攀鋼釩制品廠沉釩廢水處理工藝的應(yīng)用

攀鋼釩制品廠沉釩廢水處理工藝的應(yīng)用

攀鋼是中國最大的制造棕櫚樹的原料生產(chǎn)基地。V2O3和V2O5的生產(chǎn)過程中同時產(chǎn)生含釩、鉻、氨氮等污染物質(zhì)的沉釩工藝廢水，廢水產(chǎn)生量為1300m3/d。為此，攀鋼攀宏釩制品廠在V2O3和V2O5車間分別建有一套廢水處理設(shè)施。1沉釩廢水處理國內(nèi)外處理含V5+、Cr6+的廢水工藝主要有還原中和法、鐵鋇鹽法、離子交換法、電滲析法、溶劑萃取法、生物法、微波法等。攀鋼結(jié)合本地區(qū)實際情況，采用處理效果比較好、成本比較低的硫酸亞鐵還原——石灰中和法（硫酸亞鐵為攀鋼自產(chǎn)，攀枝花地區(qū)具有豐富的石灰石）。攀鋼這套沉釩廢水處理工藝具有工藝簡單、運(yùn)行費用低、V5+、Cr6+去除率高的特點，但由于歷史及技術(shù)原因，該工藝未考慮CODcr、氨氮的處理以及鈉鹽的回收利用，因此原有沉釩廢水處理工藝處理后的廢水除釩、鉻和pH值達(dá)標(biāo)外，CODcr及氨氮均不能達(dá)到國家有關(guān)污水排放標(biāo)準(zhǔn)要求。為了實現(xiàn)沉釩廢水全面達(dá)標(biāo)排放，攀鋼曾與多家科研單位合作進(jìn)行試驗研究，對氨氮的降解先后進(jìn)行了微生物法、蒸汽吹脫法、電析法等十多次中試，均因處理后的廢水氨氮不能穩(wěn)定達(dá)到國家《鋼鐵污水排放標(biāo)準(zhǔn)》一級標(biāo)準(zhǔn)15mg/L以下，且存在處理成本高、占地面積大的問題，不能轉(zhuǎn)化為工業(yè)化生產(chǎn)。2脫硫廢水深度處理為降低或消除沉釩廢水對環(huán)境的污染，攀鋼在廣泛學(xué)習(xí)國內(nèi)外沉釩廢水治理技術(shù)的基礎(chǔ)上,改變傳統(tǒng)的將廢水處理后達(dá)標(biāo)排放的思路，確定將原來經(jīng)還原、中和沉淀處理后的廢水進(jìn)一步采取脫氨（氨回收利用），再經(jīng)濃縮提取硫酸鈉物質(zhì)（回收利用），將濃縮后的冷凝水用于生產(chǎn)工藝中，達(dá)到廢水、氨的閉路循環(huán)使用，徹底解決外排廢水不達(dá)標(biāo)的問題?？紤]到該工藝在實際應(yīng)用中還需進(jìn)一步優(yōu)化，決定首先在V2O5車間實施蒸氨-蒸發(fā)濃縮處理工藝，待完工投入運(yùn)行，并經(jīng)工藝調(diào)整和優(yōu)化后，再進(jìn)一步實施V2O3車間的蒸氨-濃縮處理系統(tǒng)。2.1蒸氨處理2.1.1設(shè)計蒸發(fā)濃縮氨塔，實現(xiàn)濃氨回用蒸氨工藝流程見圖1。攀宏釩制品廠V2O5車間蒸氨裝置設(shè)計處理能力30m3/h，最大35m3/h。經(jīng)處理后的水質(zhì)指標(biāo)為pH值：7～10；氨氮：<300mg/L；氨水產(chǎn)量：0.4～1.4t/h（按進(jìn)口廢水氨氮濃度為2270～7000mg/L、廢水量30m3/h計算）；氨水濃度：≥15%。原有廢水處理設(shè)施處理后的沉釩氨氮廢水，經(jīng)加堿將廢水pH值調(diào)至10～11.5，并用蒸氨塔出來的廢水將源水加熱（采用管式換熱器），使水溫度升高到60～70℃，從塔頂進(jìn)入蒸氨塔內(nèi)，利用氨組分與水組分之間揮發(fā)度的差異，在防堵型高效斜孔塔盤上通過多次部分汽化、冷凝的方法來分離氨-水混合物。通過塔頂回流使氨-水混合物中的輕組分氨在精餾段提濃，獲得含氨大于15%（wt）的濃氨水；混合物中的重組分水在提餾段增濃，輕組分氨被脫出，從而實現(xiàn)高純度分離；蒸氨塔內(nèi)安裝高效脫氨器，進(jìn)一步提高蒸氨效果和能力，蒸氨后的廢水中氨氮濃度小于300mg/L。經(jīng)過蒸氨塔分離出來的氨水，濃度大于15%，經(jīng)冷卻后送到濃氨水儲槽。因工期和占地原因，本次暫不實施硫酸銨生產(chǎn)裝置，只生產(chǎn)濃氨水。2.1.2鎂離子結(jié)垢處理(1）采用國內(nèi)某公司的“多溢流復(fù)合斜孔塔”專利技術(shù)，可有效降低塔的高度，減小塔徑，節(jié)省投資；塔盤具有自清洗能力，能解決廢水中高鈣鎂離子結(jié)垢的堵塞問題；該塔盤與雙溢流浮閥塔相比，提高處理能力50%，節(jié)能10%，塔的阻力降低1/3以上。(2）采用高效的PU脫氨器，具有高效脫氨能力和作用。PU脫氨技術(shù)是在脫氨塔內(nèi)放置大功率的超聲波發(fā)生器，即通常所說的功率超聲（PU），在傳統(tǒng)的物理脫氨方法（吹脫法和蒸氨法）的基礎(chǔ)之上，利用超聲波的機(jī)械效應(yīng)、空化效應(yīng)和熱效應(yīng)的作用加速脫氨速度，提高脫氨效率，降低脫氨的能耗和運(yùn)行成本。2.2濃縮處理工藝2.2.1效管式蒸發(fā)器廢水蒸發(fā)濃縮工作原理，就是將廢水加熱，使其中的水汽化后從廢水中逸出，然后再將水汽冷凝為水的過程。經(jīng)過此過程，脫氨廢水中的水被蒸出，留下其中的固形物如硫酸鈉等。為充分利用熱源，設(shè)計采用三效管式蒸發(fā)器，包括加熱器、分離器和冷凝器。其中第一效為強(qiáng)制循環(huán)蒸發(fā)器、第二、第三效為降膜蒸發(fā)器。每個蒸發(fā)濃縮系統(tǒng)一般包括以下幾個系統(tǒng)：加熱源流向系統(tǒng)（汽路）、溶液流向系統(tǒng)（料路）、真空系統(tǒng)（由冷凝器和真空泵組成）、冷凝水排除系統(tǒng)、控制系統(tǒng)組成。2.2.2流程描述蒸發(fā)濃縮工藝流程見圖2。蒸發(fā)濃縮的單元系統(tǒng)示意圖見圖3。2.2.2.效蒸發(fā)器蒸發(fā)濃縮廢水脫氨廢水由泵打入熱吸收塔，由循環(huán)泵將廢水打入循環(huán)與熱煙道氣直接熱交換，廢水被加熱，溫度升高。然后，高溫廢水在分離器中閃蒸，水分被蒸發(fā)，廢水得到濃縮。在熱吸收塔中被濃縮的廢水，由泵打入三效蒸發(fā)器的分離器,閃蒸部分水分后，由循環(huán)泵打入第三效蒸發(fā)器的頂部，以降膜形式循環(huán)加熱蒸發(fā)，水分在分離器中分離排出，從而使廢水得到濃縮。在三效蒸發(fā)器中被濃縮的廢水，由泵打入第二效蒸發(fā)器的分離器，由循環(huán)泵打入二效蒸發(fā)器的頂部，以降膜形式循環(huán)加熱蒸發(fā)，水分在分離器中分離排出，從而使廢水得以濃縮。在二效蒸發(fā)器中被濃縮的廢水，由泵打入第一效蒸發(fā)器的分離器，由循環(huán)泵打入一效蒸發(fā)器中，以強(qiáng)制循環(huán)形式循環(huán)加熱蒸發(fā)，水分在分離器中分離排出，從而使廢水得以濃縮，達(dá)到濃度的濃漿由泵打入板框過濾機(jī)過濾，濾渣硫酸鈉回用，濾水返回蒸發(fā)。2.2.2.下降、穩(wěn)定、排放的廢水來自熱風(fēng)爐的高溫?zé)煹罋膺M(jìn)入熱吸收塔的底部，自下而上流動，與自上而下的循環(huán)廢水直接接觸，熱能被廢水吸收，溫度下降，由頂部風(fēng)機(jī)排出，此時煙氣的濕度增加，帶出部分水。直接熱交換得到的高溫廢水在分離器產(chǎn)生的二次蒸汽進(jìn)入一效蒸發(fā)器的管間作為一效蒸發(fā)器的熱源。在分離器產(chǎn)生的二次蒸汽進(jìn)入二效蒸發(fā)器的管間作二效蒸發(fā)器的熱源。在分離器產(chǎn)生的二次蒸汽進(jìn)入三效蒸發(fā)器的管間作三效蒸發(fā)器的熱源。在分離器中產(chǎn)生的二次蒸汽進(jìn)入管式冷凝器的管間被冷凝。2.2.2.效冷凝水罐/液壓罐一效蒸發(fā)器產(chǎn)生的冷凝水進(jìn)入一效冷凝水罐，然后靠系統(tǒng)的壓差進(jìn)入二效蒸發(fā)器的管間，閃蒸部分蒸汽后同二效蒸發(fā)器的冷凝水一同進(jìn)入二效冷凝水罐，然后靠系統(tǒng)的壓差進(jìn)入三效蒸發(fā)器的管間，閃蒸部分蒸汽后同三效蒸發(fā)器的冷凝水一同進(jìn)入三效冷凝水罐，最后進(jìn)入冷凝液罐。另外，冷凝器的冷凝水也進(jìn)入冷凝液罐中，最后統(tǒng)一由泵排出。該冷凝水的流程安排主要是考慮了節(jié)能。2.2.3縮制工藝特點該蒸發(fā)濃縮工藝簡單成熟易于操作，本工程采用全負(fù)壓沸點循環(huán)蒸發(fā)濃縮工藝，具有節(jié)能和高效的特點。多效蒸發(fā)，第一效為強(qiáng)制循環(huán)蒸發(fā)，二效、三效為降膜蒸發(fā)?？刂葡到y(tǒng)采用陜西科源公司開發(fā)的適應(yīng)優(yōu)化系統(tǒng)，可實現(xiàn)裝置全自動化操作，減少人為的因素對水處理裝置的影響。3蒸發(fā)濃縮段出水標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范V2O5廢水處理系統(tǒng)改造工程于2005年6月完工投入運(yùn)行，對蒸氨段和蒸發(fā)濃縮段的出水以氨水、硫酸鈉等指標(biāo)分別進(jìn)行檢測化驗，均分別達(dá)到設(shè)計要求。3.1蒸氨處理工藝蒸氨工藝只對廢水中的氨氮進(jìn)行吹脫，對其它污染物不具有凈化作用，因此蒸氨工藝只對廢水處理量、pH、廢水中的氨氮，以及氨水產(chǎn)量和氨水濃度進(jìn)行考核。蒸氨工藝的技術(shù)指標(biāo)見表1。3.2蒸發(fā)濃縮工藝主要技術(shù)指標(biāo)該蒸發(fā)濃縮工藝是對廢水進(jìn)行濃縮，主要是去除廢水中的硫酸鈉，達(dá)到廢水及硫酸鈉的回收利用，對氨氮等其它污染物不具有降解作用，因此只對蒸發(fā)濃縮工藝的廢水處理量、冷凝水量、硫酸鈉產(chǎn)量以及硫酸鈉含水量進(jìn)行考核，其主要技術(shù)指標(biāo)見表2。4廢水零排放的