一種強堿性廢水同時脫除氨氮和硫化物的裝置及方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于廢水處理技術領域，具體涉及一種電石法生產(chǎn)乙炔工藝中產(chǎn)生的強堿性廢水同時脫除氨氮和硫化物的裝置及方法。
【背景技術】
[0002]在電石法生產(chǎn)乙炔的過程中，當原料電石與水反應后，釋放乙炔氣體的同時還會產(chǎn)生大量的電石渣漿，將乙炔發(fā)生器出來的電石渣漿經(jīng)過溢流，流入沉淀池，在沉淀池中經(jīng)過機械脫水澄清達到固液分離后，電石渣由排泥斗排出，而清液部分(上清液)則由于堿性大，氨氮和硫化物的含量較高，使其成為氯堿系統(tǒng)較難處理的廢水之一。
[0003]傳統(tǒng)的污水處理站主要以生物處理法為主，但電石渣漿上清液除了呈強堿性外，還含有對微生物有毒害作用的物質(zhì)，如氨氮和硫化物，如果將電石渣漿上清液直接送入污水處理站，往往在出水中會存在氨氮和硫化物超標的問題，因此需要通過預處理降低電石渣漿上清液中氨氮和硫化物的濃度。目前對于電石渣漿上清液的處理基本是經(jīng)降溫后回用于乙炔發(fā)生器，這樣不僅可以節(jié)省生產(chǎn)用水，同時還可以減少污水的處理量，但是電石渣漿上清液在回用的過程中，其中的氨氮和硫化物會不斷的積累，不僅會對產(chǎn)生的乙炔氣的品質(zhì)造成影響，同時在反應的高溫環(huán)境下，還會產(chǎn)生氨氣和硫化氫等刺激性氣體，由于存在上述種種問題，所以也有必要在回用前對電石渣漿上清液中的氨氮和硫化物進行適當?shù)娜コ幚?，降低其在電石渣漿上清液中的含量。
[0004]根據(jù)國內(nèi)外相關資料及工程實例所述，目前對含硫化物的廢水和含氨氮的廢水的處理方法已有多種:
[0005]氨氮的去除方法目前主要有吹脫汽提法、折點氯化法、沉淀法、離子交換法和生物法等方法；而硫化物的去除方法目前主要有氧化法、汽提吸收法和沉淀法等方法。
[0006]根據(jù)國內(nèi)外的研宄現(xiàn)狀，對于電石法制取乙炔過程中產(chǎn)生的電石渣漿上清液，這種同時含有硫化物和氨氮的強堿性廢水的處理尚無成熟、高效的處理方法。按照常規(guī)的處理方法進行處理，硫化物和氨氮往往需要分開單獨處理，同時在處理的過程中需要進行PH和溫度的調(diào)節(jié)，使得處理費用增加、處理工藝復雜、能源消耗增大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]為了克服同時含有氨氮和硫化物的強堿性廢水處理技術中的缺陷，簡化處理工藝，降低處理費用，填補強堿性廢水同時脫除氨氮和硫化物技術的空白，本發(fā)明提供了一種強堿性廢水同時脫除氨氮和硫化物的裝置及方法，該裝置及方法工藝簡單、能耗低、處理效率高、運行成本低、而且泥渣產(chǎn)生量極少，同時還可以回收廢水中的氮，基本消除二次污染。
[0008]所述的強堿性廢水來自電石法制乙炔固液分離后得到的強堿性含氨氮、硫化物的電石澄楽上清液，其中硫化物的含量在80mg/L?100mg/L、氨氮的含量在80mg/L?10mg/L，pH值在12?14之間、溫度在60?70°C之間。在這種狀態(tài)下，電石渣漿上清液中的氨氮大部分以分子態(tài)氨(NH3)的形式存在，而硫化物主要以硫離子(S2_)的形式存在。
[0009]本發(fā)明所述的反應塔的結(jié)構(gòu)見附圖2，由底部具有沉淀椎體20結(jié)構(gòu)的塔體14、安裝在塔體14側(cè)面上部的進水口 15、安裝在塔體14側(cè)面下部的出水口 16、安裝在沉淀椎體20下面的排渣口 17、安裝在塔體14頂部的出氣口 18和支撐塔體14的塔體支架19組成。
[0010]作為優(yōu)選，反應塔中還設有填料層24，填料層24所用的填料可以是陶瓷填料、金屬填料、玻璃填料或塑料填料中的一種；反應塔中加入強堿性廢水后，填料層浸在強堿性廢水中(填料層除了有利于分散氣泡外，還可以在一定程度上增加氣泡在反應柱內(nèi)的運動路程，延長氣泡在液體中的停留時間，降低在液面層產(chǎn)生大量泡沫的可能性，減小液體表面的粘性，有利于氨氣的吹脫)。填料層可以由壓緊裝置23和支撐裝置25夾緊后，安裝在反應塔的塔體14內(nèi)且浸于強堿性廢水中。壓緊裝置23和支撐裝置25可以為不銹鋼架或帶有大量孔洞的不銹鋼板(實驗室中可以為有機玻璃)，支撐裝置25固定在反應塔內(nèi)，對填料層24和壓緊裝置23起到支撐作用；壓緊裝置23從上向下將填料層24壓緊在支撐裝置25上。
[0011]作為優(yōu)選，反應塔還設有水霧捕集器22，其設置在出氣口 18內(nèi)，水霧捕集器采用填料層式結(jié)構(gòu)，填料為陶瓷填料、金屬填料、玻璃填料或塑料填料中的一種；水霧捕集器同樣由壓緊裝置和支撐裝置夾緊后，安裝在出氣口 18內(nèi)。
[0012]作為優(yōu)選，在塔體14側(cè)面出水口 16的下面還設置有通氣泵6，在塔體14內(nèi)的底部設置有曝氣砂頭26，由通氣泵6向反應塔內(nèi)通入的空氣通過曝氣砂頭26 (品名:氣泡石，型號:Φ2.5cmX2.2cm)將氣體分散至反應塔內(nèi)的強堿性廢水中。空氣通過曝氣砂頭進入廢水中，使得通入氣體的氣泡直徑小，氣液接觸面積大，氣體在液體中的分布均勻，在曝氣的同時對催化劑還起到了攪動作用，不但增大了氣液的接觸面積、延長了接觸時間，還提高了氧化除硫和吹脫除氨的速度。
[0013]本發(fā)明所述的一種強堿性廢水同時脫除氨氮和硫化物的方法，其步驟如下:
[0014]①將強堿性廢水送至反應塔內(nèi)；
[0015]②在向反應塔內(nèi)注入強堿性廢水的同時加入催化劑，催化劑(催化劑可以是氯化猛，也可以是硫酸錳)的濃度為200mg/L?250mg/L，其中L為注入的強堿性廢水的體積，然后靜置1min?15min ；
[0016]③以0.125m3A.L?0.250m3/h.L的速度，由通氣泵6通過曝氣砂頭26向反應塔內(nèi)的強堿性廢水中通入空氣，利用空氣中的氧氣氧化反應去除廢水中的硫化物，利用氣體形成的氣泡將廢水中氨分子從液相帶入氣相，再通過反應塔的出氣口進入到后續(xù)廢氣吸收裝置，通氣時間為60min?90min ；
[0017]催化反應如下:
[0018](l)Mn2++20!T— Mn(OH) 2 I
[0019](2) 2Mn (OH) 2+02— 2Η 2Μη03
[0020](3) 2S2>4H2Mn03+H20 — S2032>4Mn (OH) 2+20F[0021 ] (4) S2032>202+20!T— 2S0 廣+H2O
[0022]總反應如下:
[0023](5) S2>2Mn2++30H>202— SO 廣+2Mn (OH) 2 I
[0024]Mn2+在堿性溶液中先生成白色的Mn (OH) 2沉淀，當通入空氣后，逐漸生成棕褐色的H2MnO^狀物，由于曝氣產(chǎn)生的攪動作用，廢水也逐漸從無色變成棕褐色，這種H2MnO3絮狀物能夠固定溶解氧，隨著反應的進行，溶解氧含量越來越高，使得H2MnO3絮狀物的顏色越來越深。加入催化劑后靜置10?15min，使催化劑充分溶解，并生成Mn (OH) 2，升高Mn (OH) 2的含量，以免通入大量空氣時，降低H2MnOj^產(chǎn)生量，進而降低反應速度。由反應式(5)可以看出，溶液的PH值是影響反應速度的因素之一，反應過程中不斷地消耗0H_，而電石渣漿上清液中含有大量的Ca(OH)2，具有很強的緩沖作用，使得廢水成為一個相對平衡的過堿性體系，故不需在反應塔內(nèi)安裝堿液補充裝置以及PH值自動控制裝置。
[0025]④經(jīng)上一步驟處理的強堿性廢水靜置自然沉淀20min?30min后，通過反應塔的出水口排出上層清液；
[0026]⑤通過反應塔的排渣口排出反應塔內(nèi)剩余的固液混合物，固液混合物經(jīng)過濾后的濾液與出水口排出的上層清液一同排入集水池，進行后續(xù)的處理；固液混合物經(jīng)過濾后的濾渣作為催化劑加入反應塔后使用，從而實現(xiàn)強堿性廢水同時脫除氨氮和硫化物的處理。
[0027]作為優(yōu)選，步驟②中所述的催化劑為硫酸錳，一方面硫酸錳的價格比氯化錳便宜很多(工業(yè)級硫酸錳3000?5000元/噸，工業(yè)級氯化錳8000?10000元/噸)，另一方面硫酸錳為粉末狀固體，氯化錳為顆粒狀晶體，使用硫酸錳更益于除硫反應的進行。
[0028]本發(fā)明的方法針對電石法生產(chǎn)乙炔過程中產(chǎn)生的經(jīng)固液分離后得到的電石渣漿上清液這種強堿性含氨氮、含硫化物的廢水，這種廢水的特征為:PH值在12?14之間，硫化物的含量在80mg/L?100mg/L、氨氮的含量在80mg/L?100mg/L，進行了針對性的脫除氨氮和硫化物處理，不但凈化了強堿性含氨氮、含硫化物的廢水，使得強堿性含氨氮、含硫化物廢水的回用成為可能，降低了回用過程中硫化物和氨氮的積累，同時消除了常規(guī)方法的弊端，反應過程中幾乎不產(chǎn)生H2S氣體，吹脫出的NH3也得到了有效的吸收處理，回收了廢水中的氮，產(chǎn)生的泥渣量也很少，得到的泥渣仍可作為催化劑進行回用，獲得了較好的脫除氨氮和硫化物效果。此外，本發(fā)明的方法不僅適用于電石渣漿上清液這種強堿性含氨氮、含硫化物的廢水，而且也適用于其他類型的強堿性含氨氮、含硫化物廢水的處理。
[0029]本發(fā)明的方法針對強堿性含氨氮、含硫化物的廢水，尤其是電石法制乙炔時產(chǎn)生的電石渣漿上清液進行處理，工藝路線簡單，有效地節(jié)省了運行費用及能耗。當催化劑使用次數(shù)不超過3次時，通過此方法處理后的排放水的pH值在11?12之間，而硫化物和氨氮的濃度分別低于lmg/L和5mg/L，處理后的出水仍可滿足生產(chǎn)回用的要求，回用過程中極大程度地減輕了氨氮和硫化物的積累問題，同時減少了水資源的浪費及環(huán)境的污染，是一種適宜大規(guī)模工業(yè)化應用的廢水處理工藝。
【附圖說明】
[0030]圖1是本發(fā)明所述廢水處理方法的工藝流程圖；
[0031]圖2是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0032]圖中各部分的名稱為:強堿性廢水1、催化劑貯存罐2、催化劑3、反應塔4、空氣5、通氣泵6、上層清液7、固液混合物8、砂芯過濾裝置9、濾渣10、濾液11、集水池12、清水13 ；塔體14、進水口 15、出水口 16、排渣口 17、出氣口 18、塔體支架19、沉淀椎體20、催化劑進料口 21、水霧捕集器22、壓緊裝置23、填料層24、支撐裝置25、曝氣砂頭26。
[0033]本發(fā)明所述的反應塔4由底部具有沉淀椎體20結(jié)構(gòu)的塔體14、安裝在塔體14側(cè)面上部的進水口 15、安裝在塔體14側(cè)面下部的出水口 16、安裝在沉淀椎體20下面的排渣口 1