CN111056676A - 一种火电厂循环水排污水电渗析脱盐处理系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种火电厂循环水排污水电渗析脱盐处理系统及方法，循环水排污水池的出口经石灰软化处理系统与中间水池的入口相连通，中间水池的出口与陶瓷膜超滤处理系统的入口相连通，陶瓷膜超滤处理系统的出口与超滤产水箱的入口相连通，超滤产水箱的出口与电渗析处理系统的入口相连通，电渗析处理系统的清水出口与淡水箱的入口相连通，电渗析处理系统的浓水出口与浓水箱的入口相连通；石灰软化处理系统的污泥出口及陶瓷膜超滤处理系统的废水出口与废物处理系统相连通，该系统及方法实现火电厂循环水排污水的处理回用，运行费用较低，经济性较好。
Description
技术领域
本发明属于废水处理领域，涉及一种火电厂循环水排污水电渗析脱盐处理系统及方法。
背景技术
循环水排污水占循环冷却型火电厂废水总量70％以上，对其进行处理回用是实现火电厂节水减排的关键。在循环水高浓缩倍率运行条件下，排污水含盐量、COD、SiO2、硬度、碱度等各项指标均偏高，并且含有大量的水质稳定剂，加大了循环水排污水处理的难度。循环水回用处理大多采用反渗透脱盐技术，多采用“混凝澄清+过滤+反渗透脱盐”工艺，由于预处理设计不完善，在实际运行过程中出现反渗透回收率偏低、膜污堵、阻垢剂析出、系统出力下降、化学清洗频繁等问题。
目前，有部分电厂对循环水反渗透处理的预处理系统进行了优化，提出了“两级软化+介质过滤+超滤+反渗透”的方案，由于处理工艺流程较长，投资费用偏高。此外，在运行过程中需要投加石灰、碳酸钠、混凝剂、助凝剂、酸、碱、阻垢剂、还原剂等多种药剂，运行费用较高，系统运行的经济性较差。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种火电厂循环水排污水电渗析脱盐处理系统及方法，该系统及方法实现火电厂循环水排污水的处理回用，运行费用较低，经济性较好。
为达到上述目的，本发明所述的火电厂循环水排污水电渗析脱盐处理回统包括循环水排污水池、石灰软化处理系统、中间水池、陶瓷膜超滤处理系统、超滤产水箱、电渗析处理系统、废水回收水池及污泥处理系统；
循环水排污水池的出口经石灰软化处理系统与中间水池的入口相连通，中间水池的出口与陶瓷膜超滤处理系统的入口相连通，陶瓷膜超滤处理系统的出口与超滤产水箱的入口相连通，超滤产水箱的出口与电渗析处理系统的入口相连通，电渗析处理系统的清水出口与淡水箱的入口相连通，电渗析处理系统的浓水出口与浓水箱的入口相连通；
石灰软化处理系统的污泥出口及陶瓷膜超滤处理系统的废水出口与废物处理系统相连通。
还包括盐酸加药装置，石灰软化处理系统包括排污水提升泵、高效澄清池、凝聚剂加药装置、石灰加药装置及助凝剂加药装置，其中，循环水排污水池的出口经排污水提升泵与高效澄清池的入口相连通，高效澄清池分为依次相连通的凝聚区、絮凝区及澄清区，凝聚剂加药装置的出口与凝聚区的凝聚剂加药口相连通，石灰加药装置的出口与絮凝区的石灰加药口相连通，助凝剂加药装置的出口与絮凝区的助凝剂加药口相连通，澄清区的上清液出口及盐酸加药装置的出口与中间水池的入口相连通。
陶瓷膜超滤处理系统还包括超滤给水泵及陶瓷膜超滤装置，其中，中间水池的出口经超滤给水泵与陶瓷膜超滤装置的入口相连通，陶瓷膜超滤装置的产水出口与超滤产水箱的入口相连通，陶瓷膜超滤装置的废水出口与废物处理系统相连通。
陶瓷膜超滤装置采用压力式超滤，膜材料为陶瓷膜，采用错流过滤的方式，膜孔径为0.001～0.1μm，水回收率≥90％，产水浊度≤1NTU，产水SDI≤3。
电渗析处理系统包括电渗析给水泵及电渗析装置，其中，超滤产水箱的出口经电渗析给水泵与电渗析装置的入口相连通，电渗析装置的清水出口与淡水箱的入口相连通，电渗析装置的浓水出口与浓水箱的入口相连通。
还包括淡水泵及浓水泵，其中，淡水箱的出口经淡水泵与外部的冷却塔补水管道相连通，浓水箱的出口经浓水泵与外部的脱硫工艺水补水管道相连通。
电渗析装置采用频繁倒极的运行方式，电极与浓水和淡水每小时自动翻转2～4次，脱盐率≥80％，水回收率≥75％。
废物处理系统包括污泥处理系统、废水回收水池及废水回用泵；污泥处理系统包括污泥排放泵、污泥缓冲罐、污泥给料泵、板框压滤机、泥斗、滤液水箱及滤液水泵；
高效澄清池底部的污泥出口经污泥排放泵与污泥缓冲罐的入口相连通，污泥缓冲罐的上清液出口及陶瓷膜超滤装置的废水出口与废水回收水池的入口相连通，污泥缓冲罐的底部出口经污泥给料泵与板框压滤机的入口相连通，板框压滤机底部的污泥出口与泥斗的入口相连通，板框压滤机的滤液出口与滤液水箱的入口相连通，滤液水箱的出口与滤液水泵的入口相连通，废水回收水池的出口与废水回用泵的入口相连通，滤液水泵的出口及废水回用泵的出口与循环水排污水池的入口相连通。
本发明所述的火电厂循环水排污水电渗析脱盐处理方法包括以下步骤：
火电厂循环水排污水进入循环水排污水池中，循环水排污水池输出的循环水排污水经石灰软化处理系统石灰软化及混凝澄清处理后进入到中间水池中，以降低循环水排污水中的碱度、硬度、总磷、悬浮物及有机物，中间水池输出的水经陶瓷膜超滤处理系统处理后进入到超滤产水箱中，超滤产水箱输出的水进入到电渗析处理系统，其中，电渗析处理系统输出的产水作为冷却塔补水输出，电渗析处理系统输出的浓水作为脱硫工艺用水输出。
本发明具有以下有益效果：
本发明所述的火电厂循环水排污水电渗析脱盐处理系统及方法在具体操作时，采用石灰软化并辅助以混凝剂和助凝剂对循环水进行软化及混凝澄清，以降低循环水中的碱度、硬度、总磷、悬浮物及有机物，其中，石灰软化处理系统对循环水排污水中悬浮物及总磷的去除率大于等于90％，对Ca2+、Mg2+、SiO2及COD的去除率大于等于30％，高效澄清池的出水通过陶瓷膜超滤处理系统进一步去除残留的悬浮杂质及大分子有机物，确保出水浊度≤1NTU、SDI≤3，避免后续电渗析系统出现污染的风险，同时通过陶瓷膜超滤处理系统代替常规的“介质过滤+中空纤维超滤膜”，膜通量为常规中空纤维超滤膜的4～5倍，膜材质稳定，强度高，膜更换周期达到10年以上，出水水质可以满足后续电渗析的要求，而且占地面积和换膜费用更低，，运行费用较低，经济性较好，处理合格的出水经过电渗析进行脱盐和浓缩处理，水回收率达到75％及以上，电渗析脱盐率较高，产水品质好，产水可以作为循环水补水，电渗析浓水含盐量高、水量小，可作为脱硫工艺用水，最终实现火电厂循环水排污水的零排放处理。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
其中，1为循环水排污水池、2为排污水提升泵、3为高效澄清池、4为凝聚剂加药装置、5为石灰加药装置、6为助凝剂加药装置、7为污泥排放泵、8为污泥缓冲罐、9为污泥给料泵、10为板框压滤机、11为泥斗、12为滤液水箱、13为滤液水泵、14为中间水池、15为盐酸加药装置、16为超滤给水泵、17为陶瓷膜超滤装置、18为超滤产水箱、19为废水回收水池、20为废水回用泵、21为电渗析给水泵、22为电渗析装置、23为淡水箱、24为淡水泵、25为浓水箱、26浓水泵。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细描述：
参考图1，本发明所述的火电厂循环水排污水电渗析脱盐处理回统包括循环水排污水池1、石灰软化处理系统、中间水池14、陶瓷膜超滤处理系统、超滤产水箱18、电渗析处理系统、废水回收水池19及污泥处理系统；循环水排污水池1的出口经石灰软化处理系统与中间水池14的入口相连通，中间水池14的出口与陶瓷膜超滤处理系统的入口相连通，陶瓷膜超滤处理系统的出口与超滤产水箱18的入口相连通，超滤产水箱18的出口与电渗析处理系统的入口相连通，电渗析处理系统的清水出口与淡水箱23的入口相连通，电渗析处理系统的浓水出口与浓水箱25的入口相连通；石灰软化处理系统的污泥出口及陶瓷膜超滤处理系统的废水出口与废物处理系统相连通。
本发明还包括盐酸加药装置15，石灰软化处理系统包括排污水提升泵2、高效澄清池3、凝聚剂加药装置4、石灰加药装置5及助凝剂加药装置6，其中，循环水排污水池1的出口经排污水提升泵2与高效澄清池3的入口相连通，高效澄清池3分为依次相连通的凝聚区、絮凝区及澄清区，凝聚剂加药装置4的出口与凝聚区的凝聚剂加药口相连通，石灰加药装置5的出口与絮凝区的石灰加药口相连通，助凝剂加药装置6的出口与絮凝区的助凝剂加药口相连通，澄清区的上清液出口及盐酸加药装置15的出口与中间水池14的入口相连通。
陶瓷膜超滤处理系统还包括超滤给水泵16及陶瓷膜超滤装置17，其中，中间水池14的出口经超滤给水泵16与陶瓷膜超滤装置17的入口相连通，陶瓷膜超滤装置17的产水出口与超滤产水箱18的入口相连通，陶瓷膜超滤装置17的废水出口与废物处理系统相连通，其中，陶瓷膜超滤装置17采用压力式超滤，膜材料为陶瓷膜，采用错流过滤的方式，膜孔径为0.001～0.1μm，水回收率≥90％，产水浊度≤1NTU，产水SDI≤3。
电渗析处理系统包括电渗析给水泵21及电渗析装置22，其中，超滤产水箱18的出口经电渗析给水泵21与电渗析装置22的入口相连通，电渗析装置22的清水出口与淡水箱23的入口相连通，电渗析装置22的浓水出口与浓水箱25的入口相连通，本发明还包括淡水泵24及浓水泵26，其中，淡水箱23的出口经淡水泵24与外部的冷却塔补水管道相连通，浓水箱25的出口经浓水泵26与外部的脱硫工艺水补水管道相连通；电渗析装置22采用频繁倒极的运行方式，电极与浓水和淡水每小时自动翻转2～4次，脱盐率≥80％，水回收率≥75％。
废物处理系统包括污泥处理系统、废水回收水池19及废水回用泵20；污泥处理系统包括污泥排放泵7、污泥缓冲罐8、污泥给料泵9、板框压滤机10、泥斗11、滤液水箱12及滤液水泵13；高效澄清池3底部的污泥出口经污泥排放泵7与污泥缓冲罐8的入口相连通，污泥缓冲罐8的上清液出口及陶瓷膜超滤装置17的废水出口与废水回收水池19的入口相连通，污泥缓冲罐8的底部出口经污泥给料泵9与板框压滤机10的入口相连通，板框压滤机10底部的污泥出口与泥斗11的入口相连通，板框压滤机10的滤液出口与滤液水箱12的入口相连通，滤液水箱12的出口与滤液水泵13的入口相连通，废水回收水池19的出口与废水回用泵20的入口相连通，滤液水泵13的出口及废水回用泵20的出口与循环水排污水池1的入口相连通。
本发明所述的火电厂循环水排污水电渗析脱盐处理方法包括以下步骤：
火电厂循环水排污水进入循环水排污水池1中，循环水排污水池1输出的循环水排污水、凝聚剂加药装置4输出的凝聚剂、石灰加药装置5输出的石灰及助凝剂加药装置6输出的助凝剂进入到高效澄清池3中，循环水排污水通过石灰软化及混凝澄清处理，以降低循环水中的碱度、硬度、总磷、悬浮物及有机物，高效澄清池3底部的污泥通过污泥排放泵7排入污泥缓冲罐8中，污泥缓冲罐8的上清液排至废水回收水池19中，污泥缓冲罐8底部的泥水进入板框压滤机10中，板框压滤机10对泥水进行浓缩及脱水处理，板框压滤机10输出的滤液进入滤液水箱12中，滤液水箱12的出水经滤液水泵13进入循环水排污水池1中，板框压滤机10输出的泥渣经泥斗11收集后外运处置；
高效澄清池3的出水溢流进入中间水池14中，并经盐酸加药装置15输出的盐酸调节pH值后由超滤给水泵16加压后进入陶瓷膜超滤装置17中，陶瓷膜超滤装置17的产水进入超滤产水箱18中，陶瓷膜超滤装置17的反洗水和浓水排入废水回收水池19中，超滤产水箱18输出的水经电渗析给水泵21加压后进入电渗析装置22中进行电渗析处理，电渗析装置22输出的产水经淡水箱23及淡水泵24补充至循环水冷却塔中，电渗析装置22的浓水经浓水箱25及浓水泵26补充至脱硫工艺水箱中。
其中，所述高效澄清池3出水的pH值在10.1～10.3之间，pH值偏高，不满足后续系统运行要求，需要在中间水池14中加酸调节pH值至7.5～8.3之间。
需要说明的是，火电厂循环水排污水含盐量、Cl-、Ca2+、Mg2+、SiO2、悬浮物、总磷及COD等含量较常规地表水高很多且腐蚀性强，处理难度大，处理成本高。采用常规的“联合软化+介质过滤+超滤+反渗透”处理存在较多的问题，主要包括：处理流程长、运行维护工作量大、投资和运行费用偏高、超滤和反渗透系统清洗频繁等问题。本发明采用陶瓷超滤膜，对进水水质要求较低，可以代替常规的“介质过滤+中空纤维超滤膜”，而且膜通量为常规中空纤维超滤膜的4～5倍，膜材质稳定，强度高，膜更换周期达到10年以上，出水水质可以满足后续电渗析的要求，而且占地面积和换膜费用更低。经处理合格的出水经过电渗析进行脱盐处理，电渗析采用频繁倒极的方式运行，电极与浓水和淡水每小时自动翻转2～4次，其中，产生的离子将会以反向运动的方式将膜表面的沉积物质进行冲洗，有效的减少了对原水预处理工序，同时还能够减少清洗次数以及降低清洗费用。电渗析水回收率达到75％以上，电渗析脱盐率较高，产水品质高，产水作为循环水补水。电渗析浓水可通过脱硫系统消耗，实现循环水排污水零排放处理。
以上所述仅是本发明的实施步骤的举例，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种火电厂循环水排污水电渗析脱盐处理回统，其特征在于，包括循环水排污水池(1)、石灰软化处理系统、中间水池(14)、陶瓷膜超滤处理系统、超滤产水箱(18)、电渗析处理系统、废水回收水池(19)及污泥处理系统；
循环水排污水池(1)的出口经石灰软化处理系统与中间水池(14)的入口相连通，中间水池(14)的出口与陶瓷膜超滤处理系统的入口相连通，陶瓷膜超滤处理系统的出口与超滤产水箱(18)的入口相连通，超滤产水箱(18)的出口与电渗析处理系统的入口相连通，电渗析处理系统的清水出口与淡水箱(23)的入口相连通，电渗析处理系统的浓水出口与浓水箱(25)的入口相连通；
石灰软化处理系统的污泥出口及陶瓷膜超滤处理系统的废水出口与废物处理系统相连通。
2.根据权利要求1所述的火电厂循环水排污水电渗析脱盐处理回用系统，其特征在于，还包括盐酸加药装置(15)，石灰软化处理系统包括排污水提升泵(2)、高效澄清池(3)、凝聚剂加药装置(4)、石灰加药装置(5)及助凝剂加药装置(6)，其中，循环水排污水池(1)的出口经排污水提升泵(2)与高效澄清池(3)的入口相连通，高效澄清池(3)分为依次相连通的凝聚区、絮凝区及澄清区，凝聚剂加药装置(4)的出口与凝聚区的凝聚剂加药口相连通，石灰加药装置(5)的出口与絮凝区的石灰加药口相连通，助凝剂加药装置(6)的出口与絮凝区的助凝剂加药口相连通，澄清区的上清液出口及盐酸加药装置(15)的出口与中间水池(14)的入口相连通。
3.根据权利要求1所述的火电厂循环水排污水电渗析脱盐处理系统，其特征在于，陶瓷膜超滤处理系统还包括超滤给水泵(16)及陶瓷膜超滤装置(17)，其中，中间水池(14)的出口经超滤给水泵(16)与陶瓷膜超滤装置(17)的入口相连通，陶瓷膜超滤装置(17)的产水出口与超滤产水箱(18)的入口相连通，陶瓷膜超滤装置(17)的废水出口与废物处理系统相连通。
4.根据权利要求3所述的火电厂循环水排污水电渗析脱盐处理系统，其特征在于，陶瓷膜超滤装置(17)采用压力式超滤，膜材料为陶瓷膜，采用错流过滤的方式，膜孔径为0.001～0.1μm，水回收率≥90％，产水浊度≤1NTU，产水SDI≤3。
5.根据权利要求1所述的火电厂循环水排污水电渗析脱盐处理系统，其特征在于，电渗析处理系统包括电渗析给水泵(21)及电渗析装置(22)，其中，超滤产水箱(18)的出口经电渗析给水泵(21)与电渗析装置(22)的入口相连通，电渗析装置(22)的清水出口与淡水箱(23)的入口相连通，电渗析装置(22)的浓水出口与浓水箱(25)的入口相连通。
6.根据权利要求5所述的火电厂循环水排污水电渗析脱盐处理系统，其特征在于，还包括淡水泵(24)及浓水泵(26)，其中，淡水箱(23)的出口经淡水泵(24)与外部的冷却塔补水管道相连通，浓水箱(25)的出口经浓水泵(26)与外部的脱硫工艺水补水管道相连通。
7.根据权利要求5所述的火电厂循环水排污水电渗析脱盐处理系统，其特征在于，电渗析装置(22)采用频繁倒极的运行方式，电极与浓水和淡水每小时自动翻转2～4次，脱盐率≥80％，水回收率≥75％。
8.根据权利要求1所述的火电厂循环水排污水电渗析脱盐处理系统，其特征在于，废物处理系统包括污泥处理系统、废水回收水池(19)及废水回用泵(20)；污泥处理系统包括污泥排放泵(7)、污泥缓冲罐(8)、污泥给料泵(9)、板框压滤机(10)、泥斗(11)、滤液水箱(12)及滤液水泵(13)；
高效澄清池(3)底部的污泥出口经污泥排放泵(7)与污泥缓冲罐(8)的入口相连通，污泥缓冲罐(8)的上清液出口及陶瓷膜超滤装置(17)的废水出口与废水回收水池(19)的入口相连通，污泥缓冲罐(8)的底部出口经污泥给料泵(9)与板框压滤机(10)的入口相连通，板框压滤机(10)底部的污泥出口与泥斗(11)的入口相连通，板框压滤机(10)的滤液出口与滤液水箱(12)的入口相连通，滤液水箱(12)的出口与滤液水泵(13)的入口相连通，废水回收水池(19)的出口与废水回用泵(20)的入口相连通，滤液水泵(13)的出口及废水回用泵(20)的出口与循环水排污水池(1)的入口相连通。
9.一种火电厂循环水排污水电渗析脱盐处理方法，其特征在于，基于权利要求1所述的火电厂循环水排污水电渗析脱盐处理系统，包括以下步骤：
火电厂循环水排污水进入循环水排污水池(1)中，循环水排污水池(1)输出的循环水排污水经石灰软化处理系统石灰软化及混凝澄清处理后进入到中间水池(14)中，以降低循环水排污水中的碱度、硬度、总磷、悬浮物及有机物，中间水池(14)输出的水经陶瓷膜超滤处理系统处理后进入到超滤产水箱(18)中，超滤产水箱(18)输出的水进入到电渗析处理系统，其中，电渗析处理系统输出的产水作为冷却塔补水输出，电渗析处理系统输出的浓水作为脱硫工艺用水输出。
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