CN108640360A - 一种增湿-除湿耦合压力延迟渗透的脱硫废水零排放系统与方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种增湿‑除湿耦合压力延迟渗透的脱硫废水零排放系统与方法。压力延迟渗透是一种提取盐差能的方法，利用选择透过性半透膜把不同盐度的两种溶液隔开，并在高盐度侧施加小于两种溶液渗透压差的压力，低盐度侧的水自发从低盐度侧向高盐度侧渗透，把盐差能转变为压力能，驱动盐度梯度发动机发电。本发明将待处理脱硫废水和增湿塔排放的再循环浓缩液用半透膜隔开，由于待处理脱硫废水的盐度大大低于再循环浓缩液的盐度，在增湿塔排放的再循环浓缩液侧施加小于两种溶液渗透压差的压力，低盐度的待处理脱硫废水来水侧的水自发从低盐度侧向高盐度侧渗透，把盐差能转变为压力能，驱动发电。

Description

一种增湿-除湿耦合压力延迟渗透的脱硫废水零排放系统与 方法

技术领域

本发明具体涉及一种增湿-除湿耦合压力延迟渗透的脱硫废水零排放系统与方法。

背景技术

我国自2004年1月1日国家环保总局颁布实施《GB13223-2003火电厂大气污染物排放标准》以来，燃煤电厂普遍实施烟气脱硫，石灰石——石膏湿法脱硫成为主要脱硫工艺，并普遍采用“三联箱”工艺(又称作三箱五药)处理脱硫废水。

2006年颁布的《DL/T5046-2006火力发电厂废水治理设计技术规程》中提出“应优先考虑处理回用，如无回用条件时，应处理后达标排放”和“用于干灰加湿或灰场喷洒时，应采取措施防治对相关设备、介质可能产生的腐蚀和不良影响”的相关要求。同年发布了火电行业脱硫废水行业标准《DL/T997-2006火电厂石灰石-石膏湿法脱硫废水水质控制指标》。

2015年1月1日实施新环保法，环保政策执行力度加大，对废水排放提出了全局性要求。

2017年1月11日环保部又印发了《火电厂污染防治技术政策》，鼓励火电厂实现废水循环使用不外排，脱硫废水处理后回用，实现脱硫废水零排放。

脱硫废水高含盐、高浊度、高硬度、高氯化物、高硫酸根；含有重金属、氟化物、硫化物、氨氮、硅、有机物等；水温50℃左右；尤其是含有世卫组织和我国严格控制的一类污染物等；且受燃煤、脱硫工艺水质、脱硫剂等影响，脱硫废水水质成分复杂、经常性波动很大。

近年来，伴随着环境问题的日益凸显，新的环保政策不断颁布，环保政策执行力度日益增强，脱硫废水作为燃煤电厂经常性废水中成分最为复杂、难以处理的一类，其深度处理后达标排放(拥有受纳水体时)或回用已成为大势所趋。

现有的系统和方法难以实现脱硫废水零排放。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种增湿-除湿耦合压力延迟渗透的脱硫废水零排放系统与方法。

本发明的上述目的是通过下面的技术方案得以实现的：

一种增湿-除湿耦合压力延迟渗透的脱硫废水零排放系统，包括脱硫废水预处理系统、预处理水软化系统、增湿-除湿耦合压力延迟渗透的浓缩净化系统和结晶固化系统；

所述脱硫废水预处理系统包括真空过滤机、絮凝反应池、澄清池和泥浆池，所述预处理水软化系统包括循环水箱、超滤系统、纳滤系统和结晶沉降罐；其中，所述真空过滤机设有脱硫废水入口、与泥浆池连通的泥浆入口、与絮凝反应池连通的出水口和泥饼出口；所述絮凝反应池设有与真空过滤机连通的入水口和与澄清池连通的出水口；所述澄清池设有与絮凝反应池连通的入水口、与循环水箱连通的絮凝产水出口和与泥浆池连通的沉淀泥浆出口；所述泥浆池设有与真空过滤机连通的泥浆出口、与超滤系统连通的超滤浓水入口和与结晶沉降罐、循环水箱连通的泥浆入口；所述循环水箱设有与澄清池连通的絮凝产水入口、与结晶沉降罐连通的上清液入口和与超滤系统连通的出水口；超滤系统设有与循环水箱连通的入水口、与纳滤系统连通的超滤水出口和与泥浆池连通的超滤浓水出口；所述纳滤系统设有与超滤系统连通的入水口、纳滤水出口和与结晶沉降罐连通的纳滤浓水出口，该纳滤水出口产生的即为脱硫废水预处理水；

增湿-除湿耦合压力延迟渗透的浓缩净化系统包括增湿器、除湿器、压力延迟渗透组件和盐度梯度发动机；其中：除湿器为一泡罩塔式换热器，泡罩塔的底部设有冷流入口，泡罩塔的顶部设有用于通入热空气的热流入口，泡罩塔的侧面设冷凝产水出口，底部和顶部还分别分别设有除湿空气出口和经热空气预热的热废水出口；增湿器为一空气蒸馏塔，空气蒸馏塔的下部设有进气口，上部设有脱硫废水进液口，底部和顶部分别设有脱硫废水浓缩液出口、增湿空气出口，脱硫废水浓缩液出口进一步连通浓缩液排放管道和浓缩液再循环管道；除湿器的除湿空气出口与增湿器的进气口连通，增湿器的增湿空气出口与除湿器的热流入口连通；除湿器的热废水出口与增湿器的脱硫废水进液口连通，且连接管路上设有加热器；所述压力延迟渗透组件包括PRO膜室、原料液回路和驱动液回路，PRO膜室分为原料液腔室和驱动液腔室，中间用渗透膜隔开，原料液腔室设有待处理脱硫废水入口(与纳滤水出口连通)，驱动液腔室经高压泵与所述浓缩液再循环管道连通，原料液腔室和驱动液腔室分别通过原料液回路和驱动液回路经散热器与除湿器的冷流入口连通；盐度梯度发动机设于驱动液回路上；

所述结晶固化系统包括烟气进气单元、废水浓缩液进液单元和流化结晶干燥塔，以及废水浓缩液加热单元；其中，流化结晶干燥塔的下部设有进气口，底部设有结晶收集锥斗，顶部设有湿烟气出口；塔体内部设有由内筒和外筒组成的转辊，外筒为两端固定在塔体壁上的周壁为网筛状的筒状结构，内筒通过其两个轴端转动连接在塔体壁上，内筒和外筒之间的空间内设有粒径大于外筒网筛孔径的球粒填料；所述内筒的外周壁设有多根喷液管道，各喷液管道上设有多个雾化器，内筒的一个轴端的端面上设有多个与多根喷液管道对应的分配孔，各分配孔与对应的喷液管道连通，该轴端的端面处还设有一固定在塔体壁上的分配阀，端面紧配在分配阀上，该分配阀上设有一进液孔，随着内筒转动，轴端的各分配孔依次与该进液孔连通；所述内筒的外周壁还设有用于在转动时对球粒填料进行搅拌的搅拌桨片；所述烟气进气单元包括与电厂主烟道连通的烟气管道，烟气从塔的进气口进入塔体；所述废水浓缩液进液单元包括废水浓缩液进液管道，该管道的一端与所述进液孔连通，另一端与所述浓缩液排放管道连通；所述废水浓缩液加热单元包括设于废水浓缩液进液管道上的预热器，废水浓缩液经预热器加热进入塔体内的转辊中；所述预热器还与流化结晶干燥塔的湿烟气出口连通，湿烟气经预热器冷凝除湿后直接排放。

进一步地，真空过滤机为圆盘式真空过滤机；絮凝反应池设有絮凝剂投加设；超滤系统采用孔径0.1μm的超滤膜，纳滤系统采用DK系列纳滤复合膜；还包括用于为超滤系统和纳滤系统进行清洗的清洗单元，该清洗单元包括清洗罐、水泵、过滤器、仪器仪表和管路。

进一步地，所述空气蒸馏塔和流化结晶干燥塔分别设有设于塔体进气口处的进气调制机构和设于塔体增湿空气出口或湿烟气出口处的出气调制机构；

所述进气调制机构包括入口气体分布调制器和多个设于入口气体分布调制器下方用于将水平气流引导为垂直气流的入口导流板；所述出气调制机构包括出口气体分布调制器和多个设于出口气体分布调制器上方用于将垂直气流引导为水平气流的出口导流板；

所述入口气体分布调制器、出口气体分布调制器分别包括中间的调制轴体和设于调制轴体四周的调制叶片；入口气体分布调制器的调制轴体的中间为圆柱体，两端为半圆球体或圆锥体；出口气体分布调制器的调制轴体为一下端为半圆球体或圆锥体的圆柱体；所述调制叶片设于圆柱体的下端，包括多个倾斜布置在圆柱体周向方向用于将垂直上升气流调制成旋转上升气流的叶片；

所述出口气体分布调制器位于入口气体分布调制器的垂直上方。

进一步地，所述入口导流板或出口导流板分别由水平段、垂直段以及将水平段和垂直段连接过渡的弧形段组成，所述调制叶片经内箍筋和外箍筋等间距周向固定并套设在气体分布调制器的圆柱体的近下端锥体处。

进一步地，结晶固化系统的废水浓缩液加热单元还包括设于废水浓缩液进液管道上的换热器，废水浓缩液经预热器预热、换热器加热后进入塔体内的转辊中；所述换热器还与为废水浓缩液加热的热源连通。

进一步地，空气蒸馏塔内还设有多层填料层，下层填料采用散堆填料，上层填料采用规整填料，且每上一层填料的单位体积比表面积是其下一层填料的1.25-2.5倍。

进一步地，所述散堆填料选用洗涤塔高效塑料填料和/或特拉瑞德环填料或功能性能相近的类同散堆填料，所述规整填料选用脉冲型规整填料或功能性能相近的类同规整填料。

进一步地，转辊的外筒内壁底部设有多个提高球粒填料研磨、碰撞效率的刮板。

进一步地，渗透膜为聚酰胺复合膜，膜的活性层均朝向驱动液侧，支撑层朝向原料液侧。

一种采用上述增湿-除湿耦合压力延迟渗透系统的脱硫废水零排放方法，包括如下步骤：

(1)预处理和软化

将脱硫废水输入真空过滤机，滤液从出水口排出进入絮凝反应池与絮凝反应池中的絮凝剂发生絮凝反应，然后进入澄清池进行沉淀，沉淀后的上清液从絮凝产水出口进入循环水箱，澄清池中的沉淀泥浆通过沉淀出口进入泥浆池；

循环水箱中的上清液通过出水口进入超滤系统，超滤产水再进入纳滤系统过滤后得到纳滤产水；超滤系统排出的超滤浓水进入泥浆池，纳滤系统排出的纳滤浓水进入结晶沉降罐，纳滤产水进入后续的增湿-除湿耦合压力延迟渗透的浓缩净化系统进行浓缩；

(2)增湿-除湿耦合压力延迟渗透浓缩

上述纳滤产水(待处理脱硫废水)和增湿器产生的再循环浓缩液进入压力延迟渗透组件，二者产生的盐度差驱动盐度梯度发动机发电，为该系统提供动力，再循环废水与待处理脱硫废水经散热器散热后送入除湿器，与热空气在除湿器中传热传质，得到热废水和除湿空气；该除湿空气与热废水在增湿器中传热传质，得到脱硫废水浓缩液和增湿空气；脱硫废水浓缩液部分直接排放进入结晶固化系统进行固化处理，部分再循环进入压力延迟渗透组件；

(3)结晶固化

以电厂主烟道引入的热烟气为载气从流化结晶干燥塔的进气口进入，转辊内外筒间球粒填料被吹动成微漂浮流化态；脱硫废水浓缩液分配给布置于转辊内筒上的雾化器，雾化喷淋至球粒填料表面与热烟气进行传热传质，水分被热烟气带走得到湿饱和烟气，浓缩液中的盐分在流化态球粒填料表面结晶干燥板结，随内筒的转动和热烟气的流动，盐分经球粒填料之间研磨、碰撞脱落并经外筒网筛沉落至塔底的结晶收集锥斗，湿饱和烟气经预热器相变换热后冷凝形成冷凝水和除湿烟气，除湿烟气直接排放。

本发明在增湿-除湿废水浓缩净化系统中耦合了压力延迟渗透(PRO)单元，利用增湿- 除湿废水浓缩净化系统所产生的高浓度盐水与脱硫废水来水之间的盐度差，采用盐度梯度发动机(SGE)利用盐差能发电，将两种不同盐度流之间的可用能转化为电力。由盐度梯度发动机(SGE)产生的电能为本系统设备的运行提供动力。

盐差能是两种不同浓度的溶液之间的化学电位差能。压力延迟渗透技术是目前提取盐差能的一种有效的方法，它是利用选择透过性半透膜把不同盐度的两种溶液隔开，并在高盐度侧施加小于两种溶液渗透压差的压力，低盐度侧的水自发地从低盐度侧向高盐度侧渗透，进而把盐差能转变为压力能，驱动盐度梯度发动机(SGE)发电。即：在本案中，将待处理脱硫废水来水和增湿塔排放的再循环浓缩液用选择透过性半透膜隔开，由于待处理脱硫废水来水的盐度大大低于增湿塔排放的再循环浓缩液的盐度，在增湿塔排放的再循环浓缩液侧施加小于两种溶液渗透压差的压力，相对低盐度的待处理脱硫废水来水侧的水自发地从低盐度侧向高盐度侧(即：增湿塔排放的再循环浓缩液)渗透，进而把盐差能转变为压力能，驱动盐度梯度发动机(SGE)发电。

压力延迟渗透组件主要由PRO膜室、原料液回路(即：待处理脱硫废水来水)和驱动液回路(即：增湿塔排放的再循环浓缩液)组成。PRO膜室分为原料液腔室和驱动液腔室，中间用渗透膜隔开。原料液(即：待处理脱硫废水来水)由来水泵供给，驱动液(即：增湿塔排放的再循环浓缩液)则由高压泵输送，高压泵前的一般配置进水泵。由于原料液(即：待处理脱硫废水来水)的盐度远低于驱动液(即：增湿塔排放的再循环浓缩液)的盐度，在膜室中，原料液(即：待处理脱硫废水来水)侧的水会通过选择性半透膜，渗透到带有压力(小于原料液和驱动液间的渗透压差)的驱动液(即：增湿塔排放的再循环浓缩液)侧，驱动液(即：增湿塔排放的再循环浓缩液)侧的溶液体积增加,并被用来驱动盐度梯度发动机(SGE)发电，从而实现盐差能的提取和利用。由盐度梯度发动机(SGE)产生的电功量为本系统设备的运行提供动力。理论计算和实验研究表明：在典型的待处理脱硫废水来水1-13％盐度和增湿塔排放的再循环浓缩液25％盐度下，可以生产约2.7-10千瓦时/立方米的电能，足以为本系统辅助设备提供动力，并有可能使系统完全脱离电网，并可用于为处理场所的其他辅助设备供电。具体取决于水质特性和系统的性能。

附图说明

图1为增湿-除湿与反渗透组合的脱硫废水零排放系统的结构框图；

图2为增湿-除湿耦合压力延迟渗透的浓缩净化系统的结构框图；

图3为脱硫废水预处理系统和预处理水软化系统的结构框图；

图4为增湿器(空气蒸馏塔)的结构示意图；

图5为结晶固化系统的结构示意图；

图6为转辊的结构示意图；

图7为内筒的分配孔端面示意图及分配阀结构示意图；

图8为内筒的与分配孔相对的端面的结构示意图；

图9为内筒和喷液管道、分配阀的结构示意图；

图10为入口气体分布调制器的结构示意图；

图11为入口气体分布调制器的调制叶片的结构示意图；

图12为入口气体分布调制器和入口导流板的结构示意图；

图13为出口气体分布调制器和出口导流板的结构示意图；

其中，21-入口导流板，22-出口导流板，23-调制轴体，24-叶片，25-内箍筋，26-外箍筋，31-内筒，32-外筒，33-球粒填料，34-喷液管道，35-雾化器，36-分配孔，37-分配阀，38-进液孔，39-搅拌桨片，40-刮板，41-连通喷液管道和分配孔的管道，42-脱硫废水浓缩液入口，43-搅拌桨片。

具体实施方式

下面结合附图和实施例具体介绍本发明实质性内容，但并不以此限定本发明的保护范围。

如图1所示的一种增湿-除湿耦合压力延迟渗透的脱硫废水零排放系统，包括脱硫废水预处理系统、预处理水软化系统、增湿-除湿耦合压力延迟渗透的浓缩净化系统和结晶固化系统。

如图3所示，脱硫废水预处理系统包括真空过滤机、絮凝反应池、澄清池和泥浆池，预处理水软化系统包括循环水箱、超滤系统、纳滤系统和结晶沉降罐；其中，所述真空过滤机设有脱硫废水入口、与泥浆池连通的泥浆入口、与絮凝反应池连通的出水口和泥饼出口；所述絮凝反应池设有与真空过滤机连通的入水口和与澄清池连通的出水口；所述澄清池设有与絮凝反应池连通的入水口、与循环水箱连通的絮凝产水出口和与泥浆池连通的沉淀泥浆出口；所述泥浆池设有与真空过滤机连通的泥浆出口、与超滤系统连通的超滤浓水入口和与结晶沉降罐、循环水箱连通的泥浆入口；所述循环水箱设有与澄清池连通的絮凝产水入口、与结晶沉降罐连通的上清液入口和与超滤系统连通的出水口；超滤系统设有与循环水箱连通的入水口、与纳滤系统连通的超滤水出口和与泥浆池连通的超滤浓水出口；所述纳滤系统设有与超滤系统连通的入水口、纳滤水出口和与结晶沉降罐连通的纳滤浓水出口，该纳滤水出口产生的即为脱硫废水预处理水。其中，真空过滤机为圆盘式真空过滤机；絮凝反应池设有絮凝剂投加设备。圆盘式真空过滤机作用包括：1、去除脱硫废水中主要固形颗粒物；2、脱水后泥饼可与脱硫石膏等同处置，不会列入危废；3、大幅度降低脱硫废水悬浮物，絮凝剂可节省 50％以上。超滤系统采用孔径0.1μm的超滤膜。采用孔径0.1μm的超滤膜组作为纳滤系统的前置预处理，可脱除0.1μm及以上所有物质，主要用于脱除高效絮凝产水中微细悬浮固体、乳化油、胶体(硅)、粘土等，出水水质优于纳滤系统入水水质要求；其浓缩液排至泥浆池，其出水作为纳滤系统入水。纳滤系统采用DK系列纳滤复合膜。采用GE公司DK专有纳滤三层复合膜，是一种工业级高脱盐率污水回用纳滤膜，对二价和多价离子优先截留，对单价离子的截留率大小与料液的浓度和组成相关。用于脱硫废水高效絮凝产水软化分盐(脱盐、硬度、1nm及以上其他杂质等)。浓缩液送入结晶沉降罐，结晶沉降罐上清液回流至循环水箱，结晶泥浆进入泥浆池，再至圆盘式真空脱水机进行固液分离。纳滤深度处理后，可有效截留钙镁等二价和多价盐分，实现软化和分盐。纳滤产水进一步浓缩减量，浓缩减量后产水全部回用，浓缩减量后的纳滤产水即为脱硫废水预处理水，用于末端固化处理。上述预处理系统还包括清洗单元。超滤系统和纳滤系统都需要清洗，清洗单元包括清洗罐、水泵、药剂及加药装置、过滤器、仪器仪表和管路等，清洗废液排入泥浆池。清洗分为例行清洗、维护性清洗和恢复性清洗。1、例行清洗：一般建议，三班运行，每班清洗一次；单班运行，运行7-10小时后清洗一次。例行清洗药剂选用膜厂家或其他厂家专用硫酸垢清洗药剂，清洗方法同维护性清洗。2、当膜通量下降10％左右且例行清洗效果不佳时，需要维护性清洗，维护性清洗药剂选用膜厂家或其他专业厂家药剂。清洗方法如下：首先进行纳滤清洗：先用纳滤产水清洗10-30分，药剂以进水方向循环清洗10-30分，之后用纳滤产水漂洗10-30分；清洗压力根据纳滤厂商要求。如此反复，直至纳滤系统膜通量达到设计标准。然后进行超滤清洗。清洗方法同纳滤清洗。清洗后及时排底流清洗废液。清洗压力根据超滤厂商要求。如此反复，直至超滤系统膜通量达到设计标准。3、当膜通量下降20％左右且维护性清洗效果不佳时，需要恢复性清洗，恢复性清洗药剂选用膜厂家或其他专业厂家药剂。清洗方法如下：首先进行纳滤清洗：先用纳滤产水清洗10-30分，药剂以进水方向循环清洗10-30分，之后用纳滤产水漂洗10-30分，清洗压力根据纳滤厂商要求。如此反复，直至纳滤系统膜通量达到设计标准。然后进行超滤清洗。清洗方法同纳滤清洗；清洗后及时排底流清洗废液。清洗压力根据超滤厂商要求。如此反复，直至超滤系统膜通量达到设计标准。

如图2所示，增湿-除湿耦合压力延迟渗透的浓缩净化系统包括增湿器、除湿器、压力延迟渗透组件和盐度梯度发动机；其中：除湿器为一泡罩塔式换热器，泡罩塔的底部设有冷流入口，泡罩塔的顶部设有用于通入热空气的热流入口，泡罩塔的侧面设冷凝产水出口，底部和顶部还分别分别设有除湿空气出口和经热空气预热的热废水出口；增湿器为一空气蒸馏塔，空气蒸馏塔的下部设有进气口，上部设有脱硫废水进液口，底部和顶部分别设有脱硫废水浓缩液出口、增湿空气出口，脱硫废水浓缩液出口进一步连通浓缩液排放管道和浓缩液再循环管道；除湿器的除湿空气出口与增湿器的进气口连通，增湿器的增湿空气出口与除湿器的热流入口连通；除湿器的热废水出口与增湿器的脱硫废水进液口连通，且连接管路上设有加热器；所述压力延迟渗透组件包括PRO膜室、原料液回路和驱动液回路，PRO膜室分为原料液腔室和驱动液腔室，中间用渗透膜隔开，原料液腔室设有待处理脱硫废水入口，驱动液腔室经高压泵与所述浓缩液再循环管道连通，原料液腔室和驱动液腔室分别通过原料液回路和驱动液回路经散热器与除湿器的冷流入口连通；所述盐度梯度发动机设于驱动液回路上。所选用的渗透膜为美国HTI公司生产的商业化的聚酰胺复合膜，是一种非对称的薄膜复合膜，由致密的活性层和多孔支撑层构成。膜的活性层均朝向驱动液(即：增湿塔排放的再循环浓缩液)侧，支撑层朝向原料液(即：待处理脱硫废水来水)侧。空气蒸馏塔内可以设有多层提高传热传质效果的填料层，下层填料采用散堆填料，上层填料采用规整填料，且每上一层填料的单位体积比表面积是其下一层填料的1.25-2.5倍；所述散堆填料选用洗涤塔高效塑料填料和/或特拉瑞德环填料或功能性能相近的类同散堆填料，所述规整填料选用脉冲型规整填料或功能性能相近的类同规整填料。

如图5所示，结晶固化系统包括烟气进气单元、废水浓缩液进液单元和流化结晶干燥塔，以及废水浓缩液加热单元；其中，流化结晶干燥塔的下部设有进气口，底部设有结晶收集锥斗，顶部设有湿烟气出口；塔体内部设有由内筒和外筒组成的转辊(如图6-9所示)，外筒为两端固定在塔体壁上的周壁为网筛状的筒状结构，内筒通过其两个轴端转动连接在塔体壁上，内筒和外筒之间的空间内设有粒径大于外筒网筛孔径的球粒填料；所述内筒的外周壁设有多根喷液管道，各喷液管道上设有多个雾化器，内筒的一个轴端的端面上设有多个与多根喷液管道对应的分配孔，各分配孔与对应的喷液管道连通，该轴端的端面处还设有一固定在塔体壁上的分配阀，端面紧配在分配阀上，该分配阀上设有一进液孔，随着内筒转动，轴端的各分配孔依次与该进液孔连通；所述内筒的外周壁还设有用于在转动时对球粒填料进行搅拌的搅拌桨片；转辊的外筒内壁底部设有多个提高球粒填料研磨、碰撞效率的刮板；所述烟气进气单元包括与电厂主烟道连通的烟气管道，热烟气从塔的进气口进入塔体；废水浓缩液进液单元包括废水浓缩液进液管道，该管道的一端与所述进液孔连通，另一端与所述浓缩液排放管道连通；废水浓缩液加热单元包括设于废水浓缩液进液管道上的预热器，废水浓缩液经预热器加热进入塔体内的转辊中；所述预热器还与流化结晶干燥塔的湿烟气出口连通，湿烟气经预热器冷凝除湿后直接排放。进一步地，结晶固化系统的废水浓缩液加热单元还包括设于废水浓缩液进液管道上的换热器，废水浓缩液经预热器预热、换热器加热后进入塔体内的转辊中；换热器还与为废水浓缩液加热的热源(热水、蒸汽或热烟气)连通。

其中，所述空气蒸馏塔和流化结晶干燥塔分别设有设于塔体进气口处的进气调制机构和设于塔体增湿空气出口或湿烟气出口处的出气调制机构(如图10-13所示)；所述进气调制机构包括入口气体分布调制器和多个设于入口气体分布调制器下方用于将水平气流引导为垂直气流的入口导流板；所述出气调制机构包括出口气体分布调制器和多个设于出口气体分布调制器上方用于将垂直气流引导为水平气流的出口导流板；所述入口气体分布调制器、出口气体分布调制器分别包括中间的调制轴体和设于调制轴体四周的调制叶片；入口气体分布调制器的调制轴体的中间为圆柱体，两端为半圆球体或圆锥体；出口气体分布调制器的调制轴体为一下端为半圆球体或圆锥体的圆柱体；所述调制叶片设于圆柱体的下端，包括多个倾斜布置在圆柱体周向方向用于将垂直上升气流调制成旋转上升气流的叶片；所述出口气体分布调制器位于入口气体分布调制器的垂直上方。进一步地，所述入口导流板或出口导流板分别由水平段、垂直段以及将水平段和垂直段连接过渡的弧形段组成，所述调制叶片经内箍筋和外箍筋等间距周向固定并套设在气体分布调制器的圆柱体的近下端锥体处。

基于上述预处理系统的脱硫废水零排放方法，包括：

(1)预处理和软化

将脱硫废水输入真空过滤机，滤液从出水口排出进入絮凝反应池与絮凝反应池中的絮凝剂发生絮凝反应，然后进入澄清池进行沉淀，沉淀后的上清液从絮凝产水出口进入循环水箱，澄清池中的沉淀泥浆通过沉淀出口进入泥浆池；

循环水箱中的上清液通过出水口进入超滤系统，超滤产水再进入纳滤系统过滤后得到纳滤产水；超滤系统排出的超滤浓水进入泥浆池，纳滤系统排出的纳滤浓水进入结晶沉降罐，纳滤产水进入后续的增湿-除湿耦合压力延迟渗透的浓缩净化系统进行浓缩；

结晶沉降罐中的上清液进入循环水箱，沉降形成的泥浆进入泥浆池；

循环水箱中的泥浆进入泥浆池；

泥浆池中的泥浆进入真空过滤机，滤液从出水口排出进入絮凝反应池。

其中，絮凝反应池中絮凝剂添加量为50mg-1.5g/L；絮凝反应的搅拌速度为60r/min，反应时间为15-25min；絮凝反应前将絮凝剂与废水采用快速混合工艺搅拌混合，搅拌速度 100r/min，搅拌时间为2-5min。

清洗单元产生的清洗废液排入泥浆池。

(2)增湿-除湿耦合压力延迟渗透浓缩

上述纳滤产水(待处理脱硫废水)和增湿器产生的再循环浓缩液进入压力延迟渗透组件，二者产生的盐度差驱动盐度梯度发动机发电，为该系统提供动力，再循环废水与待处理脱硫废水经散热器散热后送入除湿器，与热空气在除湿器中传热传质，得到热废水和除湿空气；该除湿空气与热废水在增湿器中传热传质，得到脱硫废水浓缩液和增湿空气；脱硫废水浓缩液部分直接排放进入结晶固化系统进行固化处理，部分再循环进入压力延迟渗透组件；

(3)结晶固化

以电厂主烟道引入的热烟气为载气从流化结晶干燥塔的进气口进入，转辊内外筒间球粒填料被吹动成微漂浮流化态；脱硫废水浓缩液分配给布置于转辊内筒上的雾化器，雾化喷淋至球粒填料表面与热烟气进行传热传质，水分被热烟气带走得到湿饱和烟气，浓缩液中的盐分在流化态球粒填料表面结晶干燥板结，随内筒的转动和热烟气的流动，盐分经球粒填料之间研磨、碰撞脱落并经外筒网筛沉落至塔底的结晶收集锥斗，湿饱和烟气经预热器相变换热后冷凝形成冷凝水和除湿烟气，除湿烟气直接排放。

上述实施例的作用在于具体介绍本发明的实质性内容，但本领域技术人员应当知道，不应将本发明的保护范围局限于该具体实施例。

Claims (10)

1.一种增湿-除湿耦合压力延迟渗透的脱硫废水零排放系统，其特征在于包括脱硫废水预处理系统、预处理水软化系统、增湿-除湿耦合压力延迟渗透的浓缩净化系统和结晶固化系统；

所述脱硫废水预处理系统包括真空过滤机、絮凝反应池、澄清池和泥浆池，所述预处理水软化系统包括循环水箱、超滤系统、纳滤系统和结晶沉降罐；其中，所述真空过滤机设有脱硫废水入口、与泥浆池连通的泥浆入口、与絮凝反应池连通的出水口和泥饼出口；所述絮凝反应池设有与真空过滤机连通的入水口和与澄清池连通的出水口；所述澄清池设有与絮凝反应池连通的入水口、与循环水箱连通的絮凝产水出口和与泥浆池连通的沉淀泥浆出口；所述泥浆池设有与真空过滤机连通的泥浆出口、与超滤系统连通的超滤浓水入口和与结晶沉降罐、循环水箱连通的泥浆入口；所述循环水箱设有与澄清池连通的絮凝产水入口、与结晶沉降罐连通的上清液入口和与超滤系统连通的出水口；超滤系统设有与循环水箱连通的入水口、与纳滤系统连通的超滤水出口和与泥浆池连通的超滤浓水出口；所述纳滤系统设有与超滤系统连通的入水口、纳滤水出口和与结晶沉降罐连通的纳滤浓水出口，该纳滤水出口产生的即为脱硫废水预处理水；

增湿-除湿耦合压力延迟渗透的浓缩净化系统包括增湿器、除湿器、压力延迟渗透组件和盐度梯度发动机；其中：除湿器为一泡罩塔式换热器，泡罩塔的底部设有冷流入口，泡罩塔的顶部设有用于通入热空气的热流入口，泡罩塔的侧面设冷凝产水出口，底部和顶部还分别分别设有除湿空气出口和经热空气预热的热废水出口；增湿器为一空气蒸馏塔，空气蒸馏塔的下部设有进气口，上部设有脱硫废水进液口，底部和顶部分别设有脱硫废水浓缩液出口、增湿空气出口，脱硫废水浓缩液出口进一步连通浓缩液排放管道和浓缩液再循环管道；除湿器的除湿空气出口与增湿器的进气口连通，增湿器的增湿空气出口与除湿器的热流入口连通；除湿器的热废水出口与增湿器的脱硫废水进液口连通，且连接管路上设有加热器；所述压力延迟渗透组件包括PRO膜室、原料液回路和驱动液回路，PRO膜室分为原料液腔室和驱动液腔室，中间用渗透膜隔开，原料液腔室设有待处理脱硫废水入口，驱动液腔室经高压泵与所述浓缩液再循环管道连通，原料液腔室和驱动液腔室分别通过原料液回路和驱动液回路经散热器与除湿器的冷流入口连通；所述盐度梯度发动机设于驱动液回路上；

所述结晶固化系统包括烟气进气单元、废水浓缩液进液单元和流化结晶干燥塔，以及废水浓缩液加热单元；其中，流化结晶干燥塔的下部设有进气口，底部设有结晶收集锥斗，顶部设有湿烟气出口；塔体内部设有由内筒和外筒组成的转辊，外筒为两端固定在塔体壁上的周壁为网筛状的筒状结构，内筒通过其两个轴端转动连接在塔体壁上，内筒和外筒之间的空间内设有粒径大于外筒网筛孔径的球粒填料；所述内筒的外周壁设有多根喷液管道，各喷液管道上设有多个雾化器，内筒的一个轴端的端面上设有多个与多根喷液管道对应的分配孔，各分配孔与对应的喷液管道连通，该轴端的端面处还设有一固定在塔体壁上的分配阀，端面紧配在分配阀上，该分配阀上设有一进液孔，随着内筒转动，轴端的各分配孔依次与该进液孔连通；所述内筒的外周壁还设有用于在转动时对球粒填料进行搅拌的搅拌桨片；所述烟气进气单元包括与电厂主烟道连通的烟气管道，烟气从塔的进气口进入塔体；所述废水浓缩液进液单元包括废水浓缩液进液管道，该管道的一端与所述进液孔连通，另一端与所述浓缩液排放管道连通；所述废水浓缩液加热单元包括设于废水浓缩液进液管道上的预热器，废水浓缩液经预热器加热进入塔体内的转辊中；所述预热器还与流化结晶干燥塔的湿烟气出口连通，湿烟气经预热器冷凝除湿后直接排放。

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：真空过滤机为圆盘式真空过滤机；絮凝反应池设有絮凝剂投加设；超滤系统采用孔径0.1μm的超滤膜，纳滤系统采用DK系列纳滤复合膜；还包括用于为超滤系统和纳滤系统进行清洗的清洗单元，该清洗单元包括清洗罐、水泵、过滤器、仪器仪表和管路。

3.根据权利要求1所述的脱硫废水零排放系统，其特征在于：所述空气蒸馏塔和流化结晶干燥塔分别设有设于塔体进气口处的进气调制机构和设于塔体增湿空气出口或湿烟气出口处的出气调制机构；

所述进气调制机构包括入口气体分布调制器和多个设于入口气体分布调制器下方用于将水平气流引导为垂直气流的入口导流板；所述出气调制机构包括出口气体分布调制器和多个设于出口气体分布调制器上方用于将垂直气流引导为水平气流的出口导流板；

所述入口气体分布调制器、出口气体分布调制器分别包括中间的调制轴体和设于调制轴体四周的调制叶片；入口气体分布调制器的调制轴体的中间为圆柱体，两端为半圆球体或圆锥体；出口气体分布调制器的调制轴体为一下端为半圆球体或圆锥体的圆柱体；所述调制叶片设于圆柱体的下端，包括多个倾斜布置在圆柱体周向方向用于将垂直上升气流调制成旋转上升气流的叶片；

所述出口气体分布调制器位于入口气体分布调制器的垂直上方。

4.根据权利要求3所述的脱硫废水零排放系统，其特征在于：所述入口导流板或出口导流板分别由水平段、垂直段以及将水平段和垂直段连接过渡的弧形段组成，所述调制叶片经内箍筋和外箍筋等间距周向固定并套设在气体分布调制器的圆柱体的近下端锥体处。

5.根据权利要求1所述的脱硫废水零排放系统，其特征在于：结晶固化系统的废水浓缩液加热单元还包括设于废水浓缩液进液管道上的换热器，废水浓缩液经预热器预热、换热器加热后进入塔体内的转辊中；所述换热器还与为废水浓缩液加热的热源连通。

6.根据权利要求1所述的脱硫废水零排放系统，其特征在于：空气蒸馏塔内还设有多层填料层，下层填料采用散堆填料，上层填料采用规整填料，且每上一层填料的单位体积比表面积是其下一层填料的1.25-2.5倍。

7.根据权利要求6所述的脱硫废水零排放系统，其特征在于：所述散堆填料选用洗涤塔高效塑料填料和/或特拉瑞德环填料或功能性能相近的类同散堆填料，所述规整填料选用脉冲型规整填料或功能性能相近的类同规整填料。

8.根据权利要求1所述的脱硫废水零排放系统，其特征在于：转辊的外筒内壁底部设有多个提高球粒填料研磨、碰撞效率的刮板。

9.根据权利要求1所述的脱硫废水零排放系统，其特征在于：所述渗透膜为聚酰胺复合膜，膜的活性层均朝向驱动液侧，支撑层朝向原料液侧。

10.一种采用权利要求1-9任一增湿-除湿耦合压力延迟渗透系统的脱硫废水零排放方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)预处理和软化

将脱硫废水输入真空过滤机，滤液从出水口排出进入絮凝反应池与絮凝反应池中的絮凝剂发生絮凝反应，然后进入澄清池进行沉淀，沉淀后的上清液从絮凝产水出口进入循环水箱，澄清池中的沉淀泥浆通过沉淀出口进入泥浆池；

循环水箱中的上清液通过出水口进入超滤系统，超滤产水再进入纳滤系统过滤后得到纳滤产水；超滤系统排出的超滤浓水进入泥浆池，纳滤系统排出的纳滤浓水进入结晶沉降罐，纳滤产水进入后续的增湿-除湿耦合压力延迟渗透的浓缩净化系统进行浓缩；

(2)增湿-除湿耦合压力延迟渗透浓缩

上述纳滤产水(待处理脱硫废水)和增湿器产生的再循环浓缩液进入压力延迟渗透组件，二者产生的盐度差驱动盐度梯度发动机发电，为该系统提供动力，再循环废水与待处理脱硫废水经散热器散热后送入除湿器，与热空气在除湿器中传热传质，得到热废水和除湿空气；该除湿空气与热废水在增湿器中传热传质，得到脱硫废水浓缩液和增湿空气；脱硫废水浓缩液部分直接排放进入结晶固化系统进行固化处理，部分再循环进入压力延迟渗透组件；

(3)结晶固化

以电厂主烟道引入的热烟气为载气从流化结晶干燥塔的进气口进入，转辊内外筒间球粒填料被吹动成微漂浮流化态；脱硫废水浓缩液分配给布置于转辊内筒上的雾化器，雾化喷淋至球粒填料表面与热烟气进行传热传质，水分被热烟气带走得到湿饱和烟气，浓缩液中的盐分在流化态球粒填料表面结晶干燥板结，随内筒的转动和热烟气的流动，盐分经球粒填料之间研磨、碰撞脱落并经外筒网筛沉落至塔底的结晶收集锥斗，湿饱和烟气经预热器相变换热后冷凝形成冷凝水和除湿烟气，除湿烟气直接排放。