CN106045169A - 实现燃煤电厂烟气脱硫废水零排放的处理系统和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种实现燃煤电厂烟气脱硫废水零排放的处理系统和方法。所述处理系统包括调节池、管式微滤膜装置、一级反渗透膜装置、二级反渗透膜装置和蒸发结晶装置。所述处理方法包括：1)废水调节pH值至10～12，去除Ca2+和Mg2+；2)将废水通入管式微滤膜装置，实现粒径大于0.05μm的悬浮固体颗粒的去除，且出水水质达到反渗透膜进水水质要求；3)出水通入一级反渗透膜装置，去除溶解盐类、胶体和有机物；4)经处理后的出水中的淡水回用，浓水进入二级反渗透膜装置进一步去除废水中残余的溶解盐类、胶体和有机物；5)经二级反渗透膜装置处理后的出水中的淡水回用，浓水通过蒸发、结晶进行进一步处理，实现废水零排放。

Description

实现燃煤电厂烟气脱硫废水零排放的处理系统和方法
技术领域
本发明属于工业废水处理技术领域，具体涉及一种实现燃煤电厂烟气脱硫废水零排放的处理系统和方法。
背景技术
我国的电源结构以火电为主，2013年火电发电量约占全年总发电量的78.58％，其中燃煤火电发电量约占全年总发电量的74.1％。火电厂煤等化石燃料的大量燃烧造成了严重的环境问题，而二氧化硫的排放尤为引人关注。在众多烟气脱硫方法中，石灰石-石膏湿法烟气脱硫是目前世界上技术最成熟、应用最广泛的一种脱硫技术，该技术在实现烟气脱硫的同时，也产生了大量高含盐量、高腐蚀性的脱硫废水，该部分废水若得不到妥善处置，那么燃煤火电厂废水零排放的目标就难以实现。
目前常用的脱硫废水零排放工艺主要有蒸发池、与飞灰混合及烟道蒸发等；但是蒸发池需要作防渗处理，且当废水处理量大时，所需土地面积增加，处理成本增加；与飞灰混合则限制了飞灰的进一步利用；而烟道蒸发则由于脱硫废水中的大颗粒物质可能会造成喷嘴的堵塞与磨损，造成喷嘴雾化效果下降；脱硫废水不能完全蒸发可能造成烟道的腐蚀穿孔。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提供一种新型的实现燃煤电厂烟气脱硫废水零排放的处理系统和方法，以期在一定程度上解决上述技术问题。
为实现上述目的，本发明一方面提供一种实现燃煤电厂烟气脱硫废水零排放的处理系统，包括调节池、管式微滤膜装置、一级反渗透膜装置、二级反渗透膜装置和蒸发结晶装置；
所述调节池用于调节废水的pH值及去除废水中的Ca2+和Mg2+；
所述管式微滤膜装置用于过滤去除废水中粒径大于0.05μm的悬浮固体颗粒；
所述一级反渗透膜装置和所述二级反渗透膜装置用于去除废水中的溶解盐类、胶体和有机物；
所述蒸发结晶装置用于进一步净化剩余废水，实现废水零排放。
本发明另一方面提供一种利用前述处理系统实现燃煤电厂烟气脱硫废水零排放的处理方法，包括：
1)将待处理的废水通入调节池调节pH值至10～12，同时去除废水中的Ca2+和Mg2+；
2)将经步骤1)处理后的废水通入管式微滤膜装置，通过管式微滤膜的错流过滤实现废水中粒径大于0.05μm的悬浮固体颗粒的去除，且出水水质达到反渗透膜进水水质要求；
3)经管式微滤膜装置处理后的出水通入一级反渗透膜装置，去除废水中的溶解盐类、胶体和有机物；
4)经一级反渗透膜装置处理后的出水包括浓水和淡水，其中出水中的淡水回用，浓水进入二级反渗透膜装置继续处理，进一步去除废水中残余的溶解盐类、胶体和有机物；
5)经二级反渗透膜装置处理后的出水包括浓水和淡水，其中出水中的淡水回用，浓水通过蒸发、结晶进行进一步处理，实现废水零排放。
步骤1)中，所述调节池优选投加药品为Na2CO3、NaOH、PAM(聚丙烯酰胺)和PAC(聚合氯化铝)的组合；更优选地，其中Na2CO3投加量为4000-5000mg/L，NaOH投加量为2000-4000mg/L，PAC投加量为0-100mg/L，PAM投加量为0-2mg/L。
步骤2)中，所述管式微滤膜装置优选包括微滤膜、清洗箱、清洗泵、循环泵和浓缩池；所述管式微滤膜装置接受进水的悬浮颗粒的范围优选：TSS>2000ppm；所述微滤膜的滤膜孔径不大于0.05μm，优选Dura-flow公司生产的管式微滤膜(简称DF膜)。所述管式微滤膜装置在工作时无需投加任何药剂。其中，优选地，所述管式微滤膜装置出水作为一级反渗透膜装置的进水，设计压力最高达90bar，浓水电导率可达100ms/cm，总溶解固体(TDS)可达100000mg/L；淡水电导率小于1000us/cm，可作为工业水回用或其他回用。
优选地，所述一级反渗透膜装置浓水作为二级反渗透膜装置进水，最高设计压力为160bar，浓水电导率可达150-200ms/cm，总溶解固体(TDS)可达200000mg/L，淡水电导率小于1000us/cm，可作为工业水回用或其他回用。
本发明经过两级反渗透膜系统出水总回收率可达80％以上，剩余的不足20％浓水通过“蒸发、结晶”进一步处理，实现废水零排放。
本发明具有下述有益效果：
本发明的实现燃煤电厂烟气脱硫废水零排放的处理系统和方法，相比现有技术具有工艺流程简单，占地面积小，运行效果稳定，出水水质高，处理费用低等优势，可广泛应用于电厂烟气脱硫废水的处理。
附图说明
图1是本发明的处理方法的流程图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明作进一步的详细说明。
本发明提供一种实现燃煤电厂烟气脱硫废水零排放的处理系统，包括调节池、管式微滤膜装置、一级反渗透膜装置、二级反渗透膜装置和蒸发结晶装置；
所述调节池用于调节废水的pH值及去除废水中的Ca2+和Mg2+；
所述管式微滤膜装置用于过滤去除废水中粒径大于0.05μm的悬浮固体颗粒；
所述一级反渗透膜装置和所述二级反渗透膜装置用于去除废水中的溶解盐类、胶体和有机物；
所述蒸发结晶装置用于进一步净化剩余废水，实现废水零排放。
本发明还提供一种利用前述处理系统实现燃煤电厂烟气脱硫废水零排放的处理方法，包括：
1)将待处理的废水通入调节池调节pH值至10～12，同时去除废水中的Ca2+和Mg2+；
2)将经步骤1)处理后的废水通入管式微滤膜装置，通过管式微滤膜的错流过滤实现废水中粒径大于0.05μm的悬浮固体颗粒的去除，且出水水质达到反渗透膜进水水质要求；
3)经管式微滤膜装置处理后的出水通入一级反渗透膜装置，去除废水中的溶解盐类、胶体和有机物；
4)经一级反渗透膜装置处理后的出水包括浓水和淡水，其中出水中的淡水回用，浓水进入二级反渗透膜装置继续处理，进一步去除废水中残余的溶解盐类、胶体和有机物；
5)经二级反渗透膜装置处理后的出水包括浓水和淡水，其中出水中的淡水回用，浓水通过蒸发、结晶进行进一步处理，实现废水零排放。
本发明的处理方法流程请参阅附图1。
具体运行方式如下：
废水首先进入调节池，调节pH和去除Ca2+、Mg2+离子；出水进入管式微滤膜装置；经管式微滤膜处理后的出水进入一级反渗透膜装置，其中一级反渗透膜的淡水直接回用，浓水进入二级反渗透膜装置；二级反渗透膜的淡水直接回用，浓水经过蒸发、结晶后回用。
两级反渗透膜系统出水总回收率可达80％以上，剩余的不足20％浓水通过“蒸发、结晶”进一步处理，实现废水零排放。
本发明的原理为：调节废水pH，使废水水质满足微滤膜进水要求，然后经微滤膜处理后的出水水质达到反渗透膜的进水水质要求；省去超滤和纳滤设施；使整个废水净化系统在精简废水处理设施的同时实现废水零排放。
下面举两个具体实施例以进一步说明本发明的处理方法及应用效果。
实施例1
选取某电厂的脱硫废水为处理对象，处理水量为0.4m3/h；以本发明的处理系统和方法进行处理。
处理系统包括调节池、管式微滤膜装置、一级反渗透膜装置、二级反渗透膜装置和蒸发结晶装置。
具体处理方法如下：
1)将废水通入调节池，调节废水的pH至11，去除Ca2+、Mg2+离子，其出水浓度分别小于20mg/L，100mg/L，其中，投加的药品为碳酸钠5208mg/L、氢氧化钠2083mg/L、聚合氯化铝(PAC)50mg/L及聚丙烯酰胺(PAM)1mg/L；
2)将经步骤1)处理后的废水通入管式微滤膜装置，通过管式微滤膜的错流过滤实现废水中粒径大于0.05μm的悬浮固体颗粒的去除，且出水水质达到反渗透膜进水水质要求；其中，膜单只面积0.14m2，使用数量8支，组装形式为串联，孔径0.05μm，设计通量为300L/(m2/h)，实际运行为430L/(m2/h)，循环流速5m/s，进水循环泵1台，流量6m3/h，扬程32m，反洗缓冲柱15L；
3)经管式微滤膜装置处理后的出水通入一级反渗透膜装置，去除废水中的溶解盐类、胶体和有机物；一级反渗透系统设计压力为90bar；
4)经一级反渗透膜装置处理后的出水包括浓水和淡水，其中出水中的淡水回用，浓水进入二级反渗透膜装置继续处理，进一步去除废水中残余的溶解盐类、胶体和有机物；二级反渗透系统设计压力为160bar；
5)经二级反渗透膜装置处理后的出水包括浓水和淡水，其中出水中的淡水回用，浓水通过蒸发、结晶进行进一步处理，实现废水零排放。
本发明的处理结果如下：
进水指标为：Ca2+、Mg2+离子浓度分别为840mg/L，2568mg/L
出水指标为：Ca2+、Mg2+离子浓度分别为24mg/L，31.2mg/L，淡水电导率为800us/cm，达到了工业水回用要求；且回收率达到82％。剩余18％浓水通过“蒸发、结晶”进一步处理，实现废水零排放。
从上述结果可以看出，DF膜出水污水水质指标(SDI)为4，满足反渗透膜的进水要求，因此不需要引入超滤、纳滤等设施对DF膜出水做进一步处理。本发明中脱硫废水经DF膜和一级、二级反渗透膜处理后，回用率达到82％，剩余18％浓水经“蒸发、结晶”进一步处理后，真正实现了废水零排放。本发明的处理系统和方法，工艺流程简单，占地面积小，运行效果稳定，出水水质高，处理费用低，可广泛应用于电厂烟气脱硫废水的处理。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种实现燃煤电厂烟气脱硫废水零排放的处理系统，其特征在于，包括调节池、管式微滤膜装置、一级反渗透膜装置、二级反渗透膜装置和蒸发结晶装置；
所述调节池用于调节废水的pH值及去除废水中的Ca2+和Mg2+；
所述管式微滤膜装置用于过滤去除废水中粒径大于0.05μm的悬浮固体颗粒；
所述一级反渗透膜装置和所述二级反渗透膜装置用于去除废水中的溶解盐类、胶体和有机物；
所述蒸发结晶装置用于进一步净化剩余废水，实现废水零排放。
2.一种实现燃煤电厂烟气脱硫废水零排放的处理方法，其特征在于，包括：
1)将待处理的废水通入调节池调节pH值至10～12，同时去除废水中的Ca2+和Mg2+；
2)将经步骤1)处理后的废水通入管式微滤膜装置，通过管式微滤膜的错流过滤实现废水中粒径大于0.05μm的悬浮固体颗粒的去除，且出水水质达到反渗透膜进水水质要求；
3)经管式微滤膜装置处理后的出水通入一级反渗透膜装置，去除废水中的溶解盐类、胶体和有机物；
4)经一级反渗透膜装置处理后的出水包括浓水和淡水，其中出水中的淡水回用，浓水进入二级反渗透膜装置继续处理，进一步去除废水中残余的溶解盐类、胶体和有机物；
5)经二级反渗透膜装置处理后的出水包括浓水和淡水，其中出水中的淡水回用，浓水通过蒸发、结晶进行进一步处理，实现废水零排放。
3.根据权利要求2所述的处理方法，其特征在于，步骤1)中，所述调节池投加药品为Na2CO3、NaOH、PAM和PAC的组合。
4.根据权利要求3所述的处理方法，其特征在于，其中Na2CO3投加量为4000-5000mg/L，NaOH投加量为2000-4000mg/L，PAC投加量为0-100mg/L，PAM投加量为0-2mg/L。
5.根据权利要求2所述的处理方法，其特征在于，步骤2)中，所述管式微滤膜装置包括微滤膜、清洗箱、清洗泵、循环泵和浓缩池；所述管式微滤膜装置接受进水的悬浮颗粒的范围为：TSS>2000ppm；所述微滤膜的滤膜孔径不大于0.05μm。
6.根据权利要求5所述的处理方法，其特征在于，所述微滤膜为DF膜。
7.根据权利要求2所述的处理方法，其特征在于，其中，所述一级反渗透膜装置的设计压力为90bar。
8.根据权利要求2所述的处理方法，其特征在于，所述二级反渗透膜装置的设计压力为160bar。
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