公布日：2023.04.07
申请日：2021.08.04
分类号：C02F9/00(2023.01)I;C02F11/122(2019.01)I;C02F11/121(2019.01)I;C01C1/24(2006.01)I;C02F103/18(2006.01)N;C02F101/20(2006.01)N;C02F101/14(2006.01)N;
C02F1/52(2023.01)N;C02F1/56(2023.01)N;C02F1/44(2023.01)N;C02F5/08(2023.01)N;C02F1/04(2023.01)N;C02F1/72(2023.01)N
摘要
本发明提供一种活性焦或活性炭脱硫脱硝后富硫气体废水的净化处理装置及工艺，该装置包括依次相连通的污泥浓缩单元、COD去除单元、离子去除单元、水体软化单元、絮凝单元、膜过滤单元、蒸发结晶单元和除尘收集单元；各个单元依次用于去除富硫气体废水中的悬浮物并浓缩废水；用于降低浓缩废水的COD；用于去除浓缩废水中的重金属离子和氟离子；用于去除浓缩废水中的钙、镁离子；用于去除浓缩废水中产生的悬浮物；用于去除浓缩废水中的细小悬浮物；用于析出副产品硫酸铵盐类；用于收集副产品硫酸铵盐类。采用该净化处理装置和方法，富硫气体废水在经过浓缩和蒸发结晶后，液相被完全除去，不产生多余废水排放，且能够获得副产品硫酸铵盐类。
权利要求书
1.一种活性焦或活性炭脱硫脱硝后富硫气体废水的净化处理装置，该净化处理装置包括依次相连通的污泥浓缩单元、COD去除单元、离子去除单元、水体软化单元、絮凝单元、膜过滤单元、蒸发结晶单元和除尘收集单元；所述污泥浓缩单元用于去除富硫气体废水中的悬浮物并浓缩废水；所述COD去除单元用于降低浓缩废水的COD；所述离子去除单元用于去除浓缩废水中的重金属离子和氟离子；所述水体软化单元用于去除浓缩废水中的钙、镁离子；所述絮凝单元用于去除浓缩废水中产生的悬浮物；所述膜过滤单元用于去除浓缩废水中的细小悬浮物；所述蒸发结晶单元用于析出副产品硫酸铵盐类；所述除尘收集单元用于收集副产品硫酸铵盐类。
2.根据权利要求1所述的净化处理装置，其中，所述污泥浓缩单元包括压滤机和重力浓缩罐；所述重力浓缩罐与收集富硫气体废水的二氧化硫捕集喷淋塔相连通；所述压滤机与COD去除单元相连通。
3.根据权利要求1所述的净化处理装置，其中，所述COD去除单元包括芬顿反应塔；所述芬顿反应塔分别与所述污泥浓缩单元、所述离子去除单元相连通。
4.根据权利要求1所述的净化处理装置，其中，所述离子去除单元包括重金属离子和氟离子去除塔；所述重金属离子和氟离子去除塔分别与所述COD去除单元、所述水体软化单元相连通；优选地，所述离子去除单元还包括第一澄清塔；所述重金属离子和氟离子去除塔、所述第一澄清塔和所述污泥浓缩单元依次相连通。
5.根据权利要求1所述的净化处理装置，其中，所述水体软化单元包括水体软化塔；所述水体软化塔分别与所述离子去除单元、所述絮凝单元相连通；优选地，所述水体软化单元还包括第二澄清塔；所述水体软化塔、所述第二澄清塔和所述污泥浓缩单元依次相连通。
6.根据权利要求1所述的净化处理装置，其中，所述絮凝单元包括絮凝塔；所述絮凝塔分别与所述水体软化单元、所述膜过滤单元相连通；优选地，所述絮凝单元还包括第三澄清塔；所述絮凝塔、所述第三澄清塔和所述污泥浓缩单元依次相连通。
7.根据权利要求1所述的净化处理装置，其中，所述膜过滤单元包括超滤膜过滤器；所述超滤膜过滤器分别与所述絮凝单元、所述膜过滤单元相连通；优选地，所述膜过滤单元还包括第四澄清塔；所述超滤膜过滤器、所述第四澄清塔和所述污泥浓缩单元依次相连通。
8.根据权利要求1所述的净化处理装置，其中，所述蒸发结晶单元包括蒸发结晶塔；所述蒸发结晶塔分别与所述膜过滤单元、所述除尘收集单元相连通；优选地，所述蒸发结晶单元还包括加热炉，所述加热炉与所述蒸发结晶塔相连通；优选地，所述蒸发结晶单元与所述膜过滤单元相连通的管路上设置有雾化装置。
9.根据权利要求1所述的净化处理装置，其中，所述除尘收集单元包括除尘器；所述除尘器与所述蒸发结晶单元相连通。
10.根据权利要求1所述的净化处理装置，其中，该净化处理装置还包括氨站设备；所述氨站设备分别与所述离子去除单元、所述水体软化单元和所述除尘收集单元相连通。
11.一种活性焦或活性炭脱硫脱硝后富硫气体废水的净化处理方法，采用权利要求1～10任一项所述的净化处理装置，其包括以下步骤：来自二氧化硫捕集喷淋塔收集的富硫气体废水进入到污泥浓缩单元，经过污泥浓缩单元的重力浓缩和压滤处理，去除富硫气体废水中的悬浮物并降低水占比，获得浓缩废水；经由污泥浓缩单元排出的浓缩废水进入COD去除单元，调节pH值为酸性，并加入双氧水和硫酸亚铁进行芬顿反应，去除废水中有机物质，大幅度降低废水的COD值；经由COD去除单元排出的浓缩废水进入离子去除单元，通入氨气调节pH值为碱性，并加入石灰乳液，通过反应沉淀去除浓缩废水中的重金属离子和氟离子；经由离子去除单元分离排出的浓缩废水进入水体软化单元，通入氨气调节pH值为碱性，并加入除硬试剂软化水体，去除钙、镁离子，降低浓缩废水的硬度；经由水体软化单元分离排出的浓缩废水进入絮凝单元，投加絮凝剂，通过絮凝去除上一步工艺中产生的悬浮物质；经由絮凝单元分离排出的浓缩废水进入膜过滤单元，通过超滤膜过滤器去除浓缩废水中的细小悬浮物；经由膜过滤单元分离排出的浓缩废水进入蒸发结晶单元，引入高温气体热源，通过蒸发结晶析出副产品硫酸铵盐类；经由蒸发结晶单元析出的副产品硫酸铵盐类进入除尘收集单元收集，挥发的氨气回收利用，从而实现富硫气体废水的净化处理。
12.根据权利要求11所述的净化处理方法，其中，所述COD去除单元中，通过加入酸性药剂调节pH值为3～4，加入的酸性药剂为质量浓度为3％～10％的稀硫酸。
13.根据权利要求11所述的净化处理方法，其中，所述离子去除单元中，所述氨气来自氨站设备产生的氨气，调节pH值为8～10；优选地，利用第一澄清塔实现离子去除单元中的固相沉淀与浓缩废水的分离；固相沉淀进入污泥浓缩单元。
14.根据权利要求11所述的净化处理方法，其中，所述水体软化单元中，所述氨气来自氨站设备产生的氨气，调节pH值为9～11；优选地，所述除硬试剂包括质量浓度为12％～25％的碳酸钠溶液；优选地，利用第二澄清塔实现水体软化单元中的固相沉淀与浓缩废水的分离，固相沉淀进入污泥浓缩单元。
15.根据权利要求11所述的净化处理方法，其中，所述絮凝单元中，所述絮凝剂包括PAM絮凝剂和/或PAC絮凝剂；优选地，利用第三澄清塔实现絮凝单元中的固相沉淀与浓缩废水的分离，固相沉淀进入污泥浓缩单元。
16.根据权利要求11所述的净化处理方法，其中，所述膜过滤单元中，利用第四澄清塔实现膜过滤单元中的固相沉淀与浓缩废水的分离，固相沉淀进入污泥浓缩单元。
17.根据权利要求11所述的净化处理方法，其中，所述蒸发结晶单元中，所述高温气体热源来自活性焦或活性炭脱硫脱硝系统的加热炉；优选地，经由膜过滤单元分离排出的浓缩废水通过雾化装置的雾化喷头加热喷入至蒸发结晶单元中，压力为0.4～0.8MPa。
发明内容
针对活性焦(炭)脱硫脱硝后富硫气体废水的净化处理，本发明的第一目的在于提供一种活性焦或活性炭脱硫脱硝后富硫气体废水的净化处理装置；本发明的第二目的在于提供一种活性焦或活性炭脱硫脱硝后富硫气体废水的净化处理工艺。
本发明的目的通过以下技术手段得以实现：
一方面，本发明提供一种活性焦或活性炭脱硫脱硝后富硫气体废水的净化处理装置，该净化处理装置包括依次相连通的污泥浓缩单元、COD去除单元、离子去除单元、水体软化单元、絮凝单元、膜过滤单元、蒸发结晶单元和除尘收集单元；
所述污泥浓缩单元用于去除富硫气体废水中的悬浮物并浓缩废水；
所述COD去除单元用于降低浓缩废水的COD；
所述离子去除单元用于去除浓缩废水中的重金属离子和氟离子；
所述水体软化单元用于去除浓缩废水中的钙、镁离子；
所述絮凝单元用于去除浓缩废水中产生的悬浮物；
所述膜过滤单元用于去除浓缩废水中的细小悬浮物；
所述蒸发结晶单元用于析出副产品硫酸铵盐类；
所述除尘收集单元用于收集副产品硫酸铵盐类。
上述的净化处理装置中，优选地，所述污泥浓缩单元包括压滤机和重力浓缩罐；所述重力浓缩罐与收集富硫气体废水的二氧化硫捕集喷淋塔相连通；所述压滤机与COD去除单元相连通。
本发明的净化处理装置中，二氧化硫捕集喷淋塔通过喷淋浓度小于10％的稀硫酸溶液，优选采用3％～6％的稀硫酸溶液使最多的SO2进入液相生产酸性废水，将活性焦或活性炭脱硫脱硝装置产生的富硫气体捕集获得富硫气体废水。本发明的污泥浓缩单元通过压滤机和重力浓缩罐能够有效去除捕集至废水中的悬浮物，浓缩废水，有效减少蒸发系统能源负荷，降低浓缩过程的设备成本和运行成本，通过压滤机能够大大提升过滤速度和悬浮物的去除率；此外，所述污泥浓缩单元用于回收离子去除单元、水体软化单元、絮凝单元、膜过滤单元产生的固相。
上述的净化处理装置中，优选地，所述COD去除单元包括芬顿反应塔；所述芬顿反应塔分别与所述污泥浓缩单元、所述离子去除单元相连通。
本发明的COD去除单元利用芬顿反应能够大幅降低废水的COD值。
上述的净化处理装置中，优选地，所述离子去除单元包括重金属离子和氟离子去除塔；所述重金属离子和氟离子去除塔分别与所述COD去除单元、所述水体软化单元相连通。
本发明的离子去除单元主要用于沉淀去除Pb2+、Hg2+等重金属离子和F-等。
上述的净化处理装置中，优选地，所述离子去除单元还包括第一澄清塔；所述重金属离子和氟离子去除塔、所述第一澄清塔和所述污泥浓缩单元依次相连通。
本发明采用第一澄清塔将沉淀的重金属离子和氟离子与浓缩废水进行固液分离，固相回收至污泥浓缩单元中。
上述的净化处理装置中，优选地，所述水体软化单元包括水体软化塔；所述水体软化塔分别与所述离子去除单元、所述絮凝单元相连通。
本发明的水体软化单元通过调节pH值，加入除硬试剂去除水中Ca2+、Mg2+离子。
上述的净化处理装置中，优选地，所述水体软化单元还包括第二澄清塔；所述水体软化塔、所述第二澄清塔和所述污泥浓缩单元依次相连通。
本发明采用第二澄清塔将沉淀的Ca2+、Mg2+离子与浓缩废水进行固液分离，固相回收至污泥浓缩单元中。
上述的净化处理装置中，优选地，所述絮凝单元包括絮凝塔；所述絮凝塔分别与所述水体软化单元、所述膜过滤单元相连通。
本发明的絮凝单元通过向废水中加入絮凝剂，进一步将上游工艺中未能去除的各种悬浮物组成的碱性污泥除去，使废水中较微小悬浮物形成较大的絮凝物，进一步去除废水中的悬浮组分。
上述的净化处理装置中，优选地，所述絮凝单元还包括第三澄清塔；所述絮凝塔、所述第三澄清塔和所述污泥浓缩单元依次相连通。
本发明采用第三澄清塔将絮凝物与浓缩废水进行固液分离，固相回收至污泥浓缩单元中。
上述的净化处理装置中，优选地，所述膜过滤单元包括超滤膜过滤器；所述超滤膜过滤器分别与所述絮凝单元、所述膜过滤单元相连通。
本发明的膜过滤单元中的超滤膜过滤器由前置过滤器和滤膜系统组成，通过前置过滤器(填装有活性炭细颗粒、卵石、砂石等)进一步除去废水中的悬浮物，降低对滤膜系统元件的机械磨蚀；进一步通过滤膜系统中的超滤膜过滤废水，进一步提高废水的过滤效率。
上述的净化处理装置中，优选地，所述膜过滤单元还包括第四澄清塔；所述超滤膜过滤器、所述第四澄清塔和所述污泥浓缩单元依次相连通。
本发明采用第四澄清塔将超滤产生的固相物与浓缩废水进行固液分离，固相回收至污泥浓缩单元中。
上述的净化处理装置中，优选地，所述蒸发结晶单元包括蒸发结晶塔；所述蒸发结晶塔分别与所述膜过滤单元、所述除尘收集单元相连通。
本发明的蒸发结晶单元蒸发析出副产品硫酸铵盐类。
上述的净化处理装置中，优选地，所述蒸发结晶单元还包括加热炉，所述加热炉与所述蒸发结晶塔相连通。
上述的净化处理装置中，优选地，所述蒸发结晶单元与所述膜过滤单元相连通的管路上设置有雾化装置。通过该雾化装置实现废水以雾滴形式喷入至蒸发结晶系统中。
上述的净化处理装置中，优选地，所述除尘收集单元包括除尘器；所述除尘器与所述蒸发结晶单元相连通。
本发明的除尘收集单元收集副产品硫酸铵盐类，通过其除尘器捕集废水中析出产品盐，通过灰斗收集生成产品，产品铵盐易挥发氨气，除尘器尾部应与氨站设备连通以防止氨气逃逸。
上述的净化处理装置中，优选地，该净化处理装置还包括氨站设备；所述氨站设备分别与所述离子去除单元、所述水体软化单元和所述除尘收集单元相连通。
另一方面，本发明还提供一种活性焦或活性炭脱硫脱硝后富硫气体废水的净化处理方法，采用上述的净化处理装置，其包括以下步骤：
来自二氧化硫捕集喷淋塔收集的富硫气体废水进入到污泥浓缩单元，经过污泥浓缩单元的重力浓缩和压滤处理，去除富硫气体废水中的悬浮物并降低水占比，获得浓缩废水；
经由污泥浓缩单元排出的浓缩废水进入COD去除单元，调节pH值为酸性，并加入双氧水和硫酸亚铁进行芬顿反应，去除废水中有机物质，大幅度降低废水的COD值；
经由COD去除单元排出的浓缩废水进入离子去除单元，通入氨气调节pH值为碱性，并加入石灰乳液，通过反应沉淀去除浓缩废水中的重金属离子和氟离子；
经由离子去除单元分离排出的浓缩废水进入水体软化单元，通入氨气调节pH值为碱性，并加入除硬试剂软化水体，去除钙、镁离子，降低浓缩废水的硬度；
经由水体软化单元分离排出的浓缩废水进入絮凝单元，投加絮凝剂，通过絮凝去除上一步工艺中产生的悬浮物质；
经由絮凝单元分离排出的浓缩废水进入膜过滤单元，通过超滤膜过滤器去除浓缩废水中的细小悬浮物；
经由膜过滤单元分离排出的浓缩废水进入蒸发结晶单元，引入高温气体热源，通过蒸发结晶析出副产品硫酸铵盐类；
经由蒸发结晶单元析出的副产品硫酸铵盐类进入除尘收集单元收集，挥发的氨气回收利用，从而实现富硫气体废水的净化处理。
本发明的净化处理方法中所采用石灰乳液用于与欲去除的离子产生沉淀，石灰乳液的添加量根据废水中氟离子和重金属离子的浓度适当添加，不应大幅过量，否则易产生大量黏性沉淀阻塞管道通路。
上述的净化处理方法中，优选地，所述COD去除单元中，通过加入酸性药剂调节pH值为3～4，加入的酸性药剂为质量浓度为3％～10％的稀硫酸。
上述的净化处理方法中，优选地，所述离子去除单元中，所述氨气来自氨站设备产生的氨气，调节pH值为8～10。
上述的净化处理方法中，优选地，利用第一澄清塔实现离子去除单元中的固相沉淀与浓缩废水的分离；固相沉淀进入污泥浓缩单元。
上述的净化处理方法中，优选地，所述水体软化单元中，所述氨气来自氨站设备产生的氨气，调节pH值为9～11。
上述的净化处理方法中，优选地，所述除硬试剂包括质量浓度为12％～25％的碳酸钠溶液。
上述的净化处理方法中，优选地，利用第二澄清塔实现水体软化单元中的固相沉淀与浓缩废水的分离，固相沉淀进入污泥浓缩单元。
上述的净化处理方法中，优选地，所述絮凝单元中，所述絮凝剂包括PAM絮凝剂和/或PAC絮凝剂。
上述的净化处理方法中，优选地，利用第三澄清塔实现絮凝单元中的固相沉淀与浓缩废水的分离，固相沉淀进入污泥浓缩单元。
上述的净化处理方法中，优选地，所述膜过滤单元中，利用第四澄清塔实现膜过滤单元中的固相沉淀与浓缩废水的分离，固相沉淀进入污泥浓缩单元。
上述的净化处理方法中，优选地，所述蒸发结晶单元中，所述高温气体热源来自活性焦或活性炭脱硫脱硝系统的加热炉。
上述的净化处理方法中，优选地，经由膜过滤单元分离排出的浓缩废水通过雾化装置的雾化喷头加热喷入至蒸发结晶单元中，压力为0.4～0.8MPa。加压的介质压缩气体采用氮气或空气。
本发明的净化处理工艺中，利用污泥浓缩单元压滤分离的固相的主要成分为活性焦(炭)粉末的酸性污泥，记为M1；利用离子去除单元中的第一澄清塔分离的固相主要成分为重金属氢氧化物和CaF2的碱性污泥，记为M2；利用水体软化单元中的第二澄清塔分离的固相主要成分为碳酸钙镁的碱性污泥，记为M3；利用絮凝单元中的第三澄清塔分离的固相上游工艺中未能去除的各种悬浮物组成的碱性污泥，记为M4；利用膜过滤单元中的第四澄清塔分离的固相主要为进一步去除的悬浮物和少量的碱性污泥，即为M5。整个装置净化处理工艺产生的M1、M2、M3、M4和M5固相回收至污泥浓缩单元储存，定期清理。
本发明的有益效果：
采用本发明的净化处理装置和方法，富硫气体废水在经过浓缩和蒸发结晶后，液相被完全除去，不产生多余废水排放，且能够获得副产品硫酸铵盐类；此外本发明的经过处理过程中，利用氨气中和富硫气体酸性废水，能够直接从脱硫脱硝氨站获取。
（发明人：李春晓;崔岩;王建华;邱明英;张艺峰;任乐）
