CN111573648A - 一种含磷硫高浓度有机废水鸟粪石法资源化处理工艺 - Google Patents

一种含磷硫高浓度有机废水鸟粪石法资源化处理工艺 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种含磷硫高浓度有机废水鸟粪石法资源化处理工艺，该工艺包括以下步骤：（1）废水喷入焚烧***中进行高温燃烧。（2）焚烧尾气降温处理后进入氨洗塔吸收；（3）氨洗塔塔底的氨水吸收液送入结晶釜，加碱液调节PH值至7~9.5后，滴加硫酸镁溶液，有晶体析出；（4）结晶釜内的混合液送入到压滤机过滤，得到鸟粪石产品；（5）压滤机母液送至氧化釜，通入空气氧化；（6）氧化釜内的混合液送入MVR蒸发结晶器，进行蒸发结晶制得产品硫酸铵。本发明通过采用上述工艺可以有效处理含磷硫高浓度有机废水，以鸟粪石和硫酸铵的形式回收磷和硫，增加经济效益。

Description

一种含磷硫高浓度有机废水鸟粪石法资源化处理工艺
技术领域
本发明涉及含磷硫废水处理技术领域，具体涉及一种含磷硫高浓度有机废水鸟粪石法资源化处理工艺。
背景技术
农药、化工等行业在生产过程中会排放大量高浓度的含磷含硫有机废水，这类废水具有COD高，生物毒性大，生物降解性能差，处理难度大。如果直接排放到环境中，会造成环境中总磷、总硫、氨氮超标，使水体富营养化，对地下水、地表水造成污染，对环境造成极大的危害，影响人类生存。此外，磷和硫都是地球上不可再生的宝贵资源，如能有效回收废水中的磷和硫，不仅可以保护环境，可以实现经济可持续发展。
含磷硫的高浓度有机废水处理的工艺有物理法、化学法和生物法以及上述方法的组合应用。物理法一般作为预处理手段，降低废水处理难度，且极易产生二次污染。化学法是利用药剂将有机磷和硫氧化成无机磷和硫加以去除，具有应用范围广、效率高，但是存在易产生二次污染和不能完全使有机磷和硫彻底分解的缺点。生物法是微生物在体内酶或者分泌酶的作用下，将有机磷和硫大分子降解成无毒或低毒的小分子，具有成本低、无二次污染等优点，但微生物对环境敏感，降解的效率不高、难以处理高浓度有机废水。
综上，现有的含磷硫的废水处理工艺都存在不足，急需一种既可以高效、低成本处理含磷硫的高浓度有机废水，又可以实现磷和硫回收的处理工艺。
发明内容
针对现有技术中存在的上述问题，本发明的第一个目的在于提供一种含磷硫高浓度有机废水处理工艺，该工艺能克服之前方法的缺点，同时具有适应性强、处理效率高、环境污染小的优点；本发明的第二个目的在于将废水中的磷和硫分别以鸟粪石和硫酸铵的形式回收，创造了经济效益。
所述的一种含磷硫高浓度有机废水鸟粪石法资源化处理工艺，其特征在于包括以下步骤：
1）含磷硫高浓度有机废水以喷雾进料的方式送入焚烧***在高温下燃烧，将废水中的有机磷和有机硫分别深度氧化为五氧化二磷和硫氧化合物，得到含有硫氧化合物和五氧化二磷成分的焚烧尾气；
2）焚烧尾气降温处理后以气体形态从通入氨洗塔塔底内，同时氨洗塔塔顶通入氨水，焚烧尾气与氨水逆向接触，经氨水循环吸收焚烧尾气中的硫氧化合物和五氧化二磷成分（五氧化二磷与水反应形成磷酸，磷酸再与氨反应生成磷酸铵成分）；
3）氨洗塔的塔底吸收液送入结晶釜，并加入碱液调节pH=7~9.5，在搅拌状态下加入硫酸镁溶液，在结晶釜内析出晶体；
4）将结晶釜内的混合液转移至压滤机，压滤得到六水合磷酸铵镁晶体和母液，所述的六水合磷酸铵镁晶体即为鸟粪石产品；
5）将步骤4）所得母液送入氧化釜内，并向氧化釜内的母液中鼓入空气氧化生成硫酸铵成分；
6）步骤5）氧化过程结束后，将氧化釜内的混合液送入MVR蒸发结晶器，在MVR蒸发结晶器中液体蒸发结晶处理制得硫酸铵产品。
所述的一种含磷硫高浓度有机废水鸟粪石法资源化处理工艺，其特征在于步骤1）中，所述焚烧***包括焚烧炉和余热回收装置；含磷硫高浓度有机废水通过焚烧炉喷嘴向焚烧炉内进行喷雾，雾化液滴于850℃以上的焚烧温度下在焚烧炉内焚烧，并得到焚烧尾气。
所述的一种含磷硫高浓度有机废水鸟粪石法资源化处理工艺，其特征在于焚烧尾气通过余热回收装置实现降温处理（例如余热回收装置为蒸汽发生器，焚烧尾气作为热载体通过蒸汽发生器回收部分热量），降温后焚烧尾气的温度不高于200℃。
所述的一种含磷硫高浓度有机废水鸟粪石法资源化处理工艺，其特征在于步骤2）中，氨洗塔塔顶通入氨水的质量浓度为10%~30%。
所述的一种含磷硫高浓度有机废水鸟粪石法资源化处理工艺，其特征在于步骤2）中，氨洗塔的塔底吸收液pH值控制在6~6.5，以防其中的硫酸铵成分结晶。
所述的一种含磷硫高浓度有机废水鸟粪石法资源化处理工艺，其特征在于步骤3）中，硫酸镁溶液的质量浓度为30%~50%，所述硫酸镁与所述氨洗塔的塔底吸收液中磷酸根的摩尔比为0.5~1.5:1，优选为1:1。
所述的一种含磷硫高浓度有机废水鸟粪石法资源化处理工艺，其特征在于步骤3）中的结晶温度为常温，步骤4）中的氧化温度为常温。
本发明的含磷硫高浓度有机废水在焚烧***中高温焚烧时，废水中的有机磷被深度氧化为五氧化二磷（在高温焚烧下五氧化二磷基本不与水分反应），五氧化二磷呈粉尘颗粒状随焚烧尾气一并排出。然后将焚烧尾气通过余热回收装置实现降温处理，降温至200℃以下，以便在后续的氨水吸收工序中，五氧化二磷溶于氨水并反应形成磷酸根成分。
采用上述技术方案，本发明取得的有益效果是：
(1)本发明利用焚烧法在高温下，对有机磷和硫废水进行深度氧化，具生物毒性的有机磷和硫彻底氧化成无机磷（P2O5）和无机硫（SO2/SO3），磷和硫的去除率可高达99.9%，处理效果好，适应性强，适用范围广。其中的无机磷（P2O5）可溶于水中并反应生成磷酸成分。
(2)本发明能够实现有机磷和硫废水无害化处理的目的，不会产生二次污染。将废水中的磷和硫分别以鸟粪石和硫酸铵的形式回收，创造了经济效益。
(3)本发明的处理工艺容易实现工业化，所用设备占地面积小。
附图说明
图1为本发明含磷硫高浓度有机废水鸟粪石法资源化处理工艺流程图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明，但本发明的保护范围并不限于此。
实施例1：
以某项目含磷硫高浓度有机废水为例，该有机废水的COD值约在32000mg/L，总磷含量约为6000mg/L，总硫含量约为7100mg/L。对该有机废水进行资源化处理（工艺流程见图1），步骤如下：
1）先对焚烧炉预热，采用天然气为辅助燃料，辅助燃料与空气在焚烧炉内燃烧形成高温环境。温度达到600℃后，用废水进料泵将高浓度废水送至焚烧炉喷嘴，通过焚烧炉喷嘴向焚烧炉内进行喷雾进料。雾化的废水在900℃高温下稳定燃烧。
2）焚烧尾气经焚烧***的余热回收装置后降温至150℃，然后以气体形态从氨洗塔塔底通入，同时氨洗塔塔顶通入质量分数20%的常温氨水，焚烧尾气与氨水逆向接触，氨洗塔塔底的氨水吸收液再送入氨洗塔塔顶内进行循环喷淋吸收（吸收焚烧尾气中的五氧化二磷、SO2、SO3等成分）；其中氨洗塔顶部出气口排出的氨洗尾气中基本不含有机物，送入尾气处理***进行常规处理即可（例如氨洗尾气中可能携带少量氨气，通过活性炭等进行吸附脱氨处理即可）。若初始的含磷硫高浓度有机废水中含有N元素，则氨洗塔顶部出气口排出的氨洗尾气中可能含有氮氧化物，进行常规的氮氧化物尾气处理即可（例如参照中国专利CN106880996A的处理方法）。
3）将氨洗塔塔底的氨水吸收液送入结晶釜，滴入32wt%氢氧化钠溶液调节pH至9，在常温、常压、搅拌情况下，向结晶釜中加入30wt%硫酸镁水溶液，晶体逐渐析出；其中硫酸镁与结晶釜内磷酸根的投料摩尔比1:1。
4）将结晶釜内的混合液转移至压滤机，压滤得到六水合磷酸铵镁晶体（即鸟粪石）和母液；
5）将步骤4）所得母液送入氧化釜内，并在常温下向氧化釜内的母液中鼓入空气，氧化生成硫酸铵成分（通入空气的目的在于，将其中的亚硫酸铵氧化成硫酸铵）；
6）步骤5）氧化过程结束后，将氧化釜内的混合液送入MVR蒸发结晶器，在MVR蒸发结晶器中液体蒸发结晶处理制得硫酸铵产品。MVR蒸发结晶器蒸出的气相经冷凝后，其中的COD值很低且基本不含盐分，送入污水处理***进行常规处理即可（例如MVR蒸发结晶器蒸出的气相可能携带少量氨气，进行常规的蒸氨处理即可）。
通过上述工艺步骤，废水中的有机磷和有机硫分别制成了鸟粪石和硫酸铵肥料，整个工艺过程废水中的P元素和S元素的回收率均能达到了99.9%以上。
本说明书所述的内容仅仅是对发明构思实现形式的列举，本发明的保护范围不应当被视为仅限于实施例所陈述的具体形式。

Claims (7)

1.一种含磷硫高浓度有机废水鸟粪石法资源化处理工艺，其特征在于包括以下步骤：
1）含磷硫高浓度有机废水以喷雾进料的方式送入焚烧***在高温下燃烧，将废水中的有机磷和有机硫分别深度氧化为五氧化二磷和硫氧化合物，得到含有硫氧化合物和五氧化二磷成分的焚烧尾气；
2）焚烧尾气降温处理后以气体形态从通入氨洗塔塔底内，同时氨洗塔塔顶通入氨水，焚烧尾气与氨水逆向接触，经氨水循环吸收焚烧尾气中的硫氧化合物和五氧化二磷成分，五氧化二磷溶于氨水并反应生成磷酸根成分；
3）氨洗塔塔底的氨水吸收液送入结晶釜，并加入碱液调节pH=7~9.5，在搅拌状态下加入硫酸镁溶液，在结晶釜内析出晶体；
4）将结晶釜内的混合液转移至压滤机，压滤得到六水合磷酸铵镁晶体和母液，所述的六水合磷酸铵镁晶体即为鸟粪石产品；
5）将步骤4）所得母液送入氧化釜内，并向氧化釜内的母液中鼓入空气氧化生成硫酸铵成分；
6）步骤5）氧化过程结束后，将氧化釜内的混合液送入MVR蒸发结晶器，在MVR蒸发结晶器中液体蒸发结晶处理制得硫酸铵产品。
2.如权利要求1所述的一种含磷硫高浓度有机废水鸟粪石法资源化处理工艺，其特征在于步骤1）中，所述焚烧***包括焚烧炉和余热回收装置；含磷硫高浓度有机废水通过焚烧炉喷嘴向焚烧炉内进行喷雾，雾化液滴于850℃以上的焚烧温度下在焚烧炉内焚烧，并得到焚烧尾气。
3.如权利要求2所述的一种含磷硫高浓度有机废水鸟粪石法资源化处理工艺，其特征在于焚烧尾气通过余热回收装置实现降温处理，降温后焚烧尾气的温度不高于200℃。
4.如权利要求1所述的一种含磷硫高浓度有机废水鸟粪石法资源化处理工艺，其特征在于步骤2）中，氨洗塔塔顶通入氨水的质量浓度为10%~30%。
5.如权利要求1所述的一种含磷硫高浓度有机废水鸟粪石法资源化处理工艺，其特征在于步骤2）中，氨洗塔的塔底吸收液pH值控制在6~6.5，以防其中的硫酸铵成分结晶。
6.如权利要求1所述的一种含磷硫高浓度有机废水鸟粪石法资源化处理工艺，其特征在于步骤3）中，硫酸镁溶液的质量浓度为30%~50%，所述硫酸镁与所述氨洗塔的塔底吸收液中磷酸根的摩尔比为0.5~1.5:1，优选为1:1。
7.如权利要求1所述的一种含磷硫高浓度有机废水鸟粪石法资源化处理工艺，其特征在于步骤3）中的结晶温度为常温，步骤4）中的氧化温度为常温。
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