CN101898822A - 对用于洗涤器的水进行软化的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了对用于洗涤器的水进行软化的系统和方法。本发明一般涉及排放控制设备领域，这些排放控制设备用于锅炉、加热器、窑、或者其他产生烟道气或燃烧气体的装置(例如位于发电厂、加工厂的那些)，本发明具体涉及经过设计用于改善向非钙基、水性湿SOx洗涤器供应的水的适用新方法和设备。在另一种实施方式中，本发明涉及对用于非钙基、水性湿SOx洗涤器中的水软化的系统和方法。

Description

对用于洗涤器的水进行软化的系统和方法
技术领域
本发明一般涉及排放控制设备领域，这些排放控制设备用于锅炉、加热器、窑、或者其他产生烟道气或燃烧气体的装置(例如位于发电厂、加工厂的那些)，本发明具体涉及设计用于改善向非钙基、水性湿SOx洗涤器供应的水的新方法和设备。在另一种实施方式中，本发明涉及对用于非钙基、水性湿SOx洗涤器中的水软化的系统和方法。
背景技术
大部分植物和动物的生命周期中都会存在硫。排放至大气的大部分硫都源自有机物质腐烂产生的硫化氢形式。这些排放物缓慢氧化成二氧化硫(SO2)。在大气条件下，SO2是能被迅速吸收回到环境中的反应性、刺激性气体。但是化石燃料燃烧过程将大量SO2排放到相对较小部分的大气中，对这些排放物路径中的生态系统造成压力。如本文所用，SO2和SO3排放物一般称作为硫氧化物或SOx排放物。
人类要为排放至大气的大部分SO2负责。一般认为全世界每年排放物超过1亿6千万吨，其中接近一半来自工业来源。两种主要的工业来源是化石燃料燃烧和冶金矿石精炼。
当气态SO2与液体(1)水结合时，形成亚硫酸(H2SO3)的稀水溶液。亚硫酸容易在大气中氧化形成硫酸(H2SO4)。稀硫酸是酸雨的主要成分。硝酸是酸雨的另一种主要酸性成分。各反应如下所示：
SO(气态)+H2O(液态)→H2SO3(水性)                    (1)
O2(气态)+2H2SO3(水性)→2H2SO4(水性)                (2)
SO2也可在大气中氧化生成气态三氧化硫(SO3)。三氧化硫反应如下所示：
2SO2(气态)+O2(气态)→2SO3(气态)                    (3)
SO3(气态)+H2O(气态)→2H2SO4(液态)                  (4)
反应式1和2描述了SO2转化成酸雨中的硫酸的机理，反应式3和4表征了酸化的粉尘颗粒和气溶胶的干沉积。
使用pH标度(对酸度或碱度的度量)作为定量酸雨酸度的方法。
纯水的pH为7，定义为中性，更低的值定义为酸性，更高的值定义为碱性。如果雨水不含硫酸或硝酸，则其pH将约为5.7，原因是吸收了大气中的二氧化碳(CO2)。人类产生的SO2和氮氧化物(NOx)的贡献进一步降低了雨水的pH。对于酸雨的pH没有统一认可的定义。一些专家认为约4.6的pH就足以对北美东北部和欧洲黑森林地区的湖泊和森林造成持续的破坏。
SO 2 排放规定：
关于大多数的工业SO2控制有许多法案。主要的标志性规定包括美国的1970、1977和1990清洁空气修正案，日本的1970固定排放标准，以及联邦德国的1983SO2排放规定。从二十世纪八十年代中叶开始，就已经在大部分其他工业化国家和许多发展中国家实施SO2排放规定。
SO 2 控制：
大部分设备采用以下两种措施中的一种进行SO2控制：换用低硫煤或安装洗涤器。目前使用多种SO2控制方法和技术，其他正处于不同的开发阶段中。商业化的方法包括湿工艺、半干(浆液喷射并干燥)工艺和全干工艺。对于控制来自发电厂设备的SO2，湿烟道气脱硫(WFGD)洗涤器是在全世界范围中的主要技术，约占安装容量的85％，不过对于选择的较低硫含量的应用而言，也可使用干烟道气脱硫化(DFGD)系统。
从1970年开始，美国的全年SO2总排放(包括电厂SO2排放)已经降低，原因是采取了多种规定。在相同时期内，自煤的发电量几乎是三倍(见下表1)。
表1：美国SO2排放和燃煤发电量
  年份   美国SO2总量106吨/年   电厂SO2106吨/年   燃煤发电量1012千瓦时
  1970   31   17   0.7
  1980   26   17   1.2
  1990   23   16   1.6
  2000   16   11   2.0
这种排放减少的显著部分是通过换用低硫煤的结果，所述低硫煤主要来自美国西部。在1970年，几乎所有用煤都来自东部的较高硫煤田，而到2000年，几乎一半的煤来自西部的低硫来源。SO2排放减少中略低于三分之二的部分来自于更换燃料，而超过三分之一的部分是通过安装烟道气脱硫系统(主要是湿洗涤器)实现的。美国燃煤容量中超过50％已经安装了FGD系统并投入运行。在今后十年可能增加至超过80％，原因是实施现有规定和采取建议的规定。
湿洗涤器-试剂：
经常通过试剂和其他工艺参数对湿洗涤工艺进行分类。湿洗涤器中使用的主要试剂是石灰石。但是可以使用任何碱性试剂，特别是地域特殊性经济学为优势的时候。其他普通试剂是石灰(CaO)，镁强化石灰(MgO和CaO)，氨(NH3)，和碳酸钠(Na2CO3)。在碳酸钠(Na2CO3)的情况，基于这种化学反应的洗涤器因为补充水中存在溶解的钙而遭遇结垢问题。结垢问题要求每6-8个月对单元进行除气，对WFGD吸收器进行清洁。这使得基于苏打的洗涤器与基于石灰石的WFGD相比处于不利地位。
对于本领域技术人员而言，苏打或碳酸钠湿洗涤器的工作过程是众所周知的。例如“硫氧化物控制技术丛书：烟道气脱硫双重碱方法(Sulfur OxidesControl Technology Series：Flue Gas Desulfurization Dual AlkaliProcess)”(EPA文献625/8-80-004，1980年10月)中详细说明了一种合适的反应过程，该文献通过参考以其全文结合于此。
在一种情况中，使用天然新鲜水作为补充原水的基本原料。这种水在处理之前包含变化量的无机杂质，最常见的是离子形式的溶解的钙、镁、铁、碳酸根和硫酸根。有时候将尚未处理以去除任何这些杂质的水称为原水。原水中的碳酸根总含量非正式地称为总碱度。而水的硬度直接由钙和镁的总量确定。该术语通常表示这些离子对肥皂和清洁剂在硬水中的能力的负面影响。对使用氢氧化钠、碳酸钠或碳酸氢钠作为试剂洗涤烟道气或燃烧气体中的二氧化硫的湿洗涤器的内容中，关于原水中硬度成分的考虑是，随着原水开始接触湿洗涤器内的洗涤剂溶液，钙离子将与碳酸根离子、亚硫酸根和亚硫酸氢根离子、以及硫酸根离子反应，形成固体碳酸钙、固体亚硫酸钙、和固体硫酸钙。这些固体化合物倾向于沉积在洗涤器的内部，导致足以使洗涤器无法工作的结垢。在某些时候，这种情况要求设备操作者关闭这种“淤塞的”洗涤器足够长的时间，以进入洗涤器并手动清除。这种操作包括显著的生产损失时间和物理清洁费用。要减轻这种有害后果，操作者试图通过在将原水用于洗涤器之前对水进行处理以减小硬度。一种这样的常规处理方法如图1中所示。
如图1中所示，常规系统100包括絮状物供应管线102、碳酸钠(Na2CO3)溶液供应管线103、原水供应管线104和石灰供应106。石灰供应106向滞留消和器(detention slaker)108供应石灰。滞留消和器108中包括至少一个搅拌装置(例如混合器)，并且提供有供水管线，从而混合来自石灰供应106的石灰与水，生成石灰浆液，经由石灰浆液供应管线110将石灰浆液供应至沉淀器/结晶器112。还分别经由絮状物供应管线102、碳酸钠供应管线103和原水供应管线104向沉淀器/结晶器112供应絮状物、碳酸钠溶液和原水。沉淀器/结晶器112还包括至少一个搅拌装置(例如混合器)以便混合碳酸钠溶液、絮状物、原水和石灰浆液。任何不利的固体“沉降”和/或沉淀至沉淀器/结晶器112底部之后，立刻经由供应管线114将碳酸钠溶液、石灰、原水和絮状物的这种经处理的溶液供应至沉降器/增稠器116。在沉降器/增稠器116中，通过使用一个或多个搅拌装置(例如混合器)进一步处理碳酸钠溶液、石灰、原水和絮状物的经过处理的混合物，以去除额外的不利的固体颗粒。然后将这个过程产生的固体以适量溶液的形式经由供应管线118供应至淤浆池122，以进一步沉降和回收这种废溶液中包含的固体。附加或(在某些情况中)任选地，将沉降器/增稠器116产生的一部分固体以适量溶液经由供应管线120再供应至沉淀器/结晶器112，以供应用于沉淀阶段的种晶。
任何不利的固体“沉降”和/或沉淀至沉降器/增稠器116底部之后，立刻经由供应管线124将碳酸钠溶液、石灰、原水和絮状物的经过两次处理的溶液供应至处理后水槽126。在处理后水槽126中，将碳酸钠溶液、石灰、原水和絮状物的经过两次处理的溶液与经由硫酸供应管线132来自硫酸槽130的硫酸(H2SO4)合并。然后使用合适装置(例如混合器)进一步搅拌经过两次处理的溶液和硫酸的合并物，直到获得所需pH。然后将经过适当处理的溶液经由供应管线134供应至湿洗涤器。
如本领域技术人员已知的，通过以下步骤进行石灰软化：升高原水pH，使碳酸氢盐转化成碳酸盐，然后以碳酸钙形式沉淀钙。pH升高至大于约10之后，镁立刻开始以氢氧化镁形式沉淀。图2是仅含钙和镁的碳酸盐和碳酸氢盐的原水的钙和镁浓度图。注意在pH大于10时，事实上随着镁浓度降低钙浓度开始升高。
根据图2中的数据，同时实现低镁值和低钙值的唯一方法是分两个阶段进行软化。首先，将pH升高至11，分离沉淀之后，使pH降低回到10，例如使用硫酸降低pH，以使过量的钙以碳酸钙形式沉淀出。
若原水仅含钙和镁的硫酸盐，则在pH约为10的条件下，石灰软化将不能去除任何钙而只能去除镁。由图3中所示的数据确定这一点。因此，若原水主要含碳酸钙，则石灰软化的确能够降低钙浓度。但是要同时去除钙和镁，则必须分两个阶段操作该系统。在pH大于11的条件下去除镁，然后在pH约为10的条件下减少钙。
根据以上内容，需要这样一种方法和/或设备，从用于补充非钙基、水性湿SOx洗涤器的原水中有效去除不利的钙离子。
发明内容
本发明一般涉及排放控制设备领域，这些排放控制设备用于锅炉、加热器、窑炉、或者其他产生烟道气或燃烧气体的装置(例如位于发电厂、加工厂的那些)，本发明具体涉及设计成用于改善向非钙基、水性湿SOx洗涤器供应的水的适用新方法和设备。在另一种实施方式中，本发明涉及对用于非钙基、水性湿SOx洗涤器中的水软化的系统和方法。
因此，本发明一方面涉及设计成用于对供应至非钙基、水性湿SOx洗涤器的原水进行处理和/或软化的系统，该系统包括：(a)至少一个絮状物供应装置；(b)至少一个原水供应装置；(c)至少一个碳酸钠供应装置；(d)至少一个废液供应装置，其中该废液由至少一个非钙基、水性湿SOx洗涤器产生的一部分废液供应；(e)至少一个沉淀器/结晶槽，其中所述至少一个絮状物供应装置、至少一个原水供应装置、至少一个碳酸钠供应装置和至少一个废液供应装置都分别将它们的对应化合物供应至所述至少一个沉淀器/结晶槽，其中所述至少一个沉淀器/结晶器槽(precipitator/crystallizer tank)具有至少一个出口；和(f)至少一个沉降器/增稠器槽(settler/thicker tank)，该槽与所述至少一个沉淀器/结晶器槽的至少一个出口流体连通，所述至少一个沉降器/增稠器槽具有至少一个出口，该出口设计成能将经过处理的水供应至非钙基、水性湿SOx洗涤器。
本发明另一方面涉及设计成用于对供应至非钙基、水性湿SOx洗涤器的原水进行处理和/或软化的系统，该系统包括：(a)至少一个絮状物供应装置；(b)至少一个原水供应装置；(c)至少一个碳酸钠供应装置；(d)至少一个石灰浆液供应装置；(e)至少一个第一沉淀器/结晶器槽，其中所述至少一个絮状物供应装置、至少一个原水供应装置、至少一个碳酸钠供应装置和至少一个石灰浆液供应装置分别将它们的对应化合物供应至所述至少一个第一沉淀器/结晶器槽，其中所述至少一个第一沉淀器/结晶器槽具有至少一个出口；(f)至少一个第一沉降器/增稠器槽，该槽与所述至少一个第一沉淀器/结晶器槽的至少一个出口流体连通，所述至少一个第一沉降器/增稠器槽具有至少一个出口；(g)至少一个第二沉淀器/结晶器槽，该槽与所述至少一个第一沉降器/增稠器槽的至少一个出口流体连通，其中所述至少一个第二沉淀器/结晶器槽具有至少一个出口；(h)至少一个废液供应装置，其中所述至少一个废液供应装置与所述至少一个第二沉淀器/结晶器槽流体连通，其中该废液由至少一个非钙基、水性湿SOx洗涤器产生的一部分废液供应，其中所述至少一个废液供应装置将废液供应至所述至少一个第二沉淀器/结晶器槽以沉淀过量钙；和(i)至少一个第二沉降器/增稠器槽，该槽与所述至少一个第二沉淀器/结晶器槽的至少一个出口流体连通，所述至少一个第二沉降器/增稠器槽具有至少一个出口，该出口设计成能将经过处理的水供应至非钙基、水性湿SOx洗涤器。
在一种情况中，以上系统使用由非钙基、水性湿SOx洗涤器产生的小于约7体积％的废液对用于非钙基、水性湿SOx洗涤器的原水处理和/或软化。在另一种情况中，以上系统使用由非钙基、水性湿SOx洗涤器产生的小于约5体积％的废液对用于非钙基、水性湿SOx洗涤器的原水处理和/或软化。在又一种情况中，以上系统使用由非钙基、水性湿SOx洗涤器产生的小于约3体积％的废液对用于非钙基、水性湿SOx洗涤器的原水处理和/或软化。在又一种情况中，以上系统使用由非钙基、水性湿SOx洗涤器产生的小于约2体积％的废液对用于非钙基、水性湿SOx洗涤器的原水处理和/或软化。
因此，本发明另一方面涉及对用于非钙基、水性湿SOx洗涤器的原水处理和/或软化的系统，该洗涤器基本如本文所示和所述。
本发明又一方面涉及对用于非钙基、水性湿SOx洗涤器的原水处理和/或软化的方法，该洗涤器基本如本文所示和所述。
构成本发明揭示内容的所附权利要求中具体指出表征本发明的新颖性的各特性。要更好地理解本发明、其操作优势、以及由其应用获得的具体益处，可参考说明本发明示例性实施方式的附图和描述性内容。
附图简要说明
图1说明设计成用于处理湿烟道气脱硫(WFGD)系统中所用补充原水的常规系统。
图2是说明石灰软化原水的效果的图，该原水的硬度仅来自钙和镁的碳酸盐(不存在硫酸盐)。
图3是说明石灰软化原水的效果的图，该原水的硬度仅来自钙和镁的硫酸盐(不存在碳酸盐)。
图4是显示根据本发明一种实施方式的软化系统从原水去除钙的能力的图。
图5是根据本发明一种实施方式的原水软化系统的示意图，其中使用来自苏打洗涤器的废液处理和/或软化原水；和
图6是根据本发明另一种实施方式的原水软化系统的示意图，其中使用来自苏打洗涤器的废液代替常规石灰消和系统中的硫酸，来处理和/或软化原水，以沉淀在将pH升高至足以从该系统沉淀镁时生成的过量钙。
本发明优选实施方式
本发明一般涉及排放控制设备领域，这些排放控制设备用于锅炉、加热器、窑、或者其他产生烟道气或燃烧气体的装置(例如位于发电厂、加工厂的那些)，本发明具体涉及经过设计用于改善向非钙基、水性湿SOx洗涤器供应的水的适用新方法和设备。在另一种实施方式中，本发明涉及对用于非钙基、水性湿SOx洗涤器中的水软化的系统和方法。
石灰软化依赖于碳酸钙相对较低的溶解性。在络离子系统如水处理系统中表现出的溶解性通过各无机成分的溶度积表现它们的溶解性。碳酸钙在25℃时的溶度积为2.8×10-9。碳酸镁的溶度积略小，为3.5×10-8。但是Mg(OH)2的溶度积为1.3×10-11。因此，熟石灰(Ca(OH)2)通过将HCO3 -转化成CO3 2-而沉淀碳酸钙，通过增大OH-的浓度而沉淀镁。但是，苏打洗涤器在从烟气吸收SO2的过程中产生亚硫酸根和亚硫酸氢根离子。另外，亚硫酸钙的溶度积为6.8×10-8。这意味着，在一种情况中，可以亚硫酸钙的形式直接从原水沉淀钙，而根本不需要升高原水的pH。
因此，本发明一种实施方式包括将来自非钙基、水性湿SOx洗涤器无论以何种方式处置的一部分废液转移至沉淀器/结晶器，用于处理和/或软化这种湿洗涤器用的原水进料流。来自这种洗涤器的废液的典型组成是：约70％的硫为亚硫酸钠(Na2SO3)的形式，而约30％为硫酸钠(Na2SO4)的形式；约7％或8％(根据pH决定)为碳酸钠(Na2CO3)；余量为杂质。因此，可以将少部分的废液转移至水软化器，使钙以亚硫酸钙的形式沉淀，将由此产生的废液和淤浆递送至废物池，以供处置。图4提供显示这种系统例如去除钙的能力的图。
在这个实例中，如果流至软化器的废液的比例为原水流的1体积％，则钙浓度可降低至与采用石灰软化系统所实现的相同程度。因此，与常规石灰消化系统相比，该软化系统的总体流程大大简化。因此，根据本发明的一种设备如图5中所示。
如图5中所示，根据本发明的系统200包括絮状物供应管线202、碳酸钠溶液供应管线203(任选的，如果废液中的Na2CO3含量不足时)、原水供应管线204和废液供应管线205。经由废液供应管线205供应的废液来自非钙基、水性湿SOx洗涤器的废液。由此，絮状物供应管线202、碳酸钠溶液供应管线203、原水供应管线204和废液供应管线205分别将絮状物、碳酸钠溶液、原水和废液供应至沉淀器/结晶器212。沉淀器/结晶器212还包括至少一个搅拌装置(例如混合器)以便混合絮状物、碳酸钠溶液、原水和废液。使任何不利的固体“沉降”和/或沉淀至沉淀器/结晶器212底部之后，立刻经由供应管线214将絮状物、碳酸钠溶液、原水和废液的这种经过处理的溶液供应至沉降器/增稠器216。在沉降器/增稠器216中，通过使用一个或多个搅拌装置(例如混合器)进一步处理絮状物、碳酸钠溶液、原水和废液的经过处理的混合物，以去除额外的不利的固体颗粒。然后将这个过程产生的固体以适量溶液的形式经由供应管线218供应至淤浆池222，进一步沉降和回收这种废液中包含的固体。附加或者(在一些情况中)任选地，将沉降器/增稠器216产生的一部分固体以合适量溶液的形式经由供应管线220再供应至沉淀器/结晶器212，为沉淀阶段供应种晶。
使任何不利的固体“沉降”和/或沉淀至沉降器/增稠器216底部之后，将絮状物、原水和废液的经过两次处理的溶液立刻经由供应管线224供应至处理后水槽226。将经过适当处理的溶液经由供应管线234从这个处理后水槽226供应至非钙基、水性湿SOx洗涤器。
在一种实施方式中，要求用非钙基、水性湿SOx洗涤器产生的小于约7体积％、小于约5体积％、小于约3体积％、或者甚至小于约2体积％的苏打废液处理供给这种非钙基、水性湿SOx洗涤器的原水。在另一种实施方式中，在本发明系统和/或过程中使用和/或再循环的苏打废液的量根据各种单独或组合的因素而变化。这些因素包括但并不限于待处理和/或软化的原水的量，适合于洗涤器操作的pH，原水进料中钙和/或钙离子的量，以及/或者原水进料中碱度的量/水平。由此，在一些情况中，本发明并不限于使用和/或再循环的任何上限量的苏打废液。
在又一种实施方式中，本文揭示的系统和/或过程中可使用任何量的来自非钙基、水性湿SOx洗涤器的苏打废液，只要达到原水中的钙离子和苏打废液中所含亚硫酸根离子之间的所需化学计量比即可。在一种情况中，本发明的处理和/或软化过程中钙离子与亚硫酸根离子的合适化学计量比在约1∶4至4∶1、或约1∶3至3∶1、或约1∶2至约2∶1的范围，或者甚至约为1∶1。在本文以及说明书和权利要求中各处，可以将独立的范围限度组合形成另外的没有揭示的范围。
在又一种实施方式中，本发明的化学计量比可以变化，以包括落在以上揭示的范围内的所有四分之一增量。在一种情况中，本发明处理和/或软化过程中钙离子与亚硫酸根离子的合适化学计量比在约1∶3.75至3.75∶1、约1∶3.50至3.50∶1、或甚至低至约1∶1.25至1.25∶1的范围。
鉴于以上内容，本发明一种实施方式不需要购买石灰和/或硫酸，也不需要购买用于储存、操作和处理这些化合物的所有相关设备。另外，本发明减少了必须废弃的废材料的量，即，将在软化过程中消耗的石灰和硫酸。本发明减少了流至废物池的流出物，防止该池因为非有意的硫酸漂移导致的低pH增量而遭受侵蚀的任何可能，这种增量可能导致该池放出SO2。而且，还简化了本发明的系统的控制系统。现有技术的石灰软化系统要求相比于废液仔细控制pH，通常要求相对于原水流成比例地控制流至软化器的废液流。因此，本发明在试剂成本、设备成本、处置成本和控制设备成本方面提供了成本节省。
在另一种实施方式中，如图6所示，可使用废液代替常规石灰消化系统中的硫酸，来沉淀在pH升高至足以从该系统沉淀镁时产生的过量钙(参见图2和3)。这种方法将以亚硫酸钙的形式沉淀钙，但是这种方法不会降低pH。水处理减少钙和镁之后，可以在洗涤器中有利地使用经过高pH处理的水。在将经过处理的水用于洗涤器之前没有理由降低其pH。如图6中所示，系统300包括絮状物供应管线302、碳酸钠溶液供应管线303、原水供应管线304和石灰供应306。石灰供应306向滞留消和器308供应石灰。滞留消和器308中包括至少一个搅拌装置(例如混合器)，提供有供水管线，混合来自石灰供应306的石灰与水，生成石灰浆液，该浆液经由该线310供应至沉淀器/结晶器312。还分别经由絮状物供应管线302、碳酸钠供应管线303(任选的，如果废液中的Na2CO3不足时)、和原水供应管线304向沉淀器/结晶器312供应絮状物、碳酸钠溶液、和原水。沉淀器/结晶器312还包括至少一个搅拌装置(例如混合器)以便混合碳酸钠溶液、絮状物、原水和石灰浆液。使任何不利的固体“沉降”和/或沉淀至沉淀器/结晶器312底部之后，立刻将碳酸钠溶液、石灰、原水和絮状物的这种经过处理的溶液经由供应管线314供应至沉降器/增稠器316。在沉降器/增稠器316中，通过使用一个或多个搅拌装置(例如混合器)进一步处理碳酸钠溶液、石灰、原水和絮状物的经过处理的混合物，去除额外的不利的固体颗粒。然后将这种过程产生的固体(主要是Mg(OH)2，但是可包括CaCO3，取决于原水来源)以合适量溶液的形式经由供应管线318供应至淤浆池322，进一步沉降和回收这种废溶液中包含的固体。附加或(在一些情况中)任选地，以合适量溶液的形式将沉降器/增稠器316产生的一部分固体经由供应管线320再供应至沉淀器/结晶器312，为沉淀阶段供应种晶。
将任何不利的Mg(OH)2固体“沉降”和/或沉淀至沉降器/增稠器316底部之后，立刻将碳酸钠溶液、石灰、原水和絮状物的经过两次处理的溶液经由供应管线324供应至第二沉淀器/结晶器327，所述第二沉淀器/结晶器327也包括至少一个搅拌装置(例如混合器)以便进行混合。在沉淀器/结晶器327中，将碳酸钠溶液、石灰、原水和絮状物的经过三次处理的混合物与经由废液供应管线328来自非钙基、水性湿SOx洗涤器的废液合并，以沉淀过量钙。将任何不利的固体“沉降”和/或沉淀至沉淀器/结晶器327底部之后，立刻将碳酸钠溶液、石灰、原水和絮状物的这种经过处理的溶液经由供应管线330供应至第二沉降器/增稠器332。在沉降器/增稠器332中，通过使用一个或多个搅拌装置(例如混合器)进一步处理碳酸钠溶液、石灰、原水和絮状物的经过三次处理的混合物，以去除额外的不利的固体颗粒。然后以合适量溶液的形式将这个过程产生的固体(CaSO3)经由供应管线334供应至淤浆池340，进一步沉降和回收这种废溶液中包含的固体。附加或者(在一些情况中)任选地，以合适量溶液的形式将沉降器/增稠器332产生的一部分固体经由供应管线336再供应至沉淀器/结晶器327，为沉淀阶段供应种晶。然后经由供应管线338将经过处理的水供应至处理后水槽326。将经过适当处理的溶液经由供应管线342从这个处理后水槽326供应至非钙基、水性湿SOx洗涤器。
鉴于以上内容，本发明一种实施方式涉及设计成用于对供应至非钙基、水性湿SOx洗涤器的原水处理和/或软化的系统，该系统包括：(a)至少一个絮状物供应装置；(b)至少一个原水供应装置；(c)至少一个碳酸钠供应装置；(d)至少一个废液供应装置，其中该废液由至少一个非钙基、水性湿SOx洗涤器产生的一部分废液供应；(e)至少一个沉淀器/结晶器槽，其中所述至少一个絮状物供应装置、至少一个原水供应装置、至少一个碳酸钠供应装置和至少一个废液供应装置都将它们对应的化合物供应至所述至少一个沉淀器/结晶器槽，其中所述至少一个沉淀器/结晶器槽具有至少一个出口；和(f)至少一个沉降器/增稠器槽，该槽与所述至少一个沉淀器/结晶器槽的至少一个出口流体连通，所述至少一个沉降器/增稠器槽具有至少一个出口，设计成用于将经过处理的水供应至非钙基、水性湿SOx洗涤器。
在另一种实施方式中，本发明涉及经过设计用于对供应至非钙基、水性湿SOx洗涤器的原水进行处理和/或软化的系统，该系统包括：(a)至少一个絮状物供应装置；(b)至少一个原水供应装置；(c)至少一个碳酸钠供应装置；(d)至少一个石灰浆液供应装置；(e)至少一个第一沉淀器/结晶器槽，其中所述至少一个絮状物供应装置、至少一个原水供应装置、至少一个碳酸钠供应装置和至少一个石灰浆液供应装置都将它们对应的化合物供应至所述至少一个第一沉淀器/结晶器槽，其中所述至少一个第一沉淀器/结晶器槽具有至少一个出口；(f)至少一个第一沉降器/增稠器槽，该槽与所述至少一个第一沉淀器/结晶器槽的至少一个出口流体连通，所述至少一个第一沉降器/增稠器槽具有至少一个出口；(g)至少一个第二沉淀器/结晶器槽，该槽与所述至少一个第一沉降器/增稠器槽的至少一个出口流体连通，其中所述至少一个第二沉淀器/结晶器槽具有至少一个出口；(h)至少一个废液供应装置，其中所述至少一个废液供应装置与所述至少一个第二沉淀器/结晶器槽流体连通，其中该废液由至少一个非钙基、水性湿SOx洗涤器产生的一部分废液供应，其中所述至少一个废液供应装置将废液供应至所述至少一个第二沉淀器/结晶器槽，以沉淀过量钙；和(i)至少一个第二沉降器/增稠器槽，该槽与所述至少一个第二沉淀器/结晶器槽的至少一个出口流体连通，所述具有至少一个出口的至少一个第二沉降器/增稠器槽经过设计用于将经过处理的水供应至非钙基、水性湿SOx洗涤器。
本发明的各供应装置包括但并不限于管道、管、导管、软管等，它们经过设计用于携带、供应和/或容纳液体材料。
在一种情况中，以上系统利用非钙基、水性湿SOx洗涤器产生的小于约7体积％的废液对用于非钙基、水性湿SOx洗涤器的原水进行处理和/或软化。在另一种情况中，以上系统利用非钙基、水性湿SOx洗涤器产生的小于约5体积％的废液对用于非钙基、水性湿SOx洗涤器的原水处理和/或软化。在又一种情况中，以上系统利用非钙基、水性湿SOx洗涤器产生的小于约3体积％的废液对用于非钙基、水性湿SOx洗涤器的原水处理和/或软化。在又一种情况中，以上系统利用非钙基、水性湿SOx洗涤器产生的小于约2体积％的废液对用于非钙基、水性湿SOx洗涤器的原水处理和/或软化。
鉴于以上内容，提供以下化学反应以了解在各原水处理和/或软化系统中发生的反应过程。应当理解，虽然提供了以下化学反应，但是以下化学反应并不一定代表在本文所讨论的过程中发生的所有反应。另外，本发明并不仅限于以下所示的化学反应。常规石灰处理、软化和/或消化如在反应(5)和(6)详细说明，而反应(7)详细说明图5的实施方式中的反应，反应(8)和(9)详细说明图6的实施方式中的反应。
图1-阶段1-
Ca(OH)2+Ca+2+Mg+2+CO3 -2+Na+→
CaCO3(固态)+Mg(OH)2(固态)+Ca+2+OH-+Na+                (5)
图1-阶段2-
H2SO4+Ca+2+2OH-+CO3 -2+Na+→
CaCO3(固态)+2H2O+Na++SO4 -2                            (6)
图5-
Ca+2+CO3 -2+2Na++SO3 -2→CaSO3(固态)+2Na++CO3 -2         (7)
图6-阶段1-
Ca(OH)2+Ca+2+Mg+2+CO3 -2+Na+→
CaCO3(固态)+Mg(OH)2(固态)+Ca+2+OH-+Na+                (8)
图6-阶段2-
Na2SO3+Ca+2+2OH-→CaSO3·1/2H2O(固态)+2Na++2OH-       (9)
虽然已经显示了本发明的具体实施方式并详细描述说明了本发明的应用和原理，但是应该理解，本发明并不限于所述内容，本发明可以以其他方式体现，而不偏离这些原理。在本发明的一些实施方式中，有时候可以有利地利用本发明的一些特性，而相应地不利用其他特性。因此，所有这些变化和实施方式都适当地落在以下权利要求的范围之内。

Claims (14)

1.一种设计成用于对供应至非钙基、水性湿SOx洗涤器的原水进行处理和/或软化的系统，该系统包括：
(a)至少一个絮状物供应装置；
(b)至少一个原水供应装置；
(c)至少一个碳酸钠供应装置；
(d)至少一个废液供应装置，其中该废液由至少一个非钙基、水性湿SOx洗涤器产生的一部分废液供应；
(e)至少一个沉淀器/结晶器槽，其中所述至少一个絮状物供应装置、至少一个原水供应装置、至少一个碳酸钠供应装置和至少一个废液供应装置都将它们对应的化合物供应至所述至少一个沉淀器/结晶器槽，其中所述至少一个沉淀器/结晶器槽具有至少一个出口；和
(f)至少一个沉降器/增稠器槽，该槽与所述至少一个沉淀器/结晶器槽的至少一个出口流体连通，所述至少一个沉降器/增稠器槽具有至少一个出口，该出口设计成能将经过处理的水供应至非钙基、水性湿SOx洗涤器。
2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，该系统进一步包括：
(g)至少一个处理后水槽，该槽与所述至少一个沉降器/增稠器槽的至少一个出口流体连通，所述至少一个处理后水槽设计成用于接受和容纳经过处理的水，该槽具有至少一个出口，该出口设计成能将经过处理的水供应至非钙基、水性湿SOx洗涤器。
3.如权利要求1所述的系统，其特征在于，利用由非钙基、水性湿SOx洗涤器产生的小于约7体积％的废液对用于非钙基、水性湿SOx洗涤器的原水进行处理和/或软化。
4.如权利要求1所述的系统，其特征在于，利用由非钙基、水性湿SOx洗涤器产生的小于约5体积％的废液对用于非钙基、水性湿SOx洗涤器的原水进行处理和/或软化。
5.如权利要求1所述的系统，其特征在于，利用由非钙基、水性湿SOx洗涤器产生的小于约3体积％的废液对用于非钙基、水性湿SOx洗涤器的原水进行处理和/或软化。
6.如权利要求1所述的系统，其特征在于，利用由非钙基、水性湿SOx洗涤器产生的小于约2体积％的废液对用于非钙基、水性湿SOx洗涤器的原水进行处理和/或软化。
7.一种设计成用于对供应至非钙基、水性湿SOx洗涤器的原水进行处理和/或软化d系统，该系统包括：
(a)至少一个絮状物供应装置；
(b)至少一个原水供应装置；
(c)至少一个碳酸钠供应装置；
(d)至少一个石灰浆液供应装置；
(e)至少一个第一沉淀器/结晶器槽，其中所述至少一个絮状物供应装置、至少一个原水供应装置、至少一个碳酸钠供应装置和至少一个石灰浆液供应装置都将它们对应的化合物供应至所述至少一个第一沉淀器/结晶器槽，其中所述至少一个第一沉淀器/结晶器槽具有至少一个出口；
(f)至少一个第一沉降器/增稠器槽，该槽与所述至少一个第一沉淀器/结晶器槽的至少一个出口流体连通，所述至少一个第一沉降器/增稠器槽具有至少一个出口；
(g)至少一个第二沉淀器/结晶器槽，该槽与所述至少一个第一沉降器/增稠器槽的至少一个出口流体连通，其中所述至少一个第二沉淀器/结晶器槽具有至少一个出口；
(h)至少一个废液供应装置，其中所述至少一个废液供应装置与所述至少一个第二沉淀器/结晶器槽流体连通，其中该废液由至少一个非钙基、水性湿SOx洗涤器产生的一部分废液供应，其中所述至少一个废液供应装置将废液供应至所述至少一个第二沉淀器/结晶器槽，以沉淀过量钙；和
(i)至少一个第二沉降器/增稠器槽，该槽与所述至少一个第二沉淀器/结晶器槽的至少一个出口流体连通，所述至少一个第二沉降器/增稠器槽具有至少一个出口，该出口设计成能将经过处理的水供应至非钙基、水性湿SOx洗涤器。
8.如权利要求7所述的系统，其特征在于，该系统进一步包括：
(j)至少一个处理后水槽，该槽与所述至少一个第二沉降器/增稠器槽的至少一个出口流体连通，所述至少一个处理后水槽设计成用于接受和容纳经过处理的水，该槽具有至少一个出口，该出口设计成能将经过处理的水供应至非钙基、水性湿SOx洗涤器。
9.如权利要求7所述的系统，其特征在于，利用由非钙基、水性湿SOx洗涤器产生的小于约7体积％的废液对用于非钙基、水性湿SOx洗涤器的原水进行处理和/或软化。
10.如权利要求7所述的系统，其特征在于，利用由非钙基、水性湿SOx洗涤器产生的小于约5体积％的废液对用于非钙基、水性湿SOx洗涤器的原水进行处理和/或软化。
11.如权利要求7所述的系统，其特征在于，利用由非钙基、水性湿SOx洗涤器产生的小于约3体积％的废液对用于非钙基、水性湿SOx洗涤器的原水进行处理和/或软化。
12.如权利要求7所述的系统，其特征在于，利用由非钙基、水性湿SOx洗涤器产生的小于约2体积％的废液对用于非钙基、水性湿SOx洗涤器的原水进行处理和/或软化。
13.一种用于处理和/或软化用于非钙基、水性湿SOx洗涤器的原水的系统，该系统基本如本文所示和所述。
14.一种对用于非钙基、水性湿SOx洗涤器的原水进行处理和/或软化的方法，该系统基本如本文所示和所述。
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