承德建龙废水处理初步设计样本.doc

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第一章 总 论

1、 概述
中国钢铁产能严重过剩, 钢铁生产规模受到国家产业发展政策限制, 钢铁工业必须尽快实现产品升级、 结构调整, 走科技创新的道路, 朝着科技含量高、 产品附加值高的方向发展。因此, 承德建龙公司充分发挥钒钛资源优势, 加快科技进步, 实现产业结构调整升级, 打造资源节约、 环境友好、 产品附加值高的新型钒钛钢铁联合企业。
国家将”钒、 钛与稀土的深加工技术”列为”十五”期间资源综合利用重点研究内容, 把”钒钛产品深加工技术”列为”十五”期间冶金行业前沿技术, 列入国务院颁布的《当前国家重点鼓励发展的产业、 产品和技术目录》之中。同时, 国家根据钒工业生产工艺及治理技术特点, 规定了钒工业企业特征生产工艺和装置的水和大气污染物排放限值、 监测和监控要求, 适用于钒工业企业水污染和大气污染防治和管理。由国家环境保护部和国家质量监督检验检疫总局于 8月4日联合发布《钒工业污染物排放标准》( 征求意见稿) , 于 9月20日已完成征求意见, 自 1月1日起执行。其有关核心内容摘录如下:
表2 新建企水污染排放浓度限值 单位: mg/L( PH除外)
序号
污染物项目
限值
污染物排放监控位置
1
PH
6~9
企业废水总排放口
2
悬浮物
50
3
化学需氧量( CODcr)
80
4
硫化物
1.0
5
氨氮
25
6
总氮
30
7
总磷
1.0
8
氯化物( 以Cl-计)
300
9
石油类
5
10
总镉
0.1
车间或生产设施废水排放口
11
总铬
1.5
12
六价铬
0.5
13
钒
1.0
14
总砷
0.2
15
总汞
0.03
单位产品基准排水量, m3/t( V2O5)
10
排水量计量位置与污染物排放监控位置一致
4.1.6 水污染物排放浓度限值适用于单位产品实际排水量不高于单位产品基准排水量的情况。若单位产品实际排水量超过单位产品基准排水量, 需按公式( 1) 将实测水污染物浓度换算为水污染物基准排放水量排放浓度, 并以水污染物基准排水量排放浓度作为判定排放是否达标的依据。产品产量和排水量统计周期为一个工作日。
4.2 大气污染物排放控制要求
4.2.3 自 7月1日起, 新建企业执行表5规定的大气污染物排放浓度限值。
表5 新建企业大气污染物排放浓度限值 单位: mg/Nm3
序号
生产过程
工艺或工序
污染物项目及排放限值
污染物排放监控位置
二氧化硫
颗粒物
氯化物
硫酸雾
氯气
1
原料预处理
破碎、 筛分、 混配料、 球磨、 制球、 原料输送等装置及料仓

80

车间或生产设施排气筒
2
焙烧
焙烧炉/窑
700
80
80
—
50
3
沉淀
沉淀池/罐
—
—
—
40
—
4
熔化( 制取V2O5)
熔化炉
700
50
—
—
—
5
干燥( 制取V2O3)
干燥炉/窑
700
50
—
—
—
6
还原( 制取V2O3)
还原炉/窑
700
50
—
—
—
7
熟料输送及储运
熟料仓、 卸料点等
—
50
—
—
—
8
其它

—
80
—
—
—
注: 浸出过程产生的含碱蒸汽必须经过吸收净化, 吸收液循环利用后进入废水处理系统中。
4.2.5 特征生产工艺和装置应设立局部或整体气体收集系统和集中净化处理装置, 防止和减少污染物无组织排放, 净化后的气体由不低于30m高排气筒排放。
4.2.7 炉窑基准过量空气系数为1.6, 实测炉窑的大气污染物排放浓度, 应换算为基准过量空气系数排放浓度。生产设施应采取合理的通风措施, 不得故意稀释排放。
5.1.2 新建设施应按照《污染物自动监控管理办法》的规定, 安装污染物排放自动监控设备, 并与环保部门的监控中心联网, 并保证设备正常运行。各地现有企业安装污染物排放自动监控设备的要求由省级环境保护行政主管部门规定。
6 标准实施与监督
6.1 本标准由县级以上人民政府环境保护行政主管部门负责监督实施。
6.2 在任何情况下, 企业应遵守本标准的污染物排放控制要求, 采取必要措施保证污染物防治设施正常运行。各级环保部门在对企业进行监督性检查时, 能够现场即时采样或监测的结果, 作为判定排污行为是否符合排放标准以及实施相关环境保护管理措施的依据。在发现设施耗水或排水量、 排气量有异常变化的情况下, 应核定企业的实际产品产量、 排水量和排气量, 按本标准的规定, 换算水污染物基准排水量排放浓度和大气污染物基准气量排放浓度。

以钒渣为原料制备五氧化二钒( V2O5) 的主要生产工艺是: 钒渣钠盐焙烧—水浸—酸性铵盐沉钒, 其生产工艺及装备技术成熟, 项目经济效益长期看好。环保治理的主要问题是沉钒废水的处理、 熔化炉烟气和焙烧烟气治理。根据钒行业部分企业实际调查, 每产一吨V2O5将产生20~53m3外排沉钒废水。废水和烟气中除含钒铬等有毒重金属离子外, 还含大量氨氮、 钠离子, 硫酸根离子和有毒有害气体, 既是危害极大的污染源又是具有一定价值的二次资源, 按照清洁生产, 循环利用的原则, 寻求符合钒厂实际的钒、 铬、 氨、 钠、 水资源完全合理利用, 实现零排放, 形成切实可行的循环经济清洁生产工艺, 是钒厂项目顺利实施和生存的前提条件。本工程实现烟气治理与废水治理有机结合, 将节能减排和环保治理有机结合, 将环保治理和副产物( 二次资源) 综合利用有机结合。工程设计保证: 各项环保指标大大优于国家环保标准, 系统运行经济合理, 实现清洁生产和循环经济的目标。
由钒渣氧化钠化焙烧生产V2O5工艺决定了沉钒废水组分种类繁多, 不但钒铬含量高, 而且属于高浓度氨氮废水, 高浓度硫酸盐废水, 高硬度废水, 高含量活性硅酸根废水, 在处理过程中各种组分相互制约相互影响, 处理技术难度大, 工艺流程长, 能耗药剂消耗大, 处理成本和运行费用高。钒渣氧化钠化焙烧的回转窑和五氧化二钒熔化炉产生大量炉窑烟气, 含有剧毒的钒尘、 钒蒸汽、 Cl2、 HCl和SO2、 SO3、 NOx、 粉尘等有害物质, 仅仅单纯的除尘达标处理, 不能达到钒工业污染排放标准。几十年来国内各钒厂沿用废水和烟气分开治理的模式, 按分别处理达标排放为目的, 钒厂环保治理缺乏系统整体规划设计, 工艺技术落后, 环保治理效果差, 投资大, 占地多, 能耗高, 运行费用高, 回收的副产物形成新的污染源。根据国内钒厂的实践和探索, 根据对沉钒废水和烟气进行整体的、 全面的、 系统的分析, 在系统优化整合相关行业工业技术和环保治理专业技术的基础上, 我们把沉钒废水和烟气作为多种资源共存富集的二次资源, 采用相关行业资源开发利用的先进技术, 融合国内外沉钒废水和烟气治理的环保治理工艺之精华, 参照威钢、 攀钢等V2O5厂废水工程和运行状况, 根据承德建龙产业构成和钒渣特性, 实施环保治理达标、 钒铬分开提取, 氨氮吹脱回收, 治理达标废水送高炉水冲渣或烧结烟气脱硫工艺补充水, 实现零排放资源综合利用的新模式, 进行系统设计, 按工程单元实施。
在实现废水、 烟气全面治理达标的前提下, 直接回收利用烟气中的余热进行废水处理, 全面实施节能减排。经过烟气直接吹脱废水中的氨氮, 仅烟气直接进行废水吹氨余热回收3325Kw, 年合计回收烟气余热折成标煤2864吨, 按当前标煤价格1200元/吨, 年经济效益343.6万元。每节约一吨标煤可减少CO2排放440Kg, SO2排放20Kg, 烟尘排放15Kg, 灰渣排放260Kg, 烟气直接吹氨余热利用每年可减少CO2排放1260.1吨, SO2排放57.28吨, 烟尘排放42.96吨, 灰渣排放744.64吨。类比钢铁工业高炉煤气”TRT”余压发电, 装机6000Kw项目投资4000万元左右, 该项目节能减排的实用性和经济性更好, 为适应新兴的低碳经济和进行碳排放交易奠定基础。
承德建龙五氧化二钒的生产工艺和设备设计采用了国内外先进和成熟的工艺和装备, 项目设计钒的总收率80%, 属于国内先进水平, 要再提高钒的总收率难度很大。在确保废水处理的钒铬指标稳定优于国家一级排放标准的水平的前提下, 经过分别分离回收氧化钒生产废水和烟气中的钒铬离子高新技术, 同时将V2O5生产工艺中的除磷渣( V2O5含量15~23%、 P含量1.0~3.0%, 不宜返回V2O5生产工艺直接使用) 纳入废水和烟气中回收的钒资源一并采用湿法提钒工艺, 得到工艺合理、 收率很高的回收利用, 由此提高承德建龙五氧化二钒项目钒的总回收率约3%( 扣除尾渣含钒后计算) 。铬资源做为碱式硫酸铬最好的原料进行高附加值利用。经过对废水和烟气全面治理回收的副产物进行综合利用, 不但抵消了废水和烟气治理的全部直接运行费用( 不包括设备维护费、 车间管理费、 固定资产折旧费、 投资财务成本) , 每年为企业创造利税36.86万元, 新增就业岗位: 操作工36个, 辅助工9个。真正实现了环保效益、 经济效益和社会效益的和谐统一。
由于大多数钒钛磁铁矿资源中钒铬共生, 在选矿时钒铬约80-90%进入钒钛磁铁矿精矿中,在冶炼提取钒渣时铬与钒同相富集在钒渣中, 含铬量高的钒渣, Cr2O3含量5~15%, 本质上是钒铬富集的二次工艺矿物原料。从铬铁矿中提取铬盐的工艺设备与五氧化二钒工艺及设备相似, 可互换使用( 提钒回转窑氧化钠化焙烧温度约850℃, 提铬约1050~1150℃, 提取率>90%) 。在当前的提钒工艺中, 钒渣中少量的铬被转化浸出在废水中, 提钒废水中铬的含量数倍于钒的含量, 如何在提钒生产工艺中同时提取分离钒渣原料中的铬, 使提钒尾渣不形成像国家重点治理的铬盐尾渣那样的危险废弃物和重大污染源, 这既是钒工业污染物治理的重大课题, 又是当前五氧化二钒生产工艺发展的重要方向, 具有良好的市场前景和清洁生产循环经济的示范效应。中国铬矿资源缺乏, 开采量很少, 不足国内需求量的10%, 主要靠进口来维持, 从 以来, 中国就一直是世界上最大的铬矿石进口国。与此同时, 每年中国提钒钒渣中的铬资源能够满足中国铬盐大宗产品——碱式硫酸铬( 年产量和消费量超过30万吨, 含量Cr2O3 25%) 生产所需的铬资源量约一半, 可是在当前的提钒工艺和环保治理工艺中被废弃, 造成严重的资源浪费和环境危害。近年铬矿出口国均在发展本国的铬产品, 对铬矿的出口进行限制, 使铬矿的价格一涨再涨, 严重威胁到中国铬盐行业的生存和发展; 同时中国铬盐生产行业规模小, 技术落后, 污染治理欠账多, 特别是铬盐尾渣成为当地环境灾害隐患, 成为是国家和社会高度重视的行业重大污染源。相比之下, 从废水中单独分离回收铬资源, 打通了从钒渣中同时提取钒、 铬的工艺路线, 开创了中国钒钛磁铁共生矿资源中铬资源开发利用的先河。与以铬铁矿为原料生产铬盐的传统工艺和行业相比, 该工艺具有巨大的资源、 环保、 成本优势, 必将成为中国未来铬盐生产的重要组成部分。
据已收到的承德建龙钒渣分析数据, 镓的含量为0.012~0.013%, 为工业利用品位标准0.005%( 50g/吨) 的两倍以上, 提钒过程中, 镓主要富集在提钒尾渣中, 品位得到进一步提升; V2O5工艺除磷渣和废水中镓的含量与赋存情况需进一步研究。

第二章 主要设计内容及技术经济指标

1、 设计依据、 原则及范围
1.1、 设计依据
1.1.1本项目初步设计全部资料
1.1.2 该项目的环评、 安评、 节能评价等资料
1.1.3关键设备厂家签订的技术附件及提供资料
1.1.4 《钒工业污染物排放标准》( 征求意见稿)
1.1.5该项目所在地的气象和地质资料
1.2 设计原则
1.2.1 采用我方开发的具有自主知识产权的沉钒废水和炉窑烟气综合治理利用系统工艺, 设计年产4000吨V2O5项目生产线沉钒废水和炉窑烟气治理利用系统。
1.2.2工程设计严格执行国家环保标准, 废水和烟气治理达到国家各项指标, 并经过环保局检查验收。
1.2.3在满足环保治理达标要求的前提下, 主要副产物进行加工综合利用: 1.2.3.1 含钒二次资源( 沉钒废水回收的含钒滤饼、 炉窑烟气含钒二次资源、 V2O5生产中除磷渣滤饼) 回收加工成粗APV, 返回V2O5生产工艺, 提高钒厂钒收得率约3%( 扣除尾渣含钒后计算) 。
1.2.3.2 鉴于承德地处中国铬盐生产主产区, 集中了国内十几家主要大型铬盐生产厂, 因此, 含铬二次资源加工成初级氢氧化铬粉, 作为碱式硫酸铬最好的原料销售给铬盐厂, 或与黑龙江建龙钒厂项目一并设计建设碱式硫酸铬成品生产装置( 黑龙江和吉林为铬盐厂空白区) 。
1.2.3.2 回收的氨气资源加工成近饱和的硫酸铵溶液, 同时采用焦化农用级硫酸铵精制技术, 补充V2O5生产所需硫酸铵不足部分, 替代外购工业硫酸铵。
1.2.4 大宗原料利用低价格产品, 尽可能提高该系统的经济效益: 采用石灰粉替代废水处理中氨氮吹脱消耗的大量烧碱; 用焦化煤气HPF脱硫废液提盐部分低价值产物替代焦亚硫酸钠作还原剂; 采用碳酸氢铵替代碳酸钠作废水去除钙离子药剂, 该部分氨资源在系统中得到回收利用, 同时减少了废水中钠离子含量。
1.2.5 沉钒废水处理和综合利用过程中, 实施清洁生产工艺, 严格遵守岗位、 车间的环保、 安全、 职业卫生的规范要求, 不产生二次污染超标。
1.2.6 进行系统优化设计, 尽量简化工艺流程, 节省投资和占地面积。
1.2.7 充分利用已建成的沉钒废水处理建构筑物和设备设施, 降低工程投资。
1.2.8 为适应严寒气候, 设计按规范实行车间、 设备、 存储池罐保温保暖, 装置和操作尽可能布置在室内。
1.2.9设备选型原则: 全部选择国产设备, 尽量考虑设备大型化, 在充分满足工艺能力前提下, 工艺用途相似的设备选择同一厂家同一型号产品, 便于设备互换和备品备件管理。
1.3 设计范围及分工
1.3.1 设计范围
包括以下内容的完整工艺和相应的公辅设施的设计:
1.3.1.1 沉钒废水: 从废水进沉钒废水存储调节池开始, 到除钒、 除铬、 用石灰粉——碳酸氢铵法将废水中的硫酸铵和硫酸钠分解成氢氧化铵、 氢氧化钠, 分离石膏和镁、 钙锰、 硅酸根离子, 废水氨氮吹脱、 吹氨尾气治理生产硫铵沉钒剂, 达标水外送泵口, 达到《钒工业污染物排放标准》。
1.3.1.2 烟气: 熔化炉和回转窑烟气有毒有害气体和剩余粉尘净化处理及余热利用, 达到《钒工业污染物排放标准》。
1.3.1.3 主要副产物加工利用: 回收的含钒滤饼( 除钒滤饼、 烟尘洗涤含钒滤饼、 生产工艺中除磷渣含钒滤饼) 生产粗APV和聚硅酸铁水处理剂; 含铬滤饼制成初级氢氧化铬粉; 回收的氨气资源和补充的焦化硫铵精制生产硫铵沉钒剂。
1.3.2 设计分工
1.3.2.1 乙方负责沉钒废水治理、 烟气有毒有害气体和剩余粉尘净化处理、 副产物加工的工厂设计( 工艺及设备、 设施) 及界区内部配套公辅设计;
1.3.2.2 与生产工艺的分工界面:
⑴ 甲方将沉钒废水由生产工艺部分负责送至沉钒废水处理厂房内废水存储调节池, 对输送管道保温。
⑵ 乙方从回转窑烟气除尘器出口法兰处接管, 要求甲方对之前的从炉窑烟气出口至粉尘处理装置及输送管网进行全程内外保温, 防止热量散失, 回转窑烟气经助燃换热器和除尘器后出口温度≥160℃。乙方从熔化炉出口烟道处接管, 对出口管道进行改造, 要求熔化炉出口烟气温度≥400℃。原有回转窑和熔化炉烟囱作为事故排放口。
⑶ 甲方负责回转窑烟气除尘系统出口粉尘浓度≤100mg/Nm3; 熔化炉烟气可不设置除尘系统。
⑷ 蒸汽送至三处沉钒废水处理厂房外1米处指定位置。
⑸ 本系统装机负荷共3371KW, 电压等级380V。设置两台SCD10-1600KvA/10/0.4Kv车间变压器, 甲方负责提供两路10kV( 每路用电负荷不低于1600kW) 高压电源, 送至变压器高压侧接线端。甲方已建成的部分水处理设施供电方式不变。该高压供电设施及变压器的购买、 安装、 调试由甲方实施。
⑹ 压缩空气送至两处沉钒废水处理厂房外1米处指定位置。
⑺ 硫酸送至两处沉钒废水处理厂房外1米处指定位置。
⑻ 生活水送至沉钒废水处理厂房外1米处指定位置。
⑼ 废水厂房界内设备、 设施由我方负责; 沉钒废水处理厂房外道路、 排洪、 消防水、 照明、 绿化等设施由甲方负责。
⑽ 甲方负责外送水从水泵出口法兰以外的设施和方案。
⑾ 乙方负责近饱和液体硫铵输送到沉钒罐上设置的硫铵计量罐。
⑿ 甲方负责聚硅酸铁溶液从其储池输送泵出口法兰以外的设施和方案。
⒀ 甲方负责1#、 2#浓缩池浓浆从其输送泵出口法兰以外的设施和方案。
⒁ 甲方负责统一设置10门岗位程控调度电话, 15对对讲机。
⒂ 按照《钒工业污染物排放标准》( 征求意见稿) 的要求, 由甲方会同当地环保部门购置安装治理达标的排放口在线监测装置并与环保部门联网, 同时采集数据进入本工程设置的PLC显示、 存储。
⒃ 按照《钒工业污染物排放标准》( 征求意见稿) 的要求, 由甲方购置该标准规定的化检验设备、 药剂、 设施, 并负责化检验人员对该标准要求的化检验技术培训。
⒄ 甲方配置沉钒废水处理所需5吨叉车1台。
⒅ 本工程不包含可能发生的隐蔽工程内容, 若发生隐蔽工程由甲乙双方协商另定。
2 项目建设的意义和必要性
2.1 全部治理钒厂污染( 项目不包括提钒尾渣治理利用) , 达到国家环保要求。
2.2 充分利用厂房废水和烟气中的资源和企业生产工艺副产物, 提高钒的总收率和经济效益。
2.3 充分回收利用烟气余热, 实现节能减排。
2.4 实现沉钒废水和烟气中的钒铬分离、 分别提取, 为钒厂实现钒铬联产创造条件。
3、 项目建设的支撑条件
该项目依托我方开发并成功进行工厂运行的下列技术和装置为支撑:
3.1 沉钒废水中钒铬分离分别提取并治理达标的技术。
3.2 利用熔化炉、 回转窑烟气直接进行沉钒废水氨氮吹脱, 沉钒废水氨氮达到国家排放标准的技术。
3.3 烟气在氨氮吹脱过程中, 钒尘、 SO3、 HCl、 Cl2有毒有害尘气被同步治理达标的技术。
3.4 利用烟气直接进行沉钒废水氨氮吹脱, 传质传热效率高, 余热利用充分, 费用低廉的技术。
3.5 吹氨尾气回收制备硫铵沉钒剂, 尾气达标排放的技术。
3.6补充焦化硫铵利用尾气回收处理装置进行精制, 制备硫铵沉钒剂的技术。
3.7 采用焦炉煤气HPF法脱硫废液提盐产生的低价值硫代硫酸铵初级产品替代工业级焦亚硫酸钠作沉钒废水Cr6+还原剂, 实现以废治废, 降低药剂成本, 降低达标沉钒废水中的钠离子含量, 提高铵的资源回收率的技术。
3.8采用石灰粉——碳酸氢铵代替氢氧化钠去除沉钒废水硫酸根离子, 将沉钒废水中硫酸铵和硫酸钠分解为氢氧化铵、 氢氧化钠, 降低沉钒废水氨氮去除药剂成本, 分离石膏浓浆送烧结烟气脱硫的技术。
3.9沉钒废水除钙、 镁、 锰、 硅酸根离子后进行吹氨, 有效防止系统结垢堵塞的技术。
3.10二次资源综合技术: 利用含钒二次资源生产粗APV和聚硅酸铁水处理剂, 含铬二次资源生产初级氢氧化铬, 吹氨尾气氨回收及焦化硫铵精制生产硫铵沉钒剂。
4 设计概要
4.1 处理能力
4.1.1沉钒废水处理能力
项目设计沉钒废水处理能力按小时平均流量35m3/h, 年处理能力20万m3, 满足企业年产5000吨V2O5沉钒废水处理需要( 作业率80%) 。
项目设计中各项技术经济指标按沉钒废水实际处理量: 4000吨V2O5×40 m3/吨V2O5=160000 m3/年进行计算( 实际作业率70%) 。
4.1.2 烟气处理能力
∮2.8m×48m×2条回转窑, 烟气量10500Nm3/h×2, 助燃空气换热器出口温度≥160℃。
10.0m2×3座熔化炉, 烟气量3700Nm3/h×3, 熔化炉出口温度≥400℃。
4.1.3 沉钒废水处理工艺中产生的含氨废气净化处理, 确保不造成二次污染超标, 达到车间、 岗位环保和职业卫生标准。
新建厂房内12点, 负压抽风40000m3/h风量送入吹氨尾气塔一并处理。
除铬厂房内7点, 负压抽风30000m3/h风量送入吹氨尾气塔一并处理。
4.1.4 各种副产物回收处理能力与工厂配套设计。
4.2 沉钒废水及副产物资源综合利用方案
本项目建成后, 可实现沉钒废水及烟气中钒、 铬、 氨、 钠、 铁、 硫酸根的资源综合利用, 形成的产品分别为: 粗APV、 近饱和硫酸铵液、 废水分离石膏浓浆、 聚硅酸铁工业废水水处理剂、 达标废水。初级氢氧化铬粉。
4.3 主要原料、 燃料供应
4.3.1 片碱
采用片碱调节沉钒废水处理各级PH值。由于项目地处严寒地区, 为避免采用液碱冬季严重结晶堵塞, 项目采用固体烧碱。年需求1316.28吨。
4.3.2 硫酸
采用硫酸调节沉钒废水处理各级PH值、 吹氨尾气硫酸铵制备、 含钒滤饼制取粗APV和聚硅酸铁液。年需98%的硫酸2272.33吨。
4.3.3 石灰粉
采用罐装石灰粉进行沉钒废水硫酸铵、 硫酸钠液转换成氢氧化铵和氢氧化钠, 分离二水硫酸钙。年需2560吨。若甲方有石灰焙烧窑除尘器灰或冶炼溶剂石灰除尘器灰, 或本地有电石渣或熟石灰供应, 应优先采用。
4.3.4 碳酸氢铵
采用农用级碳酸氢铵去除沉钒废水中钙离子, 年需含N≥17.5%农用级碳酸氢铵2892吨。
4.3.5 还原剂
采用焦化煤气HPF脱硫废液提盐部分低价值产物替代焦亚硫酸钠作还原剂, 替代焦亚硫酸钠。年需545.05吨。吹氨含尘水还原剂280吨。
4.3.6 絮凝剂
年需聚丙烯酰胺( PAM) 干粉7.12吨。溶解为1%浓度的溶液712吨使用。
4.3.7 固体聚合硫酸铁
年需366.4吨。
4.3.8 蒸汽
二级吹氨塔吹氨热空气采用钢铁公司余热蒸汽换热获得, 蒸汽耗量15t/h; 铬滤饼干化装置生产初级氢氧化铬, 蒸汽耗量1.3~1.4吨/吨滤饼, 每小时用量0.15吨; 冬季管道和罐釜、 水池保温防冻, 冬季临时用量约0.5吨/h。
5、 沉钒废水焙烧烟气综合治理利用系统工程方案
5.1、 工程组成子系统( 含甲方已建成部分沉钒废水处理设施的利用改造) :
A单元: 沉钒废水钒铬分别分离回收治理系统
B单元: 沉钒废水固定铵盐分解和除硬度系统( 石灰——碳酸氢铵法)
C单元: 沉钒废水氨氮吹脱及尾气治理硫铵系统
5.2、 工程工艺技术效果对比表( 见下表)

本工艺路线在威钢沉钒废水处理系统实绩
国内其它工艺处理结果
1、 环保达标: 沉钒废水、 烟气、 滤饼全面达到国家环保标准和要求, 一年来经过四川省环保局实际运行的达标检查验收。

环保达标: ①烟气未处理或分开处理, 浪费余热; ②钒铬共沉混合渣形成新的危险废弃物, 处理利用难度大; ③蒸氨、 浓缩尾气没治理技术措施直排大气, 环保不达标; ④水中氨氮吹脱效果不好, 蒸发浓缩得到的是十水硫酸钠和硫酸铵混合结晶体, 而不能用于硫化钠生产的原料, 形成新的废弃物。
2、 资源综合利用
滤饼 钒铬分开分离, 钒酸铁资源返回生产; 初级氢氧化铬是生产碱式硫酸铬最好的原料, 水中钒和铬的总含量达环保要求; 硫酸钙做水泥添加剂;
烟气 吹氨尾气治理达标, 生产硫酸铵回用沉钒;
沉钒废水 与电石渣反应转换成稀碱复用, 全部用于烧结脱硫效果好。
2、 资源综合利用
滤饼 钒铬共存分离困难, 返回提钒工艺, 铬富集影响提钒; 做二元铁合金, 脱硫不佳, 硫含量高; 钠铵混合结晶做硫化钠严重腐蚀回转窑、 烟囱等主题设备, 大量氨逸出, 被环保停查, 无正常利用途径, 年产3000吨钒厂形成2万吨水溶性废弃物堆积。
沉钒废水 蒸发浓缩水蒸汽回收, 氨氮100～200mg∕L, 回用。
3、 系统运行故障和稳定性: 沉钒废水除钙、 镁, 装置不堵塞, 全年正常稳定运行, 环保、 技术、 经济指标稳定正常, 规范化管理。
3、 系统运行故障和稳定性: 沉钒废水未除钙、 镁, 脱氨和浓缩系统严重堵塞, 影响制约生产; 浓缩得到钠铵共晶体堆存困扰生产。
4、 能耗: 直接利用回转窑和熔化炉烟气余热吹氨, 大幅度降低吹氨能耗, 稀碱液用于烧结烟气脱硫, 节省了水蒸馏回用的能耗。
4、 能耗: 沉钒废水脱氨能耗高, 蒸镏浓缩结晶工艺能耗更高。
5、 运行成本: 经过清洁生产和资源综合利用, 回收资源价值全部抵消整个沉钒废水处理运行费用并盈利。一是经过资源高附加值的回收利用; 二是采用石灰乳代替烧碱分解固定铵盐, 降低成本; 三是经过烟气余热吹氨节省能源和成本; 四是用处理合格后废水( 稀碱液) 直接进行烧结脱硫, 不进行蒸发浓缩, 节省了主要的能耗, 大大降低了能耗成本。
5、 吨钒水处理运行成本为6144元。而回收的二次资源无法有效利用, 浪费资源, 形成新的污染源。蒸馏回收水能耗太高。
6、 炉窑烟气全面治理达标: 烟气直接吹氨, 同时治理了烟气中的钒尘、 剩余粉尘, 治理了Cl2、 HCl、 SO2∕SO3和NOx等有害气体, 全面达到钒厂环保治理要求。
6、 烟气治理: 常规除尘, 炉窑烟气中Cl2、 HCl、 SO2∕SO3和NOx有害气体和钒尘未得到有效治理, 不能达到国家环保标准。

5.3 新建工程建设进度表( 以合同四月底生效安排, 否则顺延)
项目
时间( 月份)
12
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
交流、 论证、 制定方案

初步设计、 合同生效

初步设计审查

设备订货

施工图设计

土建施工

设备制作、 安装、 调试

联合调试、 试生产

5.4 工程建设方案
为了充分利用甲方已建成的沉钒废水处理设施设备, 同时工程建设不对正常生产造成严重影响, 工程设备材料购买制作统一组织实施, 工程建设分两步进行。首先, 建设新建的沉钒废水处理厂房及内部所有设施设备, 建设期间甲方运行原已建成的沉钒废水处理设施。其次, 待新建的沉钒废水处理厂房及内部所有设施设备建好后, 用这部分新建设施系统按甲方原沉钒废水处理运行方式接替原装置运行, 然后对甲方原建成的沉钒废水处理设施按工程设计进行系统改造, 完成整个工程建设。最后按工程设计技术方案进行联动联调投入运行。

已建设施设备全部利用改造表
原设施名称
规格型号
数量
除钒除铬
石灰碳铵分解铵盐
吹氨及尾气治理
还原中和污泥间厂房
砼两层独立分隔
2
内部改造隔墙打通成除铬和铬粉干化厂房

电动单梁悬挂起重机
LX-Z起重2吨, 跨度7.5m, 起吊高度13m, N=3+0.4KN×2
1
除铬厂房通跨起重机

全自动过滤机
XMZG100/1000—U过滤面积100m2, N=3.7KW
2
增加1台, 3台除铬压滤机

1#浓缩池及设备
砼及泵阀管网
1

石灰铵盐分解浓缩池

2#浓缩池及设备
砼及泵阀管网
1

碳铵除钙浓缩池

焦钠储罐
φ2.0×H2.4N=1.5KW
2

2#浓缩池上碳铵溶解加药槽

一、 二级中和槽
φ2.0×H2.5N=2.2KW
2

焦化硫铵溶解槽
还原槽
φ1.2×H1.5无搅拌
2

配搅拌器, 1#浓缩池上PAM溶解加药槽

加药装置
φ1.4×H1.6N=1.15KW
2
留作已建厂房PAM溶解加药

NaOH储液槽
2.5×1.5×1.0m
1
移位作除铬厂房高位硫酸槽

焦钠储液罐
2.5×1.5×1.0m
1

硫酸高位加药槽
加药计量泵
不详
4
除铬厂房硫酸加药泵2

尾气塔硫酸加药泵2
电动单梁悬挂起重机
LX-2, 起重2吨, 跨度8m, 起吊高度6m, N=3KW+0.4KW×2
2
改造作1#泵房起重机

改造作2#泵房起重机
废水调节池及泵站等
全部设备、 设施
1套
全部利用, 管网走线改造

5.5 工程工艺流程总框图
焦化硫铵
回转窑、 熔化炉烟气
补充工业水
固体Fe2(SO4)3
还原剂
H2SO4

约300℃

粉尘送钒回收
V2O5生产系统
烟气脱硝除尘器

除钒分离
钒滤饼粗APV生产

一级塔下段吹氨
初级氢氧化铬售铬盐厂
除铬分离

废水
石灰、 碳酸氢铵
除钙镁锰硅酸

溶解槽
部分水

浓浆外送脱硫
废水

蒸汽
空气
过滤

一级塔上段吹氨
蒸汽换热器
处理、 压滤

冷凝水复用
废水

下段吹氨水池
二级塔进水池
气液分离器
渣进钒回收

热空气
循环吹氨

二级吹氨塔

氨水

废水送烧结脱硫或高炉冲渣
吹氨尾气达标排空

氨气

吹氨尾气治理回收塔

尾气达标排 空

硫铵饱和液送沉钒回用
过滤

图1 工程工艺流程总框图

5.6 沉钒废水、 熔化炉烟气、 回转窑烟气技术参数确定
1) 、 钒渣参数: 由于承德建龙公司V2O5生产线处于试生产阶段, 所提供的钒渣数据太少、 波动较大, 因此, 本技术方案采用钒渣组成与俄罗斯钒渣、 承钢钒渣相近似的威钢实际生产数据为依据。
表1 钒渣成分比较( %)
名称
建龙
威钢
承钢
攀钢
V2O5
8~13
12～15
10～12
16～18
CaO
1.3~2.7
1.0~2.2
0.7~0.8
1.5~2.5
SiO2

15～18
16～18
15～17
TFe

29～37
32～36
32～40
Mfe

8～12
20～22
10～20
P

0.05~.015
0.03~0.07
0.07~0.12
Cr2O3

4～7
6～8
1～1.5
MnO

7~9
2.5~3.0
8~10
MgO

.5~6.0
1.0~1.5
3~5
Ga
0.012-0.013

S

2) 、 沉钒废水来源:
沉钒废水来源由沉钒上清液( 约占30％以上) , 多钒酸氨洗水( 约占20％～30％, 视生产多钒酸铵的物理形状所决定) , 多钒酸铵压滤的滤液( 约占30％) , 其余为杂水。沉钒废水间断排出, 废水中钒以VO2+为主, 少量是H2V10O284-; 铬以HCrO4－存在于废水中,温度, 60-80 ℃,橙黄色,异味。
3) 、 承德建龙4000吨V2O5生产线废水处理能力核定:
承德建龙4000吨V2O5生产线作业率为90%, 有效工作时间300天( 7200小时) 。废水外排量按每吨V2O5 40m3。
则沉钒废水实际处理量: 4000吨V2O5×40 m3/吨V2O5=160000 m3/年。
沉钒废水排放方式为间断排放, 经过沉钒工序废水池、 沉钒废水处理存储调节池等调节均衡功能, 沉钒废水处理可做到均衡有序运行, 沉钒废水折算成小时平均流量:
4000吨V2O5×40 m3/吨V2O5÷300d÷24h÷90%=24.69 m3/h
沉钒废水处理装置有效工作时间300天( 7200小时) , 作业率按70%( 富余能力30%) :
沉钒废水处理能力: 24.69 m3/h÷70%=35.27m3/h,
项目设计沉钒废水处理能力按小时平均流量35m3/h,
装置设计年处理能力应满足企业年产5000吨V2O5沉钒废水处理需要:
装置设计年处理能力 5000吨V2O5×40 m3/吨= 00 m3/a
装置作业率 00 m3/a÷35 m3/h÷7200h/a×100%=79.37%
根据我们的经验, 在各系统节点要分别就近建设事故应急池, 保证整各工艺过程畅通和事故应急非常重要, 可有效减少事故引发的沉钒废水增加量。
4) 、 沉钒废水中钒、 铬( Cr6+) :
承德建龙提供钒渣和沉钒废水中铬的指标尚难确定, 采用以下数据进行初设: 项目沉钒废水中钒含量用攀枝花矿区钒钛磁铁矿冶炼钒渣提取V2O5的沉钒废水中铬( Cr6+) 100～250 mg/l; 俄罗斯钒钛磁铁矿铬、 承德矿区钒钛磁铁矿、 攀枝花红格矿区铬含量大大高于攀枝花矿区, 项目沉钒废水中铬( Cr6+) 含量参照主要以红格矿冶炼钒渣的川威V2O5生产实际指标沉钒废水中铬( Cr6+) : 450～920 mg/l( 最高达1640 mg/l)
项目设计指标采用: 沉钒废水中钒120mg/L、 铬( Cr6+) 700mg/L。

5) 、 沉钒废水其它组成成分
承德建龙处于试运行阶段, 提供的沉钒废水指标数据少, 波动大, 参照威钢V2O5生产实际进行。
表2 沉钒废水水质指标设计值与参照钒厂实际水质分析 单位: ( mg/L)
项目
建龙V2O5
设计指标
川威V2O5
实际指标
峨铁V2O5
实际指标
攀钢V2O3
实际指标
新建钒厂
排放标准
V5+
100～200
69～207
60～80
100～120
≤1.0
Cr6+
( 700)
450～920
40～120
100～250
≤0.5
TCr
(760)
480～1120

≤1.5
NH3-N
(2500)
1850～3850
930～1200

≤25
SS
(90)
83～114
100～700

≤50
pH
(2～3.5)
2.1～3.8
2.5～3
1.8～2.5
6～9
CODcr
<100
<100

<100
≤80
Na+
( 2.15万)
1.65~2.53万

K+
( 143)
143

SO42-
( 3.92万)
3.35～4.85 万

Fe3+
( 2～4)
2～4
2～5

Ca2+
( 28～87)
28～87
65～220

Mg2+
( 41～103)
41～103
30～120

Mn2+
( 37～53)
37～53
3