臭氧脫硝實用工藝說明書

臭氧方案細化一、臭氧低溫氧化脫硝工藝臭氧氧化吸收脫硝方法原理主要是利用氧化反應(yīng)和吸收反應(yīng)。氧化反應(yīng)主要是利用臭氧的強氧化性，將不可溶的低價態(tài)氮氧化物氧化為可溶的高價態(tài)氮氧化物，然后在洗滌塔內(nèi)將氮氧化物吸收，達到脫除的目的。該脫硝系統(tǒng)在不同的NOx等污染物濃度和比例下，可以同時高效率脫除煙氣中的NOx、二氧化硫和顆粒物等污染物，同時還不影響其他污染物控制技術(shù)，是傳統(tǒng)脫硝技術(shù)的一個高效補充或替代技術(shù)。按照03對于NOx復(fù)雜的氧化反應(yīng)過程，實際上最后通過N的價態(tài)變化體現(xiàn)出來，主要的反應(yīng)如下：2N0+303=N205+3022N02+03=N205+02N0+03=N02+02與氣相中的其他化學(xué)物質(zhì)如C0、S02等相比，N0x可以很快地被臭氧氧化，這就使得N0x的臭氧氧化具有很高的選擇性。因為氣相中的N0x被轉(zhuǎn)化成溶于水溶液的離子化合物，這就使得氧化反應(yīng)更加完全，從而不可逆地脫除了N0x，而不產(chǎn)生二次污染。經(jīng)過氧化反應(yīng)，加入的臭氧被反應(yīng)所消耗，過量的臭氧可以在噴淋塔中分解。除了N0x之外，一些重金屬，如汞及其他重金屬污染物也同時被臭氧所氧化。煙氣中高濃度的粉塵或固體顆粒物不會影響到N0x的脫除效率。吸收反應(yīng)主要是被臭氧氧化成成高價態(tài)的氮氧化物在噴淋塔中被吸收液吸收，形成硝酸鹽去除。吸收液資源化，脫硫脫硝液、渣經(jīng)強氧化，固液分離，溶液可蒸發(fā)結(jié)晶為復(fù)鹽，無二次污染。脫硫液中硝酸鹽經(jīng)與石膏及其他鹽類混合結(jié)晶，經(jīng)脫水隨脫硫渣一同去除，脫硫廢液經(jīng)過中和-沉淀-澄清去除重金屬鹽類后，一部分用于制漿，一部分用于生產(chǎn)沖渣用水，全部循環(huán)使用，不經(jīng)外排。改性濾料爐渣吸附重金屬及硝酸鹽類處理后無害化處理作為建筑材料，用來廠區(qū)修路，以及外銷用作建筑材料。爐渣是電廠鍋爐、各種工業(yè)及民用鍋爐，爐窯燃燒煤炭后排出的固體廢棄物。由于煤炭在燃燒過程中進入大量空氣,冷卻后又逃逸，導(dǎo)致生成的爐渣形成多孔結(jié)構(gòu)。爐渣中含有的多種堿性氧化物（cao協(xié)LO3等）在與脫硫廢水接觸后能溶出部分堿性物，因而對脫硫廢水中的硝酸鹽、重金屬、懸浮物電廠爐渣的吸附性能非常好，鍋爐每天產(chǎn)生的爐渣xx噸,具備吸附處理脫硫脫硝廢水80噸的能力，我方脫硫系統(tǒng)每天出渣濾液月xx噸小于爐渣處理水量，中和絮凝沉淀后約xx噸用制漿，xx噸用于沖渣，爐渣吸收帶走xx的水分，經(jīng)爐渣炭粒吸附去除重金屬硝酸鹽及重金屬離子后的沖渣水經(jīng)過沉淀澄清后，用于煤場加濕，實現(xiàn)污水零排和節(jié)約用水的雙贏。二、臭氧低溫氧化脫硝技術(shù)特點是“十一五”、“十二五”以來，在國家相關(guān)科技計劃的資助下，我國在臭氧發(fā)生器放電結(jié)構(gòu)和放電介質(zhì)的設(shè)計研究、大功率變頻諧振電源與臭氧發(fā)生器的參數(shù)研究、整體結(jié)構(gòu)和放電管模塊化結(jié)構(gòu)的圖紙設(shè)計研究、冷卻系統(tǒng)、檢測系統(tǒng)、PLC控制系統(tǒng)的研究設(shè)計以及臭氧發(fā)生系統(tǒng)的可靠性分析等方面取得重要進展，大幅提高了大型臭氧發(fā)生器的制造水平，使裝置具有高效率、低能耗、體積小、壽命長、運行穩(wěn)定可靠、價格低等顯著優(yōu)點。全套臭氧氧化脫硝工藝系統(tǒng)簡單，容易在原有脫硫塔基礎(chǔ)上改造并實現(xiàn)脫硫脫硝同時進行;脫硝效率高（可達90%以上）；根據(jù)煙氣中氮氧化物的實時監(jiān)測，可實現(xiàn)氧化劑（臭氧）投加量的精確控制，使系統(tǒng)的運行效率不受鍋爐運行狀態(tài)影響；系統(tǒng)運行溫度低，可實現(xiàn)低溫脫硝處理；系統(tǒng)運行效率不隨運行時間增加而下降，大大減少脫硝系統(tǒng)的停機檢修時間;臭氧的氧化能力也能實現(xiàn)對煙氣中其它有害成分（如汞）的氧化脫除，能滿足將來越來越嚴的環(huán)保要求。還原法煙氣脫硝技術(shù)還原法脫硝技術(shù)按照脫除原理可以分為催化還原SCR、非催化還原SNCR等?？紤]本廠鏈條爐燃燒特點（鍋爐負荷變動頻率高，爐膛溫度波動大），因還原法（SNCR）適用于特定溫度（850°C-1050°C）和工作場所下的脫硝方式，且SNCR對爐膛燃燒影響較大，對鍋爐部件存在腐蝕影響，且存在氨逃逸二次污染；SCR造價較高、也存在氨逃逸二次污染、施工場地大，需對鍋爐大范圍改造等，所以本廠鏈條鍋爐不宜采用還原法脫除NOx；吸收法、催化分解法等因設(shè)備投資大、效率低目前較少采用。而臭氧氧化法因?qū)煔庠催m用性廣、NOx脫除效率高、運行調(diào)節(jié)方便等特點被廣泛采用。臭氧脫硝的優(yōu)勢如下更靈活由于臭氧脫硝對溫度的要求不高，煙道中的溫度正好滿足臭氧脫硝的要求，所以臭氧脫硝的具體位置的選擇，可以根據(jù)現(xiàn)場的煙道布置情況，結(jié)合現(xiàn)場的場地情況靈活調(diào)整。克服了低溫SCR的位置選擇的局限性。臭氧低溫氧化脫硝，脫硝效率高，在一些環(huán)保要求高的地區(qū)脫硝效率可達到95%以上；設(shè)備設(shè)計有前瞻性，預(yù)留了增加臭氧反應(yīng)器的位置，如需提高排放標準，只要在原設(shè)備旁增加臭氧發(fā)生器即可滿足脫除率，無需對原結(jié)構(gòu)進行破壞性改造，大幅度節(jié)省了用戶的設(shè)備投資。不使用催化劑，無催化劑中毒、反應(yīng)器堵塞等問題。脫硝煙氣溫度低，在50-180C范圍內(nèi)均可實現(xiàn)高效脫硝。無傳統(tǒng)脫硝工藝的氨逃逸、尿素異味等問題，適用于鄰近居民區(qū)的工業(yè)鍋爐。占地面積小，模塊化設(shè)備可根據(jù)現(xiàn)場條件靈活布置。臭氧脫硝專利技術(shù)填補了國內(nèi)低溫氧化脫硝技術(shù)的空白，達到國際先進技術(shù)水平。采用臭氧氣相氧化、堿液吸收的一塔式結(jié)構(gòu)，改變了國內(nèi)、外脫硫脫硝兩套結(jié)構(gòu)的繁雜設(shè)置。施工便捷臭氧發(fā)生器屬于成型設(shè)備，安裝工程量小；臭氧投加位置根據(jù)煙道位置選取合適位置或只需對一段煙道進行改造，工程量小，施工便捷。易于維護、操作管理簡單維護費用低，不存在催化劑定期更換等問題，整個工藝涉及的核心設(shè)備是臭氧發(fā)生器，設(shè)備少，且屬于自動化控制。臭氧發(fā)生器的維護主要是臭氧發(fā)生單元的維護，由于供氣氣源的原因，臭氧發(fā)生器運行一定時間后，臭氧發(fā)生單元中會含有一定量的粉塵、氮氧化物等臟污雜質(zhì)，這些物質(zhì)的長期積累會影響臭氧的產(chǎn)量及效率，甚至導(dǎo)致設(shè)備故障，因此需要定期維護。脫硫脫硝整個過程都在除塵器后進行，不影響鍋爐、除塵器的正常運行，避免了除塵器堵塞、影響除塵器的使用壽命的問題，確保整個系統(tǒng)的的穩(wěn)定運行?？梢噪S鍋爐負荷的變化調(diào)整發(fā)生量，降低能耗采用低溫SCR法，無論是否運行，是否滿負荷運行，SCR的催化劑都是在損耗狀態(tài)，使用壽命3-5年。臭氧脫硝工藝可以根據(jù)鍋爐是否運行，運行負荷的變化隨時調(diào)整臭氧發(fā)生器量。鍋爐檢修期間可以停止脫硝工藝。當鍋爐低負荷運行時，通過調(diào)整臭氧發(fā)生量減少臭氧產(chǎn)量降低運行成本。設(shè)備的使用壽命不低于20年。調(diào)試簡單臭氧脫硝的調(diào)試，根據(jù)CEMS檢測儀的反饋數(shù)據(jù)調(diào)整臭氧流量即可，啟動和調(diào)試時間短。三、爐渣處理污水的論述1、爐渣的化學(xué)組成和理化特性1.1爐渣的化學(xué)組成爐渣是煤炭燃燒后的融熔產(chǎn)物，含有大量硅、鎂、鈣、鋁、鐵的氧化物，化學(xué)組成見表1[1]。友1蟋媒爐遣化學(xué)成分壕和誡?國庭3）w(CaO)w(NgO)w"w（殘衰）地煤37.3-60.94.3-24.916.3-35.20.9-9.60.^-3.90.3^3.410-30無煙煤49,3-62.5土1-16.115,1-25.20.7-4.90.&-1.8L%810-30褐煤21.0-59.14.5-12.212.2-23.1LTTL3L1-2.40.9-2.810-301.2爐渣的物理特性爐渣的物理特性見表2[2]。

1.3爐渣被水浸泡、淋洗后的部分化學(xué)特性爐渣在被水（pH=7.0）浸泡、淋洗后，水中pH值變化和鋁的溶出量見表3、表4［4］和表5［5］。表w爐渣的物理恃性有敢■粒役d/m不均電系故加D當靠粒徑如床層孑愿暮密度pH（血頂一力吸水率與。0,315X10-31.990.46X10-30,55S2.齡掀0.413He經(jīng)人工破蔬麻分.粒徑在CLUOm范圍ti>表3爐道被水浸泡后水的pH值水浸泡時間/h12S45pHB7.838.64S.129.54 ：9,?6注：浸泡水的pH-7.0表4爐渣被水淋洗后水的誠俏水徘溶時間/h244B7296120pHU9.059+55 .9同 ；9,8。9,94出淋溶水的pH尚.蹄表5爐浦被水祓洌后鋁的溶出學(xué)爐遣被水浸泡時1旬尚m45S5S5溶出銘pCMi/Gng.L-1)22,434&752爐渣處理廢水機理爐渣去除工業(yè)廢水中污染物的過程較復(fù)雜，與其物理結(jié)構(gòu)、化學(xué)成分，廢水性質(zhì)（pH值、有機物組成等）等因素有關(guān)。根據(jù)目前的有關(guān)資料，爐渣處理廢水的主要機理為吸附、中和及絮凝沉降作用。2.1吸附過濾作用爐渣具有多孔結(jié)構(gòu)，孔隙率達50%—60%，比表面積較大，表面能高，爐渣中含有的殘?zhí)窟_10%—30%,這些殘?zhí)烤哂谢钚蕴康男再|(zhì)，因此爐渣對工業(yè)廢水中的有機物、重金屬、懸浮物具有較強的物理和化學(xué)吸附作用。表6為爐渣對某些廢水中污染物的吸附情況［5-7］。表ts爐遣港工業(yè)廢水中污染物的吸FH情況辰水種糞爐^吸附焙瓦中藥成水有機吸臥悝達3泰血［護?匐優(yōu)工硝基漆水硝基廢水中有機物吸附為23.7-37.W既口爐渣1籍硝基物伽j囁附為爐植物淄函廢水油脂吸附率為A盹孺［爐楂L原水中懇淳物吸附卻E虹商［爐渣］表7爐箱啜附姓埋印染境水處理工芝進水水肪爐渣過德后水質(zhì)(COD)/(m.lPptCOD)/網(wǎng)上*pHffi廢水-郭褫爐f造過德946,51.03X30破光度）10.8293.3omi（吸光匿）10段水一除塵一爐道遂值729.5885.1(倍)10.8594.50.33《倍）6.S8廢水-煙氣中和一爐渣過400-1200>250(倍)<10<20無色7-7.3廢術(shù)—SBRt■爐苗過i慮COD去降率SCL魯.普色度脫色率60%-80氏2.2中和作用爐渣中含有的CaO,MgO,Fe2O3,A1203,K2O,Na2O等堿性氧化物被水浸泡后進入廢水中，能提高廢水的堿度，可用來中和酸性廢水的酸度，這在處理酸性除塵脫硫脫硝廢水，酸性礦井廢水以及某些酸性重金屬廢水方面有較好的效果。2.3絮凝沉降作用爐渣在被中性水浸泡35—65min后，被溶出的鋁達到22.5—53mg/L。鋁在水中形成的氫氧化物是良好的絮凝劑，能對廢水中有機物硝酸鹽類、重金屬、懸浮物起絮凝作用，加強其澄清沉降效果，此外爐渣中的部分無機粉塵對廢水也有混凝作用。3爐渣在工業(yè)廢水處理中的應(yīng)用3.1對印染廢水的處理印染廢水的特點是水質(zhì)復(fù)雜，含各種有機物濃度高，堿度大、色度大。近年來紡織行業(yè)不斷改變產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，提高紡織物印染性能，帶來印染廢水中難生物降解物質(zhì)日益增多。爐渣所具有的對廢水吸附和中和性能特別適宜對印染廢水中染料、漿料、助劑、色度、堿度等進行吸附處理。表7［8-11］為國內(nèi)部分印染廠采用爐渣吸附處理印染廢水實例。3.2對脫硫脫硝廢水的處理脫硫脫硝廢水是較難處理的難生物降解廢水，與印染廢水相比，染料生產(chǎn)廢水不僅成分復(fù)雜，而且各種污染物濃度更高。國內(nèi)一些研究者研究了利用爐渣來處理脫硫脫硝廢水。用爐渣直接過濾脫硫脫硝廢水，廢水中色度，COD，SS，S，胺基物和硝態(tài)氮去除率分別達94%，73.7%，78.5%，25%，9.4%和25.5%。如在爐渣中摻人少量粉煤灰和焦渣，在過濾廢水大于爐渣體積16.7倍情況下，對廢水中硝態(tài)氮和胺基物去除率在70%以上［12］；孫華研究了利用爐渣處理含硝氮、酞菁的廢水，在進水P(COD)為251mg/L時，處理效率為44.3%，脫色率為50%［13］。3.3對制藥廢水的處理制藥廢水不論是中藥廢水還是化學(xué)制藥廢水都是含有機物和各種化學(xué)物質(zhì)較多的工業(yè)廢水，特別是抗菌素廢水，每升廢水中含COD高達數(shù)萬毫克，是當前國內(nèi)外都較難處理的一類工業(yè)廢水。表8［14-16］為國內(nèi)部分制藥廠(含中藥廠和化學(xué)制藥廠)利用爐渣處理制藥廢水的情況。表3中推姓理制西廢水情況廢水類型瞧工W康水姓理前康水處理后pSod)/碩pH?p(SS)/(mg-L-p[COD)/g.L)pH?(SS)/(mg.L-中砥水墉查直接過德17286.41G668228.5iOS中成藥康水井^吸附25000.510508庶黃素、抗菌素疲水焙查過慮4S07.41207化學(xué)制函廠有機康水爐道過濡性物姓理11626.S38235.87.122.4表9爐遣姓理鋼/除塵質(zhì)水廢水類型處理工乏出水p(COD)/pH值p(ss)/腿lFp(OOD)/Mg.!/”誠值p(SS)/&&L-1)鋼爐脫硫除塵廢水爐譴過德8303.2217121.00-4007.94木額此甥爐除塵爐植和微孔陶知痣2.4. J300-4306.51003.4對造紙廢水的處理同秀芝［17］等利用爐渣處理再生紙廢水，處理工藝為爐渣吸附-化學(xué)混凝沉淀,經(jīng)爐渣吸附過濾后的廢水，其水質(zhì)色度，SS,COD和BOD去除率分別達41.5%,29.6%,32.6%和30.3%。3.5對鍋爐濕法除塵廢水的處理鍋爐濕法除塵廢水的特征是pH值低(pH=2—4)，含大量懸浮物，要達到除塵廢水回用目的，需除去廢水中過高的酸度和懸浮物。表9[18]為國內(nèi)廠家利用爐渣處理鍋爐除塵廢水情況。3.6爐渣對其它工業(yè)廢水處理爐渣直接過濾吸附二藝適用于許多工業(yè)廢水凈化處理，如對再生膠廢水，化工硝基廢水。制革廢水等。4影響爐渣處理效果因素4.1爐渣的粒徑和比表面積爐渣的粒徑越小，同樣體積的爐渣比表面積越大，與廢水接觸面積也越大，對廢水的吸附效果也越好。因此對于鏈條爐和一些老式鍋爐爐渣(多呈塊狀)在一定條件下可將其打碎篩選后使用，而對于沸騰爐的爐渣可不需篩選直接用于廢水處理。4.2爐渣的化學(xué)成分如果爐渣化學(xué)組分中，SiO2及A12O3等活性物含量高，則有利于化學(xué)吸附。CaO的含量對爐渣處理效果有一定影響，當爐渣中CaO含量較低時，應(yīng)投加一定量的石灰對爐渣進行改性，提高爐渣處理廢水能力。4.3廢水pH值爐渣對于pH值較低的酸性工業(yè)廢水處理效果較好，這主要由于爐渣含堿性物質(zhì)，爐渣在處理這類廢水時既起到了吸附作用也起到了中和作用。例如爐渣處理硝基苯工業(yè)廢水，pH值是影響其吸附效果的主要因素，當廢水pH值從1上升到3時，爐渣對硝基苯廢水中COD和NB吸附效果由42%—74%和9%—27%下降到10%—31%和1.5%—16%。4.4溫度影響一般來說，爐渣處理廢水，溫度越低處理效果越好。4.5污染物濃度影響爐渣處理合重金屬離子的工業(yè)廢水，對于低濃度的工業(yè)廢水，處理效果較好。如含Cr3+和Pb2+的廢水，在p(Cr3+)V10mg/L,p(Pb2+)V50mg/L時，經(jīng)爐渣吸附能使廢水很快達到排放標準，而對于較高濃度的Cr3+、Pb2+、廢水，需加大爐渣量或采用絮凝沉淀法后再用爐渣吸附工藝處理。吸附去除硝態(tài)氮由于吸附設(shè)計簡單，操作方便，通常被用于去除廢水中不同類型的有機物和無機物.吸附技術(shù)目前已成功應(yīng)用于去除氟離子、硝酸根離子、漠離子、高氯酸根離子.需要注意的是吸附劑的選擇對達到理。山東理工大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版）2014年想去除率非常重要.目前去除水中硝氮的吸附劑主要分以下幾類：碳基吸附劑、天然礦物吸附劑、農(nóng)業(yè)廢物類吸附劑、工業(yè)廢物類吸附劑、生物吸附劑等，見表2.表2去除硝態(tài)氮的吸附劑名稱種類碳基吸附劑粉末活性炭、碳布、碳納米管、ZnCI2改性活性炭、鐵氧化物分散活性炭纖維天然礦物吸附劑粘土、沸石、海泡石農(nóng)業(yè)廢物吸附劑甘蔗渣、稻殼、椰子殼、麥桿、杏子殼、甜菜渣工業(yè)廢物吸附劑粉煤灰、赤泥、爐渣生物吸附劑中國蘆葦、竹粉、殼聚糖其中類滑石類吸附劑和改性殼聚糖以及對硝酸根的去除率相對于其它吸附劑最高，可以達到30?1