CN105540930A - 一种电厂脱硫废水零排放水处理系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电厂脱硫废水零排放水处理系统，包括预沉池、预处理单元、过滤单元、膜分离单元和减量浓缩单元，经预处理单元出来的滤液依次经过粗过滤器、碟管式纳滤膜装置和保安过滤器后流至减量浓缩单元，减量浓缩单元包括海水反渗透装置，经海水反渗透装置流出的滤液分三路，一路输送至外部回收利用设备，另一路流至电渗析器结晶成盐，还有一路流至二级反渗透装置脱盐后输送至纯水回收利用设备。本发明经海水反渗透装置流出的滤液可根据需要进行后处理，集投资成本低、运行成本低、占地面积小、维护方便、运行稳定所有优势于一身，可实现结晶盐资源化，最大化减少固废处理量或没有固废，真正实现脱硫废水零排放。

Description

一种电厂脱硫废水零排放水处理系统

技术领域

本发明涉及水处理技术领域，具体涉及基于一种电厂脱硫废水零排放水处理系统。

背景技术

我国二氧化硫排放量居世界首位，已连续多年超过2000万吨，其中火电厂排放二氧化硫接近总量的50％，二氧化硫是造成大气污染的主要原因之一，也是造成酸雨的重要原因。截止2010年末，我国完成“十一五”期间的总量控制目标—全年二氧化硫排放量2246.7万吨，其中电力行业的控制量为951.7万吨，“十二五”规划纲要草案要求二氧化硫减少8％。由于酸雨和二氧化硫污染严重，酸雨面积已经占国土面积的30％，酸雨和二氧化硫污染造成经济损失每年在1000亿元以上。我国能源结构的特点决定了控制燃煤二氧化硫的排放是我国控制二氧化硫污染的重点，而控制火电厂二氧化硫排放量又是控制燃煤二氧化硫污染的关键，其中燃煤电厂烟气脱硫系统是二氧化硫的排放大户。目前国内外已经开发了几百种脱硫技术，在火电厂广泛应用的主要有：

一、湿式石灰石-石膏法烟气脱硫工艺，该技术采用石灰石或石灰浆液做洗涤液，在反应塔中对烟气进行洗涤，从而除去烟气中的二氧化硫；二、旋转喷雾干燥法，该技术以石灰石作为脱硫剂，首先将石灰消化制成消石灰浆，然后利用快速离心喷雾剂将消石灰浆液喷射成及其细小且均匀分布的雾粒，吸收剂雾粒与烟气接触，与二氧化硫反应后生成一种固体反应物；三、炉内喷钙与尾部增湿活化，该技术在燃煤锅炉内适当温度区喷射石灰石粉，并在炉后烟道内增设活化反应器，在反应器入口喷水，水在反应器中完全蒸发，将烟气中的炉内没有反应及高温烧结失去活性的氧化钙迅速水合反应生成高活性的氢氧化钙，用以脱出烟气中的二氧化硫；四、流化床燃烧脱硫，该技术把煤和吸附剂加入燃烧室的床层中，从炉底鼓风使床层悬浮进行流化燃烧，流化形成湍流混合条件，从而提高了燃烧效率，其中固硫剂减少了二氧化硫的排放。除上所述还有电子束照射法，回流式循环流化床烟气脱硫法，移动床活性炭吸附法，海水脱硫法等。

然而上述方法在现实使用过程中仍然存在着不同方面的缺点。如湿式石灰石-石膏法烟气脱硫工艺的方法，其初投资和运行费用较高，耗水量大，占地面积比其他工艺的要大，在现有电厂没有预留脱硫场地的情况下难以采用该种技术。火电厂作为耗水大户，其用水量约占工业用水量的30％～40％，每年火电厂的用水量呈上身趋势，同时废水排放量也逐年增加，真正实现废水“零排放”是火电厂可持续发展之路。

因此，如何积极探索及正确把握未来水处理技术的发展动向，积极加以研究创新，以期创设一种更适合于中国国情、投资成本低、运行成本低且易于操作和管理的脱硫废水零排放工艺，使其更具有产业上的利用价值，成为亟待解决的问题。

发明内容

鉴于上述现有技术存在的缺陷，本发明的目的是提供基于一种电厂脱硫废水零排放水处理系统，解决现有脱硫废水投资成本高、运行成本高、维护成本高、占地面积大、维护不便、运行稳定性欠佳、脱硫处理不完全等问题。为实现前述发明目的，本发明采用的技术方案包括：

基于一种电厂脱硫废水零排放水处理系统，包括通过管道按序连接的预沉池、预处理单元、过滤单元和减量浓缩单元，其中，预处理单元为相比现在技术较简单的单元，只要加石灰药品，不需要如传统技术增加碳酸钠和有机硫药品，极大节省系统运行成本。经所述预处理单元出来的滤液依次经过所述过滤单元包括的粗过滤器、碟管式纳滤膜装置和保安过滤器，进而流至减量浓缩单元，所述减量浓缩单元包括海水反渗透装置，经海水反渗透装置流出的滤液分三路，一路输送至外部回收利用设备，另一路流至电渗析器结晶成盐，还有一路流至二级反渗透装置脱盐后输送至纯水回收利用设备。

本发明进一步地，所述预处理单元为简单软化预处理装置，包括PH调整槽、反应槽、絮凝槽和沉淀槽，经所述预沉池流出的滤液经PH调整槽调解PH值，然后经反应槽与水中的重金属、钙镁离子反应生成氢氧化物沉淀，与硫酸根离子反应生成硫酸钙沉淀，再经絮凝槽与絮凝剂反应，最后在沉淀槽分离沉淀物质。此预处理单元无需投加有机硫和碳酸钠药剂，极大节省了系统后期运行药剂的使用。

本发明进一步地，所述碟管式纳滤膜装置中的碟管式纳滤耐酸碱膜的孔径在1～3mm范围。DTNF膜(碟管式纳滤膜)分离一价和二价离子，产水阴离子以氯离子为主，浓水阴离子以硫酸根离子为主。DTNF膜的优势是：

⑴有效流道宽，纳污能力强，

⑵错流速度极大，膜污染减轻，清洗周期长，膜寿命长；

⑶换膜成本低，可将水中的氯离子和硫酸根离子分开，实现后续的减量浓缩系统稳定长效运行和制备工业级氯化钠盐；

⑷对水中的二价阳离子有较高截留率；

⑸因DTNF膜纳污能力强，对预处理出水水质要求相对较低，无需全部去除硬度，可大幅减少预处理的加药量；

⑹DTNF浓水可直接进入结晶器制备硫酸钠杂盐，DTNF回收率可做到90％～95％；

⑺DTNF浓水也可回流至烟气脱硫系统，其中的硫酸根离子与脱硫剂反应生成石膏离开系统，其余物质在达到平衡后随污泥中所含的60～70％水分带离系统；

⑻DTNF浓水也可大部分回流至零排放系统原水调节池，通过增加石灰的加药量使硫酸根离子以硫酸钙形式沉淀随污泥离开系统，少部分浓水采用喷雾干燥技术制成杂盐固废，最大化减少外运填埋的固废处理量。

本发明进一步地，所述粗过滤器为石英砂过滤器、锰砂过滤器、活性炭过滤器或无烟煤过滤器中的一种或多种组合装置。

本发明进一步地，在所述预处理单元和所述过滤单元之间还设置一用于收集预处理单元滤液的中间水槽。

本发明进一步地，在所述碟管式纳滤膜装置和保安过滤器之间设置有用于收集碟管式纳滤膜装置流出滤液的过滤水槽。

本发明进一步地，在所述海水反渗透装置和二级反渗透装置之间设置有用于收集经海水反渗透装置所滤除滤液的反渗透水箱。

本发明进一步地，过滤水经所述减量浓缩单元的海水反渗透装置浓缩后，再经电渗析器结晶成盐再浓缩，过滤水浓缩TDS达到200000～240000mg/L。此工艺投资成本较低，运行费用较低，占地面积最小，操作简单，维护方便，离子膜使用寿命更长。ED设备(电渗析器)的离子膜可为选择性离子膜，完全分离一价和二价离子，浓缩后的浓水可制备工业级NaCl盐，淡水可采用SWRO(海水反渗透)膜浓缩后进入结晶器制备杂盐，也可以回到烟气脱硫系统，二价盐生成石膏后离开系统。经过ED浓缩后的浓水也可以采用双极膜ED设备制备盐酸和NaOH，或电解制备次氯酸钠，生成的酸碱和氧化剂可供业主其他生产过程使用。

借由上述方案，本发明至少具有以下优点：

①本发明集投资成本低、运行成本低、占地面积小、维护方便、运行稳定所有优势于一身，采用反渗透装置和电渗析器的配合降低使用成本、采用碟管式纳滤膜减少预处理工艺的设备设置，降低投资成本；并且碟管式纳滤膜工艺对进水水质要求低，可分离高价离子、硅和有机物等易结垢污堵物质，故前置预处理可减少大量药品如石灰、碳酸钠的加入，从而运行成本降低；使用电渗析器技术，可减少系统电耗成本，从而运行成本降低。

②本发明系统可实现结晶盐资源化，最大化减少固废处理量或没有固废，所采用的碟管式纳滤膜回收率高，浓水可直接结晶制杂盐固废，处理量小，产水可经过后续减量浓缩和结晶器制备工业级氯化钠盐；使用选择性离子膜电渗析器技术，可分离一价、二价离子，浓缩后的一价离子通过结晶器制备工业级NaCl盐；使用电解技术，可制备NaClO溶液回收利用，无需使用投资成本和运行成本最高的结晶器制盐；使用双极膜电渗析器技术，可制备盐酸和氢氧化钠溶液回收利用，无需使用投资成本和运行成本最高的结晶器制盐。

③本发明系统可设计成全自动控制，维护方便，且此工艺后段为全膜法处理，占地面积小；其使用的电渗析器技术，对进水水质要求低，但浓缩倍数高，总溶解固体可浓缩至20～24万mg/L，使后续结晶器运行负荷低。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。

附图说明

图1是本发明基于浓缩技术的电厂脱硫废水零排放水处理系统的结构示意图。

图中各附图标记的含义如下。

1预沉池2粗过滤器

3碟管式纳滤膜装置4保安过滤器

5海水反渗透装置6外部回收利用设备

7电渗析器8二级反渗透装置

9纯水回收利用设备10PH调整槽

11反应槽12絮凝槽

13沉淀槽14中间水槽

15过滤水槽16反渗透水箱

17第一阀门18第二阀门

19第三阀门

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，不用来限制本发明的范围。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参见图1，本发明基于浓缩技术的电厂脱硫废水零排放水处理系统，包括通过管道按序连接的预沉池1、预处理单元、过滤单元和减量浓缩单元，其中，经所述预处理单元出来的滤液依次经过所述过滤单元包括的管式微滤膜装置2、碟管式纳滤膜装置(也叫DTNF膜装置)3和保安过滤器4，进而流至减量浓缩单元，所述减量浓缩单元包括海水反渗透装置5，经海水反渗透装置(也叫SWRO装置)5流出的滤液分三路，一路输送至外部回收利用设备6，另一路流至电渗析器(也叫ED设备)7结晶成盐，还有一路流至二级反渗透装置8脱盐后输送至纯水回收利用设备9。本发明系统的合理设计，经海水反渗透装置5流出的滤液可根据需要进行后处理，集投资成本低、运行成本低、占地面积小、维护方便、运行稳定所有优势于一身，可实现结晶盐资源化，最大化减少固废处理量或没有固废，真正实现脱硫废水零排放。

应当说明的是，本发明预处理单元为简单软化预处理装置，包括PH调整槽10、反应槽11、絮凝槽12和沉淀槽13，经所述预沉池1流出的滤液经PH调整槽10调解PH值，然后经反应槽11与金属离子反应，再经絮凝槽12与絮凝剂反应，最后在沉淀槽13分离沉淀物质。该预处理单元装置简单，投入低，维护成本低，占地面积小，便于推广运用。

具体地，本发明碟管式纳滤膜装置3中的碟管式纳滤耐酸碱膜的孔径在1～3mm范围，过滤掉基本的杂质。并且，在所述减量浓缩单元与所述外部回收利用设备6之间设置有第一阀门17，在所述减量浓缩单元与所述电渗析器7设置有第二阀门18，在所述减量浓缩单元与所述二级反渗透装置8设置有第三阀门19，所述第一阀门17、第二阀门18和第三阀门19均有控制器(图上未示出)控制其开合，因此，本发明系统可设计成全自动控制，维护方便，且此工艺后段为全膜法处理，占地面积小，其使用的电渗析器技术，对进水水质要求低，但浓缩倍数高，总溶解固体可浓缩至20～24万mg/L，使后续结晶器运行负荷低。

应当说明的是，本发明管式微滤膜装置2为石英砂过滤器、锰砂过滤器、活性炭过滤器或无烟煤过滤器中的一种或多种组合装置，过滤用介质成本低，粗过滤效果好。

如图1所示，在所述预处理单元和所述过滤单元之间还设置一用于收集预处理单元滤液的中间水槽14。在所述碟管式纳滤膜装置3和保安过滤器4之间设置有用于收集碟管式纳滤膜装置3流出滤液的过滤水槽15。在所述海水反渗透装置5和二级反渗透装置8之间设置有用于收集经海水反渗透装置5所滤除滤液的反渗透水箱16。上述设置有利于缓冲上一步工艺的滤液，是后续设备过滤利用率高，过滤效果高效。

本发明工作时，脱硫废水经过预沉池1除去大颗粒悬浮物等，出水可采用泵输送至预处理单元，预处理单元包括PH调整槽10、反应槽11、絮凝槽12和沉淀槽13，经所述预沉池1流出的滤液经PH调整槽10通过石灰调解PH值到合理范围，然后经反应槽11与金属离子反应，主要是与水中的重金属和钙镁离子反应生成氢氧化物沉淀，再经絮凝槽12与絮凝剂反应，最后在沉淀槽13澄清器沉降分离沉淀物质。沉淀污泥用污泥输送泵(图上未示出)输送到脱水系统(图上未示出)干化后外运填埋，上清液经中间水槽14蓄积后经粗过滤器2除水中大部分的悬浮物，粗过滤器2为石英砂过滤器、锰砂过滤器、活性炭过滤器或无烟煤过滤器中的一种或多种组合装置。由粗过滤器置2滤出的水进入碟管式纳滤膜装置3分离一价和二价离子，产水阴离子以氯离子为主，浓水阴离子以硫酸根离子为主。上述经过滤单元过滤后的水通过海水反渗透装置5浓缩，经海水反渗透装置(也叫SWRO装置)5流出的滤液分三路，一路输送至外部回收利用设备6，另一路流至电渗析器(也叫ED设备)7结晶成盐，还有一路流至二级反渗透装置8脱盐后输送至纯水回收利用设备9。浓缩总溶解固体可达到20～24万mg/L。此工艺投资成本较低，运行费用低，占地面积小，操作简单，维护方便，且采用选择性离子膜的电渗析器设备可完全分离一价和二价离子，故通过电渗析器浓缩的浓水可制备工业级NaCl盐，如采用双极膜电渗析器设备可将浓水制备成盐酸和NaOH，如采用电解技术可将浓水制备成次氯酸钠。

因此，通过本发明系统合理设计，经海水反渗透装置流出的滤液可根据需要进行后处理，集投资成本低、运行成本低、占地面积小、维护方便、运行稳定所有优势于一身，可实现结晶盐资源化，最大化减少固废处理量或没有固废，真正实现脱硫废水零排放。本发明尚有多种实施方式，凡采用等同变换或者等效变换而形成的所有技术方案，均落在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种电厂脱硫废水零排放水处理系统，其特征在于：包括通过管道按序连接的预沉池(1)、预处理单元、过滤单元和减量浓缩单元，其中，经所述预处理单元出来的滤液依次经过所述过滤单元包括的粗过滤器(2)、碟管式纳滤膜装置(3)和保安过滤器(4)，进而流至减量浓缩单元，所述减量浓缩单元包括海水反渗透装置(5)，经海水反渗透装置(5)流出的滤液分三路，一路输送至外部回收利用设备(6)，另一路流至电渗析器(7)结晶成盐，还有一路流至二级反渗透装置(8)脱盐后输送至纯水回收利用设备(9)。

2.根据权利要求1所述的一种电厂脱硫废水零排放水处理系统，其特征在于：所述预处理单元为简单软化预处理装置，包括PH调整槽(10)、反应槽(11)、絮凝槽(12)和沉淀槽(13)，经所述预沉池(1)流出的滤液经PH调整槽(10)调解PH值，然后经反应槽(11)与水中的重金属、钙镁离子反应生成氢氧化物沉淀，与硫酸根离子反应生成硫酸钙沉淀，再经絮凝槽(12)与絮凝剂反应，最后在沉淀槽(13)分离沉淀物质。

3.根据权利要求1所述的一种电厂脱硫废水零排放水处理系统，其特征在于：所述碟管式纳滤膜装置(3)中的碟管式纳滤耐酸碱膜的孔径在1～3mm范围。

4.根据权利要求1所述的一种电厂脱硫废水零排放水处理系统，其特征在于：所述粗过滤器(2)为石英砂过滤器、锰砂过滤器、活性炭过滤器或无烟煤过滤器中的一种或多种组合装置。

5.根据权利要求1所述的一种电厂脱硫废水零排放水处理系统，其特征在于：在所述预处理单元和所述过滤单元之间还设置一用于收集预处理单元滤液的中间水槽(14)。

6.根据权利要求1所述的一种电厂脱硫废水零排放水处理系统，其特征在于：在所述碟管式纳滤膜装置(3)和保安过滤器(4)之间设置有用于收集碟管式纳滤膜装置(3)流出滤液的过滤水槽(15)。

7.根据权利要求1所述的一种电厂脱硫废水零排放水处理系统，其特征在于：在所述海水反渗透装置(5)和二级反渗透装置(8)之间设置有用于收集经海水反渗透装置(5)所滤除滤液的反渗透水箱(16)。

8.根据权利要求1所述的一种电厂脱硫废水零排放水处理系统，其特征在于：过滤水经所述减量浓缩单元的海水反渗透装置(5)浓缩后，再经电渗析器(7)结晶成盐再浓缩，所述过滤水浓缩TDS达到200000～240000mg/L。