CN108726786A - 一种脱硫废水处理系统及脱硫废水处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种脱硫废水处理系统及脱硫废水处理方法,属于环保设备技术领域，该脱硫废水处理系统包括预处理池、沉降池、高级氧化处理器、电催化氧化反应器和空气发生器；预处理池与沉降池通过第一水管连通且第一水管上设有第一水泵，沉降池与高级氧化处理器通过第二水管连通且第二水管上设有第二水泵，高级氧化处理器与电催化氧化反应器通过第三水管连通且第三水管上设有第三水泵，空气发生器与预处理池通过第一气管连通，预处理池的顶部还设有排气口。该脱硫废水处理方法其工艺简单，操作方便，废水处理效果好，成本也较低，具有较好的市场应用推广价值。

Description

一种脱硫废水处理系统及脱硫废水处理方法

技术领域

本发明属于环保设备技术领域，具体涉及一种脱硫废水处理系统及脱硫废水处理方法。

背景技术

脱硫废水主要是锅炉烟气湿法脱硫(石灰石/石膏法)过程中吸收塔的排放水。为了维持脱硫装置浆液循环系统物质的平衡，防止烟气中可溶部分即氯浓度超过规定值和保证石膏质量，必须从系统中排放一定量的废水，废水主要来自石膏脱水和清洗系统。废水中含有的杂质主要包括悬浮物、过饱和的亚硫酸盐、硫酸盐以及重金属，其中很多是国家环保标准中要求严格控制的第一类污染物。

脱硫废水成分复杂，对设备管道和水体结构都有一定的影响，其危害主要体现在以下方面：

(1)脱硫废水中的高浓度悬浮物严重影响水的浊度，并且在设备及管道中易产生结垢现象，影响脱硫装置的运行。

(2)脱硫废水呈弱酸性，重金属污染物在其中都有较好的溶解性，虽然它们的含量较少，但直接排放对水生生物具有一定毒害作用，并通过食物链传递到较高营养阶层的生物。

(3)脱硫废水中氯离子浓度很高，会引起设备及管道的孔腐蚀、缝隙腐蚀、应力腐蚀，当浓度达到一定程度后会严重影响吸收塔的运行和使用寿命，还会抑制吸收塔内物理和化学反应过程，影响SO2吸收，降低脱硫效率；由于氯离子的存在会抑制吸收剂的溶解，所以脱硫吸收剂的消耗量随氯化物浓度的增大而增大，同时石膏浆液中剩余的吸收剂增大，使吸收剂的脱硫效率降低，还会造成后续石膏脱水困难，导致成品石膏中含水量增大，影响石膏品质。

(4)氟离子的影响与氯离子类似，但由于氟能与钙生成氟化钙而沉淀下来，所以在脱硫废水中的含量相对较少。它除了对石膏品质有所影响外，对塔体、管道的腐蚀要比氯离子小得多，但氟离子与石灰石浆液中的Al易产生一种胶状絮凝物，这种絮凝体会形成包膜覆盖于石灰石颗粒表面，使石灰石的溶解受到阻碍，影响脱硫效率。

(5)脱硫废水中高浓度的硫酸盐直接排放到环境水体中会扩散到沉积层，硫酸盐还原菌将SO42-转化为S2-，S2-会与水中的金属元素发生反应，导致水中甲基汞的生成，造成水生植物必要的微量金属元素缺失，改变水体原有的生态功能。

(6)脱硫废水中大量硒的排放会对土壤和水源造成污染，影响人和动物的健康，长期积累还会引起慢性中毒。

近年来脱硫废水排放问题受到全世界的广泛关注，我国2006年颁布的《火电厂石灰石-石膏湿法脱硫废水水质控制指标》(DL/T 997—2006)中虽未对硫酸根和氯离子等排放标准做出要求，但采用传统工艺处理的脱硫废水已不允许直接排放，所以亟待研究烟气脱硫废水的处理新工艺。目前我国脱硫废水的处理工艺主要有常规物理化学沉淀法、化学沉淀-微滤膜法、多级过滤+反渗透法。由于脱硫废水水质较差，反渗透及预处理工艺费用高，尚未得到推广。采用零溢流水湿排渣系统处理脱硫废水，但是受到排渣方式的限制。此外，脱硫废水的各种零排放技术作为有潜力的解决方案被提出，但鉴于零排放技术的高能源消耗强度和许多尚未解决的技术问题，不能保证其成功地长期使用。对于其他技术如离子交换和人工湿地也进行了大量探讨，但成功的前景似乎不大。综上所述，该行业急需一种可靠的、低成本和高性能的烟气脱硫废水处理技术。

发明内容

本发明实施方式的一个目的在于提供一种脱硫废水处理系统，其结构简单，使用方便，能够较好的改善上述问题。

本发明实施方式的另一个目的在于提供一种脱硫废水处理方法，其工艺简单，操作方便，废水处理效果好，成本也较低。

本发明的实施方式是这样实现的：

本发明的实施方式提供了一种脱硫废水处理系统，包括预处理池、沉降池、高级氧化处理器、电催化氧化反应器和空气发生器；

所述预处理池与所述沉降池通过第一水管连通且第一水管上设有第一水泵，所述沉降池与所述高级氧化处理器通过第二水管连通且第二水管上设有第二水泵，所述高级氧化处理器与所述电催化氧化反应器通过第三水管连通且第三水管上设有第三水泵，所述空气发生器与所述预处理池通过第一气管连通，所述预处理池的顶部还设有排气口。

进一步的，所述脱硫废水处理系统还包括废气处理器，所述废气处理器与所述预处理池的排气口通过第二气管连通。

进一步的，所述高级氧化处理器包括反应罐和臭氧发生器，所述反应罐与所述沉降池通过所述第二水管连通，所述臭氧发生器与所述反应罐通过第三气管连通。

进一步的，所述电催化氧化反应器包括壳体、阳极板、阴极板、第一磁性件和第二磁性件，所述阳极板和所述阴极板交替并排设置于所述壳体内，相邻两块所述阳极板与所述阴极板形成处理通道，所述处理通道内设有填料，所述第一磁性件和所述第二磁性件分别设置于所述壳体的两端。

进一步的，所述阳极板的表面涂覆有阳极催化层，所述阴极板的表面涂覆有阴极催化层。

本发明的实施方式还提供了一种脱硫废水处理方法，该方法采用上述的脱硫废水处理系统进行实现，该方法包括以下步骤：

预处理步骤：先向预处理池内通入待处理的废水，然后空气发生器向预处理池内通入空气，吹脱去除废水中的氨氮；

沉淀步骤：将预处理池中处理后的废水输送至沉降池中进行沉降处理，去除废水中的悬浮颗粒物；

高级氧化处理步骤：将沉降池中处理后的废水输送至高级氧化处理器内进行氧化处理，氧化废水中的还原性物质；

电催化氧化处理步骤：将高级氧化处理器处理后的废水输送至电催化氧化反应器内进行处理，降解废水中的有机物。

进一步的，预处理步骤中，吹脱处理时的空气与废水的体积比为20:1～200:1。

进一步的，沉淀步骤中，沉降时间为30～60min。

进一步的，高级氧化处理步骤中，废水在高级氧化处理器内的处理时间为60～120min。

进一步的，电催化氧化处理步骤中，废水在电催化氧化反应器内的处理时间为10～30min。

本发明的有益效果为：

本发明实施方式提供的脱硫废水处理系统，其结构简单，使用方便，预处理池能够去除废水中的大部分的氨氮，沉淀池能够去除废水中的悬浮颗粒，高级氧化处理器能够对废水中的还原性物质进行氧化，电催化氧化反应器能够对废水中的有机物进行降解，从而使得废水达到排放标准。

本发明实施方式提供的脱硫废水处理方法，其工艺简单，操作方便，废水处理效果好，成本也较低，具有较好的市场应用推广价值。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施方式，因此不应被看作是对范围的限定，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他相关的附图。

图1为本发明实施方式提供的脱硫废水处理系统的结构示意图；

图2为电催化氧化反应器的结构示意图。

图中：11-预处理池；111-第一水管；112-第一水泵；12-沉降池；121-第二水管；122-第二水泵；13-高级氧化处理器；131-反应罐；132-臭氧发生器；133-第三气管；134-第三水管；135-第三水泵；14-电催化氧化反应器；141-壳体；142-阳极板；143-阴极板；144-第一磁性件；145-第二磁性件；146-填料；15-空气发生器；151-第一气管；16-废气处理器；161-第二气管。

具体实施方式

为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施方式的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施方式1

参考图1所示，本发明实施方式一提供了一种脱硫废水处理系统，包括预处理池11、沉降池12、高级氧化处理器13、电催化氧化反应器14和空气发生器15。

预处理池11具有进液口、出液口和排气口。废水可以通过管道从预处理池11的进液口输送到预处理池11内，预处理池11用于混合均质待处理的废水。

空气发生器15与预处理池11通过第一气管151连通，这样，空气发生器15可以将空气沿第一气管151输送到预处理池11，从而对预处理池11内的废水进行吹脱处理，去除废水中的氨氮，该方式能够去除废水中的90％左右的氨氮。第一气管151上可以设有阀门以控制第一气管151的通断。

为了保证空气能够和废水充分接触，第一气管151的远离空气发生器15的一端可以延伸至预处理池11的底部。

本实施方式中，空气发生器15可以采用空压机，也可以采用鼓风机。

预处理池11的排气口设置在预处理池11的顶部，预处理池11中的废水中的氨氮吹脱处理后变成氨气，氨气从预处理池11的排气口排出。

氨气如果直接排放到空气中会对环境造成污染，因此需要对排出的氨气进行处理，本实施方式中，使用废气处理器16对氨气进行处理，废气处理器16与预处理池11的排气口通过第二气管161连通，这样，预处理池11内的氨气就会沿第二气管161输送到废气处理器16内，废气处理器16内可以装有碱液以用来吸收氨气。需要说明的是，第二气管161上可以设有阀门以控制第二气管161的通断。

沉降池12具有进液口和出液口。沉降池12的进液口与预处理池11的出液口通过第一水管111连通，第一水管111上设有第一水泵112，这样，第一水泵112就能够将预处理池11中处理后的废水输送至沉降池12内进行沉降处理。本实施方式中，废水在沉降池12内进行自然沉降以使得固液分离，从而去除废水中的悬浮颗粒物。

高级氧化处理器13包括反应罐131和臭氧发生器132。

反应罐131具有进液口和出液口。反应罐131的进液口与沉降池12的出液口通过第二水管121连通，第二水管121上设有第二水泵122，这样，第二水泵122就能够将沉降池12中沉降处理后的废水输送至反应罐131。

臭氧发生器132用于产生臭氧，臭氧发生器132与反应罐131通过第三气管133连通，这样，臭氧发生器132产生的臭氧就能够沿第三气管133输送到反应罐131内，臭氧与反应罐131内的废水接触，从而将废水中的还原性物质氧化。需要说明的是，第三气管133上可以设有阀门以控制第三气管133的通断。

电催化氧化反应器14具有进液口和排液口，电催化氧化反应器14的进液口与反应罐131的出液口通过第三水管134连通，第三水管134上设有第三水泵135，这样，第三水泵135能够将反应罐131内处理后的废水输送至电催化氧化反应器14内进行处理。

参考图2所示，电催化氧化反应器14包括壳体141、阳极板142、阴极板143、第一磁性件144和第二磁性件145。阳极板142和阴极板143交替并排设置在壳体141内，阳极板142和阴极板143相互平行，相邻的两块阳极板142和阴极板143之间形成处理通道，废水流入处理通道内，在电场的作用下，废水中的有机物被降解。

需要说明的是，阳极板142和阴极板143可以采用石墨材料制成，也可以采用钛类惰性导电材料制成。为了提高阳极板142与阴极板143的极性，阳极板142的表面涂覆有阳极催化层，阴极板143的表面涂覆有阴极催化层，本实施方式中，可以将铂、铱、锡、钨或钯等镀在阳极板142的表面以形成阳极催化层，将铂、铱、锡、钨或钯等镀在阴极板143的表面以形成阴极催化层。

为了提高废水处理效率，可以在处理通道内填充填料146，填料146能够提高废水的降解效率，填料146采用改性石墨烯材料制成。

第一磁性件144和第二磁性件145分别设置于壳体141的两端，第一磁性件144和第二磁性件145中的一个的极性为N极，则另一个的极性就为S极。第一磁性件144和第二磁性件145能够提高阳极板142和阴极板143对废水的电催化效率。需要说明的是，第一磁性件144和第二磁性件145可以采用钕铁硼类材料制成。

电催化氧化反应器14处理后的废水可以从电催化氧化反应器14的排液口直接排出。

实施方式2

本发明实施方式二提供了一种脱硫废水处理方法，该脱硫废水处理方法是采用实施方式一种的脱硫废水处理系统进行实现的。

该脱硫废水处理方法包括以下步骤：

预处理步骤：先向预处理池11内通入待处理的废水，然后空气发生器15向预处理池11内通入空气，吹脱去除废水中的氨氮。

本步骤是通过吹脱处理的方式去除废水中的氨氮，吹脱处理时的空气与废水的体积比为20:1～200:1，优选60:1，这样能够最大限度的去除废水中的氨氮。

沉淀步骤：将预处理池11中处理后的废水输送至沉降池12中进行沉降处理，去除废水中的悬浮颗粒物。

本步骤是通过自然沉降的方式，使得固液分离，以去除废水中的悬浮颗粒物。自然沉降的时间为30～60min左右，优选自然沉降的时间为45min左右，这样能够保证废水中的悬浮颗粒物最大限度的都沉降到沉降池12的底部。

高级氧化处理步骤：将沉降池12中处理后的废水输送至高级氧化处理器13内进行氧化处理，氧化废水中的还原性物质。

本步骤中，废水在高级氧化处理器13内的处理时间为60～120min左右。优选废水在高级氧化处理器13内的处理时间为90min左右。

电催化氧化处理步骤：将高级氧化处理器13处理后的废水输送至电催化氧化反应器14内进行处理，降解废水中的有机物。

本步骤中，废水在电催化氧化反应器14内的处理时间为10～30min，优选废水在电催化氧化反应器14内的处理时间为20min左右。

本发明不局限于上述可选实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是落入本发明权利要求界定范围内的技术方案，均落在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种脱硫废水处理系统，其特征在于：包括预处理池、沉降池、高级氧化处理器、电催化氧化反应器和空气发生器；

所述预处理池与所述沉降池通过第一水管连通且第一水管上设有第一水泵，所述沉降池与所述高级氧化处理器通过第二水管连通且第二水管上设有第二水泵，所述高级氧化处理器与所述电催化氧化反应器通过第三水管连通且第三水管上设有第三水泵，所述空气发生器与所述预处理池通过第一气管连通，所述预处理池的顶部还设有排气口。

2.根据权利要求1所述的脱硫废水处理系统，其特征在于：所述脱硫废水处理系统还包括废气处理器，所述废气处理器与所述预处理池的排气口通过第二气管连通。

3.根据权利要求1所述的脱硫废水处理系统，其特征在于：所述高级氧化处理器包括反应罐和臭氧发生器，所述反应罐与所述沉降池通过所述第二水管连通，所述臭氧发生器与所述反应罐通过第三气管连通。

4.根据权利要求1所述的脱硫废水处理系统，其特征在于：所述电催化氧化反应器包括壳体、阳极板、阴极板、第一磁性件和第二磁性件，所述阳极板和所述阴极板交替并排设置于所述壳体内，相邻两块所述阳极板与所述阴极板形成处理通道，所述处理通道内设有填料，所述第一磁性件和所述第二磁性件分别设置于所述壳体的两端。

5.根据权利要求4所述的脱硫废水处理系统，其特征在于：所述阳极板的表面涂覆有阳极催化层，所述阴极板的表面涂覆有阴极催化层。

6.一种利用权利要求1-5中任意一项所述的脱硫废水处理系统进行的脱硫废水处理方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：

预处理步骤：先向预处理池内通入待处理的废水，然后空气发生器向预处理池内通入空气，吹脱去除废水中的氨氮；

沉淀步骤：将预处理池中处理后的废水输送至沉降池中进行沉降处理，去除废水中的悬浮颗粒物；

高级氧化处理步骤：将沉降池中处理后的废水输送至高级氧化处理器内进行氧化处理，氧化废水中的还原性物质；

电催化氧化处理步骤：将高级氧化处理器处理后的废水输送至电催化氧化反应器内进行处理，降解废水中的有机物。

7.根据权利要求6所述的脱硫废水处理方法，其特征在于：预处理步骤中，吹脱处理时的空气与废水的体积比为20:1～200:1。

8.根据权利要求6所述的脱硫废水处理方法，其特征在于：沉淀步骤中，沉降时间为30～60min。

9.根据权利要求6所述的脱硫废水处理方法，其特征在于：高级氧化处理步骤中，废水在高级氧化处理器内的处理时间为60～120min。

10.根据权利要求6所述的脱硫废水处理方法，其特征在于：电催化氧化处理步骤中，废水在电催化氧化反应器内的处理时间为10～30min。