專利名稱：一種石膏制酸爐氣凈化污水、尾氣的處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于エ業(yè)污水、エ業(yè)廢氣處理領(lǐng)域，具體是涉及ー種石膏制酸爐氣凈化污水、尾氣的處理方法。
背景技術(shù)：
用石膏生產(chǎn)水泥的窯氣制硫酸與硫鐵礦沸騰爐爐氣制酸相比，其窯氣與爐氣的組成差別甚大，有害雜質(zhì)也迥然不同，這就決定了石膏制酸與硫鐵礦制酸在エ藝上有著不同的特點①傳統(tǒng)硫鐵礦制酸エ藝中，硫鐵礦經(jīng)過沸騰爐焙燒后的爐氣進(jìn)入浄化系統(tǒng)，爐氣凈化后的污水中含有氧化鐵、神、氟和少量的重金屬等雜質(zhì)，該污水使用斜板沉降后經(jīng)過CN過濾器過濾，可以解決浄化循環(huán)污水部分循環(huán)利用，少量的酸性水與石灰水中和后，過濾達(dá)標(biāo)排放；②而石膏制酸窯氣中，主要組分除含有SO2、so3、co、co2、o2、n2等氣體組分夕卜，還含有相當(dāng)量的粉塵和升華硫，粉塵中的主要成分為CaSO4，約占50%左右，塵的密度約 為1.8 2. 3g/Cm3，約為氧化鐵密度的1/2，由于粉塵質(zhì)輕、粒細(xì)、流動性差，其比電阻比硫鐵礦制酸的粉塵要小很多，導(dǎo)致電收塵效果要比硫鐵礦制酸差，而且因含有CaSO4，浄化污水排放量的大小取決于凈化洗滌液中的鈣離子濃度，排放量過少就會出現(xiàn)洗滌設(shè)備及管道中CaSO4結(jié)晶析出而結(jié)垢等問題，石膏制酸生產(chǎn)進(jìn)入浄化系統(tǒng)的窯氣量大約2800Nm3，窯氣中粉塵約2g/Nm3，則每小時進(jìn)入凈化系統(tǒng)的CaSO4約2. 8KG，每生產(chǎn)一噸酸須排放凈化污水約I. 5噸(按硫酸鈣100%溶解計算，實際上有部分硫酸鈣在來不及溶解就排走了)，考慮到升華硫的影響(沖洗電除霧和設(shè)備)，實際排污一般在每噸酸廣2噸(但是硫鐵礦稀酸洗浄化排污水量一般< I噸/噸硫酸)，再者，石膏制酸浄化酸性污水有別于硫鐵礦制酸ー個最大特點是其污水屬于懸濁液，難于在沉淀設(shè)備中沉淀，因此采用傳統(tǒng)的硫酸污水處理工藝會造成大量的污水排放，無法實現(xiàn)污水閉路循環(huán)和節(jié)能減排。石膏制酸窯氣中窯氣的SO2濃度相比其他制酸都要低，其中石膏制酸窯氣中還含有會降低轉(zhuǎn)化率的CO,另外石膏制酸窯氣中氧氣濃度低,對于低SO2濃度、低o2/so2比的石膏制酸來說，在進(jìn)轉(zhuǎn)化SO2濃度6%時，要保持轉(zhuǎn)化率在99. 5%時，SO2排放濃度約857mg/Nm3’，現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)960 mg/Nm3’，符合現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)要求，而即將頒布的新環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定為800 mg/Nm3，則屬于超標(biāo)排放，受CO、氧氣濃度低影響，石膏制酸尾氣如果不進(jìn)行處理，則只有超標(biāo)排放一途。目前硫酸尾氣處理主要有鈉法和銨法兩種，鈉法脫硫主要采用的原材料有NaC03、Na0H，這兩種原料脫硫效果雖好，但是脫硫后的副產(chǎn)品NaSO3難于處理，并且這兩種原料價格較高，脫硫成本較高，副產(chǎn)品NaSO3沒有很好出路的廠家不可能長期采用鈉法脫硫；銨法脫硫的主要原料有氨水、碳酸氫銨，銨法脫硫和鈉法脫硫同樣面臨著副產(chǎn)品亞硫酸氫銨的出路問題，而且脫硫成本高，投資也高。

發(fā)明內(nèi)容
針對上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明提供了ー種石膏制酸爐氣凈化污水、尾氣的ー攬子的處理方法，以解決當(dāng)前石膏制酸爐氣凈化污水、尾氣處理方法中存在的酸性污水不能閉路循環(huán)利用、硫酸尾氣脫硫成本高、脫硫后副產(chǎn)物難于處理等問題。本發(fā)明的技術(shù)方案該處理方法主要包括以下三個エ藝流程循環(huán)
①凈化系統(tǒng)酸性污水循環(huán)，其運行過程如下將來自石膏制酸爐氣浄化裝置的酸性污水，送至沉降器，經(jīng)沉降后的含SO2的酸性污水自沉降器上部溢流進(jìn)入脫吸塔，在脫吸塔中含SO2的酸性污水在空氣的作用下脫除SO2后送至污水沉淀池，完成脫吸作用的酸性污水在污水沉淀池經(jīng)過多級自然沉降后，位于上面的稀酸水溢流入清流池，其中清流池的部分稀酸水通過泵送至凈化工段循環(huán)使用；
②硫酸系統(tǒng)酸性污水處理循環(huán)，其運行過程如下經(jīng)沉降后的沉降器下部的酸性污泥或來自清流池的另一部分稀酸水進(jìn)入酸性污水處理系統(tǒng)的污水處理中和槽中，并添加石灰水進(jìn)行中和處理，中和處理后的污水送至2臺以上的壓濾機進(jìn)行固液分離，經(jīng)過過濾后的固體作為石膏制酸的原料，而過濾后的液體由污水收集槽收集后流入沉淀池，沉淀池中的
液體一般控制PH值8 9，作為硫酸系統(tǒng)尾氣處理的脫硫液對尾氣進(jìn)行脫硫；
③硫酸系統(tǒng)尾氣處理循環(huán)，其運行過程如下沉淀池中PH值8、的堿性液體通過泵送至尾氣處理的脫硫循環(huán)槽，作為尾氣處理工序的脫硫劑，脫硫循環(huán)泵將脫硫循環(huán)槽中的的循環(huán)脫硫液送至吸收塔，脫硫液在吸收塔中對來自硫Ife系統(tǒng)吸收エ序的硫Ife尾氣中的SO2進(jìn)行吸收，其中脫硫液中的Ca2+與尾氣中的SO2生成亞硫酸鈣和亞硫酸氫鈣，脫硫液脫硫后返回脫硫循環(huán)槽，控制一定的回流比為吸收塔內(nèi)循環(huán)液量的159^30%來控制脫硫循環(huán)槽的循環(huán)脫硫液的PH值在6. 5^7. 5，回流的脫硫液通過回流泵送至污水處理系統(tǒng)中的壓濾機進(jìn)行過濾來控制脫硫循環(huán)槽的固含量，過濾固體作為石膏制酸的生產(chǎn)原料，過濾后液體由污水收集槽收集后進(jìn)入污水處理系統(tǒng)的沉定池再生或循環(huán)利用。本發(fā)明的優(yōu)點本發(fā)明所述方法，解決了石膏制酸的酸性污水的處理問題，實現(xiàn)的凈化系統(tǒng)洗滌的酸性污水的循環(huán)利用，并改變了以前硫酸行業(yè)凈化酸性污水經(jīng)過污水處理系統(tǒng)處理后因為硬度高一般外排或降級利用的弊端，而是利用處理后的污水偏堿性的特性作為硫酸尾氣處理的原料。由于利用了硫酸污水中和處理后的污水作為尾氣處理的脫硫齊U，本發(fā)明具有很低的脫硫成本?？梢酝耆珜崿F(xiàn)污水和尾氣的達(dá)標(biāo)排放，并可以大幅度降低硫酸行業(yè)污水和尾氣的排放費用。


圖I為本發(fā)明的エ藝過程圖。
具體實施例現(xiàn)結(jié)合附圖及實施例來對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步的說明，但本發(fā)明并不僅限于以下情形。本發(fā)明所述的石膏制酸爐氣凈化污水、尾氣的處理方法主要分為三個大的エ藝流程循環(huán)，即ー是凈化系統(tǒng)酸性污水循環(huán)，ニ是硫酸系統(tǒng)酸性污水處理循環(huán)，三是硫酸系統(tǒng)尾氣處理循環(huán)，本發(fā)明根據(jù)各個エ藝循環(huán)中エ藝要求的需要和物料的特征，合理進(jìn)行了流程再造，將凈化系統(tǒng)酸性污水循環(huán)產(chǎn)生的酸性污水作為硫酸系統(tǒng)酸性污水處理站的原料，將硫酸系統(tǒng)酸性污水處理站產(chǎn)生的固體作為石膏制酸的原料，將硫酸系統(tǒng)酸性污水處理循環(huán)中產(chǎn)生的堿性污水作為尾氣處理工序的脫硫劑,整個處理中將硫酸生產(chǎn)過程的污水處理和尾氣處理緊密的聯(lián)系起來。①所述的浄化系統(tǒng)酸性污水循環(huán)其具體運行過程如下
電除霧3的沖洗水、正常運行中的產(chǎn)生的酸性水與洗滌塔I和冷卻塔2的排污水通過泵4送至沉降器5，沉降器5選擇高位置布置，經(jīng)沉降后的含SO2的酸性污水自沉降器5上部溢流進(jìn)入脫吸塔6，在脫吸塔6中含SO2的浄化酸性污水在空氣的作用下脫除SO2，然后進(jìn)入沉淀池7，對酸性污水進(jìn)行自然沉降處理后，位于沉定池7上部的稀酸水溢流進(jìn)入酸性污水清流池8，清流池8中的稀酸水通過泵一部分送至洗滌塔I和冷卻塔2作為凈化酸性污水循環(huán)的補充水，一部分送入硫酸污水處理站的污水處理中和槽11與石灰水進(jìn)行簡單中和處理。生產(chǎn)過程中主要是洗滌塔I和冷卻塔2進(jìn)行排污，電除霧3正常生產(chǎn)時的排污量很小。為防止洗滌塔I和冷卻塔2因為來自清流池的部分稀酸水中的Ca2+的濃度飽和結(jié)垢，影響洗滌塔I和冷卻塔2的正常工作，需要控制洗滌塔I和冷卻塔2的污水排放量，同時當(dāng)清流池8中的清液中的Ca2+濃度快達(dá)到飽和濃度時(正常生產(chǎn)中控制Ca2+濃度彡40mg/L), 從尾氣處理工序成品亞硫酸鈉儲槽送一部分亞硫酸鈉至污水緩沖池，此時的亞硫酸鈉在污水緩沖池完成Ca2+的脫除，Ca2+以亞硫酸鈣的形式沉淀下來，通過利用尾氣脫硫處理制造的亞硫酸鈉做為凈化污水循環(huán)脫除Ca2+提供原料。正常情況下，通過控制閥門10向冷卻塔2補水，并通過冷卻塔2的循環(huán)泵向洗滌塔I進(jìn)行補水，通過洗滌塔I進(jìn)行排污。洗滌塔I排污量的大小取決于進(jìn)入洗滌塔I的煙氣所帶塵量，按每產(chǎn)I噸酸進(jìn)入浄化系統(tǒng)的窯氣為2800Nm3 (干基)計算，窯氣中粉塵含量設(shè)為2g / Nm3 (干基)，根據(jù)檢測結(jié)果塵中主要含硫酸鈣約50%，則每生產(chǎn)ー噸酸進(jìn)入凈化系統(tǒng)的CaSO4量為2. 8kg，CaSO4在65°C、0. 098%硫酸中的溶解度約為0. 224g / IOOmL(或約為2. 24kg / m3)，如果每生產(chǎn)ー噸酸從凈化系統(tǒng)排放I. 25m3污水。電除霧3發(fā)生工作異常情況下的排污主要是電除霧3的沖洗水，由于沖洗水是新鮮水，Ca2+的濃度不高，排放量大小取決于脫吸塔6的設(shè)計能力。脫吸塔6的設(shè)計的噴淋密度一般為2r26m3/m2_H，氣液比為6(T65NmVm3’，按每產(chǎn)I噸酸進(jìn)入凈化系統(tǒng)的窯氣為2800Nm3(干基)計算，當(dāng)進(jìn)凈化窯氣SO2濃度為8% 9. 5%吋，允許電除霧的排污量為13 20m3/噸酸，電除霧的沖洗時間控制在15分鐘之內(nèi)，洗滌塔I和冷卻塔2在電除霧3沖洗完畢了再交替排污。洗滌塔I排污時可同時打開閥門9進(jìn)行補水，冷卻塔2排污時可以同時打開閥門10進(jìn)行補水。來自脫吸塔6的污水在脫吸過程中伴隨著降溫過程，進(jìn)脫吸塔污水溫度一般在4(T50°C之間，在沉降池7和清流池8流動的過程中，污水自然散熱降溫< 40°C。為維持浄化系統(tǒng)的水平衡，需要向浄化酸性污水循環(huán)系統(tǒng)補充新鮮水，補充新鮮水的部位可以是清流池8，也可以是洗滌塔I或冷卻塔2。②所述的酸性污水處理其具體運行過程如下
來自沉降器5下部的酸泥或來自清流池8的另一部分稀酸水送至污水處理站的污水處理中和槽11與石灰水進(jìn)行中和處理,控制中和槽11內(nèi)液體的PH值在擴10之間，中和好的污水通過泵送至壓濾機12 (2臺以上)壓濾進(jìn)行固液分離，分離的固體渣送至石膏制酸原料堆場，壓濾出來的污水由污水收集槽13收集后自然流入沉淀池14 ;而來自尾氣處理脫硫循環(huán)槽15的回流脫硫液通過回流泵送至壓濾機12進(jìn)行固液分離，固體石膏制酸原料堆場，壓濾出來的污水由污水收集槽13收集后自然流入沉淀池14。以上兩股流入沉淀池14中的水匯集后的PH值控制在8 9，污水在沉淀池14沉淀后，通過泵送至尾氣處理循環(huán)槽15作為尾氣處理的脫硫劑。在污水處理工段污水處理產(chǎn)生固體主要是亞硫酸鈣、硫酸鈣固渣，并有部分水分隨固體帶出系統(tǒng)。③所述的尾氣處理其具體運行過程是這樣實現(xiàn)的
來自污水處理沉淀池14的PH8、的堿性污水通過泵送至尾氣處理脫硫循環(huán)槽15，作為尾氣處理工序的脫硫劑。脫硫循環(huán)泵將脫硫循環(huán)槽15的脫硫循環(huán)液送至吸收塔16，脫硫液在吸收塔16完成對來自硫酸系統(tǒng)吸收エ序的硫酸尾氣中的SO2的吸收后，返回脫硫循環(huán)槽15，其中脫硫液中的Ca2+與尾氣中的SO2生成亞硫酸鈣和亞硫酸氫鈣。通過回流泵將脫硫循環(huán)槽15的脫硫液回流一部分到污水處理壓濾機12，完成固液分離，壓濾出來的污水回流至污水沉淀池14。通過回流泵出口的閥門控制回流比在吸收塔16循環(huán)液量的159^30%之間來控制脫硫循環(huán)槽15的固液比例以及控制脫硫循環(huán)槽15中的循環(huán)液的PH值在6. 5^7. 5， 并通過控制進(jìn)污水中和槽11的石灰水的量來控制沉淀池14的PH值在8、之間。來自硫酸系統(tǒng)吸收塔的尾氣在吸收塔16脫硫后，在復(fù)檔除沫器17除去霧沫，通過煙筒18排空。本發(fā)明所述尾氣處理系統(tǒng)的脫硫エ藝原理為
來自硫酸污水處理系統(tǒng)的污水的PH值國家環(huán)保排放規(guī)定的PH值為6 9，實際控制中一般偏堿性控制，也就是一般在7、這個范圍。堿性物質(zhì)的主要成分為Ca(OH)2,因此本發(fā)明利用了這種堿性污水做為脫硫劑，脫硫過程相當(dāng)于石灰拋棄法，其化學(xué)反應(yīng)為
SO2+ Ca (OH) 2= CaSO3. 1/2H20+1/2H20
(Ca (0H ) 2)在吸收塔內(nèi)直接與SO 2反應(yīng)將生成CaSO3. 1/2H20，少量CaSO3. 1/2H20被煙氣中0 2氧化為CaSO 4 2H20 (石膏)。由于CaSO3. 1/2H20和CaSO 4 2H20在水中的溶解度極小，極易達(dá)到過飽和而結(jié)晶，形成垢層，嚴(yán)重時會使設(shè)備、管道堵塞無法運行，為此脫硫循環(huán)槽15的循環(huán)液的PH值必須控制在6. 5 7. 5之間。在此PH范圍內(nèi)，CO2的溶解度很小，石膏制酸尾氣中含有的大量的CO2與Ca2+不會發(fā)生反應(yīng)，這樣，硫酸污水處理系統(tǒng)處理后的污水中所含有的Ca2+能有效的進(jìn)行脫硫。尾氣脫硫?qū)嵗?br> 以年產(chǎn)10萬噸/年的石膏制硫酸系統(tǒng)為例，來自水泥系統(tǒng)窯氣(帶電收塵)的約30000Nm3/h，浄化系統(tǒng)小時排放酸性污水約20m3，在此排污量的情況下，浄化系統(tǒng)運行不會有什么問題。大約IOm3的酸性污水送至污水處理系統(tǒng)中和槽11，石灰用量大約100Kg/h，配制成10%濃度的石灰乳，經(jīng)過中和及壓濾后PH值為9，通過泵送至尾氣處理脫硫循環(huán)槽15，中和后的污水中的Ca2+在2g/L(2kg/m3),相當(dāng)于40kg的石灰。硫酸尾氣中的SO2按960mg/Nm3,尾氣量40000Nm3/h，尾氣脫硫率為80%，則脫除SO2量為38. 4kg/h (合0. 6Kmol),需要I丐離子量0. 7Kmol,需要石灰39. 2kg,不要補充鈉堿；而當(dāng)尾氣中的SO2高于960mg/Nm3時，中和后的污水中的Ca2+的量不足時，可以在脫硫循環(huán)槽15中加入一定的碳酸鈉，以提高脫硫循環(huán)槽15中的循環(huán)液的PH值，使排放的煙氣達(dá)標(biāo)。開車初期，先用碳酸鈉加入脫硫循環(huán)槽15，控制循環(huán)液的PH值在5. 5 7左右，循環(huán)液接近PH5. 5吋，打開產(chǎn)亞硫酸鈉的閥門，向亞硫酸鈉儲桶產(chǎn)亞硫酸鈉，當(dāng)亞硫酸鈉儲桶接近80%的庫存吋，開始轉(zhuǎn)換用硫酸中和后的污水進(jìn) 行脫硫。
權(quán)利要求
1.一種石膏制酸爐氣凈化污水、尾氣的處理方法，主要分為三個大的工藝循環(huán)，即一是凈化系統(tǒng)酸性污水循環(huán)，二是硫酸系統(tǒng)酸性污水處理循環(huán)，三是硫酸系統(tǒng)尾氣處理循環(huán)，其特征在于 ①所述凈化系統(tǒng)酸性污水循環(huán)其具體運行過程如下 電除霧(3)的沖洗水、正常運行中的產(chǎn)生的酸性水以及洗滌塔(I)、冷卻塔(2)的排污水通過泵(4)送至沉降器(5)，沉降器(5)選擇高位置布置，經(jīng)沉降后的含SO2的酸性污水自沉降器(5)上部溢流進(jìn)入脫吸塔(6)，在脫吸塔(6)中含SO2的凈化酸性污水在空氣的作用下脫除SO2，然后進(jìn)入沉淀池(7)，對酸性污水進(jìn)行多級自然沉降處理后，位于沉定池(7)上部的稀酸水溢流進(jìn)入酸性污水清流池(8)，清流池(8)中的稀酸水通過泵一部分送至洗滌塔(I)和冷卻塔(2)作為凈化酸性污水循環(huán)的補充水，一部分送硫酸污水處理站的污水處理中和槽(11)與石灰水進(jìn)行簡單中和處理； ②所述硫酸系統(tǒng)酸性污水處理循環(huán)其具體運行過程如下 來自沉降器(5)下部的酸泥或來自清流池(8)的另一部分稀酸水送至污水處理站的污水處理中和槽(11)與石灰水進(jìn)行中和處理，控制中和槽(11)內(nèi)液體的PH值在9 10之間，中和好的污水通過泵送至兩臺以上的壓濾機(15)壓濾，進(jìn)行固液分離，分離的固體渣送至石膏制酸原料堆場，壓濾出來的污水由污水收集槽(13)收集后自然流入沉淀池(14)，而來自尾氣處理脫硫循環(huán)槽(15)的回流脫硫液通過回流泵送至壓濾機(12)進(jìn)行固液分離，固體石膏制酸原料堆場，壓濾出來的污水由污水收集槽(13)收集后自然流入沉淀池(14)，以上兩股流入沉淀池(14)中水匯集后的PH值控制在8 9，污水在沉淀池(14)沉淀后，通過泵送至尾氣處理循環(huán)槽(15)作為尾氣處理的脫硫劑； ③所述的硫酸系統(tǒng)尾氣處理其具體運行過程如下 來自污水處理沉淀池(14)的PH8、的堿性污水通過泵送至尾氣處理脫硫循環(huán)槽(15)，作為尾氣處理工序的脫硫液，脫硫循環(huán)泵將脫硫循環(huán)槽(15)的循環(huán)脫硫液送至吸收塔(16)，脫硫液中的Ca2+與尾氣中的SO2生成亞硫酸鈣和亞硫酸氫鈣，脫硫后的尾氣在復(fù)檔除沫器(17)除去霧沫后通過煙筒(18)排空，而脫硫液在完成脫硫后則返回脫硫循環(huán)槽(15)，通過回流泵將脫硫循環(huán)槽(15)的脫硫液回流一部分到污水處理壓濾機(12)，完成固液分離，壓濾出來的污水回流至污水沉淀池(14)，通過回流泵出口的閥門控制回流比在吸收塔(16)循環(huán)液量的159Γ30%之間來控制脫硫循環(huán)槽(15)的固液比例以及控制脫硫循環(huán)槽(15)中的循環(huán)液的PH值在6. 5 7. 5，并通過控制進(jìn)污水中和槽(11)的石灰水的量來控制沉淀池(14)的PH值在8 9之間。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種石膏制酸爐氣凈化污水、尾氣的處理方法，其特征在于為維持凈化系統(tǒng)的水平衡，需要向凈化污水循環(huán)系統(tǒng)補充新鮮水，補充新鮮水的部位是清流池(8 )或是洗漆塔(I)或是冷卻塔(2 )。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種石膏制酸爐氣凈化污水、尾氣的處理方法，其特征在于為防止洗滌塔(I)和冷卻塔(2)因為來自清流池的部分稀酸水中的Ca2+的濃度飽和結(jié)垢，影響洗滌塔(I)和冷卻塔(2)的正常工作，需要控制洗滌塔(I)和冷卻塔(2)的污水排放量。
全文摘要
一種石膏制酸爐氣凈化污水、尾氣的處理方法，屬工業(yè)污水、廢氣處理領(lǐng)域，主要分為凈化系統(tǒng)酸性污水循環(huán)、硫酸系統(tǒng)酸性污水處理循環(huán)、硫酸系統(tǒng)尾氣處理循環(huán)，該方法將凈化系統(tǒng)酸性污水循環(huán)產(chǎn)生的酸性污水作為硫酸系統(tǒng)酸性污水處理站的原料，將硫酸系統(tǒng)酸性污水處理站產(chǎn)生的固體作為石膏制酸的原料，將硫酸系統(tǒng)酸性污水處理循環(huán)中產(chǎn)生的堿性污水作為尾氣處理工序的脫硫劑。本發(fā)明解決了石膏制酸的酸性污水的處理問題，實現(xiàn)的凈化系統(tǒng)洗滌的酸性污水的循環(huán)利用，由于利用了硫酸污水中和處理后的污水作為尾氣處理的脫硫劑，本發(fā)明具有很低的脫硫成本。
文檔編號B01D53/50GK102849814SQ201110177158
公開日2013年1月2日 申請日期2011年6月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月28日
發(fā)明者覃愛平, 唐遠(yuǎn)財, 侯益宏, 程海平, 鄧建華 申請人:湖南合磷化工有限公司