电解铝脱硫废水零排放系统的制作方法

本实用新型涉及废水处理技术领域，更具体地说它是电解铝脱硫废水零排放的方法和系统。

背景技术：

铝作为“中国制造2025”的关键基础金属材料，自建国以来，在国家的大力扶持下，铝工业实现了高速发展。目前中国已成为世界最大的电解铝生产国。但铝电解生产过程中会产生大量的co2和全氟化碳，氟化氢，二氧化硫、粉尘和沥青挥发份等有害物质，这些废物如不得到有效处理，将产生严重的环境和生态问题。

2013年底环保部颁布实施《铝工业污染物排放标准》(gb25465-2010)修改单提高了污染物的排放标准，特别是so2，hf等酸性气体。因此许多电解铝行业的工厂迫切的进行了烟气净化系统的改造。

目前去除氟化氢和二氧化硫的最有效方式是湿法脱硫。石灰石-石膏湿法脱硫系统是湿法脱硫的一种，是目前世界上应用最广、工艺技术最成熟的标准脱硫工艺技术，在湿法脱硫工艺中为了维持脱硫装置浆液系统的物质平衡，防止烟气可溶部分(主要是氯离子浓度)不超过规定值和保证石膏质量，石灰石/石膏湿法脱硫系统必须排放废水。脱硫废水属于高含盐废水，由于电解铝厂的原有废水主要是生活废水和机械冷却水，厂内不具备高盐废水处理能力，因此脱硫废水简单处理后也无法对外排放，成为电解铝脱硫后亟需解决的一项问题。而目前脱硫废水的处置如膜浓缩，mvr等设备投资费用高，运行费用高，这些方法无疑灰增加电解铝厂的运行成本。

因此，现亟需开发一种低投入、低运行成本的电解铝脱硫废水排放系统。

技术实现要素：

本实用新型的目的是为了提供一种电解铝脱硫废水零排放系统，高效、低投入、低运行成本。

为了实现上述目的，本实用新型的技术方案为：电解铝脱硫废水零排放系统，包括湿法脱硫塔，有电解烟气烟道与所述湿法脱硫塔通过第一连通管道连通；其特征在于：还包括浓缩塔、中和箱和压滤机；

所述浓缩塔侧壁通过第二连通管道与所述电解烟气烟道连通、顶端通过第三连通管道与所述湿法脱硫塔连通、底端通过第四连通管道与所述中和箱连通；

有引风机设于所述第二连通管道上；

所述中和箱通过第五连通管道与所述压滤机连通；

所述湿法脱硫塔通过第六连通管道与所述浓缩塔连通。

在上述技术方案中，所述浓缩塔内设有除雾器、喷淋层和磁分离器；

所述除雾器设于所述浓缩塔顶端；

所述喷淋层设于所述浓缩塔上部；

所述磁分离器设于所述浓缩塔下部。

在上述技术方案中，所述第六连通管道一端与所述湿法脱硫塔侧壁下部连通、另一端与所述喷淋层连通；

有废水泵设于所述第六连通管道上；

所述喷淋层至少设置一层。

在上述技术方案中，有循环管道一端与所述浓缩塔侧壁下部连通、另一端与所述喷淋层连通；

有循环泵设于所述循环管道上。

在上述技术方案中，所述压滤机上端通过第七连通管道与所述喷淋层连通；

有滤液泵设于所述第七连通管道上。

在上述技术方案中，有浓浆泵设于所述第四连通管道上；

有压滤机进料泵设于所述第五连通管道上。

本实用新型具有如下优点；

(1)本实用新型具有高效、低投入、低运行成本的特点，无需添加辅助热源，能够实现脱硫废水的零排放；克服现有电解铝行业工厂处理高盐废水难、投资费用高，运行费用高的问题；

(2)由于电解铝的高温烟气含水量很小，具备很强的携带水蒸气的能力；本实用新型利用湿法脱硫前的高温烟气对脱硫废水进行蒸发浓缩减量，能够实现废高温烟气的热量利用；另外由于对脱硫废水的蒸发过程，增加了烟气的含水率，这就降低了湿法脱硫塔的水量消耗(即浓缩塔内的水分蒸发到原烟气中，因此湿法脱硫塔水量消耗减少；由于废水水分都在浓缩塔中进行了蒸发，实现脱硫废水零排放)；本实用新型利用高温烟气余热，投资、运行费用均较低；

(3)本实用新型利用于浓缩脱硫废水的高温烟气与脱硫废水在浓缩塔内充分接触，可在一定程度上，实现对烟气的洗涤，和对酸性物质的吸收，与原电解烟气混合后进入湿法脱硫塔系统，可一定程度减少湿法脱硫塔湿法脱硫塔的脱酸负荷，进而降低脱硫废水的排放，且不会对湿法脱硫塔湿法脱硫塔系统造成不利影响；

(4)本实用新型的浓缩塔底部采用磁分离将浆液层分为上下两区(浓缩区和结晶区)，浓缩区的浆液经过浆液循环泵和喷淋装置分散成许多小雾滴，与进入浓缩塔的热烟气充分接触，迅速的蒸发浓缩，浓缩后的浆液密度较大，更倾向于通过磁分离器往结晶区沉积，由于水分的蒸发，脱硫废水中的部分盐分达到饱和浓度，在结晶区析出，磁分离装置还能避免已结晶的盐反混到浓缩区，减小固形物对泵和管道等的磨损；

(5)根据对电解铝湿法脱硫废水的分析，本实用新型浓缩塔内析出的盐主要为硫酸镁和硫酸钙，而加入石灰中和剂，能使废水生成更难容的氢氧化镁，且添加的钙离子可进一步沉淀硫酸根，从而提高压滤机的处理效率，加速了盐类在处理系统内的循环，进而提高废水零排放的效率。

本实用新型利用电解铝高温废烟气对废水进行蒸发浓缩处理，以实现废高温烟气的热量利用，同时由于将其他废水代替了脱硫装置的工艺补充水降低了湿法脱硫塔的水量消耗，实现以废制废的目的；由于废水水分都在浓缩塔中进行了蒸发，实现脱硫废水零排放；另外该装置不消耗额外热源，投资、运行费用均较低；本实用新型的磁分离器的使用，能促进盐类的结晶，加速盐类从系统中的排出，提高废水零排放的效率。

附图说明

图1为本实用新型结构示意图。

图1中，a表示添加至中和箱的中和剂；b表示外运。

图中1-电解烟气烟道,2-引风机,3-除雾器,4-浓缩塔，5-磁分离器,6-喷淋层，7-循环泵，8-浓浆泵，9-中和箱，10-压滤机进料泵，11-压滤机，12-滤液泵，13-废水泵，14-湿法脱硫塔，15-烟囱，16-第一连通管道，17-第二连通管道，18-第三连通管道，19-第四连通管道，20-第五连通管道，21-第六连通管道，22-循环管道，23-第七连通管道。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本实用新型的实施情况，但它们并不构成对本实用新型的限定，仅作举例而已。同时通过说明使本实用新型的优点更加清楚和容易理解。

参阅附图1可知：电解铝脱硫废水零排放系统，包括湿法脱硫塔14，有电解烟气烟道1与所述湿法脱硫塔14通过第一连通管道16连通；还包括浓缩塔4、中和箱9和压滤机11；

所述浓缩塔4侧壁通过第二连通管道17与所述电解烟气烟道1连通、顶端通过第三连通管道18与所述湿法脱硫塔14连通、底端通过第四连通管道19与所述中和箱9连通；由于电解铝的高温烟气含水量很小，具备很强的携带水蒸气的能力，利用湿法脱硫前的高温烟气对脱硫废水进行蒸发浓缩减量，能够实现废高温烟气的热量利用，另外由于对脱硫废水的蒸发过程，增加了烟气的含水率，这就降低了湿法脱硫塔的水量消耗；本实用新型利用高温烟气余热，投资、运行费用均较低；

有引风机2设于所述第二连通管道17上；部分电解烟气经过引风机增压后进入浓缩塔，烟气在浓缩塔内与不断循环喷淋的浆液接触，带走大量水分，浓缩塔出口的饱和烟气引回湿法脱硫塔前烟道；

所述中和箱9通过第五连通管道20与所述压滤机11连通；根据对电解铝湿法脱硫废水的分析，浓缩塔内析出的盐主要为硫酸镁和硫酸钙，而在中和箱9中加入石灰中和剂，能使废水生成更难容的氢氧化镁，且添加的钙离子可进一步沉淀硫酸根；从而提高压滤机的处理效率，加速盐类在处理系统内的循环，进而提高废水零排放的效率；

所述湿法脱硫塔14通过第六连通管道21与所述浓缩塔4连通；湿法脱硫塔14的出口端与烟囱15连通；

进一步地，所述浓缩塔4内设有除雾器3、喷淋层6和磁分离器5；

所述除雾器3设于所述浓缩塔4顶端；

所述喷淋层6设于所述浓缩塔4上部、且位于所述除雾器3下方；喷淋层6用于浓缩脱硫废水的高温烟气与脱硫废水在浓缩塔内充分接触，可在一定程度上，实现对烟气的洗涤，和对酸性物质的吸收，与原电解烟气混合后进入湿法脱硫塔系统，可一定程度减少湿法脱硫塔的脱酸负荷，进而降低脱硫废水的排放，且不会对湿法脱硫塔系统造成不利影响；

所述磁分离器5设于所述浓缩塔4下部、且位于所述下方；浓缩塔底部采用磁分离将浆液层分为上下两区，浓缩区和结晶区，浓缩区的浆液经过浆液循环泵和喷淋装置分散成许多小雾滴，与进入浓缩塔的热烟气充分接触，迅速的蒸发浓缩，浓缩后的浆液密度较大，更倾向于通过磁分离器往结晶区沉积；由于水分的蒸发，脱硫废水中的部分盐分达到饱和浓度，在结晶区析出，磁分离装置还能避免已结晶的盐反混到浓缩区，减小固形物对泵和管道等的磨损；磁分离器的使用和中和剂的添加，促进了盐类的结晶，加速了盐类从系统中的排出，提高了废水零排放的工作效率。

进一步地，所述第六连通管道21一端与所述湿法脱硫塔14侧壁下部连通、另一端与所述喷淋层6连通；第六连通管道21将湿法脱硫塔14内的脱硫废水通入喷淋层6进行浓缩；

有废水泵13设于所述第六连通管道21上；废水泵13将湿法脱硫塔14下部的脱硫废水泵入喷淋层6，废水泵将脱硫废水以喷淋方式泵入浓缩塔；脱硫废水在浓缩塔4内进行浓缩，脱硫废水的水分蒸发到原烟气中、浆液浓缩结晶后外运；该装置不消耗额外热源，投资、运行费用均较低；

所述喷淋层6至少设置一层；喷淋层6可根据需求设置其层数。

进一步地，有循环管道22一端与所述浓缩塔4侧壁下部连通、另一端与所述喷淋层6连通；

有循环泵7设于所述循环管道22上；循环泵吸入口设置在池分离器上部的浓缩区，利于吸收浓缩区的浆液，使浆液迅速蒸发浓缩。

进一步地，所述压滤机11上端通过第七连通管道23与所述喷淋层6连通；

有滤液泵12设于所述第七连通管道23上；压滤形成的滤液经压滤水箱收集，滤液经滤液泵送回浓缩塔内进一步浓缩。

更进一步地，有浓浆泵8设于所述第四连通管道19上；浓缩塔产生的部分结晶浓浆经过浓浆泵送至中和箱；使盐分进一步析出；

有压滤机进料泵10设于所述第五连通管道20上；压滤机进料泵将中和箱中的浓浆送至压滤机中进行压滤。

本实用新型的脱硫废水处理原理如下：

电解烟气引出一股烟气(约为原烟气1/3的量)经引风机后进入废水浓缩塔，浓缩塔内的废水通过不断循环而被烟气蒸发带走大量水分；蒸发塔出口烟气混入原电解烟气进入湿法脱硫系统完成脱硫脱酸过程；蒸发塔底部浓缩液到一定盐浓度后进入中和箱，加入熟石灰将ph中和至7左右，通过输送泵输送至板框压滤机压滤，滤饼外运，滤液返回浓缩塔继续浓缩，从而实现脱硫废水的零排放。

本实用新型所述的电解铝脱硫废水零排放系统的工作过程如下：

1)湿法脱硫塔14产生的脱硫废水经过废水泵13通入喷淋层6，以喷淋方式进入浓缩塔4；

2)部分电解烟气经过引风机2增压后进入浓缩塔4，电解烟气在浓缩塔4内与不断循环喷淋的浆液接触，带走大量水分，浓缩塔4出口的饱和烟气引回湿法脱硫塔14前烟道；

3)浓缩塔4内设置喷淋层6(喷淋层6可根据需求设置多层)，浓缩塔4顶部设置有除雾器3；浓缩塔4底部设置磁分离器5，能够防止底部浆液返混；循环泵7吸入口设置在浓缩塔4内磁分离器5上部的浆液浓缩区；

4)浓缩塔4产生的部分结晶浓浆经过浓浆泵8送至中和箱9，经添加熟石灰将ph调至7左右，盐分进一步析出；

5)中和箱9中的浓浆被压滤机进料泵10送至压滤机11中进行压滤，压滤后滤饼落如泥斗内，通过汽车外送；压滤形成的滤液经压滤水箱收集，滤液经滤液泵12送回浓缩塔4内进一步浓缩。

为了能够更加清楚的说明本实用新型所述的电解铝脱硫废水零排放系统与现有技术的脱硫废水处理结构相比所具有的优点，工作人员将这两种技术方案进行了对比，其对比结果如下表：

由上表可知，本实用新型所述的电解铝脱硫废水零排放系统与现有技术的脱硫废水处理结构相比，投入成本较低，运行成本较低。

其它未说明的部分均属于现有技术。