CN107500444B - 利用改性粉煤灰处理脱硫废水的装置及其使用方法 - Google Patents

利用改性粉煤灰处理脱硫废水的装置及其使用方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种利用改性粉煤灰处理脱硫废水的装置，包括：反应罐和过滤罐，在反应罐与过滤罐之间设有输送管路；所述反应罐设置粉煤灰投加口，反应罐内设置搅拌装置；所述过滤罐内设置布水器、滤布、小孔支撑板，布水器设置于过滤罐的进水口下端，过滤罐腰部设置滤布，所述小孔支撑板形成倒锥形，滤布附着于小孔支撑板形成的倒锥形一侧，倒锥形另一侧形成出水口；所述过滤罐为真空过滤罐，所述真空过滤罐还设置有真空缓冲罐、真空泵。本发明提供的利用改性粉煤灰处理脱硫废水的装置及其使用方法，降低了脱硫废水中的Cl‑离子的含量，使脱硫废水的水质能够达到可以进行长期的循环再利用的水平，保证脱硫系统的正常稳定的运行，实现废水零排放。

Description

利用改性粉煤灰处理脱硫废水的装置及其使用方法
技术领域
本发明属于烟气净化技术领域，涉及燃煤锅炉所排放烟气的处理，特别涉及一种利用改性粉煤灰处理脱硫废水的装置及其使用方法。
背景技术
目前我国燃煤电厂大多采用石灰石-石膏法烟气脱硫(FGD)系统，该法具有脱硫效率高、技术成熟、适应性强、脱硫剂丰富、脱硫副产物(石膏)可综合利用等优点，现已成为燃煤电厂采用的主流脱硫技术。为保证脱硫设备安全稳定运行，防止脱硫设备腐蚀、结垢，需定期排出脱硫废水。脱硫废水成分复杂，含有巨量的溶解性固体，主要是氯离子、重金属、氟离子、硫酸根离子等，这些污染物，除了氯离子，都能较好去除。Cl是一种常见的非金属的元素，隶属于卤族的元素之一，性质活泼。Cl-离子的浓度在循环的水体中长期的超过1000mg/L的浓度，就会产生了极高的极性，会促进腐蚀反应的发生，甚至会产生很强的穿透特性，极其容易透过一些金属的表面上的保护膜，造成了孔蚀和缝隙的腐蚀。高浓度的Cl-离子如果不能被行之有效的除掉，排入到周围的水体中，就会造成饮用水有苦咸味、管道腐蚀、植物生长十分艰难、土壤盐碱化，甚至也会危及到人们的健康，同时也会对周围的生态的环境产生非常严重而又特别持久的破坏。
去除脱硫废水中的Cl-离子，现在电厂普遍采用蒸发结晶法，这种方法处理脱硫废水无论是初次建设费用以及运行成本都非常高，而且运行中的问题也较多，稳定性有待于提高，而且副产品的处理也是很大的问题。
根据湿法脱硫设备状况以及脱硫废水的性质，脱硫废水可采用“从哪里来回到哪里去”的处理原则，这个原则包括两方面：1)脱硫废水经处理后再回到脱硫系统。由于石灰石-石膏法脱硫系统对工艺水的要求并不高，只要能控制脱硫废水中的Cl-离子浓度等在一定范围内，就能够循环利用；2)脱硫废水中的Cl-离子主要来自燃煤，利用粉煤灰去除氯离子，使脱硫废水氯离子降低到能够再利用的程度。这个原则的核心就是控制Cl-离子的浓度。
燃煤电厂的副产品粉煤灰数量巨大，国内南北地区粉煤灰处置差异较大，北方地区利用率较低，大部分被堆放在储灰场，南方地区综合利用高。粉煤灰因其比表面积大，有一定的吸附能力，被研究用于脱硫废水的处理和重金属离子的去除。粉煤灰能够较好的固化Cl-离子，其机理主要是具有较大比表面积与特殊结构的粉煤灰与水化产物对Cl-离子的物理吸附，以及水化铝酸钙与Cl-离子反应生成化合物“费氏盐”对Cl-离子的化学固化作用；现有技术中通过对粉煤灰进行改性，改性粉煤灰来降低脱硫废水中的Cl-离子的含量，以使脱硫废水的水质能够达到可以进行长期的循环再利用的水平，保证脱硫系统的正常稳定的运行，实现废水零排放。
因此，有必要提供一种利用改性粉煤灰处理脱硫废水的装置及其使用方法来解决上述问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种利用改性粉煤灰处理脱硫废水的装置及其使用方法，该方法具有工艺简单，成本低廉、节省人力、以废治废，是真正意义上的零排放。
本发明提供一种利用改性粉煤灰处理脱硫废水的装置，采用以下技术方案，该装置包括：反应罐，作为脱硫废水采用粉煤灰吸附处理用；过滤罐，作为经粉煤灰处理后的废水过滤用，在反应罐与过滤罐上设有输送管路，所述反应罐设置粉煤灰投加口，所述反应罐内设置搅拌装置，所述过滤罐内设置布水器、滤布、小孔支撑板，布水器设置于过滤罐的进水口下端，过滤罐腰部设置滤布，所述小孔支撑板形成倒锥形，滤布附着于小孔支撑板形成的倒锥形一侧，倒锥形另一侧形成出水口；所述过滤罐为真空过滤罐，所述真空过滤罐还设置有真空缓冲罐、真空泵。
优选的，所述真空过滤罐还设置循环泵，将废水重复多次过滤。
本发明还提供一种改性粉煤灰循环利用燃煤电厂脱硫废水装置处理脱硫废水的方法，包括：
步骤一，将燃煤电厂粉煤灰干灰过200目～2000目筛，得到200 目～2000目的粉煤灰；
步骤二，将步骤1得到的粉煤灰和氧化钙粉按质量比为(0.5～2):1 的比例均匀混合，在马弗炉中用700℃～900℃的高温煅烧1h～3h后冷却，然后将其磨成粉体过200目～2000目筛，得到200目～2000目的改性粉煤灰；
步骤三，将步骤二得到的改性粉煤灰在反应罐中与脱硫废水混合搅拌1h～4h进行吸附反应；
步骤四，步骤三处理的废水然后通过布水器送至真空过滤罐，均布在小孔支撑板支撑的滤布上，经过真空抽滤，改性粉煤灰截留在滤布上形成过滤层，脱硫废水在高速过滤时发生盐析出、共沉淀等反应，滤液从底部排出或者通过循环泵再次送入真空过滤罐过滤，滤液水质能够达到石灰石-石膏法脱硫用水的要求，回收至脱硫系统循环使用，实现燃煤电厂脱硫废水零排放。
优选的，步骤四中真空度达到-0.08～-0.1MPa。
与相关技术相比，本发明提供的利用改性粉煤灰处理脱硫废水的装置及其使用方法，能大幅降低脱硫废水中的Cl-离子和重金属的含量，以使脱硫废水的水质能够达到可以进行长期的循环再利用的水平，保证了脱硫系统的正常稳定的运行，实现废水零排放；另一方面，综合利用了燃煤电厂的工业废弃物粉煤灰，以废治废，使用过的灰符合标准可直接送往灰场填埋，不会对环境造成其他影响。
附图说明
图1为本发明装置的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合附图和实施方式对本发明作进一步说明。
请参阅图1，为本发明提供的利用改性粉煤灰处理脱硫废水的装置的结构示意图。下面结合附图对本发明结构组合方式和实施步骤做进一步的说明。
如图1所示，分别为第一管式流量计(1)、第一阀门(2)、粉煤灰投加口(3)、反应罐(4)、搅拌器(5)、第二阀门(6)、布水器(7)、真空过滤罐(8)、滤布(9)、小孔支撑板(10)、第三阀门(11)、第一放空阀(12)、循环泵(13)、第四阀门(14)、第二管式流量计(15)、第五阀门(16)、真空缓冲罐(17)、第二放空阀(18)、第六阀门(19)、真空泵(20)；所述的管式流量计(1)、第一阀门(2)布设在反应罐(4)入水口前；所述的粉煤灰投加口(3)布设在反应罐(4)上；所述的搅拌器(5)布设在反应罐(4)内，反应罐由不锈钢制造，尺寸根据脱硫废水的处理量确定，搅拌器为无极调速，转速范围0～30r/min；所述的第二阀门(6)布设在反应罐(4)底部出水口处；所述的布水器(7)布设在真空过滤罐 (8)内上部；所述的滤布(9)覆盖在小孔支撑板(10)上，固定于真空过滤罐(8)中部；所述的第三阀门(11)、第一放空阀(12) 布设在真空过滤罐(8)底部出口处；所述的循环泵(13)布设在第三阀门(11)之后；所述的第四阀门(14)、第二管式流量计(15) 布设于循环泵(13)和布水器(7)之间的管道上；所述的第五阀门 (16)布设于真空过滤罐(8)和真空缓冲罐(17)之间的管道上；所述的第二放空阀(18)布设在真空缓冲罐(17)顶部；所述的第六阀门(19)布设在真空缓冲罐(17)和真空泵(20)之间的管道上，本发明中的循环泵、管式流量计等应防腐耐磨，阀门为不锈钢球阀。真空过滤罐整体采用不锈钢制造，由内外两层圆筒构成，顶部有盖，采用法兰盘密封，内筒下部为锥形漏斗型，锥形漏斗上沿有一圈支撑条，小孔支撑板置于支撑条上，小孔的孔径为1～2mm，滤布孔径≦0.045mm，布水器采用不锈钢制造。
本发明提供的利用改性粉煤灰处理脱硫废水的装置的使用方法，包括：
S1，将燃煤电厂粉煤灰干灰过200目～2000目筛，得到200目～2000目的粉煤灰。
S2，将步骤1得到的粉煤灰和氧化钙粉按质量比为(0.5～2):1 的比例均匀混合，在马弗炉中用700℃～900℃的高温煅烧1h～3h后冷却，然后将其磨成粉体过200目～2000目筛，得到200目～2000目的改性粉煤灰。
S3，将步骤2得到的改性粉煤灰在反应罐中与需处理的脱硫废水混合搅拌，需处理的脱硫废水经管道通过管式流量计(1)、阀门(2) 进入反应罐(4)，同时粉煤灰经粉煤灰投加口(3)投加入反应罐(4) 中，在反应罐(4)脱硫废水和粉煤灰经搅拌器(5)进行搅拌混合1h～4h并进行吸附反应。
S4，将步骤3的废水通过布水器送至真空过滤罐，均布在小孔支撑板支撑的滤布上，经过真空抽滤，过滤前应开启真空泵(20)，保证真空过滤罐(8)内真空度达到-0.08～-0.1MPa。S3反应后打开阀门 (6)，排出脱硫废水和粉煤灰，经过布水器(7)均匀分布到真空过滤罐(8)内的滤布(9)上进行过滤，粉煤灰被截留在滤布上，过滤液从真空过滤罐(8)底部阀门(19)排出再通过循环泵(13)、阀门(14)送至布水器，如此重复多次过滤，最后清液通过放空阀(18) 排出。在经过粉煤灰层和滤布经过高速过滤的时候发生盐析出、共沉淀等反应进一步降低脱硫废水中Cl-离子浓度。
本发明经多次过滤后的粉煤灰取出后送至灰场填埋，滤布经过清洗后进行下一次过滤；排出的清液直接送入脱硫系统进行循环利用。
实施例1：
将燃煤电厂粉煤灰干灰过200目～800目筛，得到200目～800目的粉煤灰1吨。
步骤2，将步骤1得到的粉煤灰和氧化钙粉按质量比为2:1的比例均匀混合，在马弗炉中用900℃的高温煅烧1h后冷却，然后将其磨成粉体过200目～800目筛，得到200目～800目的改性粉煤灰1.5 吨。
步骤3，将步骤2得到的1.5吨改性粉煤灰在反应罐中与含Cl- 离子浓度10000mg/L的脱硫废水混合搅拌4h进行吸附反应，然后将混合液通过布水器送至真空过滤罐，均布在小孔支撑板(孔径 1～2mm)支撑的滤布(孔径≦0.045mm)上，经过真空抽滤，改性粉煤灰在滤布上形成一层4～10cm的过滤层，脱硫废水通过改性粉煤灰层和滤布，从反应罐底部排出或者通过循环泵再次送入真空过滤罐重复过滤1～2次，滤液中Cl-离子浓度能够降到3000mg/L以下，达到石灰石-石膏法脱硫用水的要求，回收至脱硫系统循环使用，实现燃煤电厂脱硫废水零排放。
实施例2：
将燃煤电厂粉煤灰干灰过800目～1400目筛，得到800目～1400 目的粉煤灰2吨。
步骤2，将步骤1得到的粉煤灰和氧化钙粉按质量比为1:1的比例均匀混合，在马弗炉中用800℃的高温煅烧2h后冷却，然后将其磨成粉体过800目～1400目筛，得到800目～1400目的改性粉煤灰4 吨。
步骤3，将步骤2得到的4吨改性粉煤灰在反应罐中与含Cl-离子浓度20000mg/L的脱硫废水混合搅拌3h，进行吸附反应，然后将混合液通过布水器送至真空过滤罐，均布在小孔支撑板(孔径 1～2mm)支撑的滤布(孔径≦0.045mm)上，经过真空抽滤，改性粉煤灰在滤布上形成一层4～10cm的过滤层，脱硫废水通过改性粉煤灰层和滤布，从反应罐底部排出或者通过循环泵再次送入真空过滤罐重复过滤1～2次，滤液中Cl-离子浓度能够降到6000mg/L以下，滤液水质能够达到石灰石-石膏法脱硫用水的要求，回收至脱硫系统循环使用，实现燃煤电厂脱硫废水零排放。
实施例3：
将燃煤电厂粉煤灰干灰过600目～1200目筛，得到600目～1200 目的粉煤灰6吨。
步骤2，将步骤1得到的粉煤灰和氧化钙粉按质量比为1.5:1的比例均匀混合，在马弗炉中用850℃的高温煅烧2h后冷却，然后将其磨成粉体过600目～1200目筛，得到600目～1200目的改性粉煤灰 10吨。
步骤3，将步骤2得到的10吨改性粉煤灰在反应罐中与含Cl-离子浓度15000mg/L的脱硫废水混合搅拌1h，进行吸附反应，然后将混合液通过布水器送至真空过滤罐，均布在小孔支撑板(孔径 1～2mm)支撑的滤布(孔径≦0.045mm)上，经过真空抽滤，改性粉煤灰在滤布上形成一层4～10cm的过滤层，脱硫废水通过改性粉煤灰层和滤布，从反应罐底部排出或者通过循环泵再次送入真空过滤罐重复过滤1～2次，滤液中Cl-离子浓度能够降到5000mg/L以下，滤液水质能够达到石灰石-石膏法脱硫用水的要求，回收至脱硫系统循环使用，实现燃煤电厂脱硫废水零排放。
实施例4：
将燃煤电厂粉煤灰干灰过1400目～2000目筛，得到1400目～2000 目的粉煤灰5吨。
步骤2，将步骤1得到的粉煤灰和氧化钙粉按质量比为0.5:1的比例均匀混合，在马弗炉中用700℃的高温煅烧3h后冷却，然后将其磨成粉体过1400目～2000目筛，得到1400目～2000目的改性粉煤灰15吨。
步骤3，将步骤2得到的15吨改性粉煤灰在反应罐中与含Cl-离子浓度25000mg/L的脱硫废水混合搅拌2h，进行吸附反应，然后将混合液通过布水器送至真空过滤罐，均布在小孔支撑板(孔径 1～2mm)支撑的滤布(孔径≦0.045mm)上，经过真空抽滤，改性粉煤灰在滤布上形成一层4～10cm的过滤层，脱硫废水通过改性粉煤灰层和滤布，从反应罐底部排出或者通过循环泵再次送入真空过滤罐重复过滤1～2次，滤液中Cl-离子浓度能够降到8000mg/L以下，滤液水质能够达到石灰石-石膏法脱硫用水的要求，回收至脱硫系统循环使用，实现燃煤电厂脱硫废水零排放。
与相关技术相比，本发明提供的利用改性粉煤灰处理脱硫废水的方法，能够非常方便的脱硫废水进行零排放处理，且工艺简单，节约人力；可利用燃煤电厂自身产生的粉煤灰，数量充足、无需购买；充分利用现有的石灰石-石膏法脱硫装置，仅需少许更改；本发明的装置结构紧凑，方法实施简单，且能够实现真正意义上的脱硫废水零排放，既环保又安全，具有推广价值。
以上所述仅为本发明的实施例，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它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (3)

1.一种利用改性粉煤灰处理脱硫废水的装置，其特征在于，该装置包括：反应罐，作为脱硫废水采用粉煤灰吸附处理用；过滤罐，作为经粉煤灰处理后的废水过滤用，在反应罐与过滤罐中间设有输送管路；所述反应罐设置粉煤灰投加口，反应罐内设置搅拌装置；所述过滤罐内设置布水器、滤布、小孔支撑板，布水器设置于过滤罐的进水口下端，滤布覆盖在小孔支撑板上，固定于真空过滤罐中部，小孔支撑板下设置锥形漏斗结构；所述过滤罐为真空过滤罐，所述真空过滤罐还设置有真空缓冲罐、真空泵。
2.一种如权利要求1所述装置的使用方法，其特征在于，包括：
步骤一，将燃煤电厂粉煤灰干灰过200目～2000目筛，得到200目～2000目的粉煤灰；
步骤二，将步骤1得到的粉煤灰和氧化钙粉按质量比为(0.5～2):1的比例均匀混合，在马弗炉中用700℃～900℃的高温煅烧1h～3h后冷却，然后将其磨成粉体过200目～2000目筛，得到200目～2000目的改性粉煤灰；
步骤三，将步骤二得到的改性粉煤灰在反应罐中与脱硫废水混合搅拌1h～4h进行吸附反应；
步骤四，步骤三处理的废水然后通过布水器送至真空过滤罐，均布在小孔支撑板支撑的滤布上，经过真空抽滤，滤液从反应罐底部排出或者通过循环泵再次送入真空过滤罐重复过滤1～2次。
3.根据权利要求2所述的使用方法，其特征在于，所述步骤四中真空度达到-0.08～-0.1MPa。
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