CN1207367A - 烟道气处理焦化剩余氨水或全部焦化废水的方法 - Google Patents
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Abstract
烟道气处理焦化剩余氨水或全部焦化废水的方法,是将废水在喷雾干燥塔中用雾化器使其雾化,雾状废水与烟道气在塔内同流接触反应,烟气将雾状废水几乎全部汽化后随烟气排出。本方法处理的废水不外排,不污染水体和大气,环境效益和经济效益显著,工艺和设备简单,操作方便,占地面积小。本方法也可用于处理造纸黑液、洗毛等高浓度难降解有机废水。
Description
本方法属于废水处理技术，特别涉及焦化剩余氨水或全部焦化废水等高浓度难降解有机废水的处理方法。
焦化废水，特别是剩余氨水含有酚类、氰化物、氨氮及苯系物等有毒有害物。焦化剩余氨水占焦化废水总量的60％以上，其氨氮含量占70％以上，是冶金行业最难处理的一股废水，长期以来未取得突破。虽然国内外处理焦化废水的方法很多，但都是将其处理后外排，而外排水中的COD、氨氮等有害物都难以达标，特别是其中的氨氮浓度平均高达252～375mg/l，是相关排放标准(一级)的17～25倍。英国等采用的硝化-反硝化法虽然脱氮效果好，但投资、运行费用太高。我国宝钢采用的A/O法是该方法的一种，每吨废水处理费也高达7～10元，一般企业难以承受。
“含二氧化硫废烟气与含氰废水的综合治理方法”(申请号87101217，公开号CN 1020875A)的处理物是锰铁高炉煤气洗涤水和含SO2烟气，主要目的是去除洗涤水中的氰化物和烟气中的SO2，其方法是使废水与烟道气在2个以上填料反应塔中逆流接触反应，反应需要催化剂并调解PH值，且填料塔阻力大，能量消耗大，反应时间长。“用烟道气处理萱麻脱胶煮炼废水的工艺及设备”(申请号93106661公开号CN 1079448A)是在水浴冲击式中和器内以烟道气中的SO2、CO、H2S等去降低萱麻脱胶煮炼废水的碱度，同时削减烟气中的有害气体。两篇文献公开的方法都是废水在液态下与烟道气反应并将处理后的水体外排。
本发明的目的是克服现有技术的不足，使废水处理后不外排，对水环境和大气环境均无污染。
为达到上述目的，本发明的总体方案是将废水雾化后与烟道气反应，使之几乎全部汽化后排空，反应生成的硫酸盐和废水中的有机物浓缩于少量废水中，再焚烧分解。
其实施方案可以是：经过除尘的烟道气从塔顶鼓入喷雾干燥塔内，废水用泵压入设置在塔内上部的雾化器，废水通过雾化器被雾化成雾状，雾状废水与烟道气同流接触在塔内下行的同时发生化学反应和物理反应，化学反应的主要产物是硫酸盐，即废水中的氨氮与烟道气中的SO2反应的最终产物，其反应式为：
硫酸盐和富集少量废水中的有机物，可在塔底将其搜集后焚烧、分解。
雾状废水与烟道气的物理反应是烟道气的热量将雾状废水汽化，脱水后随烟道气从塔底导入烟囱排空。入塔废水量即喷雾量视烟气温度而定，应控制在塔的出口基本无水，也就是95％以上的废水被汽化，换句话说即塔底水量为喷雾量的5％以内。烟气出口温度控制在露点以上，一般90～100℃为宜。为使废水形成理想的雾状，水压应控制在29×104～39×104Pa。
本发明方法所用的烟道气可以是燃煤、燃油锅炉，焦炉、烧结窑炉等烟道气，这些烟气都含有SO2，而且温度都在100℃以上，足以将适量雾状废水汽化。
本发明方法所说的废水除了焦化剩余氨水和全部焦化废水以外，也包括造纸黑液、洗毛等废水，即本方法都可以处理这些废水。之所以发明名称只说是焦化剩余氨水或全部焦化废水的处理方法，是因为该废水处理难度更大，而将其醒目地提出而已。
本方法的反应时间2秒左右即可完成，时间长一点反应更充分，但塔高和直径则相应增加，一般为1.5～3秒。
所用喷雾器是现有产品，可以根据反应时间、压力、喷雾量等设计需要选用。
本发明与现有相关技术解决方案相比，有突出的实质性特点：将废水雾化后汽化排空，即将废水中的水份去除，而废水中的有害物富集于少量被浓缩的废水中，焚烧分解。工艺简单，操作简便，主要设备为一台喷雾干燥塔，占地面积小；效果也很显著，首先是环境效益好，无废水排出，对环境无污染，排气中的酚、氰化物、苯系物、SO2等低于国家有关排放标准，对大气无污染。以废水处理量为4m3/h，其中氨氮量为3000mg/l计，利用本方法则每年可减少排入水环境的焦化废水量3.5万m3，其中氨氮量105吨，同时还减少排入大气的SO2约190吨；其次，经济效益好，若按处理量4m3/h估算，用A/O法将氨氮等处理达标，处理费以7元/m3计，则每年需耗资123万元，而本方法只耗电约5万元/年，不考虑排污等费用，仅废水处理费每年即可节约100余万元。我国冶金系统焦化废水约1.5亿吨/年，如用本方法处理，每年可节约50亿元。
下面通过附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明工业性试验的工艺流程图；
图2是排烟中的酚浓度与试验时间的关系折线图；
图3是排烟中的氰化氢浓度与试验时间的关系折线图；
图4是排烟中的SO2浓度与试验时间的关系折线图。
实施例1：首钢焦化厂的剩余氨水，其氨氮浓度约0.3％，挥发酚浓度250～1118mg/l，烟道气来自20t/h层链工业锅炉，烧煤量2～3t/h，24小时连续运转，煤的含硫量0.4～1.2％，引风机风量60000m3/h，烟囱高度50米，出口内径2米。
将上述剩余氨水经集水池用泵打入喷雾干燥塔(塔高15m，直径1.2m)，废水在雾化器作用下被雾化后与烟道气在塔内同流反应，反应时间为1.5秒。试验结果与排放烟气中的主要污染物浓度测定结果列于表1和表2。
表1 汽化试验结果
| 喷雾量(l/h) | 0 | 600 | 800 | 1000 | 1200 | 1400 | 水压(104Pa) | |
| 烟气出口温度(℃) | 139 | 116 | 113 | 105 | 103 | 99 | 39.2 | |
| 汽化量(l/h) | 喷水 | 600 | 800 | 970 | 1110 | 1250 | ||
| 喷剩余氨水 | 600 | 800 | 970 | 1095 | ||||
表2 排放烟气中主要污染物浓度测定结果
| 喷雾量(l/h) | 主要污染物浓度 (mg/m3) | |||||||||
| 酚类 | 氰化氢 | 苯系物 | SO2 | |||||||
| 苯 | 甲苯 | 二甲苯 | 异丙苯 | 乙苯 | 苯乙烯 | |||||
| 800～1400 | 0.30～2.31 | 0.005～0.020 | 未检出～0.04 | 未检出～0.01 | 未检出～0.08 | 未检出 | 未检出 | 未检出 | 喷剩余氨水前480～623(137～178ppm) | |
| 喷剩余氨水后263～294(75～84ppm) | ||||||||||
| GB16297-1996大气污染物综合排放标准 | 现有污染源 | 115 | 2.3 | 17 | 60 | 90 | 700 | |||
| 新污染源 | 100 | 1.9 | 12 | 40 | 70 | 550 | ||||
由表1可见，本试验中，喷雾量控制在1000l/h以内，废水几乎全部汽化。
由表2可见，处理后的外排烟气中主要污染物浓度均低于大气污染物综合排放标准。
实施例2：方案同实施例1，排烟中各种污染物浓度与时间的关系，分别列于表3～表5，相应关系曲线见图2～图4。
由这些表和图可以看出，各种污染物浓度均低于相关排放标准，而且在约20分钟以后是基本稳定的。
表3 排烟中的挥发酚浓度与试验时间的关系表
| 日期(1998年) | 烟气中挥发酚浓度(mg/m3) | 废水酚浓度(mg/l) | |||||
| 1月13日 | 试验时间(分) | 0 | 5 | 50 | 85 | 128 | 675(脱酚前) |
| 0.06 | 1.26 | 1.74 | 1.89 | 1.20 | |||
| 2月20日 | 试验时间(分) | 0 | 10 | 45 | 85 | 250(脱酚后) | |
| 0.06 | 0.60 | 0.60 | 0.57 | ||||
| 2月23日 | 试验时间(分) | 0 | 120 | 170 | 210 | 1118(脱酚前) | |
| 0.06 | 0.30 | 1.56 | 2.31 | ||||
| 2月24日 | 试验时间(分) | 0 | 45 | 85 | 120 | 308(脱酚后) | |
| 0.06 | 0.66 | 0.57 | 0.96 | ||||
| GBl6297-1996大气污染物综合排放标准 | 现有污染源 115 | ||||||
| 新污染源 100 | |||||||
表4 排烟中的氰化物浓度与试验时间的关系表
| 日期(1998年) | 烟气中氰化物浓度 (mg/m3) | ||||
| 2月19日 | 试验时间(分) | 0 | 25 | 65 | 80 |
| ＜0.003 | 0.015 | 0.020 | 0.020 | ||
| 2月20日 | 试验时间(分) | 0 | 30 | 55 | 95 |
| ＜0.003 | 0.015 | 0.015 | 0.010 | ||
| 2月23日 | 试验时间(分) | 0 | 15 | 45 | 85 |
| ＜0.003 | 0.015 | 0.012 | 0.012 | ||
| 2月24日 | 试验时间(分) | 0 | 20 | 65 | 105 |
| ＜0.003 | 0.010 | 0.005 | 0.005 | ||
| GBl6297-1996大气污染物综合排放标准 | 现有污染源2.3 (排放烟囱不得低于25米) | ||||
| 新污染源1.9 (排放烟囱不得低于25米) | |||||
表5 排烟中的SO2浓度与试验时间的关系表
实施例3：本方法用于造纸黑液喷雾脱硫，试验结果列于表6。
| 日期(1998年) | 烟气中SO2浓度(ppm) | 废水中氨氮浓度(mg/l) | ||||||
| 2月20日 | 试验时间(分) | 0 | 5 | 10 | 40 | 70 | 90 | 3125 |
| 137 | 119 | 110 | 100 | 86 | 75 | |||
| 2月23日 | 试验时间(分) | 0 | 5 | 30 | 80 | 95 | 115 | 2850 |
| 140 | 80 | 86 | 92 | 83 | 84 | |||
| 2月24日 | 试验时间(分) | 0 | 5 | 15 | 35 | 95 | 2620 | |
| 178 | 145 | 119 | 114 | 80 | ||||
| GB16297-1996大气污染物综合排放标准 | 现有污染源 200(700mg/m3) | |||||||
| 新污染源 157(550mg/m3) | ||||||||
表6 造纸黑液喷雾脱硫试验结果
| 试验时间(分) | 排烟中SO2浓度(ppm) | 备注 |
| 0 | 196 | 造纸黑液总碱度为7500mg/l(CaCO3)，PH为9.21，喷雾量1200l/h几乎全部汽化 |
| 5 | 191 | |
| 10 | 149 | |
| 20 | 154 | |
| 30 | 132 | |
| 55 | 122 |
实施例4：本方法用于洗毛废水喷雾脱硫，试验结果列于表7。
表7 洗毛废水喷雾脱硫试验结果
| 试验时间(分) | 排烟中SO2浓度(ppm) | 备注 |
| 0 | 204 | 洗毛废水总碱度为1600mg/l(CaCO3)，PH为7.71，喷雾量800～1000l/h。 |
| 5 | 189 | |
| 10 | 171 | |
| 15 | 162 | |
| 35 | 179 | |
| 40 | 161 |
Claims (6)
1、烟道气处理焦化剩余氨水或全部焦化废水的方法，是使烟道气与废水反应，其特征是废水是在雾化状态下与烟道气反应，将废水几乎全部汽化，废水中的有机物和生成的硫酸盐浓缩于少量废水中，再焚烧分解。
2、根据权利要求1所说的方法，其特征是所说反应是在喷雾干燥塔内进行的，经过除尘的烟道气从塔顶鼓入塔内，废水泵入设置在塔内上部的雾化器，废水被雾化，雾状废水与烟道气同流接触发生化学反应和汽化反应，化学反应的主要产物硫酸盐及废水中的有机物被浓缩于少量废水中，烟道气从塔底导入烟囱排出，喷雾量控制在塔底水量为喷雾量的5％以内。
3、根据权利要求2所说的方法，其特征是烟气在塔内反应时间为1.5～3秒。
4、根据权利要求2所说的方法，其特征是所说水压为29×104～39×104Pa，烟道气出口温度控制在露点以上。
5、根据权利要求3或4所说的方法，其特征是喷雾干燥塔高15m，直径1.2m，反应时间1.5秒，烟气出口温度105℃，喷雾量1000l/h，水压为39.2×104Pa。
6、根据权利要求1所说的方法，其特征是烟道气可以是燃煤、燃油锅炉，烧结、焦化等烟道气，废水可以是焦化剩余氨水、全部焦化废水、造纸黑液、洗毛废水等高浓度难降解有机废水。
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