CN106995246A - 副产物实现厂内资源化处置的脱硫废水零排放系统及工艺 - Google Patents

副产物实现厂内资源化处置的脱硫废水零排放系统及工艺 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种副产物实现厂内资源化处置的脱硫废水零排放系统及工艺，包括烟气脱硫系统，脱硫废水零排放预处理系统和脱硫废水零排放深度处理系统：烟气脱硫系统包括脱硫塔、石膏旋流器、真空皮带脱水机、废水旋流器和回流水箱；脱硫废水零排放预处理系统包括顺次连接的原水池、一级反应箱、一级澄清器、二级反应箱、二级澄清器和清水箱；脱硫废水零排放深度处理系统包括顺次连接的超滤、pH调节箱、纳滤、纳滤水箱、反渗透、浓水箱和浓盐水电解质次氯酸钠装置。本发明将脱硫废水零排放系统中产出的副产物，按照不同组分分离开，并与电厂原有水处理系统相结合，化废为宝，实现副产物厂内资源化利用。

Description

副产物实现厂内资源化处置的脱硫废水零排放系统及工艺
技术领域
本发明涉及一种水处理系统及工艺，具体涉及一种副产物实现厂内资源化处置的脱硫废水零排放系统及工艺。
背景技术
火电厂石灰石-石膏法产生的脱硫废水中含有高浓度的Cl-、SO4 2-、Na+、Ca2+、Mg2+，是典型的高盐、高硬度废水。目前，国内外燃煤电厂脱硫废水零排放项目大多采用“软化+深度处理”工艺路线。由于脱硫废水中本身含有大量的悬浮物，软化过程中也会产生大量的沉淀物，预处理过程将产生大量污泥。这部分副产物成分复杂，利用价值低，只能作为固废处置，污泥处置成本约50~130元/吨废水，导致脱硫废水零排放系统运行成本高昂。
深度处理工艺中产出的混合盐，主要成分是氯化钠和硫酸钠，混合盐没有市场可以消纳，也只能作为固废填埋。脱硫废水蒸发结晶产生的混合废盐量25~50kg/吨废水，填埋成本约50~100元/吨废水，同时，由于无机盐的溶解性非常强，填埋也具有一定风险。
由此可见，目前的脱硫废水零排放工艺只解决了废水排放问题，零排放系统产生的大量固废，只能填埋处理，不仅大幅增加系统运行成本，而且资源没有得到合理利用，没有实现真正的零排放，不符合零排放项目初衷。
发明内容
发明目的：本发明的目的是为了解决现有技术中的不足，提供一种副产物实现厂内资源化处置的脱硫废水零排放系统及工艺，将脱硫废水零排放系统中产出的副产物，按照不同组分分离开，并与电厂原有水处理系统相结合，化废为宝，实现副产物厂内资源化利用。
技术方案：本发明所述的一种副产物实现厂内资源化处置的脱硫废水零排放系统，包括烟气脱硫系统，脱硫废水零排放预处理系统和脱硫废水零排放深度处理系统：
所述的烟气脱硫系统包括脱硫塔、石膏旋流器、真空皮带脱水机、废水旋流器和回流水箱，所述脱硫塔与所述石膏旋流器连接，所述石膏旋流器下方设有真空皮带脱水机，所述石膏旋流器和真空皮带脱水机均连接有回流水箱，所述回流水箱连接有废水旋流器；
所述脱硫废水零排放预处理系统包括顺次连接的原水池、一级反应箱、一级澄清器、二级反应箱、二级澄清器和清水箱，所述原水池输入端连接有废水旋流器，所述二级澄清器底部连接有污泥脱水机，所述污泥脱水机还连接有泥箱；
所述脱硫废水零排放深度处理系统包括顺次连接的超滤、pH调节箱、纳滤、纳滤水箱、反渗透、浓水箱和浓盐水电解质次氯酸钠装置，所述超滤的输入端与清水箱输出端连接。
进一步的，所述回流水箱中的一部分废水泵送回脱硫塔，另一部分通过废水旋流器分离后排出烟气脱硫系统。
进一步的，所述一级澄清器中的污泥泵送至真空皮带脱水机。
进一步的，所述泥箱中的泥饼与反渗透产水混合后泵送至脱硫塔。
进一步的，所述超滤的排污、纳滤浓水均连接至原水池。
进一步的，所述浓盐水电解质次氯酸钠装置输出的次氯酸钠溶液连接至冷却水系统。
本发明还公开了上述一种副产物实现厂内资源化处置的脱硫废水零排放系统的处理工艺，包括如下步骤：
（1）脱硫塔底部浆液通过石膏旋流器分离后，浓浆液在真空皮带脱水机上脱水；
（2）脱水后的固形物即为石膏，石膏进入石膏仓储存、外售，真空皮带脱水机分离出来的废水进入回流水箱；
（3）回流水箱中的一部分废水泵送回脱硫塔，另一部分通过废水旋流器分离后排出烟气脱硫系统；
（4）脱硫废水进入原水池，曝气风机向原水池中通入压缩空气，降低来水COD至小于70mg/L，然后经原水泵提升至一级反应箱；
（5）向一级反应箱内投加石灰乳和有机硫，反应生成主要成分为硫酸钙和氢氧化镁的沉淀物；
（6）从一级反应箱溢流至一级澄清器，上清液溢流至二级反应箱，底部沉淀物泵送至真空皮带脱硫机，与脱硫塔底部沉淀物混合后脱水，形成石膏外售；
（7）向二级反应箱内投加碳酸钠，在搅拌的条件下，反应生成碳酸钙纯度不低于95%的沉淀物；
（8）从三级反应箱溢流至三级澄清器，上清液溢流至清水箱，沉淀物泵送至污泥脱水机，经脱水后，泥饼落入泥箱，后续工艺中的反渗透产水回流至泥箱，与碳酸钙泥饼在搅拌条件下混合，泵送至脱硫塔；
（9）预处理产水经超滤过滤后，滤除废水中纳米级悬浮物、胶体、微粒、细菌和病毒等大分子物质，清水进入pH调节箱，投加一定量盐酸，调节pH至5.5~6.2，在搅拌条件下，使水中碳酸根和碳酸氢根转化为二氧化碳并溢出，然后泵送至纳滤膜分离系统；
（10）脱硫废水经纳滤后，富含硫酸根的纳滤浓水返回原水池，最终形成石膏，纳滤产水中的硫酸根含量低于100mg/L，泵送至反渗透；
（11）纳滤产水经反渗透浓缩后，低含盐的产水至泥箱用于将碳酸钙泥饼制成浆液，高含盐的浓水供给浓盐水电解制次氯酸钠装置；
（12）浓盐水在电解制次氯酸钠装置中，通电条件下发生化学反应：NaCl+H2O→NaClO+H2↑，最终将浓盐水电解制成次氯酸钠溶液，次氯酸钠溶液作为杀菌消毒剂加入到电厂冷却水系统，防止冷却水中微生物和藻类的滋生。
进一步的，步骤（5）中在搅拌的条件下，调节pH值至11.8~12.5。
进一步的，步骤（10）纳滤中的纳滤膜的表面孔径为0.51nm，膜表面带有一定的电荷，对二价离子或高价离子，如硫酸根离子具有很高且稳定的截留率，而对一价离子则具有较高的透过率。
有益效果：本发明的有益效果如下：
（1）将脱硫废水零排放系统中产出的副产物，按照不同组分分离开，并与电厂原有水处理系统相结合，化废为宝，实现副产物厂内资源化利用。不仅可以减少废水零排放副产物处置费用，还可以通过副产物营收来降低项目运行成本，经济效益和环境效益显著；
（2）采用二级软化澄清工艺，一级反应澄清的污泥主要成分为硫酸钙和氢氧化镁，与脱硫塔底部沉淀物混合后在真空皮带脱硫机脱水，形成石膏外售。二级反应澄清的污泥主要成分为碳酸钙，与反渗透产水搅拌条件下混合后，作为脱硫剂泵送至脱硫塔；
（3）反渗透浓盐水通过电解制次氯酸钠工艺制成次氯酸钠溶液，次氯酸钠溶液作为杀菌消毒剂加入到冷却水系统，防止冷却水中微生物和藻类的滋生。
附图说明
图1为本发明的烟气脱硫系统结构示意图；
图2为本发明的脱硫废水零排放预处理系统结构示意图；
图3为本发明的脱硫废水零排放深度处理系统结构示意图。
具体实施方式
如图1到图3所示的一种副产物实现厂内资源化处置的脱硫废水零排放系统，包括烟气脱硫系统，脱硫废水零排放预处理系统和脱硫废水零排放深度处理系统：
所述的烟气脱硫系统包括脱硫塔1、石膏旋流器2、真空皮带脱水机3、废水旋流器4和回流水箱5，所述脱硫塔1与所述石膏旋流器2连接，所述石膏旋流器2下方设有真空皮带脱水机3，所述石膏旋流器2和真空皮带脱水机3均连接有回流水箱5，所述回流水箱5连接有废水旋流器4；
所述脱硫废水零排放预处理系统包括顺次连接的原水池6、一级反应箱7、一级澄清器8、二级反应箱9、二级澄清器10和清水箱11，所述原水池6输入端连接有废水旋流器4，所述二级澄清器10底部连接有污泥脱水机12，所述污泥脱水机12还连接有泥箱13；
所述脱硫废水零排放深度处理系统包括顺次连接的超滤14、pH调节箱15、纳滤16、纳滤水箱17、反渗透18、浓水箱19和浓盐水电解质次氯酸钠装置20，所述超滤14的输入端与清水箱11输出端连接。
进一步的，所述回流水箱5中的一部分废水泵送回脱硫塔1，另一部分通过废水旋流器4分离后排出烟气脱硫系统。
进一步的，所述一级澄清器8中的污泥泵送至真空皮带脱水机3。
进一步的，所述泥箱13中的泥饼与反渗透18产水混合后泵送至脱硫塔1。
进一步的，所述超滤14的排污、纳滤16浓水均连接至原水池6。
进一步的，所述浓盐水电解质次氯酸钠装置20输出的次氯酸钠溶液连接至冷却水系统。
上述一种副产物实现厂内资源化处置的脱硫废水零排放系统的处理工艺，包括如下步骤：
（1）脱硫塔底部浆液通过石膏旋流器分离后，浓浆液在真空皮带脱水机上脱水；
（2）脱水后的固形物即为石膏，石膏进入石膏仓储存、外售，真空皮带脱水机分离出来的废水进入回流水箱；
（3）回流水箱中的一部分废水泵送回脱硫塔，另一部分通过废水旋流器分离后排出烟气脱硫系统；
（4）脱硫废水进入原水池，曝气风机向原水池中通入压缩空气，降低来水COD至小于70mg/L，然后经原水泵提升至一级反应箱；
（5）向一级反应箱内投加石灰乳和有机硫，在搅拌的条件下，调节pH值至11.8~12.5，反应生成主要成分为硫酸钙和氢氧化镁的沉淀物；
（6）从一级反应箱溢流至一级澄清器，上清液溢流至二级反应箱，底部沉淀物泵送至真空皮带脱硫机，与脱硫塔底部沉淀物混合后脱水，形成石膏外售；
（7）向二级反应箱内投加碳酸钠，在搅拌的条件下，反应生成碳酸钙纯度不低于95%的沉淀物；
（8）从三级反应箱溢流至三级澄清器，上清液溢流至清水箱，沉淀物泵送至污泥脱水机，经脱水后，泥饼落入泥箱，后续工艺中的反渗透产水回流至泥箱，与碳酸钙泥饼在搅拌条件下混合，泵送至脱硫塔；
（9）预处理产水经超滤过滤后，滤除废水中纳米级悬浮物、胶体、微粒、细菌和病毒等大分子物质，清水进入pH调节箱，投加一定量盐酸，调节pH至5.5~6.2，在搅拌条件下，使水中碳酸根和碳酸氢根转化为二氧化碳并溢出，然后泵送至纳滤膜分离系统；
（10）脱硫废水经纳滤后，富含硫酸根的纳滤浓水返回原水池，最终形成石膏，纳滤产水中的硫酸根含量低于100mg/L，泵送至反渗透；纳滤中的纳滤膜的表面孔径为0.51nm，膜表面带有一定的电荷，对二价离子或高价离子，如硫酸根离子具有很高且稳定的截留率，而对一价离子则具有较高的透过率。
（11）纳滤产水经反渗透浓缩后，低含盐的产水至泥箱用于将碳酸钙泥饼制成浆液，高含盐的浓水供给浓盐水电解制次氯酸钠装置；
（12）浓盐水在电解制次氯酸钠装置中，通电条件下发生化学反应：NaCl+H2O→NaClO+H2↑，最终将浓盐水电解制成次氯酸钠溶液，次氯酸钠溶液作为杀菌消毒剂加入到电厂冷却水系统，防止冷却水中微生物和藻类的滋生。
本发明将脱硫废水零排放系统中产出的副产物，按照不同组分分离开，并与电厂原有水处理系统相结合，化废为宝，实现副产物厂内资源化利用。不仅可以减少废水零排放副产物处置费用，还可以通过副产物营收来降低项目运行成本，经济效益和环境效益显著。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (9)

1.一种副产物实现厂内资源化处置的脱硫废水零排放系统，其特征在于：包括烟气脱硫系统，脱硫废水零排放预处理系统和脱硫废水零排放深度处理系统：
所述的烟气脱硫系统包括脱硫塔（1）、石膏旋流器（2）、真空皮带脱水机（3）、废水旋流器（4）和回流水箱（5），所述脱硫塔（1）与所述石膏旋流器（2）连接，所述石膏旋流器（2）下方设有真空皮带脱水机（3），所述石膏旋流器（2）和真空皮带脱水机（3）均连接有回流水箱（5），所述回流水箱（5）连接有废水旋流器（4）；
所述脱硫废水零排放预处理系统包括顺次连接的原水池（6）、一级反应箱（7）、一级澄清器（8）、二级反应箱（9）、二级澄清器（10）和清水箱（11），所述原水池（6）输入端连接有废水旋流器（4），所述二级澄清器（10）底部连接有污泥脱水机（12），所述污泥脱水机（12）还连接有泥箱（13）；
所述脱硫废水零排放深度处理系统包括顺次连接的超滤（14）、pH调节箱（15）、纳滤（16）、纳滤水箱（17）、反渗透（18）、浓水箱（19）和浓盐水电解质次氯酸钠装置（20），所述超滤（14）的输入端与清水箱（11）输出端连接。
2.根据权利要求1所述的一种副产物实现厂内资源化处置的脱硫废水零排放系统，其特征在于：所述回流水箱（5）中的一部分废水泵送回脱硫塔（1），另一部分通过废水旋流器（4）分离后排出烟气脱硫系统。
3.根据权利要求1所述的一种副产物实现厂内资源化处置的脱硫废水零排放系统，其特征在于：所述一级澄清器（8）中的污泥泵送至真空皮带脱水机（3）。
4.根据权利要求1所述的一种副产物实现厂内资源化处置的脱硫废水零排放系统，其特征在于：所述泥箱（13）中的泥饼与反渗透（18）产水混合后泵送至脱硫塔（1）。
5.根据权利要求1所述的一种副产物实现厂内资源化处置的脱硫废水零排放系统，其特征在于：所述超滤（14）的排污、纳滤（16）浓水均连接至原水池（6）。
6.根据权利要求1所述的一种副产物实现厂内资源化处置的脱硫废水零排放系统，其特征在于：所述浓盐水电解质次氯酸钠装置（20）输出的次氯酸钠溶液连接至冷却水系统。
7.根据权利要求1-6任意一项所述的一种副产物实现厂内资源化处置的脱硫废水零排放系统的处理工艺，其特征在于：包括如下步骤：
（1）脱硫塔底部浆液通过石膏旋流器分离后，浓浆液在真空皮带脱水机上脱水；
（2）脱水后的固形物即为石膏，石膏进入石膏仓储存、外售，真空皮带脱水机分离出来的废水进入回流水箱；
（3）回流水箱中的一部分废水泵送回脱硫塔，另一部分通过废水旋流器分离后排出烟气脱硫系统；
（4）脱硫废水进入原水池，曝气风机向原水池中通入压缩空气，降低来水COD至小于70mg/L，然后经原水泵提升至一级反应箱；
（5）向一级反应箱内投加石灰乳和有机硫，反应生成主要成分为硫酸钙和氢氧化镁的沉淀物；
（6）从一级反应箱溢流至一级澄清器，上清液溢流至二级反应箱，底部沉淀物泵送至真空皮带脱硫机，与脱硫塔底部沉淀物混合后脱水，形成石膏外售；
（7）向二级反应箱内投加碳酸钠，在搅拌的条件下，反应生成碳酸钙纯度不低于95%的沉淀物；
（8）从三级反应箱溢流至三级澄清器，上清液溢流至清水箱，沉淀物泵送至污泥脱水机，经脱水后，泥饼落入泥箱，后续工艺中的反渗透产水回流至泥箱，与碳酸钙泥饼在搅拌条件下混合，泵送至脱硫塔；
（9）预处理产水经超滤过滤后，滤除废水中纳米级悬浮物、胶体、微粒、细菌和病毒等大分子物质，清水进入pH调节箱，投加一定量盐酸，调节pH至5.5~6.2，在搅拌条件下，使水中碳酸根和碳酸氢根转化为二氧化碳并溢出，然后泵送至纳滤膜分离系统；
（10）脱硫废水经纳滤后，富含硫酸根的纳滤浓水返回原水池，最终形成石膏，纳滤产水中的硫酸根含量低于100mg/L，泵送至反渗透；
（11）纳滤产水经反渗透浓缩后，低含盐的产水至泥箱用于将碳酸钙泥饼制成浆液，高含盐的浓水供给浓盐水电解制次氯酸钠装置；
（12）浓盐水在电解制次氯酸钠装置中，通电条件下发生化学反应：NaCl+H2O→NaClO+H2↑，最终将浓盐水电解制成次氯酸钠溶液，次氯酸钠溶液作为杀菌消毒剂加入到电厂冷却水系统，防止冷却水中微生物和藻类的滋生。
8.根据权利要求7所述的一种副产物实现厂内资源化处置的脱硫废水零排放系统的处理工艺，其特征在于：步骤（5）中在搅拌的条件下，调节pH值至11.8~12.5。
9.根据权利要求7所述的一种副产物实现厂内资源化处置的脱硫废水零排放系统的处理工艺，其特征在于：步骤（10）纳滤中的纳滤膜的表面孔径为0.51nm，膜表面带有一定的电荷，对二价离子或高价离子，如硫酸根离子具有很高且稳定的截留率，而对一价离子则具有较高的透过率。
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