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南京含二氧化硫废水处理

产品时间:2020-10-21

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简要描述:

南京含二氧化硫废水处理
二氧化硫是刺激性的硫氧化物,化学式SO2,无色气体,大气主要污染物之一。火山爆发时会喷出该气体,在许多工业过程中也会产生二氧化硫。由于煤和石油通常都含有硫元素,因此燃烧时会生成二氧化硫。当二氧化硫溶于水中,会形成亚硫酸。若把亚硫酸进一步在PM2.5存在的条件下氧化,便会迅速高效生成硫酸(酸雨的主要成分)。这就是对使用这些燃料作为能源的环境效果的担心的原因之

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南京含二氧化硫废水处理

所以,工业酸性废水必须经过处理以达到国家排放标准才能排放,酸性废水还可以经过回收处理,再次利用。处理废酸时,可以选用方法有盐处理、浓缩法、中和法、萃取法、离子交换树脂法、膜法。

1、离子交换树脂法

离子交换树脂法处理有机酸废液的基木原理是利用某些离子交换树脂可从废酸溶液中吸收有机酸而排除无机酸和金属盐的功能来实现不同酸及盐之间分离的一种方法。

例如β-萘磺酸(NSA),NSA为重要的染料中间体,大量的β-萘磺酸废液会在生产中产生。该废液COD值高、色度深、pH=2、含1%左右H2SO4,属极难处理的有机废液之一。李长海等的由弱碱性阴离子树脂分离β-萘磺酸中利用高选择性、高吸附容量,易再生的Indion860树脂处理该废液,可有效地将β-萘磺酸分离出来。

离子交换法是德国拜耳公司开发的一项的除硫酸根的技术,去除硫酸盐所用的离子交换树脂为LewatitE304/88,其官能团为聚酰胺。测试结果表明。氯化钠的质量浓度为100~150gm时,经过E304/88树脂交换。盐水中的硫酸盐的质量浓度降为约0.2g/L。当硫酸盐的质量分数达到约50%时交换周期完成,其交换容量约达15g/L树脂,然后用精盐水返洗树脂。流出的硫酸盐可以冷冻生产芒硝,也可不经回收直接排放掉。

2、盐析循环利用

所谓盐析就是使用大量饱和食盐水将废酸中的各种有机杂质几乎全部析出。但是这种方法会产生盐酸,影响废酸中硫酸的回收利用,因此研究了用硫酸氢钠饱和溶液进行盐析除去废酸中有机杂质的方法。

废酸中含有硫酸和各种有机杂质,有机杂质主要是少量6-氯-3-硝基甲苯-4磺酸和甲苯在磺化、氯代及硝化过程中产生的除6-氯-3-硝基甲苯-4-磺酸以外的各种异构体。盐析法就是使用大量饱和食盐水可以将废酸中的各种有机杂质几乎全部析出。

盐析循环利用法既可以出去废酸中的各种有机杂质,还可以回收硫酸以投入循环生产,节约成本和能源。

3、焙烧法

焙烧发应用于盐酸这样挥发性酸,通过焙烧使其从溶液中分离以达到回收效果。

张新欣等研究的喷雾焙烧法处理盐酸洗涤废液及其再生回收中经滤罐过滤的盐酸废液打入预浓缩塔,在塔内经焙烧炉的余热循环加热浓缩。浓缩液达到预定的浓度后泵入焙烧炉,通过喷枪使其呈雾状从炉顶部喷入炉内。

雾化盐酸废液在炉内受热分解氯化亚铁,后者在高温下被进入炉内的空气氧化成氧化铁。一部分氧化铁落到炉底,另一部分与顶经旋风分离器分离,氯化氢排入下道生产工序待处理,氧化铁则经旋风分离器分离后进入喷雾焙烧炉底部。

氧化铁经排风机排入布袋除尘器后进入氧化铁粉料仓。含有氯化氢的气体流经旋风分离器进入预浓缩塔。己经冷却后的气体从预浓缩塔底部排入吸收塔顶部。气体中的氯化氢被吸收塔顶部呈喷雾状的洗涤水吸收,在塔底形成再生盐酸。

采用喷雾焙烧法处理盐酸酸洗废液具有较好的环境和经济效益,该方法不产生新的污染物,排放的尾气也能够达标。同时,回收的盐酸可以循环使用,Fe2O3粉可以作为生产颜料的原料,还是生产软磁、永磁等磁性材料的主要原料,不仅消除了其对水资源及土壤的危害,同时实现了资源回收再生,满足了可持续发展的要求。

下图(图1)为山西太钢不锈钢股份有限公司产生废混酸部分的酸净化装置处理图

4、膜分离法

对于酸性废液,还可以使用渗析、电渗析等膜处理法。

膜法回收废酸主要采用的是渗析原理,是以浓差做推动力的,整个装置由扩散渗析膜、配液板、加强板、液流板框等组合而成,通过分离废液中的物质以达到分离效果。具体工作原理可见图2。

图二扩散渗析法工作原理

膜是有选择透过性的,它不会让每种离子以均等的机会通过。首先阴离子膜骨架本身带正电荷,在溶液中具有吸引带负电水化离子而排斥带正电荷水化离子的特性,故在浓度差的作用下,废酸侧的阴离子被吸引而顺利地透过膜孔道进入水的一侧。同时根据电中性要求,也会夹带带正电荷的离子,由于H+的水化半径比较小,电荷较少;而金属盐的水化离子半径较大,又是高价的,因此H+会优先通过膜,这样废液中的酸就会被分离出来。

渗析法的不足之处是其处理量不大,导致扩散渗析法设备庞大;回收酸的浓度受平衡浓度的限制。即回收酸的浓度不能高于原料废酸的浓度;回收酸后的残液仍不能直接排放。

膜回收法还有电膜回收法(ED),由于产品和生产工艺的原因,排放的工业废酸中常含有各种金属离子,ED法可以实现金属离子和废酸的回收。对于含铜、铁、镍离子的硫酸废水,即使硫酸质量浓度高达200g/L,金属离子质量浓度高达59%,ED法回收硫酸也能取得很好的效果。

膜生物反应器法:化工厂在生产过程中产生的酸、碱废水中,难降解物质的COD、BOD、SS都很高。在采用浸入式屏幕状结构的中空纤维膜组件的MBR处理酸、碱废水中工艺中,MBR由6组SM-L型膜组件组成,处理水量为220m3/d,实际运行中膜通量为0.20m3/(m2˙d)。出水中的SS几乎为零,COD的去除率大于95%。

5、化学中和法

H+(aq)+OH-(aq)?H2O这种基本,重要的酸碱反应式也是处理含酸废水的重要依据。人处理含酸废水的常用方法有:中和回收利用,酸碱废水互相中和,投药中和和过滤中和等。付智娟在盐酸酸洗废液中和氧化置换工艺研究中的中和法是参数。

我国一些钢铁企业在早期时,多数是采用酸碱中和的方法对盐酸、硫酸酸洗废液的处理,使pH值达到排放标准。多采用碳酸钠、氢氧化钠、石灰石或石灰作为原料进行酸碱中用的是价格低廉,容易制得的石灰。

6、萃取法

液液萃取又称溶剂萃取,是利用原料液中组分在适当溶剂中溶解度的差异而实现分离的单元操作。在含酸废水处理中即是让含酸废水和有机溶剂充分接触,从而使废酸中的杂质转移至溶剂中。对于萃取剂的要求是:(1)对于废酸是惰性的,不与废酸发生化学反应,也不溶于废酸;(2)废酸中的杂质在萃取剂和硫酸中有很高的分配系数;(3)价格便宜,容易得到;(4)容易和杂质分离,反萃时损失小。常见的萃取剂有苯类(甲苯、硝基苯、氯苯),酚类(杂酚油粗二苯酚),卤化烃类(三氯乙烷、二氯乙烷),异丙醚和N-503等。

我国的粗苯精制工艺大多都采用硫酸洗涤法,该工艺年产生废酸约5万吨。李梅香的粗苯精制废酸的再生研究中通过实验证明用粗酚作萃取剂,萃取效萃取条件下,萃取后再生酸的颜色为透明浅黄色,废酸的CODcr:由13.56*104mg/L降至9.61*104mg/L,CODcr的去除率约30%左右。

例如,宋中余在萃取法处理含硝基苯废酸的研究中,通过对萃取剂用量和萃取温度两方面对萃取效果影响的讨论,得出了萃取回收条件。

再例如,李潜等以40%三异辛胺、25%辛醇和35%航空煤油为萃取相,考察了萃取剂浓度、相调节剂浓度、相比及温度等因素对萃取和反萃取的影响。并对某厂钛白水解废酸液进行了模拟试验。结果表明:在萃取相比为2,以水为反萃剂,反萃取相比为1.5的条件下。硫酸质量浓度为146.02g/L的废酸液经8级萃取和6级反萃取,硫酸回收率达到91.8%,产品酸质量浓度达119.73r,/L。胡熙用质量分数75%的磷酸三丁酯一煤油溶液组成的萃取剂萃取回收冷轧钢板盐酸酸洗废液,获得了90%的盐酸回收率。

在我国粗苯精制工艺大多采用硫酸洗涤法,该工艺年产生废酸约5万吨。李梅香的粗苯精制废酸的再生研究中通过实验证明用粗酚作萃取剂,萃取效果,在取条件下,萃取后再生酸的颜色为透明浅黄色,废酸的CODcr:由13.56*104mg/L降至9.61*104mg/L,CODcr的去除率约30%左右。

7、冷却结晶法

冷却结晶法即为降低溶液温度使溶质析出的方法。运用在废酸处理工艺上即是把废酸中的杂质降温析出,以回收得到符合要求的酸溶液得以重新利用。如南京轧钢厂酰洗工序排放的废硫酸中含有大量的硫酸亚铁,采用浓缩-结晶-过滤的工艺来处理。经过滤除去硫酸亚铁后的酸液可返回钢材酸洗工序继续使用。

冷却结晶在工业上应用很多,在此以金属加工中的酸洗工艺加以说明。

在钢铁、机械加工过程中,普遍采用硫酸溶液来去掉金属表面的铁锈。因此,废酸的回收利用可以大大降低成本,保护环境。工业上多用冷却结晶法来实现这一过程。

查阅数据知,当温度为-5℃硫酸浓度为15%至20%时,硫酸亚铁的溶解度将降低到5.1%至3.8%。根据这一特性,对废酸采取处理措施,适当调整酸度和温度,可使其中溶解的硫酸亚铁大部分结晶析出并加以分离,从而大大降低溶液中硫酸亚铁的含量,以便将得到再生的酸洗液回收再用。如此循环,可以形成无废酸排放的酸液封闭系统,以便回收有用物质,从而降低和保护环境。

例如.江西洪都钢厂采用真空度0.08至0.088MPa的负压蒸发。冷冻结晶温度为一7至-5℃的工艺条件,处理该厂的酸洗废液,每平方酸液回收再生酸625kg,七水硫酸亚铁90kg,获得了很好的经济效益和环境效益。

8、氧化法

该法应用已久,原理是用氧化剂在适当的条件下将废硫酸中的有机杂质氧化分解,使其转变为二氧化碳、水、氮的氧化物等从硫酸中分离出去,从而使废硫酸净化回收。常用的氧化剂有过氧化氢、硝酸、高氯酸、次氯酸、硝酸盐、臭氧等。每种氧化剂都有其优点和局限性。

天津染料八厂采用硝酸为氧化剂对蒽醌硝化废酸进行氧化处理,其操作过程为:将废酸稀释至H2SO4质量分数为30%,使所含的二硝基蒽醌大限度地析出,经过滤槽真空抽滤后废酸进入升膜列管式蒸发器,在112℃、88.1kPa条件下浓缩,在旋液分离器中分离水蒸气和酸(此时H2SO4质量分数约为70%),废酸再流入铸铁浓缩釜(280~310℃,真空度为6.67~13.34kPa),用喷射泵带出水蒸气,使H2SO4质量分数达到93%,然后流入搪瓷氧化缸,加入浓硝酸(HNO3质量分数为65%)进行氧化处理,至硫酸呈浅黄色。反应中产生的一氧化氮气体用碱液吸收。

硫酸在高浓度(H2SO4质量分数为97%~98%)和高温条件下也具有较强的氧化性,它可以将有机物较为彻底地氧化掉。例如处理苯绕蒽酮废酸、分散蓝废酸及分散黄废酸时,将废酸加热至320~330℃,把有机物氧化掉,部分硫酸被还原成二氧化硫。这种方法由于硫酸浓度和温度太高,有大量的酸雾产生,会造成环境污染,同时还要消耗一定量的硫酸,使硫酸收率降低,因此其应用受到很大限制。

南京含二氧化硫废水处理

 

电厂排放的燃煤烟气中含有的一些重属、COD、盐等污染物也进入到脱硫浆液中,这就决定了脱硫废水水质一般呈弱酸性。

目前,国家对环境保护越来越重视,环保标准也越来越全面,越来越严格。对电力行业烟气污染物排放也有明确规定,其中二氧化硫的排放浓度限值也越来越低。现国内大部分脱硫项目采用石灰石-石膏湿法脱硫技术,这种技术会产生脱硫废水,传统的脱硫废水处理工艺虽然对废水中的部分污染物有一定的处理能力,但是无法去除废水中的氯离子和盐。随着脱硫废水排放标准越来越严格,脱硫废水零排放系统已经成为必然发展趋势。传统零排放工艺已很难满足现行国家标准,目前脱硫废水处理较好的方式是单独进行MVR蒸发结晶得到固体物的方法,系统采用高压反渗透再回用后,有70%左右的废水被回用,大大降低了后续处理的规模,回用产生的浓水盐分更高,TDS达到5万~6万,可以采用MVR蒸发浓缩器进一步进行蒸发浓缩。

随着国家对环保水处理标准的提高,脱硫废水的处理工艺需要进行不断的革新才能满足高标准的要求,本文介绍了传统脱硫废水的处理方法,提出了采用预处理、高压反渗透回用以及蒸发结晶联合处理的方法,脱硫废水回用率可达93%,得到固体结晶盐进行无害化填埋处理,此工艺能够实现脱硫废水零排放,对环境零污染的目的,是一种新型的处理工艺。

1、电厂脱硫废水来源

电厂多数脱硫装置采用烟气石灰石—石膏湿法脱硫工艺。该工艺主要由石灰石浆液制备系统、石膏脱水系统、脱硫废水处理系统组成。

脱硫装置浆液内的水在不断循环的过程中,会富集重金属元素和Cl-等,一方面加速脱硫设备的腐蚀,另一方面影响石膏的品质,需要及时将废水排放。因此,在运行中需要严格控制氯离子浓度不能超过这个极限,否则泵叶轮会受到损坏[2]。为控制脱硫塔脱硫浆液中Cl-以及重金属离子的浓度,石膏浆液旋流器的溢流除一部分返回脱硫塔外,其它则进入废水处理系统 。

2、电厂脱硫废水处理工艺流程

脱硫废水处理系统包括废水处理、加药、污泥处理3个部分。废水处理系统主要由废水箱、三联箱、澄清池、排泥泵、出水箱、清水泵、风机、脱水机等部分设备组成。

2.1废水处理脱硫

废水→废水箱→废水泵→ pH中和箱→沉降箱→絮凝箱→澄清器→ 出水箱→出水泵→达标排放脱硫废水中的杂质除了大量的Cl-、Mg2+之外,还包括:氟化物、亚硝酸盐等;重金属离子,如:Cu2+、Hg2+等;不可溶的CaSO4及细尘等。为满足废水排放标准,需配备相应的废水处理装置。

2.2废水加药

2.2.1石灰浆加药系统

CaO粉末→石灰乳制备箱→石灰乳输送循环泵→石灰乳计量箱→石灰乳计量泵→中和箱在中和箱中,废水的pH值采用加石灰乳的方式调升至9.5~11(根据现场调试确定)的范围,此过程大部分重金属形成微溶的氢氧化物从废水中沉淀出来。

2.2.2 FeClSO4加药系统

有机硫药液→液体抽吸器→有机硫贮存箱→有机硫计量泵→去沉降箱反应槽中不能以氢氧化物形式沉淀的重金属,采用加入有机硫药液,使残余的重金属与有机硫化物形成微溶的化合物,以固体的形式沉淀出来。

2.2.3助凝剂加药系统

助凝剂固体颗粒→助凝剂制备箱→助凝剂→计量箱→助凝剂计量泵→絮凝箱在絮凝系统中,加入絮凝剂(FeClSO4),形成氢氧化物Fe(OH)3小粒子絮凝物;为了使沉淀颗粒长大更易沉降,向废水中加入助凝剂,助凝剂使沉淀物表面张力降低,使其形成易于沉降的大粒子絮凝物。

2.2.4盐酸加药系统

HCL → HCL贮存箱 → HCL计量泵 → 出水箱。

从澄清/浓缩池上部集水箱中出来的澄清水流入清水箱中,连续检测排放水的pH值,pH值超过限9时,向废水中加入盐酸,调节pH值到6~9范围后回收用于电厂调湿灰渣用或者排放。

2.3污泥处理

澄清器排泥→ 污泥贮存箱→污泥排出泵→板框压滤机→泥饼外运澄清器底部的污泥,被收集在污泥贮存箱内,通过高低压污泥排放泵压入板框式压滤机,压成泥饼定期由卡车送到灰场贮存。滤液自流入滤液箱,经滤液泵返回到中和箱内。

3、电厂脱硫废水控制系统概述

废水处理系统每天运行24 h;污泥脱水系统每天运行8 h;整个废水系统设单独的PLC控制系统的运行,对加药系统、石灰浆配制系统、污泥压滤机、各相关泵、搅拌器、箱体以及管道阀门进行控制,完成对系统的全程启、停、联锁、保护、报警、顺控、闭环控制等功能,整套系统的启动操作和停机是自动的。

4、结语

总之,脱硫废水处理系统能够通过沉淀、絮凝、澄清等相关步骤及程序能有效去除其中的重金属、悬浮物等,调节pH值至合适的范围内,以达到国家排放标准。并且,这项废水处理技术工艺实现全流程PLC控制,操作简单、可靠,可以达到脱硫废水处理的理想效果。

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