CN113087266A - 一种适用于烧结球团脱硫脱硝制酸废水零排放的控制方法 - Google Patents

一种适用于烧结球团脱硫脱硝制酸废水零排放的控制方法 Download PDF

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Abstract

一种适用于烧结球团脱硫脱硝制酸废水零排放的控制方法，属于钢铁冶金废水处理技术领域。本发明彻底解决废水回用于烧结拌料，盐分长期循环富集导致脱硫脱硝模块板结，造成脱硫脱硝设备无法正常工作的问题。该方法是将废水预处理通过WWNR脱氮反应器、废水一级沉淀器、WWFR除氟反应器、废水二级沉淀器、污泥缓冲罐、串螺污泥脱水机，去除废水中的悬浮物、氨氮、F离子、COD等；预处理后的高含盐废水通过一效加热室、一效分离室、二效加热室、二效分离室、二效表冷器、结晶盐稠厚器、搪瓷蒸发釜、结晶盐离心机、结晶盐包装系统，将高含盐废水转化为凝结水和含水率≤10％的结晶盐。本发明可实现烧结、球团脱硫脱硝制酸废水的无害化处理以及浓盐水的零排放。

Description

一种适用于烧结球团脱硫脱硝制酸废水零排放的控制方法
技术领域
本发明属于钢铁冶金企业生产废水处理技术领域，特别涉及适用于脱硫脱硝制酸废水零排放的工艺系统和方法。
背景技术
我国粗钢产量总计约占世界粗钢产量的一半，SO2和NOx排放很大一部分来自于钢铁冶金行业，而烧结、球团工艺产生烟气中NOx和SO2约占冶炼总排放量的48％和51％～62％，SO2、NOx等气体排放到空气中，通过化学反应产生硝酸盐、硫酸盐、二次气溶胶等产物造成PM升高，易形成雾霾。
为实现钢铁工业大气污染物超低排放的目标，国内钢铁企业烧结、球团烟气脱硫脱硝大多采用活性炭工艺，活性炭工艺的烟气通过增压风机送入活性炭吸附塔。其中，SO2、NOX、Cl-、重金属离子以及为脱硝而喷入的过量氨等多种污染物被活性炭吸附。吸附饱和的活性炭进入解析塔进行高温解析，SO2、HCl、氨等以气态的形式释放，一些重金属以粉尘态连同解析气体一起被带出，富含SO2的解析废气送至制酸工段制取硫酸。为了保证硫酸纯度，制酸前用稀硫酸对废气进行洗涤净化，废气中的NH3、HCl、重金属离子、粉尘悬浮物以及部分SO2转移进入稀酸中，净化工段排出的含酸废水即为脱硫脱硝工艺需处理的废水。
烧结、球团脱硫脱硝制酸废水具有水量小、成分复杂、水质变化大等特点，故处理难度较大。具体特点如下：氨氮浓度高，不能采用生物法脱氮(含盐量太高，微生物无法生存)，而目前国内部分钢铁厂采用气提蒸氨法或脱氨膜法则存在沉淀或结垢堵塞的问题。硫酸根浓度高，脱氨提高pH过程中会产生大量硫酸钙沉淀，影响系统稳定运行。含盐量高、氯离子浓度高，对管道和设备具有极强的腐蚀性。
目前，国内部分钢铁企业将此废水直接回用于烧结拌料，但拌料过程中氨气在高温下逸出，气味大，长时间接触，头疼、头晕。高含盐废水用于烧结拌料，会造成盐类在系统循环富集，对烧结设备以及高炉造成腐蚀。
发明内容
本发明的目的在于提供一种适用于钢铁冶金企业脱硫脱硝制酸废水零排放的工艺系统和方法。先对制酸废水进行预处理去除氨氮、重金属、氟离子等，消除烧结拌料时的氨气在高温下溢出，造成现场操作人员的头晕、头疼的问题。再对预处理后的高含盐废水进行蒸发结晶，得到凝结水和含水率≤10％的结晶盐，最终实现制酸废水的零排放。
预处理系统主要包括：WWNR脱氮反应器、废水一级沉淀器、WWFR除氟反应器、废水二级沉淀器、污泥缓冲罐、串螺污泥脱水机、加药装置、配套供电及控制系统等；蒸发结晶系统主要包括：一效加热室、一效分离室、二效加热室、二效分离室、二效表冷器、结晶盐稠厚器、搪瓷蒸发釜、结晶盐离心机、结晶盐包装系统、配套供电及控制系统等。
步骤一、将pH＝8的制酸废水进入废水缓冲池调节水质水量，经废水提升泵提升进入WWNR脱氮反应器(三联箱)，在反应器第一格，加入氢氧化钠溶液调节pH至9-11，同时加入磷酸三钠固体药剂；在反应器第二格，加入氯化镁固体药剂，与氨根反应生成NH4络合盐沉淀，此络合盐不溶于水，溶于酸，遇强碱易分解。废水进入第三格进行混凝反应，再由废水一级输送泵送入废水一级沉淀器内进行沉淀，底部污泥重力排泥至污泥缓冲罐内。
步骤二、废水一级沉淀器的上清液自流进入WWFR除氟反应器(二联箱)，在反应器第一格，加入氢氧化钠调节pH以去除重金属的同时，加入氯化钙溶液去除氟离子。废水进入第二格进行混凝反应后，再由废水二级输送泵送入二级沉淀器内，底层污泥重力排泥送入污泥缓冲罐，上清液自流至成品水池，在成品水池内加入盐酸回调pH值至中性后，得到预处理的产水——高含盐废水。
步骤三、污泥缓冲罐内污泥由污泥输送泵送入串螺污泥脱水机内进行脱水，脱水后污泥含水率80％左右，污泥外输进行无害化处置，脱除的水经地沟回流至废水缓冲池。污泥的主要成分为鸟粪石、氟化钙以及氟磷石灰等混合物。
考虑到钢铁冶金企业有丰富的蒸汽资源，高含盐废水的蒸发结晶采用多效蒸发(MED)技术。
步骤四、经预处理的制酸废水通过上料泵加压后经过冷凝液预热器、蒸汽预热器后进入一级分离室中。在一效循环泵的作用下将废水送至一效加热室顶部的液体分配器中。经液体分配器分配均匀后沿着一效加热室换热管内壁向下流动，在流动的过程中与一效加热室换热管外壁的生蒸汽换热升温后蒸发。被浓缩的液体和二次蒸汽在一效加热室底部汇聚进入一效分离室进行气液分离，产生的二次蒸汽由一效分离室顶部进入二效加热室的壳程作为热源，浓缩液一部分经一效出料泵送至二效分离室，另一部分流一效循环泵再进行循环。
步骤五、来自一效出料泵的浓缩液进入二效分离室中。浓缩液在二效循环泵的推动下经二效加热室加热，沿强二效分离室中心管上升，在液面表面蒸发，产生最大过饱和度，由于同时有大量的晶粒随液体一同循环，液面蒸发时有大量的晶粒存在，使过饱和度消耗在晶粒生长上，避免了自发形成晶核。
步骤六、二效分离室设有密度检测仪，当盐浆的密度达到设定值时二效出料泵开始将晶浆送至结晶盐离心机离心。离心后的母液经结晶盐母液泵返回二效分离室，离心后的盐去结晶盐成品料仓。
步骤七、生蒸汽经减压至130-140℃(313kPa)进入一效加热室加热废水，一效分离室闪蒸产生的117-127℃(211kPa)的二次蒸汽进入二效加热室加热废水，二效分离室闪蒸产生的100-110℃(120kPa)的二次蒸汽进入二效表冷器进行冷凝。
步骤八、一效加热室产生的130℃的生蒸汽冷凝水回用于其他工序。二效加热室产生的122℃，约2.8t/h的冷凝水和二效表冷器产生的105℃的冷凝水一起进入冷凝液罐。冷凝液经冷凝液泵送至冷凝液预热器回收热量后一部分送至循环水塔，一部分回用于其他工序。
本发明可实现烧结、球团脱硫脱硝制酸废水的无害化处理以及浓盐水的零排放。
附图说明：
图1预处理主要工艺流程图。
图2蒸发结晶主要工艺流程图。
具体实施方式：
国内某钢铁企业为解决脱硫脱硝制酸废水回用于烧结拌料造成的工作环境差以及影响脱硫脱硝设备正常运行的问题，实现高含盐废水的零排放，采用本发明进行废水处理，处理水量40m3/d。。
预处理系统主要包括：WWNR脱氮反应器、废水一级沉淀器、WWFR除氟反应器、废水二级沉淀器、污泥缓冲罐、串螺污泥脱水机、加药装置、配套供电及控制系统等
WWNR脱氮反应器，用于调节来水的pH，投加脱除氨氮的药剂，反应后混凝。处理能力2m3/h，单格停留时间30min。设备采用碳钢内衬玻璃钢防腐，每一格均配搅拌装置，配走梯。第一格配磷酸三钠干粉投加装置；第二格配氯化镁干粉投加装置。
废水一级沉淀器，用于沉淀WWNR脱氮反应器反应产生的絮状物，设备采用碳钢内衬玻璃钢防腐，处理能力2m3/h，停留时间4h。
WWFR除氟反应器，用于调节来水的pH去除重金属并通过加入氯化钙去除氟离子，碳钢内衬玻璃钢防腐，单格停留时间0.5h，每一格均带搅拌装置，配走梯。
废水二级沉淀器，用于沉淀WWFR除氟反应器产生的絮状物，设备采用碳钢内衬玻璃钢防腐，处理能力2m3/h，停留时间4h。
污泥缓冲罐，用于存储污泥，设备采用碳钢内衬玻璃钢防腐。
串螺污泥脱水机，用于对废水处理过程中产生的污泥进行脱水，Q＝24～40kg-DS/h，主体材质2507双相不锈钢。
PAC加药装置2套、氯化钙加药装置1套、酸加药装置1套、碱加药装置2套，配计量泵、搅拌装置、管道、阀门及控制系统。
蒸发结晶系统主要包括：一效加热室、一效分离室、二效加热室、二效分离室、二效表冷器、结晶盐稠厚器、搪瓷蒸发釜、结晶盐离心机、结晶盐包装系统、配套供电及控制系统等。
一效加热室，换热管材质TA10，壳程材质316L，DN＝1100mm，换热管φ38mm×1.2mm×6000mm。
一效分离室，材质TA2/CS，DN＝1000mm，H＝2200mm。
二效加热室，换热管材质TA2，壳程材质316L，DN＝1100mm，换热管φ38mm×1.2mm×6000mm。
二效分离室，材质TA2/CS，DN＝1300mm，H＝2600mm。
二效表冷器，材质316L，F＝16m2。
结晶盐稠厚器，搅拌材质2205，V＝0.5m3，DN＝700mm，H＝1300mm。
搪瓷蒸发釜，搪瓷材质，V＝5m3,DN＝1700mm,H＝2600mm,A＝13.8m2。
结晶盐离心机，双级推料，滤网材质2507，进口流量Q＝1000kg/h，进口固含量30％，出口含水量3～5％。

Claims (1)

1.一种适用于烧结球团脱硫脱硝制酸废水零排放的控制方法，其特征在于：
步骤一、将pH＝8的制酸废水进入废水缓冲池调节水质水量，经废水提升泵提升进入WWNR脱氮反应器，在WWNR脱氮反应器第一格，加入氢氧化钠溶液调节pH至9-11，同时加入磷酸三钠固体药剂；在WWNR脱氮反应器第二格，加入氯化镁固体药剂，与氨根反应生成NH4络合盐沉淀；废水进入WWNR脱氮反应器第三格进行混凝反应，再由废水一级输送泵送入废水一级沉淀器内进行沉淀，底部污泥重力排泥至污泥缓冲罐内；
步骤二、废水一级沉淀器的上清液自流进入WWFR除氟反应器，在WWFR除氟反应器第一格，加入氢氧化钠调节pH以去除重金属的同时，加入氯化钙溶液去除氟离子；废水进入WWFR除氟反应器第二格进行混凝反应后，再由废水二级输送泵送入二级沉淀器内，底层污泥重力排泥送入污泥缓冲罐，上清液自流至成品水池，在成品水池内加入盐酸回调pH值至中性后，得到预处理的产水为高含盐废水；
步骤三、污泥缓冲罐内污泥由污泥输送泵送入串螺污泥脱水机内进行脱水，脱水后污泥含水率80％左右，污泥外输进行无害化处置，脱除的水经地沟回流至废水缓冲池；污泥的主要成分为鸟粪石、氟化钙以及氟磷石灰等混合物；
步骤四、经预处理的制酸废水通过上料泵加压后经过冷凝液预热器、蒸汽预热器后进入一级分离室中；在一效循环泵的作用下将废水送至一效加热室顶部的液体分配器中；经液体分配器分配均匀后沿着一效加热室换热管内壁向下流动，在流动的过程中与一效加热室换热管外壁的生蒸汽换热升温后蒸发；被浓缩的液体和二次蒸汽在一效加热室底部汇聚进入一效分离室进行气液分离，产生的二次蒸汽由一效分离室顶部进入二效加热室的壳程作为热源，浓缩液一部分经一效出料泵送至二效分离室，另一部分流一效循环泵再进行循环；
步骤五、来自一效出料泵的浓缩液进入二效分离室中，浓缩液在二效循环泵的推动下经二效加热室加热，沿强二效分离室中心管上升，在液面表面蒸发，产生最大过饱和度，由于同时有大量的晶粒随液体一同循环，液面蒸发时有大量的晶粒存在，使过饱和度消耗在晶粒生长上，避免了自发形成晶核；
步骤六、二效分离室设有密度检测仪，当盐浆的密度达到设定值时二效出料泵开始将晶浆送至结晶盐离心机离心；离心后的母液经结晶盐母液泵返回二效分离室，离心后的盐去结晶盐成品料仓；
步骤七、生蒸汽经减压后，进入一效加热室加热废水，一效分离室闪蒸产生的二次蒸汽进入二效加热室加热废水，二效分离室闪蒸产生的二次蒸汽进入二效表冷器进行冷凝；
步骤八、一效加热室产生的的生蒸汽冷凝水回收再利用；二效加热室产生的冷凝水和二效表冷器产生的的冷凝水一起进入冷凝液罐；冷凝液经冷凝液泵送至冷凝液预热器回收热量后一部分送至循环水塔，一部分回收再利用。
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