CN111517398A - 一种烟气脱硫废水零排放系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种烟气脱硫废水零排放系统，包括预处理单元、浓缩减量单元、末端固化单元及控制系统组成；预处理单元通过经絮凝反应去除废水中的悬浮物、氟化物、硫化物、重金属离子,降低化学耗氧量和氨氮,并有效调节pH值；预处理单元的预处理水，经浓缩减量单元采用直接接触式热浓缩方式进行处理，得到湿烟气进入脱硫塔处理，得到的沉淀泥浆进入末端固化单元，得到的泥浆上清浓盐水循环进入浓缩减量单元处理；末端固化单元将沉淀泥浆与粉煤灰、生石灰、硅酸盐水泥混合后，形成低品级建筑材料；控制系统通过以太网对预处理单元、浓缩减量单元、末端固化单元进行通信连接。本发明提供的烟气脱硫废水零排放系统具有重要的实际应用价值。

Description

一种烟气脱硫废水零排放系统
技术领域
本发明涉及废水处理领域，尤其涉及一种烟气脱硫废水零排放系统。
背景技术
以煤作为燃料的电站和工业用锅炉，在燃烧过程中会产生二氧化硫等有害物质，石灰石—石膏湿法烟气脱硫工艺广泛应用于大型燃煤锅炉中以脱除烟气中的二氧化硫等污染物。石灰石—石膏湿法烟气脱硫装置在运行中产生大量脱硫废水，脱硫废水水质因燃煤、脱硫工艺(石灰石等吸收剂、工艺水等)不同，差异较大,是燃煤电站经常性废水中成分复杂多变、水质波动频繁、难处理的废水之一，具有腐蚀性强、高含盐、高硬度、高悬浮物，含有COD、重金属、氟化物、硫化物、氨氮、硝酸盐、亚硝酸盐、硅等特点，尤其含有国家及世卫组织严格控制的一类污染物，水温50℃左右，外排对环境的污染很大，需要处理到零液体排放。
我国于2018年颁布的《DL/T5046-2018发电厂废水治理设计技术规程》中提出“脱硫废水宜处理回用，当环评允许时，应处理后达标排放”和“当有零排放要求时，应对脱硫废水进行深度处理”的相关要求。
专利CN201820743902.8，公开日为2019年04月19日，公开了一种脱硫废水零排放处理系统，然而该技术方案仅仅是为了去除废水中的盐和重金属进行设计的，并无法做到高效的废水零排放。
因此，目前亟需一种新型且高效的烟气脱硫废水零排放系统。
发明内容
为解决上述背景技术中提到的实现烟气脱硫废水零排放的问题，本发明提供一种烟气脱硫废水零排放系统，包括预处理单元、浓缩减量单元、末端固化单元及控制系统组成；
所述预处理单元通过经絮凝反应去除废水中的悬浮物、氟化物、硫化物、重金属离子,降低化学耗氧量和氨氮,并有效调节pH值；
所述预处理单元的预处理水，经浓缩减量单元采用直接接触式热浓缩方式进行处理，得到湿烟气进入脱硫塔处理，得到的沉淀泥浆进入末端固化单元，得到的泥浆上清浓盐水循环进入浓缩减量单元处理；
所述末端固化单元将沉淀泥浆与粉煤灰、生石灰、硅酸盐水泥混合后，形成低品级建筑材料；
所述控制系统通过以太网对预处理单元、浓缩减量单元、末端固化单元进行通信连接。
在上述方案的基础上，进一步地，所述浓缩减量单元包括了增压风机、文丘里高效雾化蒸发器、第一液体收集烟道、旋风分离及除雾器、第二液体收集烟道、引风机、第三液体收集烟道、沉降罐、浓盐水箱；
所述文丘里高效雾化蒸发器壳体为文丘里结构，依次由收缩段、喉管段、扩散段组成；所收缩段上端设置有干热烟气入口，用于输入增压风机增压后的干热烟气；所述收缩段的顶部设置有第一级雾化喷射型文丘里，用于雾化来自所述浓盐水箱的浓盐水；
所述喉管段处设置有第二级气液混合型文丘，用于将预处理水雾化后与烟气混合得到增湿烟气，并从所述扩散段底部排出；
所述文丘里高效雾化蒸发器底部设置第一液体收集烟道，增湿烟气通过所述第一液体收集烟道将浓缩液体排入所述沉降罐，将其余烟气排入所述旋风分离及除雾器；
所述旋风分离及除雾器将浓缩液体排入所述沉降罐，得到的湿烟气传输至所述第二液体收集烟道，所述第二液体收集烟道将浓缩液体排入所述沉降罐，将其余烟气通过引风机排入所述第三液体收集烟道；
经所述第三液体收集烟道处理得到的湿烟通过脱硫塔进行脱硫处理，得到的浓缩液排入所述沉降罐；
所述沉降罐与浓盐水箱连接，以将上清液中的浓盐水收集后，排入所述文丘里高效雾化蒸发器中；所述沉降罐与所述末端固化单元连接。
在上述方案的基础上，进一步地，所述旋风分离及除雾器腔体的上端与冲洗系统连接，其内部上端设置有除雾器，其内部的中段设置有旋风分离器，所述旋风分离及除雾器的底部设置有浓缩液池。
在上述方案的基础上，进一步地，所述除雾器为管式除雾器。
在上述方案的基础上，进一步地，所述末端固化单元包括了沉淀泥浆缓冲罐、混合反应装置和成型装置；
所述沉降罐中的泥浆通过污泥泵传输至所述沉淀泥浆缓冲罐中，所述沉淀泥浆缓冲罐中与所述混合反应装置连接，所述混合反应装置内通过投加粉煤灰、生石灰、硅酸盐水泥三种药剂与泥浆进行反应；
所述成型装置将反应后的泥浆进行固态成型处理。
在上述方案的基础上，进一步地，所述沉降罐为耐磨、耐腐蚀型倒锥形沉降罐。
在上述方案的基础上，进一步地，还包括了养护室，所述养护室设置有温度和湿度控制装置，用于对已经固态成型的泥浆进行养护保存。
在上述方案的基础上，进一步地，所述控制系统为分布式控制系统，包括过程控制站、系统网络和人机接口站；
所述过程控制站设置于脱硫废水预处理单元、浓缩减量单元、末端固化单元中，执行监测、监视，以及就地/自动控制。
在上述方案的基础上，进一步地，所述人机接口站设置于脱硫废水预处理单元、浓缩减量单元、末端固化单元中，以监视预处理单元、浓缩减量单元、末端固化单元的运行参数、状态、报警、运行视频，并对所述预处理单元、浓缩减量单元、末端固化单元进行调节和控制。
在上述方案的基础上，进一步地，所述系统网络为100Mbps冗余容错以太网，用于人机接口站与预处理单元、浓缩减量单元、末端固化单元以及过程控制站之间的通信。
本发明提供的烟气脱硫废水零排放系统，采用预处理单元、浓缩减量单元、末端固化单元对烟气脱硫废水进行处理，实现了脱硫废水的零排放，利用烟气余热进行脱硫废水浓缩，降低了脱硫塔入口烟温，减少了脱硫塔的蒸发水耗；废水蒸发后随烟气进入脱硫塔，减少脱硫工艺补水，废水回收率高，达到节水目的，浓缩液经直接固化后，污染物毒性浸出低于国标，固化体机械性能、抗水性等优于国标，可制成普通建材(如路沿石)，以废治废，资源化利用，具有重要的实际应用价值。
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一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明提供的烟气脱硫废水零排放系统结构示意图；
图2为浓缩减量单元结构示意图；
图3为文丘里高效雾化蒸发器结构示意图；
图4为旋风分离及除雾器结构示意图；
图5为控制系统结构示意图。
附图标记：
100预处理单元 200浓缩减量单元 300末端固化单元
400控制系统 210增压风机 220文丘里高效雾化蒸发器
230第一液体收集烟道 240旋风分离及除雾器 250第二液体收集烟道
260引风机 270第三液体收集烟道 280沉降罐
290浓盐水箱 221收缩段 222喉管段
223扩散段 224干热烟气入口 225第一级雾化喷射型文丘里
226第二级气液混合型文丘 214冲洗系统 242除雾器
243旋风分离器 244浓缩液池 500脱硫塔
410程控制站 420系统网络 430人机接口站
411处理单元过程控制站 412浓缩减量单元过程控制站 413末端固化单元过程控制站
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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。
本发明提供一种烟气脱硫废水零排放系统，如图1所示，包括预处理单元100、浓缩减量单元200、末端固化单元300及控制系统400组成；
所述预处理单元通过经絮凝反应去除废水中的悬浮物、氟化物、硫化物、重金属离子,降低化学耗氧量和氨氮,并有效调节pH值；
所述预处理单元的预处理水，经浓缩减量单元采用直接接触式热浓缩方式进行处理，得到湿烟气进入脱硫塔处理，得到的沉淀泥浆进入末端固化单元，得到的泥浆上清浓盐水循环进入浓缩减量单元处理；
所述末端固化单元将沉淀泥浆与粉煤灰、生石灰、硅酸盐水泥混合后，形成低品级建筑材料；
所述控制系统通过以太网对预处理单元、浓缩减量单元、末端固化单元进行通信连接。
具体地，预处理单元可以采用专利201721234076.6公开的一种新型脱硫废水高效絮凝处理系统所述的工艺系统，该系统利用环境微纳米污染物及其微界面行为，采用高效絮凝工艺技术，只直接投加一种复合型高效絮凝药剂、经絮凝反应可有效去除废水中的悬浮物、氟化物、硫化物、重金属离子,降低化学耗氧量和氨氮,并有效调节pH值，经澄清后产水达到和优于DL/T997—2006和GB8978—1996排放标准，快速完成制水，可大幅度缩短工艺流程，降低设备投资和运行费用，其具体技术可参考该专利中的描述。
具体地，如图2所示，所述浓缩减量单元200包括了增压风机210、文丘里高效雾化蒸发器220、第一液体收集烟道230、旋风分离及除雾器240、第二液体收集烟道250、引风机260、第三液体收集烟道270、沉降罐280、浓盐水箱290；如图3所示，所述文丘里高效雾化蒸发器220壳体为文丘里结构，依次由收缩段221、喉管段222、扩散段223组成；所述收缩段221上端设置有干热烟气入口224，用于输入增压风机210增压后的干热烟气；所述收缩段221顶部设置有第一级雾化喷射型文丘里225，用于雾化来自所述浓盐水箱290的浓盐水；所述喉管段222处设置有第二级气液混合型文丘226，用于将预处理水雾化后与烟气混合得到增湿烟气，并从所述扩散段223底部排出；所述文丘里高效雾化蒸发器220底部设置第一液体收集烟道230，增湿烟气通过所述第一液体收集烟道230将浓缩液体排入所述沉降罐，将其余烟气排入所述旋风分离及除雾器240；
具体地，如图4所示，所述旋风分离及除雾器240腔体的上端与冲洗系统214连接，其内部上端设置有除雾器242，其内部的中段设置有旋风分离器243，所述旋风分离及除雾器的底部设置有浓缩液池244；所述旋风分离及除雾器将浓缩液体排入所述沉降罐280，得到的湿烟气传输至所述第二液体收集烟道250，所述第二液体收集烟道250将浓缩液体排入所述沉降罐280，将其余烟气通过引风机260排入所述第三液体收集烟道270；
经所述第三液体收集烟道处理得到的湿烟通过脱硫塔500进行脱硫处理，得到的浓缩液排入所述沉降罐280；
所述沉降罐280与浓盐水箱290连接，以将上清液中的浓盐水收集后，排入所述文丘里高效雾化蒸发器中；所述沉降罐280与所述末端固化单元连接。
以上涉及的连接可以通过现有技术中的管道等方式连接，系统中的增压风机、引风机，均为石灰石-石膏湿法烟气脱硫系统常规设备，并根据系统处理能力要求选型、设计；废水泵、污泥泵，均为烟气脱硫废水处理系统常规设备，并根据系统处理能力要求选型、设计。
具体地，本发明中的浓缩减量单元采用直接接触式热浓缩技术，来自系统沉降罐收集的浓盐水，采用雾化喷射器型文丘里，将浓盐水雾化为粒径约40-80μm的喷射液滴，雾化喷射的40-80μm液滴提供了巨大的传质传热比表面积，与切向进入文丘里高效雾化蒸发器顶部、呈高速旋风流态的热烟气充分均匀混合，高效传质传热，浓盐水的雾化液滴被加热、液滴中的水分被部分蒸发成水蒸气，热烟气被増湿为湿烟气；来自预处理单元的预处理水，采用气液混合型文丘里，利用来自上游的高速湿热烟气流在设备中部的文丘里内形成的负压将预处理水吸入文丘里内，与文丘里管内高速湿热烟气流高效均匀混合，并雾化为粒径约40-80μm的液滴，40-80μm液滴提供了巨大的传质传热比表面积，与文丘里管内高速热烟气流高效传质传热，预处理水的雾化液滴被加热，液滴中的水分被部分蒸发成水蒸气，烟气进一步被増湿成为湿饱和烟气或近湿饱和烟气。
文丘里高效雾化蒸发器是基于不同温度、压力下饱和湿烟气含水量不同【如：90℃饱和空气(烟气)含湿量约为1400g水/kg干空气(烟气)；而25℃饱和空气(烟气)含湿量约为20g水/kg干空气(烟气)】，使水雾化后受热蒸发成水蒸气，通过烟气的増湿过程，实现废水的浓缩。相比于其他浓缩减量技术，一方面，对预处理要求较低，并且不需要进行深度软化处理，大大降低了预处理、软化的投资和运维费用；另一方面，基本解决了设备结垢腐蚀等问题。此外，直接接触式热浓缩技术由于无需采用昂贵的耐腐蚀抗垢金属材料，而采用普通玻璃钢或碳钢内衬玻璃钢制造，致使设备造价大幅降低。
増湿后的热烟气，除烟气成分和水蒸气外，含有一定数量的烟尘颗粒物、浓缩液滴等，浓缩液滴属于高盐液滴，为控制这些高盐液滴进入脱硫塔，本发明提供的浓缩减量单元对浓缩液滴进行了收集。
旋风分离及除雾器中，位于设备中部的旋风分离器，湿饱和烟气或近湿饱和烟气自旋风分离器底部切向进入，呈高速旋风流态，利用离心分离原理促进湿饱和烟气或近湿饱和烟气中细小液滴的凝并，湿烟气中较大烟尘颗粒物、液滴与烟气的分离。
位于设备上部的除雾器，为“三级屋脊式+一级管式”型除雾器，优选采用管式除雾器，除雾器布置在一级模块下部，能够均布湿烟气流场，去除大颗粒浆液滴；一级屋脊式除雾模块叶片内部没有设置物理倒钩，而是设计形成“流体钩状”结构，易于冲洗，叶片表面不易结垢，除雾效率高；二级屋脊式除雾模块叶片内部设置物理倒钩，能够去除极细小的浆液颗粒，保证除雾器效率；三级屋脊式除雾模块叶片内部设置多个物理倒钩，能够去除二级除雾器不能去除的细微浆液颗粒；“三级屋脊式+一级管式”型式的除雾器可高效去除湿烟气中的烟尘颗粒物及细微液滴，除雾器出口湿烟气携带的液滴含量低于15mg/Nm3(干基)，保证除雾器效率，除雾器采用预处理水喷射冲洗。
湿烟气在文丘里高效雾化蒸发器与旋风分离及除雾器之间的第一液体收集烟道、旋风分离及除雾器与引风机之间的第二液体收集烟道、引风机与脱硫塔之间的第三液体收集烟道的传输过程中，湿烟气中的部分烟尘颗粒物、浓缩液滴会在烟道内壁的沉积，并在烟道内壁形成含有烟尘颗粒物的液膜，当液膜达到一定厚度后，流动的湿烟气会剪切烟道内壁的液膜，并生成细小液滴，被烟气夹带并重新卷入湿烟气中，为有效控制此类现象的发生，在烟道内壁布置液体收集器，进行浓缩液的收集，并排放至沉降罐中；而湿饱和烟气或近湿饱和烟气，经引风机送入脱硫塔入口烟道，与脱硫塔入口热烟气混合进入脱硫塔内。
在本专利采用的第一液体收集烟道、第二液体收集烟道和第三液体收集烟道，可以采用采用专利201420628125.4公开的一种具有液体收集功能的排烟筒以及专利201520236268.5公开的一种具有液体收集功能的烟道；其中，专利201420628125.4一种具有液体收集功能的排烟筒，用于垂直布置烟道的浓缩液收集；专利201520236268.5一种具有液体收集功能的烟道，用于水平布置烟道的浓缩液收集。
本发明采用的末端固化单元包括了沉淀泥浆缓冲罐、混合反应装置和成型装置；所述沉降罐中的泥浆通过污泥泵传输至所述沉淀泥浆缓冲罐中，所述沉淀泥浆缓冲罐中与所述混合反应装置连接，所述混合反应装置内通过投加粉煤灰、生石灰、硅酸盐水泥三种药剂与泥浆进行反应；所述成型装置将反应后的泥浆进行固态成型处理。
末端固化单元中采用水泥固化封装技术，无需结晶，是通过浓缩盐水与粉煤灰，生石灰和硅酸盐水泥结合，直接固化封装污染物和盐分，生成低渗透，高强度的固体。可制成低品位普通建材(如马路砖、路沿石、砌体等)。其毒性浸出指标可满足《GB 5085.3—2007危险废物鉴别标准：浸出毒性鉴别》标准规定的限值；固化体机械性能(抗压强度、抗冲击性能)、抗水性(抗浸出性、抗浸泡性、抗冻融性)可达到《GB14569.1-1993低、中水平放射性废物固化体性能要求——水泥固化体》的要求。
自沉降罐底部排至沉淀泥浆缓冲罐的沉淀泥浆，总含固量约30-50％左右，取决于沉淀泥浆的成分，如：热干烟气采用空预器前热烟气，烟气含尘量高，沉淀泥浆的总固含量比较高。沉淀泥浆中盐分浓度一般为近饱和状态。泵送至混合反应器，按照质量百分比为沉淀泥浆：粉煤灰：生石灰：硅酸盐水泥＝1：(0.12-0.25)：(0.15-0.3):(0.6-0.9)，干法直接投加粉煤灰、生石灰、硅酸盐水泥至混合反应器，还可以按上述混合物总质量的0-2％投加0.5-2.5cm的短切纤维(如：市售玻璃纤维、碳纤维)，和/或0-50％的细砂石，用于固化产物强度增强；还可以根据需要添加适量的吸附剂、缓蚀剂、促凝剂、减水剂等，在15-30rpm转速下，充分搅拌、均匀混合反应约5-20min；将混合反应后的混合物置于成型设备中，静置成型12-24h；将固化体转移至养护室，所述养护室设置有温度和湿度控制装置，在温度为18-40℃，相对湿度65％-85％条件下继续养护1-4周；养护合格后，可用作马路砖、路缘石、砌体等低品级建筑材料。
在上述方案的基础上，进一步地，所述旋风分离及除雾器中，除雾器及其冲洗系统，选用脱硫系统的耐磨、耐腐蚀、耐温型高效除雾器，一般为“三级屋脊式+一级管式”型除雾器，壁厚≥3㎜，其强度可满足耐高压冲洗和非正常工况检修；管式除雾器布置在一级模块下部，用于均布湿烟气流场，去除大颗粒浆液滴；一级模块叶片间距30-26mm，叶片内部不设置物理倒钩，而是设计形成“流体钩状”结构，易于冲洗，叶片表面不易结垢，除雾效率高；二级模块叶片间距25-21mm，内部设置物理倒钩，能够去除极细小的浆液颗粒；三级模块叶片间距23-19mm，内部设置多个物理倒钩，能够去除二级除雾器不能去除的细微浆液颗粒。叶片表面平整、光滑，化学、物理性能优良，防腐性能强，可高效去除湿烟气中的烟尘颗粒物及湿烟气中细微液滴，除雾器出口湿烟气携带的液滴含量低于15mg/Nm3(干基)；除雾器采用预处理水喷射冲洗。旋风分离器，选用耐磨、耐腐蚀、耐温型工业产品，利用离心分离原理促进湿烟气中细小液滴的凝并及湿烟气中烟尘颗粒物、液滴与烟气的分离；旋风分离及除雾器收集的浓缩液排至浓缩液池。
具体地，所述沉降罐选用废水处理系统中常用的耐磨、耐腐蚀型倒锥形沉降罐，根据系统处理能力要求设计、制作。设备用于收集第一液体收集烟道、第二液体收集烟道、第三液体收集烟道、旋风分离及除雾器排放的浓缩液，并投加高效絮凝剂(如需要)，使浓缩液中细微烟尘颗粒物沉淀，沉淀泥浆自沉降罐底部排至固化单元沉淀泥浆缓冲罐进一步固化处置，沉降罐的上清液自溢流至浓盐水箱，泵送至文丘里高效雾化蒸发器进一步处置。
具体地，所述浓盐水箱选用脱硫废水处理系统中常用的耐腐蚀型水箱(罐)，用于储存沉降罐的上清液，以便泵送至文丘里高效雾化蒸发器进一步处置，根据系统处理能力要求设计、制作。
在上述方案的基础上，进一步地，如图5所示，所述控制系统为分布式控制系统400，包括过程控制站410、系统网络420和人机接口站430；所述过程控制站410包括预处理单元过程控制站411，浓缩减量单元过程控制站412，末端固化单元过程控制站413。
所述过程控制站设置于脱硫废水预处理单元、浓缩减量单元、末端固化单元中，执行监测、监视，以及就地/自动控制。
在上述方案的基础上，进一步地，所述人机接口站设置于脱硫废水预处理单元、浓缩减量单元、末端固化单元中，以监视预处理单元、浓缩减量单元、末端固化单元的运行参数、状态、报警、运行视频，并对所述预处理单元、浓缩减量单元、末端固化单元进行调节和控制。
在上述方案的基础上，进一步地，所述系统网络为100Mbps冗余容错以太网，用于人机接口站与预处理单元、浓缩减量单元、末端固化单元以及过程控制站之间的通信。
具体地，人机接口站，运行操作人员通过人机接口界面，可监视预处理单元、浓缩减量单元、末端固化单元的运行参数、状态、报警、运行视频，分析各种参数的变化趋势，追忆各种参数的历史记录等；运行操作人员通过人机接口界面，可调节预处理单元、浓缩减量单元、末端固化单元的参数、状态设置，运行方式、控制逻辑；运行操作人员通过人机接口界面，控制操作预处理单元、浓缩减量单元、末端固化单元的运行方式、设备启停等。
系统网络，为100Mbps冗余容错以太网，用于人机接口站与预处理单元、浓缩减量单元、末端固化单元过程控制站之间、以及各过程控制站之间的通信。
预处理单元、浓缩减量单元、末端固化单元过程控制站，用于实现测量数据的采集、过程参数的控制及操作、设备故障的报警和联锁、各种就地控制功能。
将本发明提供的烟气脱硫废水零排放系统与现有的“三联箱”废水处理工艺进行对比，其中，预处理量单元对比如下：
表1工艺技术对比
Figure BDA0002476630950000121
Figure BDA0002476630950000131
表2工艺的经济性对比
Figure BDA0002476630950000132
表3环境效益对比
Figure BDA0002476630950000133
浓缩减量单元端与现有技术对比如下：
表4工艺技术对比
Figure BDA0002476630950000141
表5工艺经济性对比
Figure BDA0002476630950000142
将本发明中的末端固化单元与现有技术对比如下表所示：
表6工艺技术对比
Figure BDA0002476630950000143
Figure BDA0002476630950000151
Figure BDA0002476630950000161
表7工艺技术对比
Figure BDA0002476630950000162
采用本发明提供的烟气脱硫废水零排放系统，进行具体工艺处理实施例并进行测试，结果如下：
预处理
预处理采用专利201721234076.6一种新型脱硫废水高效絮凝处理系统所述的工艺系统，详见该专利描述。来水流量7.5m/h，来水水质指标如下表所示：
表8
Figure BDA0002476630950000163
Figure BDA0002476630950000171
脱硫废水送至“一步法”高效絮凝集成装置【一体化集成粉体高效絮凝剂投加设备、高效絮凝反应器】，直接投加一种复合型粉体高效絮凝剂，经絮凝反应可有效去除废水中的悬浮物、氟化物、硫化物、重金属离子,降低化学耗氧量和氨氮,并有效调节pH值，经澄清后产水达到和优于DL/T997—2006排放标准，预处理水质如下表所示。
表9
Figure BDA0002476630950000172
Figure BDA0002476630950000181
*测试项目判定标准：GB8978-1996；
注.产水COD测定值为曝气氧化12h后测定值。
所产生絮凝泥浆送至脱水机脱水，脱水机滤液返回“一步法”高效絮凝装置废水入口循环处理，脱水机产生的泥饼作为固废废弃处置，泥饼检测指标如表所示。
表10
Figure BDA0002476630950000182
注1：《城镇污水处理厂污泥处置、混合填埋用泥质》(GB/T23485-2009)要求污泥用作混合填埋时，含水率不得高于60％，用作垃圾填埋场覆盖土添加料时，污泥含水率不得高于45％。
浓缩减量
干热烟气取自燃煤电厂除尘器后热烟气，烟温125-131℃，工况烟气量约24.4万m3/h；经增压风机增压后，送入文丘里高效雾化蒸发器干热烟气入口，来自浓盐水箱的浓盐水泵送至高效雾化蒸发器顶部的第一级雾化喷射型文丘里，预处理水自预处理水箱泵送至第二级气液混合型文丘里后管部的环形空间，湿饱和烟气或近湿饱和烟气，自文丘里高效雾化蒸发器底部排出，进入第一液体收集烟道。
湿烟气在文丘里高效雾化蒸发器与旋风分离及除雾器之间的第一液体收集烟道为水平烟道布置，采用201520236268.5一种具有液体收集功能的烟道，收集水平布置烟道的浓缩液，排放至沉降罐进一步处理。
第一液体收集烟道排放的湿烟气，自旋风分离及除雾器中旋风分离器底部切向进入，在旋风分离器实现较大的烟尘颗粒物、液滴与烟气的分离；之后，湿烟气进入位于设备上部的“三级屋脊式+一级管式”型除雾器，管式除雾器布置在一级模块下部，一级模块叶片间距28，“流体钩状”结构，二级模块叶片间距23，内部设置物理倒钩，三级模块叶片间距21，内部设置多个物理倒钩，除雾器出口湿烟气携带的液滴含量低于15mg/Nm3(干基)；旋风分离及除雾器的浓缩液收集至位于底部的浓缩液池，排放至沉降罐进一步处理。除雾器采用预处理水喷射冲洗。
湿烟气在旋风分离及除雾器与引风机之间的第二液体收集烟道为垂直布置烟道，采用201420628125.4一种具有液体收集功能的排烟筒，收集垂直布置烟道的浓缩液，排放至沉降罐进一步处理。
湿烟气，经引风机送入脱硫塔入口烟道，与脱硫塔入口热烟气混合进入脱硫塔内，排烟温度55.5-60℃。在引风机与脱硫塔之间的第三液体收集烟道为垂直布置烟道，采用201420628125.4一种具有液体收集功能的排烟筒，收集垂直布置烟道的浓缩液，排放至沉降罐进一步处理。
自第一液体收集烟道、第二液体收集烟道、第三液体收集烟道、旋风分离及除雾器收集的浓缩液，排至沉降罐，在沉降罐中投加高效絮凝剂，使浓缩液中细微烟尘颗粒物沉淀，沉淀泥浆自沉降罐底部排至固化单元沉淀泥浆缓冲罐进一步固化处置，沉降罐的上清液自溢流至浓盐水箱，泵送至文丘里高效雾化蒸发器进一步处置。
浓缩减量单元的主要运行参数和水质指标如下表所示：
表11
序号 监测项目 单位 湿气体冷凝水质 浓缩液水质
1 悬浮物 mg/L 0.21 119000
2 PH 3.07 3.45
3 K<sup>+</sup> mg/L 0.14 443.17
4 Na<sup>+</sup> mg/L 2.45 7201.81
5 Ca<sup>2+</sup> mg/L 1.02 74.05
6 Mg<sup>2+</sup> mg/L 15.98 43976.62
7 Cl<sup>-</sup> mg/L 23.61 45479.75
8 SO<sub>4</sub><sup>2-</sup> mg/L 72.46 151901.69
9 TDS mg/L 134.88 300238.68
10 COD mg/L ND 68.36
11 氨氮 mg/L 0.11 18.97
注2：湿饱和气体产水水质通过冷凝饱和湿气体取样。
末端固化
自沉降罐底部排至沉淀泥浆缓冲罐的沉淀泥浆，总含固量约42％，沉淀泥浆中盐分浓度约30％，烟尘等悬浮物含量约12％。泵送至混合反应器，按照质量百分比为沉淀泥浆：粉煤灰：生石灰：硅酸盐水泥＝1：0.2：0.15:0.7，按上述混合物总质量的1.5％投加1.25cm的市售短切玻璃纤维，和25％的细砂石，用于固化产物强度增强，干法直接上述组分至混合反应器，20rpm转速下，充分搅拌、均匀混合反应约8min；将混合反应后的混合物置于成型设备中，静置成型24h；将固化体转移至养护室，在温度为25℃，相对湿度75％条件下继续养护4周，可用作马路砖、路缘石建筑材料，固化体性能指标如下表所示。
表12
Figure BDA0002476630950000211
表13
Figure BDA0002476630950000212
采用本发明提供的烟气脱硫废水零排放系统：
1、利用烟气余热进行脱硫废水浓缩，降低了脱硫塔入口烟温，减少了脱硫塔的蒸发水耗；废水蒸发后随烟气进入脱硫塔，减少脱硫工艺补水，废水回收率高，达到节水目的；
2、浓缩液经直接固化后，污染物毒性浸出低于国标，固化体机械性能、抗水性等优于国标，可制成普通建材(如路沿石)，以废治废，资源化利用；
3、利用烟气余热进行脱硫废水浓缩，对机组效率、机组调峰性能无任何影响；
4、脱硫废水只需简单预处理，且无需软化；
5、工艺系统简单、可靠，中试系统和技改工程运行良好；预计吨水处理设备投资≤100万元、吨水处理药剂费用≤30元、运维费用低。
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)

1.一种烟气脱硫废水零排放系统，其特征在于：包括预处理单元、浓缩减量单元、末端固化单元及控制系统组成；
所述预处理单元通过经絮凝反应去除废水中的悬浮物、氟化物、硫化物、重金属离子,降低化学耗氧量和氨氮,并有效调节pH值；
所述预处理单元的预处理水，经浓缩减量单元采用直接接触式热浓缩方式进行处理，得到湿烟气进入脱硫塔处理，得到的沉淀泥浆进入末端固化单元，得到的泥浆上清浓盐水循环进入浓缩减量单元处理；
所述末端固化单元将沉淀泥浆与粉煤灰、生石灰、硅酸盐水泥混合后，形成建筑材料；
所述控制系统通过以太网对预处理单元、浓缩减量单元、末端固化单元进行通信连接。
2.根据权利要求1所述的烟气脱硫废水零排放系统，其特征在于：所述浓缩减量单元包括了增压风机、文丘里高效雾化蒸发器、第一液体收集烟道、旋风分离及除雾器、第二液体收集烟道、引风机、第三液体收集烟道、沉降罐、浓盐水箱；
所述文丘里高效雾化蒸发器壳体为文丘里结构，依次由收缩段、喉管段、扩散段组成；所收缩段上端设置有干热烟气入口，用于输入增压风机增压后的干热烟气；所述收缩段的顶部设置有第一级雾化喷射型文丘里，用于雾化来自所述浓盐水箱的浓盐水；
所述喉管段处设置有第二级气液混合型文丘，用于将预处理水雾化后与烟气混合得到增湿烟气，并从所述扩散段底部排出；
所述文丘里高效雾化蒸发器底部设置第一液体收集烟道，增湿烟气通过所述第一液体收集烟道将浓缩液体排入所述沉降罐，将其余烟气排入所述旋风分离及除雾器；
所述旋风分离及除雾器将浓缩液体排入所述沉降罐，得到的湿烟气传输至所述第二液体收集烟道，所述第二液体收集烟道将浓缩液体排入所述沉降罐，将其余烟气通过引风机排入所述第三液体收集烟道；
经所述第三液体收集烟道处理得到的湿烟通过脱硫塔进行脱硫处理，得到的浓缩液排入所述沉降罐；
所述沉降罐与浓盐水箱连接，以将上清液中的浓盐水收集后，排入所述文丘里高效雾化蒸发器中；所述沉降罐与所述末端固化单元连接。
3.根据权利要求2所述的烟气脱硫废水零排放系统，其特征在于：所述旋风分离及除雾器腔体的上端与冲洗系统连接，其内部上端设置有除雾器，其内部的中段设置有旋风分离器，所述旋风分离及除雾器的底部设置有浓缩液池。
4.根据权利要求3所述的烟气脱硫废水零排放系统，其特征在于：所述除雾器为管式除雾器。
5.根据权利要求2所述的烟气脱硫废水零排放系统，其特征在于：所述末端固化单元包括了沉淀泥浆缓冲罐、混合反应装置和成型装置；
所述沉降罐中的泥浆通过污泥泵传输至所述沉淀泥浆缓冲罐中，所述沉淀泥浆缓冲罐中与所述混合反应装置连接，所述混合反应装置内通过投加粉煤灰、生石灰、硅酸盐水泥三种药剂与泥浆进行反应；
所述成型装置将反应后的泥浆进行固态成型处理。
6.根据权利要求2所述的烟气脱硫废水零排放系统，其特征在于：按照质量百分比为沉淀泥浆：粉煤灰：生石灰：硅酸盐水泥＝1：(0.12-0.25)：(0.15-0.3):(0.6-0.9)。
7.根据权利要求2所述的烟气脱硫废水零排放系统，其特征在于：所述沉降罐为耐磨、耐腐蚀型倒锥形沉降罐。
8.根据权利要求4所述的烟气脱硫废水零排放系统，其特征在于：还包括了养护室，所述养护室设置有温度和湿度控制装置，用于对已经固态成型的泥浆进行养护保存。
9.根据权利要求1所述的烟气脱硫废水零排放系统，其特征在于：所述控制系统为分布式控制系统，包括过程控制站、系统网络和人机接口站；
所述过程控制站设置于脱硫废水预处理单元、浓缩减量单元、末端固化单元中，执行监测、监视，以及就地/自动控制；
所述人机接口站设置于脱硫废水预处理单元、浓缩减量单元、末端固化单元中，以监视预处理单元、浓缩减量单元、末端固化单元的运行参数、状态、报警、运行视频，并对所述预处理单元、浓缩减量单元、末端固化单元进行调节和控制。
10.根据权利要求9所述的烟气脱硫废水零排放系统，其特征在于：所述系统网络为100Mbps冗余容错以太网，用于人机接口站与预处理单元、浓缩减量单元、末端固化单元以及过程控制站之间的通信。
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