CN105859006A - 一种脱硫废水回用及零排放系统及工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及脱硫废水回用及零排放系统,包括预沉池、预处理机构和减量浓缩机构,预处理机构包括用于调解PH9.5的反应槽、澄清池、进水池和管式膜装置,进水池和管式膜装置经提升管连接,提升管上设置有加药口和提升泵,其减量浓缩机构包括与管式膜装置连接的电渗析器,电渗析产水经反渗透装置脱盐得纯水,电渗析浓水流至浓水回收装置回收。本发明投资成本低、运行成本低、占地面积小、维护方便、运行稳定,采用管式膜代替澄清池和过滤器,不仅缩短工艺流程、降低投资生产成本、增加浊度的处理效果,有利于后续步骤稳定运行,尤其适合溶解性固体总量1.5万~4万的原水,可实现结晶盐资源化,最大化减少固废处理量或固废零排放。

Description

一种脱硫废水回用及零排放系统及工艺
技术领域
[0001]本发明涉及水处理技术领域,具体涉及一种脱硫废水回用及零排放系统及工艺。
背景技术
[0002]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一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。
[0003]脱硫废水零排放系统通常分三个工艺段,第一工艺段为软化预处理,第二工艺段为减量浓缩处理,第三工艺段为结晶制盐。现有软化预处理技术工艺普遍存在工艺流程长、投资成本高、运行用药量高的特点。现有减量浓缩工艺同样具有工艺流程长,投资成本高,运行费用高的缺点。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
[0004]鉴于上述现有技术存在的缺陷,本发明的目的是提供一种脱硫废水回用及零排放系统,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:
[0005] —种脱硫废水回用及零排放系统,包括通过管道按序连接的预沉池、预处理机构和减量浓缩机构,其中,所述预处理机构包括用于调解PH9.5的反应槽、用于分离沉淀的澄清池、进水池和管式膜装置,所述进水池和管式膜装置经提升管连接,提升管上设置有加药口和用于将进水池内上清液提升至管式膜装置过滤的提升栗,所述减量浓缩机构包括与管式膜装置连接的电渗析器,经电渗析器流出的滤液分两路,一路电渗析产水经反渗透装置脱盐得纯水,另一路电渗析浓水流至浓水回收装置回收。
[0006]本发明脱硫废水回用及零排放系统进一步地,在所述预沉池和预处理机构之间设置有用于调节进出水流量的调整池。
[0007]本发明脱硫废水回用及零排放系统进一步地,所述澄清池和所述管式膜装置的污泥出口均连接至脱水机,经脱水机脱水的滤液经回收管流至调整池进行在处理。
[0008]本发明脱硫废水回用及零排放系统进一步地,在所述预处理机构和减量浓缩机构之间设置有过滤池。
[0009]本发明脱硫废水回用及零排放系统进一步地,在所述电渗析器与所述反渗透装置之间设置有用于调节电渗析产水水流量的电渗析产水池。
[0010]本发明脱硫废水回用及零排放系统进一步地,所述反渗透装置包括苦咸水反渗透复合膜装置或海水反渗透复合膜装置。
[0011]本发明脱硫废水回用及零排放系统进一步地,所述浓水回收装置包括结晶装置、双极膜电渗析装置或电解装置。
[0012]本发明还涉及一种脱硫废水回用及零排放工艺,包括如下步骤:
[0013] SI,脱硫废水加入石灰调解PH值至9.5形成钙及金属氧化物沉淀混悬液,
[0014] S2,所述钙及金属氧化物沉淀混悬液中加入絮凝剂和助凝剂沉降钙和金属氧化物沉淀,
[0015] S3,上清液与钙和金属氧化物沉淀分离后加入碳酸钠进行超滤,
[0016] S4,超滤后的滤液经电渗析浓缩,得到的电渗析产水经反渗透脱盐回收得到纯水,得到的电渗析浓水经结晶、电解或双极膜电渗析回收。
[0017]本发明脱硫废水回用及零排放工艺进一步地,步骤S4中反渗透浓水大部分回收至脱硫废水进入下一个回用流程,小部分浓水经喷雾干燥制成固体物回收利用。
[0018]本发明脱硫废水回用及零排放工艺进一步地,所述钙和金属氧化物沉淀、超滤后的沉淀经喷雾干燥制成固体物回收利用。
[0019]借由上述方案,本发明至少具有以下优点:
[0020]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。本发明节省了传统脱硫废水系统传统工艺的两到三个工艺设备,投资成本极低。其设计极大的降低了后续石灰和碳酸钠的加药量,降低运行成本。采用管式膜代替澄清池和过滤器,不仅缩短工艺流程、降低投资生产成本、增加浊度的处理效果,可使后续处理设备在更好的条件下运行,尤其适合溶解性固体总量1.5万〜4万的原水。
[0021]②由于电渗析产水可进入反渗透装置进行浓缩,反渗透装置浓水大部分回流至前置水池进行再处理,少量反渗透装置浓水配置喷雾干燥设备制成固废,因此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固废零排放。
[0022]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
[0023]图1是本发明脱硫废水回用及零排放系统的结构示意图。
[0024]图中各附图标记的含义如下。
[0025] I预沉池 11回收管
[0026] 12调整池 13电渗析产水池
[0027] 14浓水回收装置 15脱水机
[0028] 2预处理机构 21反应槽
[0029] 22澄清池 23进水池
[0030] 24管式膜装置 25提升管
[0031] 26提升栗 3过滤池
[0032] 4电渗析器 5反渗透装置
具体实施方式
[0033]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。
[0034]火电厂为了维持脱硫装置浆液循环系统物质的平衡,防止烟气中可溶部分即氯浓度超过规定值和保证石膏质量,必须从系统中排放一定量的废水,废水主要来自石膏脱水和清洗系统。废水中含有的杂质主要包括悬浮物、过饱和的亚硫酸盐、硫酸盐以及重金属,其中很多是国家环保标准中要求严格控制的第一类污染物。本发明适合于中国国情、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系统及工艺如下。
[0035]参见图1,本发明脱硫废水回用及零排放系统,包括通过管道按序连接的预沉池1、预处理机构2和减量浓缩机构,其中,所述预处理机构2包括用于调解PH9.5的反应槽21、用于分离沉淀的澄清池22、进水池23和管式膜装置24,所述进水池23和管式膜装置24经提升管25连接,提升管25上设置有加药口 27和用于将进水池23内上清液提升至管式膜装置24过滤的提升栗26,所述减量浓缩机构包括与管式膜装置24连接的电渗析器4,经电渗析器4流出的滤液分两路,一路电渗析产水经反渗透装置5脱盐得纯水,另一路电渗析浓水流至浓水回收装置14回收。所述预沉池I流出的滤液经反应槽21调解PH9.5后,流至澄清池22分离沉淀,分离后的上清液进入所述进水池23,经提升栗26将上清液经提升管25提升至管式膜装置24过滤。
[0036]本发明一较佳实施例,在所述预沉池I和预处理机构2之间设置有用于调节进出水流量的调整池12,调整池12的作用不仅是在于调节进出水流量,而且还可用于初步除去较大体积的杂物,有利于后续系统稳定进行。
[0037]本发明另一一较佳实施例,所述澄清池22和所述管式膜装置24的污泥出口均连接至脱水机15,经脱水机15脱水的滤液经回收管11流至调整池12进行在处理。配置脱水机15喷雾干燥设备,可用于制成固废,使本发明系统不仅可实现结晶盐资源化,而且最大化减少固废处理量或固废零排放。
[0038]应当说明的是,在所述预处理机构2和减量浓缩机构之间设置有过滤池3,过滤池3的类型可根据需要设置,有利于后续浓缩工艺稳定高效进行。在所述电渗析器4与所述反渗透装置5之间设置有用于调节电渗析产水水流量的电渗析产水池13,同样起到调节水流量的作用,优选地,所述反渗透装置5包括苦咸水反渗透复合膜装置或海水反渗透复合膜装置。优选地,所述浓水回收装置14包括结晶装置、双极膜电渗析装置或电解装置。
[0039]传统的软化预处理工艺主要为:软化(通过加石灰、碳酸钠/硫酸钠、絮凝剂、有机硫等)、澄清、过滤(如介质过滤或膜过滤)的流程。通常向脱硫废水投加石灰调节PH值至11.5以上,并辅助投加絮凝剂和有机硫等,然后投加碳酸钠或硫酸钠药剂,分别与水中的钙镁离子反应生成碳酸钙或硫酸钙和氢氧化镁沉淀,与重金属反应生成硫化物沉淀,经过沉淀软化后的水加入絮凝剂絮凝后经澄清器沉降,沉淀污泥用污泥输送栗输送到脱水系统干化后外运填埋,上清液进入过滤器去除水中大部分的悬浮物,如后续减量浓缩工艺对钙镁离子浓度要求较高,经过澄清器的上清液也可以进入弱酸离子交换器进行进一步的软化,以保证系统运行过程中无结垢类污堵产生。由此可知,该传统工艺流程长,投资成本高,运行用药量高。
[0040]而传统的减量浓缩工艺主要为:采用多效或机械式蒸汽工艺,反渗透或反渗透结合正渗透工艺,反渗透或反渗透结合多效及机械式蒸汽工艺。多效或机械式蒸汽工艺是经软化过滤后的废水直接通过多效或机械式蒸汽蒸发器对废水进行蒸发浓缩吗,此工艺缺点为投资成本高,运行成本高。反渗透或反渗透结合正渗透工艺是经软化过滤后的废水通过反渗透膜,产水回用,反渗透膜浓水进入正渗透工艺进行再浓缩,正渗透产水回流至反渗透进水进行再处理,浓水TDS(溶解性固体总量)可达20万mg/L,此工艺缺点为投资成本高,膜更换费用高,进水对硬度和硅等指标要求高,正渗透工艺流程复杂,运行成本较高。反渗透或反渗透结合多效及机械式蒸汽工艺是指经软化过滤后的废水通过反渗透膜,产水回用,反渗透膜浓水进入蒸发器工艺进行再浓缩,此工艺缺点为工艺流程长,投资成本高,运行费
[0041]因此,基于上述现有的工艺方法,本发明设计脱硫废水回用及零排放工艺包括如下步骤:
[0042] 步骤一,脱硫废水加入石灰调解PH值至9.5形成钙及金属氧化物沉淀混悬液。
[0043]步骤二,所述钙及金属氧化物沉淀混悬液中加入絮凝剂和助凝剂沉降钙和金属氧化物沉淀。
[0044]步骤三,上清液与钙和金属氧化物沉淀分离后加入碳酸钠进行超滤。
[0045] 步骤四,超滤后的滤液经电渗析浓缩,得到的电渗析产水经反渗透脱盐回收得到纯水,得到的电渗析浓水经结晶、电解或双极膜电渗析回收。优选地,反渗透浓水大部分回收至脱硫废水进入下一个回用流程,小部分浓水经喷雾干燥制成固体物回收利用。
[0046]上述钙和金属氧化物沉淀、超滤后的沉淀经喷雾干燥制成固体物回收利用。
[0047] 本发明工作时:脱硫废水经过预沉池I,除去大颗粒悬浮物等,出水用栗提升至用于软化原水的预处理机构2,在反应槽21中向脱硫废水投加石灰调节PH值到合适范围,通常调整PH值至9.5,与水中的硫酸根离子反应生成钙及金属氧化物沉淀混悬液,该钙及金属氧化物沉淀混悬液在澄清池22中加入絮凝剂絮凝后沉降,沉淀污泥用污泥输送栗输送到脱水系统脱水机15干化后外运填埋,澄清池22中的上清液也可回流至预处理前置调整槽。澄清池22出水溢流至进水池23,通过提升栗26提升至管式膜装置24,在提升管25内加入过量碳酸钠药剂,沉淀多余的钙离子,使出水钙离子浓度在电渗析器4的进水限值范围内,管式膜装置24产水进入后续浓缩工艺,管式膜装置24浓水通过污泥栗输送至污泥脱水系统的脱水机15、或者因管式膜装置24含有一定的碳酸钙沉淀直接回流至脱硫塔(附图未示出)。澄清池22污泥也通过栗输送至污泥脱水系统的脱水机15,脱水后污泥委外处理,清液也可回流至前置调整池12。经软化过滤后的废水通过电渗析器4浓缩,产水回用或进入反渗透装置5进行再脱盐,反渗透装置5浓水进入大部分回流至预处理前置调整池12,少量浓水配置喷雾干燥。浓缩TDS可达到24〜28万mg/L。
[0048]因此,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。本发明节省了传统脱硫废水系统传统工艺的两到三个工艺设备,投资成本极低。其设计极大的降低了后续石灰和碳酸钠的加药量,降低运行成本。采用管式膜代替澄清池和过滤器,缩短工艺流程,增加浊度的处理效果,可使后续处理设备在更好的条件下运行,尤其适合溶解性固体总量1.5万〜4万的原水,直接使用电渗析浓缩使投资成本大幅降低。使用电渗析技术,可减少浓缩系统的能耗成本。此工艺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,TDS可浓缩至24〜28万mg/L,故后续结晶器运行负荷低,从而投资成本降低。其采用的电渗析技术的电渗析膜使用寿命长,维护成本低。
[0049]由于电渗析产水可进入反渗透装置进行浓缩,反渗透装置浓水大部分回流至前置水池进行再处理,少量反渗透装置浓水配置喷雾干燥设备制成固废,因此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固废零排放。本发明可使用选择性离子膜电渗析技术,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,也可使用双极膜电渗析技术,可制备盐酸和氢氧化钠溶液回收利用。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 (10)

1.一种脱硫废水回用及零排放系统,其特征在于:包括通过管道按序连接的预沉池(I)、预处理机构(2)和减量浓缩机构,其中,所述预处理机构(2)包括用于调解PH9.5的反应槽(21)、用于分离沉淀的澄清池(22)、进水池(23)和管式膜装置(24),所述进水池(23)和管式膜装置(24)经提升管(25)连接,提升管(25)上设置有加药口(27)和用于将进水池(23)内上清液提升至管式膜装置(24)过滤的提升栗(26),所述减量浓缩机构包括与管式膜装置(24)连接的电渗析器(4),经电渗析器(4)流出的滤液分两路,一路电渗析产水经反渗透装置(5)脱盐得纯水,另一路电渗析浓水流至浓水回收装置(14)回收。
2.根据权利要求1所述的一种脱硫废水回用及零排放系统,其特征在于:在所述预沉池(I)和预处理机构(2)之间设置有用于调节进出水流量的调整池(12)。
3.根据权利要求2所述的一种脱硫废水回用及零排放系统,其特征在于:所述澄清池(22)和所述管式膜装置(24)的污泥出口均连接至脱水机(15),经脱水机(15)脱水的滤液经回收管(11)流至调整池(12)进行在处理。
4.根据权利要求1所述的一种脱硫废水回用及零排放系统,其特征在于:在所述预处理机构(2)和减量浓缩机构之间设置有过滤池(3)。
5.根据权利要求1所述的一种脱硫废水回用及零排放系统,其特征在于:在所述电渗析器(4)与所述反渗透装置(5)之间设置有用于调节电渗析产水水流量的电渗析产水池(13)。
6.根据权利要求1所述的一种脱硫废水回用及零排放系统,其特征在于:所述反渗透装置(5)包括苦咸水反渗透复合膜装置或海水反渗透复合膜装置。
7.根据权利要求1所述的一种脱硫废水回用及零排放系统,其特征在于:所述浓水回收装置(14)包括结晶装置、双极膜电渗析装置或电解装置。
8.一种脱硫废水回用及零排放工艺,其特征在于包括如下步骤: SI,脱硫废水加入石灰调解PH值至9.5形成钙及金属氧化物沉淀混悬液, S2,所述钙及金属氧化物沉淀混悬液中加入絮凝剂和助凝剂沉降钙和金属氧化物沉淀, S3,上清液与钙和金属氧化物沉淀分离后加入碳酸钠进行超滤, S4,超滤后的滤液经电渗析浓缩,得到的电渗析产水经反渗透脱盐回收得到纯水,得到的电渗析浓水经结晶、电解或双极膜电渗析回收。
9.根据权利要求8所述的一种脱硫废水回用及零排放工艺,其特征在于:步骤S4中反渗透浓水大部分回收至脱硫废水进入下一个回用流程,小部分浓水经喷雾干燥制成固体物回收利用。
10.根据权利要求8所述的一种脱硫废水回用及零排放工艺,其特征在于:所述钙和金属氧化物沉淀、超滤后的沉淀经喷雾干燥制成固体物回收利用。
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