CN111362476A - 脱硫废水的处理方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种脱硫废水的处理方法及系统,涉及工业废水处理技术领域,能够降低处理成本。该处理方法包括:对脱硫废水进行预处理,以去除脱硫废水中的重金属离子和悬浮物,得到预处理出水;对预处理出水进行第一分离处理,得到一价盐盐水、二价盐晶体及二价盐浓水;其中,在第一分离处理过程中,当二价盐浓水的渗透压达到预设值时,外排至少部分二价盐浓水;对一价盐盐水进行浓缩处理,得到一价盐浓水和产水;对一价盐浓水进行第二分离处理,得到一价盐晶体。用于脱硫废水的处理。
Description
技术领域
本发明涉及工业废水处理技术领域,尤其涉及一种脱硫废水的处理方法及系统。
背景技术
随着我国经济水平的不断提高,工业、生活用电需求量越来越大,现有发电方式主要以煤炭火力发电为主,煤炭燃烧产生的烟气中含有大量的二氧化硫和氯化氢。火力发电厂的烟气脱硫系统大多采用石灰石耦合石膏(通常表示为石灰石-石膏或石灰石/石膏)湿法烟气脱硫工艺,即,通过使烟气中的二氧化硫、氯化氢与石灰石发生中和反应,以脱除烟气中的硫元素和氯元素;并且,石灰石中的碳酸钙通过与二氧化硫和空气中的氧气发生反应,生成有利用价值的石膏。
上述脱硫工艺在运行过程中,会产生含有各种杂质的脱硫废水。为了维持脱硫装置中浆液循环系统的平衡,并防止烟气中氯浓度超过规定值以保证后续获得的石膏具有良好的质量,烟气脱硫系统需要定期排放一定量的脱硫废水。该脱硫废水通常呈酸性,含有大量盐、悬浮物以及重金属等,对环境有害。
针对脱硫废水的水质特点,现有处理技术通常采用“预处理、分盐处理、膜浓缩处理、蒸发结晶处理”等组合技术。
现有技术提供一种脱硫废水处理方法,该处理方法在预处理过程中通过化学沉淀的方法,将脱硫废水中的镁离子完全去除,所需的药剂量较多,造成药剂费用较高,增加处理成本。
发明内容
鉴于此,为解决现有技术的问题,本发明的实施例提供一种脱硫废水的处理方法及系统,能够降低处理成本。
为达到上述目的,本发明的实施例采用如下技术方案:
本发明实施例一方面提供一种脱硫废水的处理方法,所述处理方法包括:对脱硫废水进行预处理,以去除所述脱硫废水中的重金属离子和悬浮物,得到预处理出水;对所述预处理出水进行第一分离处理,得到一价盐盐水、二价盐晶体及二价盐浓水;其中,在所述第一分离处理过程中,当所述二价盐浓水的渗透压达到预设值时,外排至少部分所述二价盐浓水;对所述一价盐盐水进行浓缩处理,得到一价盐浓水和产水;对所述一价盐浓水进行第二分离处理,得到一价盐晶体。
在本发明一些实施例中,所述对脱硫废水进行预处理,包括:向所述脱硫废水中加入碱性化合物,以使所述脱硫废水的pH值调节为8.5至9.5;向调节后的所述脱硫废水中加入絮凝剂。
在本发明一些实施例中,所述碱性化合物包括:氧化钙、氢氧化钙和氢氧化钠中的至少一种。
在本发明一些实施例中,在所述第一分离处理过程中,当所述二价盐浓水的渗透压低于预设值时,将所述二价盐浓水于所述第一分离处理过程中循环。
在本发明一些实施例中,所述二价盐晶体包括:硫酸钙晶体。
在本发明一些实施例中,所述浓缩处理包括:电渗析-反渗透处理。
在本发明一些实施例中,所述第二分离处理包括:对所述一价盐浓水进行蒸发结晶处理或机械再压缩蒸发处理,得到蒸发冷凝水;回收所述蒸发冷凝水。
在本发明一些实施例中,所述处理方法还包括:回收所述产水。
在本发明一些实施例中,所述第一分离处理包括:对所述预处理出水进行结晶处理,得到二价盐晶体和结晶浓水;对所述结晶浓水进行纳滤处理,得到一价盐盐水和二价盐浓水;或者包括:对所述预处理出水进行纳滤处理,得到一价盐盐水和二价盐盐水;对所述二价盐盐水进行结晶处理,得到二价盐晶体和二价盐浓水。
在本发明一些实施例中,当所述第一分离处理包括:先进行所述结晶处理,再进行所述纳滤处理时,所述对所述预处理出水进行结晶处理,还包括:加入后续得到的所述二价盐浓水和补充的预处理出水。
在本发明一些实施例中,所述第一分离处理还包括:在进行所述纳滤处理之前,对所述结晶浓水和/或所述预处理出水进行过滤处理。
本发明实施例另一方面提供一种脱硫废水的处理系统,所述处理系统包括:预处理单元,用于对脱硫废水进行预处理,以去除所述脱硫废水中的重金属离子和悬浮物,得到预处理出水;第一分离处理单元,用于对所述预处理出水进行第一分离处理,得到一价盐盐水、二价盐晶体及二价盐浓水;其中,所述第一分离处理单元还用于当所述二价盐浓水的渗透压达到预设值时,外排至少部分所述二价盐浓水;浓缩处理单元,用于对所述一价盐盐水进行浓缩处理,得到一价盐浓水和产水;第二分离处理单元,用于对所述一价盐浓水进行第二分离处理,得到一价盐晶体。
在本发明一些实施例中,所述浓缩单元包括:电渗析-反渗透装置。
在本发明一些实施例中,所述第二分离处理单元包括:蒸发结晶器或者机械再压缩蒸发器。
在本发明一些实施例中,所述第一分离处理单元包括:结晶处理子单元和纳滤处理子单元;其中,所述结晶处理子单元,用于对所述预处理出水进行结晶处理,得到二价盐晶体和结晶浓水;所述纳滤处理子单元,用于对从所述结晶处理子单元排出的所述结晶浓水进行纳滤处理,得到一价盐盐水和二价盐浓水;或者,所述纳滤处理子单元,用于对预处理出水进行纳滤处理,得到一价盐盐水和二价盐盐水;所述结晶处理子单元,用于对所述纳滤处理子单元排出的所述二价盐盐水进行结晶处理,得到二价盐晶体和二价盐浓水。
在本发明一些实施例中,所述第一分离处理单元还包括:过滤处理子单元,用于在进行所述纳滤处理之前,对所述结晶浓水和/或所述预处理出水进行过滤处理。
基于此,通过本发明实施例提供的上述脱硫废水的处理方法,首先去除脱硫废水中的重金属离子和悬浮物,不对镁离子进行处理,得到预处理出水,再对预处理出水进行处理以得到一价盐盐水、二价盐晶体及二价盐浓水,进而可以对一价盐盐水进行处理得到有较高回收价值的一价盐晶体,从而使得脱硫废水可以资源化利用。
上述处理方法,与相关技术提供的脱硫废水的处理方法相比,经过常规三联箱处理后的脱硫废水在预处理阶段仅脱除其中的重金属离子和固体悬浮物,不对脱硫废水中的镁离子进行脱除(即无需软化处理),因此可简化预处理的过程,使得预处理过程不需要使用大量的药剂或使用成本较高的超滤、微滤系统,从而降低处理成本。
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他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种脱硫废水的处理方法流程示意图;
图2为本发明实施例提供的一种脱硫废水的处理方法的具体流程示意图;
图3为本发明实施例提供的另一种脱硫废水的处理方法的具体流程示意图;
图4为本发明实施例提供的一种脱硫废水的处理系统的配置结构示意图;
图5为本发明实施例提供的再一种脱硫废水的处理系统的配置结构示意图;
图6为本发明实施例提供的另一种脱硫废水的处理系统的配置结构示意图。
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他实施例,都属于本发明保护的范围。
以下,术语“第一”、“第二”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请实施例的描述中,除非另有说明,“多个”的含义是两个或两个以上。
并且,除非另有定义,本发明实施例中所使用的所有术语(包括技术和科学术语)具有与本发明所属领域的普通技术人员共同理解的相同含义。还应当理解,诸如在通常字典里定义的那些术语应当被解释为具有与它们在相关技术的上下文中的含义相一致的含义,而不应用理想化或极度形式化的意义来解释,除非这里明确地这样定义。
例如,本发明说明书以及权利要求书中所使用的术语“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同,而不排除其他元件或者物件。
本发明实施例一方面提供一种脱硫废水的处理方法,如图1所示,该处理方法包括如下步骤S01-步骤S04:
S01:对脱硫废水进行预处理,以去除脱硫废水中的重金属离子和悬浮物,得到预处理出水;
S02:对预处理出水进行第一分离处理,得到一价盐盐水、二价盐晶体及二价盐浓水;其中,在第一分离处理过程中,当二价盐浓水的渗透压达到预设值时,外排至少部分二价盐浓水;
S03:对一价盐盐水进行浓缩处理,得到一价盐浓水和产水;
S04:对一价盐浓水进行第二分离处理,得到一价盐晶体。
需要说明的是,本发明实施例对上述S01的具体预处理过程不作限定,只要使得脱硫废水中仅有重金属离子和悬浮物被去除,二价离子(如镁离子、钙离子)不作处理,即不对脱硫废水进行软化处理即可。
由于经过上述S01得到的预处理出水的硬度较高(即没有去除其中的钙离子、镁离子),因此,上述S02得到的二价盐浓水中的二价离子的浓度相应地也较高,故在进行上述S02的第一分离处理时,当二价盐浓水的渗透压达到预设值时,可排出至少部分二价盐浓水,以保证S02的分离处理过程的正常进行。
这里,该预设值可根据第一分离处理所采用的分离装置的具体分离效率来设置。
以所采用的分离装置包括纳滤膜元件为例,该预设值可以根据纳滤膜元件对二价离子的截留效果来设置。示例的,可以将预设值设置为接近并略小于该纳滤膜元件对二价离子的最大截留率(即截留率的极限值),即当二价盐浓水的渗透压接近该纳滤膜元件对二价离子的截留率的极限值时,外排至少部分二价盐浓水,以维持上述分离处理过程的正常进行。
由于被排出的二价盐浓水中含有高浓度的镁离子,可对其进行回收、再利用。例如,通过对排出的二价盐浓水进行结晶处理,获得硫酸镁等可以用于其他工艺的原料。
这里,为了后续可以对二价盐浓水进行进一步再利用,在上述S02中可以仅外排部分二价盐浓水。
基于此,通过本发明实施例提供的上述脱硫废水的处理方法,首先去除脱硫废水中的重金属离子和悬浮物,不对镁离子进行处理,得到预处理出水,再对预处理出水进行处理以得到一价盐盐水、二价盐晶体及二价盐浓水,进而可以对一价盐盐水进行处理得到有较高回收价值的一价盐晶体,从而使得脱硫废水可以资源化利用。
上述处理方法,与相关技术提供的脱硫废水的处理方法相比,经过常规三联箱处理后的脱硫废水在预处理阶段仅脱除其中的重金属离子和固体悬浮物,不对脱硫废水中的镁离子进行脱除(即无需软化处理),因此可简化预处理的过程,使得预处理过程不需要使用大量的药剂或使用成本较高的超滤、微滤系统,从而降低处理成本。
以下对上述脱硫废水的处理方法中的各步骤进行详细说明。
针对上述S01,示例的,该步骤进一步可包括以下子步骤:
(1)向脱硫废水中加入碱性化合物,以使脱硫废水的pH值调节为8.5至9.5;
(2)向调节后的脱硫废水中加入絮凝剂。
这里,由于除了碱金属和部分碱土金属外,其他金属的氢氧化物大都难溶于水,因此,将脱硫废水的pH值调节为8.5至9.5,可以在去除脱硫废水中的重金属离子的同时,保留其中的镁离子,即该pH值的碱性程度不足以使得脱硫废水中的镁离子形成沉淀而被去除,即,上述预处理过程中不对脱硫废水进行软化处理。
上述的碱性化合物包括:氧化钙、氢氧化钙和氢氧化钠中的至少一种,即为其中任一种化合物或多种化合物的混合物。
进一步的,上述碱性化合物可以选用价格相对较低的氧化钙和/或氢氧化钙,以进一步降低处理成本。
向调节后的脱硫废水中加入絮凝剂,可以去除脱硫废水中的悬浮物以及生成的重金属的氢氧化物沉淀,从而对脱硫废水进行预处理。
上述絮凝剂包括:聚合硫酸铝、聚合氯化铁、氯化铁和硫酸铝中的至少一种即为其中任一种絮凝剂或多种絮凝剂的混合物。
针对上述S02,示例的,在第一分离处理过程中,当二价盐浓水的渗透压低于预设值时,可以将二价盐浓水于第一分离处理过程中循环,以进一步提高对脱硫废水的处理效率。
针对上述S02,得到的二价盐晶体包括:硫酸钙(CaSO4)晶体。
进一步的,上述S02具体可以采用以下两种示例的方式进行。
示例一
如图2所示,S02包括先结晶处理再纳滤处理,即:
(1)对预处理出水进行结晶处理,得到二价盐晶体和结晶浓水;
(2)对结晶浓水进行纳滤处理,得到一价盐盐水和二价盐浓水。
这里,对预处理出水进行结晶处理,可以得到二价盐晶体(如硫酸钙晶体);对经结晶处理后得到的结晶浓水进行纳滤处理,即分盐处理,可以得到一价盐盐水和二价盐浓水(主要为镁离子浓水),以进行后续处理。
上述结晶处理例如可以包括常温结晶处理,即相对于热蒸发结晶处理而言,采用较低的温度(通常为10至80℃)进行结晶。
上述结晶处理具体包括:向预处理出水中加入硫酸钙晶种、硫酸钠(Na2SO4)。
这里,加入的硫酸钠可以使得预处理出水中的硫酸根离子(SO4 2-)浓度大幅度提高,进而使得硫酸根与钙离子(Ca2+)发生反应,生成硫酸钙。由于硫酸钙在水中的溶解度较低,在硫酸钙晶种存在的条件下,硫酸钙能够较为容易地以晶体的形式析出,从而形成上述的二价盐晶体。
硫酸钙晶种、硫酸钠的加入顺序,例如可以是先加入硫酸钙晶种再加入硫酸钠,当然,硫酸钙晶种与硫酸钠也可以同时加入,或先加入硫酸钠再加入硫酸钙晶种。
为提高对脱硫废水的处理效率,请继续参阅图2,上述S02还包括:加入后续得到的二价盐浓水和补充的预处理出水。
这样,可以使得上述S02成为一个循环处理过程。
即,对预处理出水依次进行结晶处理、纳滤处理,得到一价盐盐水(即纳滤产水)和二价盐浓水(即纳滤浓水);之后将二价盐浓水和补充的预处理出水混合,从而形成混合溶液,再对混合溶液依次进行结晶处理、纳滤处理,从而可以不断得到一价盐盐水和二价盐浓水。
在执行上述循环过程中,当得到的二价盐浓水的渗透压达到预设值时,为使得分离过程能够顺利进行,可排出部分二价盐浓水。
可以理解的是,当上述S02还包括有加入后续得到的二价盐浓水和补充的预处理出水时,向加入的二价盐浓水和补充的预处理出水中也加入硫酸钙晶种、硫酸钠。
进一步的,由于脱硫废水中含有大量结垢因子(即容易以沉淀析出的离子),例如钙离子、镁离子、硅离子等,这些结垢因子容易附着并积累在相应的处理容器中,从而导致在进行后续的纳滤处理过程中,其浓度和过饱和度将迅速增加,极易在纳滤处理系统的膜元件表面结垢,堵塞膜元件,影响纳滤系统的正常运行,因此,为了避免预处理出水中的结垢因子对后续处理的影响,请继续参阅图2,上述S02还包括:在进行纳滤处理之前,在结晶浓水和/或预处理出水中加入阻垢剂。
可以理解的是,图2中仅以在结晶处理之后、且在纳滤处理之前,向结晶浓水中加入阻垢剂为例进行示意,本发明实施例对此不作限定,和/或还可以在进行结晶处理之前向预处理出水中加入阻垢剂。
进一步的,由于经过结晶处理后,结晶浓水中含有少量大分子固体颗粒和胶体,为防止其堵塞纳滤膜元件,请继续参阅图2,上述S02还包括:在进行纳滤处理之前,对结晶浓水进行过滤处理,以保证后续纳滤处理的顺利进行。
当然,考虑到预处理出水经预处理后,其中也会含有少量大分子颗粒,因此,可以对预处理出水也进行过滤处理。
示例二
如图3所示,S02包括先纳滤处理再结晶处理,即:
(1)对预处理出水进行纳滤处理,得到一价盐盐水和二价盐盐水;
(2)对二价盐盐水进行结晶处理,得到二价盐晶体和二价盐浓水。
这里,对预处理出水进行纳滤处理,即分盐处理,可以得到一价盐盐水和截留有钙离子和镁离子的二价盐盐水;对二价盐盐水进行结晶处理,得到二价盐晶体(如硫酸钙晶体)和二价盐浓水(主要为镁离子浓水),以进行后续处理。
上述结晶处理例如可以包括常温结晶处理,即相对于热蒸发结晶处理而言,采用较低的温度(通常为10至80℃)进行结晶。
上述结晶处理具体包括:向二价盐盐水中加入硫酸钙晶种、硫酸钠(Na2SO4)。
这里,加入的硫酸钠可以使得二价盐盐水中的硫酸根离子(SO4 2-)浓度大幅度提高,进而使得硫酸根与钙离子(Ca2+)发生反应,生成硫酸钙。由于硫酸钙在水中的溶解度较低,在硫酸钙晶种存在的条件下,硫酸钙能够较为容易地以晶体的形式析出,从而形成上述的二价盐晶体。
硫酸钙晶种、硫酸钠的加入顺序,例如可以是先加入硫酸钙晶种再加入硫酸钠,当然,硫酸钙晶种与硫酸钠也可以同时加入,或先加入硫酸钠再加入硫酸钙晶种。
为提高对脱硫废水的处理效率,请继续参阅图3,上述S02还包括:加入后续得到的二价盐浓水和补充的预处理出水。
这样,可以使得上述S02成为一个循环处理过程。
即,对预处理出水依次进行纳滤处理、结晶处理,得到一价盐盐水(即纳滤产水)和二价盐浓水(即纳滤浓水);之后将二价盐浓水和补充的预处理出水混合,从而形成混合溶液,再对混合溶液依次进行纳滤处理、结晶处理,从而可以不断得到一价盐盐水和二价盐浓水。在执行上述循环过程中,当得到的二价盐浓水的渗透压达到预设值时,为使得分离过程能够顺利进行,可排出部分二价盐浓水。
进一步的,由于脱硫废水中含有大量结垢因子(即容易以沉淀析出的离子),例如钙离子、镁离子、硅离子等,这些结垢因子容易附着并积累在相应的处理容器中,从而导致在进行后续的纳滤处理过程中,其浓度和过饱和度将迅速增加,极易在纳滤处理系统的膜元件表面结垢,堵塞膜元件,影响纳滤系统的正常运行,因此,为避免预处理出水中的结垢因子对后续处理的影响,请继续参阅图3,上述S02还包括:在进行纳滤处理之前,在结晶浓水和/或预处理出水中加入阻垢剂。
可以理解的是,图3中仅示意出向预处理出水中加入阻垢剂的情况,当然,和/或还可以在结晶处理循环回纳滤处理的结晶浓水(在示例二中即为二价盐浓水)中加入阻垢剂。
进一步的,考虑到预处理出水经预处理后,其中也会含有少量大分子颗粒,因此,请继续参阅图3,上述S02还包括:在进行纳滤处理之前,对预处理出水进行过滤处理。
这里,由于经过结晶处理后,结晶浓水(在示例二中即为二价盐浓水)中含有少量大分子固体颗粒和胶体,为了避免二价盐浓水循环回纳滤处理后,其中的少量大分子固体颗粒和胶体堵塞纳滤膜元件,因此,上述S02也可以包括:在进行纳滤处理之前,对二价盐浓水进行过滤处理,以保证后续纳滤处理的顺利进行。
在上述两种示例的S02步骤中,阻垢剂的加入量可根据待进行纳滤处理的水量及阻垢剂的具体种类灵活调整,本发明实施例对此不作限定。
示例的,阻垢剂包括:有机膦型阻垢剂、有机膦酸盐型阻垢剂、聚羧酸型阻垢剂和复合型阻垢剂中的至少一种。
其中,复合型阻垢剂是指含有至少两种有效成分的阻垢剂,例如可以将有机膦、有机膦酸盐和聚羧酸中的至少两种混合在一起作为复合阻垢剂。在复合阻垢剂中,各单一阻垢剂的比例可以根据具体阻垢效果灵活设置。
在上述两种示例中,过滤处理可包括:砂虑处理或超滤处理。
这里,砂虑处理是以天然石英砂(通常还添加有锰砂和无烟煤)作为滤料的一种水过滤处理工艺,对经过结晶浓水和/或预处理出水进行砂虑处理,可以去除水中的大分子固体颗粒和胶体,使水澄清。
超滤处理是以渗透压的压力差为推动力的一种膜分离处理工艺,对经过结晶浓水和/或预处理出水进行超滤处理时,可以根据粒径大小选择性地去除液体中所含的胶体微粒和/或大分子微粒。
进一步的,针对上述两种示例,由于用于进行过滤处理的装置在过滤处理一定量的结晶浓水和/或预处理出水后,其内部会附着一定量的杂质,为了防止这些杂质堵塞过滤装置,以保证过滤处理的正常运行,本发明实施例提供的上述处理方法还可包括如下步骤S06:
(1)对用于进行过滤处理的装置进行清洗,得到清洗水;
(2)由于这些杂质主要是预处理出水中的悬浮物等,将得到的清洗水与待处理的脱硫废水混合,进行预处理,以去除其中的悬浮物。
在上述基础上,针对上述S03,可以将达到回用水标准的产水进行回收,例如使其返回电厂进行再利用,可节约电厂用水。
在上述基础上,针对上述S03,浓缩处理包括:电渗析-反渗透处理。
这里,电渗析是指在电场作用下,利用半透膜的选择透过性来分离不同的溶质粒子(如金属离子)的方法;反渗透是指以压力差为推动力,从溶液中分离出溶剂的一种膜分离操作。
上述的“电渗析-反渗透处理”,是指利用电渗析处理和反渗透处理相互配合的耦合处理过程,例如可以包括如下步骤:
步骤(1):将前述S02得到的一价盐盐水进行电渗析处理,得到电渗析产水和电渗析浓水;
步骤(2):将电渗析产水进行反渗透处理,得到反渗透产水和反渗透浓水;
步骤(3):将反渗透浓水返回至电渗析处理。
步骤(4):循环执行上述步骤(1)至(3),最终得到反渗透产水和电渗析浓水。
其中,达到回用水标准的反渗透产水可将其返回电厂进行回收、再利用处理。电渗析浓水可实现脱硫废水的减量化,其主要成分为氯化钠溶液,这样,在后续S04中对电渗析浓水(即一价盐浓水)进行第二分离处理(例如为结晶分离处理),即可得到高纯度的氯化钠产品(即为一价盐晶体)。
当然,上述S03还可以采用其他的浓缩处理方法,例如采用单纯的电渗析浓缩处理方法,得到相应的浓水和产水即可,本发明实施例对此不作限定。
进一步的,针对上述S04,进一步可包括以下子步骤:对一价盐浓水进行蒸发结晶处理或机械再压缩蒸发处理,得到蒸发冷凝水;回收蒸发冷凝水,可将该蒸发冷凝水作为回用水进行回收、再利用处理。
本发明实施例另一方面还提供了一种脱硫废水的处理系统,如图4所示,该处理系统包括如下单元:
预处理单元,用于对脱硫废水进行预处理,以去除脱硫废水中的重金属离子和悬浮物,得到预处理出水;
第一分离处理单元,用于对预处理出水进行第一分离处理,得到一价盐盐水、二价盐晶体及二价盐浓水;其中,第一分离处理单元还用于当二价盐浓水的渗透压达到预设值时,外排至少部分二价盐浓水;
浓缩处理单元,用于对一价盐盐水进行浓缩处理,得到一价盐浓水和产水;
第二分离处理单元,用于对一价盐浓水进行第二分离处理,得到一价盐晶体。
上述处理系统所能实现的有益效果与本发明实施例第一方面所提供的处理方法所能实现的有益效果相同,此处不再赘述。
针对上述预处理单元,可以为本领域常规的废水预处理单元。以在上述预处理单元内进行的预处理包括:向脱硫废水中加入碱性化合物,以使脱硫废水的pH值调节为8.5至9.5;向调节后的脱硫废水中加入絮凝剂的步骤为例,预处理单元具体可包括:反应池和澄清池,向反应池中加入电厂排出的脱硫废水,再向其中加入碱和絮凝剂,使反应池中的物质充分反应,再将反应池中的物质输送至澄清池中进行沉降,从而得到预处理出水。
针对上述第一分离处理单元,根据在上述第一分离处理单元中进行的第一分离处理中结晶处理和纳滤处理的先后顺序不同,第一分离处理单元具体可包括以下两种结构。
示例一
如图5所示,第一分离处理单元包括:结晶处理子单元,用于对预处理出水进行结晶处理,得到二价盐晶体和结晶浓水;纳滤处理子单元,用于对从结晶处理子单元排出的结晶浓水进行纳滤处理,得到一价盐盐水和二价盐浓水。
进一步的,上述第一分离处理单元还包括:过滤处理子单元,用于在进行纳滤处理之前,对结晶浓水和/或预处理出水进行过滤处理。
这里,上述图5仅以过滤处理子单元设置在纳滤处理子单元与结晶处理子单元,即在进行纳滤处理之前,对结晶浓水进行过滤处理为例进行示意。上述过滤处理子单元还可以对预处理单元排出的预处理出水进行过滤处理,此处不再赘述。
示例二
如图6所示,第一分离处理单元包括:纳滤处理子单元,用于对预处理出水进行纳滤处理,得到一价盐盐水和二价盐盐水;结晶处理子单元,用于对纳滤处理子单元排出的二价盐盐水进行结晶处理,得到二价盐晶体和二价盐浓水。
进一步的,上述第一分离处理单元还包括:过滤处理子单元,用于在进行纳滤处理之前,对结晶浓水和/或预处理出水进行过滤处理。
这里,上述图6仅以过滤处理子单元设置在纳滤处理子单元与结晶处理子单元、预处理单元之间,即在进行纳滤处理之前,对进入纳滤处理子单元中的预处理出水和循环回的二价盐浓水进行过滤处理为例进行示意。上述过滤处理子单元还可以仅对预处理单元排出的预处理出水,或仅对循环回的二价盐浓水进行过滤处理,此处不再赘述。
在以上两种示例中,请继续参阅图5或图6,结晶处理子单元例如可以包括常温结晶反应器,即相对于热蒸发结晶处理而言,采用较低的温度(通常为10至80℃)进行结晶。
在结晶处理子单元中进行的结晶反应,具体可以是通过加入硫酸钙晶种、硫酸钠,得到二价盐晶体(即硫酸钙晶体)。
在以上两种示例中,为了实现一价盐、二价盐的有效分离并获得较高的水回收率,纳滤处理子单元可包括至少一支纳滤膜元件,例如包括至少两支串联的纳滤膜元件。
在以上两种示例中,过滤处理子单元可包括:砂虑过滤装置或超滤过滤装置。
针对上述浓缩处理单元,示例的,可包括电渗析-反渗透装置,具体浓缩原理请参见上述说明,此处不再赘述。
针对上述第二分离处理单元,示例的,可包括:蒸发结晶器或者机械再压缩蒸发器,具体浓缩原理请参见上述说明,此处不再赘述。
下面以上述第一分离处理过程包括先结晶处理再纳滤处理,并且,在结晶处理过程中,加入后续得到的二价盐浓水和补充的预处理出水的具体处理方式为例,提供一个详细的实施例及对比例。
实施例
本实施例中使用的预处理单元包括:反应池和澄清池;结晶处理子单元为常温结晶器;纳滤处理子单元由至少一个纳滤膜元件组成;浓缩处理单元主要由电渗析装置和反渗透装置组成;第二分离处理单元为蒸发结晶器。
具体工艺流程如下:
(1)以40T/h(吨/小时)的速度向反应池中加入电厂排出的脱硫废水,向脱硫废水中加入一定量的氢氧化钙,以使其pH值调节为9.5,向调节后的脱硫废水中加入絮凝剂,再将反应池中的反应物输送至澄清池中沉降,以得到预处理出水;
(2)将预处理出水输送至常温结晶器,向其中依次加入硫酸钙晶种和硫酸钠,进行结晶处理,得到结晶出水和硫酸钙晶体(即硫酸钙的结晶盐);
(3)通过过滤处理子单元对结晶出水进行过滤;
(4)对过滤处理子单元进行清洗,将得到的清洗水与待处理的脱硫废水混合,输送至反应池进行预处理;
(5)通过纳滤处理子单元对经过过滤的结晶出水进行纳滤处理,得到一价盐盐水(即纳滤产水)和二价盐浓水(即纳滤浓水,主要为镁离子浓水),将二价盐浓水与来自澄清池的补充的预处理出水混合,循环回常温结晶器中进行结晶处理;
循环一定次数的上述结晶处理和纳滤处理过程,并在在进行纳滤处理的过程中,当二价盐浓水的渗透压接近纳滤膜元件的截留极限值时,排出部分二价盐浓水,以使纳滤过程顺利进行;
(6)将得到的一价盐盐水输送至电渗析装置进行电渗析处理,得到电渗析产水和电渗析浓水;之后,将电渗析产水输送至反渗透装置进行反渗透处理,得到反渗透产水和反渗透浓水;最后将反渗透浓水返回至电渗析装置进行电渗析处理;多次循环上述过程,最终得到电渗析浓水和可回收利用的反渗透产水;
(7)通过蒸发结晶器对电渗析浓水进行蒸发结晶处理,得到一价盐晶体(即氯化钠结晶盐),并将蒸发结晶过程中生成的蒸发冷凝水作为回用水,回收、再利用。
脱硫废水经过上述各个处理阶段后的水质情况如下表1所示。
表1.脱硫废水经过上述各个处理阶段后的水质情况.
需要说明的是,在上述表1中,结晶进水是指预处理出水经过结晶处理和纳滤处理后得到的循环回的二价盐浓水与补入的预处理出水的总和,即水质情况是以循环回的二价盐浓水与补入的预处理出水的混合液进行计算的。回用产水是指反渗透产水和蒸发冷凝水的总和。外排浓水是当二价盐浓水的渗透压达到预设值时,被排出的那部分二价盐浓水。预处理出水是处理后的脱硫废水与对过滤处理子单元进行清洗后得到的清洗水的总和,即54.75T/h的预处理出水中包含40T/h的脱硫废水与14.75T/h的清洗水。
对比例
对比例为参照现有技术提供的脱硫废水的处理方法,即在预处理过程中通过化学沉淀的方法将脱硫废水中的镁离子完全去除。具体工艺流程如下:
(1)以40T/h(即吨/小时)的速度向反应池中加入电厂排出的脱硫废水,向脱硫废水中加入大量的氢氧化钙,以使其pH值调节为11,向调节后的脱硫废水中加入絮凝剂,再将反应池中的反应物输送至澄清池中沉降,以得到预处理出水;
(2)将预处理出水输送至常温结晶器,向其中依次加入硫酸钙晶种和硫酸钠,进行结晶处理,得到结晶出水和硫酸钙晶体(即硫酸钙结晶盐);
(3)通过过滤装置对结晶出水进行过滤;
(4)对过滤装置进行清洗,得到清洗水,将得到的清洗水与待处理的脱硫废水混合,输送至反应池进行预处理;
(5)通过纳滤系统对经过过滤的结晶出水进行纳滤处理,得到一价盐盐水(即纳滤产水)和二价盐浓水(即纳滤浓水),将全部的二价盐浓水与来自澄清池的补充的预处理出水混合,循环回常温结晶器中进行结晶处理;循环一定次数的上述结晶处理和纳滤处理过程;
(6)将得到的一价盐盐水输送至电渗析装置进行电渗析处理,得到电渗析产水和电渗析浓水;之后,将电渗析产水输送至反渗透装置进行反渗透处理,得到反渗透产水和反渗透浓水;最后将反渗透浓水返回至电渗析装置进行电渗析处理;多次循环上述过程,最终得到电渗析浓水和可回收利用的反渗透产水;
(7)通过蒸发结晶器对电渗析浓水进行蒸发结晶处理,得到一价盐晶体(即氯化钠结晶盐),并将蒸发结晶过程中生成的蒸发冷凝水作为回用水,回收、再利用。
脱硫废水经过上述各个处理阶段的水质情况如下表2所示。
表2.脱硫废水经过上述各个处理阶段后的水质情况.
需要说明的是,在对比例中,在预处理过程即加入了大量的氢氧化钙,以脱除其中的重金属离子、悬浮物以及全部的镁离子,但是由于反应效率、输送等客观原因,其中仍可能会有非常少量的镁离子残留在预处理后的预处理出水中,如上述表2所示,预处理出水中残留有浓度约为48.66mg/L的镁离子,该数值相比于处理前脱硫废水中镁离子的3835.49mg/L浓度非常微小了。
在对比例中,在预处理过程中,加入了大量的氢氧化钙,将脱硫废水的pH值调节为11,再向调节后的脱硫废水中加入絮凝剂等药剂,以去除脱硫废水中的镁离子、重金属离子和悬浮物。在此过程中,氢氧化钙消耗量为11.72kg/t。在后续的结晶处理过程中硫酸钠消耗量为17.71kg/t,纳滤处理过程中的耗电量为2.2KW/t,以氢氧化钙按600元/t、硫酸钠按500元/t和电费按0.4元/KW计算,药剂消耗和纳滤耗电费用合计为16.77元/t。
在实施例中,在预处理过程中,仅加入了一定量的氢氧化钙,将脱硫废水的pH值调节为9.5,再向调节后的脱硫废水中加入絮凝剂等药剂,仅仅去除了脱硫废水中的重金属离子和悬浮物,镁离子含量几乎不变。在此过程中,氢氧化钙消耗量为3.5kg/t。在后续的结晶处理过程中硫酸钠消耗量为0.72kg/t,纳滤处理过程中的耗电量为6.6KW/t,以氢氧化钙按600元/t、硫酸钠按500元/t和电费以0.4元/KW计算,药剂消耗和纳滤耗电费用合计为5.1元/t。
经过对比可知,采用本发明实施例提供的脱硫废水的处理方法处理脱硫废水(即预处理阶段不软化),相比于采用现有相关技术提供的脱硫废水的处理方法(即预处理阶段彻底软化),每吨脱硫废水的处理成本节约了11.67元/t。
由此,本发明实施例提供的脱硫废水的处理方法,与现有相关技术提供的脱硫废水的处理方法相比,能够大幅度减少处理过程中使用的药剂量,从而降低药剂成本。
在上述实施方式的描述中,具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上所述,仅为本发明的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,可轻易想到变化或替换,都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此,本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (16)
1.一种脱硫废水的处理方法,其特征在于,所述处理方法包括:
对脱硫废水进行预处理,以去除所述脱硫废水中的重金属离子和悬浮物,得到预处理出水;
对所述预处理出水进行第一分离处理,得到一价盐盐水、二价盐晶体及二价盐浓水;其中,在所述第一分离处理过程中,当所述二价盐浓水的渗透压达到预设值时,外排至少部分所述二价盐浓水;
对所述一价盐盐水进行浓缩处理,得到一价盐浓水和产水;
对所述一价盐浓水进行第二分离处理,得到一价盐晶体。
2.根据权利要求1所述的脱硫废水的处理方法,其特征在于,所述对脱硫废水进行预处理,包括:
向所述脱硫废水中加入碱性化合物,以使所述脱硫废水的pH值调节为8.5至9.5;
向调节后的所述脱硫废水中加入絮凝剂。
3.根据权利要求2所述的脱硫废水的处理方法,其特征在于,所述碱性化合物包括:氧化钙、氢氧化钙和氢氧化钠中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的脱硫废水的处理方法,其特征在于,在所述第一分离处理过程中,当所述二价盐浓水的渗透压低于预设值时,将所述二价盐浓水于所述第一分离处理过程中循环。
5.根据权利要求1所述的脱硫废水的处理方法,其特征在于,所述二价盐晶体包括:硫酸钙晶体。
6.根据权利要求1所述的脱硫废水的处理方法,其特征在于,所述浓缩处理包括:电渗析-反渗透处理。
7.根据权利要求6所述的脱硫废水的处理方法,其特征在于,所述第二分离处理包括:
对所述一价盐浓水进行蒸发结晶处理或机械再压缩蒸发处理,得到蒸发冷凝水;
回收所述蒸发冷凝水。
8.根据权利要求1所述的脱硫废水的处理方法,其特征在于,所述处理方法还包括:回收所述产水。
9.根据权利要求1-8中任一项所述的脱硫废水的处理方法,其特征在于,所述第一分离处理包括:
对所述预处理出水进行结晶处理,得到二价盐晶体和结晶浓水;
对所述结晶浓水进行纳滤处理,得到一价盐盐水和二价盐浓水;
或者包括:
对所述预处理出水进行纳滤处理,得到一价盐盐水和二价盐盐水;
对所述二价盐盐水进行结晶处理,得到二价盐晶体和二价盐浓水。
10.根据权利要求9所述的脱硫废水的处理方法,其特征在于,当所述第一分离处理包括:先进行所述结晶处理,再进行所述纳滤处理时,所述对所述预处理出水进行结晶处理,还包括:加入后续得到的所述二价盐浓水和补充的预处理出水。
11.根据权利要求9所述的脱硫废水的处理方法,其特征在于,所述第一分离处理还包括:在进行所述纳滤处理之前,对所述结晶浓水和/或所述预处理出水进行过滤处理。
12.一种脱硫废水的处理系统,其特征在于,所述处理系统包括:
预处理单元,用于对脱硫废水进行预处理,以去除所述脱硫废水中的重金属离子和悬浮物,得到预处理出水;
第一分离处理单元,用于对所述预处理出水进行第一分离处理,得到一价盐盐水、二价盐晶体及二价盐浓水;其中,所述第一分离处理单元还用于当所述二价盐浓水的渗透压达到预设值时,外排至少部分所述二价盐浓水;
浓缩处理单元,用于对所述一价盐盐水进行浓缩处理,得到一价盐浓水和产水;
第二分离处理单元,用于对所述一价盐浓水进行第二分离处理,得到一价盐晶体。
13.根据权利要求12所述的脱硫废水的处理系统,其特征在于,所述浓缩单元包括:电渗析-反渗透装置。
14.根据权利要求12所述的脱硫废水的处理系统,其特征在于,所述第二分离处理单元包括:蒸发结晶器或者机械再压缩蒸发器。
15.根据权利要求12-14任一项所述的脱硫废水的处理系统,其特征在于,所述第一分离处理单元包括:结晶处理子单元和纳滤处理子单元;其中,
所述结晶处理子单元,用于对所述预处理出水进行结晶处理,得到二价盐晶体和结晶浓水;所述纳滤处理子单元,用于对从所述结晶处理子单元排出的所述结晶浓水进行纳滤处理,得到一价盐盐水和二价盐浓水;
或者,所述纳滤处理子单元,用于对预处理出水进行纳滤处理,得到一价盐盐水和二价盐盐水;所述结晶处理子单元,用于对所述纳滤处理子单元排出的所述二价盐盐水进行结晶处理,得到二价盐晶体和二价盐浓水。
16.根据权利要求15所述的脱硫废水的处理系统,其特征在于,所述第一分离处理单元还包括:过滤处理子单元,用于在进行所述纳滤处理之前,对所述结晶浓水和/或所述预处理出水进行过滤处理。
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