CN106746128A - 烟气脱硫废水分级分质处理方法和系统 - Google Patents

烟气脱硫废水分级分质处理方法和系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种烟气脱硫废水分级分质处理方法和系统，该方法包括：A、通过水软化装置，去除脱硫废水中重金属离子及悬浮物；B、将步骤A中的上清液通过超滤装置；C、将步骤B中的上清液通过纳滤装置，将非一价离子和一价离子分离，得到纳滤清液和纳滤浓液；D、对步骤C中得到的纳滤清液和纳滤浓液分别通过反渗透装置，得到第一、第二反渗透浓液和净化水；E、去除步骤D后得到的第一、第二反渗透浓液中的硅胶类物质；F、通过蒸发浓缩，得到钠钾粗盐、钙镁粗盐和净化水。本发明采用两级水软化、两级膜处理以及两级蒸发浓缩的处理方法，形成S2M2E2处理工艺，减小了烟气脱硫废水处理过程过滤膜的堵塞和蒸发器的结垢，提高了产物利用率和处理能效。

Description

烟气脱硫废水分级分质处理方法和系统
技术领域
本发明涉及废水处理技术领域，尤其涉及一种烟气脱硫废水分级分质处理方法和系统。
背景技术
脱硫废水的杂质来自烟气和脱硫用的石灰石，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控制的第一类污染物，由于废水大量循环，废水中盐分浓缩、杂质富集，脱硫废水处理难度大，处理成本高，形成水污染严重。
烟气脱硫工艺决定了脱硫废水悬浮物浓度大，Ca2+、Mg2+、Na+、K+等阳离子和SO4 2-、CO3 2-、SiO3 2-、Cl-等阴离子含量高，并且存在大量的硅胶类物质，同时具有水质波动范围大等特点。目前对烟气脱硫废水主要采用膜处理，存在以下问题：(1)不同程度的膜堵塞；(2)蒸发过程中的结垢现象；(3)能耗较大；(4)产物利用价值较低。因此提供一种能解决上述问题的烟气脱硫废水分级分质处理系统是目前需要解决的问题。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种烟气脱硫废水分级分质处理方法和系统，旨在提供一种产物利用率高且能减小过滤膜堵塞的烟气脱硫废水分级分质处理方法。
为实现上述目的，本发明提供的一种烟气脱硫废水分级分质处理方法包括以下步骤：
A、通过水软化装置，去除脱硫废水中重金属离子及悬浮物；
B、将步骤A中得到的上清液通过超滤装置；
C、将步骤B中得到的上清液通过纳滤装置，将非一价离子和一价离子分离，得到纳滤清液和纳滤浓液；
D、对步骤C中得到的纳滤清液和纳滤浓液分别通过反渗透装置，得到第一反渗透浓液、第二反渗透浓液和净化水；
E、吸附步骤D后得到的反渗透浓液中的硅胶类物质；
F、通过蒸发浓缩，得到钠钾粗盐、钙镁粗盐和净化水。
优选地，所述通过两级水软化的步骤具体包括：
A1、一级水软化，添加NaOH调节脱硫废水PH，并加入聚合氯化铝和聚丙烯酰胺，过滤得到第一上清液和第一污泥；
A2、二级水软化，在第一上清液中加入Na2CO3，调节并稳定PH，加入重金属捕捉剂、聚合氯化铝和聚丙烯酰胺，过滤得到第二上清液和第二污泥。
优选地，所述步骤E具体为：对步骤D中得到的第一反渗透浓液和第二反渗透浓液分别进行活性炭吸附处理，得到第一过滤水和第二过滤水。
优选地，所述步骤F具体为：
F1、在常压以及温度≥100℃的条件下利用第一蒸汽对步骤E中产生的第一过滤水进行蒸发浓缩，产生第二蒸汽、高温凝结水和钠钾粗盐。
优选地，所述步骤F具体为：
F2、利用第二蒸汽和高温凝结水，对第二过滤水在真空以及温度≤55℃的条件下进行蒸发浓缩，得到第一低温凝结水、第三蒸汽和钙镁粗盐。
优选地，所述烟气脱硫废水分级分质处理方法还包括：
G、净化水回收，步骤F2产生的第三蒸汽进入乏汽冷凝器，采用步骤D中产生的净化水冷却，得到的不凝气体经真空抽气器排空，而产生的第二低温凝结水与第一低温凝结水并入已经得到的净化水的净水箱中。
本发明还供一种烟气脱硫废水分级分质处理系统，所述烟气脱硫废水分级分质处理系统包括：
水软化装置，用于去除脱硫废水中重金属离子及悬浮物的；
超滤装置，用于过滤水软化装置的上清液；
纳滤装置，用于过滤超滤装置的上清液，以将非一价离子和一价离子分离，得到纳滤清液和纳滤浓液；
反渗透装置，用于分别过滤所述纳滤装置的纳滤清液和纳滤浓液，得到第一反渗透浓液、第二反渗透浓液和净化水；
吸附装置，用于吸附反渗透装置的反渗透浓液中的硅胶类物质；
蒸发浓缩装置，用于通过蒸发浓缩，得到钠钾粗盐、钙镁粗盐和净化水；
所述水软化装置、超滤装置、纳滤装置、反渗透装置、吸附装置和蒸发浓缩装置之间依次连接。
优选地，所述水软化装置具体包括：
第一水软化装置，设置有用于添加NaOH、聚合氯化铝和聚丙烯酰胺的入口，用于过滤得到第一上清液和第一污泥；
第二水软化装置，设置有用于向第一上清液添加Na2CO3、重金属捕捉剂、聚合氯化铝和聚丙烯酰胺的入口，用于过滤得到第二上清液和第二污泥。
优选地，所述烟气脱硫废水分级分质处理系统还包括净化装置，所述净化装置包括乏汽冷凝器和净水箱，所述乏气冷凝器与所述净水箱相连，所述乏气冷凝器用于冷却蒸发浓缩装置中产生的蒸汽，所述净水箱用于收集蒸发浓缩装置产生的第一低温凝结水和乏气冷凝器产生的第二低温凝结水。
优选地，所述净化装置还包括真空抽气器，所述真空抽气器与所述乏气冷凝器相连，所述真空抽气器用于排空所述乏气冷凝器产生的不凝气体。
本发明所述的烟气脱硫废水分级分质处理方法包括以下步骤：A、通过水软化装置，去除脱硫废水中重金属离子及悬浮物；B、将步骤A中得到的上清液通过超滤装置；C、将步骤B中得到的上清液通过纳滤装置，将非一价离子和一价离子分离，得到纳滤清液和纳滤浓液；D、对步骤C中得到的纳滤清液和纳滤浓液分别通过反渗透装置，得到第一反渗透浓液、第二反渗透浓液和净化水；E、去除步骤D后得到的第一反渗透浓液和第二反渗透浓液中的硅胶类物质；F、通过蒸发浓缩，得到钠钾粗盐、钙镁粗盐和净化水。本发明可减小烟气脱硫废水处理过程中过滤膜的堵塞，提高产物利用率。
附图说明
图1为本发明实施例中烟气脱硫废水分级分质处理方法的流程示意图；
图2为本发明实施例中烟气脱硫废水分级分质处理系统示意图。
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
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、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。
需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
另外，在本发明中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
另外，本发明各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
为了更好的说明本申请的技术方案，本文先对烟气脱硫废水分级分质处理方法进行说明。请参照图1，在一实施例中，本实施例中所述烟气脱硫废水分级分质处理方法的步骤包括：
A、通过水软化装置，去除脱硫废水中重金属离子及悬浮物；
B、将步骤A中得到的上清液通过超滤装置；
C、将步骤B中得到的上清液通过纳滤装置，将非一价离子和一价离子分离，得到纳滤清液和纳滤浓液；
D、对步骤C中得到的纳滤清液和纳滤浓液分别通过反渗透装置，得到第一反渗透浓液、第二反渗透浓液和净化水；
E、去除步骤D后得到的反渗透浓液中的硅胶类物质；
F、通过蒸发浓缩，得到钠钾粗盐、钙镁粗盐和净化水。
其中，所述步骤A中的通过两级软化的具体步骤为：
A1、一级水软化，添加NaOH调节脱硫废水pH，并加入聚合氯化铝和聚丙烯酰胺，搅拌、静置，过滤得到第一上清液a1和第一污泥a2；
A2、二级水软化，在第一上清液a1中加入Na2CO3，调节并稳定pH，加入重金属捕捉剂、聚合氯化铝和聚丙烯酰胺，过滤得到第二上清液b1和第二污泥b2。
优选地，步骤A2中所述的重金属捕捉剂为TMT重金属捕捉剂。其中，所加入的调节脱硫废水pH的NaOH还可以换为其他碱性溶液，如KOH等，但是加入的原则是不能带入脱硫废水中没有的新离子。可以理解的是，所加入的调节并稳定pH的Na2CO3也可以为其他碳酸盐，同样需要保证不会加入其他脱硫废水中不含的新离子。
通过两级水软化，去除水中可以导致膜堵塞的物质，从而降低后续步骤中的膜堵塞问题，提高过滤膜的渗透效率。
进一步地，所述步骤B中的将步骤A中得到的第二上清液b1通过超滤装置200主要是去除胶体、微粒、细菌、病毒等大分子物质。具体为将步骤A2中得到的第二上清液b1通过超滤装置200，得到超滤水。通过超滤的方法，去除掉悬浮物、胶体、微粒、细菌和病毒等大分子物质，降低纳滤膜和反渗透膜堵塞倾向。
优选地，所述步骤C中将步骤B中得到的超滤水通过纳滤装置300，将非一价离子和一价离子分离，得到纳滤清液e和纳滤浓液d；其中所述的纳滤浓液d为非一价离子盐液，所述的纳滤清液e为一价离子盐液。
优选地，所述步骤D中采用反渗透装置400，所述反渗透装置400对步骤C中得到的纳滤清液e和纳滤浓液d分别进行过滤，得到第一反渗透浓液d1、第二反渗透浓液e1和净化水。具体地，所述步骤D的方法具体为：对C中纳滤浓液d和纳滤清夜e分别进行反渗透处理，得到反渗透净化水w1、w2、第一反渗透浓液d1和第二反渗透浓液e1。
进一步地，所述步骤E的方法具体为：对D中第一反渗透浓液d1和第二反渗透浓液e1进行活性炭吸附处理，得到第一过滤水d2和第二过滤水e2。具体地，将所述第一反渗透浓液d1和第二反渗透浓液e1流入到吸附装置500，采用吸附装置500中的活性炭吸附掉第一反渗透浓液d1和第二反渗透浓液e1中的硅胶类物质。
优选地，通过所述蒸发浓缩装置600将上述步骤中得到的滤液蒸发浓缩，其中所述通过蒸发浓缩，得到钠钾粗盐、钙镁粗盐和净化水的步骤的方法为：
F1、在常压以及温度≥100℃的条件下利用第一蒸汽对第二过滤水e2蒸发浓缩，产生第二蒸汽f、高温凝结水w3和钠钾粗盐。其中，所得到的钠钾粗盐包括氯化钠和氯化钾等。
其中，所述蒸汽采用低品位蒸汽进行蒸发浓缩。
优选地，所述通过蒸发浓缩，得到钠钾粗盐、钙镁粗盐和净化水的步骤的方法为：
F2、利用第二蒸汽f和高温凝结水w3，对第二过滤水e2在真空以及温度≤55℃的条件下进行蒸发浓缩，得到第一低温凝结水w4、第三蒸汽g和钙镁粗盐。
其中，所得到的钙镁粗盐包括硫酸钙、硫酸镁以及碳酸钙、碳酸镁等。
优选地，为了对上述步骤后产生的净水进行回收，所述烟气脱硫废水分级分质处理方法还包括：
G、净化水回收，步骤F2产生的第三蒸汽g进入乏汽冷凝器，采用反渗透净化水w1、w2冷却，得到的不凝气体h经真空抽气器排空，而产生的第二低温凝结水w5与第一低温凝结水w4并入已经得到的反渗透净化水w1、w2的净水箱中。
其中，所述净化水回收步骤在所述净化装置中完成，所述净化装置包括乏汽冷凝器、真空抽气器以及净水箱，所述乏汽冷凝器的第一进口与所述反渗透设备相连，第二进口与所述蒸发浓缩装置相连，所述乏汽冷凝器的第一出口与真空排气器相连，第二个出口与所述净水箱相连。
本发明中的烟气脱硫废水系统通过逐级去除水中可以导致膜堵塞的物质，首先通过两级软化，去除重金属、胶体、部分悬浮物，再经过超滤去除悬浮物、胶体、微粒、细菌和病毒等大分子物质，降低纳滤膜和反渗透膜堵塞倾向；然后通过纳滤将非一价Ca2+、Mg2+、SO4 2-、CO3 2-、SiO3 2-等离子与一价Na+、K+、Cl-等离子分离，随后分别通过反渗透产生净化水和反渗透浓液，再通过活性炭过滤去除反渗透浓液中的硅胶类物质(絮凝状硅酸盐)，控制后续反渗透浓液蒸发浓缩过程的结垢现象；最后利用低品位蒸汽对一价除硅反渗透浓液进行常压低温蒸发浓缩，得到钠钾粗盐、蒸发水汽和高温凝结水；以低品位蒸汽、蒸发水汽和高温凝结水为热源对非一价除硅反渗透浓液进行真空低温蒸发浓缩，得到钙镁粗盐、蒸发水汽和低温凝结水；产生的蒸发水汽经扩容、凝结，不凝气体经抽气排空，低温凝结水和反渗透净化水一并回收、利用。
本发明采用两级水软化处理(S2)、两级膜处理(M2)以及两级蒸发浓缩处理(E2)，得到一种采用S2M2E2的方法实现脱硫废水的零排放。采用本发明的烟气脱硫废水分级分质处理方法可以将全部废水净化回用，同时系统能耗低，可靠性高，并且废水净化系统产物为净化水、钠钾粗盐和钙镁粗盐，其中钠钾粗盐和钙镁粗盐具有一定的工业价值。
其中，为了实现上述烟气脱硫废水分级分质处理方法，本发明还提出一种烟气脱硫废水分级分质处理系统，参见图2，所述烟气脱硫废水分级分质处理系统包括：
水软化装置100，用于去除脱硫废水中重金属离子及悬浮物的；
超滤装置200，用于过滤水软化装置的上清液；
纳滤装置300，用于过滤超滤装置的上清液，以将非一价离子和一价离子分离，得到纳滤清液和纳滤浓液；
反渗透装置400，用于分别过滤所述纳滤装置的纳滤清液和纳滤浓液，得到第一反渗透浓液、第二反渗透浓液和净化水；
吸附装置500，用于去除反渗透装置的第一反渗透浓液和第二反渗透浓液中的硅胶类物质；
蒸发浓缩装置600，用于通过蒸发浓缩，得到钠钾粗盐、钙镁粗盐和净化水；
所述水软化装置100、超滤装置200、纳滤装置300、反渗透装置400、吸附装置500和蒸发浓缩装置600之间依次连接。
优选地，所述水软化装置100具体包括：
第一水软化装置，设置有用于添加NaOH、聚合氯化铝和聚丙烯酰胺的入口，过滤得到第一上清液和第一污泥；
第二水软化装置，设置有用于向第一上清液添加Na2CO3、重金属捕捉剂、聚合氯化铝和聚丙烯酰胺的入口，过滤得到第二上清液和第二污泥。
优选地，所述吸附装置500中采用活性炭进行吸附。
优选地，所述蒸发浓缩装置600包括：
第一蒸发浓缩装置，用于提供常压以及温度≥100℃的条件以对吸附装置产生的过滤水进行蒸发浓缩，得到钠钾粗盐。
需要说明的是，所述第一蒸发浓缩装置开设有用于通入低品位蒸汽的入口。
优选地，所述蒸发浓缩装置600还包括：
第二蒸发浓缩装置，用于提供真空以及温度≤55℃的条件以对吸附装置产生的过滤水进行蒸发浓缩，得到钙镁粗盐。
所述第一蒸发浓缩装置与所述第二浓缩装置连接。
进一步地，所述烟气脱硫废水分级分质处理系统还包括净化装置，所述净化装置包括乏汽冷凝器和净水箱，所述乏气冷凝器与所述净水箱相连，所述乏气冷凝器用于冷却蒸发浓缩装置中产生的蒸汽，所述净水箱用于收集蒸发浓缩装置产生的第一低温凝结水和乏气冷凝器产生的第二低温凝结水。
进一步地，所述净化装置还包括真空抽气器，所述真空抽气器与所述乏气冷凝器相连，所述真空抽气器用于排空所述乏气冷凝器产生的不凝气体。
以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种烟气脱硫废水分级分质处理方法，其特征在于，所述烟气脱硫废水分级分质处理方法包括以下步骤：
A、通过水软化装置，去除脱硫废水中重金属离子及悬浮物；
B、将步骤A中得到的上清液通过超滤装置；
C、将步骤B中得到的上清液通过纳滤装置，将非一价离子和一价离子分离，得到纳滤清液和纳滤浓液；
D、对步骤C中得到的纳滤清液和纳滤浓液分别通过反渗透装置，得到第一反渗透浓液、第二反渗透浓液和净化水；
E、吸附步骤D后得到的第一反渗透浓液和第二反渗透浓液中的硅胶类物质；
F、通过蒸发浓缩，得到钠钾粗盐、钙镁粗盐和净化水。
2.如权利要求1所述的烟气脱硫废水分级分质处理方法，其特征在于，所述通过两级水软化的步骤具体包括：
A1、一级水软化，添加NaOH调节脱硫废水PH，并加入聚合氯化铝和聚丙烯酰胺，过滤得到第一上清液和第一污泥；
A2、二级水软化，在第一上清液中加入Na2CO3，调节并稳定PH，加入重金属捕捉剂、聚合氯化铝和聚丙烯酰胺，过滤得到第二上清液和第二污泥。
3.如权利要求1所述的烟气脱硫废水分级分质处理方法，其特征在于，所述步骤E具体为：对步骤D中得到的第一反渗透浓液和第二反渗透浓液分别进行活性炭吸附处理，得到第一过滤水和第二过滤水。
4.如权利要求3所述的烟气脱硫废水分级分质处理方法，其特征在于，所述步骤F具体为：
F1、在常压以及温度≥100℃的条件下利用第一蒸汽对步骤E中产生的第一过滤水进行蒸发浓缩，产生第二蒸汽、高温凝结水和钠钾粗盐。
5.如权利要求4所述的烟气脱硫废水分级分质处理方法，其特征在于，所述步骤F具体为：
F2、利用第二蒸汽和高温凝结水，对第二过滤水在真空以及温度≤55℃的条件下进行蒸发浓缩，得到第一低温凝结水、第三蒸汽和钙镁粗盐。
6.如权利要求5所述的烟气脱硫废水分级分质处理方法，其特征在于，所述烟气脱硫废水分级分质处理方法还包括：
G、净化水回收，步骤F2产生的第三蒸汽进入乏汽冷凝器，采用步骤D中产生的净化水冷却，得到的不凝气体经真空抽气器排空，而产生的第二低温凝结水与第一低温凝结水并入已经得到的净化水的净水箱中。
7.一种烟气脱硫废水分级分质处理系统，其特征在于，所述烟气脱硫废水分级分质处理系统包括：
水软化装置，用于去除脱硫废水中重金属离子及悬浮物的；
超滤装置，用于过滤水软化装置的上清液；
纳滤装置，用于过滤超滤装置的上清液，以将非一价离子和一价离子分离，得到纳滤清液和纳滤浓液；
反渗透装置，用于分别过滤所述纳滤装置的纳滤清液和纳滤浓液，得到第一反渗透浓液、第二反渗透浓液和净化水；
吸附装置，用于吸附反渗透装置的第一反渗透浓液和第二反渗透浓液中的硅胶类物质；
蒸发浓缩装置，用于通过蒸发浓缩，得到钠钾粗盐、钙镁粗盐和净化水；
所述水软化装置、超滤装置、纳滤装置、反渗透装置、吸附装置和蒸发浓缩装置之间依次连接。
8.如权利要求7所述的烟气脱硫废水分级分质处理系统，其特征在于，所述水软化装置具体包括：
第一水软化装置，设置有用于添加NaOH、聚合氯化铝和聚丙烯酰胺的入口，用于过滤得到第一上清液和第一污泥；
第二水软化装置，设置有用于向第一上清液添加Na2CO3、重金属捕捉剂、聚合氯化铝和聚丙烯酰胺的入口，用于过滤得到第二上清液和第二污泥。
9.如权利要求7所述的烟气脱硫废水分级分质处理系统，其特征在于，所述烟气脱硫废水分级分质处理系统还包括净化装置，所述净化装置包括乏汽冷凝器和净水箱，所述乏气冷凝器与所述净水箱相连，所述乏气冷凝器用于冷却蒸发浓缩装置中产生的蒸汽，所述净水箱用于收集蒸发浓缩装置产生的第一低温凝结水和乏气冷凝器产生的第二低温凝结水。
10.如权利要求9所述的烟气脱硫废水分级分质处理系统，其特征在于，所述净化装置还包括真空抽气器，所述真空抽气器与所述乏气冷凝器相连，所述真空抽气器用于排空所述乏气冷凝器产生的不凝气体。
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