CN111892113A - 一种兼具氨氮吹脱功能的脱硫废水处理*** - Google Patents

Abstract

本发明提供一种兼具氨氮吹脱功能的脱硫废水处理***，包括依次连接的预处理单元、软化单元和氨氮吹脱单元；预处理单元用于对脱硫废水进行预处理；软化单元用于对预处理后的脱硫废水进行致垢离子降低处理；氨氮吹脱单元用于对软化处理后的脱硫废水进行氨氮吹脱处理；氨氮吹脱单元包括软化产水箱、氨氮吹脱塔、废气收集装置和脱氨产水箱；软化单元连接软化产水箱的进水口；软化产水箱的出水口连接氨氮吹脱塔的进水口；软化产水箱设有吹脱助剂进料口；氨氮吹脱塔的排气口连接废气收集装置；氨氮吹脱塔出水口连接脱氨产水箱。该***可在较低pH值，较低气液比，无需加热条件下，一级吹脱产水氨氮达标，脱氨气体直接回用于烟气脱硝，减少脱硝喷氨量。

Description

一种兼具氨氮吹脱功能的脱硫废水处理***

技术领域

本发明涉及废水处理技术领域，特别涉及一种兼具氨氮吹脱功能的脱硫废水处理***。

背景技术

以煤作为燃料的燃煤电厂，在燃烧过程中会产生烟尘、二氧化硫、NOx等有害物质。为了控制排放烟气中的NOx，我国燃煤电厂普遍实施了烟气脱硝工艺，由于氨逃逸，导致烟气脱硫废水中的氨氮普遍超标。脱硫废水是燃煤电厂经常性废水中水质成分复杂多变、波动频繁、难以处理的废水一类，兼具腐蚀性强、高含盐、高硬度、高悬浮物，含有COD、重金属、氟化物、硫化物、氨氮、硝酸盐、亚硝酸盐、硅等特点，尤其含有国家及世卫组织严格控制的一类污染物Pb、Cd、Cr、Ni、Hg等重金属及类金属离子，水温50℃左右，直接外排对环境的污染很大，需要处理达到相应的标准方可排放。

我国于2018年颁布的《DL/T5046-2018发电厂废水治理设计技术规程》中提出“脱硫废水宜处理回用，当环评允许时，应处理后达标排放”和“当有零排放要求时，应对脱硫废水进行深度处理”的相关要求。我国目前脱硫废水达标排放执行的标准是《火电厂石灰石-石膏湿法脱硫废水水质控制指标》(DL/T997-2006)和GB8978-1996《污染物综合排放标准》。

目前，达标排放处理工艺，主要有物理沉淀法、化学沉淀法、生物处理法、零价铁法等，工业应用的主流工艺为化学沉淀法。欧盟议会和理事会颁布的最佳可行性技术中主要包括中和、絮凝以及过滤澄清技术；美国环保局颁布的最佳可行性技术中主要包括物理沉淀法、化学沉淀法、生物处理法、人工湿地；我国燃煤电厂普遍采用化学沉淀法。由于燃煤电厂脱硫废水水质成分复杂多变，国内外普遍采用多级处理工艺去除水体污染物，工艺流程长，设备投资大，运行费用高。

专利CN201721234076.6，公开了一种新型脱硫废水高效絮凝处理***，提出的高效絮凝工艺技术实现了只投加一种复合型高效絮凝药剂、一小时完成制水，由于高效絮凝技术可大幅度缩短工艺流程，降低设备投资和运行费用，是燃煤电厂脱硫废水的高效低成本预处理工艺技术。

然而，上述脱硫废水高效絮凝处理***并无法脱除脱硫废水中的氨氮。因此，亟待一种兼具氨氮吹脱功能的脱硫废水处理***。

发明内容

为解决背景技术中提到的目前脱硫废水高效絮凝处理***并无法脱除脱硫废水中的氨氮的问题，本发明提供一种兼具氨氮吹脱功能的脱硫废水处理***，包括依次连接的预处理单元、软化单元和氨氮吹脱单元；

所述预处理单元用于对脱硫废水进行预处理；

所述软化单元用于对预处理后的脱硫废水进行致垢离子降低处理；

所述氨氮吹脱单元用于对软化处理后的脱硫废水进行氨氮吹脱处理；

所述氨氮吹脱单元包括软化产水箱、氨氮吹脱塔、废气收集装置和脱氨产水箱；所述软化单元连接所述软化产水箱的进水口；所述软化产水箱的出水口连接所述氨氮吹脱塔的进水口；所述软化产水箱设有吹脱助剂进料口；所述氨氮吹脱塔的排气口连接所述废气收集装置；所述氨氮吹脱塔的出水口连接所述脱氨产水箱。

进一步地，所述氨氮吹脱塔的内部自上而下依次设置有除雾机构、雾化喷淋头、填料床和气体发生机构；所述氨氮吹脱塔的排气口位于顶部；所述氨氮吹脱塔的出水口位于底部；所述雾化喷淋头连接所述软化产水箱的出水口。

进一步地，所述气体发生机构包括进气口、导流板和进气气体分布调制器；所述导流板部署于所述进气口与所述进气气体分布调制器之间；由所述进气口进入的空气经所述导流板导流流向所述进气气体分布调制器，所述进气气体分布调制器用于将空气调至为旋风流态上升；

所述进气口连接空气滤清器；所述空气滤清器连接风机；

所述进气气体分布调制器的上部和下部均为半球状，中间段为等径圆柱空管，中间段套有叶轮。

进一步地，所述填料床由若干填料层组成；自下而上，填料的单位体积比表面积逐层增加1.25-2.5倍；

所述填料床的填料为耐腐蚀抗垢塑料材料。

进一步地，所述填料床分为两部分，上部分采用规整填料，下部分采用散装填料。

进一步地，所述除雾结构包括三级屋脊式除雾器、冲洗装置和冲洗控制***；

所述冲洗控制***包括差压传感器、差压变送器和控制电路板；各级所述屋脊式除雾器的上下两侧各设有所述压差传感器；相邻两所述压差传感器连接同一所述压差变送器；所述压差变送器电连接所述控制电路板。

进一步地，各级所述屋脊式除雾器均由若干除雾器叶片组合构成；所述除雾器叶片均设置有集水倒钩；各级所述屋脊式除雾器底部均设有聚液沟槽；各所述聚液沟槽连接同一集液管道；所述集液管道连接所述氨氮吹脱塔底部。

进一步地，所述氨氮吹脱塔的排气口设有排气气体分布调制器；所述排气气体分布调制器的下部为半球形，上部和中间段为等径圆柱空管；所述排气气体分布调制器的中间段套有叶轮；所述氨氮吹脱塔的排气口部署有若干气流导向叶片。

进一步地，所述氨氮吹脱单元还包括吹脱助剂储存箱；所述吹脱助剂存储箱连接所述软化产水箱的吹脱助剂进料口。

进一步地，所述吹脱助剂储存箱贮存有氨氮吹脱助剂；以重量百分比计，所述氨氮吹脱助剂包括十八烷基三甲氧基硅烷15％-35％、氟碳型表面活性剂15％-35％、环己酮10％-30％、环戊烷10％-30％、羟甲基纤维钠盐10％-15％；十八烷基三甲氧基硅烷与氟碳型表面活性剂按1:1复配。

本发明提供的一种兼具氨氮吹脱功能的脱硫废水处理***，可在较低pH值、较低的气液比，无需加热条件下，一级吹脱产水氨氮达标，脱氨气体直接回用于烟气脱硝，同步减少脱硝喷氨量，且无需建设脱氨回收及结晶固化设施，可大幅降低设备投资及运维费用。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明提供的兼具氨氮吹脱功能的脱硫废水处理***的模块示意图；

图2为氨氮吹脱单元的模块示意图；

图3为控制***的模块示意图；

图4为氨氮吹脱塔的结构示意图；

图5为除雾结构示意图；

图6为进气气体分布调制器的结构示意图；

图7为部署在排气口的排气气体分布调制器的示意图。

附图标记：

100预处理单元 200软化单元 300氨氮吹脱单元

310软化产水箱 320氨氮吹脱塔 321除雾机构

322雾化喷淋头 323填料床 324气体发生机构

325进气气体分布调制器 326屋脊式除雾器 327冲洗装置

328差压传感器 329差压变送器 330废气收集装置

340脱氨产水箱 351聚液沟槽 352排气气体分布调制器

510人机接口站 520***网络 531预处理单元过程控制站

532软化单元过程控制站 533氨氮吹脱单元控制站

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中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作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，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须兼具特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

为了使本领域技术人员对于本发明中的氨氮吹脱助剂有更加清楚的理解，特此对氨氮吹脱助剂进行了解释，氨氮吹脱助剂可改变氨氮在脱硫废水中的赋存形态，减小NH₃与水分子间结合力，增大液相中NH₃的传质速率。溶解于脱硫废水中的NH₃和水分子之间存在多种NH₃…H₂O体系的氢键团簇结构,分子间的结合力很强，不利于NH₃从液相到气相的传质。研究表明：含有大量的O、H、OH、CH、CH₂等自由基和活性基团的物质,一方面，通过静电引力和斥力作用改变废水中NH₃…H₂O体系氢键团簇结构,打破废水中原有NH₃…H₂O体系的氢键团簇结构，破坏水分子与NH₃分子间的结合力,使NH₃分子彻底摆脱水分子的结合力,几乎全部从废水中分离出来。另一方面，能增大液相中NH₃的传质速率,加快NH₃在液相中的传质过程。由于氨氮吹脱助剂，改变了氨氮在脱硫废水中的赋存形态，减小了NH₃与水分子间结合力，增大了液相中NH₃的传质速率。可在较低pH值(pH≤10)、较低的气液比(1500：1)下，一级吹脱产水氨氮降至≤5mg/L。且一般而言，脱氨水pH值≤9，无需投加酸液(如：盐酸)调节pH值，即可满足排放标准。

如图1所示，本发明提供一种兼具氨氮吹脱功能的脱硫废水处理***，包括依次连接的预处理单元100、软化单元200和氨氮吹脱单元300；

所述预处理单元100用于对脱硫废水进行预处理；

所述软化单元200用于对预处理后的脱硫废水进行致垢离子降低处理；

所述氨氮吹脱单元300用于对软化处理后的脱硫废水进行氨氮吹脱处理；

所述氨氮吹脱单元300包括软化产水箱310、氨氮吹脱塔320、废气收集装置330和脱氨产水箱340；所述软化单元200连接所述软化产水箱310的进水口；所述软化产水箱310的出水口连接所述氨氮吹脱塔320的进水口；所述软化产水箱310设有吹脱助剂进料口；所述氨氮吹脱塔320的排气口连接所述废气收集装置330；所述氨氮吹脱塔320的出水口连接所述脱氨产水箱340。

具体实施时，如图1-图3所示，预处理单元100采用专利201721234076.6一种新型脱硫废水高效絮凝处理***，或专利201721240150.5一种造粒澄清脱硫废水处理***所述的工艺***所述的工艺***，利用环境微纳米污染物及其微界面行为，采用高效絮凝工艺技术，只直接投加一种复合型高效絮凝药剂、经絮凝反应可有效去除废水中的悬浮物、氟化物、硫化物、重金属离子,降低化学耗氧量,并有效调节pH值，经澄清后产水达到和优于DL/T997—2006标准，一小时完成制水，可大幅度缩短工艺流程，降低设备投资和运行费用，详见该专利描述。

预处理单元100产水自溢流至软化单元200，软化单元200采用传统石灰-碳酸钠软化技术降低脱硫废水中钙镁等致垢离子。软化单元200为两级反应沉淀+澄清工艺，在一级反应器中投加氢氧化钙调节废水pH值，使脱硫废水中部分重金属离子、Mg²⁺和硅等污染物及部分致垢离子产生沉淀；二级反应器中投加碳酸钠，使废水中的Ca²⁺形成碳酸钙沉淀，去除废水中Ca²⁺，最终通过沉淀澄清池进行固液分离，污泥单独进行处理，最终实现脱硫废水的软化预处理效果。该工艺对废水中的硅也有较好的去除效果，硅含量的降低主要是由于随着Ca(OH)₂的加入，形成了许多具有极大活性表面积的Mg(OH)₂沉淀物，其能够大量吸附溶液中的中的SiO₂，从而发生化学反应，化学反应式为2SiO₂+Mg(OH)₂＝Mg(HSiO₃)₂。另外，脱硫废水中SO₄ ^2-、F^-也会和石灰中钙离子结合生成CaSO₄与CaF₂，沉淀去除。为了后续工艺氨氮吹脱的需要，一般把pH值调到10。

软化单元200将化学软化泥浆与预处理絮凝泥浆混合并泵送至脱水机400脱水(与预处理单元100共用)，脱水机400滤液返回“一步法”高效絮凝装置废水入口循环处理，脱水机400产生的泥饼作为固废废弃处置。

脱硫废水原水经预处理、软化处理，并调节软化产水PH至10后，由软化产水泵送至软化产水箱310，按10-20mg/L投加氨氮吹脱助剂，并充分混合均匀。软化产水箱310将处理后的脱硫废水输送至氨氮吹脱塔320进行氨氮吹脱处理，处理后的含氮空气经由氨氮吹脱塔320的排气口进入废气收集装置330，脱氨水经由氨氮吹脱塔320的出水口进入脱氨产水箱340。

进一步地，该脱硫废水处理***的控制***采用分布式控制***，***结构划分为最基本的三大部分：人机接口站510、***网络520和过程控制站。采用冗余容错双环快速以太网作为***的主干实时网络。

过程控制站置于脱硫废水预处理单元、软化单元、氨氮吹脱单元中，包括预处理单元过程控制站531、软化单元过程控制站532和氨氮吹脱单元控制站533，执行监测、监视，以及就地/自动控制，通过100Mbps冗余容错以太网连接至以太网交换机，人机接口站与以太网交换机相连。

人机接口站510，运行操作人员通过人机接口界面，可监视预处理单元100、软化单元200、氨氮吹脱单元300的运行参数、状态、报警、运行视频，分析各种参数的变化趋势，追忆各种参数的历史记录等；运行操作人员通过人机接口界面，可调节预处理单元100、软化单元200、氨氮吹脱单元300的参数、状态设置，运行方式、控制逻辑；运行操作人员通过人机接口界面，控制操作预处理单元100、软化单元200、氨氮吹脱单元300的运行方式、设备启停等。

***网络520，为100Mbps冗余容错以太网，用于人机接口站510与预处理单元过程控制站531、软化单元过程控制站532和氨氮吹脱单元控制站533之间、以及各过程控制站之间的通信。

预处理单元过程控制站531、软化单元过程控制站532和氨氮吹脱单元控制站533，用于实现测量数据的采集、过程参数的控制及操作、设备故障的报警和联锁、各种就地控制功能。

需要说明的是，本发明不涉及程序的改进，本领域技术人员可以根据具体需要，选择现有的工业控制***进行应用，由于不涉及本发明的创新点，同样属于普遍常用的控制***，本发明不再进行赘述。

在实施上述实施例时，优选地，所述氨氮吹脱塔320的内部自上而下依次设置有除雾机构321、雾化喷淋头322、填料床323和气体发生机构324；所述氨氮吹脱塔320的排气口位于顶部；所述氨氮吹脱塔320的出水口位于底部；所述雾化喷淋头322连接所述软化产水箱310的出水口。

具体实施时，如图4-图7所示，氨氮吹脱塔320内自上而下依次部署有除雾机构321、雾化喷淋头322、填料床323和气体发生机构324；

除雾机构321用于高效去除气体中的细微液滴；

雾化喷淋头322与软化产水箱310通过管道连接；

填料床323填充有填料，含氨废水雾化喷淋自上而下，一方面，含氨废水雾化并在高表面积填料表面形成微米级液膜，加速NH₃从液相到气相的传质；另一方面，空气逆流而上，调制成旋风流态的干燥空气，强化了这种直接传质过程，进一步增大液相中NH₃的传质速率,加速NH₃从液相到气相的传质过程，废水中氨氮被逐步吹脱，从液相进入气相；

气体发生机构324用于与外部的空气滤清器连接，由风机向空气滤清器输送空气，空气经过气体发生机构324以旋风流态上升；

使用时，空气经过空气滤清器输送至气体发生机构324，以旋风流态上升；经过软化产水箱310处理后的废水通过水泵输送至雾化喷淋头322，进行喷淋；下降的液体与上升空气在填料床323进行氨氮吹脱；脱氨水从氨氮吹脱塔320底部的出水口排出；上升的含氮气液混合体经过除雾机构321后，液滴去除，含氮空气从氨氮吹脱塔320顶部的排气口排出；

进一步地，所述气体发生机构324包括进气口、导流板和进气气体分布调制器325；所述导流板部署于所述进气口与所述进气气体分布调制器325之间；由所述进气口进入的空气经所述导流板导流流向所述进气气体分布调制器325，所述进气气体分布调制器325用于将空气调至为旋风流态上升；

所述进气口连接空气滤清器；所述空气滤清器连接风机；

所述进气气体分布调制器325的上部和下部均为半球状，中间段为等径圆柱空管，中间段套有叶轮。

具体地，气体发生机构324为通道仓，每一气体发生机构324对应一个进气口和进气气体分布调制器325；氨氮吹脱塔320可以采用单侧或多侧设置进气口，每一进气口与进气气体分布调制器325一一对应，根据实际需求设置多个气体发生机构324；进气气体分布调制器325与进气口之间通过设置导流板，导流板为曲面斜板，导流板的主要作用是将从进气口进入的水平气流调制为垂直气流导向进气气体分布调制器325，经过处理后以旋风流态上升至填料床。

需要说明的是，进气气体分布调制器325底部水平面距进气口上沿大于等于进气管的管径径。脱氨废水可经进气气体分布调制器325沉落于位于氨氮吹脱塔320下部的脱氨废水集液锥斗中。气体发生机构324上部除出风口外，其余部分均用大角度斜板密封，防止气流逃逸。气体发生机构324上沿距填料床323下沿距离由设计计算决定。

进一步地，所述填料床323由若干填料层组成；自下而上，填料的单位体积比表面积逐层增加1.25-2.5倍；

所述填料床323的填料为耐腐蚀抗垢塑料材料。

进一步地，所述填料床323分为两部分，上部分采用规整填料，下部分采用散装填料。

具体地，填料床323结构上分为若干层，一般为2-8层，常用为四层。填料材质为耐腐蚀抗垢塑料材料，常用PP聚丙烯材质。自下而上的填料层，填料的单位体积比表面积逐步增加1.25-2.5倍。填料床323分为两部分，上部分采用规整填料，下部分采用散装填料。

规整填料选用脉冲规整填料，特征在于在一盘填料内实现气液的多次脉冲，加强规整填料内气液湍动，可大幅度提高分离效率，降低阻力。脉冲规整填料根据气体在规整流道内的运动特点，在一个填料盘高内设置了1-4个脉冲区，脉冲区的气液流向与塔内的气液流向相同，气液在脉冲区为上下垂直运动。在脉冲区，上升的气流由倾斜上升方向渐变为垂直上升，然后又渐变为斜向上升，这种填料倾角变换过程形成了气液两相的一个脉冲运动。在一盘脉冲规整填料内可以根据气液负荷的大小，在一个填料单元内实现气液的多次脉冲运动，降低了填料层压降，同时气液两相在脉冲区的湍动传质，提高了分离效率。

脉冲规整填料的特点：

1、效率高，填料内气液湍动强化传质，显著提高传质效率，较普通规整填料效率可提高5％以上。

2、压降低，填料内由于气液流向的平滑过渡，有效消除了普通填料层的界面阻力，较普通规整填料压降约降低10％。

3、通量大，由于有效避免了液相在填料内部的积累，较普通规整填料通量可提高30％以上。

散装填料选用高效塑料填料，尺寸：25x30mm—83x95mm；有效比表面积：240-360m²/m³；单位体积件数：1000-6000个/m³；空隙率：45％-95％；重量：聚丙烯材质40-150kg/m³；PVDF材质80-270kg/m³；可创造液滴数：770000-2400000/m³。或者，也选用特拉瑞德环填料。

进一步地，所述除雾结构321包括三级屋脊式除雾器326、冲洗装置327和冲洗控制***；

所述冲洗控制***包括差压传感器328、差压变送器329和控制电路板；各级所述屋脊式除雾器326的上下两侧各设有所述压差传感器328；相邻两所述压差传感器328连接同一所述压差变送器329；所述压差变送器329电连接所述控制电路板。

进一步地，各级所述屋脊式除雾器326均由若干除雾器叶片组合构成；所述除雾器叶片均设置有集水倒钩；各级所述屋脊式除雾器326底部均设有聚液沟槽351；各所述聚液沟槽351连接同一集液管道；所述集液管道连接所述氨氮吹脱塔320底部。

具体地，屋脊式除雾器326由若干模块叶片组成的常规形状，叶片壁厚≥3㎜，叶片表面平整、光滑，化学、物理性能优良，防腐性能强；三级屋脊式除雾器326自下而上分别为第一级屋脊式除雾器、第二级屋脊式除雾器和第三级屋脊式除雾器；第一级屋脊式除雾器，模块叶片间距30-26mm；第二级屋脊式除雾器，模块叶片间距25-21mm；第三级屋脊式除雾器，模块叶片间距23-19mm；每一屋脊式除雾器326上方设有冲洗装置327，冲洗装置327并用管道连为一体，与冲洗总管路连接，采用脱氨水喷射冲洗；每一屋脊式除雾器326底部均设有聚液沟槽351，聚液沟槽351并用管道连为一体，用于收集液体，排至氨氮吹脱塔320底部的集液锥斗；进气口处的导流板下方为脱氨废水集液锥斗，下设排放阀，脱氨废水依靠重力流排液。

冲洗控制***通过配置有差压传感器328、差压变送器329和控制电路板，通过检测每一屋脊式除雾器326的压差，控制冲洗控制***的冲洗启停及冲洗时间，具体根据实际设计，由于采用的压差传感控制***属于工业上常用的***，本发明不再进行赘述。

进一步地，所述氨氮吹脱塔320的排气口设有排气气体分布调制器352；所述排气气体分布调制器352的下部为半球形，上部和中间段为等径圆柱空管；所述排气气体分布调制器352的中间段套有叶轮；所述氨氮吹脱塔320的排气口部署有若干气流导向叶片。

具体地，氨氮吹脱塔320的排气口设有排气气体分布调制器352，排气气体分布调制器352与进气气体分布调制器325位于同一中心线上，其主要作用是使气流被分布成绕雾化液滴旋转运动的旋风流态，实现高效传质，使进出风更加均匀，塔内空间利用率大幅提高，有效降低塔高度。氨氮吹脱塔320的排气口流速8-30m/s，可选地，氨氮吹脱塔320的排气口配置流量、压力、温度计。排气气体分布调制器352至排气口90°转弯处布置气流导向叶片，实现气体自垂直转向水平。

在实施上述实施例时，优选地，所述氨氮吹脱单元300还包括吹脱助剂储存箱；所述吹脱助剂存储箱连接所述软化产水箱310的吹脱助剂进料口。

进一步地，所述吹脱助剂储存箱360贮存有氨氮吹脱助剂；以重量百分比计，所述氨氮吹脱助剂包括十八烷基三甲氧基硅烷15％-35％、氟碳型表面活性剂15％-35％、环己酮10％-30％、环戊烷10％-30％、羟甲基纤维钠盐10％-15％；十八烷基三甲氧基硅烷与氟碳型表面活性剂按1:1复配。

需要说明的是，在实施上述实施例时，氨氮吹脱塔主要运行参数如下所述：

塔体进气温度：常温；

塔体进气流速：8-30m/s；

塔体进液温度：35-40℃；

气液比：1500：1；

填料有效比表面积：100-800m²/m³；

填料创造液滴数：≥500000个/m³；

旋风流态流速：1-4.9m/s；

塔体排气流速：8-30m/s；

运行压力：常压；

布水雾化液滴粒径：100-200μm；

进水水质要求：TSS≤70mg/L；硫酸钙过饱和指数SI≤4；油脂含量≤20mg/L；硅含量≤50mg/L；氨氮≤1500mg/L。

脱氨水质：氨氮≤5mg/L。

本发明与现有技术的比较及工艺的先进性，具体如下所述：

1、预处理的比较如表1、表2和表3所示,

表1工艺技术对比

表2经济性对比

表3环境效益对比

2、氨氮吹脱比较

(1)工艺技术：传统的氨氮直接吹脱工艺，1)吹脱前需要调节废水pH成强碱性(PH＞11.5)，吹脱后又需要加适量酸调节pH至9以下，酸碱消耗量大，增加处理成本；2)由于低温时氨氮去除效率低，一般需将运行温度加热至50℃左右，需废水加热设备及消耗一定量的热能；3)一般气液比为6000:1，气体消耗量大，风机能耗高，运行成本较高；4)吹脱出的氨气一般采用硫酸吸收，需建设相应的氨气吸收***和蒸发结晶设备，吹脱出的氨气经硫酸吸收生成液态硫酸铵，再经蒸发结晶生成硫酸铵粉体资源利用。5)传统的氨氮直接吹脱工艺往往需设置多级吹脱才能满足排放标准的要求，设备投资及运行费用较高。

本发明采用高表面积填料塔、氨氮高效吹脱助剂(助剂投加量小，一般为10-20mg/L，但效果显著)两项工艺技术，通过改变氨氮在脱硫废水中的赋存形态，大幅减小NH₃与水分子间结合力，强化NH₃从液相到气相的传质传质速率。1)在pH≤10的条件下即可满足氨氮吹脱运行要求，脱氨水pH值一般≤9，无需投加酸液(如：盐酸)调节pH值，即可满足排放标准。大幅降低酸碱消耗量，减少处理成本；2)鉴于脱硫废水排液温度一般为50-55℃，本发明前置工艺设备采取适当的保温措施，使软化产水温度可达35-40℃，可满足氨氮吹脱对运行温度的要求。无需投资建设加热设施，也无需消耗加热热能。进一步降低了设备投资和运行维护费用。3)本发明运行气液比为1500:1，气体消耗量仅为传统氨氮直接吹脱工艺的25％，风机投资和能耗大幅度降低，运行成本进一步减少；4)对于吹脱出的氨气，本发明采用含氨空气随燃煤电厂二次风送至炉膛用于脱硝，脱氨气体直接回用于烟气脱硝，同步减少脱硝喷氨量，无需建设相应的氨气吸收***和蒸发结晶设备，进一步降低了设备投资和运行维护费用。5)本发明可在较低pH值(pH≤10)、较低的气液比(1500：1)下，对于氨氮浓度＜1500mg/L的燃煤电厂脱硫废水，一级吹脱脱氨产水氨氮可降至≤5mg/L，即可满足排放标准要求，设备投资及运行费用较低。

(2)经济性：相比于传统的氨氮直接吹脱工艺，本发明：1)无需投资建设加热设施；气体消耗量仅为传统氨氮直接吹脱工艺的25％，风机投资大幅度降低；2)脱氨气体直接回用于烟气脱硝，且无需建设脱氨回收及结晶固化设施；3)仅需一级吹脱脱氨产水氨氮可降至≤5mg/L，即可满足排放标准要求。工艺设备简单、占地面积小，工程建设投资少；预期可降低建设投资60％以上。

相比于传统的氨氮直接吹脱工艺，本发明在pH≤10的条件下即可满足氨氮吹脱运行要求，脱氨水pH值一般≤9，无需投加酸液(如：盐酸)调节pH值，即可满足排放标准。大幅降低酸碱消耗量，尽管需按10-20mg/L投加吹脱助剂，但吨水处理吹脱助剂费用仅为0.2-0.4元，但总体上药剂费用可减少20％左右。

相比于传统的氨氮直接吹脱工艺，1)本发明充分利用脱硫废水排液温度一般为50-55℃，前置工艺设备采取适当的保温措施，实现软化产水温度可达35-40℃，可满足氨氮吹脱对运行温度的要求，无需消耗加热热能；2)本发明运行气液比为1500:1，气体消耗量仅为传统氨氮直接吹脱工艺的25％，风机能耗大幅度降低；3)本发明脱氨气体直接回用于烟气脱硝，且无需建设脱氨回收及结晶固化设施，进一步降低了设备运行能耗；4)对于氨氮浓度＜1500mg/L的燃煤电厂脱硫废水，本发明一级吹脱脱氨产水即可满足排放标准要求，无需多级吹脱，进一步降低了设备运行能耗。总体上，本发明的***能耗约为传统氨氮直接吹脱工艺***能耗的25％左右。

(3)环境效益：为了控制排放烟气的NOx，我国燃煤电厂普遍实施了烟气脱硝工艺，由于氨逃逸，导致烟气脱硫废水氨氮超标，一些电厂脱硫废水属于低浓度氨氮废水(氨氮：≤50mg/l)，通过科学合理选择絮凝剂，化学絮凝澄清产水可以达到排放标准要求；一些电厂脱硫废水属于中等浓度氨氮废水(氨氮：50-500mg/l)；少数电厂脱硫废水属于高浓度氨氮废水(氨氮：＞500mg/l)。但脱硫废水成分复杂多变，具有高含盐、高浊度、高硬度，含有重金属、氟化物、硫化物、硅、有机物等特点，致使多种氨氮脱除工艺的应用受到不同程度的限制，从而制约了燃煤电厂废水的达标排放。

本发明通过采用高表面积填料塔和氨氮助剂吹脱技术，在较低pH值(pH≤10)、较低的气液比(1500：1)下，对于氨氮浓度＜1500mg/L的燃煤电厂脱硫废水，一级吹脱脱氨水氨氮浓度≤5mg/L，满足相关排放标准，对于解决废水达标排放所面临的氨氮超标困境，具有显著的环境效益、社会效益和经济效益。

为了验证本发明提供的脱硫废水处理***的氨氮吹脱功效，本发明进行了具体的实施例进行验证，具体如下所述：

A、预处理采用专利201721234076.6一种新型脱硫废水高效絮凝处理***，详见该专利描述，来水流量5m³/h。预处理水质指标见表4，污泥含水率见表5，泥饼毒性浸出见表6。(鉴于脱硫废水排液温度为51.7℃，为保证软化单元产水水温为35-40℃，预处理单元设计时，采取了必要的保温措施)

表4来水水质指标

表5泥饼含水率

泥饼含水率(％)	标准要求	结论
			36.13	≤60％	合格

注：《城镇污水处理厂污泥处置、混合填埋用泥质》(GB/T23485-2009)要求污泥用作混合填埋时，含水率不得高于60％，用作垃圾填埋场覆盖土添加料时，污泥含水率不得高于45％。

表6脱硫废水絮凝浆液脱水泥饼毒性浸出

指标	砷	铜	锌	铅	镉
						单位	mg/L	mg/L	mg/L	mg/L	mg/L
限值	5	100	100	5	1
						测定值	0.13*10<sup>-3</sup>	2.42*10<sup>-3</sup>	ND	2.61*10<sup>-3</sup>	ND
指标	铬	铍	钡	镍	汞
						单位	mg/L	mg/L	mg/L	mg/L	mg/L
限值	15	0.02	100	5	0.1
						测定值	ND	ND	32.96*10<sup>-3</sup>	32.96*10<sup>-3</sup>	1.23*10<sup>-3</sup>

B、预处理产水自溢流至软化单元，软化单元采用传统石灰-碳酸钠软化技术降低脱硫废水中钙镁等致垢离子。软化单元为两级反应沉淀+澄清工艺，在一级反应器中投加氢氧化钙调节废水pH值，使脱硫废水中部分重金属离子、Mg²⁺和硅等污染物及部分致垢离子产生沉淀；二级反应器中投加碳酸钠，使废水中的Ca²⁺形成碳酸钙沉淀，去除废水中Ca²⁺，最终通过沉淀澄清池进行固液分离，污泥单独进行处理，最终实现脱硫废水的软化预处理效果。化学软化泥浆与预处理絮凝泥浆混合并泵送至脱水机脱水(与预处理单元共用)，脱水机滤液返回“一步法”高效絮凝装置废水入口循环处理，脱水机产生的泥饼作为固废废弃处置。

***中的药剂储存及投加设备、反应器、澄清器、泵、阀、管道等设备，均为脱硫废水处理***常规设备，并按***处理能力5m³/h要求及相关工程规范选型、设计。

鉴于脱硫废水排液温度为51.7℃，为保证软化单元产水水温35-40℃，软化单元设计时，采取了必要的保温措施。

C、脱硫废水原水经预处理、软化及处理，并调节软化产水PH至10；软化产水泵送至软化产水箱，按15mg/L投加吹脱助剂，并充分混合均匀；

所投加的吹脱助剂组分由25％十八烷基三甲氧基硅烷、25％氟碳型表面活性剂、20％环己酮、20％环戊烷和10％羟甲基纤维钠盐组成。

鉴于脱硫废水排液温度为51.7℃，通过前置工艺设备采取适当的保温措施，软化产水温度为36.8℃，可满足氨氮吹脱对运行温度的要求，无需设置加热设施。氨氮废水自塔顶雾化喷淋，环境空气自塔底鼓入，在塔内进行氨氮吹脱，含氨空气自塔顶排出，随二次风送至炉膛用于脱硝，脱氨水自塔底排出。本发明可将氨氮一次吹脱至达标排放。

氨氮吹脱塔，填料床采用四段填料层，各层体积相同，自下而上，第一层采用高效塑料散堆填料，尺寸：83x95mm；有效比表面积：240m²/m³；单位体积件数：1020个/m³；空隙率：92％；重量：聚丙烯材质105kg/m³；可创造液滴数：770000个/m³；第二、三、四层采用用脉冲规整填料，其规格如表7所示：

表7填料规格

	填料型号	比表面积m<sup>2</sup>/m<sup>3</sup>
			第二层规整填料	TJH355	355
第三层规整填料	TJH555	555
			第四层规整填料	TJH755	755

除雾器为三级屋脊式除雾器构成，第一级屋脊式除雾器，模块叶片间距28mm；第二级屋脊式除雾器，模块叶片间距23mm；第三级屋脊式除雾器，模块叶片间距21mm。

脱氨塔主要运行参数；

塔体进气温度：常温；

塔体进气流速：20m/s

塔体进液温度：36.8℃；

气液比：1500：1；

旋风流态流速：3m/s；

塔体排气流速：20m/s；

运行压力：常压；

布水雾化液滴粒径：100-200μm；

进水水质：TSS为9mg/L；硫酸钙过饱和指数SI为2.96；油脂含量为4.2mg/L；硅含量为16.8mg/L；氨氮为669.6mg/L。

所获得的脱氨水质中氨氮为3.24mg/L，而氨氮助剂吹脱的测试结果如表8所示，表8氨氮吹脱测试

根据表8的实验数据，证明本发明采用高表面积填料塔、氨氮高效吹脱助剂两项工艺技术，通过改变氨氮在脱硫废水中的赋存形态，大幅减小NH₃与水分子间结合力，强化NH₃从液相到气相的传质传质速率。实现在pH＝10、气液比1500：1，废水不加热条件下，对于氨氮浓度为669.6mg/L的燃煤电厂脱硫废水，一级吹脱脱氨产水氨氮可降至3.24mg/L，且脱氨水pH值为8.89，无需投加酸液(如：盐酸)调节pH值，即可满足排放标准。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种兼具氨氮吹脱功能的脱硫废水处理***，其特征在于：包括依次连接的预处理单元、软化单元和氨氮吹脱单元；

所述预处理单元用于对脱硫废水进行预处理；

所述软化单元用于对预处理后的脱硫废水进行致垢离子降低处理；

所述氨氮吹脱单元用于对软化处理后的脱硫废水进行氨氮吹脱处理；

所述氨氮吹脱单元包括软化产水箱、氨氮吹脱塔、废气收集装置和脱氨产水箱；所述软化单元连接所述软化产水箱的进水口；所述软化产水箱的出水口连接所述氨氮吹脱塔的进水口；所述软化产水箱设有吹脱助剂进料口；所述氨氮吹脱塔的排气口连接所述废气收集装置；所述氨氮吹脱塔的出水口连接所述脱氨产水箱。

2.根据权利要求1所述的兼具氨氮吹脱功能的脱硫废水处理***，其特征在于：所述氨氮吹脱塔的内部自上而下依次设置有除雾机构、雾化喷淋头、填料床和气体发生机构；所述氨氮吹脱塔的排气口位于顶部；所述氨氮吹脱塔的出水口位于底部；所述雾化喷淋头连接所述软化产水箱的出水口。

3.根据权利要求2所述的兼具氨氮吹脱功能的脱硫废水处理***，其特征在于：所述气体发生机构包括进气口、导流板和进气气体分布调制器；所述导流板部署于所述进气口与所述进气气体分布调制器之间；由所述进气口进入的空气经所述导流板导流流向所述进气气体分布调制器，所述进气气体分布调制器用于将空气调至为旋风流态上升；

所述进气口连接空气滤清器；所述空气滤清器连接风机；

所述进气气体分布调制器的上部和下部均为半球状，中间段为等径圆柱空管，中间段套有叶轮。

4.根据权利要求2所述的兼具氨氮吹脱功能的脱硫废水处理***，其特征在于：所述填料床由若干填料层组成；自下而上，填料的单位体积比表面积逐层增加1.25-2.5倍；

所述填料床的填料为耐腐蚀抗垢塑料材料。

5.根据权利要求4所述的兼具氨氮吹脱功能的脱硫废水处理***，其特征在于：所述填料床分为两部分，上部分采用规整填料，下部分采用散装填料。

6.根据权利要求2所述的兼具氨氮吹脱功能的脱硫废水处理***，其特征在于：所述除雾结构包括三级屋脊式除雾器、冲洗装置和冲洗控制***；

所述冲洗控制***包括差压传感器、差压变送器和控制电路板；各级所述屋脊式除雾器的上下两侧各设有所述压差传感器；相邻两所述压差传感器连接同一所述压差变送器；所述压差变送器电连接所述控制电路板。

7.根据权利要求6所述的兼具氨氮吹脱功能的脱硫废水处理***，其特征在于：各级所述屋脊式除雾器均由若干除雾器叶片组合构成；所述除雾器叶片均设置有集水倒钩；各级所述屋脊式除雾器底部均设有聚液沟槽；各所述聚液沟槽连接同一集液管道；所述集液管道连接所述氨氮吹脱塔底部。

8.根据权利要求2所述的兼具氨氮吹脱功能的脱硫废水处理***，其特征在于：所述氨氮吹脱塔的排气口设有排气气体分布调制器；所述排气气体分布调制器的下部为半球形，上部和中间段为等径圆柱空管；所述排气气体分布调制器的中间段套有叶轮；所述氨氮吹脱塔的排气口部署有若干气流导向叶片。

9.根据权利要求1所述的兼具氨氮吹脱功能的脱硫废水处理***，其特征在于：所述氨氮吹脱单元还包括吹脱助剂储存箱；所述吹脱助剂存储箱连接所述软化产水箱的吹脱助剂进料口。

10.根据权利要求9所述的兼具氨氮吹脱功能的脱硫废水处理***，其特征在于：所述吹脱助剂储存箱贮存有氨氮吹脱助剂；

以重量百分比计，所述氨氮吹脱助剂包括十八烷基三甲氧基硅烷15％-35％、氟碳型表面活性剂15％-35％、环己酮10％-30％、环戊烷10％-30％、羟甲基纤维钠盐10％-15％；十八烷基三甲氧基硅烷与氟碳型表面活性剂按1:1复配。

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