CN220951456U - 一种加强芬顿法处理脱硫废水的系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种加强芬顿法处理脱硫废水的系统，涉及高盐工业废水处理技术领域，包括中和反应沉降三联箱和澄清器系统，还包括脱硫废水调节系统、芬顿反应系统、加药系统、鼓风曝气系统和pH回调系统，所述脱硫废水调节系统、所述芬顿反应系统、所述鼓风曝气系统、所述pH回调系统、所述中和反应沉降三联箱和所述澄清器系统依次连接，所述芬顿反应系统与所述加药系统连接。本实用新型通过曝气强化了芬顿反应的去除效果，最终排放污水达到了《燃煤电厂石灰石‑石膏湿法脱硫废水水质控制指标》(DLT 997‑2020)，并对附近的钛白粉厂产生的硫酸亚铁固废进行回收利用，不仅整合了资源的协同发展，同时实现了社会价值和经济价值的有机结合。
Description
技术领域
本实用新型涉及高盐工业废水处理技术领域，具体涉及一种加强芬顿法处理脱硫废水的系统。
背景技术
石灰石-石膏法湿法烟气脱硫技术是目前世界上应用最广泛的烟气脱硫技术，脱硫废水具有弱酸性，高盐高COD，悬浮物高、颗粒小等特点，而且水质复杂、水量波动较大。
对于脱硫废水的预处理国内通常采用常规的三联箱+澄清器工艺，处理目标主要是调节PH值，降低硬度，浊度，COD和重金属等指标，目前重庆某电厂由于当地的煤质较差，目前三联箱的出水的COD达到400mg/L以上,超出排放标准要求的150mg/L，若直接排放对水体环境造成危害。鉴于上述存在的COD超标问题，本实用新型提供一种加强芬顿法处理脱硫废水的系统。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是提供一种加强芬顿法处理脱硫废水的系统。目的是解决传统的三联箱工艺处理的脱硫废水COD不能达标的问题。
本实用新型解决上述技术问题的技术方案如下：一种加强芬顿法处理脱硫废水的系统，包括中和反应沉降三联箱和澄清器系统，还包括脱硫废水调节系统、芬顿反应系统、加药系统、鼓风曝气系统和pH回调系统，所述脱硫废水调节系统、所述芬顿反应系统、所述鼓风曝气系统、所述pH回调系统、所述中和反应沉降三联箱和所述澄清器系统依次连接，所述芬顿反应系统与所述加药系统连接。
本实用新型先采用脱硫废水调节系统对脱硫废水进行收集；再打入到芬顿反应系统中，通过加药系统调节pH值到3～4，再加入附近的钛白粉厂产生的硫酸亚铁固废做为催化剂，后再加入双氧水；为了进一步增强废水的氧化效果，在芬顿反应系统后的设置鼓风曝气系统，曝气时间1～2h；然后通过加入碱在pH回调系统将pH值调到7～8，再通过利原有的中和反应沉降三联箱进一步去除重金属、悬浮物和大分子颗粒物，最后通过澄清器系统停留6～8h后达标排放。
其中，芬顿反应系统的工艺是主要由H2O2和Fe2+组成的组合体系，实质是在酸性条件下，H2O2在Fe2+的催化作用下分解活化能低(34.9KJ/mo l)，能够产生具有高反应活性的羟基自由基(·OH)，其氧化裂解有机大分子，使其分解为容易处理的有机物。
本实用新型的有益效果是：本实用新型在保留原有的三联箱和澄清器系统基础上，增加了芬顿反应系统、鼓风曝气系统、pH回调系统工序，通过鼓风曝气系统强化了芬顿反应系统的氧化反应的去除效果，并将钛白粉厂产生的固废硫酸亚铁进行综合回收利用，最终排放污水达到了《燃煤电厂石灰石-石膏湿法脱硫废水水质控制指标》(DLT 997—2020)，不仅整合了资源的协同发展，同时实现了社会价值和经济价值的有机结合。
在上述技术方案的基础上，本实用新型还可以做如下改进。
进一步，所述芬顿反应系统包括芬顿反应罐和搅拌器Ⅰ，所述芬顿反应罐内设置有所述搅拌器Ⅰ，所述芬顿反应罐与所述鼓风曝气系统连接，所述加药系统包括硫酸亚铁溶液罐、双氧水溶液罐和硫酸加药罐，所述芬顿反应罐与所述硫酸亚铁溶液罐、所述双氧水溶液罐、所述硫酸加药罐连通。
本实用新型的上述芬顿反应罐采用玻璃钢材质，内置衬四氟乙烯的搅拌器Ⅰ，先通过硫酸加药罐加入硫酸，调节pH值在3～4之间，再通过硫酸亚铁溶液罐加入硫酸亚铁做为催化剂，加入量为双氧水的摩尔质量的1/3～1/2，间隔15～20min后再加入双氧水，双氧水的加入量按照脱硫废水中的COD质量比1～1.5倍；芬顿反应罐整体的反应时间为1～2小时。
进一步，所述硫酸亚铁溶液罐、所述双氧水溶液罐和所述硫酸加药罐分别设置有计量泵，每个所述计量泵的出口端与所述芬顿反应罐连通。
其中，所述加药系统中的硫酸亚铁溶液罐、双氧水溶液罐和硫酸加药罐的储存罐采用PE材质，每个加药罐的搅拌器和计量泵的过流件采用衬四氟乙烯，管道采用UPVC材质；由于反应在酸性条件下进行，为延长设备的使用寿命，储存和过流件的材质都要求耐酸蚀。
进一步，所述鼓风曝气系统包括曝气氧化池和鼓风机，所述曝气氧化池和所述鼓风机通过管连通，所述曝气氧化池的入口与所述芬顿反应罐的出口连接，所述曝气氧化池的出口与所述pH回调系统连接。
为了进一步增强废水的氧化效果，在芬顿反应罐后的曝气氧化池中设置穿孔曝气管，另采用阀门控制曝气量的大小，曝气时间1～2h。
进一步，所述pH回调系统包括pH回调槽和氢氧化钙溶解槽，所述pH回调槽与所述氢氧化钙溶解槽通过石膏旋流器连接，所述pH回调槽的入口与所述曝气氧化池的出口连接，所述pH回调槽的出口与所述中和反应沉降三联箱连接。
上述的pH回调系统也可采用氢氧化钠溶液和碳酸钠溶液，但是考虑降低成本，还是选择氢氧化钙溶液，同时还可以去除废水的氟离子，pH值可以调到7～8。
进一步，所述中和反应沉降三联箱包括依次连接的重金属沉淀箱、絮凝反应箱和沉降反应箱，所述重金属沉淀箱与所述pH回调槽的出口连接，所述沉降反应箱与所述澄清器系统连接。
其中，上述中和反应沉降三联箱是原有的预处理设备，对其进行升级改造。因为前端pH回调系统已经加入氢氧化钙溶液，此处中和箱调整重金属沉淀箱，只加入有机硫进行沉淀重金属，再在絮凝反应箱中加入PAC和PAM对悬浮物和大分子颗粒物进行絮凝反应，最后在沉降反应箱沉淀，最后在澄清器系统中进一步得到澄清。
进一步，所述澄清器系统包括澄清器，所述澄清器的入口与所述沉降反应箱的出口连接。
其中，上述所述澄清器采用碳钢材质，经过芬顿法深度氧化，可以高效地去除水中的大分子在机颗粒物，可以显著地降低水中的SS，因此缩短了水力停留时间，只需2h以上，最优的水力停留时间6～8h，提高了处理效率，并实现了达标排放。
进一步，还包括脱水系统，所述脱水系统包括依次连接的真空皮带脱水机和气液分离器，所述真空皮带脱水机分别与所述pH回调系统的污泥出口、所述澄清器系统的污泥出口连接，所述气液分离器与脱硫废水调节系统连接。
其中，上述真空皮带脱水机同时用于石膏脱水和污泥脱水，脱硫废水来自于真空皮带脱水机的滤液和废水旋流器的溢流液；不需要增加额外的污泥脱水设备和占地面积，对于老厂的设备改造具有借鉴意义，并且也减少了固废的处置费。
进一步，所述脱硫废水调节系统包括输送泵、调节池和搅拌器Ⅱ，所述输送泵的排出口与所述调节池通过排出管连接，所述调节池与所述气液分离器的出口连接，所述调节池内设置有所述搅拌器Ⅱ。
上述技术方案中所述脱硫废水调节系统，由于发电负荷波动较大造成的脱硫废水水质水量波动较大，脱硫废水pH值通常在4～6之间，为防止脱硫废水酸性和氯离子腐蚀，可采用钢筋混凝土结构，内部用环氧树脂防腐，停留时间24～30h，起到均质均量的作用。
附图说明
图1为本实用新型加强芬顿法处理脱硫废水的系统示意图；
图2为本实用新型加强芬顿法处理脱硫废水的系统采用的装置示意图。
附图中，各标号所代表的部件列表如下：
1-脱硫废水调节系统，101-调节池，102-输送泵，2-芬顿反应系统，201-芬顿反应罐，3-加药系统，301-硫酸亚铁溶液罐，302-双氧水溶液罐，303-硫酸加药罐，4-鼓风曝气系统，401-鼓风机，402-曝气氧化池，5-pH回调系统，501-氢氧化钙溶解槽，502-pH回调槽，6-脱水系统，601-真空皮带脱水机，602-气液分离器，7-中和反应沉降三联箱，8-澄清器系统，801-澄清器。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的范围。
实施例1
本实施例涉及一种加强芬顿法处理脱硫废水的系统，如图1-2所示，包括中和反应沉降三联箱7和澄清器系统8，还包括脱硫废水调节系统1、芬顿反应系统2、加药系统3、鼓风曝气系统4和pH回调系统5，所述脱硫废水调节系统1、所述芬顿反应系统2、所述鼓风曝气系统4、所述pH回调系统5、所述中和反应沉降三联箱7和所述澄清器系统8依次连接，所述芬顿反应系统2与所述加药系统3连接。
本实用新型先采用脱硫废水调节系统1对脱硫废水进行收集；再打入到芬顿反应系统2中，通过加药系统3调节pH值到3～4，再加入附近的钛白粉厂产生的硫酸亚铁固废做为催化剂，后再加入双氧水，双氧水的加入量按照脱硫废水中的COD质量比1～1.5倍，芬顿反应系统2整体的反应时间为1～2小时；为了进一步增强废水的氧化效果，在芬顿反应系统2后的设置鼓风曝气系统4，曝气时间1～2h；然后通过加入碱在pH回调系统5将pH值调到7～8，再通过利原有的中和反应沉降三联箱7进一步去除重金属、悬浮物和大分子颗粒物，最后通过澄清器系统8停留6～8h后达标排放。
其中，芬顿反应系统2的工艺是主要由H2O2和Fe2+组成的组合体系，实质是在酸性条件下，H2O2在Fe2+的催化作用下分解活化能低(34.9KJ/mo l)，能够产生具有高反应活性的羟基自由基(·OH)，其氧化裂解有机大分子，使其分解为容易处理的有机物。
本实用新型在保留原有的三联箱和澄清器系统8基础上，增加了芬顿反应系统2、鼓风曝气系统4、pH回调系统5工序，通过鼓风曝气系统4强化了芬顿反应系统2的氧化反应的去除效果，并将钛白粉厂产生的固废硫酸亚铁进行综合回收利用，最终排放污水达到了《燃煤电厂石灰石-石膏湿法脱硫废水水质控制指标》(DLT 997—2020)，不仅整合了资源的协同发展，同时实现了社会价值和经济价值的有机结合。
优选的，所述芬顿反应系统2包括芬顿反应罐201和搅拌器Ⅰ，所述芬顿反应罐201内设置有所述搅拌器Ⅰ，所述芬顿反应罐201与所述鼓风曝气系统4连接，所述加药系统3包括硫酸亚铁溶液罐301、双氧水溶液罐302和硫酸加药罐303，所述芬顿反应罐201与所述硫酸亚铁溶液罐301、所述双氧水溶液罐302、所述硫酸加药罐303连通。
本实用新型的上述芬顿反应罐201采用玻璃钢材质，内置衬四氟乙烯的搅拌器Ⅰ，先通过硫酸加药罐303加入硫酸，调节pH值在3～4之间，再通过硫酸亚铁溶液罐301加入硫酸亚铁做为催化剂，加入量为双氧水的摩尔质量的1/3～1/2，间隔15～20min后再加入双氧水，双氧水的加入量按照脱硫废水中的COD质量比1～1.5倍；芬顿反应罐201整体的反应时间为1～2小时。
优选的，所述硫酸亚铁溶液罐301、所述双氧水溶液罐302和所述硫酸加药罐303分别设置有计量泵，每个所述计量泵的出口端与所述芬顿反应罐201连通。
其中，所述加药系统3中的硫酸亚铁溶液罐301、双氧水溶液罐302和硫酸加药罐303的储存罐采用PE材质，每个加药罐的搅拌器和计量泵的过流件采用衬四氟乙烯，管道采用UPVC材质；由于反应在酸性条件下进行，为延长设备的使用寿命，储存和过流件的材质都要求耐酸蚀。
优选的，所述鼓风曝气系统4包括曝气氧化池402和鼓风机401，所述曝气氧化池402和所述鼓风机401通过管连通，所述曝气氧化池402的入口与所述芬顿反应罐201的出口连接，所述曝气氧化池402的出口与所述pH回调系统5连接。
为了进一步增强废水的氧化效果，在芬顿反应罐201后的曝气氧化池402中设置穿孔曝气管，另采用阀门控制曝气量的大小，曝气时间1～2h。
优选的，所述pH回调系统5包括pH回调槽502和氢氧化钙溶解槽501，所述pH回调槽502与所述氢氧化钙溶解槽501通过石膏旋流器连接，所述pH回调槽502的入口与所述曝气氧化池402的出口连接，所述pH回调槽502的出口与所述中和反应沉降三联箱7连接。
上述的pH回调系统5也可采用氢氧化钠溶液和碳酸钠溶液，但是考虑降低成本，还是选择氢氧化钙溶液，同时还可以去除废水的氟离子，pH值可以调到7～8。
优选的，所述中和反应沉降三联箱7包括依次连接的重金属沉淀箱、絮凝反应箱和沉降反应箱，所述重金属沉淀箱与所述pH回调槽502的出口连接，所述沉降反应箱与所述澄清器系统8连接。
其中，上述中和反应沉降三联箱7是原有的预处理设备，对其进行升级改造。因为前端pH回调系统5已经加入氢氧化钙溶液，此处中和箱调整重金属沉淀箱，只加入有机硫进行沉淀重金属，再在絮凝反应箱中加入PAC和PAM对悬浮物和大分子颗粒物进行絮凝反应，最后在沉降反应箱沉淀，最后在澄清器系统8中进一步得到澄清。
优选的，所述澄清器系统8包括澄清器801，所述澄清器801的入口与所述沉降反应箱的出口连接。
其中，上述所述澄清器801采用碳钢材质，经过芬顿法深度氧化，可以高效地去除水中的大分子在机颗粒物，可以显著地降低水中的SS，因此缩短了水力停留时间，只需2h以上，最优的水力停留时间6～8h，提高了处理效率，并实现了达标排放。
优选的，还包括脱水系统6，所述脱水系统6包括依次连接的真空皮带脱水机601和气液分离器602，所述真空皮带脱水机601分别与所述pH回调系统5的污泥出口、所述澄清器系统8的污泥出口连接，所述气液分离器602与脱硫废水调节系统1连接。
其中，上述真空皮带脱水机601同时用于石膏脱水和污泥脱水，脱硫废水来自于真空皮带脱水机601的滤液和废水旋流器的溢流液；不需要增加额外的污泥脱水设备和占地面积，对于老厂的设备改造具有借鉴意义，并且也减少了固废的处置费。
优选的，所述脱硫废水调节系统1包括输送泵102、调节池101和搅拌器，所述输送泵102的排出口与所述调节池101通过排出管连接，所述调节池101与所述气液分离器602的出口连接，所述调节池101内设置有所述搅拌器Ⅱ。
上述技术方案中所述脱硫废水调节系统1，由于发电负荷波动较大造成的脱硫废水水质水量波动较大，脱硫废水pH值通常在4～6之间，为防止脱硫废水酸性和氯离子腐蚀，可采用钢筋混凝土结构，内部用环氧树脂防腐，停留时间24～30h，起到均质均量的作用。
实施例2：应用例
本实施例中涉及的脱硫废水，是重庆某电厂2×350MW机组湿法脱硫产生的废水，水量4m3/h，按照目前处理工艺最终排放的废水中的COD达到400mg/L，未能达到排放标准，因此对现有的设备进行改造。受厂区环境和占地面积的限制，采用加强芬顿法对现有工艺进行改造，并对附近工业园区的钛白粉厂产生的固废硫酸亚铁进行综合回收利用，达到以废治废的目的。
针对传统三联箱工艺不能满足COD达标排放的要求，本实施例采用实施例1所述一种加强芬顿法处理脱硫废水的系统，具体流程如下：调节池101对真空皮带脱水机601的滤液和废水旋流器的溢流液进行混合的脱硫废水进行收集，然后打入到芬顿反应罐201中，先通过稀硫酸调节pH值到3～4，再加入附近的钛白粉厂产生的硫酸亚铁固废做为催化剂，加入量为双氧水的摩尔质量的1/3～1/2，间隔15～20min后再加入双氧水，双氧水的加入量按照脱硫废水中的COD质量比1～1.5倍。芬顿反应器整体的反应时间为1～2小时。为了进一步增强废水的氧化效果，在芬顿反应器后的曝气氧化池402中设置穿孔曝气管，用阀门控制曝气量的大小，停留时间1～2h。然后通过加入氢氧化钙在pH调节槽将pH值调到7～8，再通过利旧的中和反应沉降三联箱7进一步去除重金属、悬浮物和大分子颗粒物，最后通过澄清器801停留6～8h后达标排放。
综上可知，本实用新型通过进一步曝气强化了芬顿的去除效果，并对附近的钛白粉厂产生的硫酸亚铁固废进行回收利用，不仅整合了资源的协同发展，同时实现了社会价值和经济价值的有机结合。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
Claims (9)
1.一种加强芬顿法处理脱硫废水的系统，包括中和反应沉降三联箱(7)和澄清器系统(8)，其特征在于，还包括脱硫废水调节系统(1)、芬顿反应系统(2)、加药系统(3)、鼓风曝气系统(4)和pH回调系统(5)，所述脱硫废水调节系统(1)、所述芬顿反应系统(2)、所述鼓风曝气系统(4)、所述pH回调系统(5)、所述中和反应沉降三联箱(7)和所述澄清器系统(8)依次连接，所述芬顿反应系统(2)与所述加药系统(3)连接。
2.根据权利要求1所述一种加强芬顿法处理脱硫废水的系统，其特征在于，所述芬顿反应系统(2)包括芬顿反应罐(201)和搅拌器Ⅰ，所述芬顿反应罐(201)内设置有所述搅拌器Ⅰ，所述芬顿反应罐(201)与所述鼓风曝气系统(4)连接，所述加药系统(3)包括硫酸亚铁溶液罐(301)、双氧水溶液罐(302)和硫酸加药罐(303)，所述芬顿反应罐(201)与所述硫酸亚铁溶液罐(301)、所述双氧水溶液罐(302)、所述硫酸加药罐(303)连通。
3.根据权利要求2所述一种加强芬顿法处理脱硫废水的系统，其特征在于，所述硫酸亚铁溶液罐(301)、所述双氧水溶液罐(302)和所述硫酸加药罐(303)分别设置有计量泵，每个所述计量泵的出口端与所述芬顿反应罐(201)连通。
4.根据权利要求2所述一种加强芬顿法处理脱硫废水的系统，其特征在于，所述鼓风曝气系统(4)包括曝气氧化池(402)和鼓风机(401)，所述曝气氧化池(402)和所述鼓风机(401)通过管连通，所述曝气氧化池(402)的入口与所述芬顿反应罐(201)的出口连接，所述曝气氧化池(402)的出口与所述pH回调系统(5)连接。
5.根据权利要求4所述一种加强芬顿法处理脱硫废水的系统，其特征在于，所述pH回调系统(5)包括pH回调槽(502)和氢氧化钙溶解槽(501)，所述pH回调槽(502)与所述氢氧化钙溶解槽(501)通过石膏旋流器连接，所述pH回调槽(502)的入口与所述曝气氧化池(402)的出口连接，所述pH回调槽(502)的出口与所述中和反应沉降三联箱(7)连接。
6.根据权利要求5所述一种加强芬顿法处理脱硫废水的系统，其特征在于，所述中和反应沉降三联箱(7)包括依次连接的重金属沉淀箱、絮凝反应箱和沉降反应箱，所述重金属沉淀箱与所述pH回调槽(502)的出口连接，所述沉降反应箱与所述澄清器系统(8)连接。
7.根据权利要求6所述一种加强芬顿法处理脱硫废水的系统，其特征在于，所述澄清器系统(8)包括澄清器(801)，所述澄清器(801)的入口与所述沉降反应箱的出口连接。
8.根据权利要求1所述一种加强芬顿法处理脱硫废水的系统，其特征在于，还包括脱水系统(6)，所述脱水系统(6)包括依次连接的真空皮带脱水机(601)和气液分离器(602)，所述真空皮带脱水机(601)分别与所述pH回调系统(5)的污泥出口、所述澄清器系统(8)的污泥出口连接，所述气液分离器(602)与脱硫废水调节系统(1)连接。
9.根据权利要求8所述一种加强芬顿法处理脱硫废水的系统，其特征在于，所述脱硫废水调节系统(1)包括输送泵(102)、调节池(101)和搅拌器Ⅱ，所述输送泵(102)的排出口与所述调节池(101)通过排出管连接，所述调节池(101)与所述气液分离器(602)的出口连接，所述调节池(101)内设置有所述搅拌器Ⅱ。
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