CN111792694A - 活性焦脱硫脱硝富气资源化产生的废水处理***及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种活性焦脱硫脱硝富气资源化所产生废水的处理***及方法。所述干法活性焦脱硫脱硝富气资源化所产生废水的处理***包括预处理装置、雾化装置、蒸发装置和气固分离装置；所述预处理装置和蒸发装置之间通过所述雾化装置相连通，所述蒸发装置的出口和所述气固分离装置的入口相连；所述蒸发装置与活性炭烟气脱硫脱硝中解析塔换热管的烟气出口相连通，从所述解析塔换热管的烟气出口流入所述蒸发装置的烟气用于所述蒸发装置的热源。本发明有效利用了脱硫余热，减少了蒸汽和电的使用量，降低了运行成本，实现了可利用资源的有效回收利用。
Description
技术领域
本发明属于废水处理技术领域，具体涉及一种活性焦脱硫脱硝富气资源化产生的废水处理***及方法。
背景技术
随着国家环保要求的不断提高，控制以二氧化硫为代表的大气污染物将直接影响我国的大气环境质量，目前烟气治理及富气的资源化回收，均会产生一系列的脱硫废水。由于脱硫废水悬浮物含量高且颗粒细小，并且含有如铜、锌、氟化物、硫化物等二类污染物，以及重金属离子如镉、汞、铬、铅、镍等一类污染物，对环境有很强的污染性。
脱硫废水处理方法目前主要采用化学沉淀法去除脱硫废水污染物，但该方法运行费用高，对氯盐等可溶性盐分和硒等重金属离子去除率有限，其出水悬浮颗粒物和COD等也往往不能稳定达标排放，容易造成二次污染，不易自动控制，运行结果并不理想。此种处理方法占地面积大、投资成本高、工艺流程复杂、产生大量化学污泥、能耗高及无法去除氯离子等问题，而且氯离子在偏酸性水环境中腐蚀性较大，处理后的废水无法回用，随着环保要求的提高，该方法的应用受到限制。
废水零排放理念的提出，超滤反渗透膜法及蒸发***被广泛关注。超滤反渗透产生的废水浓缩液经过蒸发***，产生软水标准的外排水，此部分外排水虽可以回收利用，但设备投资费用高，且消耗的蒸汽量大，造成投资及运行成本高，废水处理***的整体经济性较差。
发明内容
本发明针对现有技术存在的不足及缺陷，本发明的目的在于提供一种活性焦脱硫脱硝富气资源化所产生废水的处理***。
本发明的目的之二在于提供活性焦脱硫脱硝富气资源化所产生废水的处理方法。
目前世界上最先进的逆流CSCR活性炭烟气脱硫、脱硝工艺，烟气经过活性炭吸附净化后达标排放，吸附了污染物的活性炭经解析塔解析后循环利用。吸附了污染物的活性炭进入解析塔，解析塔主要包括加热段和冷却段，由多管换热器组成，解析塔的作用是脱除活性炭中的SO2和吸附的其它杂质。活性炭在解析塔加热段被加热至390-450℃，释放或者分解吸附的污染物，从而达到活性炭再生的目的，加热段的调节通过改变进入换热器的加热空气入口温度实现。加热空气的加热器为高炉煤气燃烧器***。通过燃烧高炉煤气和空气的混合物，产生温度高达500℃左右的热气进入换热管，进而对解析塔中的活性炭进行换热保证活性炭完全解析，被活性炭吸附的SO2释放出来，生成富含SO2的气体送至制盐工段。而进入解析塔的热气经换热后降至280-320℃，通过烟道排出。
为得到纯度较高的盐，通过工艺水对富气进行预洗涤，然后定期排放一定量的废水，进而保证烟气的品质，提高盐的精度。
富气预洗涤后产生的废水水质(即本发明***的进水水质)如下：
| 序号 | 项目 | 进水指标 |
| 1 | COD(mg/L) | 1200-1500 |
| 2 | 总硬(mg/L) | 800-1200 |
| 3 | 氯离子(mg/L) | 20000-40000 |
| 4 | 氨氮(mg/L) | 400-600 |
| 5 | 浊度(NTU) | 700-900 |
| 6 | F- | 100-200 |
| 7 | PH值 | 3-4 |
本发明解决技术问题所采用的技术方案如下：
一种活性焦脱硫脱硝富气资源化所产生废水的处理***，包括：
预处理装置、雾化装置、蒸发装置和气固分离装置；所述预处理装置和蒸发装置之间通过所述雾化装置相连通，所述蒸发装置的出口和所述气固分离装置的入口相连；所述蒸发装置与活性炭烟气脱硫脱硝中解析塔换热管的烟气出口相连通，从所述解析塔换热管的烟气出口流入所述蒸发装置的烟气用于所述蒸发装置的热源。
在上述活性焦脱硫脱硝富气资源化所产生废水的处理***中，作为一种优选实施方式，所述解析塔换热管的烟气出口和所述蒸发装置的烟气入口之间设置有烟气循环单元，优选地，所述烟气循环单元为热循环风机。
在上述活性焦脱硫脱硝富气资源化所产生废水的处理***中，作为一种优选实施方式，所述预处理装置沿废水流经方向包括缓冲单元、pH调节池和两级澄清单元；所述pH调节池的废水入口和所述缓冲单元的废水出口相连，所述pH调节池的废水出口和所述两级澄清单元的废水入口相连。
在上述活性焦脱硫脱硝富气资源化所产生废水的处理***中，作为一种优选实施方式，所述两级澄清单元沿废水流经方向包括依次相连的一级絮凝反应池、一级澄清池、二级絮凝反应池和二级澄清池；优选地，所述预处理装置还包括压滤单元，更优选地，所述压滤单元为板框压滤机；进一步优选地，所述一级澄清池和二级澄清池的底部污泥出口与所述板框压滤机的入口相连，所述板框压滤机的出水口与所述一级澄清池的入水口相连。
在上述活性焦脱硫脱硝富气资源化所产生废水的处理***中，作为一种优选实施方式，所述雾化装置包括压缩气体储存单元和雾化喷嘴，所述压缩气体储存单元与所述雾化喷嘴相连；优选地，所述雾化喷嘴与所述二级澄清池的出水口相连。
在上述活性焦脱硫脱硝富气资源化所产生废水的处理***中，作为一种优选实施方式，所述雾化喷嘴设置于所述蒸发装置中，优选地，所述雾化喷嘴的开口方向和流入所述蒸发装置的烟气的流向相对；优选地，所述雾化喷嘴的直径小于5mm，所述雾化喷嘴的数量为多个，相邻两个所述雾化喷嘴的间距为0.2m-0.3m；优选地，所述雾化喷嘴的直径3-5mm。
在上述活性焦脱硫脱硝富气资源化所产生废水的处理***中，作为一种优选实施方式，所述蒸发装置为闪蒸混合器。
在上述活性焦脱硫脱硝富气资源化所产生废水的处理***中，作为一种优选实施方式，所述气固分离装置为旋风分离器。
一种活性焦脱硫脱硝富气资源化所产生废水的处理方法，包括：
预处理步骤：将所述废水进行预处理，得到被净化的废水；
雾化步骤：对所述被净化的废水进行雾化，得到雾化后的废水；
蒸发步骤：采用活性炭烟气脱硫脱硝中解析塔的换热管流出的热烟气对所述雾化后的废水进行蒸发，得到混合烟气和固体颗粒，之后对所述混合烟气和固体颗粒进行气固分离。
在上述活性焦脱硫脱硝富气资源化所产生废水的处理方法中，作为一种优选实施方式，在所述预处理步骤中，所述预处理具体为：向所述废水中加入石灰浆液以对所述废水的PH进行调节，之后加入碳酸盐进行反应，然后进行沉淀、澄清。
在上述活性焦脱硫脱硝富气资源化所产生废水的处理方法中，作为一种优选实施方式，在所述预处理步骤中，调节所述废水的PH为9-10。
在上述活性焦脱硫脱硝富气资源化所产生废水的处理方法中，作为一种优选实施方式，在所述预处理步骤中，所述碳酸盐为碳酸钠。
在上述活性焦脱硫脱硝富气资源化所产生废水的处理方法中，作为一种优选实施方式，在所述预处理步骤中，通过加入絮凝剂与助凝剂进行所述沉淀；优选地，所述絮凝剂与助凝剂为PAC和PAM。
在上述活性焦脱硫脱硝富气资源化所产生废水的处理方法中，作为一种优选实施方式，在所述雾化步骤中，所述雾化的过程具体为：将压缩空气和所述被净化的废水混合，之后通过雾化喷嘴，即得到所述雾化后的废水。
在上述活性焦脱硫脱硝富气资源化所产生废水的处理方法中，作为一种优选实施方式，在所述雾化步骤中，所述雾化后的废水的雾滴直径为30μm-50μm。
在上述活性焦脱硫脱硝富气资源化所产生废水的处理方法中，作为一种优选实施方式，在所述雾化步骤中，所述雾化后的废水的雾滴的速度为40-60m/s。
在上述活性焦脱硫脱硝富气资源化所产生废水的处理方法中，作为一种优选实施方式，在所述蒸发步骤中，所述热烟气的温度为280-320℃。
在上述活性焦脱硫脱硝富气资源化所产生废水的处理方法中，作为一种优选实施方式，在所述蒸发步骤中，所述热烟气与所述雾化后的废水逆流混合进行所述蒸发。
在上述活性焦脱硫脱硝富气资源化所产生废水的处理方法中，作为一种优选实施方式，在所述蒸发步骤中，所述混合烟气的温度为120-150℃。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
(1)与现有蒸发技术相比，本***采用解析塔加热段解析的余热对废水进行蒸发，实现脱硫废水零排放的同时，有效利用了脱硫余热，减少了蒸汽和电的使用量，降低了运行成本，实现了可利用资源的有效回收利用。
(2)本***的废水蒸发***，设备数量少，内部结构简单，同时混合后烟气温度高，***不结垢、不堵塞，减少了占地面积，降低了投资费用，同时减少了后期***的维修费用。
(3)该***实现脱硫废水零排放，而且不会造成二次污染。该方法运行成本低。
附图说明
图1是本发明活性焦脱硫脱硝富气资源化所产生废水的处理***的结构图；
其中，1为缓冲罐，2为pH调节池，3为一级絮凝反应，4为一级澄清池，5为二级絮凝反应池，6为二级澄清池，7为板框压滤机，8为雾化喷嘴，9为压缩气体储罐，10为闪蒸混合器，11为解析塔热解析装置，11-1为解析塔，11-2为热风炉，12为热循环风机，13为旋风分离器。
具体实施方式
为了突出表达本发明的目的、技术方案及优点，下面结合实施例对本发明进一步说明，示例通过本发明的解释方式表述而非限制本发明。本发明技术方案不局限于以下所列举的具体实施方式，还包括各具体实施方式之间的任意组合。
一种活性焦脱硫脱硝富气资源化所产生废水的处理***及方法
所述活性焦脱硫脱硝富气资源化所产生废水的处理***，包括：预处理装置、雾化装置、蒸发装置和气固分离装置；所述预处理装置和蒸发装置之间通过所述雾化装置相连通，所述蒸发装置的出口和所述气固分离装置的入口相连；所述蒸发装置与活性炭烟气脱硫脱硝中解析塔换热管的烟气出口相连，从所述解析塔换热管的烟气出口流入所述蒸发装置的烟气用于所述蒸发装置的热源。
作为一种优选实施方式，所述预处理装置沿废水流经方向包括：缓冲罐1、pH调节池2、两级澄清单元和压滤单元；优选地，所述两级澄清单元沿废水流经方向包括依次相连的一级絮凝反应池3、一级澄清池4、二级絮凝反应池5和二级澄清池6；优选地，所述压滤单元为板框压滤机7。pH调节池2的废水入口和缓冲罐1的废水出口相连，pH调节池2的废水出口和一级絮凝反应池3的废水入口相连。一级澄清池4和二级澄清池6的底部污泥出口与板框压滤机7的入口相连，板框压滤机7的出水口与一级澄清池4的入水口相连。
废水在所述预处理装置的具体过程为：将废水送至缓冲罐1进行水质水量调节，经过调节的废水进入pH调节池2，通过向pH调节池2添加石灰浆液将废水的PH调至9-10，废水经PH调整后一方面将部分酸根、卤族离子中和为相应的无机盐，另一方面将使部分轻、重金属离子反应生成氢氧化物以便沉淀析出。同时废水中和后的弱碱性氛围，有利于进一步针对重金属离子进行络合与结晶沉淀。反应完全后废水自流至一级絮凝反应池3，并通过向一级絮凝反应池3添加碳酸钠，使碳酸钠与废水中的钙镁离子结合成碳酸钙、碳酸镁，再向一级絮凝反应池3投加絮凝剂与助凝剂(PAC和PAM)使得碳酸钙、碳酸镁等小颗粒凝聚成大颗粒，之后废水通过一级澄清器4进行泥水分离，从而达到降低硬度的效果。同时，混凝沉淀也可以去除一部分有机物。考虑到本项目固含量较大，本工艺流程采用两级澄清，通过一级澄清池4的废水进入二级絮凝反应池5，在二级絮凝反应池5内投加PAC和PAM形成助凝絮凝反应，经过助凝絮凝反应的废水进入二级澄清池6进一步去除杂质，保证清液澄清。一级澄清器4和二级澄清池6的底部污泥进入板框压滤机7，形成出泥饼和过滤清液，过滤清液自流至一级澄清池4。预处理装置可保证废水通过雾化装置时不易结垢，不易堵塞，***维护量减少。
经过预处理单元的废水可达到以下水质标准：
作为一种优选实施方式，所述雾化装置包括：压缩气体储存单元和雾化喷嘴8；所述压缩气体储存单元优选为压缩气体储罐9；压缩气体储罐9与雾化喷嘴8相连；雾化喷嘴与所述二级澄清池6的出水口相连；雾化喷嘴的直径小于5mm(比如2mm、3mm、4mm)，雾化喷嘴的数量为多个(例如5-10个)，相邻雾化喷嘴的安装间距为0.2m-0.3m。从二级澄清池6出水口流出的废水和压缩空气气体储罐9流出的气体混合后进入雾化喷嘴8，经过预处理后的脱硫废水经高压处理后进入雾化喷嘴，废水通过雾化喷嘴8后雾化成雾滴，雾滴的直径范围为30μm-50μm，雾滴的速度为40-60m/s，可保证雾滴可以迅速的被完全加热和蒸干，同时保证雾滴不富集在蒸发装置的内壁上，防止对蒸发装置进行腐蚀和结垢。
作为一种优选实施方式，所述蒸发装置为闪蒸混合器10，本发明的闪蒸混合器10结构简单、成本低、易于加工；优选地，雾化喷嘴8设置于闪蒸混合器10内部，雾化喷嘴个数取决于闪蒸混合器的横截面积；闪蒸混合器10的烟气入口与解析塔换热管的烟气出口相连。所述解析塔为逆流CSCR活性炭烟气脱硫、脱硝工艺中所用解析塔热解析装置11中的解析塔11-1，在逆流CSCR活性炭烟气脱硫、脱硝工艺中，烟气经过活性炭吸附净化后达标排放，吸附了污染物的活性炭经解析塔解析后循环利用。吸附了污染物的活性炭进入解析塔，解析塔主要包括加热段和冷却段，由多管换热器组成，解析塔的作用是脱除活性炭中的SO2和吸附的其它杂质。活性炭在解析塔加热段被加热至390-450℃，释放或者分解吸附的污染物，从而达到活性炭再生的目的，加热段的调节通过改变进入换热器的加热空气入口温度实现。加热空气的加热器为高炉煤气燃烧器***，例如热风炉11-2。通过在热风炉11-2燃烧高炉煤气和空气的混合物，产生温度高达500℃左右的热气进入解析塔11-1的换热管，进而对解析塔中的活性炭进行换热保证活性炭完全解析，被活性炭吸附的SO2释放出来，生成富含SO2的气体送至制盐工段。而进入解析塔11-1的热烟气经换热后降至280-320℃，之后从解析塔11-1的换热管流出，且通过热循环风机12流入闪蒸混合器10。
优选地，通过热循环风机12流入闪蒸混合器10的热烟气与雾化的废水(雾滴)逆流混合，可增强接触面积，加大蒸发面积。雾化后的废水与解析塔引出的280-320℃的热气在闪蒸混合器10内充分混合，热烟气将雾化的脱硫废水蒸发成混合烟气和固体颗粒(可含微量例如小于1wt％的水)，蒸发形成的混合烟气和固体颗粒随烟气进入气固分离装置，例如旋风分离器13进行气固分离，所得到固体颗粒的主要成分为硫酸钙和硫酸钠。闪蒸混合器出口的混合烟气温度根据水量不同稍有变化，温度范围为120-150℃，烟气温度高于酸露点，因而不会造成设备的腐蚀。
Claims (10)
1.一种活性焦脱硫脱硝富气资源化所产生废水的处理***，其特征在于，包括：
预处理装置、雾化装置、蒸发装置和气固分离装置；所述预处理装置和蒸发装置之间通过所述雾化装置相连通，所述蒸发装置的出口和所述气固分离装置的入口相连；所述蒸发装置与活性炭烟气脱硫脱硝中解析塔换热管的烟气出口相连通，从所述解析塔换热管的烟气出口流入所述蒸发装置的烟气用于所述蒸发装置的热源。
2.根据权利要求1所述的活性焦脱硫脱硝富气资源化所产生废水的处理***中，其特征在于，所述解析塔换热管的烟气出口和所述蒸发装置的烟气入口之间设置有烟气循环单元，优选地，所述烟气循环单元为热循环风机。
3.根据权利要求1所述的活性焦脱硫脱硝富气资源化所产生废水的处理***中，其特征在于，所述预处理装置沿废水流经方向包括缓冲单元、pH调节池和两级澄清单元；所述pH调节池的废水入口和所述缓冲单元的废水出口相连，所述pH调节池的废水出口和所述两级澄清单元的废水入口相连。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的活性焦脱硫脱硝富气资源化所产生废水的处理***中，其特征在于，所述两级澄清单元沿废水流经方向包括依次相连的一级絮凝反应池、一级澄清池、二级絮凝反应池和二级澄清池；优选地，所述预处理装置还包括压滤单元，更优选地，所述压滤单元为板框压滤机；进一步优选地，所述一级澄清池和二级澄清池的底部污泥出口与所述板框压滤机的入口相连，所述板框压滤机的出水口与所述一级澄清池的入水口相连。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的活性焦脱硫脱硝富气资源化所产生废水的处理***中，其特征在于，所述雾化装置包括压缩气体储存单元和雾化喷嘴，所述压缩气体储存单元与所述雾化喷嘴相连；优选地，所述雾化喷嘴与所述二级澄清池的出水口相连；优选地，所述雾化喷嘴设置于所述蒸发装置中，更优选地，所述雾化喷嘴的开口方向和流入所述蒸发装置的烟气的流向相对；所述雾化喷嘴的数量为多个，相邻两个所述雾化喷嘴的间距为0.2m-0.3m。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的活性焦脱硫脱硝富气资源化所产生废水的处理***中，其特征在于，所述蒸发装置为闪蒸混合器；
优选地，所述气固分离装置为旋风分离器。
7.一种活性焦脱硫脱硝富气资源化所产生废水的处理方法，其特征在于，包括：
预处理步骤：将所述废水进行预处理，得到被净化的废水；
雾化步骤：对所述被净化的废水进行雾化，得到雾化后的废水；
蒸发步骤：采用活性炭烟气脱硫脱硝中解析塔的换热管流出的热烟气对所述雾化后的废水进行蒸发，得到混合烟气和固体颗粒，之后对所述混合烟气和固体颗粒进行气固分离。
8.根据权利要求7所述的活性焦脱硫脱硝富气资源化所产生废水的处理方法，其特征在于，在所述预处理步骤中，所述预处理具体为：向所述废水中加入石灰浆液以对所述废水的PH进行调节，之后加入碳酸盐进行反应，然后进行沉淀、澄清；
优选地，调节所述废水的PH为9-10；
优选地，所述碳酸盐为碳酸钠；
优选地，通过加入絮凝剂与助凝剂进行所述沉淀；更优选地，所述絮凝剂与助凝剂为PAC和PAM。
9.根据权利要求7所述的活性焦脱硫脱硝富气资源化所产生废水的处理方法，其特征在于，在所述雾化步骤中，所述雾化的过程具体为：将压缩空气和所述被净化的废水混合，之后通过雾化喷嘴，即得到所述雾化后的废水；
优选地，所述雾化后的废水的雾滴直径为30μm-50μm；
优选地，所述雾化后的废水的雾滴的速度为40-60m/s。
10.根据权利要求7所述的活性焦脱硫脱硝富气资源化所产生废水的处理方法，其特征在于，在所述蒸发步骤中，所述热烟气的温度为280-320℃；
优选地，所述热烟气与所述雾化后的废水逆流混合进行所述蒸发；
优选地，所述混合烟气的温度为120-150℃。
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