CN107619142A - 一种机械雾化蒸发脱硫废水的方法及系统 - Google Patents

Abstract

一种机械雾化蒸发脱硫废水的方法，按照下列步骤进行：a、脱硫废水三联箱预处理；b、二级过滤澄清除泥处理；c、机械雾化蒸发处理：经过二级处理的进入雾化蒸发池中，雾化蒸发池中的脱硫废水被泵入射雾器，经射雾器雾化的脱硫废水喷射在雾化蒸发池上方，雾化的脱硫废水在阳光和风力的作用下蒸发，未蒸发液滴落回雾化蒸发池中循环蒸发，脱硫废水中的可溶性盐析出沉淀至雾化蒸发池底部，定期对雾化蒸发池进行清理。本发明的优点如下：1、充分利用太阳能、风能等可再生能源进行蒸发处理，节约能源且环境友好；2、投资费用小；3、运行成本低；4、装置整体结构简单，便于维护与控制管理。

Description

一种机械雾化蒸发脱硫废水的方法及系统

技术领域

本发明涉及一种火电厂脱硫废水排放处理方法，特别是机械雾化蒸发脱硫废水的方法及系统。

背景技术

石灰石-石膏湿法是火力发电厂主要烟气脱硫技术，国内外广泛使用。湿法脱硫系统产生大量脱硫废水。由于脱硫系统用水对水质要求较低，化学废水、循环冷却水等水质较差废水多回用于脱硫系统，因此脱硫废水作为末端废水其水质最差，pH为4～6、悬浮固体物含量高(CaSO₄等)、含有重金属(Hg、Cr、 As、Cd等)、盐分含量高(SO₄ ^2-、SO₃ ^2-、Cl^-等)。经“中和、沉淀、絮凝”三联箱处理后的脱硫废水，近中性，重金属含量达标，盐分含量高，一部分可回用于干灰伴湿、灰场抑尘喷洒、输煤系统冲洗或除渣系统用水等，但仍有大部分无法回用。这部分含重金属的高盐水如果直接外排将污染水环境或土壤环境。随着国家对工业废水排放要求越来越严格，鼓励电厂废水近零排放，不设废水排污口，脱硫废水的近零排放对于各火力发电厂越发成为亟待解决的问题。

传统化学法无法达到脱硫废水减量化至近零排放要求，近年来脱硫废水近零排放技术在业内广泛研究。专利号为CN101844819A的中国发明专利公布了一种利用烟气余热喷雾蒸发处理脱硫废水的方法，该方法将脱硫废水雾化后喷雾空预器后的烟道内蒸发，实现脱硫废水的近零排放。烟道蒸发虽然投资低但是在实际操作时经常出现管路腐蚀、管路堵塞、滴液不能完全蒸发、滴液与粉尘结合粘结在烟道内等问题，这些问题严重制约了烟道内蒸发脱硫废水的实施效果。此外，专利号为CN205773469U的中国实用新型专利公布了一种利用蒸汽为热源蒸发废水，采用闪蒸技术实现脱硫废水近零排放的方法；专利号为N205892971U的中国实用新型专利公布了一种采用低温常压蒸发结晶进行脱硫废水近零排放处理系统。上述方法都是利用烟气、蒸汽或热水等热源蒸发废水，蒸发产生的水汽冷凝回用，废水中的溶解盐被蒸发结晶。这些浓缩减量脱硫废水处理方法虽从理论上具有可行性，但实际上要涉及到改造烟道、建造蒸发塔、建造闪蒸罐、构建膜装置等事项，其投资及运行成本高、系统复杂，工业化推广难度大。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术之弊端，提供一种低运行成本、低能耗、系统简单的机械雾化蒸发脱硫废水的方法及系统。

本发明所述问题是以下述技术方案解决的：

一种机械雾化蒸发脱硫废水的方法，按照下列步骤进行：

a、脱硫废水三联箱预处理：脱硫废水依次经过中和池、沉淀池、絮凝池进行预处理；

b、二级过滤澄清除泥处理：经过预处理的脱硫废水和依次进入澄清池、pH 调节池和沉淀蓄水池，在澄清池絮凝物沉降，浓缩成泥渣，刮泥装置由澄清池底部清除至压滤机脱水，泥饼外运；澄清池上层清液溢流至pH调节池，加入酸液调节pH7.5～8.5，pH调节池脱硫废水溢流进入沉淀蓄水池，进一步过滤沉淀澄清；

c、机械雾化蒸发处理：沉淀蓄水池的脱硫废水经管道进入雾化蒸发池中，雾化蒸发池中的脱硫废水被泵入射雾器，经射雾器雾化的脱硫废水喷射在雾化蒸发池上方，雾化的脱硫废水在阳光和风力的作用下蒸发，未蒸发液滴落回雾化蒸发池中循环蒸发，脱硫废水中的可溶性盐析出沉淀至雾化蒸发池底部，定期对雾化蒸发池进行清理。

一种机械雾化蒸发脱硫废水的系统，包括依次设置的脱硫废水三联箱装置、二级过滤澄清除泥装置和机械雾化蒸发装置，所述机械雾化蒸发装置设有雾化蒸发池，雾化蒸发池的入口经管路连接二级过滤澄清除泥装置的沉淀蓄水池的出口，雾化蒸发池分布数台射雾器，各射雾器的出口朝向雾化蒸发池的上方，雾化蒸发池的周边设有挡墙。

上述机械雾化蒸发脱硫废水的系统，所述射雾器由送风机构和雾化机构组成，送风机构包括风筒和安装在风筒的内的叶轮、电动机；雾化机构包括变频电机和数套圆盘雾化组件，变频电机位于风筒的出口端，变频电机装配在支撑臂上，支撑臂固接风筒，变频电机连接主轴，各圆盘雾化组件上下排布装配在主轴上，圆盘雾化组件包括液体分布盘和雾化盘，液体分布盘和雾化盘均设有防腐涂层，各液体分布盘的液体通道入口分别经进液管连通水泵，各水泵的进水口连通雾化蒸发池内的脱硫废水。

上述机械雾化蒸发脱硫废水的系统，液体分布盘的液体通道为圆筒形通道连接圆锥形通道结构；雾化盘对应液体分布盘的工作端面上设有碟形的出液槽，圆锥形通道的小端出口对应出液槽，雾化盘靠近边缘部位设有数道环形槽，相邻环形槽之间均布盲孔，最内侧的环形槽与出液槽之间的环形区域为光滑表面。

上述机械雾化蒸发脱硫废水的系统，沿雾化盘径向相邻的盲孔按照弧形排列。

上述机械雾化蒸发脱硫废水的系统，所述风筒由进口到出口依次为直径递减的进口段、中部直筒段和直径递减的出口段，中部直筒段设有吸音层；风筒内设有导风板(18)，导风板前端固定在直筒段内，后端固定于出口段内，导风板将风筒的出风部位分隔为数个风道，每个风道分别对应一套圆盘雾化组件。

上述机械雾化蒸发脱硫废水的系统，雾化蒸发池的中部设有支撑台，射雾器分布在雾化蒸发池周边及支撑台上；雾化蒸发池内设有液位计，连接沉淀蓄水池和雾化蒸发池的管道处设有流量计。

上述机械雾化蒸发脱硫废水的系统，沉淀蓄水池的进水区设有用于过滤杂质的多孔隔板，沉淀蓄水池出水口设置出水槽和出水口，出水槽连接出水口，出水槽高于出水口，沉淀蓄水池底部为漏斗状，沉淀蓄水池底部最低位置处设置排泥口。

本发明采用机械喷雾蒸发经过二级处理的脱硫废水。脱硫废水经过预处理，除去重金属及部分悬浮物，进一步沉淀澄清，清水进入机械雾化蒸发池，经射雾器雾化自然蒸发，未蒸发液滴落回池中进一步循环蒸发，废水中可溶性盐析出，沉淀至存泥区，人工除泥。与现有技术相比本发明的优点如下：1、充分利用太阳能、风能等可再生能源进行蒸发处理，节约能源且环境友好；2、投资费用集中在储水池基建、射雾器及水泵设备上，总体投资成本小，系统构建容易实施；3、装置运行时仅设备耗电，运行成本低；4、装置整体结构简单，便于维护与控制管理。采用本发明可大大提高蒸发效率，与蒸发塘蒸发方法相比蒸发效率提高了9～27倍，可高效低耗的实现火力发电厂脱硫废水浓缩减量，达到近零排放，适合工业化推广。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步说明。

图1是本发明方法的原理图；

图2是雾化蒸发池的示意图；

图3是射雾器的示意图；

图4是图3的右视图；

图5是圆盘雾化组件的示意图；

图6是雾化盘的示意图。

图中各标号为：1、中和池，2、沉淀池，3、絮凝池，4、澄清池，5、pH 调节池，6、沉淀蓄水池，6-1、多孔隔板，6-2、出水槽，6-3、出水口，6-4、排泥口，7、挡墙，8、水泵，9、射雾器，10、支撑台，11、雾化蒸发池，12、压滤机，13、流量计，14、液位计，15、风筒，15-1、吸音层，16、叶轮，17、电机，18、导风板，19、进液管，20、支撑臂，21、变频电机，22、主轴，23、液体分布盘，23-1、液体通道，24、雾化盘，24-1、出液槽，24-2、环形槽，24-3、盲孔。

具体实施方式

参看图1，本发明方法包括脱硫废水三联箱预处理、二级过滤澄清除泥处理和机械雾化蒸发处理三个步骤。脱硫废水三联箱预处理步骤采用传统工艺，脱硫废水首先中和池1，加入碱性药石灰乳剂调节废水的pH值至中性，并与部分重金属离子反应；脱硫废水溢流进入沉淀池2，加入有机硫药剂(TMT-15)，进一步沉淀不能由氢氧化物沉淀下来的重金属离子，如Hg、Cd等与，沉淀重金属离子；脱硫废水溢流进入絮凝池3，加入铁盐或铝盐絮凝剂和以便更好地絮凝、沉淀，同时加入高分子聚合电解质助凝剂，促进絮凝物凝聚、沉淀，使絮凝物更易沉淀。经过上述三联箱预处理的脱硫废水进一步进行二级过滤澄清除泥处理，以便充分清除脱硫废水中的杂质，便于脱硫废水的机械雾化蒸发。絮凝池的脱硫废水进入澄清池4，絮凝物沉降，浓缩成泥渣，由刮泥装置由底部清除至压滤机12脱水，清水回流至中和池，泥饼外运。澄清池上层清液从上部溢流至pH调节池5，在pH调节池加入盐酸调节pH至7.5～8.5，试验表明， pH 7.5～8.5的脱硫废水可达到最佳自然蒸发速率。pH调节池的脱硫废水溢流进入沉淀蓄水池6，脱硫废水在沉淀蓄水池左侧的进水区经多孔隔板6-1进一步过滤后进入沉淀蓄水池的漏斗状的沉淀区，在沉淀区脱硫废水中固体悬浮物下沉存积在沉淀蓄水池的底部，积存的淤泥可由排泥口6-4排出至压滤机脱水，制泥饼外运。沉淀蓄水池上部清水溢流至出水槽6-2，再由出水口6-3排出。清水经管道流入雾化蒸发池11。在机械雾化蒸发处理步骤，存积在雾化蒸发池中脱硫废水为高盐水。雾化蒸发池周边和中部设置多台射雾器，脱硫废水经水泵8 抽入射雾器9，射雾器将脱硫废水雾化喷洒，雾化的脱硫废水在阳光、风力的作用下于雾化蒸发池上方自然蒸发，未蒸发的液滴回落至雾化蒸发池中，脱硫废水中经水泵8抽取再次进入射雾器循环雾化喷洒；废水中的盐分析出下沉至雾化蒸发池底部，定期进行人工排泥清理。雾化蒸发池四周设有挡墙7，挡圈一方面减少风吹损失，另一方面避免盐分对周边空气环境、土壤环境、植被的影响。

采用本发明方法进行脱硫废水蒸发试验，雾化蒸发池长100m、宽50m、深 1.5m，布置3台射雾器，额定流量为7m³/h，喷射仰角为45°。秋季测试环境温度4.2～25.7℃、相对湿度26％～99％、平均风速0～49.7km/h。经核算日处理脱硫废水能力最低为26m³/d，最高达287m³/d，平均日蒸发速率为4.34m³/h，相比蒸发塘蒸发方法蒸发效率提高了9～27倍，水泵及射雾器耗电运行成本为 2.19～13.84元/t。可见，本发明方法可以对脱硫废水进行低成本处理，实现脱硫废水的浓缩减量。

参看图1，实现本发明方法的机械雾化蒸发脱硫废水的系统，包括依次设置的中和池1、沉淀池2、絮凝池3、澄清池4、pH调节池5、沉淀蓄水池6和雾化蒸发池11。雾化蒸发池的中部设有支撑台10，数台射雾器分布在雾化蒸发池周边及支撑台上。雾化蒸发池内设有便于控制注水量的液位计14，连接沉淀蓄水池和雾化蒸发池的管道处设有流量计13，测量废水流量。各射雾器能够360 °旋转，仰角可调节，各射雾器的出口朝向雾化蒸发池的上方。雾化蒸发池自下至上布置四层，分别为防渗层、基础层、粗砂层、红砖层。

本发明针对脱硫废水的高含盐水质及实现脱硫废水的高效雾化，对射雾器的结构进行了改进设计。参看图3、图4，射雾器由送风机构和雾化机构组成，送风机构包括风筒15、安装在风筒的内的叶轮16和电动机17。风筒由进口到出口依次为直径递减的进口段、中部直筒段和直径递减的出口段。进口段的圆锥角为90-120°，以达到进风量大、气流均匀的效果。中部直筒段设有吸音层 15-1，可以大大降低噪音。出口段的锥度为1:0.6-1.2，以达到送风面积大、风阻小、风压大、风速快的效果。雾化机构包括变频电机21和数套圆盘雾化组件，图示实施例圆盘雾化组件设置了三套。变频电机位于风筒的出风口上侧，变频电机装配在支撑臂20上，支撑臂固接风筒。采用变频电机可方便的改变雾化盘转速，以适应不同水质水量的脱硫废水，达到根据不同脱硫废水水质及水量调控射雾器的目的。变频电机连接主轴22，主轴沿风筒的径向设置，各套圆盘雾化组件上下排布装配在主轴上。每套圆盘雾化组件分别包括液体分布盘23 和雾化盘24，液体分布盘和雾化盘均设有防腐涂层，进液管19连通水泵8。风筒内设有导风板18，导风板前端固定在直筒段内，后端固定于出风段内，导风板将风筒的出风部位分隔为数个风道，每个风道分别对应一套圆盘雾化组件。本发明采用圆盘雾化组件雾化液体，可以有效避免常规射雾器喷嘴结垢堵塞的弊端。液体分布盘和雾化盘设有防腐涂层可以抵抗高盐水的腐蚀，延长使用寿命。

参看图5、图6，液体分布盘23和雾化盘24固定在主轴22上，随主轴转动。液体分布盘的液体通道23-1为圆筒形通道连接圆锥形通道的结构，进油管 19的出口对应液体通道。雾化盘对应液体分布盘的工作端面上设有碟形的出液槽24-1，圆锥形通道的小端出口对应出液槽，液体分布盘和雾化盘之间留有供液体流动的间隙。为提高雾化效果，本发明对雾化盘进行了粗糙化设计，在雾化盘靠近边缘部位设有数道环形槽24-2，相邻环形槽之间均布盲孔24-3，最内侧的环形槽与出液槽之间的环形区域为光滑表面，光滑表面的面积为雾化盘面积的3/4～4/5。图示实施例环形槽设置了三道。沿雾化盘径向相邻的每组三个盲孔按照弧形排列。圆盘雾化组件的组件工作原理为：脱硫废水经水泵和进液管进入液体分布盘的液体通道，再由液体通道经出液槽均匀的向雾化盘的工作面分散，雾化盘工作面的光滑表面可以使脱硫废水能够在雾化盘上迅速均匀的拉伸扩散，提高雾化效率；当液体滴液分散至雾化盘靠近边缘部位时，盲孔和环形槽可以阻碍液体与雾化盘的相对滑动，增大液膜与雾化盘的摩擦，以加速液膜破碎，从而形成的雾状液滴的粒径更小，达到最佳雾化效果。

Claims (8)

1.一种机械雾化蒸发脱硫废水的方法，其特征在于，按照下列步骤进行：

a、脱硫废水三联箱预处理：脱硫废水依次经过中和池、沉淀池、絮凝池进行预处理；

b、二级过滤澄清除泥处理：经过预处理的脱硫废水和依次进入澄清池、pH调节池和沉淀蓄水池，在澄清池絮凝物沉降，浓缩成泥渣，刮泥装置由澄清池底部清除至压滤机脱水，泥饼外运；澄清池上层清液溢流至pH调节池，加入酸液调节pH7.5～8.5，pH调节池脱硫废水溢流进入沉淀蓄水池，进一步过滤沉淀澄清；

c、机械雾化蒸发处理：沉淀蓄水池的脱硫废水经管道进入雾化蒸发池中，雾化蒸发池中的脱硫废水被泵入射雾器，经射雾器雾化的脱硫废水喷射在雾化蒸发池上方，雾化的脱硫废水在阳光和风力的作用下蒸发，未蒸发液滴落回雾化蒸发池中循环蒸发，脱硫废水中的可溶性盐析出沉淀至雾化蒸发池底部，定期对雾化蒸发池进行清理。

2.一种机械雾化蒸发脱硫废水的系统，其特征在于：包括依次设置的脱硫废水三联箱装置、二级过滤澄清除泥装置和机械雾化蒸发装置，所述机械雾化蒸发装置设有雾化蒸发池(11)，雾化蒸发池的入口经管路连接二级过滤澄清除泥装置的沉淀蓄水池(6)的出口，雾化蒸发池分布数台射雾器(9)，各射雾器的出口朝向雾化蒸发池的上方，雾化蒸发池的周边设有挡墙(7)。

3.根据权利要求2所述的机械雾化蒸发脱硫废水的系统，其特征在于：所述射雾器由送风机构和雾化机构组成，送风机构包括风筒(15)和安装在风筒的内的叶轮(16)、电动机(17)；雾化机构包括变频电机(21)和数套圆盘雾化组件，变频电机位于风筒的出口端，变频电机装配在支撑臂(20)上，支撑臂固接风筒，变频电机连接主轴(22)，各圆盘雾化组件上下排布装配在主轴上，圆盘雾化组件包括液体分布盘(23)和雾化盘(24)，液体分布盘和雾化盘均设有防腐涂层，各液体分布盘的液体通道入口分别经进液管(19)连通水泵(8)，各水泵的进水口连通雾化蒸发池内的脱硫废水。

4.根据权利要求3所述的机械雾化蒸发脱硫废水的系统，其特征在于：液体分布盘的液体通道为圆筒形通道连接圆锥形通道结构；雾化盘对应液体分布盘的工作端面上设有碟形的出液槽(24-1)，圆锥形通道的小端出口对应出液槽，雾化盘靠近边缘部位设有数道环形槽(24-2)，相邻环形槽之间均布盲孔(24-3)，最内侧的环形槽与出液槽之间的环形区域为光滑表面。

5.根据权利要求4所述的机械雾化蒸发脱硫废水的系统，其特征在于：沿雾化盘径向相邻的盲孔按照弧形排列。

6.根据权利要求5所述的机械雾化蒸发脱硫废水的系统，其特征在于：所述风筒由进口到出口依次为直径递减的进口段、中部直筒段和直径递减的出口段，中部直筒段设有吸音层(15-1)；风筒内设有导风板(18)，导风板前端固定在直筒段内，后端固定于出口段内，导风板将风筒的出风部位分隔为数个风道，每个风道分别对应一套圆盘雾化组件。

7.根据权利要求6所述的机械雾化蒸发脱硫废水的系统，其特征在于：雾化蒸发池的中部设有支撑台(10)，射雾器分布在雾化蒸发池周边及支撑台上；雾化蒸发池内设有液位计(14)，连接沉淀蓄水池和雾化蒸发池的管道处设有流量计(13)。

8.根据权利要求7所述的机械雾化蒸发脱硫废水的系统，其特征在于：沉淀蓄水池的进水区设有用于过滤杂质的多孔隔板(6-1)，沉淀蓄水池出水口设置出水槽(6-2)和出水口(6-3)，出水槽连接出水口，出水槽高于出水口，沉淀蓄水池底部为漏斗状，沉淀蓄水池底部最低位置处设置排泥口(6-4)。