CN108203181A - 电厂循环冷却水废水处理方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种电厂循环冷却水废水处理方法及系统，该方法包括：向废水中投加铝酸钠和含钙物质，使铝酸钠、含钙物质与废水中的硫酸根发生络合反应生成络合硫酸盐沉淀；络合反应所得清液经前级膜过滤处理；前级膜过滤处理所得淡水进行曝气处理，促使淡水中溶解的钙离子和铝离子分别形成为碳酸钙沉淀和氢氧化铝沉淀；曝气处理所得清液经后级膜过滤处理，至少截留其中残留的硫酸根。本发明采用化学反应与物理作用相结合的方式，可以选择性地去除循环冷却水废水中高浓度的硫酸根，有效降低循环冷却水废水中的硫酸根含量，具有高效、针对性强的特点；处理后所得的废水水质较优，可回用于生产工艺的多个环节，显著地提高循环冷却水的回用率。

Description

电厂循环冷却水废水处理方法及系统
技术领域
本发明属于环保技术领域，具体涉及一种电厂循环冷却水废水处理方法及电厂循环冷却水废水处理系统。
背景技术
燃煤热电厂是用水大户，据不完全统计，一座装机容量1000MW的大型热电厂的日耗水量约为10万吨，相当于一座小型城市一天的用水量。在我国西北等水资源极其匮乏的地区，如此大的水资源消耗量不仅严重威胁着当地的生态环境保护，还制约着所在地城市的综合发展，因此如何节水、提高水资源的利用率和再生率已成为热电企业规模化生产及地方经济转型升级的关键。
一般按用途，热电厂用水可分为循环冷却水、锅炉补给水、冲灰水、生活用水等几部分，其中循环冷却水的用水量最大，占总用水量的70％以上。循环冷却水的大量消耗通常是由使用过程中的蒸发、飞溅、渗漏等作用造成的，随着水量的逐渐减少，盐分溶质的浓度会显著升高，到一定程度时必须排出一定量的浓水并补充清水，而外排的浓水即为循环冷却废水。该废水的日产量可达上千吨，以一台600MW机组为例，在最大循环倍率下，其循环废水排污量仍达100～150m3/h，约占电厂总排污量的90％。若这部分废水能得到充分利用，可为热电厂节约大量的水资源。
由于需求量极大，目前大力推行使用经过二次处理的城市污水处理厂的中水用作热电厂循环冷却水的源水和补充水，该水相较地下水或江河水的水质较差，主要污染因子是硫酸根、硬度物质和盐分，经过循环使用后各污染因子浓度显著升高，其中硫酸根浓度往往高达2000～3000mg/L，无法继续循环利用，必须对该废水进行综合处理。循环冷却废水的传统处理工艺较单一，借助简单的物理化学方法，只针对废水中的悬浮颗粒物及硬度物质有效，废水水质总体改善不大，且废水中的硫酸根及其它盐分离子无法得到有效去除，致使处理后的废水的使用范围大大受限，只能用于对水质要求不高的生产环节，回收利用率严重受限，造成了水资源的大量浪费。
硫酸根的传统处理工艺以钙盐和钡盐为主，两者原理相同，即利用与硫酸根结合形成不溶物的方式去除硫酸根，但钙盐法中因硫酸钙的溶解度较大，硫酸根的去除率较低，而钡盐方法又存在成本较高的问题，因此两种方法均不实用。
发明内容
本发明实施例涉及一种电厂循环冷却水废水处理方法及电厂循环冷却水废水处理系统，至少可解决现有技术的部分缺陷。
本发明实施例涉及一种电厂循环冷却水废水处理方法，包括：
步骤一，向废水中投加铝酸钠和含钙物质，使所述铝酸钠、所述含钙物质与所述废水中的硫酸根发生络合反应生成络合硫酸盐沉淀，其中，所述含钙物质为氧化钙或氢氧化钙；
步骤二，步骤一中络合反应所得清液经前级膜过滤处理；
步骤三，对前级膜过滤处理所得淡水进行曝气处理，促使该部分淡水中溶解的钙离子和铝离子分别形成为碳酸钙沉淀和氢氧化铝沉淀；
步骤四，步骤三所得清液经后级膜过滤处理，至少截留其中残留的硫酸根。
进一步地，步骤三中还包括：曝气处理所得清液经中间级膜过滤处理；
步骤四中，中间级膜过滤处理所得淡水进入所述后级膜过滤处理。
作为实施例之一，所述中间级膜过滤处理所得浓水回流至与所述前级膜过滤处理所得淡水共同进行曝气处理。
作为实施例之一，所述前级膜过滤处理所得浓水回流至与待处理循环冷却水废水共同进行络合反应。
作为实施例之一，所述后级膜过滤处理所得浓水回流至与待处理循环冷却水废水共同进行络合反应。
本发明实施例涉及一种电厂循环冷却水废水处理系统，包括通过废水管道依次串接的络合反应池、前级膜过滤机构、曝气反应池、后级膜过滤机构和清水收集池，其中，所述曝气反应池的废水入口与所述前级膜过滤机构的淡水出口连通，所述清水收集池与所述后级膜过滤机构的淡水出口连通；所述络合反应池内设有搅拌器，所述曝气反应池内设有曝气装置。
作为实施例之一，所述络合反应池的废水入口侧所连接的废水管道上设有管道混合器，所述管道混合器连接有用于投加铝酸钠和含钙物质的加药箱。
作为实施例之一，所述络合反应池内通过隔墙分隔形成有前置缓冲室和后置反应室，于所述隔墙上设有用于导通所述前置缓冲室和后置反应室的溢流通道，所述搅拌器设于所述后置反应室内。
作为实施例之一，所述曝气反应池与所述后级膜过滤机构之间还设有中间级膜过滤机构，所述后级膜过滤机构的废水入口与所述中间级膜过滤机构的淡水出口连通。
作为实施例之一，所述前级膜过滤机构包括超滤膜，所述后级膜过滤机构包括纳滤膜。
本发明实施例至少具有如下有益效果：
本发明提供的电厂循环冷却水废水处理方法及系统，采用化学反应与物理作用相结合的方式，可以选择性地去除循环冷却水废水中高浓度的硫酸根，有效降低循环冷却水废水中的硫酸根含量，具有高效、针对性强的特点；处理后所得的废水水质较优，高价盐含量极低，可回用于生产工艺的多个环节，显著地提高循环冷却水的回用率和应用范围。上述处理方法工艺流程短、操作简单，适用于热电厂等的改造施工。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为本发明实施例提供的电厂循环冷却水废水处理系统的结构示意图。
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、完整地描述，显然，所描述的实施例仅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它实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一
如图1，本发明实施例提供一种电厂循环冷却水废水处理方法，包括：
步骤一，向废水中投加铝酸钠和含钙物质，使所述铝酸钠、所述含钙物质与所述废水中的硫酸根发生络合反应生成络合硫酸盐沉淀，其中，所述含钙物质为氧化钙或氢氧化钙；本实施例中，投加的铝酸钠和含钙物质优选为是溶液性质，则该含钙物质优选为采用氢氧化钙溶液；其中，络合反应可以用如下公式体现：
SO4 2-+Ca2++AlO2 -+OH-→3CaO·Al2O3·3CaSO4↓(钙矾石)
步骤二，步骤一中络合反应所得清液经前级膜过滤处理；
步骤三，对前级膜过滤处理所得淡水进行曝气处理，促使该部分淡水中溶解的钙离子和铝离子分别形成为碳酸钙沉淀和氢氧化铝沉淀；其中，曝气反应可以用如下公式体现：
Ca2++CO2+H2O→CaCO3↓+H+
Al3++OH-→Al(OH)3↓
步骤四，步骤三所得清液经后级膜过滤处理，至少截留其中残留的硫酸根。
作为优选地实施例，上述步骤二中所进行的前级膜过滤处理采用超滤膜，可以对络合反应所得清液进行过滤处理，以尽可能去除其中混合的沉淀物/颗粒物；上述步骤四中所进行的后级膜过滤处理采用纳滤膜，可以有效地截留步骤三所得清液中残留的硫酸根，还可以去除该部分清液中的高价态溶解性离子。经步骤四处理所得淡水水质较优，可收集后直接回用作为循环冷却水补充水或用于其它工艺段。
本实施例提供的电厂循环冷却水废水处理方法，采用化学络合与物理分离相结合的方式，可以选择性地去除循环冷却水废水中高浓度的硫酸根，有效降低循环冷却水废水中的硫酸根含量，具有高效、针对性强的特点；处理后所得的废水水质较优，高价盐含量极低，可回用于生产工艺的多个环节，显著地提高循环冷却水的回用率和应用范围。上述处理方法工艺流程短、操作简单，适用于热电厂等的改造施工。
如图1，进一步优选地，步骤三中还包括：曝气处理所得清液经中间级膜过滤处理；对应地，在步骤四中，中间级膜过滤处理所得淡水进入所述后级膜过滤处理。通过增设中间级膜过滤处理步骤，可以进一步改善对循环冷却水废水的净化处理效果，同时，减小后级膜过滤处理步骤的负担，可延长纳滤膜的使用寿命。该中间级膜过滤处理也优选为采用超滤膜。
如图1，进一步优选地，所述中间级膜过滤处理所得浓水回流至与所述前级膜过滤处理所得淡水共同进行曝气处理。所述前级膜过滤处理所得浓水回流至与待处理循环冷却水废水共同进行络合反应。所述后级膜过滤处理所得浓水回流至与待处理循环冷却水废水共同进行络合反应。经上述回流式循环处理方式，可以减少本处理方法的污物排放量，提高循环冷却水的回用率。
实施例二
如图1，本发明实施例涉及一种电厂循环冷却水废水处理系统，包括通过废水管道依次串接的络合反应池2、前级膜过滤机构3、曝气反应池4、后级膜过滤机构6和清水收集池7，其中，所述曝气反应池4的废水入口与所述前级膜过滤机构3的淡水出口连通，所述清水收集池7与所述后级膜过滤机构6的淡水出口连通；所述络合反应池2内设有搅拌器201，所述曝气反应池4内设有曝气装置401。
上述络合反应池2连接有铝酸钠加入机构和含钙物质加入机构，便于向循环冷却水废水中加入铝酸钠和含钙物质并在该络合反应池2内发生络合反应。其中，可以直接在该络合反应池2上方设置铝酸钠料罐和含钙物质料罐，这种方式可能会存在加入的药品与循环水废水混合效果不佳或络合反应时间较长等问题，因此，优选为在循环冷却水废水进入该络合反应池2之前即与上述药品混合。具体地，如图1，所述络合反应池2的废水入口侧所连接的废水管道上设有管道混合器1，所述管道混合器1连接有用于投加铝酸钠和含钙物质的加药箱11。优选地，该加药箱11为双室加药箱11，其具有两个储药室，其中一储药室用于存储铝酸钠溶液，另一储药室用于存储氢氧化钙溶液，两个储药室通过一隔板隔离，且二者共用同一下药管。进一步优选地，如图1，在该加药箱11所连接的下药管上设置计量泵12，实现定量加药。
进一步优选地，如图1，所述络合反应池2内通过隔墙分隔形成有前置缓冲室和后置反应室，于所述隔墙上设有用于导通所述前置缓冲室和后置反应室的溢流通道，所述搅拌器201设于所述后置反应室内，在该后置反应室内，在搅拌器201缓慢搅动作用下，废水中的硫酸根与投加的钙质和铝质发生化学络合反应，生成溶解性极低的络合硫酸盐沉淀。易于理解地，该络合反应池2的废水入口位于该前置缓冲室上，该络合反应池2的清液出口位于该后置反应室上。基于前述的循环冷却水废水在进入该络合反应池2之前即与上述药品混合的情况，混合溶液在该前置缓冲室内可以进行综合调质处理，提高后续的络合反应处理效果并降低后置反应室内的上清液的杂质含量，从而减轻后续物理分离工作量。优选地，上述后置反应室底部具有斜坡，可呈锥形结构或三角形结构，便于沉淀物沉降排污；在该后置反应室的底部设置有排污管并于该排污管上设有排污阀13，该排污管排出的泥水可进入污泥浓缩池储存。同样地，上述的曝气反应池4底部具有斜坡，便于沉淀物沉降排污，该曝气反应池4底部同样连接有排污管并设有排污阀13，该排污管排出的泥水同样进入污泥浓缩池储存。
进一步优选地，如图1，所述曝气反应池4与所述后级膜过滤机构6之间还设有中间级膜过滤机构5，所述后级膜过滤机构6的废水入口与所述中间级膜过滤机构5的淡水出口连通。
如上述实施例一所述及的，上述前级膜过滤机构3和中间级膜过滤机构5均优选为包括超滤膜，该超滤膜优选为是错流分离式超滤膜；上述后级膜过滤机构6优选为包括纳滤膜6，该纳滤膜6优选为是错流分离式纳滤膜6。
进一步优选地，如图1，在该中间级膜过滤机构5与后级膜过滤机构6之间的废水管道上依次设有增压泵9和精密过滤器10，该精密过滤器10对中间级膜过滤机构5所得淡水进一步过滤处理，可以降低后续纳滤膜6的工作负担。进一步可在该增压泵9与中间级膜过滤机构5之间设置淡水收集池8，可以协调纳滤膜6与前面工序的处理节奏，保证本处理系统的稳定持续运行。
作为优选实施方式，如图1，前级膜过滤机构3的浓水出口管连接至络合反应池2，所得浓水回流至络合反应池2循环处理；对于前述的络合反应池2包括前置缓冲室和后置反应室的结构，该前级膜过滤机构3的浓水出口管优选为连接至前置缓冲室。进一步优选地，在该前级膜过滤机构3所连接的淡水出口管和浓水出口管上均设有电磁控制阀15；基于该结构，可以实现对该前级膜过滤机构3的超滤膜3进行保养，保养方法包括：关闭其淡水出口管上的控制阀15，对超滤膜3进行保压反洗；一般地，超滤膜3的进水侧连接的废水管道上设置有供水泵6，关闭淡水出口管上的控制阀15后，淡水侧停止产水，淡水侧管道压力上升，超滤膜3膜孔表面形成的可逆污堵在淡水侧压力的作用下松动，并在上述供水泵6产生的搅动作用下脱离超滤膜3表面，最终随浓水离开超滤膜3。优选地，定期地对该超滤膜3进行上述保养操作，一个优选地实施例是：
超滤膜3每运行5～6分钟，淡水出口管上的控制阀15关闭20～30秒，进行保压反洗，从而保证超滤膜3的高通量，随后超滤膜3运行与保养操作交替进行。上述的供水泵6优选为采用大流量循环泵。
基于上述的超滤膜保养功能，可有效提高超滤膜3的抗污堵能力，从而提高该超滤膜3的使用寿命，延长其清洗周期。
同样地，如图1，上述中间级膜过滤机构5的浓水出口管连接至曝气反应池4，所得浓水回流至曝气反应池4循环处理；同样在该中间级膜过滤机构5的淡水出口管和浓水出口管上均设置电磁控制阀15，从而可以对该中间级膜过滤机构5的超滤膜5进行保养，具体保养方法此处不再赘述。
进一步地，如图1，上述后级膜过滤机构6的浓水出口管连接至络合反应池2，所得浓水回流至络合反应池2循环处理，其同样优选为连接至前置缓冲室。同样在该后级膜过滤机构6的淡水出口管和浓水出口管上均设置电磁控制阀15，从而可以对该后级膜过滤机构6的纳滤膜6进行保养，具体保养方法此处不再赘述。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，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)

1.一种电厂循环冷却水废水处理方法，其特征在于，包括：
步骤一，向废水中投加铝酸钠和含钙物质，使所述铝酸钠、所述含钙物质与所述废水中的硫酸根发生络合反应生成络合硫酸盐沉淀，其中，所述含钙物质为氧化钙或氢氧化钙；
步骤二，步骤一中络合反应所得清液经前级膜过滤处理；
步骤三，对前级膜过滤处理所得淡水进行曝气处理，促使该部分淡水中溶解的钙离子和铝离子分别形成为碳酸钙沉淀和氢氧化铝沉淀；
步骤四，步骤三所得清液经后级膜过滤处理，至少截留其中残留的硫酸根。
2.如权利要求1所述的电厂循环冷却水废水处理方法，其特征在于，
步骤三中还包括：曝气处理所得清液经中间级膜过滤处理；
步骤四中，中间级膜过滤处理所得淡水进入所述后级膜过滤处理。
3.如权利要求2所述的电厂循环冷却水废水处理方法，其特征在于：所述中间级膜过滤处理所得浓水回流至与所述前级膜过滤处理所得淡水共同进行曝气处理。
4.如权利要求1所述的电厂循环冷却水废水处理方法，其特征在于：所述前级膜过滤处理所得浓水回流至与待处理循环冷却水废水共同进行络合反应。
5.如权利要求1所述的电厂循环冷却水废水处理方法，其特征在于：所述后级膜过滤处理所得浓水回流至与待处理循环冷却水废水共同进行络合反应。
6.一种电厂循环冷却水废水处理系统，其特征在于：包括通过废水管道依次串接的络合反应池、前级膜过滤机构、曝气反应池、后级膜过滤机构和清水收集池，其中，所述曝气反应池的废水入口与所述前级膜过滤机构的淡水出口连通，所述清水收集池与所述后级膜过滤机构的淡水出口连通；所述络合反应池内设有搅拌器，所述曝气反应池内设有曝气装置。
7.如权利要求6所述的电厂循环冷却水废水处理系统，其特征在于：所述络合反应池的废水入口侧所连接的废水管道上设有管道混合器，所述管道混合器连接有用于投加铝酸钠和含钙物质的加药箱。
8.如权利要求7所述的电厂循环冷却水废水处理系统，其特征在于：所述络合反应池内通过隔墙分隔形成有前置缓冲室和后置反应室，于所述隔墙上设有用于导通所述前置缓冲室和后置反应室的溢流通道，所述搅拌器设于所述后置反应室内。
9.如权利要求6所述的电厂循环冷却水废水处理系统，其特征在于：所述曝气反应池与所述后级膜过滤机构之间还设有中间级膜过滤机构，所述后级膜过滤机构的废水入口与所述中间级膜过滤机构的淡水出口连通。
10.如权利要求6所述的电厂循环冷却水废水处理系统，其特征在于：所述前级膜过滤机构包括超滤膜，所述后级膜过滤机构包括纳滤膜。
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