CN105523673A - 一种脱硫废水烟气软化预处理装置及预处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种脱硫废水烟气软化预处理装置，包括：废水初步软化池，其内设有搅拌装置及在线pH监测仪A，底部设有污泥排污口；沉淀池A，其底部设有污泥排污口；废水曝气软化池，其内设有曝气装置A和在线pH监测仪B，底部设有污泥排污口；沉淀池B，其底部设有污泥排污口；pH调节池，其内设有曝气装置B和在线pH监测仪C；鼓风机，其与废水曝气软化池、pH调节池和烟气换热器连接。本发明的有益效果：有效利用烟气中的CO2，降低了烟气余热，在降低碳排放的同时降低电厂烟气热污染；用作软化的烟气经过预降温，有效降低烟气曝气软化过程中因烟气高温所导致大量的水分蒸发及液滴夹带；降低了设备成本，提高了安全性。

Description

一种脱硫废水烟气软化预处理装置及预处理方法
技术领域
本发明涉及烟气脱硫系统中环境水处理技术领域，具体而言，涉及一种脱硫废水烟气软化预处理装置及预处理方法。
背景技术
作为一种技术成熟、运行可靠、成本经济的发电技术，火电一直并将长期作为我国能源结构中的重要组成部分。随经济的不断发展，我国火电装机容量迅速上升，而火电引发的环境问题也越来越引发大家关注。火电厂的脱硫废水由于成分复杂，处理技术难度大，是燃煤电厂集中最难处理的废物之一。脱硫废水中含有多种重金属离子，以及浓度极高的钙、镁、硫酸根及氯离子。传统脱硫废水处理通常采用化学沉淀法去除掉水中的各种重金属离子，但这种方法费用高，且无法有效去除废水中钙、镁离子。随我国相关环保要求的提高，传统化学沉淀法将难以为继。因此，开发脱硫废水的深度处理技术，将成为今后我国水处理领域的一个重点课题。
水中大量钙镁离子的去除，其传统处理工艺为石灰乳加纯碱处理。其原理是向水中引入碳酸根与氢氧根形成碳酸钙与氢氧化镁沉淀。由于脱硫废水中含有大量钙离子，这种方法需要消耗大量纯碱，其主要作用是向水中引入碳酸根。电厂等部门每天会向环境中排放大量烟气，这种烟气中含有15–18％浓度的二氧化碳，且温度可达80度左右。二氧化碳是造成温室效应的主要污染物，同时大量的高温烟气还会造成环境烟气热污染。烟气的节能减排也是各大电厂一直致力研究的方向。而电厂烟气中的二氧化碳恰好可以为脱硫废水提供丰富的碳酸根。此外，传统脱硫废水在处理末端通常需要通过加入盐酸中和脱硫废水中大量的氢氧根。这不仅要消耗大量盐酸，增加运行成本。而且不同于一般纯碱与石灰等化学药剂，盐酸的储存及酸液配置对设备及管路的防腐也有很好的要求，这也增加了工艺的设备费，提高了安全要求。
发明内容
为解决上述问题，本发明的目的在于提供一种有效利用烟气中的CO2、降低燃煤电厂碳排放的脱硫废水烟气软化预处理装置及预处理方法。
本发明提供了一种脱硫废水烟气软化预处理装置，包括：
废水初步软化池，其内部设有搅拌装置及在线pH监测仪A，所述废水初步软化池的底部设有污泥排污口，所述废水初步软化池底部的污泥排污口与排污管路A连接，所述排污管路A上设有阀门A；
沉淀池A，其输入端与所述废水初步软化池的输出端连接，所述沉淀池A的底部设有污泥排污口，所述沉淀池A底部的污泥排污口与排污管路B连接，所述排污管路B上设有阀门B；
废水曝气软化池，其输入端与所述沉淀池A的输出端连接，所述废水曝气软化池内部设有曝气装置A和在线pH监测仪B，所述曝气装置A与降温烟气支路A的一端连接，所述废水曝气软化池底部设有污泥排污口，所述废水曝气软化池底部的污泥排污口与排污管路C连接，所述排污管路C上设有阀门C；
沉淀池B，其输入端与所述废水曝气软化池的输出端连接，所述沉淀池B底部设有污泥排污口，所述沉淀池B底部的污泥排污口与排污管路D连接，所述排污管路D上设有阀门D；
pH调节池，其内部设有曝气装置B和在线pH监测仪C，所述曝气装置B与降温烟气支路B的一端连接；
鼓风机，其一端与烟气曝气管路的一端连接，所述鼓风机的另一端与所述烟气曝气支路A的另一端、所述烟气曝气支路B的另一端连接；
烟气换热器，其顶端与电厂排烟管路连接，所述烟气换热器的底端与降温烟气总管路的一端连接，所述降温烟气总管路的另一端与降温烟气溢流管路的一端、所述烟气曝气管路的另一端连接，所述降温烟气溢流管路上设有阀门E。
作为本发明进一步的改进，所述脱硫废水烟气软化预处理装置还包括自动控制装置，所述自动控制装置与所述pH检测仪A、所述pH检测仪B、所述pH检测仪C、所述搅拌装置、所述阀门A、所述阀门B、所述阀门C、所述阀门D、所述阀门E和所述鼓风机连接，所述自动控制装置根据所述pH检测仪A、所述pH检测仪B和所述pH检测仪C的监测结果，控制所述搅拌装置、所述阀门A、所述阀门B、所述阀门C、所述阀门D、所述阀门E和所述鼓风机的开关。
作为本发明进一步的改进，所述曝气装置A和所述曝气装置B分别设于所述废水曝气软化池与所述pH调节池内部的底端。
作为本发明进一步的改进，所述曝气装置A和所述曝气装置B分别设于所述废水曝气软化池与所述pH调节池内部的顶端。
作为本发明进一步的改进，所述废水初步软化池、所述沉淀池A、所述废水曝气软化池和所述沉淀池B均为上宽下窄漏斗形。
本发明还提供了一种脱硫废水烟气软化预处理方法，步骤1，将脱硫废水引入所述废水初步软化池，打开所述搅拌装置，将氢氧化钠药剂引入所述废水初步软化池内，所述氢氧化钠药剂与所述脱硫废水均匀混合，通过所述在线pH检测仪A检测混合后的加药废水的pH值，调节所述加药废水pH值为12～14；
步骤2，废水引入所述沉淀池A，水力停留时间10～50分钟；
步骤3，将所述沉淀池A中上清液引入所述废水曝气软化池中，打开所述鼓风机，向所述废水曝气软化池中引入降温烟气并开始曝气；
同时，通过所述在线pH检测仪B检测所述废水曝气软化池中上清液的pH值，将所述沉淀池A中上清液的pH值降低至10.5～12.5，所述沉淀池A的上清液在所述废水曝气软化池中水力停留时间为5～40分钟；
步骤4，废水进入所述沉淀池B，水力停留时间10～50分钟；
步骤5，将所述沉淀池B中的上清液引入所述pH调节池中曝气，通过所述在线pH检测仪C检测所述pH调节池中废水的pH值，将废水的pH值降低至5～8，所述沉淀池B的上清液在所述pH调节池中水力停留时间为5～30分钟；
步骤6，向所述烟气换热器中引入所述pH调节池中pH值为5～8的上清液；同时向所述烟气换热器中引入高温烟气加热所述上清液，流经所述烟气换热器加热后，将上清液排出。
作为本发明进一步的改进，所述脱硫废水烟气软化预处理装置采用重力流进水方式持续运行，在所述脱硫废水烟气软化处理装置持续运行时，高温烟气持续进入所述烟气换热器，当所述废水曝气软化池与所述pH调节池均不曝气时，所述鼓风机处于关闭状态，所述自动控制装置自动打开所述阀门E，过量降温烟气通过所述降温烟气溢流管路引入所述电厂排烟管路。
作为本发明进一步的改进，所述废水初步软化池、所述沉淀池A、所述废水曝气软化池和所述沉淀池B、所述pH调节池和所述烟气换热器交替运行，使得所述脱硫废水烟气软化处理装置持续产水。
作为本发明进一步的改进，所述氢氧化钠药剂为质量浓度为1％～40％的氢氧化钠溶液。
作为本发明进一步的改进，所述降温烟气总管路中降温烟气温度为25～60℃。
本发明的有益效果为：
1、将电厂外排废烟气与工业生产中的脱硫废水相结合，有效利用烟气中的CO2，降低了烟气余热，在降低碳排放的同时，可以降低电厂烟气热污染；
2、用作软化的烟气经过预降温，可以有效降低烟气曝气软化过程中因烟气高温所导致大量的水分蒸发及液滴夹带；
3、可以将传统脱硫废水处理工艺中用盐酸调节脱硫废水pH值改为用烟气中CO2中和，从而降低了设备成本，提高了安全性。
附图说明
图1为本发明实施例所述的一种脱硫废水烟气软化预处理装置的结构示意图；
图2为本发明实施例所述的一种脱硫废水烟气软化预处理方法的流程示意图。
图中，
1、废水初步软化池；2、搅拌装置；3、在线pH监测仪A；4、排污管路A；5、阀门A；6、沉淀池A；7、排污管路B；8、阀门B；9、废水曝气软化池；10、曝气装置A；11、在线pH监测仪B；12、排泥管路B；13、阀门B；14、沉淀池B；15、排污管路C；16、阀门C；17、pH调节池；18、曝气装置B；19、在线pH监测仪C；20、电厂排烟管路；21、烟气换热器；22、降温烟气总管路；23、降温烟气溢流管路；24、阀门E；25、烟气曝气管路；26、鼓风机；27、降温烟气支路A；28、降温烟气支路B。
具体实施方式
下面通过具体的实施例并结合附图对本发明做进一步的详细描述。
实施例1，如图1所示，本发明实施例的一种脱硫废水烟气软化预处理装置，包括废水初步软化池1、搅拌装置2、在线pH监测仪A3、排污管路A4、阀门A5、沉淀池A6、排污管路B7、阀门B8、废水曝气软化池9、曝气装置A10、在线pH监测仪B11、排泥管路B12、阀门B13、沉淀池B14、排污管路C15、阀门C16、pH调节池17、曝气装置B18、在线pH监测仪C19、电厂排烟管路20、烟气换热器21、降温烟气总管路22、降温烟气溢流管路23、阀门E24、烟气曝气管路25、鼓风机26、降温烟气支路A27、降温烟气支路B28。
废水初步软化池1内部设有搅拌装置2及在线pH监测仪A3，废水初步软化池1的底部设有污泥排污口，废水初步软化池1底部的污泥排污口与排污管路A4连接，排污管路A4上设有阀门A5。
沉淀池A6输入端与废水初步软化池1的输出端连接，沉淀池A6的底部设有污泥排污口，沉淀池A6底部的污泥排污口与排污管路B7连接，排污管路B7上设有阀门B8。
废水曝气软化池9输入端与沉淀池A6的输出端连接，废水曝气软化池9内部设有曝气装置A10和在线pH监测仪B11，曝气装置A10与降温烟气支路A27的一端连接，废水曝气软化池9底部设有污泥排污口，废水曝气软化池9底部的污泥排污口与排污管路C12连接，排污管路C12上设有阀门C13。
沉淀池B14输入端与废水曝气软化池9的输出端连接，沉淀池B14底部设有污泥排污口，沉淀池B14底部的污泥排污口与排污管路D15连接，排污管路D15上设有阀门D16。
pH调节池17内部设有曝气装置B18和在线pH监测仪C19，曝气装置B18与降温烟气支路B28的一端连接。
鼓风机26一端与烟气曝气管路25的一端连接，鼓风机21的另一端与烟气曝气支路A27的另一端、烟气曝气支路B28的另一端连接。
烟气换热器21顶端与电厂排烟管路20连接，烟气换热器21的底端与降温烟气总管路22的一端连接，降温烟气总管路22的另一端与降温烟气溢流管路23的一端、烟气曝气管路25的另一端连接，降温烟气溢流管路23上设有阀门E24。
其中，曝气装置A10与曝气装置B18分别设于废水曝气软化池9与pH调节池17内部的底端或顶端。
进一步的，为了实现对脱硫废水烟气软化预处理装置的自动控制，还包括自动控制装置，自动控制装置与pH检测仪A3、pH检测仪B11、pH检测仪C19、搅拌装置2、阀门A5、阀门B8、阀门C13、阀门D16、阀门E24和鼓风机26连接，自动控制装置根据pH检测仪A3、pH检测仪B11和pH检测仪C19的监测结果，控制搅拌装置2、阀门A5、阀门B8、阀门C13、阀门D16、阀门E24和鼓风机26的开关。
进一步的，为了便于污泥的排放，废水初步软化池1、沉淀池A6、废水曝气软化池9和沉淀池B14均为上宽下窄漏斗形。
实施例2，如图2所示，本发明还提供了一种脱硫废水烟气软化预处理方法，该方法包括以下步骤：
步骤1，将脱硫废水引入废水初步软化池1，打开搅拌装置2，将氢氧化钠药剂引入废水初步软化池1内，氢氧化钠药剂与脱硫废水均匀混合，通过在线pH检测仪A3检测混合后的加药废水的pH值，调节加药废水pH值为12～14；
步骤2，废水引入沉淀池A6，水力停留时间10～50分钟；
步骤3，将沉淀池A6中上清液引入废水曝气软化池9中，打开鼓风机26，向废水曝气软化池9中引入降温烟气并开始曝气；
同时，通过在线pH检测仪B11检测废水曝气软化池9中上清液的pH值，将沉淀池A6中上清液的pH值降低至10.5～12.5，沉淀池A6的上清液在废水曝气软化池9中水力停留时间为5～40分钟；
步骤4，废水进入沉淀池B14，水力停留时间10～50分钟；
步骤5，将沉淀池B14中的上清液引入pH调节池17中曝气，通过在线pH检测仪C19检测pH调节池17中废水的pH值，将废水的pH值降低至5～8，沉淀池B14的上清液在pH调节池17中水力停留时间为5～30分钟；
步骤6，向烟气换热器21中引入pH调节池17中pH值为5～8的上清液；同时向烟气换热器21中引入高温烟气加热上清液，流经烟气换热器21加热后，将上清液排出。
本发明的脱硫废水烟气软化预处理装置采用重力流进水方式持续运行，在脱硫废水烟气软化处理装置持续运行时，高温烟气持续进入烟气换热器21，当废水曝气软化池9与pH调节池17均不曝气时，鼓风机26处于关闭状态，自动控制装置自动打开阀门E24，过量降温烟气通过降温烟气溢流管路23引入电厂排烟管路20。废水初步软化池1、沉淀池A6、废水曝气软化池9和沉淀池B14、pH调节池17和烟气换热器21交替运行，使得脱硫废水烟气软化处理装置持续产水。
其中，氢氧化钠药剂为质量浓度为1％～40％的氢氧化钠溶液。降温烟气总管路22中降温烟气温度为25～60℃。
本发明将电厂外排废烟气与工业生产中的脱硫废水相结合组成的脱硫废水软化的预处理装置可以有效利用烟气中的CO2并降低烟气余热，在降低碳排放的同时，可以降低电厂烟气热污染。同时，本发明中用作软化的烟气经过预降温，可以有效降低烟气曝气软化过程中因烟气高温所导致大量的水分蒸发及液滴夹带。此外，本发明所述装置和方法可以将传统脱硫废水处理工艺中用盐酸调节脱硫废水pH值改为用烟气中CO2中和，从而降低了系统的设备成本，提高了系统的安全性。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种脱硫废水烟气软化预处理装置，其特征在于，包括：
废水初步软化池(1)，其内部设有搅拌装置(2)及在线pH监测仪A(3)，所述废水初步软化池(1)的底部设有污泥排污口，所述废水初步软化池(1)底部的污泥排污口与排污管路A(4)连接，所述排污管路A(4)上设有阀门A(5)；
沉淀池A(6)，其输入端与所述废水初步软化池(1)的输出端连接，所述沉淀池A(6)的底部设有污泥排污口，所述沉淀池A(6)底部的污泥排污口与排污管路B(7)连接，所述排污管路B(7)上设有阀门B(8)；
废水曝气软化池(9)，其输入端与所述沉淀池A(6)的输出端连接，所述废水曝气软化池(9)内部设有曝气装置A(10)和在线pH监测仪B(11)，所述曝气装置A(10)与降温烟气支路A(27)的一端连接，所述废水曝气软化池(9)底部设有污泥排污口，所述废水曝气软化池(9)底部的污泥排污口与排污管路C(12)连接，所述排污管路C(12)上设有阀门C(13)；
沉淀池B(14)，其输入端与所述废水曝气软化池(9)的输出端连接，所述沉淀池B(14)底部设有污泥排污口，所述沉淀池B(14)底部的污泥排污口与排污管路D(15)连接，所述排污管路D(15)上设有阀门D(16)；
pH调节池(17)，其内部设有曝气装置B(18)和在线pH监测仪C(19)，所述曝气装置B(18)与降温烟气支路B(28)的一端连接；
鼓风机(26)，其一端与烟气曝气管路(25)的一端连接，所述鼓风机(21)的另一端与所述烟气曝气支路A(27)的另一端、所述烟气曝气支路B(28)的另一端连接；
烟气换热器(21)，其顶端与电厂排烟管路(20)连接，所述烟气换热器(21)的底端与降温烟气总管路(22)的一端连接，所述降温烟气总管路(22)的另一端与降温烟气溢流管路(23)的一端、所述烟气曝气管路(25)的另一端连接，所述降温烟气溢流管路(23)上设有阀门E(24)。
2.根据权利要求1所述的脱硫废水烟气软化预处理装置，其特征在于，所述脱硫废水烟气软化预处理装置还包括自动控制装置，所述自动控制装置与所述pH检测仪A(3)、所述pH检测仪B(11)、所述pH检测仪C(19)、所述搅拌装置(2)、所述阀门A(5)、所述阀门B(8)、所述阀门C(13)、所述阀门D(16)、所述阀门E(24)和所述鼓风机(26)连接，所述自动控制装置根据所述pH检测仪A(3)、所述pH检测仪B(11)和所述pH检测仪C(19)的监测结果，控制所述搅拌装置(2)、所述阀门A(5)、所述阀门B(8)、所述阀门C(13)、所述阀门D(16)、所述阀门E(24)和所述鼓风机(26)的开关。
3.根据权利要求1所述的脱硫废水烟气软化预处理装置，其特征在于，所述曝气装置A(10)和所述曝气装置B(18)分别设于所述废水曝气软化池(9)与所述pH调节池(17)内部的底端。
4.根据权利要求1所述的脱硫废水烟气软化预处理装置，其特征在于，所述曝气装置A(10)和所述曝气装置B(18)分别设于所述废水曝气软化池(9)与所述pH调节池(17)内部的顶端。
5.根据权利要求1所述的脱硫废水烟气软化预处理装置，其特征在于，所述废水初步软化池(1)、所述沉淀池A(6)、所述废水曝气软化池(9)和所述沉淀池B(14)均为上宽下窄漏斗形。
6.一种使用权利要求1-5中任意一项所述的脱硫废水烟气软化预处理装置的脱硫废水烟气软化预处理方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
步骤1，将脱硫废水引入所述废水初步软化池(1)，打开所述搅拌装置(2)，将氢氧化钠药剂引入所述废水初步软化池(1)内，所述氢氧化钠药剂与所述脱硫废水均匀混合，通过所述在线pH检测仪A(3)检测混合后的加药废水的pH值，调节所述加药废水pH值为12～14；
步骤2，废水引入所述沉淀池A(6)，水力停留时间10～50分钟；
步骤3，将所述沉淀池A(6)中上清液引入所述废水曝气软化池(9)中，打开所述鼓风机(26)，向所述废水曝气软化池(9)中引入降温烟气并开始曝气；
同时，通过所述在线pH检测仪B(11)检测所述废水曝气软化池(9)中上清液的pH值，将所述沉淀池A(6)中上清液的pH值降低至10.5～12.5，所述沉淀池A(6)的上清液在所述废水曝气软化池(9)中水力停留时间为5～40分钟；
步骤4，废水进入所述沉淀池B(14)，水力停留时间10～50分钟；
步骤5，将所述沉淀池B(14)中的上清液引入所述pH调节池(17)中曝气，通过所述在线pH检测仪C(19)检测所述pH调节池(17)中废水的pH值，将废水的pH值降低至5～8，所述沉淀池B(14)的上清液在所述pH调节池(17)中水力停留时间为5～30分钟；
步骤6，向所述烟气换热器(21)中引入所述pH调节池(17)中pH值为5～8的上清液；同时向所述烟气换热器(21)中引入高温烟气加热所述上清液，流经所述烟气换热器(21)加热后，将上清液排出。
7.根据权利要求6所述的脱硫废水烟气软化预处理方法，其特征在于，所述脱硫废水烟气软化预处理装置采用重力流进水方式持续运行，在所述脱硫废水烟气软化处理装置持续运行时，高温烟气持续进入所述烟气换热器(21)，当所述废水曝气软化池(9)与所述pH调节池(17)均不曝气时，所述鼓风机(26)处于关闭状态，所述自动控制装置自动打开所述阀门E(24)，过量降温烟气通过所述降温烟气溢流管路(23)引入所述电厂排烟管路(20)。
8.根据权利要求6所述的脱硫废水烟气软化预处理方法，其特征在于，所述废水初步软化池(1)、所述沉淀池A(6)、所述废水曝气软化池(9)和所述沉淀池B(14)、所述pH调节池(17)和所述烟气换热器(21)交替运行，使得所述脱硫废水烟气软化处理装置持续产水。
9.根据权利要求6所述的脱硫废水烟气软化预处理方法，其特征在于，所述氢氧化钠药剂为质量浓度为1％～40％的氢氧化钠溶液。
10.根据权利要求6所述的脱硫废水烟气软化预处理方法，其特征在于，所述降温烟气总管路(22)中降温烟气温度为25～60℃。
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