CN107055885A - 一种燃煤电厂脱硫废水资源化系统及工作方法 - Google Patents

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Abstract

一种燃煤电厂脱硫废水资源化系统及工作方法，该系统包括调节池、#1沉淀池、反应池、#2沉淀池、曝气沉淀池、中间水池、电解系统、过滤系统、清水池、纳滤系统、纳滤产水箱、#1混凝剂加药系统、#1助凝剂加药系统、石膏脱水系统、石膏回流系统、#1氢氧化钠加药系统、#2混凝剂加药系统、#2助凝剂加药系统、氢氧化镁回流系统、脱硫吸收塔系统、曝气系统、#2氢氧化钠加药系统、加酸系统、过滤器反洗系统、还原剂加药系统，本发明系统及方法能够降低高盐废水处理的运行费用，实现火电厂脱硫废水资源化。

Description

一种燃煤电厂脱硫废水资源化系统及工作方法
技术领域
本发明涉及一种火电厂脱硫废水处理系统及方法，具体涉及一种燃煤电厂脱硫废水资源化系统及工作方法。
背景技术
《水污染防治行动计划》要求发电企业开展废水深度处理回用，很多地方环保政策限制外排废水含盐量，而且新建电厂环评批复均要求全厂废水零排放。脱硫废水含盐量高，在厂内不能直接回用，是燃煤电厂废水零排放治理的难点。
在限制电厂外排废水含盐量的地区，要实现脱硫废水达标排放或零排放，均需对脱硫废水进行膜脱盐。由于环保政策对电厂节水要求越来越高，部分电厂将循环水排污水和生活污水回用至脱硫系统，造成脱硫废水中有机物含量升高。而且部分电厂脱硫废水中氨氮浓度越来越高，这主要由于，一，电厂将精处理再生废水回用作为脱硫系统工艺水；二，为满足烟气超净排放要求，部分电厂脱硝喷入过量氨，导致氨大量逃逸至脱硫吸收塔。
目前，脱硫废水常规处理工艺为“三联箱-澄清池-软化-膜浓缩-蒸发结晶”，该工艺存在以下缺陷：脱硫废水有机物容易污堵膜，造成膜脱盐系统无法稳定运行；氨影响蒸发结晶，增加蒸发结晶成本，而且降低结晶盐纯度，结晶盐无法再利用。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术缺点，提供一种燃煤电厂脱硫废水资源化系统及工作方法，该系统及方法能够降低高盐废水处理的运行费用，实现火电厂脱硫废水资源化。
为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种燃煤电厂脱硫废水资源化系统，主要包括软化单元、电解单元和膜浓缩单元；
所述软化单元包括调节池1、#1沉淀池2、反应池3、#2沉淀池4、曝气沉淀池5、#1混凝剂加药系统12、#1助凝剂加药系统13、#1氢氧化钠加药系统16、#2混凝剂加药系统17、#2助凝剂加药系统18、石膏脱水系统14、石膏回流系统15、氢氧化镁回流系统19、#2氢氧化钠加药系统22、脱硫吸收塔系统20、曝气系统21；
其中脱硫废水与调节池1进水口相连，调节池1出水口与#1沉淀池2进水口相连，#1沉淀池2出水口与反应池3进水口相连，反应池3出口与#2沉淀池4进水口相连，#2沉淀池4出水口与曝气沉淀池5进水口相连，曝气沉淀池5出水口与后续电解单元相连；
#1混凝剂加药系统12与调节池1混凝剂加药口相连，#1助凝剂加药系统13与调节池1助凝剂加药口相连；#1沉淀池2排泥口与石膏脱水系统14相连；#1氢氧化钠加药系统16与反应池3氢氧化钠加药口相连，#2混凝剂加药系统17与反应池3混凝剂加药口相连，#2助凝剂加药系统18与反应池3助凝剂加药口相连，#2沉淀池4底部排泥外售，曝气沉淀池5出水口与调节池1进水口相连；#2氢氧化钠加药系统22与曝气沉淀池5氢氧化钠加药口相连，曝气系统21与曝气沉淀池5底部曝气管相连，曝气沉淀池5排泥口与脱硫吸收塔系统20相连；
#1沉淀池2底部排泥口与石膏回流系统15进水口相连，石膏回流系统15出水口与调节池1进水口相连，#2沉淀池4底部排泥口与氢氧化镁回流系统19进水口相连，氢氧化镁回流系统19出水口与反应池3进水口相连；
所述电解单元包括中间水池6、电解系统7和加酸系统23；
其中软化单元的曝气沉淀池5出水口与中间水池6进水口相连，中间水池6出水口与电解系统7进水口相连，电解系统7出水口与膜浓缩单元相连，加酸系统23与中间水池6加酸口相连；
所述膜浓缩单元包括过滤系统8、清水池9、纳滤系统10、纳滤产水箱11、过滤器反洗系统24、还原剂加药系统25；
其中电解单元的电解系统7与过滤系统8进水口相连，过滤系统8的出水口与清水池9进水口相连，清水池9出水口与纳滤系统10进水口相连，纳滤系统10产水口与纳滤产水箱11进水口相连，纳滤系统10浓水口与软化单元调节池1进水口相连；清水池9出水口与过滤器反洗系统24进水口相连，过滤器反洗系统24出水口与过滤系统8反洗水进口相连，过滤系统8反洗水出口与软化单元#1沉淀池2相连；还原剂加药系统25与纳滤系统10进水口相连。
所述的燃煤电厂脱硫废水资源化系统的工作方法，
经燃煤电厂常规“三联箱-澄清器”处理后的脱硫废水呈碱性，硫酸钙处于亚饱和状态，在调节池1中与膜浓缩单元纳滤浓水混合，纳滤浓水中含有大量SO4 2-，因此，调节池1中的硫酸钙处于过饱和状态，结晶析出，经#1沉淀池2固液分离，#1沉淀池2底部石膏排至电厂原有的石膏脱水系统14，#1沉淀池2底部石膏部分返回至调节池1起到晶种的作用，提高硫酸钙的结晶速率，去除部分Ca2+，经混凝剂、助凝剂的絮凝作用加速沉降；
反应池3加入氢氧化钠，去除脱硫废水中Mg2+，生成纯度高的Mg(OH)2，Mg(OH)2作为耐火材料外售；#2沉淀池4底部Mg(OH)2部分返回至反应池3起到晶种的作用，提高Mg2+的去除效果，经混凝剂、助凝剂的絮凝作用加速沉降，在#2沉淀池实现固液分离；
曝气沉淀池5碱性环境下曝入适量CO2，生成纯度高的CaCO3，去除Ca2+，CaCO3作为脱硫剂补到脱硫吸收塔系统20再利用，实现资源化；
曝气沉淀池5出水呈强碱性，曝气沉淀池5出水部分回流至调节池1，提高调节池pH，降低硫酸钙的溶度积，提高Ca2+去除效果，同时提高软化单元对脱硫废水总Ca2+和Mg2+的去除效果；
软化单元出水加酸调节pH至酸性，进入电解系统7，去除脱硫废水中有机物和氨氮；
经软化单元和电解单元后，脱硫废水中主要离子为Na+、Cl-和SO4 2-，经过滤器去除悬浮物，加入还原剂后，进入纳滤系统10，利用纳滤系统10对SO4 2-的高截留率实现一二价离子分离，浓水为NaCl和NaSO4，回至软化单元调节池1，去除Ca2+，节省软化药剂费用；纳滤产水为高浓度NaCl溶液，作为化工原料资源化利用。
本发明具有以下有益效果：
(1)纳滤浓水回用至软化单回调节池，和通过曝入适量二氧化碳，去除Ca2+，减少软化除钙的药剂费用。
(2)石膏回流和氢氧化镁回流可分别提高Ca2+和Mg2+的去除效果。
(3)电解单元高效去除脱硫废水中氨氮和有机物，提高膜浓缩单元稳定性和氯化钠产品品质。
(4)除Ca2+产生的石膏去电厂原有的石膏脱水系统；CaCO3去脱硫系统作为脱硫剂，资源化利用；除Mg2+产生的氢氧化镁作为防火材料等化工材料外售；整个系统无固体废弃物产生，且保证了各个单元产生的产品品质纯度高，实现深度资源化。
附图说明
图1为本发明系统的结构示意图。
其中，1为调节池、2为#1沉淀池、3为反应池、4为#2沉淀池、5为曝气沉淀池、6为中间水池、7为电解系统、8为过滤系统、9为清水池、10为纳滤系统、11为纳滤产水箱、12为#1混凝剂加药系统、13为#1助凝剂加药系统、14为石膏脱水系统、15为石膏回流系统、16为#1氢氧化钠加药系统、17为#2混凝剂加药系统、18为#2助凝剂加药系统、19为氢氧化镁回流系统、20为脱硫吸收塔系统、21为曝气系统、22为#2氢氧化钠加药系统、23为加酸系统、24为过滤器反洗系统、25为还原剂加药系统。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细描述：
如图1所示，脱硫废水与调节池1进水口相连，调节池1出水口与#1沉淀池2进水口相连，#1沉淀池2出水口与反应池3进水口相连，反应池3出口与#2沉淀池4进水口相连，#2沉淀池4出水口与曝气沉淀池5进水口相连，曝气沉淀池5出水口与中间水池6进水口相连，中间水池6出水口与电解系统7进水口相连，电解系统7出水口与过滤系统8进水口相连，过滤系统8的出水口与清水池9进水口相连，清水池9出水口与纳滤系统10进水口相连，纳滤系统10产水口与纳滤产水箱11进水口相连，纳滤系统10浓水口与调节池1进水口相连。
#1混凝剂加药系统12与调节池1混凝剂加药口相连，#1助凝剂加药系统13与调节池1助凝剂加药口相连；#1沉淀池2排泥口与石膏脱水系统14相连。
#1氢氧化钠加药系统16与反应池3氢氧化钠加药口相连，#2混凝剂加药系统17与反应池3混凝剂加药口相连，#2助凝剂加药系统18与反应池3助凝剂加药口相连，#2沉淀池4底部排泥外售。#2氢氧化钠加药系统22与曝气沉淀池5氢氧化钠加药口相连。
#1沉淀池2底部排泥口与石膏回流系统15进水口相连，石膏回流系统15出水口与调节池1进水口相连。#2沉淀池4底部排泥口与氢氧化镁回流系统19进水口相连，氢氧化镁回流系统19出水口与反应池3进水口相连。
曝气系统21与曝气沉淀池5底部曝气管相连，曝气沉淀池5排泥口与脱硫吸收塔系统20相连。
加酸系统23与中间水池6加酸口相连；清水池9出水口与过滤器反洗系统24进水口相连，过滤器反洗系统24出水口与过滤系统8反洗水进口相连，过滤系统8反洗水出口与#1沉淀池2相连；还原剂加药系统25与纳滤系统10进水口相连。
本发明所述的燃煤电厂脱硫废水资源化系统的工作方法如下：
经燃煤电厂常规“三联箱-澄清器”处理后的脱硫废水呈碱性(pH9.5～10.0)，硫酸钙处于亚饱和状态，在调节池1中与纳滤系统10的浓水浓水混合，纳滤系统10的浓水中含有大量SO4 2-，因此，调节池1中的硫酸钙处于过饱和状态，结晶析出，经#1沉淀池2固液分离，#1沉淀池2底部石膏排至电厂原有的石膏脱水系统14，#1沉淀池2底部部分石膏通过石膏回流系统15返回至调节池1起到晶种的作用，提高硫酸钙的结晶速率，去除部分Ca2+。#1混凝剂加药系统12和#1助凝剂加药系统13均与调节池1加药口相连，与调节池1助凝剂加药口相连，经混凝剂、助凝剂的絮凝作用加速沉降。
#1沉淀池2出水口与反应池3进水口相连，反应器3通过#1氢氧化钠加药系统16加入氢氧化钠，去除脱硫废水中Mg2+，生成纯度高的Mg(OH)2，Mg(OH)2作为耐火材料等外售。#2沉淀池4底部Mg(OH)2部分通过氢氧化镁回流系统19返回至反应池3起到晶种的作用，提高Mg2+的去除效果。#2混凝剂加药系统17和#2助凝剂加药系统18均与反应池3加药口相连，经混凝剂、助凝剂的絮凝作用加速沉降，在#2沉淀池4实现固液分离。
#2沉淀池4出水口与曝气沉淀池5相连，曝气沉淀池5通过#2氢氧化钠加药系统22加入氢氧化钠维持一定的pH，曝气系统21曝入适量CO2，生成纯度高的CaCO3，去除Ca2+。CaCO3可作为脱硫剂补到脱硫吸收塔20再利用，实现资源化。
曝气沉淀池5出水呈强碱性，，曝气沉淀池5出水部分回流至调节池1，可提高调节池pH，降低硫酸钙的溶度积，提高Ca2+去除效果，同时提高软化单元对脱硫废水总Ca2+和Mg2+的去除效果。
曝气沉淀池5出水口与中间水池6进水口相连，加酸系统23与中间水池6加酸口相连，调节pH至4.0～6.0，进入电解系统7，去除脱硫废水中有机物和氨氮。
经软化单元和电解单元后，脱硫废水中主要离子为Na+、Cl-和SO4 2-，经过滤系统8去除悬浮物，还原剂加药系统25与纳滤系统10进水口相连，加入还原剂后，进入纳滤系统10，利用纳滤系统10对SO4 2-的高截留率实现一二价离子分离，纳滤系统10浓水为NaCl和NaSO4，回至软化单元调节池1，去除Ca2+，节省软化药剂费用；纳滤系统10产水为高浓度NaCl溶液，可作为化工原料资源化利用。
电解系统7出水口与过滤系统8进水口相连，过滤系统8的出水口与清水池9进水口相连，清水池9出水口与纳滤系统10进水口相连。清水池9出水口与过滤器反洗系统24进水口相连，过滤器反洗系统24出水口与过滤系统8反洗水进口相连，过滤系统8反洗水出口与#1沉淀池2相连，过滤器反洗水回收后回用。
以上所述仅是本发明的实施步骤的举例，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。

Claims (2)

1.一种燃煤电厂脱硫废水资源化系统，其特征在于：包括软化单元、电解单元和膜浓缩单元；
所述软化单元包括调节池(1)、#1沉淀池(2)、反应池(3)、#2沉淀池(4)、曝气沉淀池(5)、#1混凝剂加药系统(12)、#1助凝剂加药系统(13)、#1氢氧化钠加药系统(16)、#2混凝剂加药系统(17)、#2助凝剂加药系统(18)、石膏脱水系统(14)、石膏回流系统(15)、氢氧化镁回流系统(19)、#2氢氧化钠加药系统(22)、脱硫吸收塔系统(20)、曝气系统(21)；
其中脱硫废水与调节池(1)进水口相连，调节池(1)出水口与#1沉淀池(2)进水口相连，#1沉淀池(2)出水口与反应池(3)进水口相连，反应池(3)出口与#2沉淀池(4)进水口相连，#2沉淀池(4)出水口与曝气沉淀池(5)进水口相连，曝气沉淀池(5)出水口与后续电解单元相连；
#1混凝剂加药系统(12)与调节池(1)混凝剂加药口相连，#1助凝剂加药系统(13)与调节池(1)助凝剂加药口相连；#1沉淀池(2)排泥口与石膏脱水系统(14)相连；#1氢氧化钠加药系统(16)与反应池(3)氢氧化钠加药口相连，#2混凝剂加药系统(17)与反应池(3)混凝剂加药口相连，#2助凝剂加药系统(18)与反应池(3)助凝剂加药口相连，#2沉淀池(4)底部排泥外售，曝气沉淀池(5)出水口与调节池(1)进水口相连；#2氢氧化钠加药系统(22)与曝气沉淀池(5)氢氧化钠加药口相连，曝气系统(21)与曝气沉淀池(5)底部曝气管相连，曝气沉淀池(5)排泥口与脱硫吸收塔系统(20)相连；
#1沉淀池(2)底部排泥口与石膏回流系统(15)进水口相连，石膏回流系统(15)出水口与调节池(1)进水口相连，#2沉淀池(4)底部排泥口与氢氧化镁回流系统(19)进水口相连，氢氧化镁回流系统(19)出水口与反应池(3)进水口相连；
所述电解单元包括中间水池(6)、电解系统(7)和加酸系统(23)；
其中软化单元的曝气沉淀池(5)出水口与中间水池(6)进水口相连，中间水池(6)出水口与电解系统(7)进水口相连，电解系统(7)出水口与膜浓缩单元相连，加酸系统(23)与中间水池(6)加酸口相连；
所述膜浓缩单元包括过滤系统(8)、清水池(9)、纳滤系统(10)、纳滤产水箱(11)、过滤器反洗系统(24)、还原剂加药系统(25)；
其中电解单元的电解系统(7)与过滤系统(8)进水口相连，过滤系统(8)的出水口与清水池(9)进水口相连，清水池(9)出水口与纳滤系统(10)进水口相连，纳滤系统(10)产水口与纳滤产水箱(11)进水口相连，纳滤系统(10)浓水口与软化单元调节池(1)进水口相连；清水池(9)出水口与过滤器反洗系统(24)进水口相连，过滤器反洗系统(24)出水口与过滤系统(8)反洗水进口相连，过滤系统(8)反洗水出口与软化单元#1沉淀池(2)相连；还原剂加药系统(25)与纳滤系统(10)进水口相连。
2.权利要求1所述的燃煤电厂脱硫废水资源化系统的工作方法，其特征在于：
经燃煤电厂常规“三联箱-澄清器”处理后的脱硫废水呈碱性，硫酸钙处于亚饱和状态，在调节池(1)中与膜浓缩单元纳滤浓水混合，纳滤浓水中含有大量SO4 2-，因此，调节池(1)中的硫酸钙处于过饱和状态，结晶析出，经#1沉淀池(2)固液分离，#1沉淀池(2)底部石膏排至电厂原有的石膏脱水系统(14)，#1沉淀池(2)底部石膏部分返回至调节池(1)起到晶种的作用，提高硫酸钙的结晶速率，去除部分Ca2+，经混凝剂、助凝剂的絮凝作用加速沉降；
反应池(3)加入氢氧化钠，去除脱硫废水中Mg2+，生成纯度高的Mg(OH)2，Mg(OH)2作为耐火材料外售；#2沉淀池(4)底部Mg(OH)2部分返回至反应池(3)起到晶种的作用，提高Mg2+的去除效果，经混凝剂、助凝剂的絮凝作用加速沉降，在#2沉淀池(4)实现固液分离；
曝气沉淀池(5)碱性环境下曝入适量CO2，生成纯度高的CaCO3，去除Ca2+，CaCO3作为脱硫剂补到脱硫吸收塔系统(20)再利用，实现资源化；
曝气沉淀池(5)出水呈强碱性，曝气沉淀池(5)出水部分回流至调节池(1)，提高调节池pH，降低硫酸钙的溶度积，提高Ca2+去除效果，同时提高软化单元对脱硫废水总Ca2+和Mg2+的去除效果；
软化单元出水加酸调节pH至酸性，进入电解系统(7)，去除脱硫废水中有机物和氨氮；
经软化单元和电解单元后，脱硫废水中主要离子为Na+、Cl-和SO4 2-，经过滤器去除悬浮物，加入还原剂后，进入纳滤系统(10)，利用纳滤系统(10)对SO4 2-的高截留率实现一二价离子分离，浓水为NaCl和NaSO4，回至软化单元调节池(1)，去除Ca2+，节省软化药剂费用；纳滤产水为高浓度NaCl溶液，作为化工原料资源化利用。
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