CN111423046A - 一种电厂脱硫废水深度处理与资源化利用系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种电厂脱硫废水深度处理与资源化利用系统及方法，该系统包括通过烟道依次连通的锅炉、空气预热器、电除尘器、低温浓缩单元、烟气湿法脱硫吸收塔及烟囱；吸收塔底部与一石膏浆液脱水单元相连通；脱水单元的出水口与所述低温浓缩单元相连通，低温浓缩单元与一废水调节池相连通，脱硫废水经低温浓缩单元进行浓缩进入废水调节池；废水调节池底部与一污泥处理单元相连通，废水调节池依次与高密度沉淀池、多介质过滤单元、纳滤单元及蒸发结晶单元连通，高密度沉淀池底部与污泥处理单元连通。该方法先将湿法脱硫废水进行浓缩，通过调节pH值和沉淀池实现废水软化、降低悬浮物及重金属含量，再进一步过滤，蒸发结晶，回收工业盐和淡水。

Description

一种电厂脱硫废水深度处理与资源化利用系统及方法

技术领域

本发明涉及废水处理技术领域，尤其是涉及一种电厂脱硫废水深度处理与资源化利用系统及方法。

背景技术

目前，我国的电力结构方面以燃煤机组火力发电为主，并且在很长一个时期内，我国仍将保持燃煤发电的主导地位。控制以二氧化硫为代表的火电厂排放的大气污染物将直接影响我国的大气环境质量。

湿法脱硫是火电厂应用范围最广的一种烟气脱硫工艺，产生的脱硫废水是一种成分复杂的污水，具有悬浮物含量高，含盐量高，硬度高，氯离子含量高，COD、氟化物、重金属含量超标的特点。随着国家对火电行业清洁生产、超低排放和近零排放的要求，以及工业用水价格的不断攀升，火电厂对废水进行深度处理并回收利用已经迫在眉睫。鉴于环保需求和节水要求，实现脱硫废水的深度处理与回用成为脱硫废水治理的趋势，将脱硫废水中的盐类和污染物从废水中分离出来，以固体形式排出电厂处理或将其回收利用，产出的淡水进行重复使用具有重要的意义。

目前常采用“预处理+浓缩减量+末端固化”的工艺路线，但是现有的脱硫废水处理工艺废水回收率低，系统运行不稳定，产出的淡水品质不高，浓缩减量常用的蒸发结晶技术能耗较高、膜法减量技术易污堵，造成运行成本的增加、能源利用率低的问题。另外，传统的多级加药预处理技术中的中和、软化、絮凝、沉淀、澄清等工艺分级多次进行，存在工艺流程长、药剂投加量大、构筑物多、占地面积大、处理效率低的问题。

发明内容

本发明的第一目的在于提供一种电厂脱硫废水深度处理与资源化利用系统，该系统能够解决上述背景技术中提出的问题，对脱硫废水进行深度处理，实现水分和结晶盐的分离与资源化回收利用；

本发明的第二目的在于提供基于上述系统的一种电厂脱硫废水深度处理与资源化利用方法，旨在解决上述背景技术中提出的问题。

本发明提供一种电厂脱硫废水深度处理与资源化利用系统，包括通过烟道依次连通的锅炉、空气预热器、电除尘器、低温浓缩单元、烟气湿法脱硫吸收塔及烟囱；所述烟气湿法脱硫吸收塔底部与一石膏浆液脱水单元的入口相连通；所述石膏浆液脱水单元的出水口与所述低温浓缩单元相连通，所述低温浓缩单元与一废水调节池相连通，由石膏浆液脱水单元分离的脱硫废水经低温浓缩单元进行浓缩后进入所述废水调节池；所述废水调节池底部与一污泥处理单元相连通，所述废水调节池的出水口与一高密度沉淀池相连通；所述高密度沉淀池的出口依次连接有多介质过滤单元、纳滤单元及蒸发结晶单元。

进一步地，所述低温浓缩单元位于所述电除尘器与所述烟气湿法脱硫吸收塔间的烟道内，包括喷淋管、集水管及浓缩水箱，所述浓缩水箱分别与所述石膏浆液脱水单元的出水口和所述废水调节池的进水口相连通；所述喷淋管位于所述烟道内，并通过一循环泵与所述浓缩水箱相连通；所述集水管顶端与所述烟道相连通，所述集水管底端通入所述浓缩水箱，所述喷淋管喷出的废水经所述集水管进入所述浓缩水箱。

进一步地，所述高密度沉淀池包括依次相连通的混合区、絮凝区和沉淀区；所述沉淀区位于所述混合区和絮凝区的一侧，所述混合区与所述废水调节池相连通；所述沉淀区底部出口分别通过管道与所述絮凝区和所述污泥处理单元相接通，从所述沉淀区底部排出的污泥一部分回流至所述絮凝区，另一部分输送至所述污泥处理单元。

进一步地，所述烟气湿法脱硫吸收塔内设有循环喷淋装置，所述循环喷淋装置通过一循环泵与所述烟气湿法脱硫吸收塔底部相连通，利用其内的脱硫浆液进行循环喷淋。

进一步地，所述多介质过滤单元包括至少一级多介质过滤器。

进一步地，所述纳滤单元包括多级纳滤膜组件。

进一步地，所述高密度沉淀池上方设有药剂投加模块，可向所述混合区投加软化药剂、絮凝剂及有机硫，向所述絮凝区投加助凝剂；所述混合区设有用于搅拌混合的第一搅拌机，所述絮凝区设有用于搅拌混合的第二搅拌机；所述沉淀区顶部设有至少一排斜管，所述沉淀区的底部呈锥型。

本发明同时提供了一种基于上述系统的电厂脱硫废水深度处理与资源化利用方法，包括以下步骤：

步骤一、将石灰石与水混合形成石灰浆液，通入所述烟气湿法脱硫吸收塔；

步骤二、锅炉产生的烟气经空气预热器和电除尘器后通过烟道通入烟气湿法脱硫吸收塔，进行湿法脱硫；

步骤三、打开石膏浆液脱水单元对湿法脱硫后形成的石膏浆液进行脱水，将脱水后的石膏输送至石膏存储库，产生的脱硫废水经泵进入所述低温浓缩单元；

步骤四、利用烟道内烟气余热对进入所述低温浓缩单元内的脱硫废水进行蒸发浓缩；

步骤五、重复步骤四，将经多次循环浓缩后的脱硫废水通入废水调节池中；

步骤六、在废水调节池中通过投加石灰乳或烧碱药剂，提高废水的pH值，去除部分镁离子、重金属离子、氟离子、硫酸根离子、亚硫酸根离子，将沉淀的污泥排入污泥处理单元，处理后的废水通入高密度沉淀池；

步骤七、在高密度沉淀池中投加软化药剂、絮凝剂、有机硫和助凝剂，经由混合、絮凝和沉淀分离，去除水中钙、镁离子，降低废水硬度、悬浮物、重金属含量，出水通入多介质过滤单元，产生的污泥一部分回流用于絮凝，其余部分排至污泥处理单元；

步骤八、将经高密度沉淀池处理的废水加盐酸中和，通入多介质过滤单元进一步去除悬浮物；

步骤九、将过滤后的废水通入纳滤单元分离过滤，产生的过滤水输送至蒸发结晶单元，产生的浓盐水输送回废水调节池；

步骤十、利用蒸发结晶单元对过滤水进行盐-水分离，将产生的工业盐和淡水分别进行回收利用。

优选地，所述步骤五将脱硫废水浓缩倍率提高至2倍以上，通入所述废水调节池。

优选地，所述步骤六经废水调节池调节后的废水的pH值不低于9，所述步骤八经高密度沉淀池处理的废水加盐酸调节pH值为6～8。

本发明具有的有益效果：

(1)废水浓缩高效节能。利用除尘器后的全烟气量所携带的低温余热进行废水浓缩，烟气总热值较高、浓缩能力强，在低烟温、低负荷的运行状态下，整个系统能够实现经济的、稳定的运行，高效节能。

(2)降低运行成本。烟气低温余热浓缩单元利用烟气余热，无需外加热源，经烟气低温余热浓缩后的废水量降低，可以减少后续废水调节池和高密度沉淀池的药品投加量，降低了运行成本。

(3)实现水分和结晶盐的高品质回收利用。浓缩后的脱硫废水经废水调节池、高密度沉淀池和多介质过滤单元的处理能够大幅去除废水中的钙镁离子、悬浮物、硬度、有机物、重金属离子、氟化物等污染物含量，经纳滤分离-蒸发结晶处理后能够产出高纯度的工业盐和高品质的淡水，实现脱硫废水资源化利用。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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为本发明实施例一提供的电厂脱硫废水深度处理与资源化利用系统的结构示意图；

图2为本发明实施例一提供的电厂脱硫废水深度处理与资源化利用系统的高密度沉淀池结构示意图。

附图标记说明：

1：锅炉；

2：空气预热器；

3：电除尘器；

4：低温浓缩单元；

5：喷淋管；

6：集水管；

7：浓缩水箱；

8：烟气湿法脱硫吸收塔；

9：循环喷淋装置；

10：烟囱；

11：石膏浆液脱水单元；

12：废水调节池；

13：高密度沉淀池；131：混合区；1311：第一搅拌机；132：絮凝区；

1321：第二搅拌机；133：沉淀区；1331：斜管；134：药剂投加模块

14：多介质过滤单元；

15：纳滤单元；

16：蒸发结晶单元；

17：污泥处置单元。

具体实施方式

下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语"中心"、"纵向"、"横向"、"长度"、"宽度"、"厚度"、"上"、"下"、"前"、"后"、"左"、"右"、"坚直"、"水平"、"顶"、"底"、"内"、"外"、"顺时针"、"逆时针"等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，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所述特征。在本发明的描述中，"多个"的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。此外，术语“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。

实施例一

如图1所示，本发明提供的一种电厂脱硫废水深度处理与资源化利用系统，包括通过烟道依次连通的锅炉1、空气预热器2、电除尘器3、低温浓缩单元4、烟气湿法脱硫吸收塔8及烟囱10；所述烟气湿法脱硫吸收塔8内设有循环喷淋装置9，循环喷淋装置9通过一循环泵与烟气湿法脱硫吸收塔8底部相连通，利用其内的脱硫浆液进行循环喷洒；烟气湿法脱硫吸收塔8底部与一石膏浆液脱水单元11的入口相连通，脱水后的石膏送至石膏储存库；所述石膏浆液脱水单元11的出水口与所述低温浓缩单元4相连通，所述低温浓缩单元4与所述废水调节池12相连通，由石膏浆液脱水单元11分离的脱硫废水经低温浓缩单元4进行浓缩后进入所述废水调节池12；所述废水调节池12底部与一污泥处理单元17相连通，所述废水调节池的出水口与一高密度沉淀池13相连通；所述高密度沉淀池13的出口依次连接有多介质过滤单元14、纳滤单元15及蒸发结晶单元16。

低温浓缩单元4位于所述电除尘器3与所述烟气湿法脱硫吸收塔8间的烟道内，包括喷淋管5、集水管6及浓缩水箱7，所述浓缩水箱7分别与所述石膏浆液脱水单元11的出水口和所述废水调节池12的进水口相连通，经石膏浆液脱水单元11分离的脱硫废水流入所述浓缩水箱7内；所述喷淋管5位于所述烟道内，并通过一循环泵与所述浓缩水箱7相连通，喷淋管5端部设有一排多个喷淋头；所述集水管6的顶端与所述烟道相连通，所述集水管6的底端通入所述浓缩水箱7。在循环泵作用下，脱硫废水由浓缩水箱1进入所述喷淋管5，并喷在所述烟道内，脱硫废水会在烟气余热作用下蒸发浓缩，浓缩后再经所述集水管6进入所述浓缩水箱7，如此循环，浓缩水箱7内的脱硫废水会逐渐进一步浓缩。

如图2所示，高密度沉淀池13包括依次相连通的混合区131、絮凝区132和沉淀区133，混合区131和絮凝区132的上方设有药剂投加模块134；所述沉淀区133位于所述混合区131和絮凝区132的一侧，混合区131与废水调节池12的出水口相连通；所述沉淀区133底部出口分别通过管道与所述絮凝区132和所述污泥处理单元17相接通，从所述沉淀区133底部排出的污泥一部分回流至所述絮凝区132，另一部分输送至所述污泥处理单元17。其中，混合区131内设有用于搅拌混合的第一搅拌机1311，所述絮凝区设有用于搅拌混合的第二搅拌机1321；所述沉淀区133顶部设有至少一排斜管1331，所述沉淀区133的底部呈锥型。通过药剂投加模块134分别向混合区131内投放软化药剂、絮凝剂及有机硫，向絮凝区132内投放助凝剂，并进行搅拌，经由混合、絮凝和沉淀分离，可大幅降低脱硫废水的硬度、钙、镁离子、悬浮物、重金属等污染物含量。

多介质过滤单元14为多介质过滤器，采用的滤料包括石英砂、无烟煤、活性炭等，用于对从高密度沉淀池13中流出的废水中的悬浮物进行进一步的去除，并将出水输送至纳滤单元15。

纳滤单元15包括两级纳滤膜组件，利用两级纳滤膜组件实现一价盐的分离，将以氯化钠为主的过滤水溶液通入所述蒸发结晶单元16，将浓盐水输送回废水调节池12再次处理。经蒸发结晶生产出的品质在二级以上的氯化钠工业用盐，可以回收并外售，蒸发过程中产生的蒸汽冷凝形成的淡水进行回收，用于电厂使用。

上述系统对电厂脱硫废水深度处理与资源化利用的方法，包括以下步骤：

步骤一、将石灰石与水混合形成石灰浆液，通入所述烟气湿法脱硫吸收塔8；

步骤二、将锅炉1产生的烟气经空气预热器2并经电除尘器3除尘后经烟道通入烟气湿法脱硫吸收塔8，同时循环泵将烟气湿法脱硫吸收塔8内的石灰浆液通入循环喷淋装置9，进行循环喷淋，配合烟气余热，进行湿法脱硫，脱硫后的烟气由烟囱10排放；

步骤三、打开石膏浆液脱水单元11对湿法脱硫工艺后形成的石膏浆液进行脱水，将脱水后的石膏输送至石膏存储库进行存储，将产生的脱硫废水经泵通入所述低温浓缩单元4的浓缩水箱7内；

步骤四、利用烟道内烟气余热对进入所述低温浓缩单元内的脱硫废水进行蒸发浓缩，通过循环泵将浓缩水箱7内的脱硫废水通过喷淋管5末端的喷淋头喷入烟道中，经过烟气余热蒸发后，产生的浓缩液再经由集水管6流入浓缩水箱7中；

步骤五、重复步骤四，将经过多次循环浓缩后浓缩倍率至少达到原来2倍，或体积至少缩减为原来一半的浓缩后的脱硫废水，由浓缩水箱7通入废水调节池12中；

步骤六、在废水调节池12中通过投加石灰乳或烧碱药剂，将废水的pH值调节到9以上，去除部分镁离子、重金属离子、氟离子、硫酸根离子、亚硫酸根离子，同时将反应沉淀产生的污泥排入污泥处理单元17，处理后的废水通入高密度沉淀池13；

步骤七、在高密度沉淀池13的混合区131利用药剂投加模块134投加软化药剂、絮凝剂、有机硫，并利用第一搅拌机1311以100r/min的速度进行快速搅拌，直至形成小的絮体矾花；然后废水由混合区131流入絮凝区132，用药剂投加模块134加入助凝剂，并利用第二搅拌机1321以50r/min的速度进行慢速搅拌，在沉淀区133回流的污泥的共同作用下，直至形成大的絮体矾花；含絮体矾花的废水流入到沉淀区133进行沉淀澄清，从而去除钙、镁离子、降低废水硬度、悬浮物、重金属含量，排出的水经管道流入到多介质过滤单元14，产生的污泥一部分回流到絮凝区132用于絮凝，其余部分排至污泥处理单元17；

步骤八、将由高密度沉淀池13沉淀处理的脱硫废水加盐酸将其pH值调节到7后，再通入到多介质过滤单元14中，利用多介质过滤单元14中的石英砂、无烟煤、活性炭等滤材的吸附、过滤作用，进一步去除脱硫废水中的悬浮物；

步骤九、将过滤后的废水通入纳滤单元15进行分离过滤，利用两级纳滤膜实现一价盐的分离，将产生的以氯化钠为主的过滤水输送至蒸发结晶单元16，将产生的浓盐水及杂质输送回废水调节池12进行继续处理；

步骤十、利用蒸发结晶单元16对过滤水在蒸发结晶器中实现盐水分离，产生高品质工业盐进行外售，产生的淡水回收重新用于电厂。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种电厂脱硫废水深度处理与资源化利用系统，其特征在于，包括通过烟道依次连通的锅炉、空气预热器、电除尘器、低温浓缩单元、烟气湿法脱硫吸收塔及烟囱；所述烟气湿法脱硫吸收塔底部与一石膏浆液脱水单元的入口相连通；所述石膏浆液脱水单元的出水口与所述低温浓缩单元相连通，所述低温浓缩单元与一废水调节池相连通，由石膏浆液脱水单元分离的脱硫废水经低温浓缩单元进行浓缩后进入所述废水调节池；所述废水调节池底部与一污泥处理单元相连通，所述废水调节池的出水口与一高密度沉淀池相连通；所述高密度沉淀池的出口依次连接有多介质过滤单元、纳滤单元及蒸发结晶单元。

2.根据权利要求1所述的一种电厂脱硫废水深度处理与资源化利用系统，其特征在于，所述低温浓缩单元位于所述电除尘器与所述烟气湿法脱硫吸收塔间的烟道内，包括喷淋管、集水管及浓缩水箱，所述浓缩水箱分别与所述石膏浆液脱水单元的出水口和所述废水调节池的进水口相连通；所述喷淋管位于所述烟道内，并通过一循环泵与所述浓缩水箱相连通；所述集水管顶端与所述烟道相连通，所述集水管底端通入所述浓缩水箱，所述喷淋管喷出的废水经所述集水管进入所述浓缩水箱。

3.根据权利要求1所述的一种电厂脱硫废水深度处理与资源化利用系统，其特征在于，所述高密度沉淀池包括依次相连通的混合区、絮凝区和沉淀区；所述沉淀区位于所述混合区和絮凝区的一侧，所述混合区与所述废水调节池相连通；所述沉淀区底部出口分别通过管道与所述絮凝区和所述污泥处理单元相接通，从所述沉淀区底部排出的污泥一部分回流至所述絮凝区，另一部分输送至所述污泥处理单元。

4.根据权利要求1所述的一种电厂脱硫废水深度处理与资源化利用系统，其特征在于，所述烟气湿法脱硫吸收塔内设有循环喷淋装置，所述循环喷淋装置通过一循环泵与所述烟气湿法脱硫吸收塔底部相连通，利用其内的脱硫浆液进行循环喷淋。

5.根据权利要求1所述的一种电厂脱硫废水深度处理与资源化利用系统，其特征在于，所述多介质过滤单元包括至少一级多介质过滤器。

6.根据权利要求1所述的一种电厂脱硫废水深度处理与资源化利用系统，其特征在于，所述纳滤单元包括多级纳滤膜组件。

7.根据权利要求3所述的一种电厂脱硫废水深度处理与资源化利用系统，其特征在于，所述高密度沉淀池上方设有药剂投加模块，可向所述混合区投加软化药剂、絮凝剂及有机硫，向所述絮凝区投加助凝剂；所述混合区设有用于搅拌混合的第一搅拌机，所述絮凝区设有用于搅拌混合的第二搅拌机；所述沉淀区顶部设有至少一排斜管，所述沉淀区的底部呈锥型。

8.基于权利要求1～7任一项所述的一种电厂脱硫废水深度处理与资源化利用方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、将石灰石与水混合形成石灰浆液，通入所述烟气湿法脱硫吸收塔；

步骤二、锅炉产生的烟气经空气预热器和电除尘器后通过烟道通入烟气湿法脱硫吸收塔，进行湿法脱硫；

步骤三、打开石膏浆液脱水单元对湿法脱硫后形成的石膏浆液进行脱水，将脱水后的石膏输送至石膏存储库，产生的脱硫废水经泵进入所述低温浓缩单元；

步骤四、利用烟道内烟气余热对进入所述低温浓缩单元内的脱硫废水进行蒸发浓缩；

步骤五、重复步骤四，将经多次循环浓缩后的脱硫废水通入废水调节池中；

步骤六、在废水调节池中通过投加石灰乳或烧碱药剂，提高废水的pH值，去除部分镁离子、重金属离子、氟离子、硫酸根离子、亚硫酸根离子，将沉淀的污泥排入污泥处理单元，处理后的废水通入高密度沉淀池；

步骤七、在高密度沉淀池中投加软化药剂、絮凝剂、有机硫和助凝剂，经由混合、絮凝和沉淀分离，去除水中钙、镁离子，降低废水硬度、悬浮物、重金属含量，出水通入多介质过滤单元，产生的污泥一部分回流用于絮凝，其余部分排至污泥处理单元；

步骤八、将经高密度沉淀池处理的废水加盐酸中和，通入多介质过滤单元进一步去除悬浮物；

步骤九、将过滤后的废水通入纳滤单元分离过滤，产生的过滤水输送至蒸发结晶单元，产生的浓盐水输送回废水调节池；

步骤十、利用蒸发结晶单元对过滤水进行盐-水分离，将产生的工业盐和淡水分别进行回收利用。

9.根据权利要求8所述一种电厂脱硫废水深度处理与资源化利用方法，其特征在于，所述步骤五将脱硫废水浓缩倍率提高至2倍以上，通入所述废水调节池。

10.根据权利要求8所述一种电厂脱硫废水深度处理与资源化利用方法，其特征在于，所述步骤六经废水调节池调节后的废水的pH值不低于9，所述步骤八经高密度沉淀池处理的废水加盐酸调节pH值为6～8。

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