連云港一體化污水處理設(shè)備要點(diǎn)必看

工業(yè)上普遍采用的硫化劑是硫化鈉，近年來(lái)，隨著原料價(jià)格的上漲以及日益嚴(yán)格的環(huán)保要求，該方法逐漸暴露出了以下缺點(diǎn)：

1）工業(yè)用硫化鈉純度較低，通常工業(yè)用硫化鈉質(zhì)量分?jǐn)?shù)在60%，且其中含有、亞硫酸鈉及水不溶物等雜質(zhì)，造成硫化鈉藥劑用量過(guò)大。

2）由于冶煉行業(yè)酸性廢水的重金屬含量及酸度較高，使用硫化鈉硫化，大量的Na+會(huì)在水中富集，影響處理后中水品質(zhì)，造成中水回用困難。

3）硫化沉淀法生成的重金屬硫化渣屬于危險(xiǎn)廢物，處理費(fèi)用較高，且硫化鈉藥劑會(huì)帶入大量其他不溶性雜質(zhì)，增加了反應(yīng)后的渣量，也增加了危險(xiǎn)廢物的處理費(fèi)用。

4）使用硫化鈉作為硫化劑，需要將硫化鈉溶于水后，再與酸性廢水進(jìn)行反應(yīng)，副反應(yīng)易產(chǎn)生硫化氫氣體，由此導(dǎo)致硫化反應(yīng)效率低、藥劑利用率低，且硫化氫氣體的逸出會(huì)帶來(lái)巨大的環(huán)境和安全風(fēng)險(xiǎn)。

因此，經(jīng)過(guò)理論研究和技術(shù)創(chuàng)新后，在借鑒傳統(tǒng)硫化沉淀法的基礎(chǔ)上，技術(shù)人員針對(duì)常規(guī)硫化系統(tǒng)易出現(xiàn)的問(wèn)題，對(duì)硫化沉淀法的藥劑和反應(yīng)裝置進(jìn)行了改進(jìn)。選用硫化氫氣體為硫化劑、采用密閉分段式螺旋噴射硫化反應(yīng)裝置進(jìn)行高效硫化反應(yīng)，形成了增強(qiáng)型氣液硫化技術(shù)。該技術(shù)主要利用氣態(tài)硫化劑與酸性廢水反應(yīng)，反應(yīng)過(guò)程中強(qiáng)化硫化反應(yīng)效果。在密閉環(huán)境下，利用硫化氫的硫化反應(yīng)具有安全、便捷、高效等技術(shù)特點(diǎn)，地保證硫元素的高效利用。

2、增強(qiáng)型氣液硫化技術(shù)及其應(yīng)用

增強(qiáng)型氣液硫化技術(shù)的應(yīng)用是通過(guò)兩級(jí)并聯(lián)全密封分段式螺旋噴射硫化反應(yīng)裝置實(shí)現(xiàn)的，反應(yīng)后液通過(guò)濃密機(jī)、壓濾機(jī)等設(shè)備除去產(chǎn)生的硫化沉淀，清液進(jìn)入下一工序處理。過(guò)量的硫化氫氣體先后通過(guò)酸水吸收塔和二段吸收塔反應(yīng)吸收，二段吸收塔的吸收液再返回反應(yīng)器作為硫化劑回用。

經(jīng)氫氣與硫磺合成的硫化氫氣體與來(lái)自酸水吸收塔的酸性廢水進(jìn)入一級(jí)硫化反應(yīng)器。一級(jí)硫化反應(yīng)器是由螺旋渦輪管式氣液混合器和強(qiáng)化硫化反應(yīng)器構(gòu)成的全密封分段式螺旋噴射硫化反應(yīng)裝置。硫化氫氣體和酸性廢水首先在螺旋渦輪管道式氣液混合器內(nèi)充分混合，經(jīng)混合后的反應(yīng)液通過(guò)噴射形式進(jìn)入強(qiáng)化硫化反應(yīng)器。在該反應(yīng)器內(nèi)，強(qiáng)化混合的氣液反應(yīng)物料通過(guò)雙層攪拌裝置強(qiáng)化反應(yīng)，并在側(cè)壁擾流板的作用下，通過(guò)強(qiáng)紊流技術(shù)進(jìn)一步提高該硫化反應(yīng)的反應(yīng)效率。一級(jí)反應(yīng)后的硫化反應(yīng)液通過(guò)反應(yīng)器底部的螺旋噴射裝置送入二級(jí)高效硫化反應(yīng)器內(nèi)。經(jīng)過(guò)兩級(jí)增強(qiáng)型氣液硫化技術(shù)處理的酸性廢水，其中重金屬和砷絕大多數(shù)通過(guò)生成硫化物的形式形成沉淀。帶有硫化沉淀的酸性廢水通過(guò)帶有坡度的自流管道送入濃密機(jī)，進(jìn)行固液分離。在濃密機(jī)內(nèi)，清液通過(guò)濃密機(jī)上部溢流至清液罐，并通過(guò)輸送泵送至后端處理裝置。以硫化物為主的沉淀因重力沉降作用匯聚于濃密機(jī)底，排至污泥池。硫化物沉淀用加壓泵送入壓濾機(jī)，壓濾后清液進(jìn)入清液罐，濾渣拉運(yùn)至危廢處置中心。

硫化反應(yīng)器和濃密機(jī)中溢出的硫化廢氣先后進(jìn)入酸水吸收塔和堿液吸收塔進(jìn)行吸收，經(jīng)吸收后的廢氣達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)后通過(guò)塔頂煙囪排放。堿液吸收塔內(nèi)的吸收液經(jīng)循環(huán)吸收后主要成分為硫化鈉或硫氫化鈉，可返回硫化反應(yīng)器內(nèi)繼續(xù)參與硫化反應(yīng)。該技術(shù)在合理處置廢氣的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)了硫化廢氣的資源化利用。

2.2 硫化廢氣吸收與資源化利用

利用增強(qiáng)型氣液硫化技術(shù)處理重金屬酸性廢水時(shí)，為了加快反應(yīng)速率，提高重金屬去除效率，通常需要加入過(guò)量硫化氫氣體。硫化氫是一種、極其危險(xiǎn)的工業(yè)物料，為防止過(guò)量硫化氫氣體污染環(huán)境，造成操作人員中毒，需合理處置過(guò)量的硫化氫，在保證生產(chǎn)系統(tǒng)及人員安全的同時(shí)，進(jìn)行回收利用。

在對(duì)傳統(tǒng)硫化廢氣吸收工藝比較的基礎(chǔ)上，將以硫化氫為主的硫化廢氣收集并回用至酸水吸收塔循環(huán)吸收，既保證了硫化廢氣的合理處置，又充分利用了硫化劑，增強(qiáng)了硫化反應(yīng)效果。設(shè)置2臺(tái)吸收塔對(duì)硫化廢氣進(jìn)行吸收，吸收塔后設(shè)置風(fēng)機(jī)，保證吸收塔內(nèi)負(fù)壓操作，避免吸收過(guò)程中硫化氫氣體溢出造成環(huán)境污染。高重金屬含量和高酸度的酸性廢水首入酸水吸收塔。正常生產(chǎn)過(guò)程中，由于硫化廢氣通過(guò)管道收集后首入酸水吸收塔，在該塔內(nèi)，酸性廢水對(duì)硫化廢氣進(jìn)行初步吸收，一方面酸性廢水與硫化廢氣通過(guò)硫化反應(yīng)，初步除去一部分重金屬和砷，為后續(xù)硫化反應(yīng)減小壓力；另一方面，硫化廢氣中以硫化氫為主的相關(guān)組分被酸性廢水大量消耗，極大降低了堿液吸收的工作負(fù)荷，減小了廢氣吸收的耗堿量。一級(jí)廢氣吸收后的酸性廢水用泵送入硫化反應(yīng)器內(nèi)進(jìn)行增強(qiáng)硫化；廢氣送入堿液吸收塔內(nèi)，用配置好的氫氧化鈉溶液進(jìn)行吸收。吸收液在塔內(nèi)循環(huán)噴淋，確保硫化廢氣中硫化氫等有害氣體吸收，最終能夠達(dá)標(biāo)排放。

隨著我國(guó)新能源汽車的蓬勃發(fā)展，國(guó)內(nèi)對(duì)鋰離子電池的需求量逐年增大。鋰離子電池正極材料、負(fù)極材料均得到較大發(fā)展。而鎳鈷錳三元正極材料在三元協(xié)同效應(yīng)作用下，匯集了各種正極材料的優(yōu)點(diǎn)，成為近年來(lái)市場(chǎng)應(yīng)用的重點(diǎn)。在鎳鈷錳三元正極材料生產(chǎn)過(guò)程在，三元前驅(qū)體的合成是其主要工序。而在三元前驅(qū)體的生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生大量高濃度氨氮廢水，濃度達(dá)到8000mg/L，直接排放將對(duì)環(huán)境產(chǎn)生諸多不利影響。

目前，氨氮廢水的處理方法主要有吹脫法、折點(diǎn)氯化法、化學(xué)沉淀法、吸附法、生物法等。這些方法均因產(chǎn)生二次污染，處理成本高、氨氮處理不達(dá)標(biāo)等原因而應(yīng)用范圍受到局限。

汽提蒸氨以其無(wú)二次污染、處理工藝簡(jiǎn)單、氨水資源化回收等優(yōu)點(diǎn)，近年來(lái)得到廣泛應(yīng)用。本文針對(duì)河北某三元前驅(qū)體生產(chǎn)廢水過(guò)程中產(chǎn)生的高濃度氨氮廢水，采用汽提蒸氨的方法進(jìn)行處理，通過(guò)原理分析、設(shè)計(jì)計(jì)算、工業(yè)實(shí)驗(yàn)對(duì)高濃度氨氮廢水汽提蒸氨工藝進(jìn)行系統(tǒng)分析，并對(duì)后續(xù)汽提蒸氨法處理高濃度氨氮廢水提出改進(jìn)設(shè)想。

1、設(shè)計(jì)計(jì)算

1.1 廢水水量與水質(zhì)

脫氨前液來(lái)源于生產(chǎn)Ni、Co、Mn三元前驅(qū)體過(guò)程中產(chǎn)生的母液、堿洗液、濃縮后洗水及系統(tǒng)氨吸收廢水的混合液，水量2400m3/d，處理量：1200～2640m3/d；pH為11～12；SS質(zhì)量濃度為200mg/L；氨氮質(zhì)量濃度為7～14g/L，氨0.5～1mol/L；Na2SO4為7%～13%；Ni、Co、Mn質(zhì)量濃度為100mg/L。

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1.2 工藝流程及說(shuō)明

脫氨前液廢水的主要成分為硫酸鈉、游離氨以及少量的Ni、Co、Mn重金屬，從環(huán)境保護(hù)和資源回用的角度出發(fā)，這類廢水的處理方案就是蒸汽汽提蒸氨回收氨水—物理過(guò)濾回收Ni、Co、Mn顆粒物沉淀—蒸發(fā)結(jié)晶回收硫酸鈉，最終實(shí)現(xiàn)各組分綜合回收利用與廢水

本文針對(duì)廢水中的氨氮及重金屬去除進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。該廢水呈強(qiáng)堿性，汽提蒸氨實(shí)際操作過(guò)程中不用額外補(bǔ)加堿液，但為保證氨氮處理達(dá)標(biāo)和適應(yīng)未來(lái)生產(chǎn)工藝變動(dòng)導(dǎo)致廢水水質(zhì)的波動(dòng)，本方案預(yù)留NaOH補(bǔ)堿管路

首鋼水城鋼鐵（集團(tuán)）有限責(zé)任公司（簡(jiǎn)稱首鋼水鋼）焦化廢水原處理工藝為配套年產(chǎn)100萬(wàn)t焦炭的預(yù)處理+A/A/O廢水處理系統(tǒng)，主要承擔(dān)焦化系統(tǒng)煤氣凈化單元的剩余氨水、煤焦油深加工產(chǎn)生的化工廢水、粗苯分離水、煤氣管網(wǎng)水封水等混合廢水的處理。混合廢水經(jīng)蒸氨后進(jìn)入廢水處理系統(tǒng)，處理后出水指標(biāo)達(dá)《煉焦化學(xué)工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》GB16171—2012中表2間排要求處理后的水用于高爐沖渣。為降低回用水水質(zhì)對(duì)沖渣系統(tǒng)的影響和鋼鐵聯(lián)合企業(yè)廢水總排口的排放指標(biāo)，水鋼根據(jù)自身發(fā)展規(guī)劃進(jìn)行可行性研究，類比了臭氧氧化、芬頓氧化、活性彭活性焦及樹(shù)脂吸附等相關(guān)技術(shù)，從處理效果、投資規(guī)模、運(yùn)營(yíng)成本、能耗、占地面積等方面綜合論證，引進(jìn)了啟元匯通電磁強(qiáng)氧化深度處理技術(shù)，對(duì)現(xiàn)有污水處理系統(tǒng)進(jìn)行升級(jí)改造，主要改造內(nèi)容包括改造現(xiàn)有生化系統(tǒng)和新建深度處理系統(tǒng)，目的是使處理后的焦化廢水達(dá)到GB16171—2012中表3直排標(biāo)準(zhǔn)。

1、概述

焦化廢水屬于典型的難處理工業(yè)廢水主要產(chǎn)生于煤氣凈化單元，包括剩余氨水、煤氣冷凝水等，當(dāng)前的焦化廢水處理基本以A/O工藝為主。廢水中的氨氮、有機(jī)氮在生化系統(tǒng)中通過(guò)微生物的硝化、反硝化作用最終生成氮?dú)忉尫胚_(dá)到脫氮的目的，同時(shí)微生物降解廢水中大量的COD。A/O生物脫氮工藝通過(guò)微生物作用地降解了廢水中氨氮、酚、氰、COD等污染物，生化處理對(duì)污染物的去除率在90%左右甚至達(dá)到95%。由于焦化廢水中存在部分難以被微生物降解的有機(jī)物，生化出水COD仍然在300mg/L左右，難以達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)要求。為進(jìn)一步降低COD、總氮及苯并［a］芘等控制指標(biāo)，減少污水回用處理對(duì)膜的污堵，提高工業(yè)鹽品質(zhì)、減少雜鹽量，焦化行業(yè)多在現(xiàn)有生物脫氮工藝基礎(chǔ)上后接臭氧氧化、芬頓氧化、活性炭/活性焦及樹(shù)脂吸附等深度處理技術(shù)。

電磁氧化（微波、電化學(xué)等）技術(shù)作為新興的深度處理技術(shù)已通過(guò)工程驗(yàn)證，技術(shù)、運(yùn)行穩(wěn)定可控、運(yùn)行費(fèi)用較低，先后通過(guò)了中冶焦耐工程技術(shù)有限公司、中科院生態(tài)環(huán)境研究中心等單位的專家技術(shù)鑒定并獲得認(rèn)可，目前已列入發(fā)布的《煉焦化學(xué)工業(yè)污染防治可行技術(shù)指南》廢水污染防治可行技術(shù)推薦目錄。

紡練車間含硫酸10g/L~13g/L、硫酸鈉30g/L~35g/L、硫酸鋅1g/L~1.5g/L的酸性廢水，在預(yù)處理罐進(jìn)行預(yù)處理，預(yù)處理之后的酸性廢水經(jīng)過(guò)過(guò)濾，再通過(guò)負(fù)壓蒸發(fā)降溫至超濾膜允許的40℃以下進(jìn)料溫度，經(jīng)過(guò)超濾膜除去酸性水中的大顆粒雜質(zhì)，超濾膜設(shè)備的濾出液進(jìn)入反滲透膜設(shè)備進(jìn)行濃縮，反滲透濃縮液中含硫酸25g/L~35g/L、硫酸鈉80g/L~90g/L、硫酸鋅2g/L~3g/L，該濃縮液可直接輸送到酸浴車間進(jìn)行蒸發(fā)濃縮，回用于生產(chǎn)系統(tǒng)；同時(shí)反滲透膜所產(chǎn)水可做為軟水應(yīng)用于生產(chǎn)系統(tǒng)。

2、超濾膜、反滲透膜設(shè)備原理

超濾膜是以外加壓力作為動(dòng)力的濾袋卷式膜物理分離設(shè)備，可實(shí)現(xiàn)大分子和小分子的分離。

反滲透膜是選擇透過(guò)性膜，利用高滲透壓將水分子和其他大分子分離，反滲透膜過(guò)濾精度高于超濾膜，一般超濾膜作為反滲透膜的前處理。

3、酸性水超濾膜膜前預(yù)處理

反滲透膜進(jìn)料為超濾膜濾出液即可滿足濃縮低酸性廢水的要求。制約超濾、反滲透組合方式處理酸性水濃縮的關(guān)鍵為超濾膜膜前物料預(yù)處理環(huán)節(jié)。超濾膜處理物料對(duì)物料性能指標(biāo)有一定的要求，包括濁度≤5NTU、固體懸浮物≤1%、可溶性有機(jī)物≤0.1%等。目前生產(chǎn)上成熟的通用超濾膜膜前處理方法有石英砂過(guò)濾、活性炭吸附、微濾等手段，針對(duì)我公司外排酸性水特點(diǎn)，試驗(yàn)高溫?cái)嚢栉龀觥⑿跄齽┗炷恋砗突钚蕴课饺N預(yù)處理方法，篩選出酸性水預(yù)處理方法。

3.1 高溫?cái)嚢柙囼?yàn)

我公司外排酸性廢水溫度在80℃~85℃，濁度在10NTU~15NTU，高溫酸性水以有機(jī)膠體狀態(tài)存在。為打破酸性水膠體穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，進(jìn)行酸性水高溫?cái)嚢柙囼?yàn)，通過(guò)外力打破酸性水穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，使其團(tuán)聚析出。

取一定量的一線外排酸性水，采用恒溫加熱磁力攪拌器做三次平行試驗(yàn)，溫度控制在80℃~85℃，4h后均無(wú)明顯雜質(zhì)析出，酸性水濁度為30.56NTU，說(shuō)明80℃~85℃溫度條件下攪拌，對(duì)酸性水析出無(wú)顯著影響；酸性水溫度控制在86℃~90℃，4h后均無(wú)明顯雜質(zhì)析出，酸性水濁度為50.12NTU，酸性水濁度是80℃~85℃時(shí)濁度的1.64倍，說(shuō)明提高溫度有助于雜質(zhì)析出，需進(jìn)一步提高酸性水?dāng)嚢铚囟?；控制酸性水溫度?1℃~95℃之間，經(jīng)4h加熱攪拌后，發(fā)現(xiàn)酸性水底部有少量雜質(zhì)析出，同時(shí)顏色加深，濁度為79.13NTU，是80℃~85℃時(shí)濁度的2.58倍。