CN106517569A - 一种脱硫废水零排放处理工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种脱硫废水零排放处理工艺，包括依次相连的调节曝气池、中和箱、反应箱、絮凝箱、澄清箱、高效纤维过滤器、中间水箱、高压平板膜系统和蒸发器。该工艺系统运行稳定，自动化程度高，占地面积小，处理后的脱硫废水，脱盐率可达99%，产水回收率达到93.3%，浓水含盐量可达15%，从而大幅度降低了蒸发系统投资及运行费用。

Description

一种脱硫废水零排放处理工艺

技术领域

本发明涉及废水处理领域，具体是一种脱硫废水零排放处理工艺。

背景技术

脱硫废水主要是锅炉烟气湿法脱硫(石灰石-石膏法或镁法)过程中吸收塔的排放水。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离子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、氯离子以及重金属离子，呈酸性，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。

目前脱硫废水的常规处理方法是化学沉淀法，一般由调节池、三联箱(中和箱、反应箱、絮凝箱合称为三联箱)、澄清池、清水池、污泥处理装置和加药装置六部分组成。

主要原理：在中和箱中，废水的pH值采用投加氢氧化钙的方式进行调节，使废水呈碱性(pH值为9～10)，此过程中大部分重金属形成微溶的氢氧化物从废水中沉淀出来。在中和箱中不能以氢氧化物沉淀的重金属，在反应箱中通过投加有机硫药液，使残余的重金属与有机硫化物形成微溶的化合物，以固体的形式沉淀出来，并加入絮凝剂使水中的悬浮物、沉淀物形成易于沉降的大颗粒絮凝物。在絮凝箱中通过投加助凝剂，加速、加快悬浮物、沉淀物絮凝，提高絮凝效果。通过以上的加药及搅拌，在三联箱出水后，废水就可以进入澄清浓缩池进行泥水的分离。

该工艺可以对脱硫废水中大部分重金属、悬浮物、化学需氧量等污染物进行去除。在实际运行中，由于煤质的变化，通常导致脱硫废水污染物成分复杂多样，水质水量不稳定，且由于在线仪表显示的滞后性，导致药品量不能准确投加，因此三联箱系统很难保证稳定运行，出水水质无法保障。即使三联箱系统稳定运行，由于该系统无法去除废水中的溶解盐分，难以回收利用。随着国家环保要求的不断提高和排放要求的日益严格，我国很多省份（如山东省）的地方排放标准中对全盐量增加了指标限值。脱硫废水经三联箱工艺处理后，一般全盐量在1%（10000mg/L）以上，排放标准对全盐量的限值为1600mg/L，常规处理工艺已经无法满足法规要求。

当前国内已有的脱硫废的零排放工艺有：

1）化学加药软化工艺+微滤+钠离子交换器+超滤+纳滤+海淡膜，海淡膜产水回用。微滤、超滤浓水经压滤机脱水，产生固体废物外运处理，滤液重新进入系统处理。纳滤浓水经冷冻脱硝工艺处理，产生十水合硫酸钠晶体。海淡膜浓水通过蒸发，产生可回用的淡水和浓盐水，浓盐水再经蒸发器、离心机、干燥机处理，得到结晶盐。

该工艺的缺点包括：工艺流程冗长，设备多，系统对操作和控制要求高；钠离子交换器再生产生大量的含盐废水，虽然经系统处理，回收的氯化钠结晶盐可用于钠离子交换树脂的再生，但树脂再生废水在系统中的循环处理，增大了系统处理负荷，增加了膜组件的数量，使系统投资增多；冷冻脱硝工艺还不成熟，对设计操作、材料选择要求严格，运行不稳定；海淡膜能将浓水含盐量由1%浓缩至5%左右，系统产生的浓水较多，蒸发投资较高；卷式膜抗污染能力差，系统易污堵。

2）另一种零排放工艺系统包括烟道加热器、蒸发器和换热器，系统利用火电厂烟道余热，将脱硫废水温度加热后，进入蒸发器进行真空闪蒸，蒸发后的含盐产物直接排入脱硫石膏库，蒸出水回用。

该工艺的缺点包括：脱硫废水含盐量高，腐蚀性大，对烟道换热器材质要求高；脱硫废水硬度高，高温下容易结垢，影响烟道换热器的传热效率；该系统利用了烟道余温，锅炉系统排烟温度过低，容易对烟道形成酸腐蚀，增大排烟阻力；系统的重金属和杂质富集于蒸发后的含盐浆液中，进入脱硫石膏库后，对脱硫系统石膏质量造成影响。

有鉴于此，需要开发一种高效的脱硫废水零排放处理工艺。

发明内容

本发明的目的在于提供一种脱硫废水零排放处理工艺，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种脱硫废水零排放处理工艺，包括依次相连的调节曝气池、中和箱、反应箱、絮凝箱、澄清箱、高效纤维过滤器、中间水箱、高压平板膜系统和蒸发器，处理步骤如下：

1）脱硫废水进入调节曝气池内，经调节水量、均衡水质后，被泵送入中和箱内；

2）向中和箱内添加氢氧化钙悬浊液，调节中和箱内的废水呈碱性，以将大部分重金属以微溶的氢氧化物的形式从沸水中沉淀下来，经过中和箱处理后的废水进入反应箱内；

3）向反应箱内添加TMT15有机硫药液，废水中的Pb²⁺、Hg²⁺与TMT15有机硫药液反应形成难溶的硫化物并沉积下来，经过反应箱处理后的废水进入絮凝箱内；

4）向絮凝箱内添加絮凝剂FeClSO₄，絮凝剂FeClSO₄使废水中的许多细小而分散的颗粒和胶体物质凝聚成大颗粒而沉积下来，与此同时，向絮凝箱内添加纯碱碳酸钠，使废水中的钙镁离子形成碳酸盐沉淀，以调节废水的硬度，经过絮凝箱处理后的废水溢流进入澄清箱；

5）在絮凝箱的出口端添加作为助凝剂的阳离子高分子聚合电解质PAM，阳离子高分子聚合电解质PAM随废水流入澄清箱；

6）废水在澄清箱内沉淀分层，上层的上清液送入高效纤维过滤器，下层的污泥大部分送入压滤机内，小部分送入澄清箱，污泥被压滤机脱水处理后产生泥饼和压滤液，泥饼外运处置，压滤液送入中和箱内；

7）高效纤维过滤器去除废水中的粒径大于5微米的杂质，并将处理后的废水送入中间水箱贮存；

8）中间水箱内的废水经柱塞泵加压后被送入高压平板膜系统，高压平板膜系统对废水进行处理，获得的产水送入产水箱内暂存，获得的浓水送入蒸发器；

9）蒸发器对浓水进行蒸发，获得结晶盐和蒸出水，蒸出水送入产水箱内。

作为本发明进一步的方案：所述中和箱、反应箱和絮凝箱组成三联箱，且三联箱的材质为玻璃钢，中和箱、反应箱和絮凝箱顶部均设置有搅拌机和投药口。

作为本发明再进一步的方案：步骤2）中调节中和箱内的废水PH为9.0～9.5。

作为本发明再进一步的方案：所述澄清箱内设置有搅拌机和刮泥机。

作为本发明再进一步的方案：所述高压平板膜系统采用反渗透膜组件。

作为本发明再进一步的方案：所述高压平板膜系统的压力为90bar、160bar或200bar。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1）三联箱选用玻璃钢材质。传统的三联箱箱体采用碳钢板焊接而成，容易老化、生锈，内部防腐结构易脱离，且不利于清洗和检修。玻璃钢化学性质稳定，机械强度高，耐腐蚀，箱内不需要另做防腐处理。

2）本技术方案采用高压平板膜系统作为脱盐的核心处理单元。该膜元件对全盐量的去除率达到99%以上，浓水含盐量可达15%，极大地降低浓缩液的体积，浓水产生量是海淡膜系统的三分之一。

3）由于高压平板膜系统对废水的浓缩作用，大大降低后续的蒸发量，降低整体工艺的投资和运行费用。

4）所述高压平板膜组件具有耐高压、抗污染和使用寿命长的特性，能够对脱硫废水中的COD、盐分、氨氮等污染物同时进行去除。高压平板膜元件采用特殊改性的反渗透膜片，膜分离功能层更厚、电负性更低、膜表面更光滑、亲水效果更好，具有更强的抗污染和耐高压性能。相比传统膜片，具有更长的使用寿命。该膜元件采用更宽的流体通道（2.5mm），雷诺数>2500具有更优异的流体湍流效果，膜片自清洗效果更好，压力损耗低（0.1～0.2bar/m²）。

4）所述高压平板膜系统采用电动针型阀进行系统压力控制，针型阀比其他类型的阀门能够耐受更大的压力，密封性能好，且精度更高。

5）所述高压平板膜组件采用标准化设计，易于拆卸维护，打开组件可以轻松检查维护任何一片过滤膜片及其它部件，维修简单；组件内部任何单个部件均允许单独更换。过滤部分由多个过滤膜片及导流盘装配而成，当膜片需要更换时可进行单个更换，对于过滤性能好的膜片仍可继续使用，最大程度降低膜片更换成本。

6）本技术方案可实现全自动化控制，系统易于维护，减少人力成本。

7）建设周期短，调试、启动迅速。高压平板膜系统的建设主要为机械加工，规模很小，建设速度快。设备运抵现场后只需两周左右的时间安装调试工作就可完成。

8）占地面积小。高压平板膜系统为集成式安装，附属构筑物及设施也是一些小型构筑物，占地面积很小。

9）浓缩倍数高，产水率高达93.3%。

附图说明

图1为脱硫废水零排放处理工艺的结构示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明的技术方案作进一步详细地说明。

请参阅图1，一种脱硫废水零排放处理工艺，包括依次相连的调节曝气池、中和箱、反应箱、絮凝箱、澄清箱、高效纤维过滤器、中间水箱、高压平板膜系统和蒸发器，处理步骤如下：

1）脱硫废水进入调节曝气池内，经调节水量、均衡水质后，被泵送入中和箱内；

2）向中和箱内添加氢氧化钙悬浊液，调节中和箱内的废水呈碱性，以将大部分重金属以微溶的氢氧化物的形式从沸水中沉淀下来，经过中和箱处理后的废水进入反应箱内，一般情况下3价重金属离子比2价离子更容易沉淀，当pH值达到9.0～9.5时，大多数重金属离子均形成了难溶氢氧化物，同时氢氧化钙悬浊液中的Ca²⁺还能与废水中的部分F^-反应，生成难溶的CaF₂；与As³⁺络合生成Ca(AsO₃)₂等难溶物质；

3）向反应箱内添加TMT15有机硫药液，废水中的Pb²⁺、Hg²⁺与TMT15有机硫药液反应形成难溶的硫化物并沉积下来，经过反应箱处理后的废水进入絮凝箱内；

4）向絮凝箱内添加絮凝剂FeClSO₄，絮凝剂FeClSO₄使废水中的许多细小而分散的颗粒和胶体物质凝聚成大颗粒而沉积下来，与此同时，向絮凝箱内添加纯碱碳酸钠，使废水中的钙镁离子形成碳酸盐沉淀，以调节废水的硬度，经过絮凝箱处理后的废水溢流进入澄清箱；

5）在絮凝箱的出口端添加作为助凝剂的阳离子高分子聚合电解质PAM，阳离子高分子聚合电解质PAM随废水流入澄清箱，作为助凝剂的阳离子高分子聚合电解质PAM能够降低颗粒的表面张力，强化颗粒的长大过程，进一步促进氢氧化物和硫化物的沉淀，使细小的絮凝物慢慢变成更大、更容易沉积的絮状物，同时脱硫废水中的悬浮物也沉降下来；

6）废水在澄清箱内沉淀分层，上层的上清液送入高效纤维过滤器，下层的污泥大部分送入压滤机内，小部分送入澄清箱，作为接触污泥提供沉淀所需的晶核，污泥被压滤机脱水处理后产生泥饼和压滤液，泥饼外运处置，压滤液送入中和箱内，以继续进行处理，所述澄清箱内设置有搅拌机和刮泥机；

7）高效纤维过滤器去除废水中的粒径大于5微米的杂质，并将处理后的废水送入中间水箱贮存；

8）中间水箱内的废水经柱塞泵加压后被送入高压平板膜系统，高压平板膜系统对废水进行处理，获得的产水送入产水箱内暂存，产水达到回用标准，能够作为回用水，获得的浓水送入蒸发器，其中，优选的，所述高压平板膜系统采用反渗透膜组件，所述高压平板膜系统的压力为90bar、160bar或200bar；

9）蒸发器对浓水进行蒸发，获得结晶盐和蒸出水，蒸出水送入产水箱内，蒸出水水质满足回用标准，能够作为回用水，产生的结晶盐主要成分为氯化钠和微量硫酸钠，可以作为工业盐出售。

所述中和箱、反应箱和絮凝箱组成三联箱，且三联箱的材质为玻璃钢，中和箱、反应箱和絮凝箱顶部均设置有搅拌机和投药口。

所述高压平板膜系统，废水通过膜芯与高压容器的间隙到达膜元件底部，均匀布流进入导流盘，在导流盘表面以雷达扫描方式流动，从投币式切口进入下一组导流盘和膜片，在整个膜柱内呈涡流状流动，产水通过中心管排出膜元件。导流盘特殊的力学设计使液体流经遇凸点碰撞时形成湍流，增加自清洗功能，有效避免膜堵塞和浓差极化现象，延长膜片的使用寿命；清洗时也容易将膜片上的积垢洗净，更加耐污染。所述高压平板膜系统采用电动针型阀进行系统压力控制。

本发明的有益效果如下：

1）三联箱选用玻璃钢材质。传统的三联箱箱体采用碳钢板焊接而成，容易老化、生锈，内部防腐结构易脱离，且不利于清洗和检修。玻璃钢化学性质稳定，机械强度高，耐腐蚀，箱内不需要另做防腐处理。

2）本技术方案采用高压平板膜系统作为脱盐的核心处理单元。该膜元件对全盐量的去除率达到99%以上，浓水含盐量可达15%，极大地降低浓缩液的体积，浓水产生量是海淡膜系统的三分之一。

3）由于高压平板膜系统对废水的浓缩作用，大大降低后续的蒸发量，降低整体工艺的投资和运行费用。

4）所述高压平板膜组件具有耐高压、抗污染和使用寿命长的特性，能够对脱硫废水中的COD、盐分、氨氮等污染物同时进行去除。高压平板膜元件采用特殊改性的反渗透膜片，膜分离功能层更厚、电负性更低、膜表面更光滑、亲水效果更好，具有更强的抗污染和耐高压性能。相比传统膜片，具有更长的使用寿命。该膜元件采用更宽的流体通道（2.5mm），雷诺数>2500具有更优异的流体湍流效果，膜片自清洗效果更好，压力损耗低（0.1～0.2bar/m²）。

4）所述高压平板膜系统采用电动针型阀进行系统压力控制，针型阀比其他类型的阀门能够耐受更大的压力，密封性能好，且精度更高。

5）所述高压平板膜组件采用标准化设计，易于拆卸维护，打开组件可以轻松检查维护任何一片过滤膜片及其它部件，维修简单；组件内部任何单个部件均允许单独更换。过滤部分由多个过滤膜片及导流盘装配而成，当膜片需要更换时可进行单个更换，对于过滤性能好的膜片仍可继续使用，最大程度降低膜片更换成本。

6）本技术方案可实现全自动化控制，系统易于维护，减少人力成本。

7）建设周期短，调试、启动迅速。高压平板膜系统的建设主要为机械加工，规模很小，建设速度快。设备运抵现场后只需两周左右的时间安装调试工作就可完成。

8）占地面积小。高压平板膜系统为集成式安装，附属构筑物及设施也是一些小型构筑物，占地面积很小。

9）浓缩倍数高，产水率高达93.3%。

上面对本发明的较佳实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域的普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。

Claims (6)

1. 一种脱硫废水零排放处理工艺，其特征在于，包括依次相连的调节曝气池、中和箱、反应箱、絮凝箱、澄清箱、高效纤维过滤器、中间水箱、高压平板膜系统和蒸发器，处理步骤如下：

1）脱硫废水进入调节曝气池内，经调节水量、均衡水质后，被泵送入中和箱内；

2）向中和箱内添加氢氧化钙悬浊液，调节中和箱内的废水呈碱性，以将大部分重金属以微溶的氢氧化物的形式从沸水中沉淀下来，经过中和箱处理后的废水进入反应箱内；

3）向反应箱内添加TMT15有机硫药液，废水中的Pb²⁺、Hg²⁺与TMT15有机硫药液反应形成难溶的硫化物并沉积下来，经过反应箱处理后的废水进入絮凝箱内；

4）向絮凝箱内添加絮凝剂FeClSO₄，絮凝剂FeClSO₄使废水中的许多细小而分散的颗粒和胶体物质凝聚成大颗粒而沉积下来，与此同时，向絮凝箱内添加纯碱碳酸钠，使废水中的钙镁离子形成碳酸盐沉淀，以调节废水的硬度，经过絮凝箱处理后的废水溢流进入澄清箱；

5）在絮凝箱的出口端添加作为助凝剂的阳离子高分子聚合电解质PAM，阳离子高分子聚合电解质PAM随废水流入澄清箱；

6）废水在澄清箱内沉淀分层，上层的上清液送入高效纤维过滤器，下层的污泥大部分送入压滤机内，小部分送入澄清箱，污泥被压滤机脱水处理后产生泥饼和压滤液，泥饼外运处置，压滤液送入中和箱内；

7）高效纤维过滤器去除废水中的粒径大于5微米的杂质，并将处理后的废水送入中间水箱贮存；

8）中间水箱内的废水经柱塞泵加压后被送入高压平板膜系统，高压平板膜系统对废水进行处理，获得的产水送入产水箱内暂存，获得的浓水送入蒸发器；

9）蒸发器对浓水进行蒸发，获得结晶盐和蒸出水，蒸出水送入产水箱内。

2.根据权利要求1所述的脱硫废水零排放处理工艺，其特征在于，所述中和箱、反应箱和絮凝箱组成三联箱，且三联箱的材质为玻璃钢，中和箱、反应箱和絮凝箱顶部均设置有搅拌机和投药口。

3.根据权利要求1或2所述的脱硫废水零排放处理工艺，其特征在于，步骤2）中调节中和箱内的废水PH为9.0～9.5。

4.根据权利要求3所述的脱硫废水零排放处理工艺，其特征在于，所述澄清箱内设置有搅拌机和刮泥机。

5.根据权利要求4所述的脱硫废水零排放处理工艺，其特征在于，所述高压平板膜系统采用反渗透膜组件。

6.根据权利要求5所述的脱硫废水零排放处理工艺，其特征在于，所述高压平板膜系统的压力为90bar、160bar或200bar。