CN107215980A - 新型脱硫废水处理的装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种新型脱硫废水处理的装置，包括沿废水流路依次设置的：一反应器，配置一第一药剂投加装置，用以投加硫酸根沉淀剂；一絮凝反应器，配置一第二药剂投加装置，用以投加絮凝剂及助凝剂；一沉淀池；一膜处理系统。能够降低脱硫废水处理成本，并减少污泥产生量。同时提供对应前述装置的脱硫废水处理的方法。
Description
技术领域
本发明属于环境保护技术领域，具体涉及一种新型脱硫废水处理的装置及方法。
背景技术
燃煤发电在我国能源供给中占有重要地位。为了保护大气环境，近年来我国大多数电厂采用了石灰石-石膏湿法脱硫技术，用以去除烟气中的二氧化硫。燃煤电厂湿法脱硫废水成分复杂，含有高浓度悬浮物、过饱和的亚硫酸盐、氯离子、硫酸盐以及多种重金属。目前脱硫废水主要采用化学沉淀法处理，部分指标达标困难，即使达标处理后，由于废水中大量的硫酸盐和氯化物的存在，出水含盐量仍高达2％～4％，很难重复利用，外排后还会引起地表水和土壤生态破坏，引起二次污染。因此，脱硫废水零排放处理技术的开发越来越受到重视。
蒸发结晶法是目前主要的脱硫废水零排放处理工艺。采用蒸发结晶法存在以下两个方面的缺点：第一是蒸发结晶成本高，采用蒸发结晶工艺需要消耗大量的能源，因此，运行费用极高；第二，采用反渗透等膜分离技术首先对废水进行减量化处理，膜分离产生的浓水再进行蒸发结晶，可以有效降低蒸发处理负荷和节约处理成本，但是采用RO等膜处理工艺时需要对废水进行严格的预处理，由于废水中钙镁浓度高，硫酸钙处于过饱和状态，造成软化预处理成本极高，一般可达15～30元/吨，而且还会产生大量的沉淀污泥。
为了降低脱硫废水零排放处理成本，鉴于现存脱硫废水零排放工艺的缺点和不足，开发低成本的脱硫废水零排放处理装置及方法愈发重要。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的是提供一种新型脱硫废水处理的装置及方法。能够降低脱硫废水处理成本，并减少污泥产生量。
为达上述目的，本发明采用的具体技术方案是：
一种新型脱硫废水处理的装置，包括沿废水流路依次设置的：
一反应器，配置一第一药剂投加装置，用以投加硫酸根沉淀剂；
一絮凝反应器，配置一第二药剂投加装置，用以投加絮凝剂及助凝剂；
一沉淀池；
一膜处理系统。
进一步地，所述反应器内部设有一第一搅拌装置；所述絮凝反应器内部设有一第二搅拌装置。
进一步地，所述第一搅拌装置为叶轮式搅拌器或曝气装置；所述第二搅拌装置为叶轮式搅拌器。
进一步地，还包括设置于反应器流路上游的一预处理系统，所述预处理系统选自悬浮物处理系统、重金属处理系统、COD/BOD处理系统中的一种或多种系统的组合。
进一步地，所述反应器还配置有一附加药剂投加装置，用以投加重金属去除药剂和/或COD去除药剂。
进一步地，所述膜处理系统为反渗透、纳滤、膜蒸馏、电渗析、正渗透中的一种或几种的组合。
对应前述装置进行脱硫废水处理的方法，包括以下步骤：
向脱硫废水中加入硫酸根沉淀剂，得到一次处理废水；
向一次处理废水加入絮凝剂及助凝剂，得到二次处理废水；
对二次处理废水进行沉淀处理，获得沉淀污泥及清液；
对清液进行膜蒸馏处理。
进一步地，所述硫酸根沉淀剂选自氯化钡或硝酸钡；所述絮凝剂为聚合硫酸铁，所述助凝剂为聚丙烯酰胺(PAM)。
进一步地，向脱硫废水中加入硫酸根沉淀剂后控制反应时间5～20分钟。
进一步地，还包括，向脱硫废水中加入硫酸根沉淀剂前首先进行预处理，所述预处理包括去除悬浮物预处理和/或去除重金属预处理和/或去除COD/BOD预处理。
本发明颠覆传统软化处理思路，采用逆向思维解决脱硫废水膜浓缩过程结垢问题，通过加入硫酸根沉淀剂，去除废水中的全部或部分硫酸根，可以有效避免硫酸钙结垢，具有工艺简单、药剂投加量少、运行成本低、污泥产生量少和易于与其他工艺相结合的优点。
附图说明
图1为本发明一实施例中新型脱硫废水处理的装置的布置示意图。
图2为本发明另一实施例中新型脱硫废水处理的装置的布置示意图。
图3为本发明一实施例中新型脱硫废水处理的方法的流程示意图。
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、完整的描述。
如图1所示，在一实施例中，提供一种新型脱硫废水处理的装置，包括沿废水流路依次设置的：反应器2，配置药剂A投加装置(第一药剂投加装置)，用以投加硫酸根沉淀剂，药剂A可以采用药剂泵直接投加进入反应器2，也可以在反应器2前端管道上采用管道混合器投加。絮凝反应器4，配置组合药剂B投加装置(第二药剂投加装置)，用以投加絮凝剂及助凝剂；沉淀池6；膜处理系统9。沉淀池6的底部设有污泥排放口7。水泵8将沉淀池6的清液泵至膜处理系统9，膜处理系统9具有膜处理产水口10及膜处理浓水口11。其中，药剂A投加量和废水中硫酸根残余量的控制，可以结合后续膜浓缩处理灵活控制。
上述实施例描述为装置的核心构成，在另一实施例中，如图2所示，反应器2内部设有第一搅拌装置3；絮凝反应器4内部设有第二搅拌装置5。其中，第一搅拌装置3例如为叶轮式搅拌器或曝气装置；第二搅拌装置5例如为叶轮式搅拌器。还包括设置于反应器2流路上游的预处理系统1，预处理系统1选自悬浮物处理系统、重金属处理系统、COD/BOD处理系统中的一种或多种系统的组合。根据实际需要可不设置预处理系统1，即原脱硫废水直接进入反应器2中，具体而言，当原水中悬浮物较低(SS<1000mg/L时)，即可不设置预处理系统。
此外，反应器2还配置有一附加药剂投加装置(图未示)，当需要去除废水中重金属或COD时，用以投加重金属去除药剂和/或COD去除药剂。
而膜处理系统9虽然在图中进行简单示意，实际上则可选为反渗透、纳滤、膜蒸馏、电渗析、正渗透中的一种或几种的组合。
如图3所示，对应前述装置进行脱硫废水处理的方法，包括以下步骤：
向脱硫废水中加入硫酸根沉淀剂，得到一次处理废水；向一次处理废水加入絮凝剂及助凝剂，得到二次处理废水；对二次处理废水进行沉淀处理，获得沉淀污泥及清液；对清液进行膜蒸馏处理。
结合上述实施例描述的装置和方法，取某电厂实际脱硫废水，脱硫废水首先进入预处理系统1，经过预处理后进入反应器2，开启搅拌器3，保证反应器内水质均匀，向反应器2中加入硫酸根沉淀剂，如氯化钡，采用硝酸钡同样可以去除硫酸根，但是药剂成本会增加，同时会引入大量硝酸根离子，造成水质变动增加，而原水中存在大量氯离子，采用氯化钡引入的氯可以忽略，故本实施例优选硫酸根沉淀剂为氯化钡；使废水中的硫酸根充分反应并生成硫酸钡沉淀而从废水中析出，一般控制反应时间5～20分钟。
反应器2中的废水进入絮凝反应器4中，向絮凝反应器4中投加絮凝剂和助凝剂，使废水中的悬浮物颗粒形成较大颗粒，提高泥水分离效果。
絮凝反应器4的出水进入沉淀池6，在重力作用下实现泥水分离，产生的污泥进一步浓缩、脱水后，外运处置，
沉淀污泥经浓缩后回流至脱硫塔内或石膏脱水机；
沉淀池6上清液通过水泵8，经过过滤等处理，以保证满足后续膜处理系统进水要求，废水经过膜处理系统9浓缩处理后，产水回用于电厂生产或生活，浓水进一步处理。
膜处理系统9产生的浓水，可以进入蒸发结晶器进行蒸发结晶处理，形成氯化钙和氯化镁结晶盐。也可以喷入烟道内进行烟道蒸发处理，废水中的盐分通过除尘器进入粉煤灰中。
下面以工程实例及实际实验数据对本发明技术效果进行验证性说明。
工程实例1：
取某电厂实际脱硫废水，废水中悬浮物浓度约20000mg/L，首先通过简单过滤将废水中的悬浮物去除，废水中的钙离子含量为2700mg/L,镁离子为520mg/L，硫酸根浓度为1017mg/L。分别进行以下两组实验：
实验一，采用传统软化工艺，即石灰乳+纯碱软化法，首先向1000mL废水中加入石灰乳(质量浓度为5％的悬浊液)将废水pH调制11.5，同时对废水进行搅拌，确保反应充分和均匀，反应15min后废水经过絮凝沉淀处理，废水中的镁离子生产氢氧化镁沉淀并进入污泥中，然后向上清液中加入碳酸钠(质量浓度为10％溶液)，使废水中钙离子浓度降低至20mg/L，结果表明药剂投加量为石灰乳3.70g/L、纯碱9.50g/L。按照市场价格，石灰与纯碱分别为500和1500元/吨，所需药剂总成本约为16元/吨。经测定，两级沉淀后(沉淀时间均为20min)，沉淀污泥总体积约200mL。处理后的废水可满足膜浓缩处理进水要求。
实验二：采用本发明工艺，向1000mL废水中加入氯化钡(质量浓度10％)溶液，反应10分钟后，向废水中加入絮凝剂和助凝剂，然后沉淀澄清15min后，测定上清液硫酸根浓度，经过试验发现，将废水中的硫酸根降至14.7mg/L，此时氯化钡投加量为3.1g/L，按照二水氯化钡市场价格2600元/吨，则吨水处理成本约8元。经测定，15min沉淀后污泥体积约80mL。生处理后的废水可满足膜浓缩处理进水要求。
由上述实施例可以看出，采用本发明的工艺处理脱硫废水，药剂费用仅为8元/吨，比传统软化工艺的16元/吨大幅降低，且产生的污泥量也大幅降低，有利于降低后续污泥处理负荷和处理成本。
工程实例2：
某燃煤电厂实际脱硫废水零排放处理项目中，为了验证本发明中新技术方案的可行性，对2台300MW机组的脱硫废水分别采用传统工艺和本方案中的技术路线对废水进行处理。
废水水质如下：水量约14吨/小时，悬浮物约13000mg/L，废水中的钙离子含量为3100mg/L,镁离子约为700mg/L，硫酸根浓度为1500mg/L。首先通过沉淀处理后将废水中的悬浮物去除，然后将废水分为2股进行处理：
其中第一股8吨/小时的废水进入传统处理系统，即采用石灰乳+纯碱软化法处理，首先废水中加入石灰乳将废水pH调制11.5，同时对废水进行搅拌，确保反应充分和均匀，反应30min后废水经过絮凝沉淀处理，废水中的镁离子生产氢氧化镁沉淀并进入污泥中，然后上清液中加入碳酸钠(质量浓度为10％溶液)，使废水中钙离子浓度降低至30mg/L，然后废水经过絮凝沉淀后进入共用的微滤+反渗透浓缩处理系统。
另一股8吨/小时的废水则进入本发明工艺处理系统，废水中加入氯化钡溶液，反应20分钟后，废水进入絮凝沉淀反应池，然后废水沉淀澄清后，然后废水经过絮凝沉淀后进入共用的微滤+反渗透浓缩处理系统。
结果表明在连续运行的3个月中，2套处理系统均运行稳定，反渗透系统无明显结垢现象，反渗透系统水回收率为50％，传统方案中药剂投加量为石灰乳5.60g/L、纯碱12.2g/L。按照市场价格，石灰与纯碱分别为500和1500元/吨，所需药剂总成本约为21.1元/吨。经测定，软化系统两级沉淀池中吨水沉淀污泥(干泥)总量约35Kg。
采用本发明中技术路线的第二股水处理系统中，将废水中的硫酸根降至30mg/L，此时氯化钡投加量为4g/L，按照二水氯化钡市场价格2600元/吨，则吨水处理成本约10.4元。经测定，沉淀池中吨水沉淀污泥(干泥)总量约8Kg。
通过上述工程示范可以看出，采用本发明中的工艺，运行反渗透预处理工艺的运行药剂费用可降低50％以上，污泥量可降低77％，经济效益显著。
显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，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做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。
Claims (10)
1.一种新型脱硫废水处理的装置，其特征在于，包括沿废水流路依次设置的：
一反应器，配置一第一药剂投加装置，用以投加硫酸根沉淀剂；
一絮凝反应器，配置一第二药剂投加装置，用以投加絮凝剂及助凝剂；
一沉淀池；
一膜处理系统。
2.如权利要求1所述的新型脱硫废水处理的装置，其特征在于，所述反应器内部设有一第一搅拌装置；所述絮凝反应器内部设有一第二搅拌装置。
3.如权利要求2所述的新型脱硫废水处理的装置，其特征在于，所述第一搅拌装置为叶轮式搅拌器或曝气装置；所述第二搅拌装置为叶轮式搅拌器。
4.如权利要求1所述的新型脱硫废水处理的装置，其特征在于，还包括设置于反应器流路上游的一预处理系统，所述预处理系统选自悬浮物处理系统、重金属处理系统、COD/BOD处理系统中的一种或多种系统的组合。
5.如权利要求1所述的新型脱硫废水处理的装置，其特征在于，所述反应器还配置有一附加药剂投加装置，用以投加重金属去除药剂和/或COD去除药剂。
6.如权利要求1所述的新型脱硫废水处理的装置，其特征在于，所述膜处理系统为反渗透、纳滤、膜蒸馏、电渗析、正渗透中的一种或几种的组合。
7.一种新型脱硫废水处理的方法，包括以下步骤：
向脱硫废水中加入硫酸根沉淀剂，得到一次处理废水；
向一次处理废水加入絮凝剂及助凝剂，得到二次处理废水；
对二次处理废水进行沉淀处理，获得沉淀污泥及清液；
对清液进行膜蒸馏处理。
8.如权利要求7所述的新型脱硫废水处理的方法，其特征在于，所述硫酸根沉淀剂选自氯化钡或硝酸钡；所述絮凝剂为聚合硫酸铁，所述助凝剂为聚丙烯酰胺。
9.如权利要求7所述的新型脱硫废水处理的方法，其特征在于，向脱硫废水中加入硫酸根沉淀剂后控制反应时间5～20分钟。
10.如权利要求7所述的新型脱硫废水处理的方法，其特征在于，还包括，向脱硫废水中加入硫酸根沉淀剂前首先进行预处理，所述预处理包括去除悬浮物预处理和/或去除重金属预处理和/或去除COD/BOD预处理。
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