連云港一體化污水處理設備要點必看

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

1）工業(yè)用硫化鈉純度較低，通常工業(yè)用硫化鈉質(zhì)量分數(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廢物，處理費用較高，且硫化鈉藥劑會帶入大量其他不溶性雜質(zhì)，增加了反應后的渣量，也增加了危險廢物的處理費用。

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

因此，經(jīng)過理論研究和技術(shù)創(chuàng)新后，在借鑒傳統(tǒng)硫化沉淀法的基礎(chǔ)上，技術(shù)人員針對常規(guī)硫化系統(tǒng)易出現(xiàn)的問題，對硫化沉淀法的藥劑和反應裝置進行了改進。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裝置進行高效硫化反應，形成了增強型氣液硫化技術(shù)。該技術(shù)主要利用氣態(tài)硫化劑與酸性廢水反應，反應過程中強化硫化反應效果。在密閉環(huán)境下，利用硫化氫的硫化反應具有安全、便捷、高效等技術(shù)特點，地保證硫元素的高效利用。

2、增強型氣液硫化技術(shù)及其應用

增強型氣液硫化技術(shù)的應用是通過兩級并聯(lián)全密封分段式螺旋噴射硫化反應裝置實現(xiàn)的，反應后液通過濃密機、壓濾機等設備除去產(chǎn)生的硫化沉淀，清液進入下一工序處理。過量的硫化氫氣體先后通過酸水吸收塔和二段吸收塔反應吸收，二段吸收塔的吸收液再返回反應器作為硫化劑回用。

經(jīng)氫氣與硫磺合成的硫化氫氣體與來自酸水吸收塔的酸性廢水進入一級硫化反應器。一級硫化反應器是由螺旋渦輪管式氣液混合器和強化硫化反應器構(gòu)成的全密封分段式螺旋噴射硫化反應裝置。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)混合后的反應液通過噴射形式進入強化硫化反應器。在該反應器內(nèi)，強化混合的氣液反應物料通過雙層攪拌裝置強化反應，并在側(cè)壁擾流板的作用下，通過強紊流技術(shù)進一步提高該硫化反應的反應效率。一級反應后的硫化反應液通過反應器底部的螺旋噴射裝置送入二級高效硫化反應器內(nèi)。經(jīng)過兩級增強型氣液硫化技術(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帶有坡度的自流管道送入濃密機，進行固液分離。在濃密機內(nèi)，清液通過濃密機上部溢流至清液罐，并通過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底，排至污泥池。硫化物沉淀用加壓泵送入壓濾機，壓濾后清液進入清液罐，濾渣拉運至危廢處置中心。

硫化反應器和濃密機中溢出的硫化廢氣先后進入酸水吸收塔和堿液吸收塔進行吸收，經(jīng)吸收后的廢氣達到排放標準后通過塔頂煙囪排放。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，可返回硫化反應器內(nèi)繼續(xù)參與硫化反應。該技術(shù)在合理處置廢氣的基礎(chǔ)上，實現(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

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

在對傳統(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，增強了硫化反應效果。設置2臺吸收塔對硫化廢氣進行吸收，吸收塔后設置風機，保證吸收塔內(nèi)負壓操作，避免吸收過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)過程中，由于硫化廢氣通過管道收集后首入酸水吸收塔，在該塔內(nèi)，酸性廢水對硫化廢氣進行初步吸收，一方面酸性廢水與硫化廢氣通過硫化反應，初步除去一部分重金屬和砷，為后續(xù)硫化反應減小壓力；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荷，減小了廢氣吸收的耗堿量。一級廢氣吸收后的酸性廢水用泵送入硫化反應器內(nèi)進行增強硫化；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，最終能夠達標排放。

隨著我國新能源汽車的蓬勃發(fā)展，國內(nèi)對鋰離子電池的需求量逐年增大。鋰離子電池正極材料、負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)同效應作用下，匯集了各種正極材料的優(yōu)點，成為近年來市場應用的重點。在鎳鈷錳三元正極材料生產(chǎn)過程在，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)過程中產(chǎn)生大量高濃度氨氮廢水，濃度達到8000mg/L，直接排放將對環(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、折點氯化法、化學沉淀法、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、氨氮處理不達標等原因而應用范圍受到局限。

汽提蒸氨以其無二次污染、處理工藝簡單、氨水資源化回收等優(yōu)點，近年來得到廣泛應用。本文針對河北某三元前驅(qū)體生產(chǎn)廢水過程中產(chǎn)生的高濃度氨氮廢水，采用汽提蒸氨的方法進行處理，通過原理分析、設計計算、工業(yè)實驗對高濃度氨氮廢水汽提蒸氨工藝進行系統(tǒng)分析，并對后續(xù)汽提蒸氨法處理高濃度氨氮廢水提出改進設想。

1、設計計算

1.1 廢水水量與水質(zhì)

脫氨前液來源于生產(chǎn)Ni、Co、Mn三元前驅(qū)體過程中產(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。

連云港一體化污水處理設備要點必看

1.2 工藝流程及說明

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，最終實現(xiàn)各組分綜合回收利用與廢水

本文針對廢水中的氨氮及重金屬去除進行詳細說明。該廢水呈強堿性，汽提蒸氨實際操作過程中不用額外補加堿液，但為保證氨氮處理達標和適應未來生產(chǎn)工藝變動導致廢水水質(zhì)的波動，本方案預留NaOH補堿管路

首鋼水城鋼鐵（集團）有限責任公司（簡稱首鋼水鋼）焦化廢水原處理工藝為配套年產(chǎn)100萬t焦炭的預處理+A/A/O廢水處理系統(tǒng)，主要承擔焦化系統(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?；旌蠌U水經(jīng)蒸氨后進入廢水處理系統(tǒng)，處理后出水指標達《煉焦化學工業(yè)污染物排放標準》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，水鋼根據(jù)自身發(fā)展規(guī)劃進行可行性研究，類比了臭氧氧化、芬頓氧化、活性彭活性焦及樹脂吸附等相關(guān)技術(shù)，從處理效果、投資規(guī)模、運營成本、能耗、占地面積等方面綜合論證，引進了啟元匯通電磁強氧化深度處理技術(shù)，對現(xiàn)有污水處理系統(tǒng)進行升級改造，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到GB16171—2012中表3直排標準。

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、有機氮在生化系統(tǒng)中通過微生物的硝化、反硝化作用最終生成氮氣釋放達到脫氮的目的，同時微生物降解廢水中大量的COD。A/O生物脫氮工藝通過微生物作用地降解了廢水中氨氮、酚、氰、COD等污染物，生化處理對污染物的去除率在90%左右甚至達到95%。由于焦化廢水中存在部分難以被微生物降解的有機物，生化出水COD仍然在300mg/L左右，難以達到排放標準要求。為進一步降低COD、總氮及苯并［a］芘等控制指標，減少污水回用處理對膜的污堵，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/活性焦及樹脂吸附等深度處理技術(shù)。

電磁氧化（微波、電化學等）技術(shù)作為新興的深度處理技術(shù)已通過工程驗證，技術(shù)、運行穩(wěn)定可控、運行費用較低，先后通過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)鑒定并獲得認可，目前已列入發(fā)布的《煉焦化學工業(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，在預處理罐進行預處理，預處理之后的酸性廢水經(jīng)過過濾，再通過負壓蒸發(fā)降溫至超濾膜允許的40℃以下進料溫度，經(jīng)過超濾膜除去酸性水中的大顆粒雜質(zhì)，超濾膜設備的濾出液進入反滲透膜設備進行濃縮，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行蒸發(fā)濃縮，回用于生產(chǎn)系統(tǒng)；同時反滲透膜所產(chǎn)水可做為軟水應用于生產(chǎn)系統(tǒng)。

2、超濾膜、反滲透膜設備原理

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

反滲透膜是選擇透過性膜，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處理

反滲透膜進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處理環(huán)節(jié)。超濾膜處理物料對物料性能指標有一定的要求，包括濁度≤5NTU、固體懸浮物≤1%、可溶性有機物≤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濾、活性炭吸附、微濾等手段，針對我公司外排酸性水特點，試驗高溫攪拌析出、絮凝劑混凝沉淀和活性炭吸附三種預處理方法，篩選出酸性水預處理方法。

3.1 高溫攪拌試驗

我公司外排酸性廢水溫度在80℃~85℃，濁度在10NTU~15NTU，高溫酸性水以有機膠體狀態(tài)存在。為打破酸性水膠體穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，進行酸性水高溫攪拌試驗，通過外力打破酸性水穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，使其團聚析出。

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，溫度控制在80℃~85℃，4h后均無明顯雜質(zhì)析出，酸性水濁度為30.56NTU，說明80℃~85℃溫度條件下攪拌，對酸性水析出無顯著影響；酸性水溫度控制在86℃~90℃，4h后均無明顯雜質(zhì)析出，酸性水濁度為50.12NTU，酸性水濁度是80℃~85℃時濁度的1.64倍，說明提高溫度有助于雜質(zhì)析出，需進一步提高酸性水攪拌溫度；控制酸性水溫度在91℃~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，同時顏色加深，濁度為79.13NTU，是80℃~85℃時濁度的2.58倍。