CN108033621A - 脱硫废水零排放系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种新型的脱硫废水零排放系统及方法，包括初沉池、曝气调节池、三联箱、澄清池、循环过滤装置、震动RO膜装置和旁路烟道蒸发塔；三联箱包括中和箱、沉降箱和絮凝箱，分别用于添加石灰乳、有机硫和混凝剂；循环过滤装置采用大流量循环式超滤方式对脱硫废水实现固液分离；震动RO膜装置采用震动RO膜将脱硫废水中的沉淀物分离出来，并利用高频震动防止震动纳滤膜表面结垢和堵塞；旁路烟道蒸发塔内布置有雾化器，并通过烟道分别连接空气预热器和静电除尘器。通过本发明的技术方案，节约了预处理中药剂的投入和生产成本设备，且处理效果较好，有效减少脱硫废水零排放处理技术中的工艺路线，具有良好的推广应用价值。

Description

脱硫废水零排放系统及方法

技术领域

本发明涉及一种新型脱硫废水零排放系统及方法，属于火力发电厂脱硫废水处理技术领域。

背景技术

随着我国经济水平的提高，电力需求迅猛增长，而燃煤发电是我国现阶段的主要发电方式，截至2015年8月我国火电发电量约占总发电量的73.3％。煤燃烧产生大量污染物，如氮氧化物、二氧化硫、粉尘等，对人体、环境和生态系统造成很大的危害。SO2的排放造成我国大面积的酸雨危害，因此我国不断加大燃煤电厂烟气治理力度，特别是《火电厂大气污染物排放标准》(GB13223－2011)的实施以及广泛开展的燃煤电厂污染物超低排放改造，电厂面临更严格的环保限制。

在众多脱硫技术中，湿式石灰石-石膏法烟气脱硫技术(FGD)应用最为广泛，目前我国燃煤电厂大多采用湿式石灰石-石膏法烟气脱硫，此法脱硫效率高，技术成熟；适用煤种广，对锅炉负荷变化的适应性强；吸收剂资源丰富；脱硫副产物(无水石膏)便于综合利用。为了维持脱硫系统的正常运行，浆液中氯离子需要维持在一定的浓度，为防止脱硫系统材料的腐蚀及维持硫酸钙的结晶速度，氯离子浓度一般维持在12000-20000ppm。为控制循环浆液中氯离子浓度，需外排出一部分废水即脱硫废水。脱硫废水的成分及浓度对处理系统的运行管理有很大影响，是影响处理设备的选择、腐蚀等的关键性因素。

现有技术中，常采用蒸发结晶技术对脱硫废水进行处理和回收，存在着能量消耗高、配套设备多、运行费用高等问题。因此，研究一种能耗相对少、运行费用相对低的脱硫废水零排放处理技术具有一定的经济和市场意义。

发明内容

为解决现有脱硫废水零排放技术工艺流程较长、能耗消耗高、运行费用较高的问题，本发明提出一种新型的脱硫废水零排放系统及方法，具有系统处理流程短、占地面积小、能量消耗低、自动化程度高、运行费用低等特点，有效保证处理效果，减少对环境的污染。

为实现上述目的，采用的技术方案如下：

本发明公开一种脱硫废水零排放系统，包括顺序连接的初沉池、曝气调节池、三联箱、澄清池、循环过滤装置、震动RO膜装置和旁路烟道蒸发塔；所述三联箱包括依次连通的中和箱、沉降箱和絮凝箱，分别用于添加石灰乳、有机硫和混凝剂；所述循环过滤装置采用大流量循环式超滤方式对脱硫废水实现固液分离；所述震动RO膜装置采用震动RO膜将脱硫废水中的沉淀物分离出来，并利用高频震动防止震动纳滤膜表面结垢和堵塞；所述旁路烟道蒸发塔内布置有雾化器，并通过烟道分别连接空气预热器和静电除尘器。

作为一种优选方案，所述初沉池和曝气调节池为混凝土结构，所述三联箱采用钢制结构。

作为一种优选方案，循环过滤装置采用的大流量循环式超滤方式为错流式过滤式，利用微孔的膜将脱硫废水中的沉淀物分离出来。

作为一种优选方案，还包括污泥处理装置，初沉池和澄清池内布置有泥位计，当检测到沉积的污泥超过预设高度时，通过污泥输送泵输送至污泥处理装置进行压滤处理。

本发明还公开一种脱硫废水零排放方法，包括以下步骤：

脱硫废水进入初沉池沉淀预设时间，经固液分离后的上清液溢流至曝气池调节；

脱硫废水在曝气调节池内充分曝气，将脱硫废水中的亚硫酸根离子氧化为硫酸根离子，同时降低池中废水的COD值，然后由废水提升泵输送至三联箱；

脱硫废水在三联箱内，通过中和箱内添加的石灰乳将废水中的部分重金属沉淀下来，通过沉降箱内加入的有机硫进一步沉淀残余重金属，通过絮凝箱内加入的混凝剂生成絮凝物；脱硫废水从絮凝箱自流进入澄清池，其中的絮凝物通过重力作用沉积在澄清池(4)底部，清水经提升泵输送至循环过滤装置；

循环过滤装置采用大流量循环式的超滤方式，快速实现固液分离，去除废水中的细小颗粒物、胶体、悬浮物杂质，以保证出水浊度；

经循环过滤装置过滤后的脱硫废水进入震动RO膜装置进一步浓缩，利用高频震动防止震动RO膜装置内的震动纳滤膜表面结垢和堵塞；

震动RO膜装置的浓水进入旁路烟道蒸发塔，通过旁路烟道蒸发塔内高速旋转的雾化器使其雾化，再利用高温烟气的余热瞬间干燥脱硫废水。

作为一种优选方案，初沉池和澄清池内浓缩的泥浆通过内部附带的自动刮泥装置清除。

作为一种优选方案，初沉池、澄清池内沉积的污泥通过泥位计检测到超过预设高度时，通过污泥输送泵输送至污泥处理装置进行压滤处理，压滤处理得到的干泥饼由外运处置，滤液则重新流入曝气调节池。

作为一种优选方案，在絮凝箱内和/或絮凝箱的出水管路中加入高分子聚合电解质作为助凝剂。

作为一种优选方案，震动RO膜装置作用后的脱硫废水的脱盐率不小于80％，65％产水供外部脱硫塔回用，浓水的水量为原水量的35％。

作为一种优选方案，所述从外部空气预热器前引出一条高温烟气支路至旁路烟道蒸发塔，脱硫废水经旁路烟道蒸发塔内高速旋转的雾化器雾化成直径为20～60微米的细微液滴，并利用空气预热器产生的高温烟气的余热瞬间干燥，干燥后形成的盐类和烟尘混合物部分进入旁路烟道蒸发塔的底部集中收集，另一部分随烟气送至旁路烟道蒸发塔连接的静电除尘器进行收集。

有益效果：

(1)采用一级震动RO技术，将震动纳滤引入工艺流程中，充分利用具有抗阻塞特性的震动RO膜，只需要对脱硫废水进行简单的除浊、除重金属，减少了现有技术中通常需要对脱硫废水投加药剂进行除硬的预处理的化学软化工序，减少了药剂的投加量，节约了脱硫废水处理药剂费用、能耗费，同时节约了设备的生产成本，简化了脱硫废水处理流程。

(2)采用振动RO膜进行一级浓缩，直接浓缩废水水量，最后进入旁路烟道蒸发塔进行雾化干燥的脱硫废水仅为原水量的35％，节约了喷雾干燥的处理量；且利用旁路烟道蒸发塔的烟气余热即可进行蒸发结晶，减少了固化工序。

(3)采用了自动阀门及监测仪表，实时监测池中的液位，并在检测到液位超过设定高度时自动启动提升泵的运行。

(4)本发明流程更简单，占用空间更小，在保证较好的处理效果的前提下能够有效减少脱硫废水零排放处理技术中的工艺路线，并解决脱硫废水零排放处理中运行成本和设备成本高，最终产物处理困难等问题，具有良好的推广应用价值。

附图说明

图1为实施例中脱硫废水零排放系统的流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明作更进一步的说明。

如图1所示，本发明公开了一种新型的脱硫废水零排放系统，主要由初沉池1、曝气调节池2、三联箱3(中和箱、沉降箱、絮凝箱)、澄清池4、循环过滤装置5、震动RO膜装置6、旁路烟道蒸发塔7、污泥处理装置8及相应仪表阀门及管道管件组成，初沉池1、曝气调节池2、三联箱3、澄清池4、循环过滤装置5、震动RO膜装置6和旁路烟道蒸发塔7依次连接，污泥处理装置8分别初沉池1和三联箱3连接。其中：

初沉池1内配置有自动刮泥装置、液位计，自动刮泥装置用于清除在初沉池1内浓缩的泥浆，液位计用于自动监测初沉池1的液位，上清液溢流至曝气调节池2。

曝气调节池2底部配置有曝气装置、超声波液位计，曝气装置用于对脱硫废水进行曝气，将脱硫废水中的亚硫酸根离子氧化为硫酸根离子，超声波液位计自动监测曝气调节池2的液位并自动控制提升泵的启停，通过废水提升泵将滤液送至三联箱3。

三联箱3为钢制结构，包括依次连接的中和箱、沉降箱、絮凝箱，中和箱上配置有石灰乳加药装置，沉降箱上配置有有机硫加药装置，在絮凝箱上配置有混凝剂加药装置，可分别通过投加石灰乳、有机硫、混凝剂和助凝剂，去除重金属离子、铁离子和氟离子、暂时硬度。具体的，在中和箱内添加石灰乳，使部分重金属沉淀下来；在沉降箱内通加入有机硫，进一步沉淀不能通过氢氧化物沉淀下来的重金属离子；在絮凝箱中加入混凝剂，生成絮凝物。进一步的，絮凝箱出水管道还调协有入助凝剂加药装置，通过加入助凝剂，使絮凝物变得更大、更容易沉淀。

澄清池4内配置有刮泥装置、环形三角溢流堰和清水箱，环形三角溢流堰设置在澄清池4的顶部。脱硫废水从絮凝箱自流进入澄清池4，废水中的絮凝物通过重力作用沉积在澄清池4的底部，浓缩成泥渣，再由刮泥装置清除；清水则上升至顶部，通过环形三角溢流至清水箱，然后经提升泵送至循环过滤装置5。

循环过滤装置5采用微滤膜过滤，利用微孔的膜把废水中的沉淀物分离出来，不要求沉淀物粒径足够大和比重足够大，是一种更有效的分离方法。具体可采用大流量循环式的超滤方式，例如，错流式过滤方式。循环过滤装置5的产水通过提升泵进入震动RO膜装置6.

震动RO膜装置6配置有具有抗阻塞特性的震动RO膜，能利用高频震动来防止膜表面结垢及堵塞，因此脱硫废水可以在不除硬进行浓缩。震动RO膜装置6产生的浓水通过提升泵进入旁路烟道蒸发塔7。

旁路烟道蒸发塔7设置一端口，通过高温烟气支路与空气预热器的进口连通，即，从空气预热器进口引出高温烟气支路至旁路烟道蒸发塔7，将脱硫废水引入旁路烟道蒸发塔7进行蒸发，干燥后形成的盐类和烟尘混合物，部分进入旁路烟道蒸发塔7的干燥的塔底部仓泵，并可集中收集，部分随烟气送回至静电除尘器中进行静电除尘处理，然后再进入灰斗集中收集。

进一步，初沉池1和曝气调节池2均为混凝土结构，其容积大小的设计要能满足脱硫废水能够停留24h的时间。初沉池1和澄清池4均配套有高压/低压污泥输送泵和泥位计，当初沉池1、澄清池4底部污泥积累到一定高度时，启动污泥输送泵向全自动板框式压滤机供料，进行污泥压滤操作。压滤后的干泥饼由外运处置，滤液则排至排水沟内，并回流至调节曝气池2，进行再处理。

实施例中所公开的脱硫废水零排放系统的工作原理如下：

脱硫废水进入初沉池1，通过约24小时的沉淀对大颗粒悬浮物进行固液分离，浓缩的泥浆由初沉池附带的自动刮泥装置清除，通过液位计自动监测初沉池1的液位，上清液溢流至曝气调节池2。

在曝气调节池2，由布置在池底的曝气装置对脱硫废水进行充分曝气，将脱硫废水中的亚硫酸根离子氧化为硫酸根离子，同时降低池中废水的COD值。在曝气调节池2内可停留12～16小时，有足够的水力停留时间，可对来水进行水质水量的调节，减少水质水量的波动，保障后期处理段效果，然后再由废水提升泵将废水输送至三联箱3(由依次连接的中和箱、沉降箱、絮凝箱组成)，并通过超声波液位计自动监测曝气调节池2的液位，并自动控制提升泵的启停。

脱硫废水进入三联箱3，在中和箱内通过石灰乳加药装置添加石灰乳，将废水pH调整到8.5～9.5左右，使部分重金属沉淀下来，经中和箱处理后的废水再进入沉降箱；在沉降箱内通过有机硫加药装置加入有机硫，进一步沉淀不能通过氢氧化物沉淀下来的重金属离子；同时，在絮凝箱中加入混凝剂，生成絮凝物，并且，在絮凝箱内或絮凝箱出水管路中可根据工艺需求选择是否加入高分子聚合电解质作为助凝剂，使絮凝物变得更大、更容易沉淀，以在接下来的澄清池4中沉淀并分离出来。

脱硫废水从絮凝箱自流进入澄清池4，废水中的絮凝物通过重力作用沉积在澄清池4底部，浓缩成泥渣后通过刮泥装置清除；清水则上升至顶部，通过环形三角溢流至清水箱，经提升泵输送至循环过滤装置。

循环过滤装置5采用大流量循环式的超滤方式，可以适用于悬浮物很高的工况，快速实现固液分离，将废水中的细小颗粒物、胶体、悬浮物等杂质去除，从而保证出水浊度。这里通过采用的大流量循环式超滤方式能非常高效的达到非常好的出水水质，从而代替传统的沉降或澄清工艺。具体可采用错流式过滤，利用微孔的膜把废水中的沉淀物分离出来，它不需要沉淀物粒径足够大和比重足够大是一种更有效的分离方法。

经过滤后的脱硫废水进入震动RO膜装置6进行进一步浓缩，利用高频震动来防止膜表面结垢及堵塞，因此，脱硫废水可以在不除硬度的情况下进行浓缩。通过震动RO膜的作用脱盐率可达80％以上，65％产水可供外部脱硫塔回用，此时，浓水的水量仅为原水量的35％，大大减少了废水排放量。

震动RO膜装置6的浓水进入旁路烟道蒸发塔7，然后通过旁路烟道蒸发塔7内高速旋转的雾化器使其雾化为细微液滴，再利用高温烟气的余热瞬间干燥脱硫废水。在实际应用时，可从空气预热器前引出一条高温烟气支路至旁路烟道蒸发塔7，将脱硫废水引入旁路烟道蒸发塔7，然后经过高速旋转的雾化器使其雾化为细微液滴(平均雾滴直径20～60微米)，并利用高温烟气的余热瞬间干燥脱硫废水。干燥后的烟气直接返回至静电除尘器进行收集，脱硫废水干燥后形成的盐类和烟尘混合物部分(主要是密度大的颗粒类等)进入旁路烟道蒸发塔7的底部集中收集，另一部分(主要是密度小的烟尘混合物等)随烟气送回至静电除尘器，通过静电除尘器收集。

进一步，当初沉池1、澄清池4底部污泥积累到一定高度时，通过污泥输送泵输送至污泥处理装置8，在污泥处理装置8内通过全自动板框式压滤机对污泥进行压滤操作。压滤后的干泥饼由外运处置，滤液则经排水沟内回流入调节曝气池2，进行再处理。通过底部连接的污泥处理装置8进行处理，处理后的干泥饼由外运处置，滤液则排至排水沟内，流入曝气调节池2，进行再后续处理。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种脱硫废水零排放系统，其特征在于，包括顺序连接的初沉池(1)、曝气调节池(2)、三联箱(3)、澄清池(4)、循环过滤装置(5)、震动RO膜装置(6)和旁路烟道蒸发塔(7)；

所述三联箱(3)包括依次连通的中和箱、沉降箱和絮凝箱，分别用于添加石灰乳、有机硫和混凝剂；

所述循环过滤装置(5)采用大流量循环式超滤方式对脱硫废水实现固液分离；

所述震动RO膜装置(6)采用震动RO膜将脱硫废水中的沉淀物分离出来，并利用高频震动防止震动纳滤膜表面结垢和堵塞；

所述旁路烟道蒸发塔(7)内布置有雾化器，并通过烟道分别与空气预热器和静电除尘器连接。

2.根据权利要求1所述的脱硫废水零排放系统，其特征在于，还包括污泥处理装置(8)，初沉池(1)和澄清池(4)内布置有泥位计，当检测到沉积的污泥超过预设高度时，通过污泥输送泵输送至污泥处理装置(8)进行压滤处理。

3.根据权利要求1或2所述的脱硫废水零排放系统，其特征在于，所述初沉池(1)和曝气调节池(2)为混凝土结构，所述三联箱(3)采用钢制结构。

4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，循环过滤装置(5)采用的大流量循环式超滤方式为错流式过滤式，利用微孔的膜将脱硫废水中的沉淀物分离出来。

5.一种脱硫废水零排放方法，其特征在于，包括以下步骤：

脱硫废水进入初沉池(1)沉淀预设时间，经固液分离后的上清液溢流至曝气池调节(2)；

脱硫废水在曝气调节池(2)内充分曝气，将脱硫废水中的亚硫酸根离子氧化为硫酸根离子，同时降低池中废水的COD值，然后由废水提升泵输送至三联箱(3)；

脱硫废水在三联箱(3)内，通过中和箱内添加的石灰乳将废水中的部分重金属沉淀下来，通过沉降箱内加入的有机硫进一步沉淀残余重金属，通过絮凝箱内加入的混凝剂生成絮凝物；脱硫废水从絮凝箱自流进入澄清池(4)，其中的絮凝物通过重力作用沉积在澄清池(4)底部，清水经提升泵输送至循环过滤装置(5)；

循环过滤装置(5)采用大流量循环式的超滤方式，快速实现固液分离，去除废水中的细小颗粒物、胶体、悬浮物杂质，以保证出水浊度；

经循环过滤装置(5)过滤后的脱硫废水进入震动RO膜装置(6)进一步浓缩，利用高频震动防止震动RO膜装置(6)内的震动纳滤膜表面结垢和堵塞；

震动RO膜装置(6)的浓水进入旁路烟道蒸发塔(7)，通过旁路烟道蒸发塔(7)内高速旋转的雾化器使其雾化，再利用高温烟气的余热瞬间干燥脱硫废水。

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，震动RO膜装置(6)作用后的脱硫废水的脱盐率不小于80％，65％产水供外部脱硫塔回用，浓水的水量为原水量的35％。

7.如权利要求5或6所述的方法，其特征在于，初沉池(1)和澄清池(4)内浓缩的泥浆通过内部附带的自动刮泥装置清除。

8.如权利要求5或6所述的方法，其特征在于，初沉池(1)、澄清池(4)内沉积的污泥通过泥位计检测到超过预设高度时，通过污泥输送泵输送至污泥处理装置(8)进行压滤处理，压滤处理得到的干泥饼由外运处置，滤液则重新流入曝气调节池(2)。

9.如权利要求5或6所述的方法，其特征在于，在絮凝箱内和/或絮凝箱的出水管路中加入高分子聚合电解质作为助凝剂。

10.如权利要求5或6所述的方法，其特征在于，所述从外部空气预热器前引出一条高温烟气支路至旁路烟道蒸发塔(7)，脱硫废水经旁路烟道蒸发塔(7)内高速旋转的雾化器雾化成直径为20～60微米的细微液滴，并利用空气预热器产生的高温烟气的余热瞬间干燥，干燥后形成的盐类和烟尘混合物部分进入旁路烟道蒸发塔(7)的底部集中收集，另一部分随烟气送至旁路烟道蒸发塔(7)连接的静电除尘器进行收集。