硫酸生产中三废的综合治理项目技术方案 精品Word文档格式.docx
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硫酸生产中三废的综合治理项目技术方案 精品Word文档格式.docx
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金利公司今后发展的重要内容就是:
走新型工业化道路、推进清洁生产、深化循环经济的构建。
项目实施后有利于资源的综合利用、循环利用,实现公司经济可持续发展的目标。
治理好金利公司环境污染问题,就能大大改善公司附近的生态环境,缓解公司与周边群众矛盾,提高人民健康水平,有效改善当地人民的生活质量。
3项目建设势在必行
目前泸溪县金利化工硫酸生产线,现有一座污水处理站,废水处理采用“铁盐-石灰法”,废水的处理为中和废水中的酸及去除砷等物质,需要使用大量石灰控制pH在9左右,废水的处理过程中也产生大量污泥,虽然能保证出水达标,但其不足之处也非常明显:
一、烟气净化阶段产生的酸性废水经中和沉淀处理后不能作为稀酸再次循环回用于烟气净化工序。
三、由于添加大量石灰乳,造成处理及运行成本高。
其次生产现场原料及生产废渣等未妥善存放,造成现场大量扬尘,原料及废渣中所含重金属及砷等随扬尘通过大气沉降和降水等过程进入土壤,造成污染。
工厂废气排放口有两个,吸收塔烟气排放口,主要包含:
粉尘、尘铅、二氧化硫、硫酸雾和氟化物,通过30米烟囱排放;
窑炉烘干出口,主要包含:
粉尘、二氧化硫,这部分烟气通过旋风除尘器、烟尘过滤器和水膜除尘器处理后经20米烟囱排放。
根据2010年12月31日环保部发布《硫酸工业污染物排放标准》(GB16132-2010)其中规定2013年10月1日起大气污染物排放限值执行表5规定限值,目前的废气的处理设施达不到此要求,且现场无废气在线监测系统。
为了综合治理达标,对原设计不合理的污水处理站实施工艺改造、增置设备、实施雨污分流;
对扬尘严重的废渣场进行整治,改善现场及周边环境;
对生产尾气进行治理,使废气通过治理后达标排放,改善公司附近的生态环境,提高人民健康水平,有效改善当地人民的生活质量。
(三)与规划的相容性
金利公司是在综合公司社会环境和自然环境的基础上考虑实施硫酸生产的。
硫酸产品能给下游电解锌、电解锰企业提供化工原料,符合国家有关产业政策和要求,符合地方政府工业强县的构想。
而对硫酸生产过程中产生的重金属污染进行综合治理,其建设主旨和具体实施内容均符合《湖南省重金属污染综合防治“十二五”规划》。
(四)企业污染现状及现有治理措施
金利化工公司目前对废水、废气、废渣的处理方面均存在多种不足和问题,需对现场原有处理设施和工艺进行改造。
1、废水方面
企业现有废水主要来源有净化系统产生的废酸,清洗包装袋废水,地面冲洗废水,实验室废水,职工生活用水和初期雨水。
其中需要处理的废水为净化系统产生的废酸和初期雨水。
泸溪县金利化工硫酸生产线,现有一个污水处理站,污水处理规模为20m3/d,处理工艺为铁盐-石灰。
废水处理采用“铁盐-石灰法”,使用大量石灰控制pH在9左右,废水的处理过程中产生大量废渣,且净化水无法满足循环回用要求,由于添加大量石灰乳,造成处理及运行成本高。
硫酸生产线建于山顶平地之上,厂内污水及雨水均进入厂区内的一条明沟,并未分开排放。
并且,在厂区道路等空地内,在运输及晴天时有部分粉尘降落,在下雨天时,这些粉尘进入雨水,再和污水一同进入污水处理系统,站内处理能力偏小,会造成含有污染物的废水直接排放至附近水体,对周围环境造成污染。
2、废渣方面
公司生产过程中产生的固体污染物主要为硫铁矿矿渣、污水处理产生的污泥、水磨除尘渣、废旧触媒、维修废件等。
企业生产所需的原料矿和废渣中含有铅、锌、砷等重金属。
厂区原有原料场未采取防止扬尘措施,每年原料无组织排放18.56t。
在原材料堆放、装卸和运输过程中,造成生产现场矿粉扬尘严重,产生的扬尘等有害物质通过大气沉降或大气降水落在地表,矿物中的重金属对附近环境造成严重的污染;
公司生产后的废渣未能得到完全利用,厂区铁渣等产品无合适位置堆放。
一方面造成企业资源浪费,同时在售给下游厂家时,质量也会受到一定影响;
大气降雨将原料和废渣中的类金属砷及铅、锌等重金属通过淋滤作用进入周边环境,造成周边水体和土壤的污染。
3、废气方面
现场缺乏对生产废气的有效处理设施,特别是制硫酸尾气处理设施,造成现场设施受酸性气体腐蚀较严重,
生产现场废气排放主要点主要为吸收塔烟气出口、窑炉烘干出口。
吸收塔烟气主要包含:
粉尘、尘铅、二氧化硫、硫酸雾和氟化物。
该部分烟气通过30米烟囱排放;
窑炉烘干烟气主要包含:
粉尘、二氧化硫。
该部分烟气通过旋风除尘器、烟尘过滤器和水膜除尘器处理后经20米烟囱排放。
各烟气排放口废气监测情况见表1-1、1-2。
表1-1吸收塔出口监测结果
监测项目
出口
评价标准
是否达标
标干流量Nm3/h
28201
粉尘
排放浓度mg/Nm3
67.969.790.276.942.334.0平均值63.5
120
是
排放速率kg/h
1.79
23
尘铅
0.030.050.080.060.060.08平均值0.06
0.7
0.002
0.027
二氧化硫
320440512601558567平均值500
400
否
14.1
15
硫酸雾
25.235.626.736.525.734.5平均值30.7
30
0.87
8.8
氟化物
0.130.070.090.110.120.11平均值0.11
9.0
0.003
0.59
备注
1、监测时间为2008年7月31日至8月2日
2、执行《大气污染物综合排放标准》(GB16297-1996)、《硫酸工业污染物排放标准》(GB26132-2010)
表1-2窑炉烘干尾气监测结果
3814
180195169185195平均值188
200
560670578623583634平均值608
850
1、监测时间为2008年9月22日和10月6日
2、执行《工业窑炉大气污染物排放标准》(GB9078-1996)
可以看出吸收塔出口烟气的粉尘、二氧化硫、硫酸雾、氟化物在监测期间的排放浓度和排放速率均符合《大气污染物综合排放标准》(GB16297-1996)表2的二级标准限值。
由表1-2烘干尾气中二氧化硫最大排放浓度符合《工业窑炉大气污染物排放标准》(GB9078-1996)中表4二级标准限值。
烟尘最大排放浓度值符合《工业窑炉大气污染物排放标准》(GB9078-1996)中表2二级标准限值。
2010年12月31日环保部发布《硫酸工业污染物排放标准》(GB16132-2010)其中规定2013年10月1日起执行其表5规定的大气污染物排放限值“二氧化硫400mg/Nm3、硫酸雾30mg/Nm3、颗粒物50mg/Nm3”,对照本监测数值,吸收塔烟气出口二氧化硫及硫酸雾排放浓度均超过该限值,需要进一步处理才能达标排放。
此外现场无废气监控设施,对排放废气监控不到位。
(五)污染现状照片
泸溪县金利化工有限公司拟建综合矿场现场图
泸溪县金利化工有限公司拟建尾气设施现场图
泸溪县金利化工有限公司矿场搬迁现场
泸溪县金利化工有限公司铁渣场
泸溪县金利化工有限公司污水处理应急预案备用桶
泸溪县金利化工有限公司厂区临时矿场
第二章项目建设内容
(一)项目建设情况
1项目业主及基本概况
1.1项目名称
硫酸生产中三废的综合治理项目
1.2项目建设单位
泸溪县金利化工有限公司
法人代表:
向国义
泸溪县金利化工有限公司,是泸溪县国利化工有限责任公司和湖南金石矿业(集团)有限公司合作投资兴建的一家民营股份制企业。
公司创立于2006年9月,注册资本1000万元,占地面积10.8万平方米,现有员工148人,安排库区移民工程下岗职工115人,周边富余劳动力33人。
公司中专以上技术骨干48人,工程师2人,法人代表向国义。
主要产品有5万吨锌焙砂和10万吨硫酸和余热发电2000万kW·
h。
公司奉行“诚信是立厂之宝,效益是立厂之基,安全是立厂之命,环保是立厂之本”的理念,倡导“目标与行动一致,计划与措施一致,岗位与责任一致,贡献与回报一致”的企业文化,践行“敢于实践的创新精神,敢为人先的超越精神,以快制胜的高效精神,以准取胜的发展精神”,企业发展蒸蒸日上。
2008年完成产值2.46亿元,上交税收1090万元,2010年计划生产硫酸77000吨,焙砂43120吨(金属),销售收入5.63亿元,其中硫酸4600万元,焙砂5.02亿元,税利4000万元。
董事长向国义2009年在“纪念改革开放三十周年湘西十杰系列评选”活动中被评为湘西十佳经济人物之一。
公司位于泸溪县武溪镇天门溪村工业园内,处于湖南省湘西自治州泸溪县县城西北方向,地处低山丘陵,紧邻319国道,北到2km为常吉高速公路,水路距沅水武溪码头1km,水陆交通极为方便。
场址周边多为荒山,为居住和活动分散地带,无环境敏感性目标。
硫酸生产的主要原材料锌精矿和硫精砂来源于本省自治州内和部分外地矿源。
2项目工程量
根据企业污染防治措施和运行现状可知,本项目将对原有污水处理站系统进行改造、增购新设备,进行雨污分流,并加大自动化程度,确保指标达标。
对存在未规范污染隐患的原料及铁渣仓库、过滤渣堆放仓库进行工程处置,修建渣库。
对硫酸废气中二氧化硫等污染物进行深度治理和检测工作,增加尾气吸收塔及在线监控系统。
项目构成包括废水处理系统、废渣处理系统、废气处理系统及公用系统。
废水处理系统主要包括:
①现场原有水池的改造和拆除,主要包括调节池、沉淀池的改造,絮凝池、中和池拆除工作等;
②地面冲洗水、生产净化废酸处理工艺的改造,不再使用原来的铁盐-石灰法进行处理,而是直接进入新增的自动反洗过滤器进行过滤处理,处理完之后滤液重新回用于烟气净化段,保障废水不外排。
厂区废水实行雨污分流,新建雨水收集管渠和雨水收集池。
废渣处理系统主要包括:
①厂区原有原料场未采取防止扬尘措施,原料露天堆放在原料场,造成生产现场矿粉扬尘严重,矿物中的重金属颗粒会对附近环境造成严重的污染,需新增一个原料仓库,进行原料储存,减少原料从粉尘无组织排放中流失,在为企业增加效益的同时减少环境污染;
②厂区铁渣等产品无合适位置堆放,需新增一个铁渣仓库,对铁渣进行储存,改善环境。
废气处理系统主要包括:
①现场缺乏对生产废气的有效处理设施,特别是制硫酸尾气处理设施,造成现场设施受酸性气体腐蚀较严重,为了改造现场环境,使废气达标排放,需新增一个二氧化硫废气处理设施;
②现场无废气监控设施,造成对排放废气监控不到位,需新增一套废气在线监控系统。
公用系统主要包括:
①专用通道公路修补,由于企业地处山坡上,交通不便,且现有的专用通道公路已被过往大型车辆轧烂,变成“补丁路”,为了运输车辆的安全起见及改善行车舒适度,对现有通道公路进行修补;
②工艺设备增购,主要包括循环水泵8台、供水管1套、塑料液下提升泵4台、电动葫芦1台、仪器仪表及DCS系统1套、铲车1辆、电气设备1套、工艺管道及阀门1套、化验室设备;
③新增土建工程费,主要包括现场挖方、填方、场地平整、设备及构筑物基础等;
④新增一套清、污水排放管路及水沟;
⑤动力运输设备方面,主要是新增一台原料运输车。
工程规模如下:
序号
子工程名称
规模或容积
一、
废水处理系统
1
调节池
40m3
改造
2
絮凝池
28m3
拆除
3
沉淀池
4
中和池
34m3
5
清水池
50m3
6
污泥浓缩池
20m3
7
自动反洗表面过滤器
/
新增
8
初期雨水收集池
180m3
二、
废渣处理系统
过滤渣堆放仓库
48m3
原料及铁渣仓库
12040m3
三、
废气处理系统
尾气吸收塔
在线监控系统
四、
专用通道公路
五、
工艺设备
六、
土建工程费
七、
清、污水排回管路及管渠
八、
动力运输设备
3项目工艺技术
3.1生产工艺技术
本项目生产工艺技术采用国内先进的“两转两吸全封闭酸洗”工艺流程,首先对硫铁矿进行预热处理,利用烘干炉降低矿粉水分含量,降低矿粉自燃点,提高二氧化硫烧出率,经预热处理后的矿粉用风机送入焙烧工序;
焙烧工序采用沸腾炉对矿粉进行焙烧,制取二氧化硫炉气;
炉气尘含量高,通过旋风除尘器一次除尘、电除尘器二次除尘,除尘后的炉气进入湿法净化工序;
经文氏管一次酸洗、填泡塔二次酸洗,除去炉气中大部分杂质;
湿法净化工序过程产生的废水,通过板式换热塔全部回收后,返回湿法净化工序循环利用;
湿法净化后炉气会带有酸雾,带有酸雾的炉气,再经过电除雾对炉气作进一步的除雾;
炉气中的水分,在干燥塔内采用93%硫酸进行干燥后,由二氧化硫风机将炉气送到转化工序。
进入转化工序的二氧化硫炉气,经换热器换热提高反应温度,经转化器钒触媒的催化,将二氧化硫转化成三氧化硫,三氧化硫经冷却进入吸收塔,经过一次吸收制成成品酸。
用酸泵将成品酸注入酸罐;
对一次转化遗留的二氧化硫进行再次转化第二次生成三氧化硫,第二次生成的三氧化硫经过再次吸收、制成成品酸,用酸泵将成品酸注入酸罐储存待售。
3.2废水处理工艺技术
(1)废水来源与水质特征
硫酸生产线制酸工艺的废水主要有①净化系统产生的废酸;
②清洗包装袋废水;
③地面冲洗废水;
④实验室废水;
职工生活用水;
初期雨水。
1生产净化废水
生产净化废水为酸洗净化工段产生的废酸污水,废酸水量约为185.6m3/d,水质pH在2~5,含氟化物、悬浮物、少量铅、锌等重金属及类金属砷等。
2冲洗包装袋废水
公司所用硫铁矿等矿石都是通过外单位袋装供应,装卸、拆封等过程粉尘飞扬多,周边地面粉尘积压较多,且包装袋上残留矿物质多。
为了合理利用资源,公司对包装袋及进出车辆进行冲洗,从而形成包装袋冲洗水,主要含悬浮物。
3地面冲洗水
公司所用硫铁矿等矿石都是通过外单位袋装供应,装卸、拆封等过程粉尘飞扬多,周边地面粉尘积压较多,公司每天使用15.4m3水来冲洗地面,其中损耗1.3m3/d,这部分废水主要含粉尘等悬浮物,水量为14.1m3/d。
4化验室废水
化验室废水产生主要来自于清洗化验器具、烧蒸馏水、洗手等。
形成废水量极少,这部分废水含少量悬浮物、砷和COD。
5生活污水
公司厂区有住宿区,且公司范围内有两个职工食堂。
该生活区域内职工日常生活产生一定量的生活污水,废水量约为2m3/d,废水中主要含COD和悬浮物等。
6初期雨水
(2)废水处理技术
重金属废水处理方法主要有三类:
第一类是废水中重金属离子通过发生化学反应生产沉淀而得到去除的方法,包括石灰中和沉淀法、硫化物沉淀法、铁盐石灰共沉法、化学还原法、电解法、生物制剂法等;
第二类是使废水中的重金属在不改变其化学形态的条件下进行吸附、浓缩、分离的方法,包括吸附法、离子交换法、溶剂萃取法、膜分离等;
第三类是借助微生物或植物的絮凝、吸收、积累、富集等作用去除废水中重金属的方法,包括生物吸附、生物沉淀、植物生态修复等。
化学沉淀法的原理是通过化学反应使废水中呈溶解状态的重金属转变为不溶于水的重金属化合物,通过过滤和分离使沉淀物从水溶液中去除,包括中和沉淀法、硫化物沉淀法、铁氧体共沉淀法。
需作进一步处理,产生的沉淀物必须很好地处理与处置,否则会造成二次污染。
电解法以铝或铁作为阴极和阳极,含重金属废液在直流电作用下进行电解,阳极铁或铝失去电子后溶于水,与富集在阳极区域的氢氧根生成氢氧化物,这些氢氧化物再作为凝聚剂与重金属废液发生絮凝和吸咐作用。
当向电解液中投加高分子絮凝剂时,利用电解产生的气泡上浮,即将吸附了重金属的氢氧化物胶体浮至液面,由刮渣机将浮渣排出。
电解法处理重金属废水具有去除率高、无二次污染、所沉淀的重金属可回收利用等优点,不过电解法成本比较高,一般经浓缩后再电解经济效益较好。
离子交换法是利用离子交换剂分离废水中有害物质的方法,应用的离子交换剂有离子交换树脂、沸石等,离子交换树脂有凝胶型和大孔型。
前者有选择性,后者制造复杂、成本高、再生剂耗量大,因而在应用上受到很大限制。
离子交换是交换剂自身所带的能自由移动的离子与被处理的溶液中的离子通过离子交换来实现的。
推动离子交换的动力是离子间浓度差和交换剂上的功能基对离子的亲和能力,多数情况下离子是先被吸附,再被交换,离子交换剂具有吸附、交换双重作用。
膜分离技术是利用一种特殊的半透膜,在外界压力的作用下,不改变溶液中化学形态的基础上,将溶剂和溶质进行分离或浓缩的方法,包括电渗析和隔膜电解。
电渗析是在直流电场作用下,利用阴阳离子交换膜对溶液阴阳离子选择透过性使水溶液中重金属离子与水分离的一种物理化学过程。
隔膜电解是以膜隔开电解装置的阳极和阴极而进行电解的方法,实际上是把电渗析与电解组合起来一种方法。
生物絮凝法是利用微生物或微生物产生的代谢物,进行絮凝沉淀的一种除污方法。
微生物絮凝剂是由微生物自身构成的,具有高效絮凝作用的天然高分子物,它的主要成分是糖蛋白、粘多糖、纤维索和核酸等。
目前开发出具有絮凝作用的微生物有细菌、霉菌、放线菌、酵母菌和藻类等共17种。
其中对重金属有絮凝作用的有12种。
用微生物絮凝法处理废水安全方便无毒、不产生二次污染、絮凝效果好,且微生物生长快、易于实现工业化等特点。
金利化工有限公司主要从事硫酸生产工作,其废水主要有生产净化废水、冲洗包装袋废水、地面冲洗水、实验室废水、生活污水及初期雨水等。
现有废水处理站采用铁盐—石灰法对进入废水站的生产净化废水、地面冲洗水和实验室废水进行处理,主要去除污染物为重金属砷、悬浮物等物质。
废水中的砷通常以三价砷的形态存在,当它与石灰作用时,生成难溶的偏亚砷酸钙[Ca(AsO2)2]或偏亚砷酸钙的碱式盐Ca(OH)AsO2。
当石灰过量时,则生成焦亚砷酸钙[Ca2As2O5]。
其反应机理如下:
Ca(OH)2+Fe2+→Fe(OH)2↓+Ca2+
3Ca(OH)2+2Fe3+→2Fe(OH)3↓+3Ca2+
As2O3+2Fe(OH)2→Fe2As2O5↓+2H2O
H3AsO4+Fe(OH)3→FeAsO4↓+3H2O
但是使用铁盐-石灰工艺处理废水的过程中为中和废水中的酸及去除重金属砷等物质需要使用大量石灰调节pH,且废水的处理过程中也产生大量滤渣。
虽然能保证出水达标,但同时其不足之处也非常明显:
①废酸无法回收使用;
②压滤废渣较多;
③添加大量的铁盐、石灰乳等,运行成本高。
冲洗包装袋废水和生活污水不排入废水处理站而是分别单独进行处理。
冲洗包装袋废水直接进入厂区沉淀池,经沉淀之后上清液循环回用于包装袋冲洗工序。
工厂职工产生的生活污水直接进入化粪池。
这两股废水不外排,实现零排放。
初期雨水目前是和厂区污水一起收集处理的,但现有废水处理规模偏小,废水容易发生溢流,污染周围环境。
(3)废水处理工艺方案
A.现有废水处理站工艺改造
针对上节所述,针对铁盐-石灰法处理废水的缺点和不足,拟对现有废水处理站进行改进。
对于制酸工艺中烟气净化所产生的含砷、氟和有害重金属离子含量不高的酸性废水,拟购进一套自动反洗表面过滤器进行直接过滤,这样过滤后酸性清液仍可回用于烟气净化。
过滤截留下来的污泥,直接送入焙烧工段。
采用自动反洗表面过滤器处理废水主要有以下优点:
①稀酸液可回收利用,带来直接的经济效益。
②无需投加石灰乳,处理运行成本降低,处理后压滤渣大大减少。
③处理废水无需外排,杜绝污染,节约水资源。
废水处理改造工艺流程如图3-1所示。
图3-1泸溪县金利化工有限公司改造后污水处理工艺流程图
B.初期雨水收集与处置
①雨水管渠
雨水管渠采用浆砌石片砌筑,依据《室外排水设计规范》(GB50014-2006)中明渠设计最大的极限要求,取水流速度为V=3m/s
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