高新烧结厂脱硫废水资源化零排放系统技术

高新烧结厂脱硫废水资源化零排放系统技术

[0001]
本高新技术涉及烧结厂脱硫废水处理的技术领域,更具体地讲,涉及一种烧结厂脱硫废水资源化零排放系统。

背景技术:

[0002]
石灰石-石膏湿法脱硫废水作为多种行业的终端废水,具有含盐量高、硬度高、易结垢等特点,属于典型的高盐难处理废水。而烧结厂采用该湿法脱硫最终产生的废水又具有氨氮含量高的特点,这使得烧结厂脱硫废水的零排放处理变得更加困难。
[0003]
目前,对于烧结厂石灰石-石膏湿法脱硫废水零排放的研究主要集中在传统膜法处理+蒸发结晶及氨氮气提等方法。由于脱硫废水含盐量高,tds在30000mg/l~60000mg/l,传统膜法处理能力有限,经膜法处理后剩余浓水量较大,以蒸发结晶实现零排放的投资成本较高。同时,脱硫废水钙镁硬度高,传统化学软化将带来较大的运行成本。仅化学软化药剂的消耗将带来每吨水50元以上的运行成本,传统工艺整体运出成本在每吨水100元以上。
[0004]
此外,对于烧结厂石灰石-石膏湿法脱硫废水中的氨氮处理,由于废水中较高的含盐量,不能采用常规生化处理进行去除,一般需采用汽提塔汽提的方式去除,再采用吸收塔吸收成氨水。此方法虽能将废水中的氨氮回收,但同时也将带来较大的投资成本及运行费用。

技术实现要素:

[0005]
针对现有技术中存在的问题,本高新技术提出了一种能实现脱硫废水零排放并且同时将废水中的有效成分进行较好利用的烧结厂脱硫废水资源化零排放系统。
[0006]
本高新技术提供了烧结厂脱硫废水资源化零排放系统,所述系统包括:
[0007]
蒸发单元,对烧结厂脱硫废水进行多效强制循环蒸发浓缩处理;
[0008]
ph调节单元,对蒸发单元流出的第一浓水进行ph值调节处理;
[0009]
脱氨单元,对调节ph值后的第一浓水进行循环蒸氨处理。
[0010]
根据本高新技术烧结厂脱硫废水资源化零排放系统的一个实施例,所述蒸发单元为多效强制循环蒸发浓缩装置并且包括串联连接的二至四效循环蒸发器,所述蒸发单元的浓水出口与ph调节单元的浓水罐相连。
[0011]
根据本高新技术烧结厂脱硫废水资源化零排放系统的一个实施例,所述ph调节单元包括ph调节剂储罐、给料机、浓水罐和浓水泵,所述ph调节剂储罐中储存有ph调节剂并且ph调节剂储罐通过给料机与浓水罐的加料口相连,所述浓水罐的浓水入口与蒸发单元相连,所述浓水罐的浓水出口通过浓水泵和输送管与脱氨单元相连.
[0012]
根据本高新技术烧结厂脱硫废水资源化零排放系统的一个实施例,所述浓水罐的氨气出口通过连通管与脱氨单元相连,所述浓水罐中设置有搅拌器。
[0013]
根据本高新技术烧结厂脱硫废水资源化零排放系统的一个实施例,所述脱氨单元包括脱氨罐、循环泵和循环管,脱氨罐的中下部设置有浓水进口、循环浓水出口和浓水出
口,脱氨罐的中上部设置有氨气入口和循环浓水入口,脱氨罐的底部设置有污泥出口且顶部设置有氨气出口,脱氨罐中设置有位于下部浆液段中的加热器和位于上部气体段中的除雾器,所述循环浓水出口通过循环泵和循环管与循环浓水入口相连。
[0014]
根据本高新技术烧结厂脱硫废水资源化零排放系统的一个实施例,所述脱氨罐的下部为浆液段且上部为气体段,所述浆液段的高度为脱氨罐5直段高度的1/5~1/3;所述脱氨罐的底部为倒锥形,所述污泥出口设置在倒锥形的最下部。
[0015]
根据本高新技术烧结厂脱硫废水资源化零排放系统的一个实施例,所述加热器为利用蒸汽加热的蒸汽盘管或直接通入蒸汽的蒸汽管,
[0016]
根据本高新技术烧结厂脱硫废水资源化零排放系统的一个实施例,所述系统还包括设置在蒸发单元上游的重力沉降单元,所述重力沉降单元对烧结厂脱硫废水进行重力沉降去除杂质得到上清液并通过上清液输出管与蒸发单元相连。
[0017]
根据本高新技术烧结厂脱硫废水资源化零排放系统的一个实施例,所述系统还包括设置在脱氨单元下游的脱硝系统、烧结系统和污泥处理系统,脱氨单元的氨气出口与脱硝系统相连,脱氨单元的浓水出口与烧结系统相连,脱氨单元的污泥出口与污泥处理系统相连。
[0018]
与常规方案相比,本高新技术针对烧结厂脱硫废水零排放处理提供一种脱硫废水资源化零排放处理设备,投资省、占地小且废水中的氨氮及氯化钙等有效成分都得到较好的资源化利用,具有良好的经济效益;相对传统废水零排放技术路线,本高新技术的投资成本将降低30%以上,运行成本将降低50%以上,同时可减少烟气脱硝系统还原剂耗量及烧结厂氯化钙耗量。
附图说明
[0019]
图1示出了根据本高新技术示例性实施例的烧结厂脱硫废水资源化零排放系统的结构示意图。
[0020]
附图标记说明:
[0021]
1-重力沉降单元、2-蒸发单元、21-晶种、3-浓水罐、31-浓水泵、32-连通管、4-ph调节剂储罐,41-ph调节剂、42-给料机、5-脱氨罐、51-除雾器、52-循环泵、53-加热器、54-浓水泵、6-脱硝系统、7-烧结系统、8-污泥处理系统。
具体实施方式
[0022]
本说明书中公开的所有特征,或公开的所有方法或过程中的步骤,除了互相排斥的特征和/或步骤以外,均可以以任何方式组合。
[0023]
本说明书中公开的任一特征,除非特别叙述,均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即,除非特别叙述,每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。
[0024]
下面先对本高新技术的烧结厂脱硫废水资源化零排放系统的设计思路进行详细说明。
[0025]
本高新技术实际采用了“多效蒸发浓缩+空塔循环蒸氨”的技术路线,适用于烧结厂采用“石灰石-石膏湿法脱硫及scr脱硝”工艺的烧结厂高氨氮脱硫废水处理,工艺简单且
投资及运行成本低。
[0026]
具体地,先将烧结厂脱硫废水在酸性条件下进行多效强制循环蒸发浓缩处理,获得第一浓水。其中,对烧结厂脱硫废水进行ph值检测并在需要时调节烧结厂脱硫废水的ph值至6.5以下的酸性条件
[0027]
优选地,本工艺还包括在之前对烧结厂脱硫废水进行重力沉降去除杂质得到上清液以及对上清液进行ph值检测并在需要时调节上清液的ph值至6.5以下的酸性条件的前处理步骤。
[0028]
其中,可以采用hcl作为本步骤中调节酸性条件的ph调节剂。通过重力沉降可以沉积并去除脱硫废水中的固体杂质及部分悬浮物,采用在偏酸性条件下进行蒸发浓缩,可以防止脱硫废水中的氨逃逸出来。
[0029]
本高新技术的多效强制循环蒸发浓缩处理能够对脱硫废水进行浓缩并获得蒸馏水和第一浓水,优选地采用晶种防止蒸发管路结垢。其中,采用硫酸钙晶体为启动晶种,硫酸钙为脱硫废水中的易结垢物质,且脱硫之后其浓度趋于饱和,采用同类物质作为晶种,更易吸附新生成的硫酸钙晶体。在系统启动时添加启动晶种,正常运行时随着蒸发浓缩过程的进行,脱硫废水中会新生成硫酸钙晶体,从而可使系统维持一定的晶种量。并且脱硫废水在浓缩过程中,新生成的硫酸钙晶体会优先在晶种表面析出,从而避免在换热管内壁结垢。其中,根据来水水量控制启动晶种的添加量,如处理水量在50t/h以内,晶种添加量为10~100kg,蒸发效数一般为二效至四效,浓缩倍数为4~8倍。
[0030]
本步骤通过将脱硫废水在酸性条件进行热法蒸发浓缩,将大部分水资源回收利用(蒸馏水可回收再利用),同时防止废水中氨氮的逸出,保证产品水的水质。
[0031]
在将上面得到的第一浓水调整至碱性后进行循环蒸氨处理,获得含氨气的混合气体和含氯化钙的第二浓水并进行资源化利用。
[0032]
其中,优选地将第一浓水的ph值调节至12以上的强碱性条件,以利于其中氨的逸出。优选地采用naoh或石灰作为步骤b中调节碱性的ph调节剂,通过合理计量加入第一浓水中实现ph值调节。由于ph值调节后,第一浓水中的氨很容易逸出,由此需将调节第一浓水ph值过程中溢出的气体与循环蒸氨处理获得的含氨气的气体混合后一并利用。
[0033]
循环蒸氨处理是将ph调节后的第一浓水采用空塔及浆液循环形式进行加热脱氨,即第一浓水经加热后再进行循环流动,使得绝大部分的氨氮得到脱除,其中,将碱性的第一浓水加热至80℃以上并进行循环处理以使氨逸出。
[0034]
循环蒸氨处理中逸出的氨及水蒸气的混合气流出后即为含氨气的气体,将其分离得到的氨气作为脱硝还原剂使用,从而得到资源化利用并减少原脱硝系统还原剂耗量。循环蒸氨处理后得到的浓水中含有大量的氯化钙,即为含氯化钙的第二浓水,将其喷于烧结矿上使用,利用氯化钙吸附在烧结矿表面并形成一层薄膜,对烧结矿中的赤铁矿与还原气体起到屏蔽作用,可有效地改善烧结矿低温还原粉化特性,从而提高烧结产品性能。采用此方法不仅可以利用废水中的氯化钙有效成分,也能以最低的成本实现烧结厂脱硫废水零排放。此外,循环蒸氨处理还能够获得污泥浆液,将污泥浆液进行污泥回收处理后也可以实现资源化利用并减少排放。
[0035]
由此可知,通过将脱硫废水在酸性环境进行热法蒸发浓缩,将大部分水资源回收利用,同时防止废水中氨氮的逸出并保证产品水水质;采用空塔形式将其中的氨氮进行热
脱除,以浆液循环形式提高脱除率,操作简单且成本较低;脱氨后的浓水返回至烧结机进行浇矿处理,能够充分利用废水中的有效成分,改善烧结机产品性能并实现零排放,废水中脱除的氨气能够回至脱硝系统作为脱硝还原剂得到资源化利用。
[0036]
接下来再对本高新技术的烧结厂脱硫废水资源化零排放系统进行详细说明。
[0037]
图1示出了根据本高新技术示例性实施例的烧结厂脱硫废水资源化零排放系统的结构示意图。
[0038]
如图1所示,根据本高新技术的示例性实施例,所示烧结厂脱硫废水资源化零排放系统包括:
[0039]
蒸发单元,对烧结厂脱硫废水进行多效强制循环蒸发浓缩处理;
[0040]
ph调节单元,对蒸发单元流出的第一浓水进行ph值调节处理;
[0041]
脱氨单元,对调节ph值后的第一浓水进行循环蒸氨处理。
[0042]
优选地,该系统还包括设置在蒸发单元2上游的重力沉降单元1,重力沉降单元1对烧结厂脱硫废水进行重力沉降去除固体杂质及部分悬浮物得到上清液并通过上清液输出管与蒸发单元2相连以将上清液输入蒸发单元2中,但也可以不进行沉降处理直接进行蒸发浓缩处理。
[0043]
具体地,蒸发单元2为多效强制循环蒸发浓缩装置并且包括串联连接的二至四效循环蒸发器,蒸发单元2的浓水出口与ph调节单元的浓水罐相连。其中,多效强制循环蒸发浓缩装置为现有设备,利用蒸汽作为热源并利用循环泵使液体进行强制循环,通过多效蒸发浓缩实现预定浓缩比,技术人员可以根据废水处理需求进行规格和效数等的选择,一般为二至四效。
[0044]
并且,本高新技术中采用的多效强制循环蒸发浓缩装置优选地采用了晶种21来防止换热管结垢。通常是在启动时添加,正常运行后会新产生晶体而维持一定的晶种量。脱硫废水在浓缩过程中,新生成的盐晶体会优先在晶种表面析出,从而避免在多效强制循环蒸发浓缩装置的换热管内壁结垢。
[0045]
ph调节单元包括ph调节剂储罐4、给料机42、浓水罐3和浓水泵31。ph调节剂储罐4中储存有ph调节剂41并且ph调节剂储罐4通过给料机42与浓水罐3的加料口相连,ph调节剂可采用naoh或石灰,其先预存在ph调节剂储罐4中,再通过给料机42计量后加至浓水罐3中。浓水罐3的浓水入口与蒸发单元2相连以引入第一浓水,浓水罐3中设置有搅拌器,浓水罐3的浓水出口通过浓水泵31和输送管与脱氨单元相连以将调节ph值后的第一浓水送入后续的脱氨单元中进行脱氨处理,另外由于调节ph值后的第一浓水中的氨很容易逸出,因此需将浓水罐3的氨气出口通过连通管32与脱氨单元相连以将逸出的氨也收集利用。
[0046]
本高新技术的脱氨单元包括脱氨罐5、循环泵52和循环管,脱氨罐5的中下部设置有浓水进口、循环浓水出口和浓水出口且中上部设置有氨气入口和循环浓水入口,脱氨罐5的底部设置有污泥出口且顶部设置有氨气出口,脱氨罐5中设置有位于下部浆液段中的加热器53和位于上部气体段中的除雾器51,循环浓水出口通过循环泵52和循环管与循环浓水入口相连。其中,氨气入口、循环用水入口均设置在除雾器51下方。
[0047]
脱氨罐5的下部为浆液段、上部为气体段,浆液段高度优选为脱氨罐5直段高度的1/5~1/3;脱氨罐5的底部优选为倒锥形,污泥出口则设置在倒锥形的最下部,以利于固体颗粒沉降与收集。
[0048]
则经ph调解后的第一浓水从脱氨罐的中下部送入脱氨罐5中进行脱氨,采用空塔及浆液循环形式进行脱氨,脱氨罐5中的第一浓水经加热器53加热后再经由循环泵52和循环管在脱氨罐5中循环流动,使得绝大部分氨氮得到脱除,再经过除雾器51去除气体中的液滴后流出脱氨罐5。其中,加热器53可以为利用蒸汽加热的蒸汽盘管或直接通入蒸汽的蒸汽管。
[0049]
为了实现资源化利用,本高新技术的系统还包括设置在脱氨单元下游的脱硝系统6、烧结系统7和污泥处理系统8,脱氨单元的氨气出口与脱硝系统相连以将氨气作为脱硝还原剂送入脱硝系统,脱氨单元的浓水出口与烧结系统相连以将第二浓水作为喷洒液送入烧结系统,脱氨单元的污泥出口与污泥处理系统相连以将污泥进行脱水处理。
[0050]
本高新技术相对传统废水零排放技术路线,投资成本将降低30%以上,运行成本将降低50%以上,同时可减少烟气脱硝系统还原剂耗量及烧结厂氯化钙耗量。
[0051]
下面结合具体实施例对本高新技术作进一步说明。
[0052]
本实施例中烧结厂石灰石-石膏湿法脱硫废水水量为30m3/h,脱硫废水中氨氮含量>800mg/l,氯离子浓度~20000mg/l,悬浮物含量>10000mg/l。废水首先进入重力沉降单元1,较大的固体颗粒沉降到底部,上清液进入后续蒸发单元2。对上清液进行ph检测,如ph值超过6.5,则采用药剂将其调节至6.5以下,此处如需要,一般采用hcl调节ph值。
[0053]
之后上清液直接进入蒸发单元2中,上清液在其中经蒸发浓缩5倍,浓水水量为6m3/h。采用三效强制循环蒸发浓缩,废水中的80%的水分得到回收。在蒸发单元2中,以caso4为启动晶种,在该系统启动时添加,防止系统结垢。正常运行时,通过旋流器等设备将晶种回收,而不需要再新加晶种。启动晶种添加量根据废水中悬浮物及硫酸钙含量确定,本实施例中,启动晶种的添加量为10~100kg,蒸发单元2中与废水接触的材质采用2205以上防腐等级的不锈钢材料。
[0054]
浓缩得到的第一浓水进入浓水罐3中,之后采用ph调节剂41将其ph调节至强碱性,在本实施例中,将第一浓水的ph值调节至12以上,以利于废水中氨的逸出。浓水罐3中采用搅拌器搅拌,使第一浓水与ph调节剂41充分混合。ph调节剂41可采用石灰或naoh,从经济性方面考虑,一般采用石灰作为ph调节剂41。ph调节剂4141先储存于ph调节剂储罐4中,之后经给料机42精确计量后加入浓水罐3中。浓水罐3中溢出的气体经连通管32进入脱氨罐5中,连通管32回至脱氨罐5的氨气入口设置在除雾器51下方。
[0055]
调节ph值后的第一浓水经浓水泵31输送至脱氨罐5中进行脱氨处理。第一浓水从脱氨罐5中下部进入,在脱氨罐5中采用加热器53将浓水加热至80℃以上以利于氨的脱除。加热器53可以采用蒸汽直接进入废水的水浴加热形式,也可采用蒸汽盘管的加热形式。浓水脱氨过程中,采用循环泵52在脱氨罐5中进行循环使氨充分脱除。第一浓水中溢出的氨、水混合气先经过除雾器51去除雾滴,之后从脱氨罐5顶部排出。脱氨罐5底部的浆液含有大量固体杂质,经沉淀后间歇排出至污泥处理系统8进行处理。脱氨罐5下部为浆液段,上部为气体段,浆液段高度为脱氨罐5整体高度的1/3左右,脱氨罐5底部为锥形。
[0056]
脱氨后的第二浓水中的氨含量将降低至50mg/l以下,可用于后续资源化利用。本实施例中,第二浓水经浓水泵54输送至烧结系统7浇至烧结矿上,由于浓水中含有大量的氯化钙,喷洒至烧结矿后能够对烧结矿中的赤铁矿与还原气体起到屏蔽作用,可有效地改善烧结矿低温还原粉化特性,从而提高烧结产品性能。脱除的氨从脱氨罐5顶部排出后返回到
脱硝系统6,作为脱硝还原剂得到重复利用,废水中的氨经回收利用可以节省部分脱硝还原剂的使用量。排出的污泥进行脱水处理后也能够继续利用。
[0057]
本实施例实现了烧结厂脱硫废水的零排放,并将废水中的氨及氯化钙得到有效的资源化利用,系统简单且运行成本低,整体运行成本可控制在30元/吨以下,同时可减少烧结厂氯化钙及脱硝还原剂的消耗量。
[0058]
本高新技术并不局限于前述的具体实施方式。本高新技术扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合,以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。

技术特征:
1.一种烧结厂脱硫废水资源化零排放系统,其特征在于,所述系统包括:蒸发单元,对烧结厂脱硫废水进行多效强制循环蒸发浓缩处理;ph调节单元,对蒸发单元流出的第一浓水进行ph值调节处理;脱氨单元,对调节ph值后的第一浓水进行循环蒸氨处理。2.根据权利要求1所述的烧结厂脱硫废水资源化零排放系统,其特征在于,所述蒸发单元为多效强制循环蒸发浓缩装置并且包括串联连接的二至四效循环蒸发器,所述蒸发单元的浓水出口与ph调节单元的浓水罐相连。3.根据权利要求1所述的烧结厂脱硫废水资源化零排放系统,其特征在于,所述ph调节单元包括ph调节剂储罐、给料机、浓水罐和浓水泵,所述ph调节剂储罐中储存有ph调节剂并且ph调节剂储罐通过给料机与浓水罐的加料口相连,所述浓水罐的浓水入口与蒸发单元相连,所述浓水罐的浓水出口通过浓水泵和输送管与脱氨单元相连。4.根据权利要求3所述的烧结厂脱硫废水资源化零排放系统,其特征在于,所述浓水罐的氨气出口通过连通管与脱氨单元相连,所述浓水罐中设置有搅拌器。5.根据权利要求1所述的烧结厂脱硫废水资源化零排放系统,其特征在于,所述脱氨单元包括脱氨罐、循环泵和循环管,脱氨罐的中下部设置有浓水进口、循环浓水出口和浓水出口,脱氨罐的中上部设置有氨气入口和循环浓水入口,脱氨罐的底部设置有污泥出口且顶部设置有氨气出口,脱氨罐中设置有位于下部浆液段中的加热器和位于上部气体段中的除雾器,所述循环浓水出口通过循环泵和循环管与循环浓水入口相连。6.根据权利要求5所述的烧结厂脱硫废水资源化零排放系统,其特征在于,所述脱氨罐的下部为浆液段且上部为气体段,所述浆液段的高度为脱氨罐直段高度的1/5~1/3;所述脱氨罐的底部为倒锥形,所述污泥出口设置在倒锥形的最下部。7.根据权利要求5所述的烧结厂脱硫废水资源化零排放系统,其特征在于,所述加热器为利用蒸汽加热的蒸汽盘管或直接通入蒸汽的蒸汽管。8.根据权利要求1所述的烧结厂脱硫废水资源化零排放系统,其特征在于,所述系统还包括设置在蒸发单元上游的重力沉降单元,所述重力沉降单元对烧结厂脱硫废水进行重力沉降去除杂质得到上清液并通过上清液输出管与蒸发单元相连。9.根据权利要求1或5所述的烧结厂脱硫废水资源化零排放系统,其特征在于,所述系统还包括设置在脱氨单元下游的脱硝系统、烧结系统和污泥处理系统,脱氨单元的氨气出口与脱硝系统相连,脱氨单元的浓水出口与烧结系统相连,脱氨单元的污泥出口与污泥处理系统相连。
技术总结
本高新技术公开了一种烧结厂脱硫废水资源化零排放系统,所述系统包括:蒸发单元,对烧结厂脱硫废水进行多效强制循环蒸发浓缩处理;pH调节单元,对蒸发单元流出的第一浓水进行pH值调节处理;脱氨单元,对调节pH值后的第一浓水进行循环蒸氨处理。本高新技术针对烧结厂脱硫废水零排放处理提供一种脱硫废水资源化零排放处理设备,投资省、占地小且废水中的氨氮及氯化钙等有效成分都得到较好的资源化利用,具有良好的经济效益;相对传统废水零排放技术路线,本高新技术的投资成本将降低30%以上,运行成本将降低50%以上,同时可减少烟气脱硝系统还原剂耗量及烧结厂氯化钙耗量。系统还原剂耗量及烧结厂氯化钙耗量。系统还原剂耗量及烧结厂氯化钙耗量。

技术开发人、权利持有人:邓毅 刘琪 梁全勋 巫山 金黄 付平

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