CN203754565U - 一种烟气脱硫废水的物化与生化组合处理装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型属于烟气脱硫废水处理技术领域。一种烟气脱硫废水的物化与生化组合处理装置，其特征是它包括废水缓冲池、物化处理装置、中间水箱和生化处理装置；废水缓冲池的废水输出口由管道与物化处理装置的输入端相连通；物化处理装置的输出端与中间水箱的输入口相连通，中间水箱的输出口由管道与生化处理装置的输入端相连通。该装置可在不外加碳源的情况下，高效去除废水中的氨氮。
Description
技术领域
本实用新型属于烟气脱硫废水处理技术领域，具体涉及一种采用物化法和生化法组合处理烟气脱硫废水的装置。
背景技术
随着经济发展和社会进步，环境保护越来越被重视，我国对燃煤锅炉开展了大规模的SO2治理工程，大量的脱硫装置建成投运，其中石灰石-石膏法是目前应用最广泛的湿法烟气脱硫技术，其技术成熟，吸收剂来源广泛、副产品石膏可以利用，但是石灰石-石膏法烟气脱硫也存在脱硫废水的排放问题。
烟气脱硫废水主要特征是呈弱酸性，pH值随脱硫装置流程不同有差异，但相对稳定，国内电厂废水的pH值一般为4～6.5；悬浮物固体成分含量高，一般废水浓度为1%～4%，主要是石灰石、石膏颗粒及其他重金属氧化物，易于粘结，沉淀性能良好；重金属含量高，废水中主要含有Ca2+，Mg2+，Fe2+，Al3+，其他重金属离子含量较低，同时含有汞、铅、镍、锌等重金属以及砷、氟等非金属污染物，由于脱硫废水呈弱酸性，故许多重金属离子仍有良好的溶解性。目前烟气脱硫废水的处理主要采取物化处理的方法，通过中和、沉降、絮凝等物化手段去除废水中悬浮物和重金属离子，并将pH值调到排放标准的要求。
新环保法规的颁布实施对NOX做出了更为严格的规定，烟气脱硝装置得到广泛实施，由此导致烟气脱硫废水中含有大量来自烟气脱硝装置逃逸的氮，导致废水中氨氮超标。而废水中的氨氮无法通过中和絮凝沉淀等物化手段得到去除，单独的物化处理***已经不能满足，因此需要在物化处理后增加其它方法进行处理。
废水脱氮的方法很多，有物理法、化学法、生物法等。由于种种原因，物理法、化学法的应用受到很大的限制，目前国内外主要采用生物脱氮技术。目前常用的生物脱氮的原理是通过硝化和反硝化两个相互独立的过程来实现，其中硝化需要消耗大量的氧气，反硝化则要在缺氧条件下进行，且需要一定的碳源。
然而，烟气脱硫废水水质很差，污染组分很多，悬浮物高，含盐量、Cl-、F-浓度极高，烟气脱硫脱硝废水的B/C（可生化比）值低、可生化性很差，采用普通生物处理工艺难以启动及运行，处理后的出水水质无法实现达标排放。
厌氧氨氧化是指在厌氧条件下，厌氧氨氧化菌将NH4 +-N作为电子供体，NO2 --N作为电子受体，将这两种形态的氮转化为氮气的生物过程。厌氧氨氧化工艺一种利用自养微生物降解氨氮的处理工艺，对有机碳源没有依赖，对B/C（可生化比）没有要求，因此适合于处理低B/C比值的烟气脱硫脱硝废水。
发明内容
本实用新型的目的在于提供一种烟气脱硫废水的物化与生化组合处理装置，该装置可在不外加碳源的情况下，高效去除废水中的氨氮。
为实现上述目的，本实用新型所采取的技术方案是：一种烟气脱硫废水的物化与生化组合处理装置，其特征是它包括废水缓冲池、物化处理装置、中间水箱和生化处理装置；废水缓冲池的废水输出口由管道与物化处理装置的输入端相连通（所述管道上设有阀门和泵）；物化处理装置的输出端与中间水箱的输入口相连通，中间水箱的输出口由管道与生化处理装置的输入端相连通。
所述物化处理装置包括中和箱、沉降箱、絮凝箱、浓缩/澄清器；中和箱的输入口与废水缓冲池的废水输出口相连；中和箱的废水输出口由管道与沉降箱的输入口相连，沉降箱的废水输出口由管道与絮凝箱的输入口相连，絮凝箱的输出口由管道与浓缩/澄清器的输入口相连，浓缩/澄清器通过溢流方式自流到下一级的中间水箱，浓缩/澄清器的污泥排放口由管道、泵抽走送入污泥处理***。
所述生化处理装置包括厌氧氨氧化反应器、缺氧反应器、好氧反应器和沉淀池；厌氧氨氧化反应器的输入口与中间水箱的输出口相连，厌氧氨氧化反应器的输出口由管道与缺氧反应器的输入口相连，缺氧反应器的输出口由管道与好氧反应器的输入口相连，好氧反应器的输出口由管道与沉淀池的输入口相连，沉淀池上设有澄清水排放口、活性污泥排放口。
所有管道上设有阀门，可设泵。
本实用新型的装置可采用物化处理、生化处理两段工艺，分步处理脱硫废水，尤其是前端设置了烟气脱硝装置的石灰石—石膏湿法烟气脱硫装置的废水处理，可应用于电力、冶金、环保和化工技术领域。
与传统的废水生化处理相比，本实用新型的有益效果是：
1）本实用新型特别适用于前端设置了烟气脱硝装置的石灰石—石膏湿法烟气脱硫装置的废水处理。
2）本实用新型的脱氮采用厌氧氨氧化工艺，不需外加有机碳源，不需对反应器进行曝气，可节省能耗和费用。
3）本实用新型生化过程所采用的生化细菌，在高盐度环境下同样具有很高的生物活性，仍能实现其良好的脱氮功能，处理水中Cl—的浓度可达20000ppm。
4）在不外加碳源的情况下，可高效去除废水中的氨氮，去除率达到85%以上，具有高效的特点。
附图说明
图1为本实用新型的结构框图。
图2为厌氧氨氧化反应器的结构示意图。
图3为厌氧氨氧化反应器的盖板的结构示意图。
图4为厌氧氨氧化反应器的底板的结构示意图。
图5为浓缩/澄清器（或称：澄清/浓缩器）的结构示意图。
图6为本实用新型一个实施例的工艺流程示意图。
图2-3中：1-排气口，2-保温水，3-废水进水口，4-保温水进水口，5-排泥口，6-支架，7-废水出水口Ⅰ，8-废水出水口Ⅱ，9-废水出水口Ⅲ，10-废水出水口Ⅳ，11-保温水出水口，12-预留孔Ⅰ，13-预留孔Ⅱ，14-预留孔Ⅲ，15-预留孔Ⅳ，16-螺孔，17-预留孔Ⅴ。
图5中：18-筒体，19-中心导流筒，20-刮泥机，21-栏杆，22-斜管，23-支撑。
具体实施方式
如图1所示，一种烟气脱硫废水的物化与生化组合处理装置，它包括废水缓冲池、物化处理装置、中间水箱（或称中间水池）和生化处理装置；物化处理装置包括中和箱、沉降箱、絮凝箱、浓缩/澄清器（或称污泥浓缩澄清器）；生化处理装置包括厌氧氨氧化反应器、缺氧反应器（反硝化）、好氧反应器（或称好氧生物处理器）和沉淀池；废水缓冲池（接收烟气脱硫废水）的废水输出口由管道与中和箱的输入口相连，所述管道上设有阀门和泵，中和箱的废水输出口由管道与沉降箱的输入口相连（管道上设有阀门，管道上可设泵），沉降箱的废水输出口由管道与絮凝箱的输入口相连（管道上设有阀门，管道上可设泵），絮凝箱的输出口由管道与浓缩/澄清器的输入口相连（管道上设有阀门，管道上可设泵），浓缩/澄清器通过溢流方式自流到下一级的中间水箱，浓缩/澄清器的污泥排放口由管道、泵抽走送入污泥处理***；中间水箱的输出口由管道与厌氧氨氧化反应器的输入口相连（管道上设有阀门，管道上可设泵），厌氧氨氧化反应器的输出口由管道与缺氧反应器的输入口相连（管道上设有阀门，管道上可设泵），缺氧反应器的输出口由管道与好氧反应器的输入口相连（管道上设有阀门，管道上可设泵），好氧反应器的输出口由管道与沉淀池的输入口相连（管道上设有阀门，管道上可设泵），沉淀池上设有澄清水排放口、活性污泥排放口。
如图6所示，一种烟气脱硫废水的物化与生化组合处理工艺，包括以下步骤：
1）.在前段采用物理化学的方法对烟气脱硫废水进行预处理，包括：烟气脱硫废水（烟气脱硫装置来的废水）进入废水缓冲池，然后经中和、沉降、凝聚、污泥浓缩及澄清（脱除烟气脱硫废水的悬浮物、重金属，并调节其pH值，使处理后的水质满足后续生化进水要求），得到预处理后的烟气脱硫废水；具体过程为：
①烟气脱硫废水由废水缓冲池先进入中和箱，在中和箱中加入石灰乳将pH调节为9～9.5，使烟气脱硫废水中大部分重金属形成难溶的氢氧化物沉淀出来；
②经过中和箱处理的废水，大部分的重金属离子已经生成氢氧化物沉淀，而这时部分Pb2+、Hg2＋仍以离子形态存在废水中；经过中和箱处理的废水进入沉降箱中，在沉降箱中加入有机硫（TMT-15）溶液，使Pb2+、Hg2＋与其生成更难溶的沉淀，从废水中分离出来；
所述的有机硫溶液（或称有机硫药液）为三巯基三嗪三钠盐(TMT-15)，有机硫溶液的配制浓度为13wt%～17wt%；
③经过沉降箱处理的废水进入絮凝箱，在絮凝箱中加入加聚铁及助凝剂使固体悬浮物迅速絮凝、沉降；所述的聚铁(聚合硫酸氯化铁)及助凝剂（阴离子型聚丙烯酰胺溶液,0.1wt%浓度的水溶液）的加入量分别为65～85ppm和2.5～3ppm；
④经过絮凝箱处理的废水进入澄清/浓缩器（或称：浓缩/澄清器，结构见附图5），在此絮凝物和水得到分离，絮凝物沉降在底部，在重力浓缩作用下形成浓缩的污泥；污泥通过澄清/浓缩器底部管道由泵抽走送入污泥处理***（污泥脱水后，泥饼外运）；澄清/浓缩器的上清液为预处理后的烟气脱硫废水，预处理后的烟气脱硫废水则通过溢流方式自流到下一级中间水箱（或称中间水池）；
澄清/浓缩器（结构见附图5），它包括筒体18、刮泥机20、中心导流筒19、斜管22，筒体的底部固定有支撑23，筒体18内设有刮泥机20、中心导流筒19、斜管22，废水从絮凝箱溢流出来后，通过重力作用进入到澄清浓缩器中心筒。在澄清浓缩器的进水管道上，加入助凝剂（通常为0.1wt%的阴离子型聚丙烯酰胺溶液）。助凝剂和废水在管道内混合后进入到澄清浓缩器中心筒。在絮凝箱中已经形成絮状颗粒的悬浮物，通过助凝剂的络合作用，形成粗大结实、更容易沉积的絮凝体。通过中心筒的导流作用，废水到达澄清浓缩器中部，通过后续进水的推动，废水开始缓慢上升。由于从中心筒出来以后，废水上升的截面积骤然增大，废水上升的速度也骤降。出了中心筒的废水在澄清浓缩池里面缓慢上升，而废水中已经反应生成的大颗粒絮状体依靠重力作用开始下落。上升的废水中的絮状体和下落的絮状体在穿插中相互碰撞，并通过助凝剂的作用变成更大的絮状体，最后失去活性沉积到澄清浓缩器的污泥储存区。而中心筒上下的范围内由于不断进入的废水中的絮状体和下落的絮状体不停的得到补充而形成悬浮区。废水则一直向上流动，穿过斜管区，清水区，最后漫过出水堰，通过出水管溢流到出水箱中。絮凝提则依靠重力沉积到澄清浓缩器的污泥储存区，通过刮泥机的刮板将其集中到排泥斗中，通过污泥泵定期排出至污泥脱水***进行脱水。
2）预处理后的烟气脱硫废水则通过溢流方式自流到中间水箱中，在中间水箱中注入稀盐酸将pH值调节到满足后续生化处理的要求；
所述的pH值为6.5～7.5，所述的稀盐酸的浓度为25wt%～35wt%（质量分数）；
3）.在后段采用生物化学的方法处理烟气脱硫废水，包括：中间水箱处理后的烟气脱硫废水经厌氧氨氧化、反硝化、好氧生物处理、沉淀（采用厌氧氨氧化工艺去除总氮，再将厌氧氨氧化产生的硝态氮进行反硝化脱氮，最后通过好氧生物处理去除有机物，使处理后的废水满足排放要求），经过沉淀池处理的澄清水达标排放或回用；具体过程为：
①中间水箱处理后的烟气脱硫废水进入厌氧氨氧化反应器（其结构见附图2-4），在厌氧条件下，厌氧氨氧化菌以NH4 +-N作为电子供体，NO2 --N作为电子受体，将这两种形态的氮转化为氮气；
厌氧氨氧化反应器（其结构见附图2-4），它包括器体，器体内设有废水腔，废水进水口3、废水出水口（7、8、9、10）均与废水腔相通，器体的底端设有排泥口（设阀门控制），排泥口与废水腔相通；废水腔外设有保温水腔，保温水进水口4、保温水出水口11均与保温水腔相通；
厌氧氨氧化反应器为密闭、避光的容器或池；较高的反应温度（15-40℃）；较高的进水氨氮浓度（T-N：100～800mg/L）；以氨氮为电子供体，不需外加有机碳源；不需对反应器进行曝气；
厌氧氨氧化反应条件如下：
温度：最佳温度在30-35℃；
pH:最佳pH在6.8-8.3之间，进水pH适宜维持在7.5左右，最高pH不适宜长时间超过8.5以上；
水力停留时间（HRT）：HRT是可以根据菌种的富集程度，反应器的脱氮性能来调整的；HRT可以从数天到数h不等，具体可从以下两方面来简单判定HRT的调整：①反应器脱氮性能会不会因为HRT的减小，而造成基质大量剩余，造成基质的积累（尤其是亚硝态氮）；②污泥沉降性是否会因为HRT的减小，而造成大量活性污泥的大量流失；
光照：需要避光运行；
溶解氧（DO）：厌氧氨氧化菌对DO比较敏感，较高的DO会造成反应活性受到抑制，较适宜的DO范围在0.5mg/L以下；较高DO对反应活性的抑制是可逆的，如果废水没有脱氧，则***中的硝化细菌（好氧细菌）会部分繁殖，消耗掉反应***中的DO之后，厌氧氨氧化菌再表现出反应活性。（延迟脱氮时间，造成脱氮迟缓，同时硝化菌会同厌氧氨氧化菌竞争掉一部分氨氮）；
基质浓度：氨氮和亚硝态氮的同步去除是实现厌氧氨氧化的特征（理论质量浓度比例为1：1.32），氨氮和亚硝态氮是进行厌氧氨氧化反应的基质，但是当进水氨氮和亚硝态氮浓度过高时，会抑制厌氧氨氧化的反应速率；一般认为，氨氮对反应***的影响较小，亚硝态氮不适宜超过200mg/L以上，但该抑制浓度上限会随着污泥浓度的增加、菌种的逐渐成熟而增加；
COD：厌氧氨氧化菌虽然为化能自养菌，但是能较好实现与反硝化菌的协同作用（脱COD）；一般认为COD在200mg/L左右对其***稳定性影响不大；
②经过厌氧氨氧化处理的废水进入缺氧反应器，反硝化反应是在缺氧反应器完成，它是由反硝化细菌完成的生物转化过程，即在缺氧条件下,反硝化细菌将硝化产生的亚硝酸盐氮和硝酸盐氮还原成气态氮(N2)；
缺氧反应器为密闭的容器或池；在缺氧条件下完成，由反硝化细菌完成生物转化；
反硝化菌株（即反硝化细菌）来源：菌株取自ASBR厌氧氨氧化反应器活性污泥，反应器内存在厌氧氨氧化作用的同时，NO3--N积累值极低，推测反应器中存在厌氧氨氧化作用同时也发生着反硝化作用；选取少量活性污泥，通过分离纯化得到具有高效脱氮去碳能力的反硝化菌株；
菌种名称：对菌株测序获得长度为1408bp的部分16SrDNA序列，将所得到的的菌株序列提交至GenBank中通过Blast检索，应用Mega软件，以Neighbor-Joining法绘制***发育树，确定菌株觉得部分属于假单胞菌属（Pseudomonas sp.）；
反应条件：反硝化菌的培养条件基本和厌氧氨氧化菌相似，这也是两者能实现较好协同的原因；不同之处表现在反硝化菌对较高COD具有更强亲和力，氧气对其抑制作用较厌氧氨氧化菌弱得多；
④经过缺氧反应器处理后的废水进入好氧反应器，在好氧反应器内，通过异养微生物菌降解有机物，使COD满足排放指标要求[排放指标为100mg/L(GB8978-1996)]；
好氧生物降解法是利用好氧微生物（包括兼性微生物）在有氧气存在的条件下进行生物代谢以降解有机物，使其稳定、无害化的处理方法；参与好氧降解有机物这一过程的异氧微生物种类繁多（异养微生物菌）；
好氧反应器采用廊道式推流反应器，反应器为容器或池，反应器内设置曝气、供氧，在好氧反应器内通过异养微生物菌降解有机物；
好氧反应条件如下：
微生物的营养比例：对微生物来讲，碳、氮、磷营养有一定的比例，一般为BOD5：N：P=100：5:1；
温度：好氧生物处理中的微生物（即异养微生物菌）多属中温微生物，其生长繁殖的最适温度范围为20-37℃；
pH:活性污泥法曝气池中的适宜pH为6.5-8.5；
溶解氧（DO）：好氧生物处理的溶解氧一般以2-3mg/L为宜；
④经过好氧反应处理后的废水进入沉淀池，沉淀池的主要作用是将活性污泥沉淀回流至好氧反应器，剩余活性污泥经脱水后外运，以保证好氧生物处理部分微生物的量；
⑤经过沉淀池处理的澄清水达标排放或回用。
在厌氧氨氧化反应器内采用厌氧氨氧化菌，在反硝化反应器内采用反硝化菌，在好氧生物处理反应器内采用异养微生物菌。
所述的生化处理段，所采用的生化细菌（即厌氧氨氧化菌、反硝化菌、异养微生物菌），可以承受高的盐度，处理水中Cl—的浓度为2000～20000ppm。
具有嗜盐特性的厌氧氨氧化菌种可以通过以下两个途径获得：
①直接取部分海洋底泥（海底中存在大量厌氧氨氧化菌）；
②从淡水环境中取泥，通过添加盐度逐步驯化厌氧氨氧化菌，使其具有耐盐性。
我们目前接种的菌种经鉴定主要为Anammox bacteriaum KU2，是通过在某污水处理厂选取的厌氧消化污泥中，经筛选得到的。
该工艺专门用于处理脱硫装置废水，尤其适用于在脱硫装置前端设置了烟气脱硝装置的石灰石—石膏法***产生的脱硫废水。
本发明不外加碳源并在表中所示的环境条件下，可高效去除废水中的氨氮，去除率达到85%以上。
脱硫废水入水条件
Claims (4)
1.一种烟气脱硫废水的物化与生化组合处理装置，其特征是它包括废水缓冲池、物化处理装置、中间水箱和生化处理装置；废水缓冲池的废水输出口由管道与物化处理装置的输入端相连通；物化处理装置的输出端与中间水箱的输入口相连通，中间水箱的输出口由管道与生化处理装置的输入端相连通。
2.根据权利要求1所述的一种烟气脱硫废水的物化与生化组合处理装置，其特征是：物化处理装置包括中和箱、沉降箱、絮凝箱、浓缩/澄清器；中和箱的输入口与废水缓冲池的废水输出口相连；中和箱的废水输出口由管道与沉降箱的输入口相连，沉降箱的废水输出口由管道与絮凝箱的输入口相连，絮凝箱的输出口由管道与浓缩/澄清器的输入口相连，浓缩/澄清器通过溢流方式自流到下一级的中间水箱，浓缩/澄清器的污泥排放口由管道、泵抽走送入污泥处理***。
3.根据权利要求1所述的一种烟气脱硫废水的物化与生化组合处理装置，其特征是：生化处理装置包括厌氧氨氧化反应器、缺氧反应器、好氧反应器和沉淀池；厌氧氨氧化反应器的输入口与中间水箱的输出口相连，厌氧氨氧化反应器的输出口由管道与缺氧反应器的输入口相连，缺氧反应器的输出口由管道与好氧反应器的输入口相连，好氧反应器的输出口由管道与沉淀池的输入口相连，沉淀池上设有澄清水排放口、活性污泥排放口。
4.根据权利要求1所述的一种烟气脱硫废水的物化与生化组合处理装置，其特征是：与物化处理装置的输入端相连通的管道上设有阀门和泵。
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|---|---|---|---|---|
| CN104944635A (zh) * | 2015-06-08 | 2015-09-30 | 中国石油集团工程设计有限责任公司 | 一种高浓度含汞气田废水的处理方法 |
| CN106630027A (zh) * | 2016-12-30 | 2017-05-10 | 华北电力大学（保定） | 一种电解法处理高氯脱硫废水并用于烟气汞污染治理方法及*** |
| WO2017133513A1 (zh) * | 2016-02-05 | 2017-08-10 | 大唐环境产业集团股份有限公司 | 一种脱硫废水软化处理装置及方法 |
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| CN113024011A (zh) * | 2019-12-24 | 2021-06-25 | 中冶京诚工程技术有限公司 | 一种活性炭脱硫脱硝***废水的处理方法与装置 |
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