CN202322537U - 一种氨法脱硫废水处理装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种氨法脱硫废水处理装置，结构为废水箱的出水口通过废水泵与反应器的中和箱相连，反应器的絮凝箱的排水口与澄清浓缩器相连，澄清浓缩器的排泥口与污泥泵相连，澄清浓缩器的排水口与清水箱相连，清水箱的排水口通过清水泵和热交换器与蒸氨塔相连，蒸氨塔的排水口通过热交换器与出水箱相连，出水箱排出合格的排放水；反应器的絮凝箱上设有氨气收集管并与水封相连，水封的出水口与清水箱相连，蒸氨塔回收的氨气返回脱硫系统。本实用新型的装置可以通过对废水处理有效去除系统中的氯离子和氟离子，并大幅度降低副产硫酸铵化肥中的重金属离子含量，满足国家农用化肥标准要求。同时，不会造成硫酸铵副产品的损失。

Description

一种氨法脱硫废水处理装置

技术领域

本实用新型涉及一种新的废水处理方法，特别涉及一种适用于氨法脱硫废水处理装置。

背景技术

目前，湿法烟气脱硫技术主要包括石灰石/石灰-石膏、钠基法、海水法、氨法、镁法、钠钙双碱法等。

石灰石-石膏法是目前应用最广泛的湿法脱硫技术，其优点是吸收剂来源广泛、副产品石膏可以利用，尤其象日本，具有大量石灰石矿产资源，同时又缺乏作为建材的石膏资源，其脱硫石膏基本上全部可以综合利用，但在美国，基本以抛弃为主。我国具有丰富的石灰石矿产资源，但是我国是也一个天然石膏矿蕴藏量极为丰富的国家，到目前为止，建材行业中所用的石膏仍以天然石膏为主，此外，我国庞大的化肥工业每年副产的磷肥石膏多达2000万吨，基本上弃置未利用，这样，石灰石-石膏法在我国势必会成为抛弃法，它不仅消耗大量的矿产资源，还将产生新的二次污染。

由于氨法脱硫副产品是高附加值的硫酸铵化肥，因此近些年来越来越受到重视。但是，氨法脱硫和钙法脱硫有一个很大的不同，那就是钙法脱硫副产品硫酸钙是难溶于水的，因此，钙法脱硫工艺中都是通过废水排放处理来排出脱硫系统中不断富集的氯离子、氟离子以及重金属离子。而氨法脱硫的副产品硫酸铵易溶于水，因此，排放废水也就意味着排放了大量的高价值的硫酸铵。所以，在现有技术中，氨法脱硫都没有废水排放，只能通过氯离子、氟离子以及重金属离子在系统中富集到一定浓度，从副产品中排出系统。这样，一方面对装置产生严重的腐蚀，另一方面造成副产的硫酸铵化肥品质下降，严重的还会造成重金属含量超标，带来土壤重金属污染。

发明内容

本实用新型的目的是为了克服上述现有技术存在的不足，提供一种新的氨法脱硫废水处理装置。本实用新型的装置可以通过对废水处理有效去除系统中的氯离子和氟离子，并大幅度降低副产硫酸铵化肥中的重金属离子含量，满足国家农用化肥标准要求。同时，不会造成硫酸铵副产品的损失。

本实用新型提供的一种氨法脱硫废水处理装置，包括：废水箱、废水泵、反应器、澄清浓缩器、污泥泵、清水箱、清水泵、蒸氨塔、热交换器、出水箱，所述的反应器用隔板隔成三个互相连通的中和箱、沉降箱、絮凝箱，废水箱的出水口通过废水泵与反应器的中和箱相连，反应器的絮凝箱的排水口与澄清浓缩器相连，澄清浓缩器的排泥口与污泥泵相连，澄清浓缩器的排水口与清水箱相连，清水箱的排水口通过清水泵和热交换器与蒸氨塔相连，蒸氨塔的排水口通过热交换器与出水箱相连，出水箱排出合格的排放水；反应器的絮凝箱上设有氨气收集管并与水封相连，水封的出水口与清水箱相连，蒸氨塔回收的氨气返回脱硫系统。

本发明提供的一种氨法脱硫废水处理方法，其步骤包括：

(1)、氨法脱硫排放的废水收集在废水箱中，废水箱由玻璃钢或者碳钢内衬玻璃鳞片制成，废水箱的作用是贮存脱硫系统排放的废水，起一个缓冲作用，废水箱安装有顶进式搅拌器，防止废水中悬浮物沉淀；

(2)、废水箱中的废水通过废水泵打入反应器，反应器内用隔板隔成三个互相连通的反应箱：中和箱、沉降箱、絮凝箱，分别起中和、重金属沉淀、絮凝的作用，与一般的废水反应器不同，反应器设有密封盖板，盖板上有氨气收集管并与水封相连，防止少量氨气外溢，并分别都设有顶进式搅拌器；

(3)、中和箱内通过高位自流方式加入质量浓度3-10％的石灰乳，调节废水PH值由5-6上升至9-10，废水中F^-和SO₄ ^2-与加入的Ca²⁺生成难溶的CaF₂和CaSO₄，同时，废水中的一些重金属如铁离子、铜离子都能生成氢氧化物沉淀，在中和反应过程中，会有少量的氨气溢出，这部分氨气通过反应器盖板上的氨气收集管被水封收集；

(4)、废水在中和箱内停留30-60min后通过隔板进入沉降箱，沉降箱内加入质量浓度为10-20％的有机硫TMT-15溶液，每立方废水加入35-45mg有机硫TMT-15，使汞、铜和铅离子生成难溶的硫化物沉淀，有机硫TMT-15直接从厂家购买得到；有机硫TMT-15是一种三嗪类组分，可以沉淀几乎所有单价和二价金属，与废水中的各种重金属离子(汞、铅、铜、镉、镍、锰、锌、铬等)迅速反应，生成不溶于水，且具有良好的化学稳定性的螯合物；同样，也可以除去已经转变成络合物的重金属；并且无毒，安全，不会产生二次污染；下面以Cd²⁺和Hg²⁺为例，说明TMT-15沉淀反应工作原理：

3Cd²⁺+2(TMT-15)^3-→Cd₃(TMT-15)₂↓

3Hg²⁺+2(TMT-15)^3-→Hg₃(TMT-15)₂↓；

(5)、废水在沉降箱内停留30-60min后通过隔板进入絮凝箱，与加入的絮凝剂聚合硫酸氯化铁FeClSO₄在搅拌器作用下生成大量絮状颗粒。同时加入助凝剂聚丙烯酰胺PMA，使得颗粒表面张力降低，絮状颗粒慢慢变成体积较大的絮状体，以利于后期沉降。加入的絮凝剂聚合硫酸氯化铁FeClSO₄质量浓度为35-45％，每立方废水加入35-45mg絮凝剂聚合硫酸氯化铁FeClSO₄，助凝剂聚丙烯酰胺PMA质量浓度为0.1-0.15％，每立方废水加入助凝剂聚丙烯酰胺PMA 2.5-7.5mg；

(6)、废水在絮凝箱内停留30-60min后进入澄清浓缩器，废水在澄清浓缩器内停留2-8个小时，在重力作用下，絮状体与水逐步分离，上部为澄清液，下部为污泥；澄清液进入清水箱，污泥在静水压力作用下浓缩排出，通过污泥泵打到污泥处理系统进行处理，污泥处理系统采用目前工业污水处理系统成熟的卧螺离心机或者板框式压滤机进行处理；

(7)、清水箱有效容积按处理废水量的2-3倍设计，清水箱的清水通过清水泵在与蒸氨塔底排出的热水换热后温度由50℃升到70-90℃进入蒸氨塔，蒸氨塔采用栅板塔或泡罩塔，塔板数量根据具体废水的参数计算设计，为5-20块；蒸氨塔采用蒸汽直接加热，蒸汽为0.1-2.0MPa的饱和蒸汽，含氨清水通过蒸氨塔蒸馏，回收绝大部分氨返回脱硫系统作为吸收剂重新利用，蒸馏后的废热水与清水箱来的清水进行热交换后收集在出水箱；

(8)、出水箱内通过加入质量浓度3-10％的稀盐酸调节PH值至7-9达标排放。

本实用新型有如下积极效果：

本实用新型克服了氨法脱硫废水不能处理的难题，在有效处理氨法脱硫废水的基础上，最大程度的回收氨，降低氨法脱硫运行成本。同时通过废水排放，可以有效降低氨法脱硫系统中氯离子、氟离子、重金属离子的浓度，既有利于提高副产硫酸铵的品质，避免重金属对土壤的污染，又因为大幅降低脱硫系统中氯离子、氟离子、重金属离子的浓度，使脱硫系统腐蚀大为降低，运行稳定性提高，副产品硫酸铵结晶条件变得更好。

采用传统氨法脱硫工艺，由于不能外排废水，系统中富集的氯离子、氟离子只能通过最终产品排出，这样必须累积到很高的浓度才能达到平衡。经过国内多个实际项目表明，最终系统中氯离子浓度达到60000ppm以上，氟离子浓度有的也达到8000ppm，设备管道腐蚀严重。采用本实用新型的工艺，通过废水排放，脱硫塔内氯离子平衡浓度小于20000ppm，氟离子浓度小于700ppm。

采用本实用新型的工艺，脱硫废水处理前后水质比较如下：

分析项目	指标	处理前	处理后
				PH值	7-9	5.5	8.5
悬浮物(mg/l)	70	135	37.6
				COD(mg/l)	150	132	41
氟化物(mg/l)	30	116	5
				总镉(mg/l)	0.1	0.15	0.01
总汞(mg/l)	0.05	0.12	0.02
				总铬(mg/l)	1.5	2.1	0.2
总砷(mg/l)		0.35	0.12
				总镍(mg/l)	1.0	1.2	0.01
总锌(mg/l)	2.0	0.7	0.01
				总铅(mg/l)		0.6	0.05
总铜(mg/l)		0.13	0.04
				硫酸盐(mg/l)	2000	392000	620
氨(NH4 +)(mg/l)		147000	195

附图说明

图1为本实用新型的工艺流程图。

具体实施方式

如图1所示，本实用新型的包括：废水箱1、废水泵2、反应器3、澄清浓缩器7、污泥泵8、清水箱9、清水泵10、蒸氨塔11、热交换器12、出水箱13，所述的反应器3用隔板隔成三个互相连通的中和箱4、沉降箱5、絮凝箱6，废水箱1的出水口通过废水泵2与反应器3的中和箱4相连，反应器3的絮凝箱6的排水口与澄清浓缩器7相连，澄清浓缩器7的排泥口与污泥泵8相连，澄清浓缩器7的排水口与清水箱9相连，清水箱9的排水口通过清水泵10和热交换器12与蒸氨塔11相连，蒸氨塔11的排水口通过热交换器12与出水箱13相连，出水箱13排出合格的排放水；反应器3的絮凝箱6上设有氨气收集管15并与水封16相连，水封16的出水口与清水箱9相连，蒸氨塔11回收的氨气返回脱硫系统。

来自氨法脱硫系统的废水，流量为3m³/hr，废水水质如下表：

项目	指标
		废水水量	3m3/hr
温度	45度
		PH	5～8
悬浮颗粒物	≤49500mg/L
		自由氯(CL-)	≤20000mg/L
氟(as F-)	≤150mg/L
		CODCr	≤160mg/L
总铬(as Cr)	≤2.0mg/L
		铜Cu	≤10mg/L
镍Ni	≤1.0mg/L
		铅Pb	≤2.0mg/L
镉Cd	≤2.0mg/L
		铯Se	≤0.1mg/L
砷As	≤0.5mg/L
		总汞Hg	≤0.02mg/L
硫酸根SO4 2-	≤397200mg/L
		氨(NH4 +)	≤156300mg/L

该废水进入废水箱1，废水箱1安装有顶进式搅拌器17，防止废水中悬浮物沉淀，废水箱1中的废水通过废水泵2打入反应器3的中和箱4内，中和箱4内通过加入质量浓度3-10％的石灰乳，调节废水PH值由5-6上升至9-10，废水中F^-和SO₄ ^2-与加入的Ca²⁺生成难溶的CaF₂和CaSO₄，同时，废水中的一些重金属如铁离子、铜离子都能生成氢氧化物沉淀，在中和反应过程中，会有少量的氨气溢出，这部分氨气通过反应器盖板上的氨气收集管15被水封16收集；

废水在中和箱4内停留45min后通过隔板进入沉降箱5，沉降箱5内加入质量浓度为15％的有机硫(TMT-15)溶液，使汞、铜和铅离子生成难溶的硫化物沉淀，有机硫加入量为35-45mg/m³废水。

废水在沉降箱内停留45min后通过隔板进入絮凝箱6，与加入的絮凝剂聚合硫酸氯化铁(FeClSO₄)在搅拌器作用下生成大量絮状颗粒。同时加入助凝剂(PMA)，使得颗粒表面张力降低，絮状颗粒慢慢变成体积较大的絮状体，以利于后期沉降。加入的絮凝剂聚合硫酸氯化铁(FeClSO₄)质量浓度为40％，加入量为35-45mg/m³废水；助凝剂聚丙烯酰胺(PMA)质量浓度为0.1％，加入量为5mg/m³废水。

废水在絮凝箱6内停留45min后进入澄清浓缩器7，废水在澄清浓缩器内停留5个小时，在重力作用下，絮状体与水逐步分离，上部为澄清液，下部为污泥。澄清液进入清水箱9，污泥在静水压力作用下浓缩排出，通过污泥泵8打到污泥处理系统进行处理，污泥处理系统采用目前工业污水处理系统成熟的卧螺离心机或者板框式压滤机进行处理。

清水箱9有效容积按处理废水量2倍设计，清水箱9的清水通过清水泵10在与蒸氨塔11塔底排出的热水通过换热器12换热后温度由45℃升到75℃进入蒸氨塔11，蒸氨塔11采用栅板塔，塔板数量为9块；蒸氨塔采用蒸汽直接加热，蒸汽为0.25MPa的饱和蒸汽，含氨清水通过蒸氨塔11蒸馏，回收绝大部分氨返回脱硫系统作为吸收剂重新利用，蒸馏后的废热水与清水箱来的清水进行热交换后收集在出水箱13。

出水箱13内通过加入质量浓度3-10％的稀盐酸调节PH值至7-9达标排放。

处理后排放废水水质为：

分析项目	指标	处理后
			PH值	7-9	8.6
悬浮物(mg/l)	70	35
			COD(mg/l)	150	35
氟化物(mg/l)	30	8
			总镉(mg/l)	0.1	0.01
总汞(mg/l)	0.05	0.02
			总铬(mg/l)	1.5	0.2
总砷(mg/l)		0.1
			总镍(mg/l)	1.0	0.01
总锌(mg/l)	2.0	0.01
			总铅(mg/l)		0.01
总铜(mg/l)		0.01
			硫酸盐(mg/l)	2000	580
氨(NH4 +)(mg/l)		160

Claims (4)

1.一种氨法脱硫废水处理装置，包括：废水箱、废水泵、反应器、澄清浓缩器、污泥泵、清水箱、清水泵、蒸氨塔、热交换器、出水箱，所述的反应器用隔板隔成三个互相连通的中和箱、沉降箱、絮凝箱，废水箱的出水口通过废水泵与反应器的中和箱相连，反应器的絮凝箱的排水口与澄清浓缩器相连，澄清浓缩器的排泥口与污泥泵相连，澄清浓缩器的排水口与清水箱相连，清水箱的排水口通过清水泵和热交换器与蒸氨塔相连，蒸氨塔的排水口通过热交换器与出水箱相连，出水箱排出合格的排放水；反应器的絮凝箱上设有氨气收集管并与水封相连，水封的出水口与清水箱相连，蒸氨塔回收的氨气返回脱硫系统。

2.根据权利要求1所述的氨法脱硫废水处理装置，其特征在于：废水箱由玻璃钢或者碳钢内衬玻璃鳞片制成。

3.根据权利要求1所述的氨法脱硫废水处理装置，其特征在于：废水箱、反应器内的中和箱、沉降箱、絮凝箱都分别装有顶进式搅拌器。

4.根据权利要求1所述的氨法脱硫废水处理装置，其特征在于：蒸氨塔的塔板数量为5-20块。

Images