烧结制酸废水处理装置及方法与流程

1.本发明涉及水处理技术领域，尤其是涉及一种烧结制酸废水处理装置及方法。


背景技术：

2.烧结制酸废水组成复杂而多变，其成分与性质随烧结烟气的组成和性质、脱硫制酸及净化工艺不同而变化。所含污染物so2、no
x
、二噁英、重金属及粉尘等多种污染物等。烧结制酸废水中无机盐成分复杂难降解，属于处理难度较大的废水类。目前，烧结制酸废水去向主要包括高炉冲渣、炼钢闷渣和车间预处理后排入厂内综合废水处理站。烧结制酸废水中氯离子含量高，如果未处理回用至烧结系统，就会对设备产生严重影响。烧结制酸废水不仅严重影响脱硫系统的正常运行，而且可能带来设备安全性和环保不达标的双重风险。
3.因此，提供一种可以有效处理烧结制酸废水的方案成为本领域亟待解决的问题。
4.需要说明的是，公开于该发明背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明一般背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种烧结制酸废水处理装置及方法，用于解决未经处理的烧结制酸废水不仅严重影响脱硫系统的正常运行，而且可能带来设备安全性和环保不达标的双重风险的问题。
6.为了解决上述技术问题，本发明提出一种烧结制酸废水处理装置，包括预处理系统、膜分离系统、蒸发结晶系统；
7.所述预处理系统用于对烧结制酸废水进行预处理，以降低所述烧结制酸废水中金属以及氟元素的含量；
8.所述膜分离系统用于对所述预处理系统输出的废水进行过滤处理；
9.所述蒸发结晶系统用于对所述膜分离系统输出的废水进行蒸发结晶处理。
10.可选地，所述预处理系统包括电化学除重金属设备、管式微滤除氟设备；
11.所述电化学除重金属设备用于降低所述烧结制酸废水中金属的含量；
12.所述管式微滤除氟设备用于降低所述烧结制酸废水中氟元素的含量。
13.可选地，所述电化学除重金属设备包括电解槽，所述电解槽具有阴极和阳极，所述烧结制酸废水中的金属在阳极发生氧化或在阴极发生还原。
14.可选地，所述管式微滤除氟设备包括微孔滤膜。
15.可选地，所述膜分离系统包括纳滤膜分离设备、电渗析膜浓缩设备；
16.所述纳滤膜分离设备用于过滤出第一废水；
17.所述电渗析膜浓缩设备用于过滤出第二废水；
18.其中，所述第一废水与所述第二废水为氯化钠含量不同的废水。
19.可选地，所述纳滤膜分离设备的数量为三个，三个所述纳滤膜分离设备串联连接。
20.可选地，所述电渗析膜浓缩设备包括离子交换膜。
21.可选地，所述膜分离系统还包括反渗透膜再浓缩设备；
22.所述反渗透膜再浓缩设备用于将所述电渗析膜浓缩设备产生的淡水进行再浓缩。
23.可选地，所述蒸发结晶系统包括mvr蒸发器、杂盐处置设备；
24.所述mvr蒸发器用于对所述第二废水进行蒸发结晶处理；
25.所述杂盐处置设备用于对所述第一废水进行蒸发结晶处理。
26.基于同一发明构思，本发明还提出一种烧结制酸废水处理方法，包括：
27.预处理系统对烧结制酸废水进行预处理，以降低所述烧结制酸废水中金属以及氟元素的含量；
28.膜分离系统对所述预处理系统输出的废水进行过滤处理；
29.蒸发结晶系统对所述膜分离系统输出的废水进行蒸发结晶处理。
30.与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
31.本发明提出的烧结制酸废水处理装置，包括预处理系统、膜分离系统、蒸发结晶系统。所述预处理系统用于对烧结制酸废水进行预处理，以降低所述烧结制酸废水中金属以及氟元素的含量。所述膜分离系统用于对所述预处理系统输出的废水进行过滤处理，所述蒸发结晶系统用于对所述膜分离系统输出的废水进行蒸发结晶处理。通过本技术的烧结制酸废水处理装置可以将废水中氟和重金属离子去除，极少量的污泥浓缩液去原废水污泥系统，并得到工业级氯化钠产品，实现烧结制酸废水零排放。
附图说明
32.图1为本发明实施例提出的烧结制酸废水处理装置的结构示意图；
33.图2为本发明实施例提出的烧结制酸废水处理方法的流程示意图。
具体实施方式
34.下面将结合示意图对本发明的具体实施方式进行更详细的描述。根据下列描述，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
35.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”等指示的方位或者位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
36.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
37.请参考图1，本发明实施例提出一种烧结制酸废水处理装置，包括预处理系统、膜分离系统、蒸发结晶系统。所述预处理系统用于对烧结制酸废水进行预处理，以降低所述烧结制酸废水中金属以及氟元素的含量。所述膜分离系统用于对所述预处理系统输出的废水进行过滤处理，所述蒸发结晶系统用于对所述膜分离系统输出的废水进行蒸发结晶处理。
38.与现有技术不同之处在于，本实施例提出的烧结制酸废水处理装置，包括预处理系统、膜分离系统、蒸发结晶系统。所述预处理系统用于对烧结制酸废水进行预处理，以降低所述烧结制酸废水中金属以及氟元素的含量。所述膜分离系统用于对所述预处理系统输出的废水进行过滤处理，所述蒸发结晶系统用于对所述膜分离系统输出的废水进行蒸发结晶处理。通过本技术的烧结制酸废水处理装置可以将废水中氟和重金属离子去除，极少量的污泥浓缩液去原废水污泥系统，并得到工业级氯化钠产品，实现烧结制酸废水零排放。
39.可选地，所述预处理系统包括电化学除重金属设备、管式微滤除氟设备，所述电化学除重金属设备用于降低所述烧结制酸废水中金属的含量，所述管式微滤除氟设备用于降低所述烧结制酸废水中氟元素的含量。
40.所述电化学除重金属设备包括电解槽，所述电解槽具有阴极和阳极，所述烧结制酸废水中的金属在阳极发生氧化或在阴极发生还原。所述管式微滤除氟设备包括微孔滤膜。
41.针对氟离子含量高的待处理废水，采用管式微滤对废水中的氟化物进行截留，将废水中氟离子降至12～16mg/l，避免对后续膜处理及氯化钠蒸发结晶系统设备造成影响。用管式微滤膜过滤的方法取代沉淀固液分离过程，截留废水中固体颗粒，微滤出水无需另行增加预处理(例如沉淀池和超滤)装置，可直接提升进入后续膜分盐浓缩系统。
42.具体地，在本实施例中，所述预处理系统包括电化学除重金属设备、管式微滤除氟设备。电化学除重金属设备是利用电化学氧化的方法，通过直流电来进行化学反应，将电能转化为化学能的方法。将含有电解质的废水通过电解槽，在直流电场的作用下，使其中的有害成分或在阳极氧化或在阴极还原或发生二次反应，即电极反应产物与溶液中某些成分发生作用，使污染物分别生成不溶于水的沉淀物，从而使废水得以净化。电化学除重金属设备去除废水中部分超标的物质，如重金属离子、碳粉、油和悬浮物等。电化学除重金属设备处理后废水总砷降至0.01～0.02mg/l，六价铬降至0.004～0.006mg/l，总铬降至0.08～0.10mg/l，总铅降至0.08～0.1mg/l，总镍降至0.03～0.05mg/l，总镉降至0.008～0.01mg/l，总汞降至0.008～0.01mg/l。将电化学处理后废水的ph值调节至7.0～7.5之间，为后续除氟反应创造最佳条件。微滤是一种精密过滤技术，介于常规过滤和超滤之间。所述管式微滤除氟设备以多孔膜(微孔滤膜)为过滤介质，具有类似筛网状的结构，由天然或合成高分子材料制成，具有形态较整齐的多孔结构，孔径分布较均匀。管式微滤除氟设备主要功能可去除水中泥沙、粘土、铁锈、悬浮物、藻类、生物粘泥、腐蚀产物、大分子细菌、有机物及其它微小颗粒等杂质，而大量溶剂、小分子及少量大分子溶质都能透过膜的分离过程。通过向管式微滤除氟设备投加除氟剂，与游离态的氟离子反应形成絮体，由管式微滤膜截留废水中的絮体，达到去除氟离子的效果。经过管式微滤除氟设备处理后废水氟离子浓度降至12～16mg/l。
43.可选地，所述膜分离系统包括纳滤膜分离设备、电渗析膜浓缩设备，所述纳滤膜分离设备用于过滤出第一废水，所述电渗析膜浓缩设备用于浓缩处理第二废水，其中，所述第一废水与所述第二废水为氯化钠含量不同的废水。
44.所述纳滤膜分离设备的数量为三套，三套所述纳滤膜分离设备串联连接。所述电渗析膜浓缩设备包括离子交换膜。所述膜分离系统还包括反渗透膜再浓缩设备；所述反渗透膜再浓缩设备用于将所述电渗析膜浓缩设备产生的淡水进行再浓缩。采用三段纳滤串联
运行，进入混盐处置装置的水量减少一半，降低混盐处置装置的设备投资，同时减少动力消耗费用。
45.采用纳滤、电渗析、反渗透组合技术，实现[cl
‑
]/[so
42
‑
]值较大的盐的梯级分离和浓缩，提高氯化钠溶液纯度及浓度，减少氯化钠工业盐蒸发结晶及杂盐蒸发结晶的动力消耗，同时保证产水达到回用标准。
[0046]
在本实施例中，膜分离系统包括纳滤膜分离设备、电渗析膜浓缩设备、反渗透膜再浓缩设备。纳滤膜分离设备设三级串联，各级间设有提升泵，均采用变频泵，控制压力在1.5～3.0mpa之间，将废水中氯化物与高价离子(主要为硫酸盐)分离。大部分低价离子(如氯化钠)进入产水侧，高价离子被截留在浓水侧。通过三级纳滤的浓缩，浓水进入杂盐处置装置，产水进入氯化钠系统。产水so42
‑
为30～50mg/l，tds为60000～80000mg/l。浓水硫酸根浓缩10～20倍，tds为90000～110000mg/l，so42
‑
为8000～16000mg/l。
[0047]
电渗析膜浓缩设备是在直流电场作用下，利用阴、阳离子交换膜对溶液中阴、阳离子的选择透过性，使溶液中呈离子状态的溶质和溶剂分离的一种物理化学过程，形成浓水与淡水。电驱动膜产生的淡水tds(溶解性固体总量)为9000～15000mg/l，进入ro系统；浓水tds为100000～180000mg/l，进入后续蒸发结晶单元。
[0048]
反渗透膜再浓缩设备将电渗析膜浓缩设备产生的淡水进行再浓缩，截留废水中的氯化物等物质在浓水中，反渗透进水提升泵采用变频泵单段控制，控制压力在2.0～4.0mpa之间，透过反渗透膜的产水至回用水池，产生的淡水tds为200～400mg/l。浓水浓缩2～4倍，cl
‑
为12000～15000mg/l，tds为20000～30000mg/l。浓水进入前端的ph调节池进行循环再处理。
[0049]
可选地，所述蒸发结晶系统包括mvr蒸发器、杂盐处置设备，所述mvr蒸发器用于对所述第二废水进行蒸发结晶处理，所述杂盐处置设备用于对所述第一废水进行蒸发结晶处理。杂盐蒸发设备选用低温蒸发结晶技术，降低蒸汽耗量，降低项目的运行成本。
[0050]
在本实施例中，蒸发结晶系统包括mvr蒸发器、杂盐处置设备。氯化钠蒸发结晶采用机械式蒸汽再压缩(mvr)蒸发器，即处理电渗析膜浓缩设备产生的氯化钠浓水，其原理是利用高能效蒸汽压缩机压缩蒸发产生的二次蒸汽，把电能转换成热能，提高二次蒸汽的焓，被提高热能的二次蒸汽打入加热器进行加热，以达到循环利用二次蒸汽已有的热能，通过蒸发器自循环来实现蒸发结晶的目的。母液定期排放至杂盐调节池。得到纯度大于98.5％以上的工业级氯化钠产品。为确保氯化钠盐纯度，氯化钠蒸发结晶釜定期排出少量浓液。
[0051]
杂盐处置设备即使用低温蒸发系统处理三级纳滤浓水。低温蒸发系统采用低位热源加热较高沸点液体，采用低沸点不凝性气体作为循环载气和较高沸点液体直接接触传热传质。循环载气降低较高沸点液体的蒸汽分压和蒸发温度，并对较高沸点液体进行吹脱、汽提和蒸发，使较高沸点液体浓缩得到浓缩液(浓水)。饱和的循环载气经冷却冷凝得到冷凝液；不凝性气体为空气或氮气，闭路循环使用。三级纳滤的浓水进入杂盐进料调节池，由杂盐进料提升泵提升进入杂盐处置装置，停留时间为220h，处理量1.5m3/h，热源采用就近焦炉煤气循环回水，减少新蒸汽用量，经过装置浓缩后的浓缩液进行离心分离，产生的固体盐，蒸发的冷凝水至回用水池。
[0052]
针对废水中物质不同的物理特性，对废水中不同无机成分进行分离。考虑经济平衡，大部分转化为工业品进行资源化利用，少量转化为混盐外排，处理后废水回用，从而实
施真正的零排放。
[0053]
采用电化学、管式微滤、三级纳滤、电渗析、mvr蒸发结晶、低温蒸发结晶系统组合技术，将烧结制酸废水中的氯化钠和杂盐高效分离，并最大限度的浓缩氯化钠(质量浓度达到15％以上)溶液，减少了蒸发结晶量，降低了整个装置投资费用和运行能耗。通过蒸发结晶系统得到工业级盐，可作为产品外销，实现了烧结制酸废水零排放，此工艺技术为国内外烧结制酸废水零排放创新工艺(首次运用)。
[0054]
基于同一发明构思，请参考图2，本发明实施例还提出一种烧结制酸废水处理方法，包括：
[0055]
s1：预处理系统对烧结制酸废水进行预处理，以降低所述烧结制酸废水中金属以及氟元素的含量；
[0056]
s2：膜分离系统对所述预处理系统输出的废水进行过滤处理；
[0057]
s3：蒸发结晶系统对所述膜分离系统输出的废水进行蒸发结晶处理。
[0058]
以下结合一具体示例来说明本技术的技术方案：
[0059]
假设有经深度处理后烧结制酸废水量5t/h，烧结制酸废水的水质指标为：氯化物为55000mg/l，氨氮为50mg/l，氟化物为500mg/l，硫酸根为1000mg/l，总砷为0.0003
‑
0.0102mg/l，六价铬为0.004mg/l，总铬为0.052mg/l，总铅为1.08mg/l，总镍为0.050mg/l，总镉为0.0122mg/l，总汞为30μg/l，总铍为0.00008mg/l，总银为0.002mg/l，总钒为0.003mg/l，总硒为0.20mg/l，总钴为0.019mg/l，总锡为0.09mg/l，硅化物为20mg/l。废水经电化学除重金属设备处理后水质指标为：总砷为0.1mg/l，六价铬为0.05mg/l，总铬为0.1mg/l，总铅为0.1mg/l，总镍为0.05mg/l，总镉为0.01mg/l，总汞为0.01mg/l。电化学除重金属后的废水进入除氟装置，处理能力6t/h，管式微滤除氟设备进一步去除废水中的氟离子等从流体及溶解组份中分离出来，除氟系统产水氟离子浓度小于15mg/l。
[0060]
经过管式微滤除氟后的废水，提升进入纳滤系统，通过三级纳滤的浓缩，浓水进入杂盐处置装置。纳滤处理能力6t/h，纳滤分为3段，进料泵压力为3.8mpa，段间泵最高出口压力8mpa，低压纳滤将废水中cl
‑
和so42
‑
分离，浓水so42
‑
为16100mg/l，tds(总溶解固体)为100700mg/l，浓水量5.7t/h进入杂盐处置装置，产水进入后续系统。
[0061]
纳滤产水，含盐量约80000mg/l，提升进入电渗析膜浓缩设备ed，电渗析在直流电场作用下，利用阴、阳离子交换膜对溶液中阴、阳离子的选择透过性，使溶液中呈离子状态的溶质和溶剂分离，形成浓水与淡水。电驱动膜产生的淡水tds约10000mg/l，进入ro系统；浓水tds约160000mg/l，进入后续蒸发结晶单元。
[0062]
电渗析膜浓缩设备产生的淡水，提升进入ro处理装置，进行废水的膜过滤，截留废水中的氯化物等物质在浓水中，透过反渗透膜的产水至回用水池。浓水进入前端的ph调节池进行循环再处理。
[0063]
经过电渗析膜浓缩设备产生的氯化钠浓水(tds 140000mg/l)经过提升泵提升进入蒸发结晶系统，母液定期排放至杂盐调节池。三级纳滤的浓水及上述母液进入杂盐进料调节池，由杂盐进料提升泵提升进入杂盐处置装置，热源采用就近焦虑煤气循环回水，减少新蒸汽用量，经过装置浓缩后的浓缩液进行离心分离，产生的固体盐，蒸发的冷凝水至回用水池。
[0064]
通过以上废水深度处理、电化学除重金属、管式微滤除氟、膜分盐浓缩、电渗析浓
缩和蒸发结晶技术，将废水中氟和重金属离子去除，极少量的污泥浓缩液去原废水污泥系统，并得到工业级氯化钠产品，实现烧结制酸废水零排放。
[0065]
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
[0066]
本发明提出的烧结制酸废水处理装置，包括预处理系统、膜分离系统、蒸发结晶系统。所述预处理系统用于对烧结制酸废水进行预处理，以降低所述烧结制酸废水中金属以及氟元素的含量。所述膜分离系统用于对所述预处理系统输出的废水进行过滤处理，所述蒸发结晶系统用于对所述膜分离系统输出的废水进行蒸发结晶处理。通过本技术的烧结制酸废水处理装置可以将废水中氟和重金属离子去除，极少量的污泥浓缩液去原废水污泥系统，并得到工业级氯化钠产品，实现烧结制酸废水零排放。
[0067]
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”或“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例中以合适的方式结合。此外，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例进行接合和组合。
[0068]
上述仅为本发明的优选实施例而已，并不对本发明起到任何限制作用。任何所属技术领域的技术人员，在不脱离本发明的技术方案的范围内，对本发明揭露的技术方案和技术内容做任何形式的等同替换或修改等变动，均属未脱离本发明的技术方案的内容，仍属于本发明的保护范围之内。