CN112960860B - 含铜废物资源化利用烟气脱硫废水的处理工艺 - Google Patents

含铜废物资源化利用烟气脱硫废水的处理工艺 Download PDF

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Abstract

本发明属于废水处理技术领域，具体涉及一种含铜废物资源化利用烟气脱硫废水的处理工艺，本发明零排放处理回用工艺，原洗涤废水+预处理软化+MVR+MBBR+MBR+反渗透组合工艺；真空带式压滤机产生的废水经初步沉淀，上清液进入一级混凝池，加入PAC药剂进行混凝沉淀处理氟化钙，沉淀物氟化钙进入污泥池，含有碳酸钙沉淀的浆液回用于烟气洗涤脱硫，上清液二级混凝池中，同时加入碳酸钠去除废水中硬度，防止后续MVR结晶器结垢；加H2SO4调节pH后进入中间池A，再进入MVR蒸发，MVR排出的结晶盐水混合物通过离心机分离；本发明工艺运行维护成本低，降低脱硫废水的处理成本，将脱硫废水处理至回用标准进行回用，从而实现生产废水的零排放。

Description

含铜废物资源化利用烟气脱硫废水的处理工艺
技术领域
本发明属于废水处理技术领域，具体涉及一种含铜废物资源化利用烟气脱硫废水的处理工艺。
背景技术
1、国内外现状、水平和发展趋势
生产废水中水回用，是把工业废水经过深度技术处理，去除各种杂质，去除污染水体的有毒、有害物质及某些重金属离子，其水体无色、无味、水质清澈透明，达到或好于国家规定的相关用水标准，再回用于企业生产。
废水零排放是中水回用的顶端模式，严格的排放标准限制，使各地零排放的接纳度越来越高。污水达标排放与零排放是两个完全不同的层次。实现零排放主要依靠对终端污水生化达标处理后，再由通用技术双膜法进行脱盐处理，处理后返回生产系统进行利用。按目前的处理技术，脱盐处理后淡水回用，浓盐水浓缩再处理进行减量，终端浓水送去蒸发结晶，以固废形式处理，无液体再排入环境。
2、重点解决的关键技术问题
在危废工业污泥处置行业，通常使用逆流焙烧炉进行焙烧，通过可燃物(焦粉)在逆流焙烧炉中燃烧，产生的烟气中通常含有二氧化硫等污染因子，这些二氧化硫直接排放到大气中，会影响环境，因此烟气在排放之前必须经过脱硫处理。脱硫产生的废水属于生产废水，不可以直接排放，需经过处理后，处理得到满足回用标准的回用水，这些回用水最终回用到生产系统。现有的污水处理系统过于简单，无法完全去除废水中的污染因子，使处理后的水无法达到回用标准，导致生产废水产生越来越多，从而降低工作效率，通过对废水处理系统的研发，在原有污水处理系统基础上新增新技术、新设备，提高污水处理效率，对生产提供有力的保障。
焙烧过程产生的烟气中存在一定量的二氧化硫，需对烟气进行脱硫处理，脱硫属于湿法脱硫，有一定量的废水产生，将废水中的污染因子治理到国家允许的排放浓度内进行排放，此技术方案主要是针对脱硫废水，将脱硫废水处理至回用标准进行回用，从而实现生产废水的零排放。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供了一种含铜废物资源化利用烟气脱硫废水的处理工艺，本发明工艺运行维护成本低，降低脱硫废水的处理成本，实现了低能耗、环保、高效的效果；在原有污水处理系统基础上新增新技术、新设备，提高污水处理效率，对生产提供有力的保障；将脱硫废水处理至回用标准进行回用，从而实现生产废水的零排放。
本发明通过以下技术方案予以实现：
一种含铜废物资源化利用烟气脱硫废水的处理工艺，包括如下步骤：
S1、脱硫废水预处理：原烟气脱硫洗涤废水进入混凝反应池A，加入PAC，经一级沉淀，上清液进入混凝反应池B，同时加入Na2CO3、NaOH，经二级沉淀，上清液进入中间水池A，同时加入H2SO4调节pH；
S2、MVR结晶蒸发处理：经中间水池A处理的废水进入MVR进行结晶蒸发，蒸发出的冷凝水进入中间水池B；
S3、MBBR生物填料及MBR膜处理：经中间水池B处理的废水进入载有MBBR生物填料的A/O池，实现COD进一步降解和脱氮，接着经过MBR膜系统，实现泥水分离；经MBR膜系统处理后的水，进入中间水池C调蓄；
S4、RO反渗透处理：经中间池C调蓄后的废水进入RO反渗透系统，经RO浓缩装置产生的浓水流入收集池用于制粒系统，产水回用，最终实现生产废水零排放。
优选的，所述步骤S2中MVR结晶蒸发处理工艺中采用MVR蒸发系统，所述MVR蒸发系统主要由进料泵、预热器、蒸发器、MVR本体、结晶釜和离心机组成。
优选的，所述MVR蒸发系统在进行使用时，主要包括如下步骤：
经过前端步骤S1预处理后的废水，通过所述进料泵送入所述MVR蒸发系统，从所述蒸发器出来的二次蒸汽经过压缩机的压缩，压力和温度随之升高，热焓随之增加，被送到所述蒸发器的加热室当作加热蒸汽热源即生蒸汽使用，使料液维持蒸发状态，而加热蒸汽将热量传递给物料本身冷凝成水；
经过MVR本体蒸发后，通过结晶釜结晶盐水混合物，最后通过离心机分离，得到混合盐，去除废水中大部分污染物因子；
通过MVR本体蒸发出的冷凝水经过后端处理达到污染因子最大程度的去除，最终得到满足标准的回用水回用于生产。
优选的，所述步骤S4中前级经MBR膜系统处理的产水，由中间水池C经提升进入RO反渗透系统中RO浓缩装置做进一步处理，截留水中COD、硝氮和磷，保证进入RO的SDI小于3。
优选的，所述RO浓缩装置在使用时，保证间歇运行，且进水流量为3m3/h，浓水总排放量为0.9m3/h，回收率70％；
RO的反洗废水通过排水沟返回浓水池，用于原料制粒。
优选的，所述RO浓缩装置在使用时，进入RO的进水加入次氯酸钠杀菌。
优选的，所述RO浓缩装置设计为4040型，总的膜元件数量为12支。
优选的，所述RO浓缩装置在使用时，除RO保安过滤器出口至浓水排放阀止的管道全部采用316L管道，其余管道采用UPVC塑料管道。
优选的，所述步骤S2中MVR结晶蒸发处理工艺中根据水质要求，用于与物料接触的材料选用钛材TA2。
本发明的有益效果为：
本发明零排放处理回用工艺，原洗涤废水+预处理软化+MVR+MBBR+MBR+反渗透组合工艺。
真空带式压滤机产生的废水经初步沉淀，上清液进入一级混凝池，加入PAC药剂进行混凝沉淀处理氟化钙，沉淀物氟化钙进入污泥池，含有碳酸钙沉淀的浆液回用于烟气洗涤脱硫，上清液二级混凝池中，同时加入碳酸钠去除废水中硬度，防止后续MVR结晶器结垢；加H2SO4调节pH后进入中间池A，再进入MVR蒸发，MVR排出的结晶盐水混合物通过离心机分离，得到的混合盐委外处理；蒸发出的冷凝水进入中间水池B，再进入载有MBBR填料的A/O池实现COD进一步降解和脱氮，接着经过MBR膜系统，实现泥水分离，经MBR处理后的水，进入中间水池C调蓄再经RO反渗透处理，产生的浓水流入收集池用于制粒系统，产水回用。最终实现生产废水零排放。
而且本发明工艺运行维护成本低，降低脱硫废水的处理成本，实现了低能耗、环保、高效的效果；在原有污水处理系统基础上新增新技术、新设备，提高污水处理效率，对生产提供有力的保障；将脱硫废水处理至回用标准进行回用，从而实现生产废水的零排放。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的废水处理工艺流程图；
图2为本发明的MVR工艺流程图。
图中：100-脱硫废水预处理、200-MVR结晶蒸发处理、300-MBBR生物填料及MBR膜处理、400-RO反渗透处理；
201-进料泵、202-预热器、203-蒸发器、204-MVR本体、205-结晶釜、206-离心机。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明零排放处理回用工艺，原洗涤废水+预处理软化+MVR+MBBR+MBR+反渗透组合工艺。
具体的，真空带式压滤机产生的废水经初步沉淀，上清液进入一级混凝池，加入PAC药剂进行混凝沉淀处理氟化钙，沉淀物氟化钙进入污泥池，含有碳酸钙沉淀的浆液回用于烟气洗涤脱硫，上清液二级混凝池中，同时加入碳酸钠去除废水中硬度，防止后续MVR结晶器结垢；加H2SO4调节pH后进入中间池A，再进入MVR蒸发，MVR排出的结晶盐水混合物通过离心机206分离，得到的混合盐委外处理；蒸发出的冷凝水进入中间水池B，再进入载有MBBR填料的A/O池实现COD进一步降解和脱氮，接着经过MBR膜系统，实现泥水分离，经MBR处理后的水，进入中间水池C调蓄再经RO反渗透处理，产生的浓水流入收集池用于制粒系统，产水回用。最终实现生产废水零排放。
其中MVR工作原理：从蒸发器203出来的二次蒸汽经过压缩机的压缩，压力和温度随之升高，热焓随之增加，被送到蒸发器203的加热室当作加热蒸汽热源即生蒸汽使用，使料液维持蒸发状态，而加热蒸汽将热量传递给物料本身冷凝成水。这样，原来要废弃的蒸汽就得到了充分的利用，回收了潜热，又提高了热效率。
其工作过程是低品位的蒸汽经压缩机压缩，温度、压力提高，热焓增加，然后进入换热器冷凝，以充分利用蒸汽的潜热。除开车启动外，整个蒸发过程中仅需少量的生蒸汽。
其中反渗透系统工作原理：前级MBR处理装置的产水，由中间池经提升进入RO浓缩装置进一步处理，截留水中COD、硝氮、磷等。保证进入RO的SDI小于3。
考虑到水量较小，RO装置间歇运行，进水流量按3m3/h设计，浓水总排放量为0.9m3/h，回收率70％。RO的反洗废水通过排水沟返回浓水池，用于原料制粒。
考虑到废水的COD含量，进入RO的进水拟加次氯酸钠杀菌，以进一步降低COD值，防止滋生细菌。
余氯的检测采用余氯试纸检测。
RO浓缩装置的设计为4040型，采用4”膜壳，2芯膜元件(4”)，总的膜元件数量为4”-12支。
除RO保安过滤器出口至浓水排放阀止的管道全部采用316L，其余管道采用UPVC塑料管道。
实施例一：
请参阅图1-2所示：本发明的一实施例具体公开提供了一种含铜废物资源化利用烟气脱硫废水的处理工艺，包括如下步骤：
S1、脱硫废水预处理100：原烟气脱硫洗涤废水进入混凝反应池A，加入PAC，经一级沉淀，上清液进入混凝反应池B，同时加入Na2CO3、NaOH，经二级沉淀，上清液进入中间水池A，同时加入H2SO4调节pH；
S2、MVR结晶蒸发处理200：经中间水池A处理的废水进入MVR进行结晶蒸发，蒸发出的冷凝水进入中间水池B；
S3、MBBR生物填料及MBR膜处理300：经中间水池B处理的废水进入载有MBBR生物填料的A/O池，实现COD进一步降解和脱氮，接着经过MBR膜系统，实现泥水分离；经MBR膜系统处理后的水，进入中间水池C调蓄；
S4、RO反渗透处理400：经中间池C调蓄后的废水进入RO反渗透系统，经RO浓缩装置产生的浓水流入收集池用于制粒系统，产水回用，最终实现生产废水零排放。
具体的，步骤S2中MVR结晶蒸发处理工艺中采用MVR蒸发系统，MVR蒸发系统主要由进料泵201、预热器202、蒸发器203、MVR本体204、结晶釜205和离心机206组成。
具体的，MVR蒸发系统在进行使用时，主要包括如下步骤：
经过前端步骤S1预处理后的废水，通过进料泵201送入MVR蒸发系统，从蒸发器203出来的二次蒸汽经过压缩机的压缩，压力和温度随之升高，热焓随之增加，被送到蒸发器203的加热室当作加热蒸汽热源即生蒸汽使用，使料液维持蒸发状态，而加热蒸汽将热量传递给物料本身冷凝成水；
经过MVR本体204蒸发后，通过结晶釜205结晶盐水混合物，最后通过离心机206分离，得到混合盐，去除废水中大部分污染物因子；
通过MVR本体204蒸发出的冷凝水经过后端处理达到污染因子最大程度的去除，最终得到满足标准的回用水回用于生产。
具体的，步骤S4中前级经MBR膜系统处理的产水，由中间水池C经提升进入RO反渗透系统中RO浓缩装置做进一步处理，截留水中COD、硝氮和磷，保证进入RO的SDI小于3。
具体的，RO浓缩装置在使用时，保证间歇运行，且进水流量为3m3/h，浓水总排放量为0.9m3/h，回收率70％；
RO的反洗废水通过排水沟返回浓水池，用于原料制粒。
具体的，RO浓缩装置在使用时，进入RO的进水加入次氯酸钠杀菌。
具体的，RO浓缩装置设计为4040型，总的膜元件数量为12支。
具体的，RO浓缩装置在使用时，除RO保安过滤器出口至浓水排放阀止的管道全部采用316L管道，其余管道采用UPVC塑料管道。
具体的，步骤S2中MVR结晶蒸发处理工艺中根据水质要求，用于与物料接触的材料选用钛材TA2。
其中，混凝池(利用原构筑物)的相关设备及其参数：
□设计参数
Figure BDA0002949042010000081
□安装附件(主要设备)
Figure BDA0002949042010000082
Figure BDA0002949042010000091
□安装附件(主要设备)
Figure BDA0002949042010000092
其中MVR系统的主要性能参数表如下：
序号 项目 参数
1 处理量(t/h) 1.25
2 物料PH值 8.5
3 压缩机进出口二次蒸汽压 70/133.9
4 压缩机进出口二次蒸汽温 90/108汽相
5 料液温度(℃) 98
6 换热器热损失(％) ～3.0％
7 蒸发器循环类型 强制式循环
8 设计加热面积(m<sup>2</sup>) 150
9 出料量(固体)(kg) 300
10 装机总功率(kw/h) 约125KW
11 出料温度(℃) 约60℃
其中蒸汽压缩机主要参数表如下：
Figure BDA0002949042010000093
Figure BDA0002949042010000101
其中中间池(利用原构筑物：收集MVR冷凝水，调节水量温度，提升进入后级生化)的相关设备及其参数：
□设计参数
Figure BDA0002949042010000102
□安装附件(主要设备)
Figure BDA0002949042010000103
其中MBBR生化池(利用原构筑物)的相关设备及其参数：
□设计参数
Figure BDA0002949042010000111
□安装附件(主要设备)
Figure BDA0002949042010000112
其中MBR好氧池(利用原构筑物)的相关设备及其参数：
□设计参数
Figure BDA0002949042010000113
Figure BDA0002949042010000121
□安装附件(主要设备)
Figure BDA0002949042010000122
其中中间池(利用原构筑物：收集MBR出水，作为反洗水及RO进水)的相关设备及其参数：
□设计参数
Figure BDA0002949042010000123
Figure BDA0002949042010000131
□安装附件(主要设备)
Figure BDA0002949042010000132
其中RO系统的相关设备及其参数：
□设计参数
Figure BDA0002949042010000133
Figure BDA0002949042010000141
其中清水池(利用原构筑物：收集RO出水，回用)的相关设备及其参数：
□设计参数
Figure BDA0002949042010000142
□安装附件(主要设备)
Figure BDA0002949042010000143
其中浓水池(收集RO浓水，回用于制粒)的相关设备及其参数：
□设计参数
Figure BDA0002949042010000144
Figure BDA0002949042010000151
□安装附件(主要设备)
Figure BDA0002949042010000152
其中污泥浓缩池的相关设备及其参数：
数量：1座，与物化污泥池共用
其中本发明各工艺单元废水处理效率一览表如下：
Figure BDA0002949042010000153
其中工程投资表如下：
Figure BDA0002949042010000154
Figure BDA0002949042010000161
Figure BDA0002949042010000171
其中运行成本估算如下：
(1)运行成本电费表如下：
Figure BDA0002949042010000172
污水站每天新增耗电2373度，电费按0.7元/度计算，每天电费＝2373×0.7＝1661.1(元)。
(2)新增药剂费：本工程所需药剂纯碱、PAC，PAM等药剂费运行费用为25元/吨水，每天运行费用＝25元/吨水*30吨水/天＝750元/天。
(3)人工费：本污水站自动化程度高，全站定额3人，其中包含1名技术员(兼)，1名操作工，人均年工资及职工福利费按60000元计算，年工资总额为6万元，每天运行费用为200元/天。
(4)总运行费用：每天总运行费用＝电费+药剂费+人工费＝1661.1+750+200＝2611.1(元/天)
折合吨水运行费用2611.1÷30＝87元/吨水。以上费用不包含设备折旧，碳酸钙沉淀物可回用于系统脱硫，未列入统计。
其中工程总投资估算表如下：
序号 项目 金额(万元) 备注
1 直接工程费 300.00
2 配套土建 30.00 含废水间土建及设备平台、基础
2 技术研发费 5.14 含初期化验分析费、试验费
3 设计费 13.52 直接工程费×4％
4 安装调试费 10.14 直接工程费×3％
6 运输费 2.00
7 税金 20.00
8 总计 380.80
其中上述实施例在针对含铜废物资源化利用烟气脱硫废水的处理时，配套废水处理系统，设计处理水量30m3/d，废水经处理后回用，不对外排放。
废水处理站进水水质表如下(单位：mg/L)：
SS COD NH<sub>3</sub>-N 总氮 总磷 总镍 总锌 总锰 Cu<sup>2+</sup> 总铅 盐分
浓度 2000 6000 200 300 3.0 4.0 40 60 10 5 60000
废水经处理后回用于生产，回用水执行《城市污水再生利用工业用水水质》(G B/T19923-2005)中的工艺与产品用水水质标准。废水处理设施出水水质具体数据如下：
处理后回用水质指标：
Figure BDA0002949042010000181
Figure BDA0002949042010000191
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (7)

1.一种含铜废物资源化利用烟气脱硫废水的处理工艺，其特征在于，包括如下步骤：
S1、脱硫废水预处理：原烟气脱硫洗涤废水进入混凝反应池A，加入PAC，经一级沉淀，上清液进入混凝反应池B，同时加入Na2CO3、NaOH，经二级沉淀，上清液进入中间水池A，同时加入H2SO4调节pH为8.5；
S2、MVR结晶蒸发处理：经中间水池A处理的废水进入MVR进行结晶蒸发，蒸发出的冷凝水进入中间水池B；
所述步骤S2中MVR结晶蒸发处理工艺中采用MVR蒸发系统，所述MVR蒸发系统主要由进料泵、预热器、蒸发器、MVR本体、结晶釜和离心机组成；
所述MVR蒸发系统在进行使用时，主要包括如下步骤：
经过前端步骤S1预处理后的废水，通过所述进料泵送入所述MVR蒸发系统，从所述蒸发器出来的二次蒸汽经过压缩机的压缩，压力和温度随之升高，热焓随之增加，被送到所述蒸发器的加热室当作加热蒸汽热源即生蒸汽使用，使料液维持蒸发状态，而加热蒸汽将热量传递给物料本身冷凝成水；经过MVR本体蒸发后，通过结晶釜结晶盐水混合物，最后通过离心机分离，得到混合盐，去除废水中污染物因子；通过MVR本体蒸发出的冷凝水经过后端处理达到污染因子的去除，最终得到满足标准的回用水回用于生产；
S3、MBBR生物填料及MBR膜处理：经中间水池B处理的废水进入载有MBBR生物填料的A/O池，实现COD进一步降解和脱氮，接着经过MBR膜系统，实现泥水分离；经MBR膜系统处理后的水，进入中间水池C调蓄；
S4、RO反渗透处理：经中间水池C调蓄后的废水进入RO反渗透系统，经RO浓缩装置产生的浓水流入收集池用于制粒系统，产水回用，最终实现生产废水零排放。
2.根据权利要求1所述的含铜废物资源化利用烟气脱硫废水的处理工艺，其特征在于，所述步骤S4中前级经MBR膜系统处理的产水，由中间水池C经提升进入RO反渗透系统中RO浓缩装置做进一步处理，截留水中COD、硝氮和磷，保证进入RO的SDI小于3。
3.根据权利要求2所述的含铜废物资源化利用烟气脱硫废水的处理工艺，其特征在于，所述RO浓缩装置在使用时，保证间歇运行，且进水流量为3m3/h，浓水总排放量为0.9m3/h，回收率70%；
RO的反洗废水通过排水沟返回浓水池，用于原料制粒。
4.根据权利要求2所述的含铜废物资源化利用烟气脱硫废水的处理工艺，其特征在于，所述RO浓缩装置在使用时，进入RO的进水加入次氯酸钠杀菌。
5.根据权利要求2所述的含铜废物资源化利用烟气脱硫废水的处理工艺，其特征在于，所述RO浓缩装置设计为4040型，总的膜元件数量为12支。
6.根据权利要求2所述的含铜废物资源化利用烟气脱硫废水的处理工艺，其特征在于，所述RO浓缩装置在使用时，除RO保安过滤器出口至浓水排放阀止的管道全部采用316L管道，其余管道采用UPVC塑料管道。
7.根据权利要求1所述的含铜废物资源化利用烟气脱硫废水的处理工艺，其特征在于，所述步骤S2中MVR结晶蒸发处理工艺中根据水质要求，用于与物料接触的材料选用钛材TA2。
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