CN107986501A - 一种用于船舶尾气脱硫废水的处理装置及其使用方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种用于船舶尾气脱硫废水的处理装置，包括废水处理槽、板框压滤机和ClO2发生器，三者之间通过管路相连；废水处理槽上部设有与之相连氢氧化钠罐、絮凝剂罐和助凝剂罐；板框压滤机设有进水口和出水口，进水口通过管路与高压淤泥泵相连，出水口与排水管相连；ClO2发生器设置于板框压滤机的出水口与排水管之间的管路上，气体通过气体分布器与排水管内的溶液进行混合。废水进入废水处理槽进行搅拌絮凝处理，再打入板框压滤机，过滤出重金属、PM以及絮凝剂凝胶，后进入排水管通过气体分布器使得废水与ClO2气体进行充分反应。本发明对重金属、PM、PAHs和COD等的脱除率高，并且整个工艺集成度高，占用体积小，能实现根据不同工况模式的切换。

Description

一种用于船舶尾气脱硫废水的处理装置及其使用方法
技术领域
本发明涉及船舶尾气排放的技术领域，尤其涉及一种用于船舶尾气脱硫废水的处理装置及其使用方法。
背景技术
在国际贸易中，大宗货物的90％以上依靠远洋运输，根据MARPOL公约附则VI规定，航行在排放控制区(ECA)的船只，必须燃烧含硫量等于或小于0.10％(m/m)的低硫燃油，或船舶使用经批准的减排技术，使SO2排放等效于燃烧等于或小0.10％的低硫燃油。相比于燃烧高硫油，船舶燃烧低硫油将使船舶额外增加70％的燃油费用，因此船舶航行过程中主要燃烧高硫油。
为满足较高的SO2脱除要求，常采用湿法脱硫技术，钠碱脱硫是现阶段比较成熟的高效船舶尾气脱硫方法。废气进入脱硫洗涤塔与钠碱洗涤液接触，重油机燃烧尾气中的污染物，如颗粒物(PM)、SO2、NO2等被钠碱液吸收，其中部分颗粒物溶于水中形成重金属盐、PAHs和COD，不溶于水的部分悬浮于水中；未燃尽的油气随尾气进入脱硫液中，增加了废水中的总油含量；SO2被钠碱液吸收形成Na2SO3和NaHSO3；NO2溶于水形成NaNO3及NaNO2。根据IMO对船舶废气清洁***的洗涤水排放指标规定以及《船舶污染物排放标准》，pH值、COD、浊度(PM)、PAHs、等将作为主要排放控制的污染物。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于船舶尾气脱硫废水的处理装置及其使用方法，通过设置废水处理槽、板框压滤机和ClO2发生器，旨在显著提高废水的处理效率和废水排放的质量。
为了实现上述目的，本发明的技术方案是：一种用于船舶尾气脱硫废水的处理装置，其特征在于：所述的处理装置包括废水处理槽、板框压滤机和ClO2发生器，三者之间通过管路相连；所述的废水处理槽上部设有与之相连氢氧化钠罐、絮凝剂罐和助凝剂罐；所述的板框压滤机底部设有承料托盘，板框压滤机设有进水口和出水口，进水口通过管路与高压淤泥泵相连，出水口与排水管相连；所述的ClO2发生器设置于板框压滤机的出水口与排水管之间的管路上，ClO2发生器产生的气体通过气体分布器与排水管内的溶液进行混合。
有选的，氢氧化钠罐通过氢氧化钠蠕动泵与废水处理槽相连，废水处理槽中设有PH反馈装置，根据PH反馈装置提供的数值来调节氢氧化钠蠕动泵的流量，使得废水处理槽中的PH值保持在7.5-8.5范围。
进一步，絮凝剂罐通过絮凝剂蠕动泵与废水处理槽相连，助凝剂罐通过助凝剂蠕动泵与废水处理槽相连。
更进一步，所述的高压淤泥泵的出口设有三通，其中一路通过过滤阀与板框压滤机的进水口相连，另一路通过混合循环阀与废水处理槽相连，使得脱硫废水重回废水处理槽进行混合搅拌，使脱硫废水与助凝剂、絮凝剂的混合时间≥10min。
一种用于船舶尾气脱硫废水的处理装置的使用方法，其特征在于：所述的使用方法包括如下步骤：a、循环脱硫洗涤水首先进入废水处理槽，通过计量蠕动泵添加钠碱、絮凝剂以及助凝剂，然后利用高压淤泥泵进行内部循环，达到搅拌的目的；b、利用高压泵将絮凝后的脱硫废水打入板框压滤机，过滤出重金属、PM以及絮凝剂凝胶；c过滤后的液体经过板框压滤机的出水口排入排水管，通过设置在管路上的ClO2发生器，使得ClO2气体充分与脱硫废水充分接触氧化，达到降解PAHs和COD的目的，最后废水达标后排放。
进一步，a步骤中，废水处理槽上部设有与之相连氢氧化钠罐、絮凝剂罐和助凝剂罐，氢氧化钠罐通过氢氧化钠蠕动泵与废水处理槽相连；进一步，废水处理槽中设有PH反馈装置，根据PH反馈装置提供的数值来调节氢氧化钠蠕动泵的流量，使得废水处理槽中的PH值保持在7.5-8.5范围，絮凝剂罐通过絮凝剂蠕动泵与废水处理槽相连，助凝剂罐通过助凝剂蠕动泵与废水处理槽相连。
b步骤中，所述的板框压滤机底部设有承料托盘，板框压滤机设有进水口和出水口，进水口通过管路与高压淤泥泵相连，出水口与排水管相连；
所述的高压淤泥泵的出口设有三通，其中一路通过过滤阀与板框压滤机的进水口相连，另一路通过混合循环阀与废水处理槽相连，使得脱硫废水重回废水处理槽进行混合搅拌，使脱硫废水与助凝剂、絮凝剂的混合时间≥10min。
相对于现有技术，本发明的技术方案除了整体技术方案的改进，还包括很多细节方面的改进，具体而言，具有以下有益效果：
1、本发明所述的改进方案，处理装置包括废水处理槽、板框压滤机和ClO2发生器，三者之间通过管路相连，废水进入脱硫废水处理槽，通过计量蠕动泵添加钠碱、絮凝剂以及助凝剂，搅拌混合后，利用高压泵将絮凝后的脱硫废水打入板框压滤机，过滤出重金属、PM以及絮凝剂凝胶。过滤后的液体经体与产生的ClO2充分接触氧化，达到降解PAHs和COD的目的，处理废水效果显著，速度快、成效高；
2、本发明的技术方案的脱硫废水处理槽中设有PH反馈装置，根据PH反馈装置提供的数值来实时调节氢氧化钠蠕动泵的流量，使得废水处理槽中的PH值保持在7.5-8.5范围，保证后续废水处理的效果；
3、本发明在排水管之前设置ClO2发生器，减少了设备的投入，通过气体分布器使得脱硫废水与ClO2气体充分接触，保证了处理的效果和质量；
4、本发明的装置集成度高，体积小，采用半连续操作，自动化程度高；在重金属、PM处理***中，仅在过滤初期添加絮凝剂和助凝剂，当板框形成致密的滤饼后即可停止，减少物料消耗，另外滤饼含水量低，所占储存空间小，易于推广和应用；
5、本发明的工艺简单、耗时短，效果好，整个工艺在流程上实现了自动化，在体积上进行了集成，便于安装和日后的维护，降低了成本，提高了效率。
附图说明
图1是本发明所述的实施例的结构示意图。
图2是本发明所述的装置去除废水处理槽的结构示意图。
图3是本发明所述的实施例的又一结构示意图。
图4是本发明所述的装置去除板框压滤机的结构示意图。
图5是本发明所述的工艺流程示意图。
附图标记：
1.板框压滤机；2.废水处理槽；3.ClO2发生器；4.氢氧化钠罐；5.絮凝剂罐；6.助凝剂罐；7.氢氧化钠蠕动泵；8.絮凝剂蠕动泵；9.助凝剂蠕动泵；10.承料托盘；
11.高压淤泥泵；12.去过滤阀；13.混合循环阀；14.泵入口阀；15.pH反馈装置；16.气体分布器；17.废水浆液过滤入口；18.ClO2出气管；19.排水管。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
本发明提供了一种用于船舶尾气脱硫废水的处理装置，参考图1中，其特征在于：所述的处理装置包括废水处理槽、板框压滤机和ClO2发生器，三者之间通过管路相连，层层推进对废水进行有效处理；所述的废水处理槽上部设有与之相连氢氧化钠罐、絮凝剂罐和助凝剂罐，这三个氢氧化钠罐、絮凝剂罐和助凝剂罐的罐体之间并排连接，每个一个罐体上均设有一观察窗口，顶部设有加料口，加料口上设有对应的盖体，废水处理槽内设有搅拌机构，所述的搅拌机构分为纵向搅拌机构和横向搅拌机构，纵向搅拌机构设置于底部，横向搅拌机构设置于废水处理槽侧边接近底部的位置，两个搅拌机构配合使得混合液能够充分混合，搅拌更彻底，混合更充分。
进一步，所述的板框压滤机底部设有承料托盘，用于承接自动卸下的滤饼，板框压滤机设有进水口和出水口，进水口通过管路与高压淤泥泵相连，出水口与排水管相连；所述的ClO2发生器设置于板框压滤机的出水口与排水管之间的管路上，ClO2发生器产生的气体通过气体分布器与排水管内的溶液进行混合，这里的ClO2发生器直接布设在排水管路上，节省了空间，提高了效率，同时由于排水管的体积原因，这样通过气体分布器能够使得液体与气体充分混合，为了提高混合的效率，气体分布器与排水管之间设有一个夹角，这个夹角是气体分布器的出口与排水管的水流方向呈75度的夹角，保证气体沿着水流反向打入排水管中，通过水流的冲刷使得气体和水瞬间混合，这样有利于气体混合，进一步保证混合的效果。
具体来说，循环脱硫洗涤水部分进入脱硫废水处理槽，通过计量蠕动泵添加钠碱、絮凝剂以及助凝剂，然后利用淤泥泵进行内部循环，达到搅拌的目的；保证一定的停留时间，利用高压泵将絮凝后的脱硫废水打入板框压滤机，过滤出重金属、PM以及絮凝剂凝胶。过滤后的液体经管道输送，管道中设置气体分布器，在其作用下，液体与产生的ClO2充分接触氧化，达到降解PAHs和COD的目的；然后达标排放。
在一个实施例中，氢氧化钠罐通过氢氧化钠蠕动泵与废水处理槽相连，废水处理槽中设有PH反馈装置，根据PH反馈装置提供的数值来调节氢氧化钠蠕动泵的流量，使得废水处理槽中的PH值保持在7.5-8.5范围。絮凝剂罐通过絮凝剂蠕动泵与废水处理槽相连，助凝剂罐通过助凝剂蠕动泵与废水处理槽相连。
进一步，所述的高压淤泥泵的出口设有三通，其中一路通过过滤阀与板框压滤机的进水口相连，另一路通过混合循环阀与废水处理槽相连，与过滤阀相同的那一路的管道直径与另一路与混合循环阀相同的管道直径之比为1:4-6，使得脱硫废水重回废水处理槽进行混合搅拌，使脱硫废水与助凝剂、絮凝剂的混合时间≥10min，最佳的混合时间为12-15min。
在另一个实施例中，以S60机为例进行模拟设计，功率10MW，脱硫废水处理量为1m3/h，涉及设备尺寸均以此为计算依据。在重金属、PM处理***中，通过计量蠕动泵向脱硫废水处理槽中添加钠碱、絮凝剂以及助凝剂，利用高压淤泥泵进行内部循环搅拌，流量为5m3/h。在重金属、PM处理***中，计量蠕动泵可根据脱硫废水处理槽中溶液pH、黏度的反馈，实时调节流量。在重金属、PM处理***中，保证废水与絮凝剂和助凝剂的混合接触时间≥10min。在PAHs、COD处理***中，利用ClO2降解PAHs氧化COD，根据PAHs和COD的初始浓度得出ClO2的气量为1kg/h。在PAHs、COD处理***中，设置气体分布器，使脱硫废液与产生的ClO2气体充分接触。高压淤泥泵出口设置三通阀，分配5m3/h液体进行内部循环搅拌、1m3/h进入板框过滤，实现一泵两用。废水处理槽体积500L，氢氧化钠罐体积50L，絮凝剂罐和助凝剂罐体积20L，自动卸料板框压滤机尺寸2.5m*1m*1m，ClO2发生器尺寸0.5m*0.7m*1.3m。整套装置能实现自动化，并在体积上进行了集成，规格尺寸为3m*1m*1.5m。
综上所述，本发明的装置集成度高、体积小；采用半连续操作，自动化程度高；在重金属、PM处理***中，仅在过滤初期添加絮凝剂和助凝剂，当板框形成致密的滤饼后即可停止，减少物料消耗，另外滤饼含水量低，所占储存空间小；在PAHs、COD处理***中，直接在过滤出液管道中设置ClO2气体分布器，减少设备投入；经过本发明处理后的脱硫废水pH＝8，COD≤100mg/L，PAHs≤50μg/L，SS≤70mg/L，Cd≤0.1mg/L，Cr≤1.5mg/L，Hg≤0.05mg/L，As≤0.5mg/L，Zn≤2.0mg/L，Pb≤1.0mg/L，Cu≤0.5mg/L，Ni≤1.0mg/L，Mn≤2.0mg/L，均达到排放标准。
在一个实施方式中，使用方法包括如下步骤：a、循环脱硫洗涤水首先进入废水处理槽，通过计量蠕动泵添加钠碱、絮凝剂以及助凝剂，然后利用高压淤泥泵进行内部循环，达到搅拌的目的；b、利用高压泵将絮凝后的脱硫废水打入板框压滤机，过滤出重金属、PM以及絮凝剂凝胶；c过滤后的液体经过板框压滤机的出水口排入排水管，通过设置在管路上的ClO2发生器，使得ClO2气体充分与脱硫废水充分接触氧化，达到降解PAHs和COD的目的，最后废水达标后排放。
进一步，a步骤中，废水处理槽上部设有与之相连氢氧化钠罐、絮凝剂罐和助凝剂罐，氢氧化钠罐通过氢氧化钠蠕动泵与废水处理槽相连；进一步，废水处理槽中设有PH反馈装置，根据PH反馈装置提供的数值来调节氢氧化钠蠕动泵的流量，使得废水处理槽中的PH值保持在7.5-8.5范围，絮凝剂罐通过絮凝剂蠕动泵与废水处理槽相连，助凝剂罐通过助凝剂蠕动泵与废水处理槽相连。
b步骤中，所述的板框压滤机底部设有承料托盘，板框压滤机设有进水口和出水口，进水口通过管路与高压淤泥泵相连，出水口与排水管相连；所述的高压淤泥泵的出口设有三通，其中一路通过过滤阀与板框压滤机的进水口相连，另一路通过混合循环阀与废水处理槽相连，使得脱硫废水重回废水处理槽进行混合搅拌，使脱硫废水与助凝剂、絮凝剂的混合时间≥10min。
c步骤中，ClO2发生器输出的ClO2的气量为0.8-1.2kg/h，通过气体分布器，使得脱硫废液与产生的ClO2气体充分接触。
具体来说，其操作工艺步骤如下：
1、以1m3/h的流量向废水处理槽中连续补充脱硫废水，并保证废水处理槽有400L左右的液位；
2、按照1.5g/h，1.5kg/h的量通过蠕动泵分别向废水处理槽中添加助凝剂PAM和絮凝剂PAFS，通过pH反馈装置控制NaOH的加入量，维持废水处理槽中的pH在8左右；
3、通过高压淤泥泵进行脱硫废水液体输送，分配1m3/h去板框压滤机进行过滤，分配5m3/h回到废水处理槽对液体进行混合搅拌，保证助凝剂、絮凝剂与脱硫废水的停留时间≥10min；
4、ClO2以1kg/h的气量通过气体分布器加入到经过板框压滤机处理后的脱硫废水排水管道中，气体分布器能使ClO2气体与脱硫废水充分接触反应，然后直接外排。
在实施效果的案例中，通过本发明的装置和工艺，使得废水排放的水质达到排放标准，具体如下
实施效果1：取20L的脱硫废水，保持原始pH＝7，添加PAM＝1.5mg/L，PAFS＝1.5g/L，搅拌2min，过滤，取滤液分析，其中Cd未检出，Cr＝0.0019mg/L，Hg未检出，As＝0.0724mg/L，Zn＝0.5139mg/L，Pb未检出，Cu＝0.0527mg/L，Ni＝0.0662mg/L，Mn＝0.1931mg/L；
实施效果2：取20L的脱硫废水，调pH＝8，添加PAM＝1.5mg/L，PAFS＝1.5g/L，搅拌2min，过滤，取滤液分析，其中Cd未检出，Cr未检出，Hg未检出，As未检出，Zn＝0.1157mg/L，Pb＝0.0113mg/L，Cu＝0.0472mg/L，Ni＝0.0480mg/L，Mn＝0.0831mg/L，PAHs＝156.2mg/L；
实施效果3：取20L的脱硫废水，调pH＝8，仅添加PAFS＝1.5g/L，搅拌2min，过滤，取滤液分析，其中Cd未检出，Cr未检出，Hg未检出，As＝0.0554mg/L，Zn＝0.0778mg/L，Pb＝0.0146mg/L，Cu＝0.0333mg/L，Ni＝0.0461mg/L，Mn＝0.0693mg/L；
实施效果4：取20L的脱硫废水，调pH＝8，搅拌2min，过滤，取滤液分析，其中Cd未检出，Cr未检出，Hg未检出，As＝0.0732mg/L，Zn＝0.3089mg/L，Pb未检出，Cu＝0.0325mg/L，Ni＝0.0488mg/L，Mn＝0.0462mg/L，PAHs＝157.4mg/L；
实施效果5：取20L的脱硫废水，不做任何处理，直接过滤，取滤液分析，其中Cd未检出，Cr＝0.0048mg/L，Hg未检出，As未检出，Zn＝0.1313mg/L，Pb＝0.0013mg/L，Cu＝0.0276mg/L，Ni＝0.0487mg/L，Mn＝0.6934mg/L；
实施效果6：取20L的脱硫废水，调pH＝8，添加PAM＝1.5mg/L，PAFS＝1.5g/L，0.3gClO2，搅拌2min，过滤，取滤液分析，其中PAHs≤12.25μg/L；
实施效果7：取20L的脱硫废水，调pH＝8，添加0.3gClO2，搅拌2min，过滤，取滤液分析，其中PAHs＝0.266μg/L。
综上所述，本发明的装置集成度高，体积小，采用半连续操作，自动化程度高；在重金属、PM处理***中，仅在过滤初期添加絮凝剂和助凝剂，当板框形成致密的滤饼后即可停止，减少物料消耗，另外滤饼含水量低，所占储存空间小，易于推广和应用；同时，本发明的工艺简单、耗时短，效果好，整个工艺在流程上实现了自动化，在体积上进行了集成，便于安装和日后的维护，降低了成本，提高了效率。
以上对本发明的具体实施例进行了详细描述，但其只是作为范例，本发明并不限制于以上描述的具体实施例。对于本领域技术人员而言，任何对本发明进行的等同修改和替代也都在本发明的范畴之中。因此，在不脱离本发明的精神和范围下所作的均等变换和修改，都应涵盖在本发明的范围内。

Claims (8)

1.一种用于船舶尾气脱硫废水的处理装置，其特征在于：所述的处理装置包括废水处理槽、板框压滤机和ClO2发生器，三者之间通过管路相连；
所述的废水处理槽上部设有与之相连氢氧化钠罐、絮凝剂罐和助凝剂罐；
所述的板框压滤机底部设有承料托盘，板框压滤机设有进水口和出水口，进水口通过管路与高压淤泥泵相连，出水口与排水管相连；
所述的ClO2发生器设置于板框压滤机的出水口与排水管之间的管路上，ClO2发生器产生的气体通过气体分布器与排水管内的溶液进行混合。
2.根据权利要求1所述的一种用于船舶尾气脱硫废水的处理装置，其特征在于：氢氧化钠罐通过氢氧化钠蠕动泵与废水处理槽相连，废水处理槽中设有PH反馈装置，根据PH反馈装置提供的数值来调节氢氧化钠蠕动泵的流量，使得废水处理槽中的PH值保持在7.5-8.5范围。
3.根据权利要求1所述的一种用于船舶尾气脱硫废水的处理装置，其特征在于：絮凝剂罐通过絮凝剂蠕动泵与废水处理槽相连，助凝剂罐通过助凝剂蠕动泵与废水处理槽相连。
4.根据权利要求1所述的一种用于船舶尾气脱硫废水的处理装置，其特征在于：所述的高压淤泥泵的出口设有三通，其中一路通过过滤阀与板框压滤机的进水口相连，另一路通过混合循环阀与废水处理槽相连，使得脱硫废水重回废水处理槽进行混合搅拌，使脱硫废水与助凝剂、絮凝剂的混合时间≥10min。
5.根据权利要求1所述的一种用于船舶尾气脱硫废水的处理装置的使用方法，其特征在于：所述的使用方法包括如下步骤：a、 循环脱硫洗涤水首先进入废水处理槽，通过计量蠕动泵添加钠碱、絮凝剂以及助凝剂，然后利用高压淤泥泵进行内部循环，达到搅拌的目的；b、利用高压泵将絮凝后的脱硫废水打入板框压滤机，过滤出重金属、PM以及絮凝剂凝胶；c过滤后的液体经过板框压滤机的出水口排入排水管，通过设置在管路上的ClO2发生器，使得ClO2气体充分与脱硫废水充分接触氧化，达到降解PAHs和COD的目的，最后废水达标后排放。
6.根据权利要求5所述的一种用于船舶尾气脱硫废水的处理装置的使用方法，其特征在于：a步骤中，废水处理槽上部设有与之相连氢氧化钠罐、絮凝剂罐和助凝剂罐，氢氧化钠罐通过氢氧化钠蠕动泵与废水处理槽相连；
进一步，废水处理槽中设有PH反馈装置，根据PH反馈装置提供的数值来调节氢氧化钠蠕动泵的流量，使得废水处理槽中的PH值保持在7.5-8.5范围，絮凝剂罐通过絮凝剂蠕动泵与废水处理槽相连，助凝剂罐通过助凝剂蠕动泵与废水处理槽相连。
7.根据权利要求5所述的一种用于船舶尾气脱硫废水的处理装置的使用方法，其特征在于：b步骤中，所述的板框压滤机底部设有承料托盘，板框压滤机设有进水口和出水口，进水口通过管路与高压淤泥泵相连，出水口与排水管相连；所述的高压淤泥泵的出口设有三通，其中一路通过过滤阀与板框压滤机的进水口相连，另一路通过混合循环阀与废水处理槽相连，使得脱硫废水重回废水处理槽进行混合搅拌，使脱硫废水与助凝剂、絮凝剂的混合时间≥10min。
8.根据权利要求5所述的一种用于船舶尾气脱硫废水的处理装置的使用方法，其特征在于：c步骤中，ClO2发生器输出的ClO2的气量为0.8-1.2kg/h，通过气体分布器，使得脱硫废液与产生的ClO2气体充分接触。
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