CN101993169B - 一种烧结烟气脱硫废水的处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种烧结烟气脱硫废水的处理方法，通过：1)中和、混凝：通过碱液将结烟气脱硫废水的pH值调节至8.5-9.5，投加混凝剂，混凝剂的量为0-200ppm；2)絮凝：投加助凝剂，形成絮体，助凝剂的量为0-10ppm；3)沉淀，分离出滤液；4)对滤液进行生化处理；5)再进行深度处理五个步骤完成对烧结烟气脱硫废水的处理。使用本发明，可以降低脱硫废水的处理成本，且不会对其处理系统产生影响，因此具备良好的应用及推广前景。
Description
技术领域
本发明属于钢铁冶炼加工领域，尤其涉及一种烧结烟气脱硫废水的处理方法。
背景技术
我国钢铁冶炼工序中烧结工艺是大气的主要污染源，所排出的废气在整个钢铁厂中所占的比例为：烟尘17％、SO246％、NOX20％。烧结烟气的治理成为钢铁工业SO2减排的重点。近年，国家环保对烧结机烟气排放要求也日益严格：颁发的国家标准要求现有钢铁企业烧结机SO2排放标准为600mg/Nm3，新建钢铁企业烧结机2010年排放标准为100mg/Nm3。
根据国家环保规划要求，“十一五”期间，钢铁等非电行业要形成30万吨脱硫能力。烧结烟气脱硫是钢铁行业实现二氧化硫污染减排的关键，形势严峻，任务紧迫。目前，火电经过多年的脱硫治理，已初见成效，烧结脱硫将是下一个重点治理的领域，也是政府和企业关注的减排热点和难点。
国外已投巨资对此进行治理，甚至关闭了烧结厂。由于欧洲一些国家不允许产生烧结脱硫废水，而且有专门在脱硫废渣处理场地，大多采用干法脱硫，但也处于起步阶段，运行过程中仍然存在许多问题。
石灰石-石膏湿式烟气脱硫是世界上应用最多、技术最成熟的脱硫工艺，此工艺比较适合于烧结烟气脱硫。湿法烟气脱硫工艺会产生部分废水，即脱硫废水。对于电厂的烟气脱硫废水，有相对比较成熟的处理工艺，即中和、沉降、絮凝、浓缩澄清。对于烧结烟气脱硫系统，我国目前尚处于起步阶段，还没有开发出适合的烧结烟气脱硫废水处理工艺。
烧结烟气脱硫废水的水质与所采用的烧结矿的成分有密切关系，因此各烧结厂的脱硫废水水质差别比较大。总体来讲，烧结烟气脱硫废水与电厂烟气脱硫废水有一定的相似性，但也有所区别。两种脱硫废水均呈弱酸性，pH一般在5~6之间，同时含有大量的悬浮物(主要为石膏颗粒)、氟离子和微量的重金属离子，如Pb、Cd、Zn、Hg等；烧结烟气脱硫废水中氟离子的浓度一般不超过国家排放标准，因此不需要进行除氟，此外重金属离子的浓度也比电厂脱硫废水高，重金属离子的种类随烧结矿成分的变化而变化，两者最大的区别就是烧结烟气脱硫废水中氨氮的含量很高，且变化幅度很大，某厂烧结烟气脱硫废水中的氨氮为45-900mg/L，平均420mg/L，而电厂烟气脱硫废水中则不含氨氮。电厂烟气脱硫废水处理通常采用的工艺没有氨氮去除功能，因此电厂的脱硫废水处理工艺不能满足烧结烟气脱硫废水处理的需要。
对于氨氮废水，可以采用的处理工艺有吹脱法、折点氯化法、化学沉淀法以及生物脱氮法等。
吹脱法去除氨氮是利用游离氨(NH3)与氨离子(NH4+)间的动态平衡，通过调整pH，使氨氮主要以游离氨形态存在，然后再进行曝气吹脱，使游离氨从水中逸出，从而达到去除氨氮的目的。研究若使氨氮去除率达到90％以上，需要调整pH＞12，温度＞90℃，因此只能采用蒸汽或热空气吹脱，而要使废水达标排放，还需要增加其他后续处理工艺。该工艺有如下缺点：①废水处理成本比较高；②逸出的游离氨会造成二次污染；③水温降低，脱氨效果也随之降低。
折点氯化法去除氨氮是将氯气或次氯酸钠投入废水，将废水中的氨氮氧化成氮气的化学脱氮工艺。该工艺一般只用于低浓度的氨氮废水处理。
化学沉淀法除氨氮是通过在废水中投加镁的化合物和磷酸或磷酸氢盐，生成磷酸铵镁沉淀，从而去除废水中的氨氮。磷酸铵镁的分子式是MgNH4PO4·6H2O，俗称鸟粪石，可用作堆肥、花园土壤的添加剂或建筑结构制品的阻火剂。该方法具有工艺简单，不受温度限制等优点，但是药剂消耗量大，处理成本高，而且氨氮的去除率在70-80％，处理后的氨氮不能满足排放标准，还需要进一步的处理。
生物脱氮法是利用微生物的作用来去除氨氮，首先在好氧条件下硝化菌将氨氮转化为硝态氮，然后将硝化液回流至缺氧池中在反硝化菌的作用下将硝氮还原为氮气，彻底去除废水中的氮。生物法由于具有处理成本低，没有二次污染等优点，因而在废水处理领域应用广泛。但是生物处理对水质有一定的要求，要包含微生物生长所必需的营养元素(如一定比例的碳、氮、磷等)，合适的pH，而且不含对生物生长有毒害的物质(如重金属离子等)。烧结烟气脱硫废水中没有微生物生长所需的碳源，因此不适合单独采用生物处理工艺。
焦化废水也是一种高氨氮废水，同时含有微生物生长所需的有机物。焦化废水通常采用生物法与物化法相结合的处理工艺。近年来，生物处理工艺中A/A/O(厌氧、缺氧和好氧，英文Anaerobic-Anoxic-Oxic第一个字母的简称)和A/O(缺氧和好氧英文Anoxic-Oxic第一个字母的简称)工艺应用较为广泛。由于焦化废水中含有大量的难生物降解有机物，生物处理一般不能达到排放标准，需要进行深度处理以进一步去除COD和色度，通常采用混凝沉淀、化学氧化、过滤、活性炭吸附以及超滤等工艺。
查阅已有的专利及文献资料，目前还没有针对烧结烟气脱硫废水处理工艺方面的报道。
发明内容
本发明的目的是提供一种烧结烟气脱硫废水的处理方法，可以根据烧结烟气脱硫废水的水质水量情况，结合钢铁行业的具体情况，开发出经济、高效的烧结烟气脱硫废水处理方法。
本发明的目的是这样实现的：一种烧结烟气脱硫废水的处理方法，包含以下步骤：
1)中和、混凝：通过碱液将烧结烟气脱硫废水的pH值调节至8.5-9.5，投加混凝剂，混凝剂的量为0-200ppm；
2)絮凝：投加助凝剂，助凝剂的量为0-10ppm；
3)沉淀，分离出滤液；
4)对滤液进行生化处理；
5)再进行深度处理。
优选地，所述步骤1)中的碱液为氢氧化钙或氢氧化钠。
优选地，所述步骤1)中的混凝剂为三氯化铁、硫酸铁、硫酸亚铁、氯化铝、硫酸铝、聚合硫酸铁、聚合氯化铝、聚合硅酸铝铁中的一种或几种。
向烧结烟气脱硫废水中投加碱液，碱液可以采用氢氧化钙或氢氧化钠，将废水的pH调节至8.5-9.5，同时投加混凝剂，混凝剂可以采用三氯化铁、硫酸铁、硫酸亚铁、氯化铝、硫酸铝、聚合硫酸铁、聚合氯化铝、聚合硅酸铝铁等，投加量0-200ppm。
优选地，所述步骤2)中助凝剂为聚丙烯酰胺。
絮凝池中进行慢速搅拌，同时投加助凝剂，如聚丙烯酰胺等，投加量0-10ppm，使胶体颗粒和悬浮物颗粒发生凝聚和聚集，形成比较大的絮体，从液相中分离出来。
絮凝池的出水进入沉淀池，在此发生泥水分离，悬浮物和重金属离子得以去除。絮凝物沉积在底部浓缩成污泥，上部则为处理出水。澄清池排出的污泥经压滤机脱水后，泥饼外运，滤液返回中和池。
优选地，所述步骤4)中生化处理，滤液与焦化废水混合，其中滤液的比例不超过15％。
优选地，所述步骤4)中生化处理为缺氧和好氧或厌氧、缺氧和好氧的生化反应。
沉淀池的出水输送至焦化废水处理系统的调节池，滤液与焦化废水混合，其中滤液的比例不超过15％，进入焦化废水的A/O或A/A/O生化处理。
优选地，所述步骤5)中的深度处理为混凝沉淀、化学氧化、过滤、活性炭吸附以及超滤工艺中的一种或几种。
本发明由于采用了以上技术方案，使之与现有技术相比，具有以下优点和积极效果：
大多数钢铁企业都有自己的焦化厂，而焦化厂大都设有完善的焦化废水处理设施。与焦化废水的水量相比，烧结烟气脱硫废水的水量很少，其比例不到焦化废水的10％。而且脱硫废水中有机物浓度很低，与焦化废水混合后可对焦化废水中的有机物以及有毒有害的氰化物等起到一定的稀释作用。将烧结烟气脱硫废水与焦化废水混合处理后，脱硫废水的处理成本比单独处理大大降低，只是中和、混凝、沉淀的处理设施和运行费用。而对于焦化废水处理系统来讲，由于混合的脱硫废水的主要污染物只有氨氮，且水量很小，不会对其处理系统产生影响。
具体实施方式
实施例1：
烧结烟气脱硫废水中含有大量的悬浮物和微量的重金属离子，在进入焦化废水的生化处理系统之前需要进行中和、混凝、沉淀处理。反应条件为：投加氢氧化钙溶液将脱硫废水的pH调整至8.5，投加10ppm的聚丙烯酰胺，反应30min后沉淀，处理前后的烧结烟气脱硫废水水质如表1所示。可以看到，经中和、混凝、沉淀处理后，重金属离子全部达到国家一级排放标准，氨氮的去除率很低，只有3.8％。
表1烧结烟气脱硫废水中和、沉淀效果
实施例2：
中和、混凝、沉淀的反应条件为：投加氢氧化钙溶液将脱硫废水的pH调整至9，同时投加30ppm的聚合硫酸铁和1ppm的聚丙烯酰胺，反应30min后沉淀，处理前后的烧结烟气脱硫废水水质如表2所示。可以看到，经中和、混凝、沉淀处理后，重金属离子全部达到国家一级排放标准，氨氮的去除率为8.2％。
表2烧结烟气脱硫废水中和、沉淀效果
实施例3：
中和、混凝、沉淀的反应条件为：投加氢氧化钙溶液将脱硫废水的pH调整至9.5，同时投加200ppm的聚合硫酸铁，反应30min后沉淀，处理前后的烧结烟气脱硫废水水质如表3所示。可以看到，经中和、混凝、沉淀处理后，重金属离子全部达到国家一级排放标准，氨氮的去除率达到16％。
表3烧结烟气脱硫废水中和、沉淀效果
实施例4：
将中和、沉淀处理后的烧结烟气脱硫废水和焦化废水按照1∶9的比例混合，之后进入A/A/O生化处理系统。生化系统的反应条件为：系统水力停留时间50h，其中厌氧段、缺氧和好氧段的水力停留时间分别为10h、13.3h和26.7h。投加烧结烟气脱硫废水前后生化处理系统的处理效果如表4所示。由表中数据可以看到，由于焦化废水的水质本身变化较大，投加脱硫废水后，混合废水的水质与焦化废水没有明显区别；对COD、TOC、TN和氨氮的去除效果也没有明显的差别，因此，焦化废水中投加10％的烧结烟气脱硫废水不会对焦化废水现有的处理系统造成影响。
表4投加脱硫废水(10％)前后对各污染指标的去除效果
实施例5
将中和、沉淀处理后的烧结烟气脱硫废水和焦化废水按照1.5∶8.5的比例混合，之后进入A/A/O生化处理系统。生化系统的反应条件为：系统水力停留时间50h，其中厌氧段、缺氧和好氧段的水力停留时间分别为10h、13.3h和26.7h。投加烧结烟气脱硫废水前后生化处理系统的处理效果如表5所示。由表中数据可以看到，将脱硫废水的比例提高至15％后，混合废水的TOC和COD略有降低，氨氮和总氮的浓度略有增加；但是系统对COD、TOC、氨氮和总氮的去除效果没有明显的差别。因此，焦化废水中投加15％的烧结烟气脱硫废水不会对焦化废水现有的处理系统造成影响。
表5投加脱硫废水(15％)前后对各污染指标的去除效果
实施例6
将中和、沉淀处理后的烧结烟气脱硫废水和焦化废水按照2∶8的比例混合，之后进入A/A/O生化处理系统。生化系统的反应条件为：系统水力停留时间50h，其中厌氧段、缺氧和好氧段的水力停留时间分别为10h、13.3h和26.7h。投加烧结烟气脱硫废水前后生化处理系统的处理效果如表6所示。由表中数据可以看到，将脱硫废水的比例提高至20％后，混合废水的TOC和COD略有降低，氨氮和总氮的浓度有所增加；但是系统对COD、TOC和氨氮的去除效果没有明显的差别，但是由于碳源浓度降低，而总氮浓度增加，因此总氮去除率有所降低。
表6投加脱硫废水(20％)前后对各污染指标的去除效果
综上所述，本发明将烧结烟气脱硫废水与焦化废水混合处理后，降低了生产成本，而对于焦化废水处理系统来讲，由于混合的脱硫废水的主要污染物只有氨氮，且水量很小，不会对其处理系统产生影响，因而具备良好的推广及应用前景。
要注意的是，以上列举的仅为本发明的几个具体实施例，显然本发明不限于以上实施例，随之有着许多的类似变化。本领域的技术人员如果从本发明公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应属于本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种烧结烟气脱硫废水的处理方法，其特征在于包含以下步骤：
1)中和、混凝：通过碱液将烧结烟气脱硫废水的pH值调节至8.5-9.5，投加混凝剂，混凝剂的量为0-200ppm；
2)絮凝：投加助凝剂，形成絮体，助凝剂的量为0-10ppm；
3)沉淀，分离出滤液；
4)将滤液与焦化废水混合进行生化处理，其中滤液的比例不超过15％；
5)再进行深度处理。
2.如权利要求1所述的烧结烟气脱硫废水的处理方法，其特征在于：所述步骤1)中的碱液为氢氧化钙。
3.如权利要求1所述的烧结烟气脱硫废水的处理方法，其特征在于：所述步骤1)中的碱液为氢氧化钠。
4.如权利要求1所述的烧结烟气脱硫废水的处理方法，其特征在于：所述步骤1)中的混凝剂为三氯化铁、硫酸铁、硫酸亚铁、氯化铝、硫酸铝、聚合硫酸铁、聚合氯化铝、聚合硅酸铝铁中的一种或几种。
5.如权利要求1所述的烧结烟气脱硫废水的处理方法，其特征在于：所述步骤2)中助凝剂为聚丙烯酰胺。
6.如权利要求1所述的烧结烟气脱硫废水的处理方法，其特征在于：所述步骤4)中生化处理为缺氧和好氧的生化反应。
7.如权利要求1所述的烧结烟气脱硫废水的处理方法，其特征在于：所述步骤4)中生化处理为厌氧、缺氧和好氧的生化反应。
8.如权利要求1所述的烧结烟气脱硫废水的处理方法，其特征在于：所述步骤5)中的深度处理为混凝沉淀、化学氧化、过滤、活性炭吸附以及超滤工艺中的一种或几种。
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