，池内曝气可以起到搅拌、氧化作用，促进铁盐氧化及铁盐和氰根、硫氰根根络合为更稳定的络合物，降低了废液中的硫氰含量，很大程度上缓解了焦化废水硫氰根、氰根对生化污泥毒性问题。
2、催化氧化反应槽内增设第二曝气板，在提供臭氧的同时进行搅拌，使废液与臭氧充分接触反生反应，解决了废液中氰根、硫氰根超标的难题，具有很强的工程应用价值。
3、催化氧化反应槽内布置有催化剂填料层，为氧化反应提供催化剂，在催化剂条件下的臭氧催化氧化，臭氧转化为羟基自由基（-OH）转化率、产率较高，氧化效率较高，促进了废液与双氧水的反应，提高了氰根、硫氰根等的去除率。
4、采用臭氧破坏器，避免了剩余的臭氧的进入大气而造成环境污染，对周围环境及职工操作环境提供较好的保护作用。
5、本发明操作简单，药剂及运行成本低，废液中的硫离子和氢离子去除率高，出水水质可以满足不同用水要求；本发明可适用于多种不同废液的处理。
附图说明
图1是本发明一个具体实施例的结构示意图。
图2为本实施例中催化氧化反应槽的具体结构示意图。
其中：1、反应池；2、脱硫脱氰剂药槽；3、第一曝气板；4、混凝剂药槽；5、第一鼓风机；6、PH在线监测系统；7、气体流量计；8、第一废液泵；9、沉淀池；10、搅拌机；11、液体流量计；12、催化氧化反应槽；13、尾气紧急出口；14、布水器；15、催化剂填料层；16、液位计；17、填料支撑板；18、第二曝气板；19、臭氧发生器；20、第二鼓风机；21、气体流量计；22、臭氧破坏器；23、放空系统；24、第二废液泵；25、污泥处理系统。
具体实施方式
为了更好地理解本发明，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步地描述。
如图1所示的一种真空碳酸钾脱硫工艺废液脱硫脱氰的处理装置，包括脱硫脱氰剂药槽2、混凝剂药槽4、反应池1、沉淀池9和催化氧化反应槽12，脱硫脱氰剂药槽2和混凝剂药槽4均分别与反应池1连通，具体与反应池1的顶部连通；反应池1的入口与废液管道连通，反应池1的出口通过第一废液泵8与沉淀池9连通；沉淀池9的污泥出口与污泥处理系统25连通，沉淀池9的液体出口通过第二管道与催化氧化反应槽12的顶部连通（沉淀池9内设有溢流堰，溢流堰将沉淀池9分为内部污泥区和外部的清液区，清液区与催化氧化反应槽12连通；第二管道上安设有第二废液泵24和液体流量计11），催化氧化反应槽12的下部与臭氧发生器19连通，臭氧发生器19的气源为空气或氧气，优选为氧气。
反应池1的底部安装第一曝气板3，第一曝气板3通过第一管道与第一鼓风机5相连（第一管道上还设置有气体流量计7），第一曝气板3起搅拌作用，使反应池1内的各项充分接触反应，提高了处理效果；反应池1的内部与PH在线监测系统相连6，PH在线监测系统6用于监测反应池1内液体的酸碱度。沉淀池9的上部通过与混凝剂药槽4连通，沉淀池9内安装有搅拌器10，搅拌机10的转速为50~150rpm，优选为60rpm。所述处理装置还包括臭氧破坏器22，臭氧破坏器22的入口与催化氧化反应槽12的顶部连通，臭氧破坏器22的出口与放空系统23连通；臭氧破坏器22内采用活性炭或溶液吸收臭氧，再经放空系统23放空。
催化氧化反应槽12包括筒状本体，筒状本体内自上而下依次布置有布水器14、催化剂填料层15和第二曝气板18（为钛质板），布水器14与沉淀池9的液体出口连通；催化剂填料层15均匀铺设在填料支撑板17（为钛质板）上，其表面积大于200m2/m3，填料支撑板17上间隔开设有过流孔，过流孔的孔径应小于填料粒径，优选为1~2mm，填料支撑板17一方面可支撑填料，另一方面可保证水流通过；催化剂填料包括负载铜、铁、锰、镍等化合物的烧结硅藻土、陶粒或活性炭，催化剂填料的体积为催化氧化反应槽12总体积的25～60%；第二曝气板18通过管道与臭氧发生器19的出口相连（该管道上安设有第二鼓风机20）。催化氧化反应槽12的内部安设有液位计16，液位计16最下端与催化氧化反应槽12的出水口位于同一水平面上，且臭氧催化氧化反应槽12的下部水位应高于出水口，以保证臭氧不会从出水口溢出。催化氧化反应槽12的顶部设有尾气紧急出口13，催化氧化反应槽12的底部设有出液口，处理后的液体经出液口排出，送入后续处理系统。
本发明中，脱硫脱氰剂药槽4为反应池提供脱硫脱氰剂如亚铁盐，具体可为硫酸亚铁，硫酸亚铁的投加量为45~180g/L；也可采用七水硫酸亚铁固体，其投加量为投加量为0.30~1.2mol/L，优选为0.6mol/L。混凝剂药槽4为反应池1和沉淀池9提供混凝剂，混凝剂为聚合硫酸铁与聚丙烯酰胺的混合物，或者是聚合氯化铝与聚丙烯酰胺的混合物。
本发明中的混凝剂药槽4，沉淀池9等可参考实际工程及运行方式，在此不在一一实施说明。
一种真空碳酸钾脱硫工艺废液脱硫脱氰的处理方法，具体包括以下步骤：
步骤一、提供如上所述的真空碳酸钾脱硫工艺废液脱硫脱氰处理装置。
步骤二、预处理；将真空碳酸钾脱硫工艺废液引入反应池1，向反应池1内投加脱硫脱氰剂和混凝剂，并曝气搅拌；反应后生成较稳定的[Fe(CN）6)]4-、Fe2(SCN)6和FeS等络合物或化合物，在混凝剂的作用下沉淀或变成稳定的悬浮物泵送至沉淀池9。
步骤三、向沉淀池9内投加混凝剂，并开启搅拌机10搅拌，沉淀池9内的悬浮物沉淀后输送到污泥压滤系统25，泥饼送煤场配煤炼焦（沉淀铁盐的混合物对配煤炼焦有益）；沉淀池9内的上清液泵入催化氧化反应槽12。
步骤四、深度处理：开启臭氧发生器19，为催化氧化反应槽12提供臭氧；沉淀池9内的上清液从催化氧化反应槽12的顶部进入，在催化剂填料层15的作用下与臭氧发生氧化反应，产生大量的氧化性极强的羟基自由基（—OH），将废液中有机物、氰化物、硫氰化物、硫化物等氧化变成小分子有机物或无机物如CO2，H2O或者单质S；深度处理后的废水进入后续处理系统。
步骤五、催化氧化反应槽12内剩余的臭氧进入臭氧破坏器22，由活性炭吸收、溶液吸收等处理后经放空系统23放空。废液经过处理后，吸光度大幅降低，即废液中的大部分有机物、无机物得以降解或矿化。
在步骤二中，反应池1内的气水比为（3~7）：1，优选为5：1；脱硫脱氰剂与废液的反应温度为15~40℃，优选为25℃；脱硫脱氰剂为硫酸亚铁，硫酸亚铁的投加量为45~180g/L，优选地，硫酸亚铁的投加量为90g/L；废液在反应池1内的水力停留时间为2~5h，优选为3h。
在步骤三中，所述混凝剂的投加量为0.2~0.5g/L；混凝剂与废液的反应温度为15~40℃，优选为25℃；废液在沉淀池9内的水力停留时间为为10~20h，优选为15h。
在步骤四中，臭氧发生器19内的气水比为（1~3）：1，优选2:1；催化氧化反应槽12内的水力停留时间为3~10h，优选为5h。
实施例1：如图1所示的一种真空碳酸钾脱硫工艺废液脱硫脱氰的处理装置，其设备设置和实施步骤均如上所述一致，其中：废液为1L，
（1）预处理：反应池1内硫酸亚铁的投加量为180g/L，混凝剂的投加量为0.2g/L，反应温度为15℃，反应气水比为3:1，水力停留时间为2h，曝气搅拌后大量的黑色混合物被泵送到沉淀池9中进行泥水分离。沉淀池9内搅拌机10的转速50rpm，沉淀池9内的水力停留时间10h，沉淀池9底部的污泥泵送至污泥压滤系统，泥饼送煤场配煤炼焦。反应结束后，取沉淀池9内的上清液进行检测，测得废液中的S2-离子的去除率为73.2%，氰离子CN-的去除率为40.1%。
（2）深度处理：臭氧发生器19为催化氧化反应槽12提供臭氧，臭氧发生器19内的气水比1:1；上清液泵送至催化氧化反应槽12内进行催化氧化反应，上清液在催化氧化反应槽12内的水力停留时间为3h。反应结束后，取催化氧化反应槽12内的上清液进行检测，测得废液中硫离子S2-的去除率为86.5%，氰离子CN-的去除率为53.7%。
实施例2：如图1所示的一种真空碳酸钾脱硫工艺废液脱硫脱氰的处理装置，其设备和实施步骤同实施例1，除以下设置和步骤：
（1）预处理中，反应池1内的硫酸亚铁的投加量为90g/L，混凝剂的投加量为0.5g/L，反应温度为25℃，反应气水比为5:1，水力停留时间为3h；沉淀池9内搅拌机10的转速为60rpm，沉淀池9内的水力停留时间10h。反应结束后，取沉淀池9内的上清液进行检测，测得S2-离子的去除率为72.1%，氰离子CN-的去除率为36.9%。
（2）深度处理中，臭氧发生器19内的气水比2:1，上清液在催化氧化反应槽12内的水力停留时间为5h。反应结束后，取催化氧化反应槽12内的上清液进行检测，测得废液中硫离子S2-的去除率为98.7，氰离子CN-的去除率为68.5%。
实施例3：如图1所示的一种真空碳酸钾脱硫工艺废液脱硫脱氰的处理装置，其设备和实施步骤同实施例1，除以下设置和步骤：
（1）预处理中，反应池1内的硫酸亚铁的投加量为45g/L，混凝剂投加量为0.5g/L，反应温度为40℃，反应气水比为7:1，水力停留时间为5h；沉淀池9内搅拌机10的转速为150rpm，沉淀池9内的水力停留时间20h。反应结束后，取沉淀池9内的上清液进行检测，测得废液中硫离子S2-的去除率为57.9%，氰离子CN-的去除率为31.2%。
（2）深度处理中，臭氧发生器19内的气水比3:1，上清液在催化氧化反应槽12内的水力停留时间为10h。反应结束后，取催化氧化反应槽12内的上清液进行检测，测得废液中硫离子S2-的去除率为98.8，氰离子CN-的去除率为66.3%。
实施例4：如图1所示的一种真空碳酸钾脱硫工艺废液脱硫脱氰的处理装置，其设备和实施步骤同实施例1，除以下设置和步骤：
（1）预处理中，反应池1内的硫酸亚铁的投加量为90g/L，混凝剂投加量为0.5g/L，反应温度为25℃，反应气水比为7:1，水力停留时间为5h；沉淀池9内搅拌机10的转速为100rpm，沉淀池9内的水力停留时间15h。反应结束后，取沉淀池9内的上清液进行检测，测得废液中硫离子S2-的去除率为69.7%，氰离子CN-的去除率为33.5%。
（2）深度处理中，臭氧发生器19内的气水比3:1，上清液在催化氧化反应槽12内的水力停留时间为5h。反应结束后，取催化氧化反应槽12内的上清液进行检测，测得废液中硫离子S2-的去除率为91.4%，氰离子CN-的去除率为63.8%。
以上所述仅为本发明的优选实施方式而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种真空碳酸钾脱硫工艺废液脱硫脱氰的处理装置，其特征在于，包括脱硫脱氰剂药槽、混凝剂药槽、反应池、沉淀池和催化氧化反应槽，所述脱硫脱氰剂药槽和混凝剂药槽均分别与反应池连通，反应池的入口与废液管道连通，反应池的出口与沉淀池连通；所述沉淀池的上部通过与混凝剂药槽连通，沉淀池的污泥出口与污泥处理系统连通，沉淀池的液体出口与催化氧化反应槽的顶部连通，催化氧化反应槽的下部与臭氧发生器连通。
2.如权利要求1所述的真空碳酸钾脱硫工艺废液脱硫脱氰的处理装置，其特征在于，所述反应池的底部安装第一曝气板，第一曝气板与第一鼓风机相连。
3.如权利要求1所述的真空碳酸钾脱硫工艺废液脱硫脱氰的处理装置，其特征在于，所述催化氧化反应槽包括筒状本体，筒状本体内自上而下依次布置有布水器、催化剂填料层和第二曝气板，布水器与沉淀池的液体出口连通；催化剂填料层均匀铺设在填料支撑板上，填料支撑板上间隔开设有过流孔，过流孔的孔径应小于填料粒径；第二曝气板通过管道与臭氧发生器的出口相连。
4.如权利要求3所述的真空碳酸钾脱硫工艺废液脱硫脱氰的处理装置，其特征在于，其特征在于，所述催化剂填料层为负载铜、铁、锰、镍等化合物的烧结硅藻土、陶粒或活性炭。
5.如权利要求1所述的真空碳酸钾脱硫工艺废液脱硫脱氰的处理装置，其特征在于，其特征在于，所述催化氧化反应槽的内部安设有液位计，液位计的下端与催化氧化反应槽的出水口位于同一水平面上。
6.如权利要求1所述的真空碳酸钾脱硫工艺废液脱硫脱氰的处理装置，其特征在于，所述反应池的内部与PH在线监测系统相连。
7.如权利要求1所述的真空碳酸钾脱硫工艺废液脱硫脱氰的处理装置，其特征在于，所述处理装置还包括臭氧破坏器，臭氧破坏器的入口与催化氧化反应槽的顶部连通，臭氧破坏器的出口与放空系统连通。
8.一种真空碳酸钾脱硫工艺废液脱硫脱氰的处理方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、提供权利要求1~7中任意一项所述的真空碳酸钾脱硫工艺废液脱硫脱氰处理装置；
步骤二、预处理；将真空碳酸钾脱硫工艺废液引入反应池，向反应池内投加脱硫脱氰剂和混凝剂，并曝气搅拌；反应后生成较稳定的[Fe(CN）6)]4-、Fe2(SCN)6和FeS等络合物或化合物，在混凝剂的作用下沉淀或变成稳定的悬浮物泵送至沉淀池；向沉淀池内投加混凝剂，并开启搅拌机搅拌，沉淀池内的悬浮物沉淀后输送到污泥压滤系统，泥饼送煤场配煤炼焦；沉淀池内的上清液泵入催化氧化反应器；
步骤三、深度处理：开启臭氧发生器，为催化氧化反应槽提供臭氧；沉淀池内的上清液进入催化氧化反应槽，在催化剂填料层的作用下与臭氧发生氧化反应，产生大量的氧化性极强的羟基自由基（—OH），将废液中有机物、氰化物、硫氰化物、硫化物等氧化变成小分子有机物或无机物如CO2，H2O或者单质S；
步骤四、催化氧化反应槽内剩余的臭氧进入臭氧破坏器，采用活性炭吸收、溶液吸收等处理后经放空系统放空。
9.如权利要求8所述的一种真空碳酸钾脱硫工艺废液脱硫脱氰的处理方法，其特征在于，其特征在于，在步骤二中，所述的脱硫脱氰剂为硫酸亚铁，硫酸亚铁的投加量为45~180g/L。
10.如权利要求8所述的一种真空碳酸钾脱硫工艺废液脱硫脱氰的处理方法，其特征在于，在步骤二中，反应池内的混凝剂为聚合硫酸铁和/或聚合氯化铝混凝剂与聚丙烯酰胺的混合物，混凝剂的投加量为0.2~0.5g/L。
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