CN105967391A - 一种焦化废液脱硫脱氰的处理装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种焦化废液脱硫脱氰的处理装置，包括脱硫脱氰反应池、深度处理反应池、脱硫脱氰剂药槽、双氧水槽和混凝剂药槽，脱硫脱氰反应池的入口与废液管道连通，脱硫脱氰反应池的液体出口与深度处理反应池连通，脱硫脱氰反应池的污泥出口与污泥处理系统相连；所述脱硫脱氰剂药槽和混凝剂药槽分别通过管道与脱硫脱氰反应池连通；所述双氧水溶液槽通过管道与深度处理反应连通。本发明还提供了一种焦化废液脱硫脱氰的处理方法。本发明的有益效果为：将废液处理分为三个阶段，通过化学沉淀氧化絮凝充分去除废水中的硫化物、氰化物及COD和色度（废液中氰离子CN‑和硫离子S2‑的去除率达90%以上），降低了进入后续生化水处理系统的废水中有毒污染物含量。

Description

一种焦化废液脱硫脱氰的处理装置及方法
技术领域
本发明涉及环保技术领域，具体涉及一种焦化脱硫废液脱硫脱氰的处理装置及方法。
背景技术
焦化企业在炼焦生产中会产生大量的焦炉煤气，为了得到纯净的焦炉煤气，必须将煤气中的H2S和HCN脱除。焦炉煤气的脱硫方法有很多，真空碳酸钾煤气脱硫工艺是国内焦化企业普遍采用脱硫工艺之一，该工艺采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，换热后再返回吸收塔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，国内外处理脱硫废液的方法主要有直接排放到煤场法、电渗析法、氧化分解法、蒸发结晶法和直接送至生化工序处理等，其中直接排放到煤场法用于煤场的粉尘处理，但其中的硫化合物再进入生产系统，易导致含硫化合物在炼焦过程中不断循环；电渗析法因处理过程复杂、装置成本高、耗电量大而未能实现工业化生产；蒸发结晶法是经蒸发、浓缩、结晶、分离等操作单元及其组合将副盐提出，但副盐是含有K2CO3、KHCO、K2SO4、KSCN、K4Fe（CN）6等低纯度低的、没有较高经济价值的混盐；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、效果好的焦化脱硫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：一种焦化废液脱硫脱氰的处理装置，主要包括脱硫脱氰反应池、深度处理反应池、脱硫脱氰剂药槽、双氧水槽和混凝剂药槽，所述脱硫脱氰反应池的入口与废液管道连通，脱硫脱氰反应池的液体出口与深度处理反应池连通，脱硫脱氰反应池的污泥出口与污泥处理系统相连；所述脱硫脱氰剂药槽和混凝剂药槽分别通过管道与脱硫脱氰反应池连通；所述双氧水溶液槽通过管道与深度处理反应连通。
按上述方案，所述处理装置包括混凝沉淀池，混凝沉淀池的入口与深度处理反应池的出水口连通，混凝沉淀池的液体出口与后续处理系统连通，混凝沉淀池的污泥出口与污泥处理系统连通；所述混凝药剂槽与混凝沉淀池连通。
按上述方案，所述深度处理反应池包括池体，沿池体侧壁安置有溢流堰，溢流堰将深度处理反应池分隔为外部处理区和中部处理区，所述双氧水溶液槽与外部处理区连通，所述中部处理区的底部设有出水口，出水口与混凝沉淀池的入口连通。
按上述方案，所述处理装置还包括酸液槽和碱液槽，酸液槽与外部处理区连通，碱液槽与中部处理区连通。
按上述方案，在中部处理区的底部安装有曝气头，曝气头通过鼓风机与外界空气连通，该管道上设置有气体流量计。
按上述方案，所述中部处理区的内部和外部处理区的内部均分别与用于检测溶液酸碱度的PH监测系统相连。
本发明还提供了一种焦化废液脱硫脱氰的处理方法，具体包括以下步骤：
步骤一、提供并组装如上所述处理装置；
步骤二、预处理：将真空碳酸钾脱硫工艺产生的废液送至脱硫脱氰反应池，在脱硫脱氰反应池内投加脱硫脱氰剂硫酸亚铁，搅拌混合后，亚铁离子Fe2+与废液中的氰离子CN-和硫离子S2-反应，生成大量的黑色硫化亚铁和铁氰酸盐（类混合物沉淀；在脱硫脱氰反应池内投加混凝剂和助凝剂并充分搅拌，反应一段时间后，池内的混合物沉淀形成絮体沉淀送入污泥处理系统，池内的上清液送至深度处理反应池；
步骤三、深度处理：上清液进入深度处理反应池的外部处理区，在外部处理区内投加酸液调节PH值，再投加的双氧水溶液，双氧水溶液与上清液也即废液中剩余的Fe2+形成的芬顿试剂；废液经溢流堰进入深度处理反应池的中部处理区，在中部处理区内投加碱液调节PH值后曝气处理，使废液中残余的Fe2+氧化为Fe3+，处理后的废液进入经过混凝沉淀池；
步骤四、混凝沉淀：在混凝沉淀池内投加混凝剂和助凝剂，废液在混凝剂和助凝剂的作用下絮凝沉淀，沉淀产生的污泥送至污泥处理系统，混凝沉淀池内的上清液排出混凝沉淀池；
步骤五、后续处理：从混凝沉淀池排出的废水进一步回收利用或直接外排；脱硫脱氰反应池和混凝沉淀池排出的污泥送至污泥处理系统中压滤处理，含水率低的污泥送至煤场进行配煤炼焦。
按上述方案，在步骤二中，所述脱硫脱氰剂药槽提供的脱硫脱氰剂为硫酸亚铁，硫酸亚铁的投加量为17.5~45g/L。
按上述方案，在步骤二中，所述混凝剂药槽提供的混凝剂为聚合硫酸铁、聚合氯化铝、聚合氯化铁铝三者中的一种或者两种，混凝剂的投加量为50~300mg/L；所述混凝剂药槽提供的助凝剂为聚丙烯酰胺，助凝剂的投加量为0.5~3mg/L。
按上述方案，在步骤三中，外部处理区内投加酸液调节后的pH值2.5～4.5；中部处理区内投加碱液调节后的pH值为7~9。
本发明的有益效果为：
（1）、本发明将废液处理分为三个阶段，即预处理阶段、深度处理阶段和混凝沉淀阶段，通过氧化絮凝充分去除废水中的硫化物、氰化物及COD和色度，大大提高了废液中氰离子CN-和硫离子S2-的去除率（去除率达90%以上），降低了进入后续生化水处理系统的废水中有毒污染物含量。
（2）深度处理反应池分隔为外部处理区和中部处理区，多区域依次进行处理，在外部处理区内废液中的铁离子与双氧水形成FENTON试剂，氧化絮凝；深度处理反应池的中部处理区内安装有曝气头进行曝气处理，一方面可使碱液与废液混合均匀，另一方面，曝气气体也使使残余Fe2+氧化为Fe3+，便于后续混凝沉淀。
（3）本发明设计合理，设备运行稳定，去除效率高，可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流程示意图。
图2是本发明中深度处理反应池的结构示意图。
其中：1、脱硫脱氰反应池；2、第一搅拌器；3、脱硫脱氰剂药槽；4、第一废液泵；5、深度处理反应池；5.1、外部处理区；5.2、中部处理区；6、曝气头；7、PH监测系统；8、气体流量计；9、鼓风机；10、酸液槽；11、碱液槽；12、双氧水溶液槽；13、混凝沉淀池；14、混凝药剂槽；15、第二废液泵；16、溢流堰；17、污泥处理系统；18、第二搅拌器。
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做进一步地描述。
如图1所述的一种焦化废液脱硫脱氰的处理装置，主要包括脱硫脱氰反应池1、深度处理反应池5、脱硫脱氰剂药槽3、酸液槽10、碱液槽11、双氧水槽12、混凝剂药槽14，其中，脱硫脱氰反应池1内安装有第一搅拌机2；脱硫脱氰反应池1的入口与废液管道连通，脱硫脱氰反应池1的液体出口通过第一管道与深度处理反应池5连通（第一管道上安设有第一废液泵4），脱硫脱氰反应池1的污泥出口与污泥处理系统17相连；脱硫脱氰剂药槽3和混凝剂药槽14分别通过管道与脱硫脱氰反应池1连通；酸液槽10、碱液槽11和双氧水溶液槽12分别通过管道与深度处理反应5连通。
本发明中，如图2所示，深度处理反应池5包括池体，在池体内部沿池体侧壁安置有溢流堰16，溢流堰16将深度处理反应池5分隔为外部处理区5.1和中部处理区5.2，其中酸液槽10和双氧水溶液槽12均与外部处理区5.1连通，碱液槽11与中间处理区5.2连通，中部处理区5.2的底部设有出水口；中部处理区5.2的内部与用于检测溶液酸碱度的PH监测系统7相连。在中部处理区5.2的底部安装有曝气头6，曝气头6通过第二管道与鼓风机9连通，鼓风机9与外界空气连通，曝气头6起搅拌氧化的作用，空气中的氧气氧化废液中的亚铁离子Fe2+；第二管道上安设有气体流量计8，以检测曝气气体的流量。本实施例中，深度处理反应池5包括圆筒型的池体，池体由耐腐蚀材料制成；溢流堰16的高度低于池体外壁30~60cm,溢流堰16沿池体的内部围设，形成截面为圆形的中部处理区5.2和环形的外部处理区5.1，中部处理区内5.2的废液处理程度更高。
所述处理装置包括混凝沉淀池13，混凝沉淀池13内安装有第二搅拌器18；混凝沉淀池13的入口通过第三管道与中部处理区5.2的出水口连通（第三管道上安设有第二废液泵15），混凝沉淀池13的液体出口与后续的生化水处理系统连通，混凝沉淀池13的污泥出口与污泥处理系统17连通；混凝药剂槽14与混凝沉淀池13连通，为混凝沉淀池13提供混凝剂和助凝剂。
本发明中，脱硫脱氰剂药槽3提供的脱硫脱氰剂为硫酸亚铁；酸液槽10提供稀盐酸或稀硫酸等酸液，碱液槽11提供NaOH或KOH等碱液，酸液和碱液均用来调节反应环境中的酸碱度，以保证反应在最佳的条件下进行，比如Fenton实际反应最好是在pH为2.5~4的条件下进行，而在碱性条件下，投加聚铁或者聚丙烯酰胺时，可使絮凝沉淀更彻底；另外，为保证出水符合排水要求，反应后的废液其PH值应偏中性。双氧水溶液槽12提供30% w/V的双氧水溶液；混凝剂药槽14提供混凝剂和助凝剂，其中混凝剂可为聚合硫酸铁、聚合氯化铝、聚合氯化铁铝三者中的一种或者两种，助凝剂为聚丙烯酰胺PAM。
本发明还提供了一种焦化废液脱硫脱氰的处理方法，具体包括以下步骤：
步骤一、提供并组装如上所述处理装置。
步骤二、预处理：将真空碳酸钾脱硫工艺产生的废液送至脱硫脱氰反应池1，在脱硫脱氰反应池1内投加脱硫脱氰剂硫酸亚铁，搅拌混合后，亚铁离子Fe2+与废液中的氰离子CN-和硫离子S2-反应，生成大量的黑色硫化亚铁（FeS）和铁氰酸盐（Fe(CN)6）类混合物沉淀；在脱硫脱氰反应池1投加混凝剂和助凝剂并充分搅拌，反应一段时间后，池内的混合物沉淀形成絮体沉淀送入污泥处理系统，池内的上清液送至深度处理反应池5。
步骤三、深度处理：上清液进入深度处理反应池5的外部处理区5.1，外部处理区5.1内投加酸液调节PH值，再投加的双氧水溶液，双氧水溶液与上清液也即废液中剩余的Fe2+形成的芬顿试剂（Fenton试剂）；废液经溢流堰16进入深度处理反应池5的中部处理区5.2，在中部处理区5.2内投加碱液调节PH值曝气处理，搅拌的同时使废液中残余的Fe2+氧化为Fe3+，处理后的废液进入经过混凝沉淀池13。
步骤四、混凝沉淀：混凝沉淀池13内投加混凝剂和助凝剂，废液在混凝剂和助凝剂的作用下絮凝沉淀，沉淀产生的污泥送至污泥处理系统17，池内的上清液也即废水排出混凝沉淀池13。
步骤五、后续处理：从混凝沉淀池13排出的废水进一步回收利用或直接外排；脱硫脱氰反应池1和混凝沉淀池13排出的污泥送至污泥处理系统17中压滤处理，含水率低的污泥送至煤场进行配煤炼焦。
在步骤二中，脱硫脱氰反应池1内，硫酸亚铁的投加量为17.5~45 g/L，优选为32g/L；混凝剂的投加量为50~300mg/L，优选为150mg/L；助凝剂的投加量为0.5~3mg/L，优选0.5mg/L。
在步骤二中，脱硫脱氰反应池1内的反应温度为15~40℃，优选为25℃；废液在脱硫脱氰反应池1内的水力停留时间为10~30min，优选20min；第一搅拌器2的转速为60~180r/min，优选120r/min。
在步骤三中，外部处理区5.1投加酸液调节后的pH值2.5～4.5,优选为3.0；废液在外部处理区5.1内的水力停留时间为1～3.5h，优选为2h。
在步骤三中，中部处理区5.2投加碱液调节后的pH值为7~9，优选为7.5；双氧水溶液的投加量为5~25mL/L，优选为15mL/L；中部处理区5.2内的气水比为(1~3):1，优选为2:1；废液在中部处理区5.2内的水力停留时间为20~30min。
在步骤四中，废液在混凝沉淀池13内的水力停留时间5~10h，优选为7h；第二搅拌器18的转速为50~150r/min，优选60r/min。
实施例1：如图1和图2所示的一种焦化脱硫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：脱硫脱氰反应池1内硫酸亚铁的投加量为17.5g/L，反应温度为15℃，第一搅拌器2的转速为60r/min，废液在脱硫脱氰反应池1内的水力停留时间为10min，产生黑色沉淀；加入的混凝剂为150mL，助凝剂为0.5ml，沉淀后取上清液进行检测，测得废液中硫离子S2-的去除率为78.3%，氰离子CN-的去除率43.4%。
（2）深度处理：上清液进入深度处理反应池5的外部处理区5.1，外部处理区5.1内投加酸液调节PH值至2.5，双氧水溶液的投加量为5ml，废液在外部处理区5.1内的水力停留时间为3.5h；中部处理区5.2内的气水比为1:1，废液在中部处理区5.2内的水力停留时间为20min，加入碱液调节后的PH值为7.5，搅拌处理后送入混凝沉淀池13。
（3）混凝沉淀：废液在混凝沉淀池13内的水力停留时间为5h。取上清液进行检测，测得废液中硫离子S2-的去除率为91.5%，氰离子CN-的去除率为57.9%。
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：脱硫脱氰反应池1内硫酸亚铁的投加量为32g/L，反应温度为25℃，第一搅拌器2的转速为120r/min，废液在脱硫脱氰反应池1内的水力停留时间为20min，产生沉淀；加入的混凝剂为150mL，助凝剂为0.5ml，混凝沉淀后取上清液进行检测，测得废液中的硫离子S2-的去除率为74.1%，氰离子CN-的去除率37.2%。
（2）深度处理：上清液进入深度处理反应池5的外部处理区5.1，外部处理区5.1内投加酸液调节PH值至3，双氧水溶液的投加量为15ml，废液在外部处理区5.1内的水力停留时间为2h；中部处理区5.2内的气水比为2:1，废液在中部处理区5.2内的水力停留时间为30min，加入碱液调节后的PH值为7.5，搅拌处理后送入混凝沉淀池13。
（3）混凝沉淀：废液在混凝沉淀池13内的水力停留时间为7h。取上清液检测，测得废液中硫离子S2-的去除率为95.8%，氰离子CN-的去除率为64.4%。
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：脱硫脱氰反应池1内硫酸亚铁的投加量为45g/L，反应温度为40℃，第一搅拌器3的转速为180r/min，废液在脱硫脱氰反应池1内的水力停留时间为30min，产生沉淀；加入的混凝剂为300mL，助凝剂为3ml，混凝沉淀后取上清液进行检测，测得废液中的硫离子S2-的去除率为79.1%，氰离子CN-的去除率45.7%。
（2）深度处理：上清液进入深度处理反应池5的外部处理区5.1，外部处理区5.1内投加酸液调节PH值至3.0，双氧水溶液的投加量为15ml，废液在外部处理区5.1内的水力停留时间为1h；中部处理区5.2内的气水比为2:1，废液在中部处理区5.2内的水力停留时间为30min，加入碱液调节后的PH值为7，搅拌处理后送入混凝沉淀池13。
（3）混凝沉淀：废液在混凝沉淀池133内的水力停留时间为7h。取上清液进行检测，测得废液中硫离子S2-的去除率为95.6%，氰离子CN-的去除率为67.3%。
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：脱硫脱氰反应池1内硫酸亚铁的投加量为32g/L，反应温度为25℃，第一搅拌器3的转速为150r/min，废液在脱硫脱氰反应池1内的水力停留时间为30min，产生沉淀；加入的混凝剂为50mL，助凝剂为2ml，废液混凝沉淀后取上清液进行检测，测得废液中的硫离子S2-的去除率为71.5%，氰离子CN-的去除率34.6%。
（2）深度处理：上清液进入深度处理反应池5的外部处理区5.1，外部处理区5.1内投加酸液调节PH值至4.5，双氧水溶液的投加量为25ml，废液在外部处理区5.1内的水力停留时间为3.5h；中部处理区5.2内的气水比为3:1，废液在中部处理区5.2内的水力停留时间为30min，加入碱液调节后的PH值为9，搅拌处理后送入混凝沉淀池13。
（3）混凝沉淀：废液在混凝沉淀池13内的水力停留时间为10h。取上清液进行检测，测得废液中硫离子S2-的去除率为95.8%，氰离子CN-的去除率为69.6%。
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)

1.一种焦化废液脱硫脱氰的处理装置，其特征在于，主要包括脱硫脱氰反应池、深度处理反应池、脱硫脱氰剂药槽、双氧水槽和混凝剂药槽，所述脱硫脱氰反应池的入口与废液管道连通，脱硫脱氰反应池的液体出口与深度处理反应池连通，脱硫脱氰反应池的污泥出口与污泥处理系统相连；所述脱硫脱氰剂药槽和混凝剂药槽分别通过管道与脱硫脱氰反应池连通；所述双氧水溶液槽通过管道与深度处理反应连通。
2.如权利要求1所述的一种焦化废液脱硫脱氰的处理装置，其特征在于，所述处理装置包括混凝沉淀池，混凝沉淀池的入口与深度处理反应池的出水口连通，混凝沉淀池的液体出口与后续处理系统连通，混凝沉淀池的污泥出口与污泥处理系统连通；所述混凝药剂槽与混凝沉淀池连通。
3.如权利要求1所述的一种焦化废液脱硫脱氰的处理装置，其特征在于，所述深度处理反应池包括池体，沿池体侧壁安置有溢流堰，溢流堰将深度处理反应池分隔为外部处理区和中部处理区，所述双氧水溶液槽与外部处理区连通，所述中部处理区的底部设有出水口，出水口与混凝沉淀池的入口连通。
4.如权利要求3所述的一种焦化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酸液槽和碱液槽，酸液槽与外部处理区连通，碱液槽与中部处理区连通。
5.如权利要求3所述的一种焦化废液脱硫脱氰的处理装置，其特征在于，在中部处理区的底部安装有曝气头，曝气头通过鼓风机与外界空气连通，该管道上设置有气体流量计。
6.如权利要求3所述的一种焦化废液脱硫脱氰的处理装置，其特征在于，所述中部处理区的内部和外部处理区的内部均分别与用于检测溶液酸碱度的PH监测系统相连。
7.一种焦化废液脱硫脱氰的处理方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
步骤一、提供并组装如上所述处理装置；
步骤二、预处理：将真空碳酸钾脱硫工艺产生的废液送至脱硫脱氰反应池，在脱硫脱氰反应池内投加脱硫脱氰剂硫酸亚铁，搅拌混合后，亚铁离子Fe2+与废液中的氰离子CN-和硫离子S2-反应，生成大量的黑色硫化亚铁和铁氰酸盐（类混合物沉淀；在脱硫脱氰反应池内投加混凝剂和助凝剂并充分搅拌，反应一段时间后，池内的混合物沉淀形成絮体沉淀送入污泥处理系统，池内的上清液送至深度处理反应池；
步骤三、深度处理：上清液进入深度处理反应池的外部处理区，在外部处理区内投加酸液调节PH值，再投加的双氧水溶液，双氧水溶液与上清液也即废液中剩余的Fe2+形成的芬顿试剂；废液经溢流堰进入深度处理反应池的中部处理区，在中部处理区内投加碱液调节PH值后曝气处理，使废液中残余的Fe2+氧化为Fe3+，处理后的废液进入经过混凝沉淀池；
步骤四、混凝沉淀：在混凝沉淀池内投加混凝剂和助凝剂，废液在混凝剂和助凝剂的作用下絮凝沉淀，沉淀产生的污泥送至污泥处理系统，混凝沉淀池内的上清液排出混凝沉淀池；
步骤五、后续处理：从混凝沉淀池排出的废水进一步回收利用或直接外排；脱硫脱氰反应池和混凝沉淀池排出的污泥送至污泥处理系统中压滤处理，含水率低的污泥送至煤场进行配煤炼焦。
8.如权利要求7所述的一种焦化废液脱硫脱氰的处理方法，其特征在于，在步骤二中，所述脱硫脱氰剂药槽提供的脱硫脱氰剂为硫酸亚铁，硫酸亚铁的投加量为17.5~45g/L。
9.如权利要求7所述的一种焦化废液脱硫脱氰的处理方法，其特征在于，在步骤二中，所述混凝剂药槽提供的混凝剂为聚合硫酸铁、聚合氯化铝、聚合氯化铁铝三者中的一种或者两种，混凝剂的投加量为50~300mg/L；所述混凝剂药槽提供的助凝剂为聚丙烯酰胺，助凝剂的投加量为0.5~3mg/L。
10.如权利要求7所述的一种焦化废液脱硫脱氰的处理方法，其特征在于，在步骤三中，外部处理区内投加酸液调节后的pH值2.5～4.5；中部处理区内投加碱液调节后的pH值为7~9。
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