CN111732235A - 一种燃煤电厂脱硫废水自循环零排放系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种燃煤电厂脱硫废水自循环零排放系统及方法，包括吸收塔、旋流器、预沉池、调节池、#1反应澄清器反应池、#1反应澄清器澄清池、#2反应澄清器第一反应池、#2反应澄清器第二反应池、#2反应澄清器澄清池、抽屉式粉煤灰床及中间水箱，该系统及方法能够有效去除脱硫废水中悬浮物、重金属、有机物、氨氮、Mg2+及Cl‑，实现脱硫废水的自循环零排放。
Description
技术领域
本发明属于节能环保领域，涉及一种燃煤电厂脱硫废水自循环零排放系统及方法。
背景技术
石灰石-石膏湿法烟气脱硫技术由于脱硫效率高、技术成熟、运行稳定，燃煤电厂中约80％以上的电厂采用石灰石-石膏湿法烟气脱硫。为了维持脱硫装置浆液循环系统的物质平衡，防止烟气中可溶部分即氯浓度超过规定值及保证石膏质量，必须从系统中排放一定量的脱硫废水，若将脱硫废水中悬浮物、重金属、有机物、氨氮、Mg2+和Cl-等物质去除即可脱硫废水自循环。
脱硫零排放通常采用“预处理-浓缩减量-固化处理”，预处理包括悬浮物、重金属、易结垢离子去除，预处理药剂费用高；浓缩减量包括热法浓缩和膜法浓缩，热法浓缩技术设备投资大、运行成本高，膜法浓缩存在流程长、膜污染、投资高的问题；固化处理包括蒸发结晶和烟气固化，二者投资、运行费用都较高，蒸发结晶存在结晶盐处置的问题，烟气固化存在对主烟道以及烟气处理效率的影响，且固化产物处理，存在一定的环境风险。
燃煤电厂粉煤灰是煤炭燃烧后所形成的主要固体废弃物，是电厂的主要副产物，粉煤灰的堆放会造成土地浪费和对水、空气、土壤的二次污染，同时粉煤灰本身具有多孔组织，比表面积大的特点，主要成分为SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaO等。如何根据粉煤灰的物化特性，对其资源化利用，是对粉煤灰高附加值利用的方向。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种燃煤电厂脱硫废水自循环零排放系统及方法，该系统及方法能够有效去除脱硫废水中悬浮物、重金属、有机物、氨氮、Mg2+及Cl-，实现脱硫废水的自循环零排放。
为达到上述目的，本发明所述的燃煤电厂脱硫废水自循环零排放系统包括吸收塔、旋流器、预沉池、调节池、#1反应澄清器反应池、#1反应澄清器澄清池、#2反应澄清器第一反应池、#2反应澄清器第二反应池、#2反应澄清器澄清池、抽屉式粉煤灰床及中间水箱；
吸收塔的出口依次经旋流器、预沉池及调节池与#1反应澄清器反应池相连通，#1反应澄清器反应池的出口与#1反应澄清器澄清池的入口相连通，#1反应澄清器澄清池的出口与#2反应澄清器第一反应池的入口相连通，#2反应澄清器第一反应池的出口与#2反应澄清器第二反应池的入口相连通，#2反应澄清器第二反应池的出口与#2反应澄清器澄清池的入口相连通，#2反应澄清器澄清池的出口与抽屉式粉煤灰床的入口相连通，抽屉式粉煤灰床的出口经中间水箱与吸收塔的入口相连通；
氢氧化钠加药装置的出口与#1反应澄清器反应池的入口相连通；
高效重金属沉淀剂加药装置与#1反应澄清器反应池的加药口相连通；
脱氮剂加药装置与#2反应澄清器第一反应池的入口相连通；
氢氧化钙加药装置与#2反应澄清器第二反应池的加药口相连通；
硫酸加药装置与中间水箱的入口相连通。
旋流器经废水转运箱及废水转运泵与预沉池相连通。
调节池经废水提升泵与#1反应澄清器反应池的入口相连通。
中间水箱经中间水泵与吸收塔的入口相连通。
还包括用于检测#1反应澄清器澄清池出口处水pH值的第一在线pH计，第一在线pH计与氢氧化钠加药装置连锁控制。
还包括用于检测#2反应澄清器澄清池出口处水pH值的第二在线pH计，其中，第二在线pH计与氢氧化钙加药装置连锁控制。
还包括用于检测中间水箱出口处水pH值的第三在线pH计，其中，第三在线pH计与硫酸加药装置连锁控制。
旋流器包括沿水流方向依次连通的石膏旋流器和废水旋流器。
本发明所述的燃煤电厂脱硫废水自循环零排放方法包括以下步骤：
吸收塔排放的浆液经旋流器进行浓缩分离，其中，分离出来的稀溢流液通过预沉池进行沉淀，预沉池输出的上清液进入调节池中，然后送入#1反应澄清器反应池中，通过氢氧化钠加药装置向#1反应澄清器反应池中加入氢氧化钠，通过控制氢氧化钠的加药量，使#1反应澄清器澄清池出口处水的pH值为8.0-9.0，#1反应澄清器反应池输出的废水在#1反应澄清器澄清池中澄清后进入到#2反应澄清器第一反应池中，高效重金属沉淀剂加药装置输出的高效重金属沉淀剂进入到#2反应澄清器第一反应池中，其中，通过氢氧化钠使得废水中重金属铅、砷、汞、镉、铬、镍及锌生成沉淀，并利用高效重金属沉淀剂去除；
脱氮剂加药装置向#2反应澄清器第一反应池中加入脱氮剂，在#2反应澄清器第一反应池中，脱氮剂与废水中的氨氮反应生成氮气，以去除废水中的氨氮，通过控制脱氮剂加药装置输出的脱氮剂的量，使脱氮剂的有效量与废水中氨氮的摩尔比为3.0～5.0，同时去除废水中的有机物，#2反应澄清器第一反应池输出的废水进入到#2反应澄清器第二反应池中，氢氧化钙加药装置向#2反应澄清器第二反应池中加入Ca(OH)2，通过控制氢氧化钙加药装置输出的氢氧化钙的量，使#2反应澄清器澄清池出口处水的pH值为10.5-11.0，其中，Ca(OH)2与废水中的F-离子和Mg2+离子发生反应，生成Mg(OH)2及CaF2沉淀，以去除废水F-离子和Mg2+离子；
#2反应澄清器澄清池输出的废水自下到上进入抽屉式粉煤灰床中，通过废水的强碱性特点对粉煤灰进行改性，以提高粉煤灰对有机物和氨氮的去除效果，同时实现对悬浮物进行截留，另外，粉煤灰中的SiO2和Al2O3与废水中的OH-、Ca2+及Cl-反应生成复合盐，以去除Ca2+和Cl-，最后抽屉式粉煤灰床输出的废水经中间水箱后进入到吸收塔中。
本发明具有以下有益效果：
本发明所述的燃煤电厂脱硫废水自循环零排放系统及方法在具体操作时，采用分布沉淀的思路，以去除废水中的悬浮物、重金属、有机物、氨氮、Mg2+及Cl-，具体的，通过投加氢氧化钠及高效重金属沉淀剂，以去除废水中的重金属，减少危险固体废弃物的量，降低固废处理成本，通过投加脱氮剂，以去除废水中的氨氮及有机物，通过投加Ca(OH)2，以去除废水中的F-和Mg2+离子，通过将废水引入抽屉式粉煤灰床中，以去除废碎中的Ca2+和Cl-，最后将处理后的废水送入吸收塔中，以实现脱硫废水的自循环零排放。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
其中，1为吸收塔、2为旋流器、3为废水转运箱、4为预沉池、5为调节池、6为#1反应澄清器反应池、7为#1反应澄清器澄清池、8为#2反应澄清器第一反应池、9为#2反应澄清器第二反应池、10为#2反应澄清器澄清池、11为抽屉式粉煤灰床、12为中间水箱、13为废水转运泵、14为废水提升泵、15为氢氧化钠加药装置、16为高效重金属沉淀剂加药装置、17为第一在线pH计、18为脱氮剂加药装置、19为氢氧化钙加药装置、20为第二在线pH计、21为硫酸加药装置、22为第三在线pH计、23为中间水泵。
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，本发明所述的燃煤电厂脱硫废水自循环零排放系统包括吸收塔1、旋流器2、预沉池4、调节池5、#1反应澄清器反应池6、#1反应澄清器澄清池7、#2反应澄清器第一反应池8、#2反应澄清器第二反应池9、#2反应澄清器澄清池10、抽屉式粉煤灰床11及中间水箱12；吸收塔1的出口依次经旋流器2、预沉池4及调节池5与#1反应澄清器反应池6相连通，#1反应澄清器反应池6的出口与#1反应澄清器澄清池7的入口相连通，#1反应澄清器澄清池7的出口与#2反应澄清器第一反应池8的入口相连通，#2反应澄清器第一反应池8的出口与#2反应澄清器第二反应池9的入口相连通，#2反应澄清器第二反应池9的出口与#2反应澄清器澄清池10的入口相连通，#2反应澄清器澄清池10的出口与抽屉式粉煤灰床11的入口相连通，抽屉式粉煤灰床11的出口经中间水箱12与吸收塔1的入口相连通；氢氧化钠加药装置15的出口与#1反应澄清器反应池6的入口相连通；高效重金属沉淀剂加药装置16与#1反应澄清器反应池6的加药口相连通；脱氮剂加药装置18与#2反应澄清器第一反应池8的入口相连通；氢氧化钙加药装置19与#2反应澄清器第二反应池9的加药口相连通；硫酸加药装置21与中间水箱12的入口相连通。
具体的，旋流器2经废水转运箱3及废水转运泵13与预沉池4相连通；调节池5经废水提升泵14与#1反应澄清器反应池6的入口相连通；中间水箱12经中间水泵23与吸收塔1的入口相连通；旋流器2包括沿水流方向依次连通的石膏旋流器和废水旋流器。
需要说明的是，本发明还包括用于检测#1反应澄清器澄清池7出口处水pH值的第一在线pH计17、用于检测#2反应澄清器澄清池10出口处水pH值的第二在线pH计20、用于检测中间水箱12出口处水pH值的第三在线pH计22，第一在线pH计17与氢氧化钠加药装置15连锁控制；第二在线pH计20与氢氧化钙加药装置19连锁控制；第三在线pH计22与硫酸加药装置21连锁控制。
本发明所述的燃煤电厂脱硫废水自循环零排放方法包括以下步骤：
吸收塔1排放的浆液，经旋流器2进行浓缩分离，其中，分离出来的稀溢流液通过预沉池4进行沉淀，预沉池4输出的上清液进入调节池5中，然后经废水提升泵14送入#1反应澄清器反应池6中，通过氢氧化钠加药装置15向#1反应澄清器反应池6中加入氢氧化钠，通过控制氢氧化钠的加药量，使#1反应澄清器澄清池7出口处水的pH值为8.0-9.0，#1反应澄清器反应池6输出的废水在#1反应澄清器澄清池7中澄清后进入到#2反应澄清器第一反应池8中，其中，高效重金属沉淀剂加药装置16输出的高效重金属沉淀剂进入到#2反应澄清器第一反应池8中，其中，#1反应澄清器反应池6中水的停留时间为15min，#1反应澄清器澄清池7中水的停留时间为60min，从而将脱硫废水中重金属铅、砷、汞、镉、铬、镍及锌生成沉淀后去除，#1反应澄清器澄清池7底部排泥主要为含有重金属的污泥，可根据环保要求由有资质的单位进行专业处理。
通过脱氮剂加药装置18向#2反应澄清器第一反应池8中加入脱氮剂，在#2反应澄清器第一反应池8中，脱氮剂与废水中的氨氮反应生成氮气，通过控制脱氮剂加药装置18输出的脱氮剂的量，使脱氮剂的有效量与废水中氨氮的摩尔比为3.0～5.0，#2反应澄清器第一反应池8中水的停留时间为30min，氨氮去除率高于92％，同时去除部分有机物，使得COD去除率达到30％～50％，#2反应澄清器第一反应池8输出的废水进入到#2反应澄清器第二反应池9中，通过氢氧化钙加药装置19向#2反应澄清器第二反应池9中加入Ca(OH)2，通过控制氢氧化钙加药装置19输出的氢氧化钙的量，使#2反应澄清器澄清池10出口处水的pH值为10.5-11.0，其中，#2反应澄清器第二反应池9中水的停留时间为30min，Ca(OH)2与废水中F-离子和Mg2+离子发生反应，生成Mg(OH)2及CaF2沉淀，以去除废水F-离子和Mg2+离子；#2反应澄清器澄清池10中水的停留时间为60min，#2反应澄清器澄清池10底部排泥主要是CaF2、Mg(OH)2及CaSO4等混合物，有良好的除磷效果，可作为除磷药剂使用。
#2反应澄清器澄清池10输出的废水自下到上进入抽屉式粉煤灰床11中，通过废水的强碱性特点对粉煤灰进行改性，以提高粉煤灰对有机物和氨氮的去除效果，同时实现对悬浮物进行截留；粉煤灰主要成分有SiO2和Al2O3等，与废水中的OH-、Ca2+及Cl-反应生成复合盐，以去除Ca2+和Cl-，处理后的脱硫废水主要含有残余的Ca2+、SO4 2-，对脱硫无影响，可回用至脱硫吸收塔1，其中，Ca2+可作为脱硫剂使用，因此抽屉式粉煤灰床11输出的废水经中间水箱12后进入到吸收塔1中。
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)
1.一种燃煤电厂脱硫废水自循环零排放系统，其特征在于，包括吸收塔(1)、旋流器(2)、预沉池(4)、调节池(5)、#1反应澄清器反应池(6)、#1反应澄清器澄清池(7)、#2反应澄清器第一反应池(8)、#2反应澄清器第二反应池(9)、#2反应澄清器澄清池(10)、抽屉式粉煤灰床(11)及中间水箱(12)；
吸收塔(1)的出口依次经旋流器(2)、预沉池(4)及调节池(5)与#1反应澄清器反应池(6)相连通，#1反应澄清器反应池(6)的出口与#1反应澄清器澄清池(7)的入口相连通，#1反应澄清器澄清池(7)的出口与#2反应澄清器第一反应池(8)的入口相连通，#2反应澄清器第一反应池(8)的出口与#2反应澄清器第二反应池(9)的入口相连通，#2反应澄清器第二反应池(9)的出口与#2反应澄清器澄清池(10)的入口相连通，#2反应澄清器澄清池(10)的出口与抽屉式粉煤灰床(11)的入口相连通，抽屉式粉煤灰床(11)的出口经中间水箱(12)与吸收塔(1)的入口相连通；
氢氧化钠加药装置(15)的出口与#1反应澄清器反应池(6)的入口相连通；
高效重金属沉淀剂加药装置(16)与#1反应澄清器反应池(6)的加药口相连通；
脱氮剂加药装置(18)与#2反应澄清器第一反应池(8)的入口相连通；
氢氧化钙加药装置(19)与#2反应澄清器第二反应池(9)的加药口相连通；
硫酸加药装置(21)与中间水箱(12)的入口相连通。
2.根据权利要求1所述的燃煤电厂脱硫废水自循环零排放系统，其特征在于，旋流器(2)经废水转运箱(3)及废水转运泵(13)与预沉池(4)相连通。
3.根据权利要求1所述的燃煤电厂脱硫废水自循环零排放系统，其特征在于，调节池(5)经废水提升泵(14)与#1反应澄清器反应池(6)的入口相连通。
4.根据权利要求1所述的燃煤电厂脱硫废水自循环零排放系统，其特征在于，中间水箱(12)经中间水泵(23)与吸收塔(1)的入口相连通。
5.根据权利要求1所述的燃煤电厂脱硫废水自循环零排放系统，其特征在于，还包括用于检测#1反应澄清器澄清池(7)出口处水pH值的第一在线pH计(17)，第一在线pH计(17)与氢氧化钠加药装置(15)连锁控制。
6.根据权利要求5所述的燃煤电厂脱硫废水自循环零排放系统，其特征在于，还包括用于检测#2反应澄清器澄清池(10)出口处水pH值的第二在线pH计(20)，其中，第二在线pH计(20)与氢氧化钙加药装置(19)连锁控制。
7.根据权利要求6所述的燃煤电厂脱硫废水自循环零排放系统，其特征在于，还包括用于检测中间水箱(12)出口处水pH值的第三在线pH计(22)，其中，第三在线pH计(22)与硫酸加药装置(21)连锁控制。
8.根据权利要求1所述的燃煤电厂脱硫废水自循环零排放系统，其特征在于，旋流器(2)包括沿水流方向依次连通的石膏旋流器和废水旋流器。
9.一种燃煤电厂脱硫废水自循环零排放方法，其特征在于，基于权利要求1所述的燃煤电厂脱硫废水自循环零排放系统，包括以下步骤：
吸收塔(1)排放的浆液经旋流器(2)进行浓缩分离，其中，分离出来的稀溢流液通过预沉池(4)进行沉淀，预沉池(4)输出的上清液进入调节池(5)中，然后送入#1反应澄清器反应池(6)中，通过氢氧化钠加药装置(15)向#1反应澄清器反应池(6)中加入氢氧化钠，通过控制氢氧化钠的加药量，使#1反应澄清器澄清池(7)出口处水的pH值为8.0-9.0，#1反应澄清器反应池(6)输出的废水在#1反应澄清器澄清池(7)中澄清后进入到#2反应澄清器第一反应池(8)中，高效重金属沉淀剂加药装置(16)输出的高效重金属沉淀剂进入到#2反应澄清器第一反应池(8)中，其中，通过氢氧化钠使得废水中重金属铅、砷、汞、镉、铬、镍及锌生成沉淀，并利用高效重金属沉淀剂去除；
脱氮剂加药装置(18)向#2反应澄清器第一反应池(8)中加入脱氮剂，在#2反应澄清器第一反应池(8)中，脱氮剂与废水中的氨氮反应生成氮气，以去除废水中的氨氮，通过控制脱氮剂加药装置(18)输出的脱氮剂的量，使脱氮剂的有效量与废水中氨氮的摩尔比为3.0～5.0，同时去除废水中的有机物，#2反应澄清器第一反应池(8)输出的废水进入到#2反应澄清器第二反应池(9)中，氢氧化钙加药装置(19)向#2反应澄清器第二反应池(9)中加入Ca(OH)2，通过控制氢氧化钙加药装置(19)输出的氢氧化钙的量，使#2反应澄清器澄清池(10)出口处水的pH值为10.5-11.0，其中，Ca(OH)2与废水中的F-离子和Mg2+离子发生反应，生成Mg(OH)2及CaF2沉淀，以去除废水F-离子和Mg2+离子；
#2反应澄清器澄清池(10)输出的废水自下到上进入抽屉式粉煤灰床(11)中，通过废水的强碱性特点对粉煤灰进行改性，以提高粉煤灰对有机物和氨氮的去除效果，同时实现对悬浮物进行截留，另外，粉煤灰中的SiO2和Al2O3与废水中的OH-、Ca2+及Cl-反应生成复合盐，以去除Ca2+和Cl-，最后抽屉式粉煤灰床(11)输出的废水经中间水箱(12)后进入到吸收塔(1)中。
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