CN111453795A - 一种高镁脱硫废水浓缩减量处理系统及工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种高镁脱硫废水浓缩减量处理系统及处理工艺，所述处理系统包括：硫酸镁减量处理箱、热回收器、MVR降膜式蒸发器和减量控制器，所述硫酸镁减量处理箱通过热回收器连接MVR降膜式蒸发器，所述减量控制器同时连接硫酸镁减量处理箱、热回收器和MVR降膜式蒸发器。本发明所述处理系统整个处理过程中无需软化工艺、系统能耗极低、且无二次污染，能够实现高镁脱硫废水的大幅度减量，为末端的固化工艺夯实基础。
Description
【技术领域】
本发明涉及火电厂和工业锅炉高镁脱硫废水的治理技术领域，尤其涉及一种高镁脱硫废水浓缩减量处理系统及工艺，进一步地为一种低能耗、低药剂投加、高浓缩倍率的高镁脱硫废水处理工艺。
【背景技术】
据调研，约有40％或以上的脱硫项目中脱硫废水中镁离子的含量偏高。高镁脱硫废水，并没有一个严格的定义，但工程上一般指Mg2+含量不低于8000mg/L。
脱硫废水中的镁离子，主要来源于脱硫用的石灰石。根据《烟气脱硫(湿法)用石灰石粉》的行业标准，对石灰石中碳酸镁或者氧化镁的含量有具体要求，要求氧化镁的含量＜4％。很多地方石灰石的氧化镁含量都在2-4％，甚至更高。而石灰石的供应受运输半径的影响，因此这是脱硫废水项目中镁离子的含量偏高的主要原因。
随着地表水管理政策的收紧，很多火电厂也开始采用市政污水处理厂排放的中水为电厂补给水。一般而言，中水中镁离子也有一定的量，含量虽然低，一般＜100mg/L，但是因为补给水量大，所以镁离子的总量还是较高的。这部分镁离子最终也会通过汇集到脱硫废水中。这是导致高镁脱硫废水频现的另外一个原因。
总的看来，除了Mg2+含量不低于8000mg/L外，高镁脱硫废水大致还呈现了如下特点：
(1)废水稍偏酸性，pH值在5～7.5之间；
(2)伴生了很多不易去除的重金属，如Cr、As、Cd、Pb、Hg、Cu等，还有SiO2、Al和Fe的氢氧化物、氟化物等；
(3)总溶解固体TDS含量高(约在50000-90000mg/L)，且其中的硫酸根和氯离子一定很高，还富含钙离子、钠离子等。对于用中水为电厂补给水的项目，还伴生有不少的钾离子、硝酸根离子等；
(4)废水排放量与锅炉负荷、燃烧煤种、石灰品质以及电厂补给水水质均有密切关系，波动性很大。同时排放量绝对值也很大。一台300MW机组废水平均排放量不低于10m3/h(年排放量超过45000m3/a)。
随着环保标准的提高，脱硫废水的近零排放技术的发展很快。高镁脱硫废水的近零排放处理，无论是分盐处理工艺还是混盐处理工艺，和其它类型的废水处理模式一样，均由三大部分构成：预处理→浓缩减量→结晶固化。
因为结晶固化模块的单位能耗非常高，是浓缩减量模块的3-10倍，而初投资几乎与浓缩减量模块相当。因此，浓缩减量处理系统的近零排放技术的关键。
浓缩减量系统，按处理原理，大致可分为膜法浓缩和热法浓缩两类。
膜法包括微滤、纳滤、反渗透、电渗析等；按照对预处理要求的不同，热法又分为两类，一是传统的多效蒸发器、MVR降膜式蒸发器等，另一类是基于晶种除垢的MVR降膜式蒸发器、低温闪蒸器等。
对于高镁脱硫废水的浓缩减量处理来说，现有的膜法和热法工艺，均存在一些问题，制约了其应用。下面分别阐述。
(1)膜法浓缩减量
对膜法浓缩而言，其膜元件容易被废水中的钙镁垢和硅酸盐等污染，形成结垢性污堵，造成膜元件损坏甚至报废。因此，无论总的零排放工艺是“分盐还是混盐”，均需要对废水进行全软化处理。全软化处理，就是用化学方法去除钙、镁离子等，需要依次投加大量的碱基药剂，如氢氧化钠(烧碱)、氢氧化钙(消石灰)、碳酸钠(纯碱)等药剂，而且因为现有钙、镁在线仪表不能满足高TDS含量的废水监测，所以需要过量投加药剂，以确保去除效果。软化处理后还需要加酸基药剂回调pH。软化过程中有大量的污泥产生。
从投运项目的调研情况看，高镁脱硫废水的膜法浓缩工艺有四大缺陷，一是软化药剂成本高。对高镁废水来水，药剂投入更高，单位废水软化的药剂费用大约在￥40-65元/m3水；二是污泥量较大，2×300机组可能有3-10t/h左右的污泥(80％含水率)产生；三是废水其它杂质仍然很多，加上过高浓度的硫酸根，膜元件的寿命有影响较大；四是控制系统较为复杂，对操作人员的要求较高。各种加药器、泵、风机、膜元件、树脂、过滤器、搅拌器等多达100余种。
(2)传统热法(需作全软化处理)
对于传统的多效蒸发器、MVR降膜式蒸发器等而言，其对废水的品质要求和膜法浓缩是一样的，需要对废水进行全软化处理。因此，这类热法浓缩工艺亦有软化成本高、软化污泥量大的问题。
(3)改良型热法(无需软化)
新近开发的脱硫废水处理工艺，是基于晶种除垢的MVR降膜式蒸发器、低温闪蒸器等。这类热法浓缩减量工艺的特点是无需对废水作软化处理。因此大大节省了运行成本。
但仍有三个因素制约了此类工艺在高镁废水的浓缩处理应用。一是当浓缩到氯离子超过7万mg/L时，废水中氯化镁溶液的浓度将超过2.5万mg/L。这个浓度范围的溶液腐蚀性很强，因此对材质的要求大大提高，增加的造价；二是高镁废水的初始TDS很高，一般超过6万mg/L，当浓缩至25％左右(浓缩倍率约为4倍)，溶液的“沸点升高”值较大，超过6℃。因此需要更多的能耗才能实现高倍率浓缩减量。如对MVR降膜式蒸发器来说，需要采用两级压缩才能实现。对低温闪蒸器来说，则需要闪蒸器维持更高的真空度(正常值为70kPa)。粗略的分析，能耗增加一倍以上；三是浓缩倍率受限。根据溶液相图(如图3)，可以看出，但浓缩至20％左右时(浓缩倍率约为5倍)，硫酸镁晶体可能析出，形成硫酸镁垢，造成蒸发器结垢。试验表明，当浓缩至22％左右时，局部区域已有硫酸镁晶体析出，因为此时存在局部的硫酸镁浓度过饱和区域。
综上所述，对于高镁脱硫废水而言，上述技术路线的应用受到了很大的限制。
因此，有必要研究一种高镁脱硫废水浓缩减量处理系统及工艺来应对现有技术的不足，以解决或减轻上述一个或多个问题。
【发明内容】
有鉴于此，本发明提供了一种高镁脱硫废水浓缩减量处理系统及工艺，整个处理过程中无需软化工艺、系统能耗极低、且无二次污染，能够实现高镁脱硫废水的大幅度减量，为末端的固化工艺夯实基础。
一方面，本发明提供一种高镁脱硫废水浓缩减量处理系统，其特征在于，所述处理系统包括：
硫酸镁减量处理箱，通过向硫酸镁减量处理箱内投加氢氧化钙溶液对高镁脱硫废水中的Mg2+和SO4 2-进行减量，同时将增量的Ca2+用于废水浓缩过程中晶种的补充；
热回收器，用于回收废水浓缩过程中产生的热量，并对经过硫酸镁减量处理箱处理后的高镁脱硫废水进行升温加热；
MVR降膜式蒸发器，用于对经过热回收器加热后的高镁脱硫废水进行废水浓缩和晶种投加；
减量控制器，通过对浓缩废水进行实时密度数据采集与分析，判断浓缩废水中所含硫酸镁溶液的变化趋势及总量，分别对浓缩废水排出量、氢氧化钙溶液投加量以及晶种投加的补充量进行自动控制。
如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述硫酸镁减量处理箱包括混凝反应模块和二次过滤模块；
所述混凝反应模块用于将高镁脱硫废水与氢氧化钙溶液充分混合，产生氢氧化镁和硫酸钙的沉淀物以及混凝反应后的废水；
所述二次过滤模块用于将混凝反应模块中混凝反应后的废水进行二次沉降和过滤；
所述混凝反应模块一端同时连通高镁脱硫废水与氢氧化钙溶液，另一端通过二次过滤模块连接热回收器。
如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述热回收器包括换热器、热回收模块和加热模块；
所述热回收模块用于回收MVR降膜式蒸发器在蒸汽加热和浓缩过程中产生的热量；
所述加热模块通过换热器将热回收模块回收的热量用于加热来自于二次过滤模块的高镁脱硫废水；
所述加热模块和热回收模块均连接换热器。
如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述MVR降膜式蒸发器包括降膜式蒸发器、晶种再加模块和蒸汽循环模块，所述降膜式蒸发器一端连接晶种再加模块，另一端连接热回收器，所述蒸汽循环模块的入口和出口分别连接在降膜式蒸发器的上、下两端部；
所述降膜式蒸发器用于进行蒸汽加热和废水浓缩并同时将热量传送给热回收器；
所述晶种再加模块用于提供晶种给废水浓缩过程中析出的硫酸钙、SiO2和重金属晶体附着；
所述蒸汽循环模块用于对MVR降膜式蒸发器内部进行的蒸汽加热和废水浓缩过程进行热量回收和再使用；
如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述减量控制器通过浓缩废水在线密度计进行数据采集与分析，判断浓缩废水中所含硫酸镁溶液的变化趋势及总量，然后分别对浓缩废水排出的电磁阀、氢氧化钙溶液的投加控制器以及晶种投加控制器进行控制，最终实现浓缩废水排出量、氢氧化钙溶液投加量和晶种补充量的自动控制。
如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，一种高镁脱硫废水浓缩减量处理工艺，基于上述权利要求1-5之一所述的处理系统，其特征在于，所述处理工艺包括以下步骤：
S1：脱硫废水先进入硫酸镁减量处理箱，通过投加的氢氧化钙溶液，进行镁离子的减量，减量过程中产生的硫酸钙离子同样进行镁离子的等摩尔量去除；
S2：处理后的废水进入热回收器，回收凝结水的显热，预热至70℃-90℃；
S3：脱硫废水进入MVR降膜式蒸发器进行浓缩，MVR降膜式蒸发器蒸发器配置有晶种投加与再生器，抑制硫酸钙硬垢的生长；
S4：废水浓缩至15-20％时，外排至浓盐废水处理箱，等待末端的结晶固化处理。
如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述S1中硫酸镁减量处理箱中药剂的投加量由减量控制器根据蒸发器排出口的废水在线监测仪器控制。
如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述S2具体为：补Ca2+废水澄清液经澄清液排水泵加压，沿澄清液排水管进入换热器，吸收凝结水的显热后温升至70-90℃，经澄清液给水管进入MVR降膜式蒸发器进行浓缩；MVR降膜式蒸发器浓缩产生的凝结水经凝结水给水泵加压后、沿凝结水给水管进入板式换热器，释放显热，再经凝结水排水管排至蒸馏水缓冲池，回用。
如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述S3具体为：废水澄清液在MVR降膜式蒸发器内经废水浓缩循环泵加压，沿废水浓缩循环管进入蒸发器顶部管程入口，被蒸汽加热、浓缩，并产生乏汽，乏汽沿着蒸汽循环管进入蒸汽压缩机，蒸汽压缩机内的蒸汽至少进行一级压缩，蒸发器工作温度为98-108℃之间，蒸汽放热、做功后凝结成水，排至热回收器。
如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述S4减量控制器的参数为浓缩废水在线密度计的数据，通过对在线密度计的数据采集与分析，判断浓缩废水中所含硫酸镁溶液的变化趋势及总量，然后分别对浓缩废水排出电磁阀、药剂投加控制器和晶种投加控制器进行控制，最终实现浓缩废水排出量、氢氧化钙溶液投加量和氯化钙溶液补充量的自动控制。
与现有技术相比，本发明可以获得包括以下技术效果：
1)增设硫酸镁减量器，同时也是晶种补充器；
通过投加氢氧化钙溶液，可适度减量Mg2+、降低TDS，同时又是晶种投加器，可以提高MVR浓缩系统的浓缩倍率20％以上，仅需一级压缩，运行成本减少25％以上，初投资减少至少30％；
2)硫酸镁减量器+热回收器+基于晶种法的MVR降膜式蒸发器为高镁脱硫废水的处理系统；
通过该处理系统可有效解决三大难题：一是可降低浓液的“沸点升高”值，将沸点升高控制在6℃以内，大幅度节约能耗；二是可降低氯化镁溶液浓度，避免氯化镁溶液浓度过高带来的强腐蚀性，降低对过流部件材质的要求；三是可降低硫酸镁溶液浓度，有效缓解了对浓缩倍率的限制等工程问题。
当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有技术效果。
【附图说明】
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例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它的附图。
图1是本发明一个实施例提供的硫酸镁减量处理箱的处理工艺流程图；
图2是本发明一个实施例提供的高镁脱硫废水浓缩减量处理系统的工艺流程图；
图3是本发明背景技术提供的溶液相图。
其中，图中：
1-硫酸镁减量处理器；2-热回收器；3-MVR降膜式蒸发器；4-减量控制器；11-药剂存储罐；12-药剂投加计量泵；13-药剂投加给入管；14-混凝反应池；15-混凝废水排水泵；16-混凝废水排出管；17-二次澄清过滤池；18-污泥排出管；19-污泥排出泵；21-澄清液排水管；22-澄清液排水泵；23-板式换热器；24-澄清液给水管；25-凝结水给水管；26-凝结水给水泵；27-凝结水排水管；31-降膜式蒸发器；32-废水浓缩循环泵；33-浓缩废水排水管；34-废水浓缩循环管；35-蒸汽循环管；36-蒸汽压缩机；37-晶种再生循环管；38-晶种再生计量泵；39-晶种再生器；41-浓缩废水排出电磁阀；42-浓缩废水在线密度计；43-药剂投加控制器；44-晶种投加控制器。。
【具体实施方式】
为了更好的理解本发明的技术方案，下面结合附图对本发明实施例进行详细描述。
应当明确，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作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本发明。在本发明实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。
本发明的目的是提供一种高镁脱硫废水的浓缩处理工艺，该工艺无需软化工艺、系统能耗极低、且无二次污染，能够实现高镁脱硫废水的大幅度减量，为末端的固化工艺夯实基础。
该系统由硫酸镁减量处理箱、热回收器、基于晶种除垢的机械式蒸汽再压缩蒸发器(MVR)构成，包括硫酸镁减量处理箱1、热回收器2、MVR降膜式蒸发器3、减量控制器4。
来自脱硫岛“三联箱”的脱硫废水先进入硫酸镁减量处理箱1，通过投加的氢氧化钙溶液，进行镁离子的减量，部分硫酸钙离子也会一并去除。处理箱出口悬浮物SS降至70mg/L或以下；处理后的废水进入热回收器2，回收凝结水的显热，预热至80℃左右；再进入MVR降膜式蒸发器3进行浓缩。该蒸发器配置有晶种投加与再生器，可有效抑制硫酸钙等硬垢的生长。废水浓缩至15-20％时，外排至浓盐废水处理箱，等待末端的结晶固化处理。硫酸镁减量处理箱1中药剂的投加量由减量控制器4根据蒸发器3排出口的废水在线监测仪器控制。
实施例1：
以硫酸钙晶体为项目晶种，具体工作流程如图2所示：
(1)硫酸镁减量处理箱1
如图1所示，硫酸镁减量处理箱1是本发明所述处理系统的核心。
高镁脱硫废水(Mg2+≥8000mg/L)在混凝反应池14与来自药剂投加计量泵12的药剂充分混合，产生一定量的氢氧化镁和硫酸钙沉淀物，澄清后的废水量略有增加(增加量控制在不高于15％)经混凝废水排水泵15、沿着混凝废水排出管16进入二次澄清过滤池17，二次澄清过滤池17内配有双滤料过滤器及反冲洗本。废水经二次沉降与过滤后，澄清液悬浮物SS降至70mg/L以内(可调)，经澄清液排水管21排至热回收器2。反应池14与过滤池17均为碳钢衬胶材料。
本处投加的药剂为5％(wt)的氢氧化钙溶液和常规絮凝剂。目的的去除一部分Mg2 +，将其降到6000mg/L以下(可调)。去Mg2+的同时会去除等摩尔数的SO4 2-，
氢氧化钙与废水中的Mg2+和SO4 2-快速反应，生成氢氧化镁和二水硫酸钙，这两种物质溶解度极低，经絮凝后90％以上在混凝反应池快速沉降；余下部分(主要是氢氧化镁颗粒)经排出管16流入二次澄清过滤池17，在池中进行过滤，滤去氢氧化镁，使悬浮物SS小于100mg/L(可调)。两个池的沉淀物经污泥排出泵19加压、沿着污泥排出管18排至脱硫压滤机进行脱水减量，与石膏一起处理，并不影响石膏品质。因为废水中含有氯化钠溶液，所以废水澄清液的Ca2+含量有增加，但总的Ca2+含量不会高于1g/L。新增的这部分Ca2+可直接用于MVR降膜式蒸发器3晶种的补充。
(2)热回收器2
补Ca2+废水澄清液经澄清液排水泵22加压，沿澄清液排水管21进入换热器23，吸收凝结水的显热后温升至80℃左右，经澄清液给水管24进入MVR降膜式蒸发器31进行浓缩。MVR降膜式蒸发器31浓缩产生的凝结水经凝结水给水泵26加压后、沿凝结水给水管25进入板式换热器23，释放显热，再经凝结水排水管27排至蒸馏水缓冲池，回用。
热回收器2可以是板式换热器，也可以是管壳式换热器，优选后者。如果是管壳式换热器，注意废水走管程。热回收器材质为316L。
(3)MVR降膜式蒸发器3工作原理
废水澄清液在MVR降膜式蒸发器31内经废水浓缩循环泵32加压，沿废水浓缩循环管34进入蒸发器31顶部管程入口，被蒸汽加热、浓缩，并产生大量的乏汽。乏汽沿着蒸汽循环管35，进入蒸汽压缩机36，经过压缩后，压力、温度和焓值均得到显著提高，再进入降膜式蒸发器31侧面壳程入口重新浓缩废水。蒸汽仅需一级压缩，蒸发器工作温度大约在108℃。
蒸汽放热、做功后凝结成水，排至热回收器2，进一步释放显热，降低能耗。
废水在80℃以上的高温环境下内会析出硫酸钙晶体，如果不及时处理，硫酸钙晶体会附着在换热管或其它部位形成硬垢，严重影响换热甚至可能导致蒸发器报废。因此，MVR降膜式蒸发器3配置晶种投加与再生器39，晶种通过晶种投加与再生计量泵38，沿晶种投加与再生循环管37，进入降膜式蒸发器31。晶种的投加量通过晶种投加控制器44实现对计量泵38的自动控制。
废水浓缩过程中析出的硫酸钙、SiO2、重金属等晶体，会优先附着在已有的晶种(即硫酸钙晶体)上，而不是附着在蒸发器换热器管表面、形成垢层。因为硫酸镁减量处理器1出口溶液，已含有一定量的Ca2+离子，可作为晶种的补充，即晶种投加与再生器39投加的晶种量可以等量减少。
当浓缩至17-20％时，即废水浓缩至5倍或以上后，浓缩液再经由浓缩废水排水管33，排至固化单元，另行处理。排出量通过浓缩废水在线密度计42控制废水排出电磁阀41实现。
蒸发器及其它过流部件材料不低于2205，最好是2507。
(4)减量控制器4
减量控制器4是系统的控制核心。主要参数为浓缩废水在线密度计42的数据，通过对在线密度计42的数据采集与分析，可判断浓缩废水中所含硫酸镁溶液的变化趋势及总量，然后分别对浓缩废水排出电磁阀41、药剂投加控制器43和晶种投加控制器44进行控制，最终实现浓缩废水排出量、氢氧化钙溶液(药剂)投加量和氯化钙溶液(晶种)补充量的自动控制；
具体的减量控制原理如下：
当浓缩废水中所含硫酸镁溶液的总量增加时，浓缩废水排出电磁阀41、药剂投加控制器43和晶种投加控制器44同比例增加；反之亦然；
当浓缩废水中所含硫酸镁溶液的变化趋势呈减少趋势时，浓缩废水排出电磁阀41、药剂投加控制器43和晶种投加控制器44同步进行减少，反之亦然。
本发明所述工艺产生结果如下：
(1)废水Mg2+、降低TDS降低，使得浓缩液“沸点升高”＜6℃，氯化镁含量降低器。
通过增设硫酸镁减量器，可适度减量Mg2+、降低TDS。它同时亦是晶种投加器，可以提高MVR浓缩系统的浓缩倍率20％以上，仅需一级压缩，运行成本减少25％以上，初投资减少至少30％。
初投资的减少一是因为过流材质要求下降，二是仅需一级蒸汽压缩即可，较少了一级压缩机。
运行成本下降，尽管硫酸镁减量器会消耗一定量的药剂并产生约1t/h(含水量65％)的污泥，并增加不高于15％左右的废水处理量，但因为“沸点升高”不高于6℃，使得浓缩倍率提高的同时能耗还会降低40％以上。
硫酸镁减量器同时也是晶种补给器。采用氢氧化钙溶液(5％wt)作为减量剂，因此其出口水质增添了一部分Ca2+，可以作为后端MVR降膜式蒸发器晶种的补充，直接减少了该工艺段晶种药剂的投加。
(2)浓缩工艺段采用基于晶种法的MVR降膜式蒸发器，无需软化，仅需一级压缩，过流部件材质要求低，即可将脱硫废水浓缩至17-20％，实现高浓缩倍率(＞5倍)，而同时药剂与热成本极低，仅单位废水浓缩成本仅12-15kg标煤。
(3)通过减量控制器实现硫酸镁减量器药剂投加与MVR降膜式蒸发器浓缩倍率的耦合，自动化程度高，决策链段，可靠性提高。
本发明成果已经模拟计算，并进行了相关试验，结果表明，该系统可行、可靠性高。
华北地区某火电厂，装机容量为2×350MW，电厂补给水来自市政中水。废水排放量：25m3/h，经“三联箱”处理后，20m3/h废水需要进行零排放处理。
设计水质情况大致如下：pH值为5.98(6～9)，TSS＜100mg/L；阳离子Ca2+约为600mg/L、Mg2+约为11300mg/L，Na+约为10500mg/L、K+约为600mg/L；阴离子Cl-约为16000mg/L、SO4 2-约为42700mg/L、NO3 -约6700mg/L。其余组分忽略。
经比选，原方案为基于晶种法的MVR浓缩+旁路烟道旋转喷雾干燥。
但是，因为TDS总量偏高，约为8.9万mg/L，而且Mg2+偏高。因此如果直接用MVR浓缩的话，尽管采用了晶种法作为除垢，无需软化，但是安全的浓缩值只能到4.6m3/h，而且需要二级压缩。综合能耗折合标煤约为16.5kg/t水。
改为本发明以后，在药剂成本略有增加的情况下，可以浓缩至4m3/h，单级压缩即可满足要求。综合能耗折合标煤约为12.7kg/t水。
因为原方案需要利用高温烟气干燥剩余4.6m3/h浓缩废水，而新方案仅需干化4m3/h废水，高温烟气消耗量至少节省13％。因此考察总的运行成本，新方案的综合能耗折合标煤约为29.8kg/t水，较原方案省了16.5％，相当于节省了标煤约5.9kg/t水。可见节能效果明显。
以上对本申请实施例所提供的一种高镁脱硫废水浓缩减量处理系统及工艺，进行了详细介绍。以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。
如在说明书及权利要求书当中使用了某些词汇来指称特定组件。本领域技术人员应可理解，硬件制造商可能会用不同名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求书并不以名称的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。如在通篇说明书及权利要求书当中所提及的“包含”、“包括”为一开放式用语，故应解释成“包含/包括但不限定于”。“大致”是指在可接收的误差范围内，本领域技术人员能够在一定误差范围内解决所述技术问题，基本达到所述技术效果。说明书后续描述为实施本申请的较佳实施方式，然所述描述乃以说明本申请的一般原则为目的，并非用以限定本申请的范围。本申请的保护范围当视所附权利要求书所界定者为准。
还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的商品或者系统不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种商品或者系统所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的商品或者系统中还存在另外的相同要素。
应当理解，本文中使用的术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
上述说明示出并描述了本申请的若干优选实施例，但如前所述，应当理解本申请并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述申请构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本申请的精神和范围，则都应在本申请所附权利要求书的保护范围内。
Claims (10)
1.一种高镁脱硫废水浓缩减量处理系统，其特征在于，所述处理系统包括：
硫酸镁减量处理箱，通过向硫酸镁减量处理箱内投加氢氧化钙溶液对高镁脱硫废水中的Mg2+和SO4 2-进行减量，同时将增量的Ca2+用于废水浓缩过程中晶种的补充；
热回收器，用于回收废水浓缩过程中产生的热量，并对经过硫酸镁减量处理箱处理后的高镁脱硫废水进行升温加热；
MVR降膜式蒸发器，用于对经过热回收器加热后的高镁脱硫废水进行废水浓缩和晶种投加；
减量控制器，通过对浓缩废水进行实时密度数据采集与分析，判断浓缩废水中所含硫酸镁溶液的变化趋势及总量，分别对浓缩废水排出量、氢氧化钙溶液投加量以及晶种投加的补充量进行自动控制。
2.根据权利要求1所述的处理系统，其特征在于，所述硫酸镁减量处理箱包括混凝反应模块和二次过滤模块；
所述混凝反应模块用于将高镁脱硫废水与氢氧化钙溶液充分混合，产生氢氧化镁和硫酸钙的沉淀物以及混凝反应后的废水；
所述二次过滤模块用于将混凝反应模块中混凝反应后的废水进行二次沉降和过滤；
所述混凝反应模块一端同时连通高镁脱硫废水与氢氧化钙溶液，另一端通过二次过滤模块连接热回收器。
3.根据权利要求2所述的处理系统，其特征在于，所述热回收器包括换热器、热回收模块和加热模块；
所述热回收模块用于回收MVR降膜式蒸发器在蒸汽加热和浓缩过程中产生的热量；
所述加热模块通过换热器将热回收模块回收的热量用于加热来自于二次过滤模块的高镁脱硫废水；
所述加热模块和热回收模块均连接换热器。
4.根据权利要求3所述的处理系统，其特征在于，所述MVR降膜式蒸发器包括降膜式蒸发器、晶种再加模块和蒸汽循环模块，所述降膜式蒸发器一端连接晶种再加模块，另一端连接热回收器，所述蒸汽循环模块的入口和出口分别连接在降膜式蒸发器的上、下两端部；
所述降膜式蒸发器用于进行蒸汽加热和废水浓缩并同时将热量传送给热回收器；
所述晶种再加模块用于提供晶种给废水浓缩过程中析出的硫酸钙、SiO2和重金属晶体附着；
所述蒸汽循环模块用于对MVR降膜式蒸发器内部进行的蒸汽加热和废水浓缩过程进行热量回收和再使用。
5.根据权利要求2所述的处理系统，其特征在于，所述减量控制器通过浓缩废水在线密度计进行数据采集与分析，判断浓缩废水中所含硫酸镁溶液的变化趋势及总量，然后分别对浓缩废水排出的电磁阀、氢氧化钙溶液的投加控制器以及晶种投加控制器进行控制，最终实现浓缩废水排出量、氢氧化钙溶液投加量和晶种补充量的自动控制。
6.一种高镁脱硫废水浓缩减量处理工艺，基于上述权利要求1-5之一所述的处理系统，其特征在于，所述处理工艺包括以下步骤：
S1：脱硫废水先进入硫酸镁减量处理箱，通过投加的氢氧化钙溶液，进行镁离子的减量，减量过程中产生的硫酸钙离子同样进行镁离子的等摩尔量去除；
S2：处理后的废水进入热回收器，回收凝结水的显热，预热至70℃-90℃；
S3：脱硫废水进入MVR降膜式蒸发器进行浓缩，MVR降膜式蒸发器蒸发器配置有晶种投加与再生器，抑制硫酸钙硬垢的生长；
S4：废水浓缩至15-20％时，外排至浓盐废水处理箱，等待末端的结晶固化处理。
7.根据权利要求5所述的处理系统，其特征在于，所述S1中硫酸镁减量处理箱中药剂的投加量由减量控制器根据蒸发器排出口的废水在线监测仪器控制。
8.根据权利要求6所述的处理系统，其特征在于，所述S2具体为：补Ca2+废水澄清液经澄清液排水泵加压，沿澄清液排水管进入换热器，吸收凝结水的显热后温升至70-90℃，经澄清液给水管进入MVR降膜式蒸发器进行浓缩；MVR降膜式蒸发器浓缩产生的凝结水经凝结水给水泵加压后、沿凝结水给水管进入板式换热器，释放显热，再经凝结水排水管排至蒸馏水缓冲池，回用。
9.根据权利要求6所述的处理系统，其特征在于，所述S3具体为：废水澄清液在MVR降膜式蒸发器内经废水浓缩循环泵加压，沿废水浓缩循环管进入蒸发器顶部管程入口，被蒸汽加热、浓缩，并产生乏汽，乏汽沿着蒸汽循环管进入蒸汽压缩机，蒸汽压缩机内的蒸汽至少进行一级压缩，蒸发器工作温度为98-108℃之间，蒸汽放热、做功后凝结成水，排至热回收器。
10.根据权利要求9所述的处理系统，其特征在于，所述S4减量控制器的参数为浓缩废水在线密度计的数据，通过对在线密度计的数据采集与分析，判断浓缩废水中所含硫酸镁溶液的变化趋势及总量，然后分别对浓缩废水排出电磁阀、药剂投加控制器和晶种投加控制器进行控制，最终实现浓缩废水排出量、氢氧化钙溶液投加量和氯化钙溶液补充量的自动控制。
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