连云港一体化污水处理设备要点必看

连云港一体化污水处理设备要点必看

工业上普遍采用的硫化剂是硫化钠，近年来，随着原料价格的上涨以及日益严格的环保要求，该方法逐渐暴露出了以下缺点：

1）工业用硫化钠纯度较低，通常工业用硫化钠质量分数在60%，且其中含有、亚硫酸钠及水不溶物等杂质，造成硫化钠药剂用量过大。

2）由于冶炼行业酸性废水的重金属含量及酸度较高，使用硫化钠硫化，大量的Na+会在水中富集，影响处理后中水品质，造成中水回用困难。

3）硫化沉淀法生成的重金属硫化渣属于危险废物，处理费用较高，且硫化钠药剂会带入大量其他不溶性杂质，增加了反应后的渣量，也增加了危险废物的处理费用。

4）使用硫化钠作为硫化剂，需要将硫化钠溶于水后，再与酸性废水进行反应，副反应易产生硫化氢气体，由此导致硫化反应效率低、药剂利用率低，且硫化氢气体的逸出会带来巨大的环境和安全风险。

因此，经过理论研究和技术创新后，在借鉴传统硫化沉淀法的基础上，技术人员针对常规硫化系统易出现的问题，对硫化沉淀法的药剂和反应装置进行了改进。选用硫化氢气体为硫化剂、采用密闭分段式螺旋喷射硫化反应装置进行高效硫化反应，形成了增强型气液硫化技术。该技术主要利用气态硫化剂与酸性废水反应，反应过程中强化硫化反应效果。在密闭环境下，利用硫化氢的硫化反应具有安全、便捷、高效等技术特点，地保证硫元素的高效利用。

2、增强型气液硫化技术及其应用

增强型气液硫化技术的应用是通过两级并联全密封分段式螺旋喷射硫化反应装置实现的，反应后液通过浓密机、压滤机等设备除去产生的硫化沉淀，清液进入下一工序处理。过量的硫化氢气体先后通过酸水吸收塔和二段吸收塔反应吸收，二段吸收塔的吸收液再返回反应器作为硫化剂回用。

经氢气与硫磺合成的硫化氢气体与来自酸水吸收塔的酸性废水进入一级硫化反应器。一级硫化反应器是由螺旋涡轮管式气液混合器和强化硫化反应器构成的全密封分段式螺旋喷射硫化反应装置。硫化氢气体和酸性废水首先在螺旋涡轮管道式气液混合器内充分混合，经混合后的反应液通过喷射形式进入强化硫化反应器。在该反应器内，强化混合的气液反应物料通过双层搅拌装置强化反应，并在侧壁扰流板的作用下，通过强紊流技术进一步提高该硫化反应的反应效率。一级反应后的硫化反应液通过反应器底部的螺旋喷射装置送入二级高效硫化反应器内。经过两级增强型气液硫化技术处理的酸性废水，其中重金属和砷绝大多数通过生成硫化物的形式形成沉淀。带有硫化沉淀的酸性废水通过带有坡度的自流管道送入浓密机，进行固液分离。在浓密机内，清液通过浓密机上部溢流至清液罐，并通过输送泵送至后端处理装置。以硫化物为主的沉淀因重力沉降作用汇聚于浓密机底，排至污泥池。硫化物沉淀用加压泵送入压滤机，压滤后清液进入清液罐，滤渣拉运至危废处置中心。

硫化反应器和浓密机中溢出的硫化废气先后进入酸水吸收塔和碱液吸收塔进行吸收，经吸收后的废气达到排放标准后通过塔顶烟囱排放。碱液吸收塔内的吸收液经循环吸收后主要成分为硫化钠或硫氢化钠，可返回硫化反应器内继续参与硫化反应。该技术在合理处置废气的基础上，实现了硫化废气的资源化利用。

2.2 硫化废气吸收与资源化利用

利用增强型气液硫化技术处理重金属酸性废水时，为了加快反应速率，提高重金属去除效率，通常需要加入过量硫化氢气体。硫化氢是一种、极其危险的工业物料，为防止过量硫化氢气体污染环境，造成操作人员中毒，需合理处置过量的硫化氢，在保证生产系统及人员安全的同时，进行回收利用。

在对传统硫化废气吸收工艺比较的基础上，将以硫化氢为主的硫化废气收集并回用至酸水吸收塔循环吸收，既保证了硫化废气的合理处置，又充分利用了硫化剂，增强了硫化反应效果。设置2台吸收塔对硫化废气进行吸收，吸收塔后设置风机，保证吸收塔内负压操作，避免吸收过程中硫化氢气体溢出造成环境污染。高重金属含量和高酸度的酸性废水首入酸水吸收塔。正常生产过程中，由于硫化废气通过管道收集后首入酸水吸收塔，在该塔内，酸性废水对硫化废气进行初步吸收，一方面酸性废水与硫化废气通过硫化反应，初步除去一部分重金属和砷，为后续硫化反应减小压力；另一方面，硫化废气中以硫化氢为主的相关组分被酸性废水大量消耗，极大降低了碱液吸收的工作负荷，减小了废气吸收的耗碱量。一级废气吸收后的酸性废水用泵送入硫化反应器内进行增强硫化；废气送入碱液吸收塔内，用配置好的氢氧化钠溶液进行吸收。吸收液在塔内循环喷淋，确保硫化废气中硫化氢等有害气体吸收，最终能够达标排放。

随着我国新能源汽车的蓬勃发展，国内对锂离子电池的需求量逐年增大。锂离子电池正极材料、负极材料均得到较大发展。而镍钴锰三元正极材料在三元协同效应作用下，汇集了各种正极材料的优点，成为近年来市场应用的重点。在镍钴锰三元正极材料生产过程在，三元前驱体的合成是其主要工序。而在三元前驱体的生产过程中产生大量高浓度氨氮废水，浓度达到8000mg/L，直接排放将对环境产生诸多不利影响。

目前，氨氮废水的处理方法主要有吹脱法、折点氯化法、化学沉淀法、吸附法、生物法等。这些方法均因产生二次污染，处理成本高、氨氮处理不达标等原因而应用范围受到局限。

汽提蒸氨以其无二次污染、处理工艺简单、氨水资源化回收等优点，近年来得到广泛应用。本文针对河北某三元前驱体生产废水过程中产生的高浓度氨氮废水，采用汽提蒸氨的方法进行处理，通过原理分析、设计计算、工业实验对高浓度氨氮废水汽提蒸氨工艺进行系统分析，并对后续汽提蒸氨法处理高浓度氨氮废水提出改进设想。

1、设计计算

1.1 废水水量与水质

脱氨前液来源于生产Ni、Co、Mn三元前驱体过程中产生的母液、碱洗液、浓缩后洗水及系统氨吸收废水的混合液，水量2400m3/d，处理量：1200～2640m3/d；pH为11～12；SS质量浓度为200mg/L；氨氮质量浓度为7～14g/L，氨0.5～1mol/L；Na2SO4为7%～13%；Ni、Co、Mn质量浓度为100mg/L。

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1.2 工艺流程及说明

脱氨前液废水的主要成分为硫酸钠、游离氨以及少量的Ni、Co、Mn重金属，从环境保护和资源回用的角度出发，这类废水的最佳处理方案就是蒸汽汽提蒸氨回收氨水—物理过滤回收Ni、Co、Mn颗粒物沉淀—蒸发结晶回收硫酸钠，最终实现各组分综合回收利用与废水

本文针对废水中的氨氮及重金属去除进行详细说明。该废水呈强碱性，汽提蒸氨实际操作过程中不用额外补加碱液，但为保证氨氮处理达标和适应未来生产工艺变动导致废水水质的波动，本方案预留NaOH补碱管路

首钢水城钢铁（集团）有限责任公司（简称首钢水钢）焦化废水原处理工艺为配套年产100万t焦炭的预处理+A/A/O废水处理系统，主要承担焦化系统煤气净化单元的剩余氨水、煤焦油深加工产生的化工废水、粗苯分离水、煤气管网水封水等混合废水的处理。混合废水经蒸氨后进入废水处理系统，处理后出水指标达《炼焦化学工业污染物排放标准》GB16171—2012中表2间排要求处理后的水用于高炉冲渣。为降低回用水水质对冲渣系统的影响和钢铁联合企业废水总排口的排放指标，水钢根据自身发展规划进行可行性研究，类比了臭氧氧化、芬顿氧化、活性彭活性焦及树脂吸附等相关技术，从处理效果、投资规模、运营成本、能耗、占地面积等方面综合论证，引进了启元汇通电磁强氧化深度处理技术，对现有污水处理系统进行升级改造，主要改造内容包括改造现有生化系统和新建深度处理系统，目的是使处理后的焦化废水达到GB16171—2012中表3直排标准。

1、概述

焦化废水属于典型的难处理工业废水主要产生于煤气净化单元，包括剩余氨水、煤气冷凝水等，当前的焦化废水处理基本以A/O工艺为主。废水中的氨氮、有机氮在生化系统中通过微生物的硝化、反硝化作用最终生成氮气释放达到脱氮的目的，同时微生物降解废水中大量的COD。A/O生物脱氮工艺通过微生物作用地降解了废水中氨氮、酚、氰、COD等污染物，生化处理对污染物的去除率在90%左右甚至达到95%。由于焦化废水中存在部分难以被微生物降解的有机物，生化出水COD仍然在300mg/L左右，难以达到排放标准要求。为进一步降低COD、总氮及苯并［a］芘等控制指标，减少污水回用处理对膜的污堵，提高工业盐品质、减少杂盐量，焦化行业多在现有生物脱氮工艺基础上后接臭氧氧化、芬顿氧化、活性炭/活性焦及树脂吸附等深度处理技术。

电磁氧化（微波、电化学等）技术作为新兴的深度处理技术已通过工程验证，技术、运行稳定可控、运行费用较低，先后通过了中冶焦耐工程技术有限公司、中科院生态环境研究中心等单位的专家技术鉴定并获得认可，目前已列入生态环境部发布的《炼焦化学工业污染防治可行技术指南》废水污染防治可行技术推荐目录。

纺练车间含硫酸10g/L~13g/L、硫酸钠30g/L~35g/L、硫酸锌1g/L~1.5g/L的酸性废水，在预处理罐进行预处理，预处理之后的酸性废水经过过滤，再通过负压蒸发降温至超滤膜允许的40℃以下进料温度，经过超滤膜除去酸性水中的大颗粒杂质，超滤膜设备的滤出液进入反渗透膜设备进行浓缩，反渗透浓缩液中含硫酸25g/L~35g/L、硫酸钠80g/L~90g/L、硫酸锌2g/L~3g/L，该浓缩液可直接输送到酸浴车间进行蒸发浓缩，回用于生产系统；同时反渗透膜所产水可做为软水应用于生产系统。

2、超滤膜、反渗透膜设备原理

超滤膜是以外加压力作为动力的滤袋卷式膜物理分离设备，可实现大分子和小分子的分离。

反渗透膜是选择透过性膜，利用高渗透压将水分子和其他大分子分离，反渗透膜过滤精度高于超滤膜，一般超滤膜作为反渗透膜的前处理。

3、酸性水超滤膜膜前预处理

反渗透膜进料为超滤膜滤出液即可满足浓缩低酸性废水的要求。制约超滤、反渗透组合方式处理酸性水浓缩的关键为超滤膜膜前物料预处理环节。超滤膜处理物料对物料性能指标有一定的要求，包括浊度≤5NTU、固体悬浮物≤1%、可溶性有机物≤0.1%等。目前生产上成熟的通用超滤膜膜前处理方法有石英砂过滤、活性炭吸附、微滤等手段，针对我公司外排酸性水特点，试验高温搅拌析出、絮凝剂混凝沉淀和活性炭吸附三种预处理方法，筛选出酸性水预处理方法。

3.1 高温搅拌试验

我公司外排酸性废水温度在80℃~85℃，浊度在10NTU~15NTU，高温酸性水以有机胶体状态存在。为打破酸性水胶体稳定结构，进行酸性水高温搅拌试验，通过外力打破酸性水稳定结构，使其团聚析出。

取一定量的一线外排酸性水，采用恒温加热磁力搅拌器做三次平行试验，温度控制在80℃~85℃，4h后均无明显杂质析出，酸性水浊度为30.56NTU，说明80℃~85℃温度条件下搅拌，对酸性水析出无显著影响；酸性水温度控制在86℃~90℃，4h后均无明显杂质析出，酸性水浊度为50.12NTU，酸性水浊度是80℃~85℃时浊度的1.64倍，说明提高温度有助于杂质析出，需进一步提高酸性水搅拌温度；控制酸性水温度在91℃~95℃之间，经4h加热搅拌后，发现酸性水底部有少量杂质析出，同时颜色加深，浊度为79.13NTU，是80℃~85℃时浊度的2.58倍。