CN106007131A - 脱硫废水的微滤-纳滤-反渗透膜组合处理系统及工艺 - Google Patents

Abstract

本发明属于脱硫废水技术领域，具体提供了一种脱硫废水的微滤‑纳滤‑反渗透膜组合处理系统，包括通过管路依次连接的脱硫废水三联箱、废水收集箱、澄清水箱、第一反应槽、第二反应槽、浓缩槽、TMF装置、NF分盐装置、NF产水箱、SWRO膜浓缩装置和蒸发器，所述TMF装置通过回流管路与浓缩槽连接，所述NF分盐装置的浓水出口通过管路与废水收集箱连接，所述澄清水箱和浓缩槽分别连接至污泥水池，所述污泥水池与板框压滤机连接。本发明提供的这种脱硫废水的微滤‑纳滤‑反渗透膜组合处理系统及工艺，成本低，工艺简单，操作方便，工作效率高，产水不仅达到排放标准，而且实现了脱硫废水中无机盐的回收以及资源综合利用，节能环保。

Description

脱硫废水的微滤-纳滤-反渗透膜组合处理系统及工艺

技术领域

本发明属于脱硫废水技术领域，具体涉及一种脱硫废水的微滤-纳滤-反渗透膜组合处理系统及工艺。

背景技术

目前，火电厂烟气脱硫的主流工艺是石灰石-石膏湿法烟气脱硫，其技术成熟，适应性强。湿法脱硫工艺脱硫时，脱硫吸收塔内浆液反复循环利用，塔内可溶盐浆液不断浓缩，为确保脱硫性能和维持系统内氯离子平衡，需要不断补充、更新浆液，此过程中排放出含有大量重金属离子的废水，排放的废水即为脱硫废水。

脱硫废水中金属离子种类包括常规重金属(Cd、Cu、Cr、Ni、Pb、Zn等)，也包括一些其他的非重金属离子，例如As、Ba、Mo、Fe、Al、Sn、Ra等，同时还有高COD、悬浮物高等特征。传统脱硫废水处理方法采用化学沉淀法，该处理方法需要设置沉淀池，考虑沉淀出水不能完全去除水质中的悬浮物SS、含重金属悬浮物，而沉淀之后还需要石英砂过滤器、超滤等，对沉淀出的水进行深度处理后再进行回用，这样就造成废水处理站为了放置大量的设备而增加占地面积和设备投资。而且，采用普通方法处理脱硫废水很难达标排放，另外，由于脱硫废水很有多种可回收利用的无机盐等物质，如果直接排放，不仅会造成水资源浪费，还会对水生环境造成污染。

发明内容

本发明的目的是克服上述现有技术的缺陷，提供一种脱硫废水的微滤-纳滤-反渗透膜组合处理系统及工艺，成本低，工艺简单，操作方便，工作效率高，产水不仅达到排放标准，而且实现了脱硫废水中无机盐的回收，节能环保。

为此，本发明提供了一种脱硫废水的微滤-纳滤-反渗透膜组合处理系统，包括通过管路依次连接的脱硫废水三联箱、废水收集箱、澄清水箱、第一反应槽、第二反应槽、浓缩槽、TMF装置、NF分盐装置、NF产水箱、SWRO膜浓缩装置和蒸发器，所述TMF装置通过回流管路与浓缩槽连接，所述NF分盐装置的浓水出口通过管路与废水收集箱连接，所述澄清水箱和浓缩槽分别连接至污泥水池，所述污泥水池与板框压滤机连接。

本发明提供的脱硫废水的微滤-纳滤-反渗透膜组合处理系统先对脱硫废水进行预处理，再进行初步软化处理，初步除去废水中的钙、镁重金属离子以及悬浮物，其次采用TMF(管式微滤膜)装置进行错流过滤处理，TMF装置将大分子悬浮物截留，降低了废水硬度，TMF产水经NF(纳滤膜)分盐装置进行分盐处理，在截留二价离子的同时，对脱硫废水中有机小分子同样具有截留作用，使得进入下一段膜浓缩系统的水质得到有效的提高，减轻了后续系统的运行负荷，采用宽流道、大过滤面积的抗污染型纳滤膜元件进行分盐操作，纳滤膜的产水主要为一价的氯化钠溶液，浓水主要为硫酸钠溶液，NF分盐装置有效的提高了后续蒸发结晶系统的工业盐纯度，进一步减少了固体废弃物排放量的同时，实现了资源化综合利用。纳滤的产水送到SWRO(高盐反渗透)膜浓缩装置进行浓缩减量，并去除水中的化学污染物、放射性物质以及细菌等有害物质，使得纳滤产水得到进一步净化，净化后的SWRO产水为净化水，符合零排放标准，可回收利用，SWRO浓水蒸发结晶，最终得到可直接外售的高纯度氯化钠固体。

进一步地，所述废水收集箱内设有空气搅拌器。废水收集箱内的废水经空气搅拌器充分搅拌、均质混合，空气搅拌器搅拌均匀，效率高。

作为优选，所述废水收集箱与澄清水箱之间的管路上设有提升泵，所述浓缩槽与TMF装置之间的管路上设有循环泵。

进一步地，所述第一反应槽和第二反应槽内分别设有自动搅拌装置。自动搅拌装置对第一反应槽和第二反应槽内废水进行充分搅拌，搅拌后的均质废水反应更加充分，处理效果更好，沉淀率高。

更进一步地，所述第一反应槽和第二反应槽分别配置有PH监测仪。PH值的精确度直接影响废水处理效果，如果PH值偏离控制范围，将导致废水中重金属沉淀不完全，不能有效去除废水中的重金属离子，PH监测仪能对反应池内PH进行实时监测，严格控制PH值。

另外，我们还提供了一种脱硫废水的微滤-纳滤-反渗透膜组合处理工艺，包括如下步骤：

步骤a：经预处理后的脱硫废水进入到废水收集箱进行收集和均质处理，脱硫废水在废水收集箱内经充分搅拌均质后被输送到澄清水箱内，向澄清水箱内添加石灰进行初步软化处理，形成硫酸钙、氢氧化镁的沉淀物，同时氢氧化镁携带二氧化硅形成共沉淀；

步骤b：澄清水箱上层废水自流入第一反应槽，向第一反应槽内继续补加氢氧化钠，对PH进行精调，将PH控制在10-12之间，氢氧化镁得到完全沉淀，第一反应槽反应后的上层第一反应液进入到第二反应槽内，向第二反应槽内加入碳酸钠溶液，碳酸钠溶液与第一反应液中残留的钙离子反应形成碳酸钙沉淀；

步骤c：第二反应槽内反应后得到的上层第二反应液进入浓缩槽，第二反应液在浓缩槽内浓缩沉淀，浓缩后的浓缩液经循环泵送入到TMF装置，TMF装置在循环泵的推动下对浓缩液进行错流过滤，过滤后的产水送往后端膜浓缩装置，循环泵对浓缩槽中的废液进行内部错流过滤循环；

步骤d：循环后的TMF产水经投加盐酸进行PH调整后送至NF分盐装置进行分质分盐，对TMF产水中的一价和二价盐进行分离，NF产水中主要为一价氯化钠溶液，NF浓水中主要为硫酸钠溶液，NF产水输送至NF产水箱，NF浓水通过管路返回到废水收集箱内继续循环处理；

步骤e：NF产水箱中的NF产水被输送到SWRO膜浓缩装置进行浓缩减量，并被去除水中的化学污染物、放射性物质以及细菌，SWRO产水被回收利用，SWRO浓水被输送到蒸发器进行蒸发结晶处理，将得到的固体结晶盐干燥打包。

作为优选，所述步骤a中采用三联箱进行预处理，去除脱硫废水中大部分重金属和悬浮物质。所述三联箱分别依次为中和箱、沉淀箱以及絮凝箱，三联箱基本去除了重金属和悬浮物等杂质。

作为优选，所述废水收集箱内设有空气搅拌器，所述第一反应槽和第二反应槽内分别设有自动搅拌装置。

进一步地，所述第一反应槽和第二反应槽分别配置有PH监测仪。

更进一步地，所述步骤a中澄清水箱内沉淀以及步骤c中浓缩槽内沉淀被抽送到污泥水池，再经板框压滤机脱水后进行固废处置。澄清水箱产生的污泥沉淀主要为硫酸钙以及氢氧化镁，经过污泥脱水后作为一般固废处理，浓缩槽内产生的污泥沉淀主要为碳酸钙，含固率5％左右，可以回收利用作为脱硫系统的脱硫剂，实现资源化有效利用，也可以经脱水处理后作为一般固废处置。

本发明的有益效果：本发明提供的这种脱硫废水的微滤-纳滤-反渗透膜组合处理系统及工艺，成本低，工艺简单，操作方便，工作效率高，产水不仅达到排放标准，而且实现了脱硫废水中无机盐的回收以及资源综合利用，节能环保。

附图说明

图1是本发明提供的脱硫废水的微滤-纳滤-反渗透膜组合处理系统的工艺流程示意图。

附图标记说明：1、脱硫废水三联箱；2、废水收集箱；3、澄清水箱；4、第一反应槽；5、第二反应槽；6、浓缩槽；7、TMF装置；8、NF分盐装置；9、NF产水箱；10、SWRO膜浓缩装置；11、蒸发器；12、污泥水池；13、板框压滤机；14、提升泵；15、循环泵；16、回流管路。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式，进一步阐明本发明。

实施例1：

如图1所示的一种脱硫废水的微滤-纳滤-反渗透膜组合处理系统，包括通过管路依次连接的脱硫废水三联箱1、废水收集箱2、澄清水箱3、第一反应槽4、第二反应槽5、浓缩槽6、TMF装置7、NF分盐装置8、NF产水箱9、SWRO膜浓缩装置10和蒸发器11，所述TMF装置7通过回流管路16与浓缩槽6连接，所述NF分盐装置8的浓水出口通过管路与废水收集箱2连接，所述澄清水箱3和浓缩槽6分别连接至污泥水池12，所述污泥水池12与板框压滤机13连接。所述废水收集箱2内设有空气搅拌器。废水收集箱2内的废水经空气搅拌器充分搅拌、均质混合，空气搅拌器搅拌均匀，效率高。所述废水收集箱2与澄清水箱3之间的管路上设有提升泵4，所述浓缩槽6与TMF装置7之间的管路上设有循环泵15。

本实施例提供的脱硫废水的微滤-纳滤-反渗透膜组合处理系统先对脱硫废水进行预处理，再进行初步软化处理，初步除去废水中的钙、镁重金属离子以及悬浮物，其次采用TMF(管式微滤膜)装置进行错流过滤处理，TMF装置将大分子悬浮物截留，降低了废水硬度，TMF产水经NF(纳滤膜)分盐装置进行分盐处理，在截留二价离子的同时，对脱硫废水中有机小分子同样具有截留作用，使得进入下一段膜浓缩系统的水质得到有效的提高，减轻了后续系统的运行负荷，采用宽流道、大过滤面积的抗污染型纳滤膜元件进行分盐操作，纳滤膜的产水主要为一价的氯化钠溶液，浓水主要为硫酸钠溶液，NF分盐装置有效的提高了后续蒸发结晶系统的工业盐纯度，进一步减少了固体废弃物排放量的同时，实现了资源化综合利用。纳滤的产水送到SWRO(高盐反渗透)膜浓缩装置进行浓缩减量，并去除水中的化学污染物、放射性物质以及细菌等有害物质，使得纳滤产水得到进一步净化，净化后的SWRO产水为净化水，符合零排放标准，可回收利用，SWRO浓水蒸发结晶，最终得到可直接外售的高纯度氯化钠固体。

进一步地，所述第一反应槽4和第二反应槽5内分别设有自动搅拌装置。自动搅拌装置对第一反应槽4和第二反应槽5内废水进行充分搅拌，搅拌后的均质废水反应更加充分，处理效果更好，沉淀率高。另外，所述第一反应槽4和第二反应槽5分别配置有PH监测仪。PH值的精确度直接影响废水处理效果，如果PH值偏离控制范围，将导致废水中重金属沉淀不完全，不能有效去除废水中的重金属离子，PH监测仪能对反应池内PH进行实时监测，严格控制PH值。

实施例2：

在实施例1的基础上，我们还提供了一种脱硫废水的微滤-纳滤-反渗透膜组合处理工艺，结合图1具体阐述工艺过程如下，

步骤a：经预处理后的脱硫废水进入到废水收集箱2进行收集和均质处理，脱硫废水在废水收集箱2内经充分搅拌均质后被输送到澄清水箱3内，废水收集箱内设有空气搅拌器，利用空气搅拌器充分搅拌。向澄清水箱3内添加石灰进行初步软化处理，形成硫酸钙、氢氧化镁的沉淀物，同时氢氧化镁携带二氧化硅形成共沉淀；采用三联箱进行预处理，去除脱硫废水中大部分重金属和悬浮物质。所述三联箱分别依次为中和箱、沉淀箱以及絮凝箱，三联箱基本去除了重金属和悬浮物等杂质。

步骤b：澄清水箱3上层废水自流入第一反应槽4，向第一反应槽4内继续补加氢氧化钠，对PH进行精调，将PH控制在10-12之间，氢氧化镁得到完全沉淀，第一反应槽4反应后的上层第一反应液进入到第二反应槽5内，向第二反应槽5内加入碳酸钠溶液，碳酸钠溶液与第一反应液中残留的钙离子反应形成碳酸钙沉淀；所述第一反应槽4和第二反应槽5内分别设有自动搅拌装置，自动搅拌装置对第一反应槽4和第二反应槽5内废水进行充分搅拌，搅拌后的均质废水反应更加充分，处理效果更好，沉淀率高。所述第一反应槽4和第二反应槽5分别配置有PH监测仪，PH监测仪能对反应池内PH进行实时监测，严格控制PH值。

步骤c：第二反应槽5内反应后得到的上层第二反应液进入浓缩槽6，第二反应液在浓缩槽6内浓缩沉淀，浓缩后的浓缩液经循环泵送入到TMF装置7，TMF装置7在循环泵15的推动下对浓缩液进行错流过滤，过滤后的产水在TMF装置7与浓缩槽6之间循环；

TMF装置7采用错流式管式过滤，代替了传统的沉降和澄清工艺，达到了很好的出水水质，利用微孔膜把废水中的沉淀物分离出来，不需要沉淀物粒径足够大和比重足够大，所以当把物质从溶解状态转化为不溶状态后，是一种更有效的分离方法。

经过一段时间稳定运行后，TMF装置7原水和产水水质分析如下所示，

从关键性硬度等指标可以看出，TMF装置产水中的钙、镁硬度能够控制在50mg/L以内，完全满足后续膜浓缩要求，另外，可以通过提高加药量的方式来补充碱度、降低硬度。

步骤d：循环后的TMF产水经投加盐酸进行PH调整后送至NF分盐装置8进行分质分盐，对TMF产水中的一价和二价盐进行分离，NF产水中主要为一价氯化钠溶液，NF浓水中主要为硫酸钠溶液，NF产水输送至NF产水箱，NF浓水通过管路返回到废水收集箱内继续循环处理；

纳滤装置主要由纳滤膜装置及配套辅助设备组成，主要用于脱硫废水一价、二价离子的分离，以实现盐提纯和回收利用。

纳滤膜进、产水水质分析如下所示:

分析项目	NF进水	NF浓水	NF产水
				电导(ms/cm)	45.6	47.2	15.65
TDS(mg/L)	54020	57260	11720
				Ca2+(mg/L)	270	290	1.66
Mg2+(mg/L)	77.6	82.56	0.5
				Cl-(mg/L)	2622.7	2411.9	5073.8
SO42-(mg/L)	36378.8	38429.9	67.1
				F-(mg/L)	0.5	0.5	0.5
NO3-(mg/L)	50.8	48.7	110.9
				锶(mg/L)	5.01	5.03	ND
钠(mg/L)	19000	19000	3400
				钾(mg/L)	230	240	52.7

纳滤膜能有效的截留二价及高价态离子，而大部分一价离子能有效透过。硫酸根、钙镁离子的脱除率稳定在99％以上。脱硫废水经膜强化软化预处理后，硫酸钠、氯化钠所占总含盐量的比例达到99％以上，纳滤膜可高效截留硫酸盐，从而在产水侧收集得到高纯度的氯化钠溶液。经过纳滤膜的分盐浓缩，杂盐等废弃物质会被大幅度压缩减量，而产水中的氯化钠则可以进入下一步膜浓缩处理单元及蒸发结晶单元，氯化钠提纯后作为优质工业盐出售。

步骤e：NF产水箱9中的NF产水被输送到SWRO膜浓缩装置10进行浓缩减量，并被去除水中的化学污染物、放射性物质以及细菌，SWRO产水被回收利用，SWRO浓水被输送到蒸发器11进行蒸发结晶处理，将得到的固体结晶盐干燥打包。

经过SWRO(高盐水反渗透膜)初步浓缩过后，浓水和产水水质分析如下所示，

经过初步浓缩后，浓水TDS可接近6万mg/L，浓水和产水中的钙镁硬度指标在正常范围内，没有见明显异常，如对产水水质没有特殊要求的话，产水完全可以回收利用。

更进一步地，所述步骤a中澄清水箱3内沉淀以及步骤c中浓缩槽6内沉淀被抽送到污泥水池12，再经板框压滤机13脱水后进行固废处置。澄清水箱3产生的污泥沉淀主要为硫酸钙以及氢氧化镁，经过污泥脱水后作为一般固废处理，浓缩槽6内产生的污泥沉淀主要为碳酸钙，含固率5％左右，可以回收利用作为脱硫系统的脱硫剂，实现资源化有效利用，也可以经脱水处理后作为一般固废处置。

以上例举仅仅是对本发明的举例说明，并不构成对本发明的保护范围的限制，凡是与本发明相同或相似的设计均属于本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.脱硫废水的微滤-纳滤-反渗透膜组合处理系统，其特征在于，包括通过管路依次连接的脱硫废水三联箱（1）、废水收集箱（2）、澄清水箱（3）、第一反应槽（4）、第二反应槽（5）、浓缩槽（6）、TMF装置（7）、NF分盐装置（8）、NF产水箱（9）、SWRO膜浓缩装置（10）和蒸发器（11），所述TMF装置（7）通过回流管路（16）与浓缩槽（6）连接，所述NF分盐装置（8）的浓水出口通过管路与废水收集箱（2）连接，所述澄清水箱（3）和浓缩槽（6）分别连接至污泥水池（12），所述污泥水池（12）与板框压滤机（13）连接。

2.如权利要求1所述的脱硫废水的微滤-纳滤-反渗透膜组合处理系统，其特征在于，所述废水收集箱（2）内设有空气搅拌器。

3.如权利要求1所述的脱硫废水的微滤-纳滤-反渗透膜组合处理系统，其特征在于，所述废水收集箱（2）与澄清水箱（3）之间的管路上设有提升泵（12），所述浓缩槽（6）与TMF装置（7）之间的管路上设有循环泵（15）。

4.如权利要求1所述的脱硫废水的微滤-纳滤-反渗透膜组合处理系统，其特征在于，所述第一反应槽（4）和第二反应槽（5）内分别设有自动搅拌装置。

5.如权利要求1所述的脱硫废水的微滤-纳滤-反渗透膜组合处理系统，其特征在于，所述第一反应槽（4）和第二反应槽（5）分别配置有PH监测仪。

6.脱硫废水的微滤-纳滤-反渗透膜组合处理工艺，其特征在于，包括如下步骤：

步骤ａ：经预处理后的脱硫废水进入到废水收集箱（2）进行收集和均质处理，脱硫废水在废水收集箱（2）内经充分搅拌均质后被输送到澄清水箱（3）内，向澄清水箱（3）内添加石灰进行初步软化处理，形成硫酸钙、氢氧化镁的沉淀物，同时氢氧化镁携带二氧化硅形成共沉淀；

步骤ｂ：澄清水箱（3）上层废水自流入第一反应槽（4），向第一反应槽（4）内继续补加氢氧化钠，对PH进行精调，将PH控制在10-12之间，氢氧化镁得到完全沉淀，第一反应槽（4）反应后的上层第一反应液进入到第二反应槽（5）内，向第二反应槽（5）内加入碳酸钠溶液，碳酸钠溶液与第一反应液中残留的钙离子反应形成碳酸钙沉淀；

步骤ｃ：第二反应槽（5）内反应后得到的上层第二反应液进入浓缩槽（6），第二反应液在浓缩槽（6）内浓缩沉淀，浓缩后的浓缩液经循环泵（15）送入到TMF装置（7），TMF装置（7）在循环泵（15）的推动下对浓缩液进行错流过滤，过滤后的产水送往后端膜浓缩装置，循环泵（15）对浓缩槽（6）中的废液进行内部错流过滤循环；

步骤d：循环后的TMF产水经投加盐酸进行PH调整后送至NF分盐装置（8）进行分质分盐，对TMF产水中的一价和二价盐进行分离，NF产水中主要为一价氯化钠溶液，NF浓水中主要为硫酸钠溶液，NF产水输送至NF产水箱（9），NF浓水通过管路返回到废水收集箱（2）内继续循环处理；

步骤ｅ：NF产水箱（9）中的NF产水被输送到SWRO膜浓缩装置（10）进行浓缩减量，并被去除水中的化学污染物、放射性物质以及细菌，SWRO产水被回收利用，SWRO浓水被输送到蒸发器（11）进行蒸发结晶处理，将得到的固体结晶盐干燥打包。

7.如权利要求６所述的脱硫废水的微滤-纳滤-反渗透膜组合处理工艺，其特征在于，所述步骤ａ中采用三联箱（1）进行预处理，去除脱硫废水中大部分重金属和悬浮物质。

8.如权利要求６所述的脱硫废水的微滤-纳滤-反渗透膜组合处理工艺，其特征在于，所述废水收集箱（2）内设有空气搅拌器，所述第一反应槽（4）和第二反应槽（5）内分别设有自动搅拌装置。

9.如权利要求６所述的脱硫废水的微滤-纳滤-反渗透膜组合处理工艺，其特征在于，所述第一反应槽（4）和第二反应槽（5）分别配置有PH监测仪。

10.如权利要求６所述的脱硫废水的微滤-纳滤-反渗透膜组合处理工艺，其特征在于，所述步骤ａ中澄清水箱（3）内沉淀以及步骤ｃ中浓缩槽（6）内沉淀被抽送到污泥水池（12），再经板框压滤机（13）脱水后进行固废处置。