CN203922919U - 一种活性炭脱硫脱硝制酸工艺废水处理系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型属于污水处理领域，公开了一种活性炭脱硫脱硝制酸工艺废水处理系统，包括：通过管道依次连接的废水入口、第一调碱槽、磁混凝槽、澄清器、第二调碱槽、过滤器和膜吸收装置，所述膜吸收装置连接有出水口、补酸口和吸收液排放口；所述第一调碱槽连接有石灰乳加药装置，所述磁混凝槽连接有絮凝剂加药装置，所述第二调碱槽连接有氢氧化钠加药装置，所述石灰乳加药装置、絮凝剂加药装置以及氢氧化钠加药装置均与生产水入口连接。本实用新型通过采用“磁混凝沉淀+过滤+膜吸收”的处理方式，将废水处理至可排放状态，处理过程采用膜吸收装置，将废水中的氨再次回收，降低了废水处理的成本；膜吸收装置包括多级，进一步提高了氨的回收率。
Description
技术领域
本实用新型涉及污水处理技术领域，特别涉及一种活性炭脱硫脱硝制酸工艺废水处理系统。
背景技术
活性炭脱硫脱硝工艺中，采用活性炭吸附烟气中的SO2、NOx及重金属离子等多种污染物。吸附饱和的活性碳被输送至解析塔进行高温解析；在解析塔内，SO2等酸性气体以气态的形式释放；一些重金属以气态或者粉尘态也被解析气体一起带出。
为提高脱硫脱硝效率，在上述吸附过程中会喷入理论值1.05～1.2倍的氨，因而多余的氨也在高温解析过程中从活性碳中释放出来，因此解析出来的废气富集了高浓度的SO2、NH4 +、重金属离子等污染物，以及活性炭老化磨损产生的粉尘。
为了实现资源的回收利用，富含SO2的解析废气送至制酸工段制取硫酸。由于用来制酸的解析废气中除了含有高浓度的SO2外，还富集了烧结烟气中几乎全部的其他有害杂质，为了保证硫酸产品的纯度，制酸前需用稀硫酸对废气进行洗涤净化，废气中的NH4+、金属离子以及粉尘悬浮物被转移进入稀硫酸中。该洗涤操作产生的污酸溶液即为本申请需要处理的活性炭脱硫脱硝制酸工艺废水，废水水质表见附图2。
实用新型内容
(一)要解决的技术问题
本实用新型要解决的技术问题是：为解决现有生产中，活性炭脱硫脱硝工艺产生的废水中含有大量的NH4 +、SO4 2-、重金属离子以及粉尘悬浮物，废水杂质浓度严重超标，无法直接排放，废水中大量的 离子无法回收利用的问题。
(二)技术方案
为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种活性炭脱硫脱硝制酸工艺废水处理系统，其特征在于，包括：通过管道依次连接的废水入口、第一调碱槽、磁混凝槽、澄清器、第二调碱槽、过滤器和膜吸收装置，所述膜吸收装置连接有出水口、补酸口和吸收液排放口；所述第一调碱槽连接有石灰乳加药装置，所述磁混凝槽连接有絮凝剂加药装置，所述第二调碱槽连接有氢氧化钠加药装置，所述石灰乳加药装置、絮凝剂加药装置、氢氧化钠加药装置以及补酸装置均与生产水入口连接，所述补酸装置的入口连接有补酸口；所述澄清器的出口连接有磁分离装置，所述磁分离装置的磁粉出口与磁混凝槽连接，所述磁分离装置的污泥出口与污泥池连接，所述污泥池与污泥脱水机的入口连接，所述污泥脱水机的滤液出口与第一调碱槽连接。
其中，所述过滤器与第二调碱槽之间设有相互连接的中间水槽和过滤加压泵，所述第二调碱槽与中间水槽连接，所述过滤器与过滤加压泵连接。
其中，所述过滤器包括相互连接的多介质过滤器和活性炭过滤器，所述多介质过滤器与过滤加压泵连接，所述活性炭过滤器与膜吸收装置连接。
其中，所述膜吸收装置包括吸收液循环箱和膜吸收单元，所述膜吸收单元包括原液循环箱和膜组件，所述原液循环箱的出口与膜组件的原液入口连接，所述膜吸收单元的原液出口与原液循环箱的入口连接，所述原液循环箱的另一入口与活性炭过滤器连接；所述吸收液循环箱的循环出口与膜组件的吸收液入口连接，所述膜组件的吸收液出口与吸收液循环箱的循环液入口连接，所述吸收液循环箱还分别与补酸装置和吸收液排放口连接，所述原液循环箱与补酸装置连接。
其中，所述膜吸收单元包括多级，一级原液循环箱与活性炭过滤 器和下一级原液循环箱连接，最末级原液循环箱与出水口及补酸装置连接；各级膜组件的吸收液出口均与吸收液循环箱的循环液入口连接，各级膜组件的吸收液入口均与吸收液循环箱的循环液入口连接。
其中，所述污泥脱水机为叠螺式污泥脱水机。
(三)有益效果
上述技术方案具有如下优点：本实用新型一种活性炭脱硫脱硝制酸工艺废水处理系统，通过采用“磁混凝沉淀+过滤+膜吸收”的处理方式，将活性炭脱硫脱硝工艺产生的废水处理至可排放状态，处理过程采用无二次污染的膜吸收装置，将废水中的氨再次回收并制成原料出售，降低了废水处理的成本；膜吸收装置，采用多级吸收，进一步提高了氨的回收率。
附图说明
图1是本实用新型一种活性炭脱硫脱硝制酸工艺废水处理系统的工艺流程图；
图2是本实用新型一种活性炭脱硫脱硝制酸工艺废水处理系统处理前的废水水质表；
图3是本实用新型一种活性炭脱硫脱硝制酸工艺废水处理系统处理后的出水水质表。
其中，1、生产水入口；2、石灰乳加药装置；3、絮凝剂加药装置；4、氢氧化钠加药装置；5、废水入口；6、第一调碱槽；7、磁混凝槽；8、澄清器；9、磁分离装置；10、第二调碱槽；11、中间水槽；12、多介质过滤器；13、活性炭过滤器；14、污泥脱水机；15、污泥泵；16、污泥池；17、膜吸收装置；18、原液循环箱；19、膜组件；20、吸收液循环箱；21、补酸口；22、吸收液排放口；23、出水口；24、补酸装置；25、过滤加压泵。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本实用新型的具体实施方式作进一步 详细描述。以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。
图1所示为本实用新型一种活性炭脱硫脱硝制酸工艺废水处理系统的工艺流程图，其包括：通过管道依次连接的废水入口5、第一调碱槽6、磁混凝槽7、澄清器8、第二调碱槽10、过滤器和膜吸收装置17；所述第一调碱槽6连接有石灰乳加药装置2，所述磁混凝槽7连接有絮凝剂加药装置3，所述第二调碱槽10连接有氢氧化钠加药装置4，所述石灰乳加药装置2、絮凝剂加药装置3、氢氧化钠加药装置4以及补酸装置24均与生产水入口1连接，所述补酸装置24的入口连接有补酸口21；所述澄清器8的出口连接有磁分离装置9，所述磁分离装置9的磁粉出口与磁混凝槽7连接，所述磁分离装置9的污泥出口与污泥池16连接，所述污泥池16与污泥脱水机14的入口连接，所述污泥脱水机14的滤液出口与第一调碱槽6连接。
所述过滤器与第二调碱槽10之间还设有相互连接的中间水槽11和过滤加压泵25，所述第二调碱槽10与中间水槽11连接，所述过滤器与过滤加压泵25连接。所述过滤器包括相互连接的多介质过滤器12和活性炭过滤器13，所述多介质过滤器12与过滤加压泵25连接，所述活性炭过滤器13与膜吸收装置17连接。
所述膜吸收装置17包括吸收液循环箱20和膜吸收单元，所述膜吸收单元包括原液循环箱18和膜组件19，所述原液循环箱18的出口与膜组件19的原液入口连接，所述膜吸收单元的原液出口与原液循环箱18的入口连接，所述原液循环箱18的另一入口与活性炭过滤器13连接；所述吸收液循环箱20的循环出口与膜组件19的吸收液入口连接，所述膜组件19的吸收液出口与吸收液循环箱20的循环液入口连接，所述吸收液循环箱20还分别与补酸装置24和吸收液排放口22连接，所述原液循环箱18与补酸装置24连接。
所述膜吸收单元包括多级，一级原液循环箱18与活性炭过滤器 13和下一级原液循环箱18连接，最末级原液循环箱18与出水口23及补酸装置24连接；各级膜组件19的吸收液出口均与吸收液循环箱20的循环液入口连接，各级膜组件19的吸收液入口均与吸收液循环箱20的循环液入口连接；所述污泥脱水机14为叠螺式污泥脱水机或板框压滤机。
本实用新型工艺流程的选择与确定：
图2为处理前的废水水质表，该工艺废水属于酸性废水，废水中污染物主要为超高浓度NH3-N、高浓度悬浮物和少量的重金属离子砷、铅、汞。图3为经过本实用新型一种活性炭脱硫脱硝制酸工艺废水处理系统处理后的出水水质表，根据图2和图3的对比可知，废水中氨氮含量超标五千多倍，悬浮物超标一千倍，重金属离子超标较少。因此在选择工艺流程时重点是氨氮及悬浮物的去除，其中氨氮的去除为重中之重。
由于本废水氨氮浓度极高，为将其回收，选用了膜吸收法。膜吸收法与空气吹脱法、蒸氨法和反渗透法等其他高氨氮废水处理方法比较，膜吸收法的最大特点是，可以在常温、常压的条件下浓缩并回收废水中的氨，无二次污染产生，实现了含氨废水的资源化。
为了防止废水对膜的污染，膜吸收法对进水水质有严格要求，尤其是浊度必须小于5NTU(散射浊度单位，表明仪器在与入射光成90°角的方向上测量散射光强度)，因此在废水进入膜吸收装置17之前需进行预处理以去除悬浮物及重金属离子。
在水处理工艺中，絮凝沉淀法是用以去除悬浮物及重金属离子的常规工艺，但传统的絮凝沉淀法对过高浓度或过低浓度的污染物难以实现完全去除，因此针对本废水中过高浓度的悬浮物及相对过低浓度的重金属离子，本实用新型采用磁混凝技术，即在传统混凝的基础上，向废水中添加磁粉，磁粉在搅拌下呈悬浮状态，增加了胶体颗粒间的碰撞机率，从而促进了絮体的形成；磁粉吸附在絮体内形成了磁性共 聚体，可以强化混凝效果。
采用膜吸收装置17吸收氨氮时，需将原水pH值调至强碱性(11-13)以使NH4 +转变为游离NH3；而在废水预处理阶段，为了去除废水中重金属离子，只需将废水pH调至10即可；因此本实用新型采用两步调节pH值的工艺，先加碱液将pH值调至10左右，待重金属离子与悬浮物经絮凝沉淀过程处理后，再加碱液将pH值调至11-13。
石灰乳和氢氧化钠都是常用碱剂，都可与重金属离子形成氢氧化物沉淀，但考虑到本废水中含高浓度SO3 2-及SO4 2-，因此选用石灰乳作为第一调碱槽6的调碱剂，其中OH-用于除去重金属离子，Ca2+则可与废水中的SO3 2-或SO4 2-形成沉淀物，以减少废水中的盐分含量，降低其对后续膜处理过程的影响。此外石灰乳价格相对低廉，可减少运行成本。经过磁混凝槽7和澄清器8的絮凝沉淀过程去除重金属离子后的废水，再采用氢氧化钠作为第二调碱槽10的碱剂，将pH值从10调至11-13，而不再继续采用石灰类碱剂，以防止Ca2+对后续膜吸收装置17的膜孔的沉积堵塞。
为了进一步降低进入膜吸收装置17的原水中的剩余浊度、COD(即化学需氧量，废水、废水处理厂出水和受污染的水中，能被强氧化剂氧化的物质的氧当量)及重金属离子，在磁混凝沉淀后增加两级过滤，确保所述原水水质符合膜吸收装置17的要求。
综上所述，本工艺流程确定为“磁混凝沉淀+过滤+膜吸收”，其工艺流程如下：
(1)首先废水进入第一调碱槽6，通过石灰乳加药装置2向第一调碱槽6加入石灰乳，调整废水pH值至10左右，使大部分重金属离子生成氢氧化物沉淀，同时石灰乳带入的Ca2+可与废水中的SO3 2-或SO4 2-形成沉淀。
(2)废水进入磁混凝槽7，先通过絮凝剂加药装置3向磁混凝 槽7中加入絮凝剂，与废水中的沉淀物形成混凝絮体；再通过磁分离装置9向磁混凝槽7中加入磁粉，磁粉吸附在絮体内，形成磁性共聚体，强化了混凝效果；同时由于磁粉的比重为5.2-5.3，因此大大增加了混凝絮体的比重，从而加快了絮体的沉降速度。
(3)废水自流进入澄清器8，絮体从废水中分离出来后，沉积在澄清器8底部形成底泥，经澄清器8尾部的污泥泵15送入磁粉分离装置，分离出的磁粉重新投入磁混凝槽7，分离出的污泥排入污泥池16，经污泥泵15提升至叠螺式污泥脱水机14脱水，制成泥饼外运，滤液再投入第一调碱槽6；至此废水中大部分重金属及悬浮物均已被除去。污泥脱水机14可选择叠螺式污泥脱水机或板框压滤机，其中叠螺式污泥脱水机不堵塞，全自动控制可实现24小时无人值守，因此是最佳选择。
(4)澄清器8的上清液进入第二调碱槽10，通过氢氧化钠加药装置4向第二调碱槽10加入氢氧化钠(或碳酸钠)调整溶液pH值至11-12，使废水中NH4 +转化为游离态NH3。此处不采用石灰类作为碱液调pH，是为了防止Ca2+对后续膜吸收处理系统的膜孔的沉积堵塞。
(5)废水进入中间水槽11，通过提升泵送至多介质过滤器12及活性炭过滤器13进行两级过滤，即深度过滤，过滤后的水浊度进一步降低，完全达到后续膜吸收装置17的进水水质要求。
(6)深度过滤后的废水进入膜吸收装置17：废水进入一级原液循环箱18，并通过循环泵泵入膜组件19的原液入口(即膜组件19的管壳内)，废水中的一部分NH3 +经膜孔扩散到膜的另一侧后继续流回一级原液循环箱18(称为壳程)；吸收液采用稀硫酸，经吸收液循环箱20泵入膜组件19的吸收液入口(膜组件19中空纤维膜的内腔)，在内腔内沿纤维膜内壁与废水逆向流动，吸收了从另一侧扩散过来的NH3 +后流回吸收液循环箱20(称为管程)。如此循环处理，直到废水中 氨氮含量降到预定要求。
由于氨吸收效率随溶液氨浓度的降低而降低，故氨吸收阶段采用分级处理，共三级氨吸收：
一级膜吸收：一级原废液循环处理，一级原液循环箱18内的废液经膜组件19处理后流回一级原液循环箱18，该步骤可以使废液氨氮浓度降低至1000mg/L，然后转入二级废液循环箱中；
二级膜吸收：二级原液循环处理，使废液氨氮浓度低于10mg/L，将废液转入三级原液循环箱18中；
三级膜吸收：三级原液循环处理，直至氨氮浓度低于5mg/L，再经补酸装置24加酸调节pH至6-9后，可达到《钢铁工业水污染物排放标准》(GB13456—2012)或《污水综合排放标准》(GB8978-1996)中规定的限值，处理后的废水从三级原液循环箱18排至出水口23，排入厂区污水管网。
膜吸收装置17中，吸收液循环箱20内的吸收液通过膜组件19吸收氨后，最终形成40％浓度的硫酸铵，从吸收液排放口22引出，可作为原料卖出；吸收液通过制酸工序的补酸口21及补酸装置24通入吸收液循环槽。
由以上实施例可以看出，本实用新型通过采用“磁混凝沉淀+过滤+膜吸收”的处理方式，将活性炭脱硫脱硝工艺中产生的含有大量SO2、NH4 +、重金属离子等污染物的废水处理至可直接排放的状态，处理过程中，废水中的NH4 +被再次回收，制成40％浓度的硫酸铵，可作为原料出售，有效降低了系统的处理成本。第一调碱槽6采用较便宜的石灰乳调节废水的PH值，是为了降低成本，同时去除废水中硫酸根类离子；第二调碱槽10采用氢氧化钠或碳酸钠调节废水的PH值，是为了防止Ca2+形成沉淀，影响后续膜吸收装置17的处理效果；膜吸收装置17的入口处设置了多介质过滤器12和活性炭过滤器13，多介质过滤器12是一种现有设备，设置在这里主要是为了去除废水中的泥 砂、悬浮物、胶体等杂质，降低废水对膜吸收装置17的损伤及污染；活性炭过滤器13对废水中的剩余杂质及COD进行进一步吸附，使得废水的水浊度进一步降低，完全满足膜吸收装置17的处理要求，避免损坏膜吸收装置17。鉴于氨的吸收效率会随溶液氨浓度的降低而降低，膜吸收装置17采用多级吸收，设置了多级原液循环箱18，每级原液循环箱18均配有膜组件19，依次降低废水中的氨含量，直至氨含量达到排放标准，提高了氨的回收利用率。
以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本实用新型的保护范围。
Claims (6)
1.一种活性炭脱硫脱硝制酸工艺废水处理系统，其特征在于，包括：通过管道依次连接的废水入口(5)、第一调碱槽(6)、磁混凝槽(7)、澄清器(8)、第二调碱槽(10)、过滤器和膜吸收装置(17)，所述膜吸收装置(17)连接有出水口(23)、补酸口(21)和吸收液排放口(22)；
所述第一调碱槽(6)连接有石灰乳加药装置(2)，所述磁混凝槽(7)连接有絮凝剂加药装置(3)，所述第二调碱槽(10)连接有氢氧化钠加药装置(4)，所述石灰乳加药装置(2)、絮凝剂加药装置(3)、氢氧化钠加药装置(4)以及补酸装置(24)均与生产水入口(1)连接，所述补酸装置(24)的入口连接有补酸口(21)；
所述澄清器(8)的出口连接有磁分离装置(9)，所述磁分离装置(9)的磁粉出口与磁混凝槽(7)连接，所述磁分离装置(9)的污泥出口与污泥池(16)连接，所述污泥池(16)与污泥脱水机(14)的入口连接，所述污泥脱水机(14)的滤液出口与第一调碱槽(6)连接。
2.如权利要求1所述的活性炭脱硫脱硝制酸工艺废水处理系统，其特征在于，所述过滤器与第二调碱槽(10)之间设有相互连接的中间水槽(11)和过滤加压泵(25)，所述第二调碱槽(10)与中间水槽(11)连接，所述过滤器与过滤加压泵(25)连接。
3.如权利要求2所述的活性炭脱硫脱硝制酸工艺废水处理系统，其特征在于，所述过滤器包括相互连接的多介质过滤器(12)和活性炭过滤器(13)，所述多介质过滤器(12)与过滤加压泵(25)连接，所述活性炭过滤器(13)与膜吸收装置(17)连接。
4.如权利要求3所述的活性炭脱硫脱硝制酸工艺废水处理系统，其特征在于，所述膜吸收装置(17)包括吸收液循环箱(20)和膜吸收单元，所述膜吸收单元包括原液循环箱(18)和膜组件(19)，所 述原液循环箱(18)的出口与膜组件(19)的原液入口连接，所述膜吸收单元的原液出口与原液循环箱(18)的入口连接，所述原液循环箱(18)的另一入口与活性炭过滤器(13)连接；所述吸收液循环箱(20)的循环出口与膜组件(19)的吸收液入口连接，所述膜组件(19)的吸收液出口与吸收液循环箱(20)的循环液入口连接，所述吸收液循环箱(20)还分别与补酸装置(24)和吸收液排放口(22)连接，所述原液循环箱(18)与补酸装置(24)连接。
5.如权利要求4所述的活性炭脱硫脱硝制酸工艺废水处理系统，其特征在于，所述膜吸收单元包括多级，一级原液循环箱(18)与活性炭过滤器(13)和下一级原液循环箱(18)连接，最末级原液循环箱(18)与出水口(23)及补酸装置(24)连接；各级膜组件(19)的吸收液出口均与吸收液循环箱(20)的循环液入口连接，各级膜组件(19)的吸收液入口均与吸收液循环箱(20)的循环液入口连接。
6.如权利要求1所述的活性炭脱硫脱硝制酸工艺废水处理系统，其特征在于，所述污泥脱水机(14)为叠螺式污泥脱水机。
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| CN105463579A (zh) * | 2015-12-31 | 2016-04-06 | 浙江伯益环境科技有限公司 | 一种利用活性炭脱硫制备硫酸钙晶须的工艺方法 |
| CN110745989A (zh) * | 2019-10-25 | 2020-02-04 | 湖南中冶长天节能环保技术有限公司 | 一种活性炭烟气净化制酸废水零排放工艺和系统 |
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