活性焦或活性炭脱硫脱硝后富硫气体废水的净化处理装置及工艺

技术领域

本发明属于工业废水处理技术领域，涉及一种活性焦或活性炭脱硫脱硝后富硫气体废水的净化处理装置及工艺。

背景技术

活性焦(炭)同时脱硫脱硝工艺是一种相对比较成熟的集成脱硫、脱硝、脱除二噁英、去除重金属离子功能的烟气后处理工艺，是比较先进的钢铁冶金超低排放烟气净化技术之一，在国内具有众多应用实例，被广泛应和认可。

活性焦(炭)同时脱硫脱硝工艺充分利用活性焦(炭)自身的表面性质，吸附烟气中的SO

经过研究已经投产活性焦(炭)工程产生工业废水，其成分含有大量的污染物，其废水硬度为400mg/L左右，不溶性悬浮物大于800mg/L，COD也在1500mg/L以上，并含有大量氟离子、氯离子、重金属离子、氨氮成分，水体呈酸性。目前国内外尚无针对此类废水比较成熟的处理方法。因此，研究针对此类酸性废水的处理技术，利用水体组分制得有经济价值的副产品具有重要的环保和经济意义。

发明内容

针对活性焦(炭)脱硫脱硝后富硫气体废水的净化处理，本发明的第一目的在于提供一种活性焦或活性炭脱硫脱硝后富硫气体废水的净化处理装置；本发明的第二目的在于提供一种活性焦或活性炭脱硫脱硝后富硫气体废水的净化处理工艺。

本发明的目的通过以下技术手段得以实现：

一方面，本发明提供一种活性焦或活性炭脱硫脱硝后富硫气体废水的净化处理装置，该净化处理装置包括依次相连通的污泥浓缩单元、COD去除单元、离子去除单元、水体软化单元、絮凝单元、膜过滤单元、蒸发结晶单元和除尘收集单元；

所述污泥浓缩单元用于去除富硫气体废水中的悬浮物并浓缩废水；

所述COD去除单元用于降低浓缩废水的COD；

所述离子去除单元用于去除浓缩废水中的重金属离子和氟离子；

所述水体软化单元用于去除浓缩废水中的钙、镁离子；

所述絮凝单元用于去除浓缩废水中产生的悬浮物；

所述膜过滤单元用于去除浓缩废水中的细小悬浮物；

所述蒸发结晶单元用于析出副产品硫酸铵盐类；

所述除尘收集单元用于收集副产品硫酸铵盐类。

上述的净化处理装置中，优选地，所述污泥浓缩单元包括压滤机和重力浓缩罐；所述重力浓缩罐与收集富硫气体废水的二氧化硫捕集喷淋塔相连通；所述压滤机与COD去除单元相连通。

本发明的净化处理装置中，二氧化硫捕集喷淋塔通过喷淋浓度小于10％的稀硫酸溶液，优选采用3％～6％的稀硫酸溶液使最多的SO

上述的净化处理装置中，优选地，所述COD去除单元包括芬顿反应塔；所述芬顿反应塔分别与所述污泥浓缩单元、所述离子去除单元相连通。

本发明的COD去除单元利用芬顿反应能够大幅降低废水的COD值。

上述的净化处理装置中，优选地，所述离子去除单元包括重金属离子和氟离子去除塔；所述重金属离子和氟离子去除塔分别与所述COD去除单元、所述水体软化单元相连通。

本发明的离子去除单元主要用于沉淀去除Pb

上述的净化处理装置中，优选地，所述离子去除单元还包括第一澄清塔；所述重金属离子和氟离子去除塔、所述第一澄清塔和所述污泥浓缩单元依次相连通。

本发明采用第一澄清塔将沉淀的重金属离子和氟离子与浓缩废水进行固液分离，固相回收至污泥浓缩单元中。

上述的净化处理装置中，优选地，所述水体软化单元包括水体软化塔；所述水体软化塔分别与所述离子去除单元、所述絮凝单元相连通。

本发明的水体软化单元通过调节pH值，加入除硬试剂去除水中Ca

上述的净化处理装置中，优选地，所述水体软化单元还包括第二澄清塔；所述水体软化塔、所述第二澄清塔和所述污泥浓缩单元依次相连通。

本发明采用第二澄清塔将沉淀的Ca

上述的净化处理装置中，优选地，所述絮凝单元包括絮凝塔；所述絮凝塔分别与所述水体软化单元、所述膜过滤单元相连通。

本发明的絮凝单元通过向废水中加入絮凝剂，进一步将上游工艺中未能去除的各种悬浮物组成的碱性污泥除去，使废水中较微小悬浮物形成较大的絮凝物，进一步去除废水中的悬浮组分。

上述的净化处理装置中，优选地，所述絮凝单元还包括第三澄清塔；所述絮凝塔、所述第三澄清塔和所述污泥浓缩单元依次相连通。

本发明采用第三澄清塔将絮凝物与浓缩废水进行固液分离，固相回收至污泥浓缩单元中。

上述的净化处理装置中，优选地，所述膜过滤单元包括超滤膜过滤器；所述超滤膜过滤器分别与所述絮凝单元、所述膜过滤单元相连通。

本发明的膜过滤单元中的超滤膜过滤器由前置过滤器和滤膜系统组成，通过前置过滤器(填装有活性炭细颗粒、卵石、砂石等)进一步除去废水中的悬浮物，降低对滤膜系统元件的机械磨蚀；进一步通过滤膜系统中的超滤膜过滤废水，进一步提高废水的过滤效率。

上述的净化处理装置中，优选地，所述膜过滤单元还包括第四澄清塔；所述超滤膜过滤器、所述第四澄清塔和所述污泥浓缩单元依次相连通。

本发明采用第四澄清塔将超滤产生的固相物与浓缩废水进行固液分离，固相回收至污泥浓缩单元中。

上述的净化处理装置中，优选地，所述蒸发结晶单元包括蒸发结晶塔；所述蒸发结晶塔分别与所述膜过滤单元、所述除尘收集单元相连通。

本发明的蒸发结晶单元蒸发析出副产品硫酸铵盐类。

上述的净化处理装置中，优选地，所述蒸发结晶单元还包括加热炉，所述加热炉与所述蒸发结晶塔相连通。

上述的净化处理装置中，优选地，所述蒸发结晶单元与所述膜过滤单元相连通的管路上设置有雾化装置。通过该雾化装置实现废水以雾滴形式喷入至蒸发结晶系统中。

上述的净化处理装置中，优选地，所述除尘收集单元包括除尘器；所述除尘器与所述蒸发结晶单元相连通。

本发明的除尘收集单元收集副产品硫酸铵盐类，通过其除尘器捕集废水中析出产品盐，通过灰斗收集生成产品，产品铵盐易挥发氨气，除尘器尾部应与氨站设备连通以防止氨气逃逸。

上述的净化处理装置中，优选地，该净化处理装置还包括氨站设备；所述氨站设备分别与所述离子去除单元、所述水体软化单元和所述除尘收集单元相连通。

另一方面，本发明还提供一种活性焦或活性炭脱硫脱硝后富硫气体废水的净化处理方法，采用上述的净化处理装置，其包括以下步骤：

来自二氧化硫捕集喷淋塔收集的富硫气体废水进入到污泥浓缩单元，经过污泥浓缩单元的重力浓缩和压滤处理，去除富硫气体废水中的悬浮物并降低水占比，获得浓缩废水；

经由污泥浓缩单元排出的浓缩废水进入COD去除单元，调节pH值为酸性，并加入双氧水和硫酸亚铁进行芬顿反应，去除废水中有机物质，大幅度降低废水的COD值；

经由COD去除单元排出的浓缩废水进入离子去除单元，通入氨气调节pH值为碱性，并加入石灰乳液，通过反应沉淀去除浓缩废水中的重金属离子和氟离子；

经由离子去除单元分离排出的浓缩废水进入水体软化单元，通入氨气调节pH值为碱性，并加入除硬试剂软化水体，去除钙、镁离子，降低浓缩废水的硬度；

经由水体软化单元分离排出的浓缩废水进入絮凝单元，投加絮凝剂，通过絮凝去除上一步工艺中产生的悬浮物质；

经由絮凝单元分离排出的浓缩废水进入膜过滤单元，通过超滤膜过滤器去除浓缩废水中的细小悬浮物；

经由膜过滤单元分离排出的浓缩废水进入蒸发结晶单元，引入高温气体热源，通过蒸发结晶析出副产品硫酸铵盐类；

经由蒸发结晶单元析出的副产品硫酸铵盐类进入除尘收集单元收集，挥发的氨气回收利用，从而实现富硫气体废水的净化处理。

本发明的净化处理方法中所采用石灰乳液用于与欲去除的离子产生沉淀，石灰乳液的添加量根据废水中氟离子和重金属离子的浓度适当添加，不应大幅过量，否则易产生大量黏性沉淀阻塞管道通路。

上述的净化处理方法中，优选地，所述COD去除单元中，通过加入酸性药剂调节pH值为3～4，加入的酸性药剂为质量浓度为3％～10％的稀硫酸。

上述的净化处理方法中，优选地，所述离子去除单元中，所述氨气来自氨站设备产生的氨气，调节pH值为8～10。

上述的净化处理方法中，优选地，利用第一澄清塔实现离子去除单元中的固相沉淀与浓缩废水的分离；固相沉淀进入污泥浓缩单元。

上述的净化处理方法中，优选地，所述水体软化单元中，所述氨气来自氨站设备产生的氨气，调节pH值为9～11。

上述的净化处理方法中，优选地，所述除硬试剂包括质量浓度为12％～25％的碳酸钠溶液。

上述的净化处理方法中，优选地，利用第二澄清塔实现水体软化单元中的固相沉淀与浓缩废水的分离，固相沉淀进入污泥浓缩单元。

上述的净化处理方法中，优选地，所述絮凝单元中，所述絮凝剂包括PAM絮凝剂和/或PAC絮凝剂。

上述的净化处理方法中，优选地，利用第三澄清塔实现絮凝单元中的固相沉淀与浓缩废水的分离，固相沉淀进入污泥浓缩单元。

上述的净化处理方法中，优选地，所述膜过滤单元中，利用第四澄清塔实现膜过滤单元中的固相沉淀与浓缩废水的分离，固相沉淀进入污泥浓缩单元。

上述的净化处理方法中，优选地，所述蒸发结晶单元中，所述高温气体热源来自活性焦或活性炭脱硫脱硝系统的加热炉。

上述的净化处理方法中，优选地，经由膜过滤单元分离排出的浓缩废水通过雾化装置的雾化喷头加热喷入至蒸发结晶单元中，压力为0.4～0.8MPa。加压的介质压缩气体采用氮气或空气。

本发明的净化处理工艺中，利用污泥浓缩单元压滤分离的固相的主要成分为活性焦(炭)粉末的酸性污泥，记为M1；利用离子去除单元中的第一澄清塔分离的固相主要成分为重金属氢氧化物和CaF

本发明的有益效果：

采用本发明的净化处理装置和方法，富硫气体废水在经过浓缩和蒸发结晶后，液相被完全除去，不产生多余废水排放，且能够获得副产品硫酸铵盐类；此外本发明的经过处理过程中，利用氨气中和富硫气体酸性废水，能够直接从脱硫脱硝氨站获取。

附图说明

图1为本发明实施例1提供的活性焦或活性炭脱硫脱硝后富硫气体废水的净化处理装置的结构示意图。

附图符号说明：

1、污泥浓缩单元(压滤机+重力浓缩罐)；2、芬顿反应塔；3、重金属离子和氟离子去除塔；4、水体软化塔；5、絮凝塔；6、超滤膜过滤器；7、蒸发结晶塔；8、除尘器；9、氨站设备；10、加热炉；11、第一澄清塔；12、第二澄清塔；13、第三澄清塔；14、第四澄清塔；15、雾化装置；16、二氧化硫捕集喷淋塔；17、活性碳脱硫脱硝装置；18、除尘器。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和有益效果有更加清楚的理解，现对本发明的技术方案进行以下详细说明，但不能理解为对本发明的可实施范围的限定。

实施例1：

本实施例提供一种活性碳脱硫脱硝后富硫气体废水的净化处理装置，如图1所示，该净化处理装置包括：

污泥浓缩单元1、芬顿反应塔2、重金属离子和氟离子去除塔3、水体软化塔4、絮凝塔5、超滤膜过滤器6、蒸发结晶塔7、除尘器8和雾化装置15。

污泥浓缩单元1是由压滤机和重力浓缩罐相连通组成的，重力浓缩罐与收集富硫气体废水的二氧化硫捕集喷淋塔16相连通；压滤机与芬顿反应塔2相连通；芬顿反应塔2与重金属离子和氟离子去除塔3相连通；重金属离子和氟离子去除塔3与水体软化塔4相连通；水体软化塔4与絮凝塔5相连通；絮凝塔5与超滤膜过滤器6相连通；超滤膜过滤器6与雾化装置15相连通；雾化装置15与蒸发结晶塔7相连通；蒸发结晶塔7与除尘器8相连通。

含污染物的烟气进入除尘器18中经过除尘后进入活性碳脱硫脱硝装置17中进行反应，产生的富硫气体通过二氧化硫捕集喷淋塔16获得富硫气体废水。

该净化处理装置还设置有第一澄清塔11、第二澄清塔12、第三澄清塔13和第四澄清塔14；重金属离子和氟离子去除塔3、第一澄清塔11和污泥浓缩单元1依次相连通；水体软化塔4、第二澄清塔12和污泥浓缩单元1依次相连通；絮凝塔5、第三澄清塔13和污泥浓缩单元1依次相连通；超滤膜过滤器6、第四澄清塔14和污泥浓缩单元1依次相连通。

该净化处理装置还设置有加热炉10、氨站设备9。氨站设备9依次与重金属离子和氟离子去除塔3、水体软化塔4和除尘器8相连通。加热炉10与蒸发结晶塔7相连通。

实施例2：

本实施提供一种活性碳脱硫脱硝后富硫气体废水的净化处理方法，其采用实施例1的净化处理装置，以某钢烧结烟气活性炭脱硫脱硝系统产生富硫气体酸性废水为例，其pH值为0.5，硬度为350mg/L，悬浮物为1000mg/L，氟化物为1700mg/L，COD为2000mg/L，将1t此废水通入实施例1的净化处理装置中，具体过程及处理效果如下：

由于直接使用现场采集废水，此实施例忽略了将烟气中SO

对过滤后废水中重新检测pH值，其pH值为1，低于芬顿反应所需pH值3～4，故无需加入酸性药剂，而直接加入NH

浓缩废水进入重金属离子和氟离子去除塔3中，通入NH

检测澄清废水pH值为10，由于上一步石灰乳引入大量氢氧根，溶液呈碱性且pH值适合除硬反应，不在通氨气调节pH值，直接加入1.5kg的除硬试剂Na

分离的废水液相进入絮凝塔中，投入PAM、PAC絮凝助凝药剂，产生少量絮凝物，经过澄清、浓缩、压滤固液分离产生98g污泥，澄清废水通入超滤膜过滤器中。

废水经过超滤膜过滤器的前置多介质过滤器过滤，后通过超滤滤膜，进一步减少悬浮物，过滤后的废水通入雾化喷头在0.6MPa压缩空气的推进下喷入蒸发结晶塔中，检测此处废水污染物参数为悬浮物3mg/L、硬度约为17mg/L、氟离子及重金属离子未检出(仪器检出限0.5mg/L)。

向蒸发结晶塔送入350℃的N

综上，采用本发明的净化处理装置和方法，富硫气体废水在经过浓缩和蒸发结晶后，液相被完全除去，不产生多余废水排放，且能够获得副产品硫酸铵盐类。

以上所述的实施例对本发明的技术方案和有益效果进行了详细说明，应理解的是以上所述仅为本发明的具体实施例，并不用于限制本发明，凡在本发明的原则范围内所做的任何修改、补充和等同替换等，均应包含在本发明的保护范围之内。