一种无需蒸发结晶的烧结烟气脱硫废水全量回用处理方法与流程

本发明属于环境保护，涉及一种无需蒸发结晶的烧结烟气脱硫废水全量回用处理方法。

背景技术：

1、烧结烟气湿法脱硫过程会产生一定量的脱硫废水，该废水具有悬浮物含量高、硬度高、重金属种类复杂、氨氮浓度高、含油量波动大等特点，是钢铁行业最难处理的工业废水之一。随着环保法规日益严格，烧结烟气脱硫废水的深度处理与资源化回用已成为行业亟需解决的技术难题。

2、烧结烟气脱硫废水作为钢铁行业典型的难处理废水，具有弱酸性、高悬浮物、高氨氮、高钙镁硬度、高氯离子、含微量重金属与铊等特征，水质波动大、处理门槛高。当前主流处理工艺分为生化耦合、蒸发脱氨、膜分离结晶三大类，但均存在能耗高、适配性差、运维复杂、资源化不足等问题，无法兼顾达标排放、低成本运行与全量回用目标。

3、发明专利cn200910056567.x公开了一种烧结烟气脱硫废水的处理方法，其核心方案为中和混凝→絮凝沉淀→与焦化废水混合生化→深度处理；其中焦化废水的掺量≤15%，采用铁盐混凝、pam絮凝，依托焦化a/o系统处理。然而，以上方案必须依托焦化废水生化系统，无焦化厂的钢铁企业无法复用，导致工艺场景受限，同时氨氮去除率极低、无除盐除硬手段、无法零排放。

4、发明专利cn202311368123.6公开了一种烧结烟气脱硫废水的回收利用的处置 装置以及方法，其核心方案为三效蒸发浓缩→碱液调ph→高温烟气吹脱脱氨→压滤→清液喷洒烧结矿，具体采用氨气回用脱硝。然而，以上方案需配套蒸发或结晶等高能耗设备，蒸发能耗高、设备投资大，投资运维成本居高不下，同时操作繁琐，仅适配浓缩废水，且氨气易逃逸，易造成环境污染。

5、发明专利cn202011012405.9公开了一种烧结烟气脱硫废水零排放处理系统和 方法，其核心方案为三联箱预处理→隔油→次氯酸钠氯氧化脱氨→两级软化除硬→气浮/活性炭过滤→纳滤→膜浓缩→蒸发结晶零排放。然而，以上方案流程冗长，设备繁多、阀门切换频繁、抗水质波动能力差，污泥产量大、处置成本较高，同时采用氯氧化工艺极易导致二次污染，污泥量大、运维成本高。

6、综上所述，现有技术普遍存在脱氨效率低、二次污染风险大、零排放实现难度大、资源化不足以及能耗与成本失衡的问题。

7、具体在于，现有技术采用次氯酸钠氧化、混合生化、高温烟气吹脱等脱氨方式，存在药剂成本高、氨氮去除率低、氨气逃逸、余氯污染等问题，难以稳定达标；与此同时，常规工艺仅能去除部分污染物，未能根治高盐、高硬度的问题，无法实现原废水直接全量回用，副产物无高值化利用路径，难以实现真正的零排放。除此之外，高温蒸发、烟气吹脱等工序能耗占比高，整体处理经济性差，不符合钢铁行业低碳节能、降本增效的发展需求。

8、有鉴于此，开发一种无需化学氧化药剂、无需外部热源、氨氮去除效率高、氨资源可实现高值化回收的无需蒸发结晶的烧结烟气脱硫废水全量回用处理方法，对于实现钢铁行业废水零排放和资源化利用具有重要的现实意义。

技术实现思路

1、本发明的目的在于解决现有技术中处理脱硫废水普遍存在的高度依赖蒸发或结晶单元、脱氨效果未达预期且易造成二次污染、运维成本偏高的行业共性难题，具体提供一种无需蒸发结晶的烧结烟气脱硫废水全量回用处理方法。

2、为达成上述目的，本发明提出如下技术方案：

3、第一方面，提出一种无需蒸发结晶的烧结烟气脱硫废水全量回用处理方法，包括如下步骤：

4、s1、对烧结烟气脱硫废水进行预处理，所述预处理包括调节其ph值至碱性，再投加混凝剂与助凝剂进行混凝沉淀处理，去除所述烧结烟气脱硫废水中的悬浮物、重金属及油类物质；

5、s2、将所述s1出水通入填充有多孔催化剂的低温催化脱氨塔中，在常压、温度为45℃~60℃、空气为载气的条件下进行催化脱氨反应，将所述s1出水中的氨氮转化为氨气并从液相中脱除，氨氮去除率≥96%；

6、s3、将所述s2出水进行深度处理，所述深度处理包括依次进行的螯合除硬处理和除盐处理，得到净化水；

7、s4、将所述净化水回用于生产系统。

8、进一步的，所述s1中，采用复合碱液调节所述烧结烟气脱硫废水的ph值为9.0~10.0；

9、其中，所述复合碱液由石灰和复合助剂组成，所述石灰和所述复合助剂的质量比为2:1~5:1；

10、所述复合助剂选自碳酸钠、氢氧化钠中的至少一种。

11、进一步的，所述s1中投加的所述混凝剂为铁基复合混凝剂，投加量为60~120ppm。

12、进一步的，所述s1中投加的所述助凝剂为阴离子型聚丙烯酰胺助凝剂，投加量为4~7ppm。

13、进一步的，所述s2中，所述多孔催化剂为负载型金属氧化物催化剂，其中，所述负载型金属氧化物催化剂中的金属选自锰、铈、铁、铜中的一种或多种，催化剂载体选自γ-al2o3、分子筛、活性炭中的一种。

14、进一步的，所述s2中，所述低温催化脱氨塔运行时，其内气液比为3000~5000：1，水力负荷为1.5~3.5m3/(m2·h)，空塔停留时间为25~40min，其内废水ph值为9.5~10.5。

15、进一步的，所述s2中，脱除的氨气通入多级逆流吸收塔，经脱盐水吸收，制得浓度为10%~15%的氨水。

16、进一步的，所述s3中的所述螯合除硬处理包括：

17、投加螯合除硬剂，去除废水中的硬度离子，控制出水硬度≤50mg/l；

18、其中，所述螯合除硬剂选自有机膦酸类螯合剂、聚羧酸类螯合剂或复合型螯合除硬剂中的一种或多种，投加量为50~300ppm，反应时间为15~45min，反应ph为9.0~10.5。

19、进一步的，所述s3中的所述除盐处理采用选择性离子交换树脂柱去除废水中的可溶性盐分，空速为3~5bv/h，控制出水含盐量≤500mg/l，且所述除盐处理不依赖膜分离过程。

20、进一步的，所述s4中，所述净化水自流进入回用池，所述净化水水质满足烧结烟气脱硫喷淋、烧结矿喷洒、设备冷却冲洗中的至少一种回用标准，回用量为100%。

21、本发明的有益效果是：

22、本发明彻底摒弃了蒸发、结晶、焦化耦合、高温烟气吹脱单元，采用分级调质预处理-低温催化耦合脱氨-深度螯合除硬除盐-清水全量回用四段一体化工艺，全程无蒸发、无结晶、无生化耦合，直接处理原脱硫废水，采用低温催化脱氨塔，塔内填充专用多孔催化剂，在常压、45℃~60℃、空气为载气的条件下进行催化脱氨反应，同时搭配氨气回收制氨水，氨氮去除率达到96%以上，且无需投加任何化学氧化剂，彻底避免了药剂消耗大、运行成本高、氯代副产物二次污染等问题，实现了真正意义上的绿色脱氨。

23、一方面，现有吹脱法通常需要将废水加热至50℃以上才能获得理想的吹脱效率，对蒸汽或高温烟气等外部热源有较强依赖性，能耗较高。本发明通过催化剂的表面吸附-催化协同作用，在45~60℃条件下即可实现96%以上的氨氮去除率，充分利用烧结厂废水自身余热，无需蒸汽加热、无需高温烟气补热，大幅降低了废水处理的能耗成本。

24、另一方面，现有零排放技术普遍采用膜浓缩+蒸发结晶路线，蒸发结晶单元投资大、能耗高，且存在结垢、腐蚀等运行问题。本发明采用螯合除硬工艺深度去除钙镁硬度离子，控制出水硬度≤50mg/l，之后采用选择性离子交换树脂柱直接去除氯离子、硫酸根等可溶性盐分，控制出水含盐量≤500 mg/l，全程不采用纳滤、反渗透等膜分离设备，无需蒸发结晶处理，无膜污染问题，不产生浓缩液，从根本上规避了传统零排放路线的技术瓶颈。

25、另一方面，本发明将催化脱氨产生的氨气经多级逆流吸收塔用脱盐水吸收，制成浓度为10%~15%的氨水产品。与现有技术将氨气制成铵盐不同，氨水可直接回用于烧结烟气脱硝系统、ph调节等工艺，产品附加值更高，并实现了氨资源的闭环循环利用。

26、另一方面，本发明在预处理阶段采用复合碱液调节废水的ph值，同步投加改性铁基复合混凝剂与阴离子型pam助凝剂，通过药剂的协同作用，快速凝聚并去除废水中的悬浮物、重金属及微量铊污染物，从而同时实现了硬度去除、ph调节和混凝沉淀的协同增效，处理效率显著提高。

27、另一方面，本发明处理后的清水自流进入回用池，水质满足烧结烟气脱硫喷淋、烧结矿喷洒、设备冷却冲洗等多种回用标准，实现了废水100%全量回用，真正达到了零排放目标。同时，预处理和深度处理过程中产生的污泥经脱水、固化稳定化处理后，掺入烧结配料中焚烧处置，利用烧结机高温将有害组分固化于烧结矿晶格中，实现了固废的厂内资源化消纳和零堆存，形成完整的水-固协同处置闭环。

28、综上所述，本发明摒弃了现有技术中常见的蒸发结晶、焦化耦合、高温烟气吹脱等高能耗、高复杂度单元，也无需次氯酸钠等化学氧化剂，工艺流程大为简化，设备投资和运行成本显著降低，能耗大幅降低的同时，脱氨效率显著提高，具有突出的经济性和实用性。

29、应当理解，前述构思以及在下面更加详细地描述的额外构思的所有组合只要在这样的构思不相互矛盾的情况下都可以被视为本公开的发明主题的一部分。