專利名稱：一種石膏制酸爐氣凈化酸性污水的處理方法及裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬工業(yè)污水處理領域，涉及各種石膏制硫酸窯氣和各種含固量低于10%的
爐氣凈化洗滌酸性污水的處理。
背景技術：
用石膏制硫酸的工藝，與傳統(tǒng)硫鐵礦和硫磺制酸工藝截然不同，傳統(tǒng)硫鐵礦制硫 酸，硫鐵礦沸騰燃燒爐達到一定溫度后，靠自身燃燒氧化氣氛操作，爐氣凈化所產生的污水 中含有氧化鐵、砷、氟和少量重金屬等雜質，該污水使用傳統(tǒng)污水沉降設備，如斜管沉降器 可以解決污水凈化部分循環(huán)利用，少量的酸性水與石灰中和后，過濾達標排放。硫磺制酸靠 硫磺在焚硫爐中的燃燒，爐氣干凈，不需凈化，所以不產生酸性污水。而石膏制硫酸時，石 膏分解和燒制水泥熟料的溫度需煙煤燃燒提供，且用焦炭作還原劑，在回轉窯中分解部分 屬還原氣氛，煅燒部分屬氧化氣氛，因此，所產生的窯氣中含有少量硫酸鈣、飛灰、微量單質 硫、煤焦油等礦塵，水洗凈化產生的酸性污水屬懸濁液，不沉淀，并含有膠質發(fā)粘等物質，采 用傳統(tǒng)的工藝方法難以分離。現(xiàn)有的污水處理裝置采用的流程是首先制備含氫氧化鈣10% 的乳液后送石灰乳槽待用，用空氣攪拌以防沉淀，石灰乳用泵輸送至高位槽計量后加入中 和槽內在攪拌的情況下與硫酸污水充分混合，進行中和，然后流入沉淀槽，沉降的清液從沉 淀槽上部溢出，沉淀下來的含水80-90 %的污泥，定期或連續(xù)的從沉淀槽底部放入壓濾機， 進行壓濾。分離出的濾液與沉清液匯集在一起，因其含雜質較多，難以循環(huán)利用，一般是經 調整K1值后達標排放，干污泥則用車運走做煉鐵的原料。因此，采用傳統(tǒng)的污水處理工藝， 會造成大量污水排放，無法實現(xiàn)污水治理閉路循環(huán)和節(jié)能減排。

發(fā)明內容
本發(fā)明提供了一種適用于石膏制酸爐氣凈化酸性污水的處理方法。該方法是將來
自爐氣吸收凈化裝置的待處理酸性污水，經膜過濾器循環(huán)過濾處理，分離出所含固體雜質
(泥漿)后，清液送回爐氣吸收凈化裝置循環(huán)利用；當凈化后清液在系統(tǒng)內循環(huán)至酸度達到
10 15% (以H2S04重量％計)時，可直接送入制酸系統(tǒng)干吸工段配制硫酸。 本發(fā)明所述方法，解決了石膏制酸的酸性污水處理問題，實現(xiàn)了爐氣凈化酸性污
水凈化后的循環(huán)利用，系統(tǒng)無污水對外排放。 實施本發(fā)明所述酸性污水處理方法的裝置為新型的膜過濾系統(tǒng)裝置，包括爐氣吸 收凈化器、污水緩沖池、新型膜過濾器、板框壓濾機、預涂料槽、污泥槽、清液槽和冷凝器；所 述爐氣凈化器的污水出口與污水緩沖池、膜過濾器進水口之間通過污水管依次連接，膜過 濾器出水口與清液槽、冷凝器通過管道依次連接，所述冷凝器出水口也爐氣吸收凈化器進 水口通過清液管連接；所述膜過濾器下部的排污口與污泥槽、泥漿泵、板框壓濾機通過管道 依次連接，板框壓濾機出水口通過濾液管與污水緩沖池連接，所述的冷凝器的出水口通過 清液管與爐氣吸收凈化器連接，所述爐氣吸收凈化器和冷凝器分別與新鮮水管連接；所述 預涂料槽通過預涂料泵與膜過濾器進水口連接，預涂料槽的上部分別與預涂料管和新鮮水管連接。 本發(fā)明所述的爐氣凈化酸性污水循環(huán)過濾處理過程包括自動實現(xiàn)預涂_污水循 環(huán)過濾處理_反沖_排渣四步操作步驟。 其中污水循環(huán)過濾處理為實施爐氣凈化酸性污水處理和循環(huán)利用的常規(guī)運行步 驟，具體運行過程如下 將來自爐氣吸收凈化裝置的待處理的污水，送入污水緩沖池，用進液泵打入膜過 濾器，過濾出的清液經膜過濾器上部排出，經冷卻器降溫后返回爐氣凈化裝置，作為爐氣吸 收凈化液循環(huán)使用；膜過濾器過濾出的泥渣經反沖后，用泥漿泵打入板框壓濾機壓濾后，濾 餅去渣場，濾液送去污水緩沖池，與來自爐氣吸收凈化裝置的待處理的污水混合，重新進入 膜過濾器進行過濾處理；當膜過濾器排出的清液循環(huán)至酸度達到10 15%時，即送往制酸 系統(tǒng)干吸工段用于配制硫酸；同時，向爐氣凈化酸性污水的處理系統(tǒng)中補入適量新鮮水，繼 續(xù)進行酸性污水的循環(huán)處理。 實施本發(fā)明污水處理方法的關鍵設備為膜過濾器。本發(fā)明所選用的膜過濾器為多 孔過濾筒形式的過濾器，由筒體和過濾元件組成，過濾元件為至少一個或多個多孔過濾筒， 由花板固定在膜過濾器筒體的中部；筒體中部設有待處理污水-濁液進口，筒體上部設有 清液出口 ，膜過濾器底部設有分離出泥渣出口 。 過濾元件多孔過濾筒的外面套有聚烯烴濾膜為過濾材料，該膜的特點是膜斷面形 態(tài)的不對稱性，由表面層與大孔支撐層兩層組成；表面層很薄，厚度0. 1-1. 5 ii m，孔徑3-5 微米，表面光滑疏水；支撐層呈多孔狀，厚度為50-250 ym，起支撐作用，它決定膜的機械強度。 在進行過濾操作之前，需對過濾膜進行預涂處理，預涂處理采用的預涂材料為硅
藻土、粉煤灰及硫酸鈣的組合物，其重量配比為硅藻土 粉煤灰硫酸鈣=20 : 75 : 5，其
自然形成的粒度為5-250微米，比表面積300-360cm7g。 所說的預涂步驟是在每一次循環(huán)運行周期開始時進行的，其操作步驟如下
首先在預涂槽中，將預涂料與清水按20 : 80重量比例配制成預涂液，同時用空氣 攪拌防止沉淀，系統(tǒng)開機時用泵將該預涂液自污水進口送人過濾器，對過濾膜預涂15 20 秒鐘，然后關閉預涂液進料閥，開啟污水進料閥，自動切換至常規(guī)污水循環(huán)過濾處理流程。
當過濾器阻力達到O. 21 0. 23Mpa時，即需中止過濾過程，進行反沖操作，自動關 閉污水進液閥門的同時打開底部排污閥門，迅速使清液返流，將濾餅和預涂料全部從濾膜 表面脫落。 反沖洗后脫落的濾渣_泥渣用泥漿泵打入板框壓濾機壓濾后，濾餅送渣場，濾液 送回污水緩沖池；然后，補充新鮮水，開始新的爐氣凈化酸性污水處理的循環(huán)。
本發(fā)明所述爐氣凈化酸性污水的處理方法的具體操作工藝條件如下
預涂時間15-20秒
過濾壓力0. 15_0. MMpa 送干吸工段清液酸度10-15% (以H2S04重量％計) 本發(fā)明所述爐氣凈化酸性污水處理循環(huán)過程中，所得的清液中含固量為懸浮物 (ss) < 20mg/l。 本發(fā)明采用系統(tǒng)內直接過濾，當循環(huán)清液和補充的水經循環(huán)使用和過濾后，酸度達到要求即送去干吸工段配酸，所有清液均全部回用，實現(xiàn)了污水零排放。 而現(xiàn)有各硫酸廠酸洗流程污水排放量大致在1-1. 2噸/噸酸，水洗流程污水排放
量大至15-20噸/噸酸，部分污水循環(huán)流程污水排放量大至12. 8噸/噸酸。 本發(fā)明采用聚烯烴濾膜材料過濾分離溶液中的大分子、膠體微粒介質，該高分子
聚合濾膜耐酸、強度高，孔徑3-5微米，表面光滑疏水，在污水過濾后反沖時脫餅性能更好，
并對污水膠質分離性能較好。新型膜堅韌耐磨，過濾中的堅硬物質和反沖壓力對濾膜損傷
不影響使用。 與傳統(tǒng)的戈爾膜不同，由于戈爾膜是復合在布表面的一層膜，不能在酸性條件下 過濾，需中和后過濾，使得流程長、操作復雜、投資高。且酸水中的雜質不能溶解，堵塞膜內 部，部分膠體粘結在表面堵塞。 傳統(tǒng)的濾布孔徑大，過濾精度不夠，且膠體堵塞后不易脫落，造成更換頻繁，勞動 強度大，不能連續(xù)生產。 本發(fā)明所選用的預涂材料中的活性SiOy活性A1203和f-Ca0(游離氧化鈣)都是 活性的有效成分，它對膠凝體的形成是有利的。由于其粒度細，比表面積大，附著在膜的表 面，從而杜絕單質硫和煤焦油等粘性物質與膜直接接觸，提高過濾性能，在污水過濾后反沖 時脫餅性能更好，并且達到長期運行；該預涂材料的價格低廉，有利于降低處理成本。
本發(fā)明運行成本低，低于0. 2元/立方污水；而傳統(tǒng)法為0. 50元/立方污水。
本發(fā)明占地少，僅為傳統(tǒng)法污水處理的10 % 。
本發(fā)明還具有投資小、自動化程度高等特點。 本發(fā)明達到了污水零排放，實現(xiàn)了節(jié)能減排，降低了生產成本，保護了環(huán)境，對石 膏制酸的推廣具有更大的重要意義。


圖1為本實用新型的結構示意圖，
圖2為圖1中的A-A剖面放大示意圖，
圖3為圖2中B部放大圖。 圖中1-爐氣吸收凈化器，2_污水緩沖池，3_預涂料槽，4_預涂料管，5_預涂料 泵，6-污泥槽，7-泥漿泵，8-板框壓濾機，9-清液槽，10-新鮮水管，ll-清液管，12-污水管， 13-膜過濾器，14-多孔過濾筒，15-花板，16-筒體，17-濾液管，18-冷凝器，19-污水泵， 20-支撐層，21-表面層，22-預涂層。
具體實施方式

實施例1. —種年產20萬噸石膏硫酸裝置的爐氣凈化酸性污水處理裝置舉例
本酸性污水的處理裝置，包括爐氣吸收凈化器1、污水緩沖池2、膜過濾器13、板框 壓濾機8、預涂槽3、污泥槽6、清液槽9和冷凝器18，所述爐氣凈化器1的污水出口與污水 緩沖池2、污水泵19、膜過濾器13進水口之間通過污水管12依次連接，膜過濾器13出水口 與清液槽9、冷凝器18通過管道依次連接，所述冷凝器18出水口也爐氣吸收凈化器1進水 口通過清液管9連接；所述膜過濾器13下部的排污口與污泥槽6、泥漿泵7、板框壓濾機8通過管道依次連接，板框壓濾機8出水口通過濾液管17與污水緩沖池2連接，所述的冷凝 器18的出水口通過清液管11與爐氣吸收凈化器1連接，所述爐氣吸收凈化器1和冷凝器 18分別與新鮮水管10連接；所述預涂料槽3通過預涂料泵5與膜過濾器13進水口連接， 預涂料槽3的上部分別與預涂料管4和新鮮水管10連接。 其中共需要四臺并聯(lián)安裝的膜過濾器，所選用膜過濾器外形為直立圓筒下錐型， 直徑為3000mm，總高度為6500mm，分為上筒體、下錐筒體，每臺膜過濾器的過濾元件為 三十二個多孔過濾筒，由花板固定在過濾器上筒體的頂部；下錐筒體設有濁液_待處理污 水進口 ，上筒體頂部設有清液出口 ，過濾器底部設有分離出的泥渣出口 。
每一個多孔過濾筒的外面均套有聚烯烴濾膜為過濾材料，該濾膜由表面層與大孔 支撐層兩層組成；表面層厚度0. 5 y m，孔徑3微米，表面光滑疏水；支撐層呈多孔狀，厚度為 200 ii m。在每個循環(huán)過濾處理周期開始前，須在濾膜表面預組分為硅藻土、粉煤灰及硫酸鈣 的預涂材料。
實施例2 —種石膏硫酸爐氣凈化酸性污水的處理過程
(1)預涂 材料選用的硅藻土、粉煤灰及硫酸鈣的組合物為預涂材料，其重量配比為硅藻
土 粉煤灰硫酸鈣=20 : 75 : 5，要求其粒度范圍為io-iso微米，比表面積330
360g/cm 。 將預涂料與清水按20 : 80重量比例配制成預涂液，用泵將該預涂液自污水進口 送人過濾器，對過濾膜預涂15秒鐘，然后切換至常規(guī)污水循環(huán)過濾處理流程。
(2)污水循環(huán)過濾處理 將來自爐氣吸收凈化裝置的待處理的污水，送入污水緩沖池，用進液泵打入膜過 濾器，控制過濾壓力在0. 15-0. 21Mpa，清液主流經過濾器頂部排出，經冷卻器降溫后返回爐 氣凈化裝置；當膜過濾器排出的清液循環(huán)至酸度達到10%時，即送往制酸系統(tǒng)干吸工段用 于配制硫酸；同時，向爐氣凈化酸性污水的處理系統(tǒng)中補入適量新鮮水，繼續(xù)進行酸性污水 的循環(huán)處理。
(3)反沖 當過濾壓力達0. 21Mpa時，即需中止過濾過程，進行反沖操作，自動關閉污水進液 閥門的同時打開底部排污閥門，迅速使清液返流，將濾餅和預涂料全部從濾膜表面脫落。
(4)排渣 將反沖洗后脫落的濾渣_泥渣用泥漿泵打入板框壓濾機壓濾后，濾餅送渣場，濾
液送回污水緩沖池。然后，補充新鮮水，開始新的爐氣凈化酸性污水處理的循環(huán)。 本爐氣凈化酸性污水處理循環(huán)過程實施中，所得的清液中含固量懸浮物(ss)不
超過16mg/1。每立方污水處理成本平均為0. 20元。 實施例3. —種石膏硫酸爐氣凈化酸性污水的處理過程舉例
(1)預涂 材料選用的硅藻土、粉煤灰及硫酸鈣的組合物為預涂材料，其重量配比為硅藻
土 粉煤灰硫酸鈣=20 : 75 : 5，要求其粒度范圍為100-250微米，比表面積300
7330g/cm2。 將預涂料與清水按20 : 80重量比例配制成預涂液，用泵將該預涂液自污水進口 送人過濾器，對過濾膜預涂20秒鐘，然后切換至常規(guī)污水循環(huán)過濾處理流程。
(2)污水循環(huán)過濾處理 將來自爐氣吸收凈化裝置的待處理的污水，送入污水緩沖池，用進液泵打入膜過 濾器，控制過濾壓力在0. 18-0. 23Mpa，清液主流經膜過濾器上部排出，經冷卻器降溫后返回 爐氣凈化裝置；當膜過濾器排出的清液循環(huán)至酸度達到15%時，即送往制酸系統(tǒng)干吸工段 用于配制硫酸；同時，向爐氣凈化酸性污水的處理系統(tǒng)中補入適量新鮮水，繼續(xù)進行酸性污 水的循環(huán)處理。
(3)反沖 當過濾壓力達0. 23Mpa時，即需中止過濾過程，進行反沖操作，自動關閉污水進液 閥門的同時打開底部排污閥門，迅速使清液返流，將濾餅和預涂料全部從濾膜表面脫落。
(4)排渣 將反沖洗后脫落的濾渣_泥渣用泥漿泵打入板框壓濾機壓濾后，濾餅送渣場，濾 液送回污水緩沖池。然后，補充新鮮水，開始新的爐氣凈化酸性污水處理的循環(huán)。
本爐氣凈化酸性污水處理循環(huán)過程實施中，所得的清液中含固量懸浮物(ss)不 超過20mg/l。每立方污水處理成本平均為0. 18元。
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權利要求
一種石膏制酸爐氣凈化酸性污水的處理方法，其特征在于來自爐氣吸收凈化裝置的待處理酸性污水，經膜過濾器循環(huán)過濾處理，分離出所含固體雜質后，清液送回爐氣吸收凈化裝置循環(huán)利用；當凈化后清液在系統(tǒng)內循環(huán)至酸度達到10～15％時，直接送入制酸系統(tǒng)干吸工段配制硫酸。
2. —種適用于權利要求1所述石膏制酸爐氣凈化酸性污水處理方法的裝置，其特征在 于包括爐氣吸收凈化器、污水緩沖池、膜過濾器、板框壓濾機、預涂料槽、污泥槽、清液槽和 冷凝器；所述爐氣凈化器的污水出口與污水緩沖池、膜過濾器進水口之間通過污水管依次 連接，膜過濾器出水口與清液槽、冷凝器通過管道依次連接，所述冷凝器出水口也爐氣吸收 凈化器進水口通過清液管連接；所述膜過濾器下部的排污口與污泥槽、泥漿泵、板框壓濾機 通過管道依次連接，板框壓濾機出水口通過濾液管與污水緩沖池連接，所述的冷凝器的出 水口通過清液管與爐氣吸收凈化器連接，所述爐氣吸收凈化器和冷凝器分別與新鮮水管連 接；所述預涂料槽通過預涂料泵與膜過濾器進水口連接，預涂料槽的上部分別與預涂料管 和新鮮水管連接。
3. 如權利要求2所述的污水處理的裝置，其特征在于所說的膜過濾器為多孔過濾筒形 式的過濾器，由筒體和過濾元件組成，過濾元件為至少一個多孔過濾筒，由花板固定在膜過 濾器筒體的中部；筒體中部設有待處理污水一濁液進口，筒體上部設有清液出口，過濾器底 部設有分離出泥渣出口。
4. 如權利要求2或3所述的用于石膏制酸爐氣凈化酸性污水處理的裝置，其特征在于 所說的過濾元件多孔過濾筒的外面套有聚烯烴薄膜為過濾材料，該膜的特點是膜斷面形態(tài) 的不對稱性，由表面層與大孔支撐層兩層組成；表面層很薄，厚度0. 1-1. 5 ii m，孔徑3-5微 米，表面光滑疏水；支撐層呈多孔狀，厚度為50-250 ii m，起支撐作用。
5. 如權利要求1所述的爐氣凈化酸性污水的處理方法，其特征在于所說的污水循環(huán)過 濾處理的過程包含預涂一污水循環(huán)過濾處理一反沖一排渣四步操作步驟。
6. 如權利要求1或5所述的爐氣凈化酸性污水的處理方法，其特征在于所說的預涂步 驟采用的預涂材料為硅藻土、粉煤灰及硫酸鈣的組合物，其重量配比為硅藻土 粉煤灰 硫酸1丐=20 : 75 : 5，其自然形成的粒度為5-250微米，比表面積300-360g/cm2 ;預涂操作 步驟為首先在預涂槽中，將預涂料與清水按20 : 80重量比例配制成預涂液，同時攪拌防 止沉淀，系統(tǒng)開機時用泵將該預涂液自污水進口送人過濾器，對過濾膜預涂15 20秒鐘， 然后關閉預涂液進料閥，開啟污水進料閥，切換至常規(guī)污水循環(huán)過濾處理流程。
7. 如權利要求1或5所述的爐氣凈化酸性污水的處理方法，其特征在于所說的污水循 環(huán)過濾處理步驟為將來自爐氣吸收凈化裝置的待處理的污水，送入污水緩沖池，用進液泵 打入膜過濾器，控制過濾壓力在0. 15-0. 23Mpa，清液主流經膜過濾器上部排出，經冷卻器降 溫后返回爐氣凈化裝置；當膜過濾器排出的清液循環(huán)至酸度達到10 15%時，即送往制酸 系統(tǒng)干吸工段用于配制硫酸；同時，向爐氣凈化酸性污水的處理系統(tǒng)中補入適量新鮮水，繼 續(xù)進行酸性污水的循環(huán)處理。
8. 如權利要求1或5所述的爐氣凈化酸性污水的處理方法，其特征在于所說的反沖步 驟為當過濾壓力達0. 21 0. 23Mpa時，即中止過濾過程，進行反沖操作，自動關閉污水進 液閥門的同時打開底部排污閥門，迅速使清液返流，將濾餅和預涂料全部從濾膜表面脫落。
9. 如權利要求1或5所述的爐氣凈化酸性污水的處理方法，其特征在于所說的排渣步驟為將反沖后脫落的濾渣一泥渣用泥漿泵打入板框壓濾機壓濾后，濾餅送渣場，濾液送回 污水緩沖池；然后，補充新鮮水，開始新的爐氣凈化酸性污水處理的循環(huán)周期。
10.如權利要求2或3所述的污水處理的裝置，其特征在適用于年產20萬噸石膏硫酸 裝置的爐氣凈化酸性污水處理裝置如下該處理裝置包括爐氣吸收凈化器1、污水緩沖池2、膜過濾器13、板框壓濾機8、預涂槽 3、污泥槽6、清液槽9和冷凝器18，所述爐氣凈化器1的污水出口與污水緩沖池2、污水泵 19、膜過濾器13進水口之間通過污水管12依次連接，膜過濾器13出水口與清液槽9、冷凝 器18通過管道依次連接，所述冷凝器18出水口也爐氣吸收凈化器1進水口通過清液管9 連接；所述膜過濾器13下部的排污口與污泥槽6、泥漿泵7、板框壓濾機8通過管道依次連 接，板框壓濾機8出水口通過濾液管17與污水緩沖池2連接，所述的冷凝器18的出水口通 過清液管11與爐氣吸收凈化器1連接，所述爐氣吸收凈化器1和冷凝器18分別與新鮮水 管10連接；所述預涂料槽3通過預涂料泵5與膜過濾器13進水口連接，預涂料槽3的上部 分別與預涂料管4和新鮮水管10連接；其中共需要四臺并聯(lián)安裝的膜過濾器，膜過濾器外形為直立圓筒下錐型，直徑為 3000mm，總高度為6500mm，分為上筒體、下錐筒體，每臺膜過濾器過濾元件為三十二個多孔 過濾筒，由花板固定在膜過濾器上筒體的頂部；下錐筒體設有濁液一待處理污水進口，上筒 體頂部設有清液出口，膜過濾器底部設有分離出的泥渣出口 ；每一個多孔過濾筒的外面均套有聚烯烴濾膜為過濾材料，該濾膜由表面層與大孔支 撐層兩層組成；表面層厚度0. 5 y m，孔徑3微米，表面光滑疏水；支撐層呈多孔狀，厚度為 200 ii m。在每個循環(huán)過濾處理周期開始前，須在濾膜表面預組分為硅藻土、粉煤灰及硫酸鈣 的預涂材料。
全文摘要
本發(fā)明為一種石膏制酸爐氣凈化酸性污水的處理方法，其技術方案為將來自爐氣吸收凈化裝置的待處理酸性污水，經膜過濾器循環(huán)過濾處理，分離出所含固體雜質后，清液送回爐氣吸收凈化裝置循環(huán)利用；當凈化后清液在系統(tǒng)內循環(huán)至酸度達到10～15％時，直接送入制酸系統(tǒng)干吸工段配制硫酸；所說的膜過濾器為多孔過濾筒形式的過濾器，由筒體和過濾元件組成，過濾元件為至少一個或多個多孔過濾筒，由花板固定在膜過濾器筒體的中部。本發(fā)明運行成本低于0.2元/立方污水，占地僅為傳統(tǒng)法污水處理的10％，投資小、自動化程度高，能夠實現(xiàn)污水零排放和節(jié)能減排，有利于保護環(huán)境，對石膏制酸的推廣具有重要意義。
文檔編號C02F1/44GK101786697SQ20101012186
公開日2010年7月28日 申請日期2010年2月11日 優(yōu)先權日2010年2月11日
發(fā)明者馮久田, 馮怡利, 馮怡生, 馮立田, 張濤, 馬汝普 申請人:山東魯北企業(yè)集團總公司