CN108793569A - 一种高氨氮、高有机物脱硫废水碟管式膜处理系统及方法 - Google Patents

一种高氨氮、高有机物脱硫废水碟管式膜处理系统及方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高氨氮、高有机物脱硫废水碟管式膜处理系统及方法，包括脱硫吸收塔出水管道、调节池、预沉池、氢氧化钙加药装置、有机硫加药装置、混凝剂加药装置、助凝剂加药装置、#1反应池、#1澄清池、NaClO加药装置、#2曝气反应池、#2澄清池、NaOH加药装置、Na2CO3加药装置、#3反应池、微滤系统、碟管式纳滤系统、碟管式反渗透系统、预热器、冷凝水罐、#1结晶器及蒸汽压缩机，该系统及方法能够实现脱硫废水的集中处理，实现脱硫废水的零排放，并且处理成本低。

Description

一种高氨氮、高有机物脱硫废水碟管式膜处理系统及方法
技术领域
本发明属于废水处理领域，涉及一种高氨氮、高有机物脱硫废水碟管式膜处理系统及方法。
背景技术
近年来，随着国家环保标准和政策的日益严格，一些经济发达地区或生态敏感区域已要求脱硫废水等高含盐量废水零排放。在此背景下，越来越多的燃煤电厂将脱硫废水零排放提上议事日程。
火电厂湿法烟气脱硫所产生的脱硫废水具有污染物成分复杂、有机物及氨氮含量高、水质波动范围大等特点，目前除有少数电厂可将脱硫废水通过回用于水力冲灰或灰场喷洒、除渣系统而实现零排放外，大部分电厂仍然无法回用。由此可见，若要实现电厂脱硫废水零排放，必须将其进行固化处理。
目前大部分电厂采用蒸发结晶的方式对脱硫废水进行浓缩固化处理，但蒸发结晶工艺系统复杂，设备投资及运行费用极高，从而限制了其在脱硫废水零排放领域的推广运用。不仅如此，其最终产出的结晶盐均为无利用价值的混合盐，只能作为固废填埋处理，这不仅不能带来经济效益，并且需要大量的固废处置费用和场地。综上，为保证零排放系统的正常运行并尽可能降低处理成本，必须高度重视脱硫废水的预处理和浓缩减量。
从目前调研的情况来看，已有部分电厂采用传统的分盐膜及海水反渗透对脱硫废水进行分盐浓缩，但脱硫废水中高含量的有机物和氨氮对利用传统卷式膜进行预处理及浓缩程度存在一定制约。长期运行会造成膜的堵塞和结垢风险，往往需要不断更换维护膜元件，运行维护成本很高。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种高氨氮、高有机物脱硫废水碟管式膜处理系统及方法，该系统及方法能够实现脱硫废水的集中处理，实现脱硫废水的零排放，并且处理成本低。
为达到上述目的，本发明所述的高氨氮、高有机物脱硫废水碟管式膜处理系统包括脱硫吸收塔出水管道、调节池、预沉池、氢氧化钙加药装置、有机硫加药装置、混凝剂加药装置、助凝剂加药装置、#1反应池、#1澄清池、NaClO加药装置、#2曝气反应池、#2澄清池、NaOH加药装置、Na2CO3加药装置、#3反应池、微滤系统、碟管式纳滤系统、碟管式反渗透系统、预热器、冷凝水罐、#1结晶器及蒸汽压缩机；
脱硫吸收塔出水管道与调节池的入口相连通，调节池的出口与预沉池的入口相连通，预沉池的出水口、氢氧化钙加药装置的出口、有机硫加药装置的出口、混凝剂加药装置的出口及助凝剂加药装置的出口与#1反应池的入口相连通，#1反应池的出口与#1澄清池的入口相连通，#1澄清池的上清液出口及NaClO加药装置的出口与#2曝气反应池的入口相连通，#2曝气反应池的出口与#2澄清池的入口相连通，#2澄清池的上清液出口、NaOH加药装置的出口及Na2CO3加药装置的出口与#3反应池的入口相连通，#3反应池的出口依次经微滤系统、碟管式纳滤系统及碟管式反渗透系统与预热器的吸热侧入口相连通，预热器的吸热侧出口与#1加热器的吸热侧入口相连通，#1加热器的吸热侧出口与冷凝水罐的入口及#1结晶器的入口相连通，冷凝水罐的出口与预热器的放热侧入口相连通，#1结晶器的蒸汽出口经蒸汽压缩机与#1加热器的放热侧相连通。
碟管式纳滤系统的浓水出口与调节池的入口相连通。
还包括污泥压滤机，其中，污泥压滤机的入口与#1澄清池的底部出口、#2澄清池的底部出口、预沉池的底部出口及微滤系统的排泥口相连通，污泥压滤机的滤液出口与预沉池的入口相连通。
#1反应池内、#2曝气反应池内及#3反应池内均设置有搅拌装置。
冷凝水罐的出水口经水泵与预热器的放热侧相连通。
本发明所述的高氨氮、高有机物脱硫废水碟管式膜处理方法包括以下步骤：
1)脱硫吸收塔出水管道输出的脱硫废水进入调节池进行均质，再进入到预沉池中进行沉淀处理，然后再进入到#1反应池中；
2)氢氧化钙加药装置输出的氢氧化钙、有机硫加药装置输出的有机硫、混凝剂加药装置输出的混凝剂及助凝剂加药装置输出的助凝剂进入到#1反应池中，并与脱硫废水中的Pb2+、Hg2+、Fe3+、Zn2+、Cu2+、Ni2+及Cr3+反应生成沉淀，并去除脱硫废水中部分Mg2+和SO4 2-；
3)#1反应池输出的脱硫废水经#1澄清池进行澄清分离，#1澄清池输出的上清液进入#2曝气反应池中；
4)NaClO加药装置输出的NaClO进入#2曝气反应池中，并与脱硫废水中的有机物及氨氮充分接触反应，利用NaClO与曝气相结合的方式以去除脱硫废水中的有机物及氨氮，#2曝气反应池输出的脱硫废水进入到#2澄清池中进行分离澄清；
5)#2澄清池输出的上清液、NaOH加药装置输出的NaOH及Na2CO3加药装置输出的Na2CO3进入到#3反应池中，在#3反应池中，通过NaOH及Na2CO3与脱硫废水中的Ca2+及Mg2+进行反应生成Mg(OH)2沉淀及CaCO3沉淀，#3反应池输出的脱硫废水经微滤系统微滤后进入到碟管式纳滤系统中，碟管式纳滤系统输出的产水进入到碟管式反渗透系统中进行浓缩减量，碟管式反渗透系统输出的淡水进行回收，碟管式反渗透系统输出的废水浓缩液经预热器吸热侧预热后进入到#1加热器的吸热侧中进行二次加热，#1加热器吸热侧输出的水分为两路，其中一路进入到#1结晶器中进行结晶蒸发，另一路进入到冷凝水罐中，#1结晶器输出的NaCl结晶盐进行回收，#1结晶器产生的二次蒸汽进入到蒸汽压缩机中进行增压升温，然后进入到#1加热器的放热侧中以加热#1加热器吸热侧中的水，冷凝水罐输出的水进入到预热器放热侧中以预热预热器吸热侧中的水。
本发明具有以下有益效果：
本发明所述的高氨氮、高有机物脱硫废水碟管式膜处理系统及方法在具体操作时，采用传统软化方法与微滤系统相结合的方式实现对脱硫废水的软化处理，不仅使得出水水质更好，并且利用微滤系统取代传统的加药、絮凝及沉淀过程中，以降低处理的成本低及占地面积。另外，采用投加次氯酸钠与曝气法联合处理脱硫废水中的有机物及氨氮，能够对脱硫废水中的有机物及氨氮进行有效去除，降低后续膜浓缩工艺有机物污堵的运行风险，增强膜浓缩系统的运行稳定性。同时本发明采用碟管式纳滤系统及碟管式反渗透系统取代传统的卷式纳滤膜及海水反渗透，有效避免膜堵塞及浓差极化现象，提高膜系统对进水有机物及氨氮含量的耐受程度，降低有机物结垢风险，同时利用碟管式膜分盐浓缩和蒸发结晶组合的方式，实现分盐结晶，最终达到末端废水零排放的目的。同时需要说明的是，本发明利用次氯酸钠-曝气及管式微滤对脱硫废水进行预处理，碟管式膜分盐浓缩法与MVR蒸发结晶相结合的分盐结晶工艺，在降低脱硫废水中的有机物及氨氮含量的同时对脱硫废水进行有效的软化及浓缩处理，避免膜浓缩系统的有机物污泥风险，分盐结晶得到工业纯度级的NaCl盐，并且自动化程度高，整个过程无外排废水、废热，能够达到低成本实现零排放的效果，解决了当前火电厂末端脱硫废水的零排放问题，使得火电厂实现真正意义上的零排放，大大降低火电厂的取、排水量，环境保护效益明显。
附图说明
图1本发明的结构示意图。
其中，1为脱硫吸收塔出水管道、2为调节池、3为预沉池、4为氢氧化钙加药装置、5为有机硫加药装置、6为混凝剂加药装置、7为助凝剂加药装置、8为#1反应池、9为#1澄清池、10为NaClO加药装置、11为#2曝气反应池、12为#2澄清池、13为NaOH加药装置、14为Na2CO3加药装置、15为#3反应池、16为微滤系统、17为碟管式纳滤系统、18为污泥压滤机、19为碟管式反渗透系统、20为蒸汽压缩机、21为预热器、22为#1加热器、23为#1结晶器、24为冷凝水罐。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细描述：
如图1所示，本发明所述的高氨氮、高有机物脱硫废水碟管式膜处理系统包括脱硫吸收塔出水管道1、调节池2、预沉池3、氢氧化钙加药装置4、有机硫加药装置5、混凝剂加药装置6、助凝剂加药装置7、#1反应池8、#1澄清池9、NaClO加药装置10、#2曝气反应池11、#2澄清池12、NaOH加药装置13、Na2CO3加药装置14、#3反应池15、微滤系统16、碟管式纳滤系统17、碟管式反渗透系统19、预热器21、冷凝水罐24、#1结晶器23及蒸汽压缩机20；脱硫吸收塔出水管道1与调节池2的入口相连通，调节池2的出口与预沉池3的入口相连通，预沉池3的出水口、氢氧化钙加药装置4的出口、有机硫加药装置5的出口、混凝剂加药装置6的出口及助凝剂加药装置7的出口与#1反应池8的入口相连通，#1反应池8的出口与#1澄清池9的入口相连通，#1澄清池9的上清液出口及NaClO加药装置10的出口与#2曝气反应池11的入口相连通，#2曝气反应池11的出口与#2澄清池12的入口相连通，#2澄清池12的上清液出口、NaOH加药装置13的出口及Na2CO3加药装置14的出口与#3反应池15的入口相连通，#3反应池15的出口依次经微滤系统16、碟管式纳滤系统17及碟管式反渗透系统19与预热器21的吸热侧入口相连通，预热器21的吸热侧出口与#1加热器22的吸热侧入口相连通，#1加热器22的吸热侧出口与冷凝水罐24的入口及#1结晶器23的入口相连通，冷凝水罐24的出口与预热器21的放热侧入口相连通，#1结晶器23的蒸汽出口经蒸汽压缩机20与#1加热器22的放热侧相连通。
碟管式纳滤系统17的浓水出口与调节池2的入口相连通；本发明还包括污泥压滤机18，其中，污泥压滤机18的入口与#1澄清池9的底部出口、#2澄清池12的底部出口、预沉池3的底部出口及微滤系统16的排泥口相连通，污泥压滤机18的滤液出口与预沉池3的入口相连通。
#1反应池8内、#2曝气反应池11内及#3反应池15内均设置有搅拌装置；冷凝水罐24的出水口经水泵与预热器21的放热侧相连通。
本发明所述的高氨氮、高有机物脱硫废水碟管式膜处理方法包括以下步骤：
1)脱硫吸收塔出水管道1输出的脱硫废水进入调节池2进行均质，再进入到预沉池3中进行沉淀处理，以去除脱硫废水中的大量悬浮物、部分容易沉降的大颗粒物及少量的有机物，然后再进入到#1反应池8中；
2)氢氧化钙加药装置4输出的氢氧化钙、有机硫加药装置5输出的有机硫、混凝剂加药装置6输出的混凝剂及助凝剂加药装置7输出的助凝剂进入到#1反应池8中，并与脱硫废水中的Pb2+、Hg2+、Fe3+、Zn2+、Cu2+、Ni2+及Cr3+反应生成沉淀，并去除脱硫废水中部分Mg2+和SO4 2-，此时水质剩余物质为大量的Ca2+、有机物、氨氮以及少量的Mg2+离子；
3)#1反应池8输出的脱硫废水经#1澄清池9进行澄清分离，#1澄清池9输出的上清液进入#2曝气反应池11中；
4)NaClO加药装置10输出的NaClO进入#2曝气反应池11中，并与脱硫废水中有机物及氨氮充分接触反应，#2曝气反应池11内设置有曝气装置及搅拌装置，利用NaClO与曝气相结合的方式以去除脱硫废水中的有机物及氨氮，降低脱硫废水中的COD及氨氮含量，#2曝气反应池11输出的脱硫废水进入到#2澄清池12中进行分离澄清；
5)#2澄清池12输出的上清液、NaOH加药装置13输出的NaOH及Na2CO3加药装置14输出的Na2CO3进入到#3反应池15中，在#3反应池15中，通过NaOH及Na2CO3与脱硫废水中的Ca2+及Mg2+进行反应生成Mg(OH)2沉淀及CaCO3沉淀，#3反应池15输出的脱硫废水经微滤系统16微滤后进入到碟管式纳滤系统17中，通过微滤系统16对脱硫废水中的CaCO3、Mg(OH)、部分有机物及悬浮物进行直接去除，基本去除废水中的钙镁硬度，得到的废水中主要成分为NaCl及Na2SO4，从而大大降低后续膜浓缩系统和蒸发结晶系统的结垢风险，碟管式纳滤系统17输出的产水进入到碟管式反渗透系统19中进行浓缩减量，通过碟管式反渗透系统19将废水中的NaCl和Na2SO4进行分离，便于后续蒸发结晶获得高纯度的NaCl工业盐，碟管式反渗透系统19输出的淡水进行回收，碟管式反渗透系统19输出的废水浓缩液经预热器21吸热侧预热后进入到#1加热器22的吸热侧中进行二次加热，#1加热器22吸热侧输出的水分为两路，其中一路进入到#1结晶器23中进行结晶蒸发，另一路进入到冷凝水罐24中，#1结晶器23输出的NaCl结晶盐进行回收，#1结晶器23产生的二次蒸汽进入到蒸汽压缩机20中进行增压升温，然后进入到#1加热器22的放热侧中以加热#1加热器22吸热侧中的水，冷凝水罐24输出的水进入到预热器21放热侧中以预热预热器21吸热侧中的水，此系统二次蒸汽实现完全回用，整套系统没有废热外排，也无需额外补给蒸汽，达到了节能目的。

Claims (6)

1.一种高氨氮、高有机物脱硫废水碟管式膜处理系统，其特征在于，包括脱硫吸收塔出水管道(1)、调节池(2)、预沉池(3)、氢氧化钙加药装置(4)、有机硫加药装置(5)、混凝剂加药装置(6)、助凝剂加药装置(7)、#1反应池(8)、#1澄清池(9)、NaClO加药装置(10)、#2曝气反应池(11)、#2澄清池(12)、NaOH加药装置(13)、Na2CO3加药装置(14)、#3反应池(15)、微滤系统(16)、碟管式纳滤系统(17)、碟管式反渗透系统(19)、预热器(21)、冷凝水罐(24)、#1结晶器(23)及蒸汽压缩机(20)；
脱硫吸收塔出水管道(1)与调节池(2)的入口相连通，调节池(2)的出口与预沉池(3)的入口相连通，预沉池(3)的出水口、氢氧化钙加药装置(4)的出口、有机硫加药装置(5)的出口、混凝剂加药装置(6)的出口及助凝剂加药装置(7)的出口与#1反应池(8)的入口相连通，#1反应池(8)的出口与#1澄清池(9)的入口相连通，#1澄清池(9)的上清液出口及NaClO加药装置(10)的出口与#2曝气反应池(11)的入口相连通，#2曝气反应池(11)的出口与#2澄清池(12)的入口相连通，#2澄清池(12)的上清液出口、NaOH加药装置(13)的出口及Na2CO3加药装置(14)的出口与#3反应池(15)的入口相连通，#3反应池(15)的出口依次经微滤系统(16)、碟管式纳滤系统(17)及碟管式反渗透系统(19)与预热器(21)的吸热侧入口相连通，预热器(21)的吸热侧出口与#1加热器(22)的吸热侧入口相连通，#1加热器(22)的吸热侧出口与冷凝水罐(24)的入口及#1结晶器(23)的入口相连通，冷凝水罐(24)的出口与预热器(21)的放热侧入口相连通，#1结晶器(23)的蒸汽出口经蒸汽压缩机(20)与#1加热器(22)的放热侧相连通。
2.根据权利要求1所述的高氨氮、高有机物脱硫废水碟管式膜处理系统，其特征在于，碟管式纳滤系统(17)的浓水出口与调节池(2)的入口相连通。
3.根据权利要求1所述的高氨氮、高有机物脱硫废水碟管式膜处理系统，其特征在于，还包括污泥压滤机(18)，其中，污泥压滤机(18)的入口与#1澄清池(9)的底部出口、#2澄清池(12)的底部出口、预沉池(3)的底部出口及微滤系统(16)的排泥口相连通，污泥压滤机(18)的滤液出口与预沉池(3)的入口相连通。
4.根据权利要求1所述的高氨氮、高有机物脱硫废水碟管式膜处理系统，其特征在于，#1反应池(8)内、#2曝气反应池(11)内及#3反应池(15)内均设置有搅拌装置。
5.根据权利要求1所述的高氨氮、高有机物脱硫废水碟管式膜处理系统，其特征在于，冷凝水罐(24)的出水口经水泵与预热器(21)的放热侧相连通。
6.一种高氨氮、高有机物脱硫废水碟管式膜处理方法，其特征在于，基于权利要求1所述的高氨氮、高有机物脱硫废水碟管式膜处理系统，包括以下步骤：
1)脱硫吸收塔出水管道(1)输出的脱硫废水进入调节池(2)进行均质，再进入到预沉池(3)中进行沉淀处理，然后再进入到#1反应池(8)中；
2)氢氧化钙加药装置(4)输出的氢氧化钙、有机硫加药装置(5)输出的有机硫、混凝剂加药装置(6)输出的混凝剂及助凝剂加药装置(7)输出的助凝剂进入到#1反应池(8)中，并与脱硫废水中的Pb2+、Hg2+、Fe3+、Zn2+、Cu2+、Ni2+及Cr3+反应生成沉淀，并去除脱硫废水中部分Mg2+和SO4 2-；
3)#1反应池(8)输出的脱硫废水经#1澄清池(9)进行澄清分离，#1澄清池(9)输出的上清液进入#2曝气反应池(11)中；
4)NaClO加药装置(10)输出的NaClO进入#2曝气反应池(11)中，并与脱硫废水中的有机物及氨氮充分接触反应，利用NaClO与曝气相结合的方式以去除脱硫废水中的有机物及氨氮，#2曝气反应池(11)输出的脱硫废水进入到#2澄清池(12)中进行分离澄清；
5)#2澄清池(12)输出的上清液、NaOH加药装置(13)输出的NaOH及Na2CO3加药装置(14)输出的Na2CO3进入到#3反应池(15)中，在#3反应池(15)中，通过NaOH及Na2CO3与脱硫废水中的Ca2+及Mg2+进行反应生成Mg(OH)2沉淀及CaCO3沉淀，#3反应池(15)输出的脱硫废水经微滤系统(16)微滤后进入到碟管式纳滤系统(17)中，碟管式纳滤系统(17)输出的产水进入到碟管式反渗透系统(19)中进行浓缩减量，碟管式反渗透系统(19)输出的淡水进行回收，碟管式反渗透系统(19)输出的废水浓缩液经预热器(21)吸热侧预热后进入到#1加热器(22)的吸热侧中进行二次加热，#1加热器(22)吸热侧输出的水分为两路，其中一路进入到#1结晶器(23)中进行结晶蒸发，另一路进入到冷凝水罐(24)中，#1结晶器(23)输出的NaCl结晶盐进行回收，#1结晶器(23)产生的二次蒸汽进入到蒸汽压缩机(20)中进行增压升温，然后进入到#1加热器(22)的放热侧中以加热#1加热器(22)吸热侧中的水，冷凝水罐(24)输出的水进入到预热器(21)放热侧中以预热预热器(21)吸热侧中的水。
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