CN104843927A - 脱硫废水零排放工艺及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种脱硫废水零排放工艺,包括化学加药软化工艺和微滤膜处理工艺,来水采用两级软化后用纳滤及反渗透分离,采用冷冻结晶析出十水合硫酸钠99%以上纯度,利用反渗透浓水再生钠离子交换装置,利用蒸发结晶析出氯化钠纯度98%以上固体综合利用无液体外排。本发明还提供了一种脱硫废水零排放系统。本发明能够将脱硫废水中的水分离出来重新利用,成为生活、工业可用水,将脱硫废水中的其它杂质以固体的形式分离出来,不会产生对自然环境有害的污染物,能够彻底的解决脱硫废水对环境污染的问题。

Description

脱硫废水零排放工艺及系统
技术领域
[0001] 本发明涉及工业废水处理领域,特别是涉及一种脱硫废水零排放工艺及系统。
背景技术
[0002] 我国是一个以煤炭为主要能源的国家,燃煤发电是我国煤炭利用的最重要途径之一。根据我国的国情,二十一世纪燃煤发电仍将占主导地位。在燃煤火电机组排放的众多大气污染物中,SO2以及粉尘对环境的危害较大,是要控制的主要污染物。随着社会的进步和经济的发展,火电厂对大气环境的污染已受到人们的普遍关注,因此有效的降低污染物排放以降低对环境的影响是我国能源领域可持续发展所面临的严峻挑战。
[0003] 目前,已有的烟气脱硫技术包括湿法脱硫和干法脱硫等。其中湿法脱硫技术的运用最为广泛。湿法烟气脱硫是当今国际上85%左右大型火电厂采用的工艺流程。湿法烟气脱硫系统废水由于汞、铅、镍、砷和铬重金属离子含量较高,直接排放的危害很大,普通化学处理方法又过于复杂,且需要不断添加化学药品,耗费人力。基于此,降低脱硫废水对环境的污染成为了亟待解决的问题。
发明内容
[0004] 本发明的目的在于,提供一种脱硫废水零排放工艺及系统,能够降低脱硫废水对环境的污染,将水从其中分离出来重新利用,将其中剩余的杂质等以固体的形式分离出来,实现污染物的零排放,彻底解决脱硫废水对环境污染的问题。
[0005] 为解决上述技术问题,本发明采用如下的技术方案:
[0006] 一种脱硫废水零排放工艺,包括以下步骤:
[0007] 一种脱硫废水零排放工艺,包括以下步骤:
[0008] SI,在脱硫废水中添加氢氧化钠,去除脱硫废水中的二价及三价结垢离子,如铝离子、铁离子、硅离子、镁离子等。
[0009] S2,在脱硫废水中添加碳酸钠,去除脱硫废水中的钙离子;
[0010] S3,通过管式超滤膜对脱硫废水进行固液分离,将分离出来的杂质进行脱水后排出;
[0011] S4,通过钠离子交换器进一步去除脱硫废水中的二价及三价结垢离子;
[0012] S5,采用纳滤过滤原理对脱硫废水进行浓缩减量,将分离出来含有二价硫酸根离子和阳离子的溶液采用冷冻脱硝工艺处理,产生十水合硫酸钠晶体;
[0013] S6,采用海水反渗透工艺处理纳滤产水,产生可回收利用的淡水和高浓度氯化钠溶液;
[0014] S7,对高浓度氯化钠溶液进行加热蒸发浓缩,产生可回收利用的淡水和浓盐水;
[0015] S8,将浓盐水通过结晶器处理,产生浓缩结晶,将浓缩结晶脱水、干燥。
[0016] 本工艺选择了化学加药软化和管式微滤膜处理工艺。其中的管式微滤膜是本处理工艺的最关键部分,承担着取代沉淀池做固液分离和向后端回收纳滤装置、输送合格进水的双重功能。为后续零排放系统服务,而这里由于化学加药软化加管式膜固液分离的工艺能显著提高纳滤的回收率,可显著的降低造价和运行费用。选用废水专用微滤膜,聚偏氟乙烯材质,抗氧化、耐强酸碱、耐摩擦、清洗方便。微滤膜采用特殊工艺制造,表面平整光滑、微孔率高,可在100镑的冲击压力下正常运行,不会出现滤膜破裂、颗粒穿透现象,使用寿命可达5年以上。
[0017]另外,管式膜不同于其他微滤或超滤膜,它采用错流方式运行,在运行和反冲时并无水的损耗。因此,事实上几乎可获得100%的回收率,将几乎所有的进水通过管式微滤膜过滤后送往反渗透单元。
[0018] 本设计方案采用过滤精度为0.1 ym的管式微滤系统作为反渗透的前处理,大大缩短简化了工艺流程,减少了系统占地面积,提高了反渗透系统的回收率,并有效延长反渗透系统的使用寿命。
[0019] 相较于其他微滤或超滤膜组件,管式微滤膜具有强度好、耐摩擦、耐高浓度药剂清洗、可在极高悬浮固体浓度下稳定运行、可耐受进水水质波动等优良性能。
[0020] 前述的脱硫废水零排放工艺中,步骤S1还包括S11,在脱硫废水中添加镁盐,用于吸附反渗透浓水脱硫废水中的二氧化硅,降低二氧化硅的浓度。
[0021] 前述的脱硫废水零排放工艺中,步骤S1还包括S12,在脱硫废水中添加次氯酸钠,用于抑制脱硫废水中微生物滋生。
[0022] 前述的脱硫废水零排放工艺中,步骤S7还包括S71,通过所述高浓度氯化钠溶液对所述钠离子交换器再生钠离子交换床。
[0023] 前述的脱硫废水零排放工艺中,步骤S6前还包括S61,去除脱硫废水中浊度1度以上的微粒物。
[0024] 本发明还提供了一种实现上述工艺的脱硫废水零排放系统,包括:依次连通的第一反应池、第二反应池、管式超滤膜装置、钠离子交换器、纳滤膜装置、反渗透海水淡化装置、蒸发器、离心机和干燥剂,还包括冷冻脱硝装置,冷冻脱硝装置和纳滤膜装置相连通。
[0025] 前述的脱硫废水零排放系统中,第二反应池和管式超滤膜装置之间设有浓缩槽,还包括与浓缩槽连通的脱水装置,脱水装置连接有排泥装置。
[0026] 前述的脱硫废水零排放系统中,还包括保安过滤器,保安过滤器设置在反渗透海水淡化装置和纳滤膜装置之间,保安过滤器与反渗透海水淡化装置和纳滤膜装置相连通。
[0027] 前述的脱硫废水零排放系统中,反渗透海水淡化装置和蒸发器之间设有浓水箱,浓水箱和反渗透海水淡化装置和蒸发器相连通,浓水箱和钠离子交换器相连通。
[0028] 前述的脱硫废水零排放系统中,蒸发器包括相互连通的降膜蒸发器和机械式蒸汽再压缩装置,降膜蒸发器和反渗透海水淡化装置相连通,机械式蒸汽再压缩装置和离心机相连通。
[0029] 与现有技术相比,本发明能够将脱硫废水中的水分离出来重新利用,成为生活、工业可用水,将脱硫废水中的其它杂质以固体的形式分离出来,不会产生对自然环境有害的污染物,能够彻底的解决脱硫废水对环境污染的问题。
附图说明
[0030] 图1是本发明的一种实施例的工作流程图;
[0031] 图2是本发明的一种实施例的结构示意图。
[0032] 附图标记:1-脱硫废水浓水池,2-第一反应池,3-第二反应池,4-浓缩槽,5-管式超滤膜装置,6-中和池,7-钠离子交换器,8-加热器,9-纳滤膜装置,10-冷冻脱硝装置,11-纳滤产水池,12-第一提升泵,13-保安过滤器,14-反渗透海水淡化装置,15-浓水箱,16-第二提升泵,17-降膜蒸发器,18-机械式蒸汽再压缩装置,19-离心机,20-干燥机,21-脱水装置,22-排泥装置。
[0033] 下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的说明。
具体实施方式
[0034] 本发明的实施例1:如图1所示,一种脱硫废水零排放工艺,包括以下步骤:
[0035] SI,在脱硫废水中添加氢氧化钠,去除脱硫废水中的二价及三价结垢离子;
[0036] S2,在脱硫废水中添加碳酸钠,去除脱硫废水中的钙离子;
[0037] S3,通过管式超滤膜对脱硫废水进行固液分离,将分离出来的杂质进行脱水后排出;
[0038] S4,通过钠离子交换器进一步去除脱硫废水中的二价及三价结垢离子;
[0039] S5,采用纳滤过滤原理对脱硫废水进行浓缩减量,将分离出来含有二价硫酸根离子和阳离子的溶液采用冷冻脱硝工艺处理,产生十水合硫酸钠晶体;
[0040] S6,采用海水反渗透工艺处理纳滤产水,产生可回收利用的淡水和高浓度氯化钠溶液;
[0041] S7,对高浓度氯化钠溶液进行加热蒸发浓缩,产生可回收利用的淡水和浓盐水;
[0042] S8,将浓盐水通过结晶器处理,产生浓缩结晶,将浓缩结晶脱水、干燥。
[0043] 步骤SI还包括S11,在脱硫废水中添加镁盐,用于吸附反渗透浓水脱硫废水中的二氧化硅,降低二氧化硅的浓度。
[0044] 步骤SI还包括S12,在脱硫废水中添加次氯酸钠,用于抑制脱硫废水中微生物滋生。
[0045] 步骤S7还包括S71,通过所述高浓度氯化钠溶液对所述钠离子交换器再生钠离子交换床。
[0046] 步骤S6前还包括S61,去除脱硫废水中浊度I度以上的微粒物。
[0047] 如图2所示,本发明还公开了一种脱硫废水零排放系统,包括:依次连通的第一反应池2、第二反应池3、管式超滤膜装置5、钠离子交换器7、纳滤膜装置9、反渗透海水淡化装置14、蒸发器、离心机19和干燥机20,还包括冷冻脱硝装置10,冷冻脱硝装置10和纳滤膜装置9相连通。
[0048] 第二反应池3和管式超滤膜装置5之间设有浓缩槽4,还包括与浓缩槽4连通的脱水装置21,脱水装置21连接有排泥装置22。
[0049] 还包括保安过滤器13,保安过滤器13设置在反渗透海水淡化装置14和纳滤膜装置9之间,保安过滤器13与反渗透海水淡化装置14和纳滤膜装置9相连通。
[0050] 反渗透海水淡化装置14和蒸发器之间设有浓水箱15,浓水箱15与反渗透海水淡化装置14和蒸发器相连通,浓水箱15和钠离子交换器7相连通。
[0051] 蒸发器包括相互连通的降膜蒸发器17和机械式蒸汽再压缩装置18,降膜蒸发器17和反渗透海水淡化装置14相连通,机械式蒸汽再压缩装置18和离心机19相连通。
[0052] 本发明的一种实施例的工作原理:脱硫废水首先进入脱硫废水浓水池1,然后经过第一反应池2,在第一反应池2内添加氢氧化钠、镁盐和氧化镁,形成氢氧化镁沉淀物并与硅共沉淀,同时添加次氯酸钠用于抑制微生物滋生;在第二反应池3内添加碳酸钠和碱(石灰或氢氧化钠),形成碳酸钙沉淀;脱硫废水然后流向浓水槽4内,脱硫废水在浓水槽4内进行充分沉淀,其中沉淀后的杂质通往脱水装置21,脱水装置21对分离出来的杂质进行脱水后由排泥装置22排出。通过管式超滤膜装置5的废水流向中和池6,在中和池6内进行酸碱度平衡,然后流向钠离子交换器7,钠离子交换器7除去废水中所有非一价阴离子(有结垢倾向离子),然后经过加热器8预加热后通往纳滤膜装置9,纳滤膜装置9可以脱除分子大小在I纳米左右的溶质,被纳滤膜装置9分离出来的溶质经过冷冻脱硝装置10处理后形成十水合硫酸钠晶体,将十水合硫酸钠晶体采用分离机分离后的母液回到纳滤膜装置9中继续循环分离,高纯度的十水合硫酸钠可以作为工业原料销售。通过纳滤膜装置9的废水流向纳滤产水池11,然后在第一提升泵12的作用下通往保安过滤器13,保安过滤器13作为废水通往反渗透海水淡化装置14的预处理,将废水中I度以上的细小微粒分离出来。经过保安过滤器13的废水通往反渗透海水淡化装置14,反渗透海水淡化装置14将废水中60%的纯水分离出来,被分离出来的纯水作为工业或者生活用水回收利用。通过反渗透海水淡化装置14的高浓度氯化钠溶液首先通往浓水箱15,高浓度的氯化钠溶液在第二提升泵16的作用下通往降膜蒸发器17,与此同时,部分高浓度氯化钠溶液流向钠离子交换器7,用于再生钠离子交换床。降膜蒸发器17将浓氯化钠溶液中的水分离出来,得到浓度更高的氯化钠溶液,在机械式蒸汽再压缩装置18的作用下所述浓度更高的氯化钠溶液被分离出剩余的大部分的水,形成氯化钠结晶;在离心机19和干燥机20的作用下氯化钠结晶形成固体盐。经过本系统处理的脱硫废水不会外排任何废水,彻底地处理了工业废水。

Claims (10)

1.一种脱硫废水零排放工艺,其特征在于,包括以下步骤: SI,在脱硫废水中添加氢氧化钠,去除脱硫废水中的二价及三价结垢离子; S2,在脱硫废水中添加碳酸钠,去除脱硫废水中的钙离子; S3,通过管式超滤膜对脱硫废水进行固液分离,将分离出来的杂质进行脱水后排出; S4,通过钠离子交换器进一步去除脱硫废水中的二价及三价结垢离子; S5,采用纳滤过滤原理对脱硫废水进行浓缩减量,将分离出来含有二价硫酸根离子和阳离子的溶液采用冷冻脱硝工艺处理,产生十水合硫酸钠晶体; S6,采用海水反渗透工艺处理纳滤产水,产生可回收利用的淡水和高浓度氯化钠溶液; S7,对高浓度氯化钠溶液进行加热蒸发浓缩,产生可回收利用的淡水和浓盐水; S8,将浓盐水通过结晶器处理,产生浓缩结晶,将浓缩结晶脱水、干燥。
2.根据权利要求1所述的脱硫废水零排放工艺,其特征在于,步骤SI还包括S11,在脱硫废水中添加镁盐,用于吸附反渗透浓水脱硫废水中的二氧化硅,降低二氧化硅的浓度。
3.根据权利要求1所述的脱硫废水零排放工艺,其特征在于,步骤SI还包括S12,在脱硫废水中添加次氯酸钠,用于抑制脱硫废水中微生物滋生。
4.根据权利要求1所述的脱硫废水零排放工艺,其特征在于,步骤S7还包括S71,通过所述高浓度氯化钠溶液对所述钠离子交换器再生钠离子交换床。
5.根据权利要求1所述的脱硫废水零排放工艺,其特征在于,步骤S6前还包括S61,去除脱硫废水中浊度I度以上的微粒物。
6.实现权利要求1至5任一项所述工艺的脱硫废水零排放系统,其特征在于,包括:依次连通的第一反应池(2)、第二反应池(3)、管式超滤膜装置(5)、钠离子交换器(7)、纳滤膜装置(9)、反渗透海水淡化装置(14)、蒸发器、离心机(19)和干燥机(20),还包括冷冻脱硝装置(10),冷冻脱硝装置(10)和纳滤膜装置(9)相连通。
7.根据权利要求5所述的脱硫废水零排放系统,其特征在于,第二反应池(3)和管式超滤膜装置(5)之间设有浓缩槽(4),还包括与浓缩槽(4)连通的脱水装置(21),脱水装置(21)连接有排泥装置(22)。
8.根据权利要求5所述的脱硫废水零排放系统,其特征在于,还包括保安过滤器(13),保安过滤器(13)设置在反渗透海水淡化装置(14)和纳滤膜装置(9)之间,保安过滤器(13)与反渗透海水淡化装置(14)和纳滤膜装置(9)相连通。
9.根据权利要求5所述的脱硫废水零排放系统,其特征在于,反渗透海水淡化装置(14)和蒸发器之间设有浓水箱(15),浓水箱(15)与反渗透海水淡化装置(14)和蒸发器相连通,浓水箱(15)和钠离子交换器(7)相连通。
10.根据权利要求5所述的脱硫废水零排放系统,其特征在于,蒸发器包括相互连通的降膜蒸发器(17)和机械式蒸汽再压缩装置(18),降膜蒸发器(17)和反渗透海水淡化装置(14)相连通,机械式蒸汽再压缩装置(18)和离心机(19)相连通。
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