申请日2013.12.25
公开(公告)日2014.04.02
IPC分类号B01D53/80; C01F11/46; B01D53/96; B01D53/50
摘要
本发明属于废气处理技术领域，具体涉及一种印染污泥焚烧脱硫工艺。印染污泥焚烧烟气脱硫工艺，其特征在于，所述的工艺包括下述的步骤：采用石灰浆吸收烟气中的二氧化硫，所述的烟气与二氧化硫反应生成亚硫酸钙，亚硫酸钙再氧化成硫酸钙。本发明的有益效果是，操作简单，运行可靠，管理方便;工艺中的废水经处理后可重复利用。
权利要求书
1.印染污泥焚烧烟气脱硫工艺，其特征在于，所述的工艺包括下述的步骤：
采用石灰浆吸收烟气中的二氧化硫，所述的烟气与二氧化硫反应生成亚硫酸钙，亚硫酸钙再氧化成硫酸钙。
2.如权利要求1所述的印染污泥焚烧烟气脱硫工艺，其特征在于，所述的工艺包括下述的步骤：
(1)二氧化硫在气流中扩散;
(2)扩散通过气膜;
(3)二氧化硫被吸收，由气态转入溶液态，生成水合物;
SO2(g)→SO2
SO2+ H2O→H++HSO3-→2H++SO32-
(4)二氧化硫的水合物和离子在液膜中扩散;
(5)消化反应
CaO+H20→Ca(OH)2
吸收反应
Ca(OH)2 + SO2 → CaSO3 + H2O
CaSO3 + SO2 + H2O → Ca(H SO3)2
Ca(H SO3)2+ Ca(OH)2 →2 CaSO3+ 2H2O
(6)氧化：SO32-+0.5O2→SO42-
(7)结晶分离：
Ca2++ SO32-+0.5 H2O→CaSO3·0.5H2O(s)
Ca2++ SO42-+0.5 H2O→CaSO4·2H2O(s)
如权利要求1所述的印染污泥焚烧烟气脱硫工艺，其特征在于，二氧化硫制备及供应过程中，配制石灰浆液，再通过石灰加浆泵送到脱硫吸收塔。
3.如权利要求1所述的印染污泥焚烧烟气脱硫工艺，其特征在于，二氧化硫吸收过程中，锅炉除尘后烟气经增压风机升压通过烟气系统进入吸收塔，塔内烟气流动上升，与吸收塔上部喷淋层喷淋下来的石灰石浆液逆向接触洗涤，烟气中的SO2与石灰石浆液发生化学反应，生成亚硫酸钙，汇于吸收塔下部的浆池。
4.浆池中搅拌器连续运转，同时氧化风机向浆池送入空气，进行强制氧化，使亚硫酸钙氧化为硫酸钙(石膏)，再经石膏浆液排出泵送入石膏处理系统进行一、二级脱水处理。
5.如权利要求1所述的印染污泥焚烧烟气脱硫工艺，其特征在于，来自吸收塔的石膏浆液经吸收塔排浆泵后进入石膏旋流器，浓缩后离开旋流器的含固量为40%至60%的浆液再经过真空皮带脱水机脱水，脱水的同时对石膏进行冲洗，脱水后石膏含水量小于15%(wt)，进入石膏库或石膏仓贮存，滤液返回吸收塔作为补充水，以维持吸收塔内的液面平衡，或者进入石灰制浆系统。
说明书
印染污泥焚烧烟气脱硫工艺
技术领域
本发明属于废气处理技术领域，具体涉及一种印染污泥焚烧脱硫工艺。
背景技术
随着经济的发展，环境保护矛盾日益突显，而实施可持续发展的战略，其中重要的一部分就是要保护好环境，节约资源和开发新能源。
长期以来，随着我国纺织行业的发展，印染污泥作为污水处理的剩余产物，含水率高达80%，易腐烂，有恶臭，并含有大量的有机物、丰富的氮磷等营养物、病原微生物、寄生虫卵等有害物质，如不加妥善处理和处置，直接排放会给环境带来严重的二次污染。由此可见，印染污泥处理已成为污水处理厂面临的一大难题。
目前污水处理厂及一些工业企业产生的污泥处置实行的都是简单的填埋，而实行填埋处理的缺点一是侵占土地严重，场址不太容易解决;二是若防渗透技术不够将导致潜在的土壤和地下水污染，长期下去，对于大环境来讲，相当于污水没有进行有效的处理。
污水处理厂脱水污泥含水率高，成分非常复杂，不仅含大量有机质，而且还含有很多病原微生物，并伴有恶臭。而且，填埋带来了较大危害，具体包括：
(1)缩短垃圾填埋场使用年限;
(2)对垃圾填埋场的环境造成了极大的污染;
(3)污泥含水率太高，给填埋作业造成了极大的困难;
(4)严重影响填埋场垃圾渗滤液的收集和处理系统;
(5)污泥的流变性使得填埋体易变形和滑坡，给填埋场带来极大的安全隐患。
污泥厌氧消化
污泥厌氧消化也称为污泥厌氧生物稳定，主要目的是减少原污泥中以碳水化合物、蛋白质、脂肪形式存在的高能量物质，也就是通过降解将高分子物质转变为低分子物质。厌氧消化是在无氧条件下依靠各种兼性菌和厌氧菌的共同作用，使污泥中有机物分解的厌氧生化反应，是一个极其复杂的过程。一般可分为酸性发酵阶段和碱性发酵阶段，酸性发酵阶段又可以分为水解阶段和产酸阶段，碱性发酵阶段可以分为酸性衰退阶段(产乙酸阶段)和产甲烷阶段。厌氧分解过程中产生大量气体，主要成分为甲烷和二氧化碳以及少量的硫化氢等，气体经处理后，可作为清洁的能源。
该处理技术是一种可持续的污泥处理技术，是能使污泥稳定化、减量化和资源化的经济实用技术，是较普遍采用的稳定化技术。但由于操作复杂、存在安全隐患，运行难度大，目前大部分污水厂的厌氧消化池都处于停用状态。
污泥好氧堆肥
好氧堆肥技术探讨始于1920年，堆肥系统可分为三类：条形堆肥系统、静态好氧堆肥系统和装置式堆肥系统。城市污水处理厂的污泥中含有大量促进植物和农作物生长的氮、磷、钾等营养成分，肥效较好，经过堆肥处理可以达到稳定化、无害化及资源化的目的。堆肥是一个由嗜温菌、嗜热菌对有机物进行好氧分解的稳定过程，其特点是污泥自身可以产生一定的热量，并且高温持续时间长，不需外加热源，即可达到无害化。经过堆肥化处理后，污泥的性状改善，含水率降低(小于40%)，成为疏松、分散、细粒状，可杀灭病原菌和寄生虫(卵)，便于贮藏、运输和使用。
污泥堆肥一般应添加膨胀剂，膨胀剂可用堆熟的污泥、秸秆、木屑或城市垃圾等，膨胀剂的作用是增加污泥堆肥的孔隙，改善通风以及调节污泥含水率与碳氮比。
污泥堆肥可分为两个阶段，即一级堆肥阶段与二级堆肥阶段。一级堆肥阶段可分为3个过程：发热、高温消毒及腐熟。堆肥初期为发热过程，在强制通风条件下，污泥中有机物开始分解，嗜温菌迅速成长，污泥温度上升至约45—55℃;高温消毒过程，有机物分解所释放的能量，一部分固化污泥制新细胞，一部分使肥堆的温度继续上升，可达55—70℃，此时嗜温菌受到限制，嗜热菌繁殖，病原菌、寄生虫卵与病毒被杀灭，由于大部分有机物已被氧化分解，需氧量逐渐减少，温度开始回落;腐熟过程，温度降至40℃左右，堆肥基本完成。二级堆肥阶段：一级堆肥完成后，停止强制通风，采用自然通风方式，便进一步熟化、干燥、成粒。
该处理技术是一种适用的污泥农用技术，但无法有效处理污泥里面的重金属，且占地面积大、处置周期长，适合于堆肥生产的场地难以寻找，堆肥处理过程和产品质量难以控制，制造的产品在使用过程中，受政策、法规制约，对使用的方式、方法也有很多限制。
污泥蒸汽热解
污泥蒸汽热解技术通过蒸汽热解反应破坏脱水污泥持水结构，使得原来只能通过热力蒸发方式脱除的水分(结合水)，大部分可以通过机械分离方式以液态形式脱除，大幅度降低污泥脱水能耗和污泥处理成本。
该处理技术的基本原理为蒸汽热解破坏污泥胶状絮体等持水结构，将结合水释放出来，脱水性能大大提高;蒸汽热解使污泥大颗粒变成细微颗粒，比表面积大幅度增大，从而使水分从污泥表面挥发脱除更容易。
该处理技术只是提高了污泥的脱水性能，适用于污泥的前处理，后续还得进行机械脱水等最终污泥处理处置工艺。
污泥填埋
污泥的填埋按其防止二次污染的措施又分为简单填埋和卫生填埋两种方式。简单填埋是指在自然条件下，采用坑、塘以及洼地等自然填埋，不加覆土掩盖和防止污染措施的填埋方法。卫生填埋是指能对填埋气体和渗滤液进行控制的科学填埋方式。卫生填埋与传统填埋根本区别在于采取了底侧层防渗、废气回收处理、覆压实作业等措施，避免造成二次污染。卫生填埋设施及作业设备简单，一次性投资相对较小，但是其占地面积大，运输距离远，场址不易选择，而且随着环保标准的日益严格，对填埋场的设计和施工标准越来越高，其建场投资和填埋费用也相应提高。
污泥干化
污泥干化能使污泥显著减容，体积可以减少4-5倍，产品稳定、无臭且无病原生物，便于运输、利用或最终处置，干化处理后的污泥产品用途多，可以用作肥料、土壤改良剂、替代能源等。污泥干化与焚烧各有各的设备，也可在同一设备中进行。目前应用较多的污泥干化工艺类型有流化床干化、浆叶干化、带式干化、薄层干化、转鼓干化等，常用的污泥干化方法有以下几种。
利用烟气余热或蒸汽干化污泥。将热电厂或水泥厂排放的烟气，或锅炉蒸汽，通过引风设备送入特制的污泥干化成料装置中，在烟气与污泥直接接触的过程中，烟气余热加热污泥，并将污泥蒸发的水分，随烟气一起经过除尘除气处理后，达标排放。
利用热媒介油减压干化污泥。将脱水污泥和预先加热媒介油混合，在减压状态(真空下)降低原料中水的沸点，进行加热、低温(90℃左右)下短时间内进行干燥。该技术的原理是：油的沸点比水高，在通常的大气压下，水的沸点是100℃，含有水分的物质加热到100℃以上时，物质中的水分变成蒸汽，蒸发到空气中。油温减压干化系统应用这个原理将废弃食油作为间接热媒体进行加热，使加热油和原料混合接触，从而使原料中的水分蒸发脱水而干燥。由于该系统处于减压状态，因而降低水的沸点及媒介油的温度，可以进行较低温度(90℃左右)的干燥处理，防止油裂化的同时飞快提高干燥处理的速度。
该处理技术占地小，处理和利用效率高，但处理费用较高，如降低运行费用，需有就近的热电厂或水泥厂等热源，且投资较大，对生产安全性要求较高。
因此，寻求经济有效的减量化，无害化和资源化的印染污泥处理利用技术具有重要的意义。
发明内容
为了解决上述的技术问题，本发明提供了一种对印染过程中产生的污泥焚烧脱硫的工艺;
印染污泥焚烧烟气脱硫工艺，其特征在于，所述的工艺包括下述的步骤：
采用石灰浆吸收烟气中的二氧化硫，所述的烟气与二氧化硫反应生成亚硫酸钙，亚硫酸钙再氧化成硫酸钙。
上述的工艺包括下述的步骤：
(1)二氧化硫在气流中扩散;
(2)扩散通过气膜;
(3)二氧化硫被吸收，由气态转入溶液态，生成水合物;
SO2(g)→SO2
SO2+ H2O→H++HSO3-→2H++SO32-
(4)二氧化硫的水合物和离子在液膜中扩散;
(5)消化反应
CaO+H20→Ca(OH)2
吸收反应
Ca(OH)2 + SO2 → CaSO3 + H2O
CaSO3 + SO2 + H2O → Ca(H SO3)2
Ca(H SO3)2+ Ca(OH)2 →2 CaSO3+ 2H2O
(6)氧化：SO32-+0.5O2→SO42-
(7)结晶分离：
Ca2++ SO32-+0.5 H2O→CaSO3·0.5H2O(s)
Ca2++ SO42-+0.5 H2O→CaSO4·2H2O(s)
二氧化硫制备及供应过程中，配制石灰浆液，再通过石灰加浆泵送到脱硫吸收塔。
二氧化硫吸收过程中，锅炉除尘后烟气经增压风机升压通过烟气系统进入吸收塔，塔内烟气流动上升，与吸收塔上部喷淋层喷淋下来的石灰石浆液逆向接触洗涤，烟气中的SO2与石灰石浆液发生化学反应，生成亚硫酸钙，汇于吸收塔下部的浆池。浆池中搅拌器连续运转，同时氧化风机向浆池送入空气，进行强制氧化，使亚硫酸钙氧化为硫酸钙(石膏)，再经石膏浆液排出泵送入石膏处理系统进行一、二级脱水处理。
来自吸收塔的石膏浆液经吸收塔排浆泵后进入石膏旋流器，浓缩后离开旋流器的含固量为40%至60%的浆液再经过真空皮带脱水机脱水，脱水的同时对石膏进行冲洗，脱水后石膏含水量小于15%(wt)，进入石膏库或石膏仓贮存，滤液返回吸收塔作为补充水，以维持吸收塔内的液面平衡，或者进入石灰制浆系统。
通过对印染污泥进行焚烧发电，利用污泥的固有热值发电，是一种变废为宝、节约资源的新措施，是实现污泥的减量化、资源化和无害化最好的一种处理方式。同时，本项目利用新型高效的石灰石膏法进行脱硫，确保了废气排放中二氧化硫的达标排放。采用NSCR脱硝技术，实现高温炉内脱硝，既确保氮氧化物的达标排放，又能防止催化产生三氧化硫。所以本项目完全可以保证锅炉的烟气中污染物排放达到国家和地方规定的标准，也符合国家和地方的有关政策。
本发明的有益效果在于，
(1)石灰—石膏法烟气脱硫工艺技术成熟，操作简单，运行可靠，管理方便。 (2) 脱硫效率高达95%以上，对煤种适用性强,可用于高中低含硫煤种，是目前脱硫效率最高的方法。 (3) 吸收剂:石灰石来源广，价格低廉，因此，运行成本低。 (4) 脱硫剂钙硫比Ca/S:≤1.03，为脱硫剂最大利用率、最小消耗率的方法。 (5) 脱硫产物为石膏(二水硫酸钙)，品质达90%左右，纯度高，可作建材使用，易于综合利用。 (6)工艺中的废水经处理后可重复利用。
通过新型高效脱硫技术的应用，吸收废气中的二氧化硫，并进一步氧化成硫酸钙，达到回收利用的目的，实现废气中硫的资源化综合利用。