CN113023908A - 一种序批式高镁硬度脱硫废水软化装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种序批式高镁硬度脱硫废水软化装置，包括：软化箱、进水管道、出水管道、排泥管道和加药管道；所述进水管道设置在所述软化箱顶侧，且在所述进水管道上设有进水管道阀；所述出水管道设置在所述软化箱底侧，且在所述出水管道上设有出水管道阀；所述排泥管道设置在所述软化箱底部，且在所述排泥管道上设有排泥管道阀；所述软化箱内部设置有Ca2+监测仪、pH计以及搅拌器。本发明还提供了一种利用上述装置对高镁硬度脱硫废水软化的方法。本发明通过序批式软化装置和方法，可有效应对废水Ca2+浓度的波动，准确投加草酸盐软化剂，确保废水软化的效果，解决了废水软化不达标和软化剂盲目过量投加等问题。

Description

一种序批式高镁硬度脱硫废水软化装置及方法
技术领域
本发明涉及脱硫废水软化技术领域，尤其是涉及一种序批式高镁硬度脱硫废水软化装置及方法。
背景技术
脱硫废水是火电厂运行过程中产生的末端废水，具有含盐量高、硬度高、Cl含量高等特点，直接排放会对环境造成严重污染。目前，在对脱硫废水进行深度处理前一般都会用“双碱法(熟石灰/烧碱+纯碱)”先对其进行软化预处理。
高镁硬度脱硫废水是一种特殊的脱硫废水，其Mg2+浓度高达10-20g/L， Ca2+浓度仅为0.500-1.0g/L。由于“双碱法”既去除废水中的Ca2+，也去除其中的Mg2+，在对高镁硬度脱硫废水进行软化时，极高的镁硬度会导致沉淀生成量多、软化剂消耗量大和成本过高等问题。李飞等(一种高镁低钙脱硫废水软化预处理装置.中国专利：ZL201721032808.3)和刘海洋等(一种高镁低钙脱硫废水软化预处理装置.中国专利：ZL201721032793.0)提出了一种用草酸盐选择性去除火电厂脱硫废水Ca2+的方法，通过准确控制草酸根和Ca2+的比值，可在基本不影响Mg2+含量的同时实现Ca2+的选择性去除。然而，这些方法都采用了连续流的工艺流程，即废水需连续不断地通过软化设备。由于脱硫废水的水质(如Ca2+浓度等)会随时间发生较大的波动，当其连续流过软化设备时，草酸盐投加设备无法及时适应Ca2+浓度的波动。在不知准确Ca2+浓度的情况下，若软化剂投加量不足，会导致软化效果不达标的问题；若为了确保软化效果而盲目过量投加软化剂，则会导致软化剂投加量过大的问题，从而影响出水水质与软化剂成本。若能有效控制软化设备中Ca2+浓度的波动，则可确保废水的软化效果，并控制软化剂成本。
发明内容
本发明提供一种序批式高镁硬度脱硫废水软化装置和方法，通过序批式软化装置，控制废水Ca2+浓度的波动，准确投加草酸盐软化剂，实现Ca2+的选择性去除，确保废水软化效果。
本发明提供一种序批式高镁硬度脱硫废水软化装置，包括：软化箱、进水管道、出水管道、排泥管道和加药管道；
所述进水管道设置在所述软化箱顶侧，且在所述进水管道上设有进水管道阀；所述出水管道设置在所述软化箱底侧，且在所述出水管道上设有出水管道阀；所述排泥管道设置在所述软化箱底部，且在所述排泥管道上设有排泥管道阀；
所述软化箱内部设置有Ca2+监测仪、pH计以及搅拌器。
进一步，所述加药管道包括：酸碱加药管道、软化剂加药管道以及晶种加药管道；
所述酸碱加药管道设置在所述软化箱顶部，且在所述酸碱加药管道上设有计量泵；所述软化剂加药管道设置在所述软化箱顶部，且在所述软化剂加药管道上设有软化剂计量泵；所述晶种加药管道设置在所述软化箱顶部，且在所述晶种加药管道上设有晶种调节阀。
进一步，所述排泥管道出口设置污泥储存箱。
进一步，所述污泥储存箱通过污泥输送管道与所述晶种加药管道连接，所述污泥输送管道上设有污泥输送泵。
进一步，所述软化箱底部呈锥斗状，便于污泥的排出。
进一步，所述软化箱外部设有保温材料。
本发明还提供了一种基于上述序批式高镁硬度脱硫废水软化装置对高镁硬度脱硫废水软化的方法，包括以下步骤：
S1进水搅拌：高镁硬度脱硫废水由进水管道进入软化箱，当水位达到额定水位时，关闭进水管道阀，启动搅拌器；
S2监测pH值及废水调质：开启pH计，监测废水pH值，向软化箱中添加HCl或NaOH溶液，将废水pH值调整为5-6；
S3 Ca2+含量监测及软化剂添加：开启Ca2+监测仪，测得废水Ca2+含量，向软化箱中添加草酸钠溶液；
S4添加晶种：向软化箱中添加草酸钙晶种，控制添加质量为3-7‰；
S5加速搅拌及静置陈化：调整加快搅拌器转速，反应1-2h后，关闭搅拌器，静置陈化2-4h；
S6废水和污泥排出：脱硫废水经出水管道排出，沉淀物经排泥管道排出；
S7沉淀物储存与回收利用：将沉淀物排入污泥储存箱，待下一批次废水软化处理进行到步骤S4时，将沉淀物投加入软化箱；
S8重复上述步骤，进行下一批次的废水软化处理。
进一步，在步骤S1中，将搅拌器转速控制在40-60r/min。
进一步，在步骤S3中，控制草酸根离子与进水钙离子摩尔比为1.2:1 —1.6:1。
进一步，在步骤S5中，将搅拌器转速调整为100-150r/min。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1.通过序批式软化装置和Ca2+监测仪，可有效应对废水Ca2+浓度的波动，并即时测定软化箱中Ca2+的浓度，为准确投加草酸盐软化剂提供必要条件，可确保废水软化的效果，解决了废水软化不达标和软化剂盲目过量投加的问题；
2.通过对软化剂投药比、pH、反应温度、晶种量、搅拌转速等因素的控制，可以实现高镁低钙脱硫废水的高效选择性软化；
3.可大幅降低软化剂投加量、成本和沉淀物生成量；
4.工艺流程简单，便于实现模块化操作，多个序批式高镁硬度脱硫废水软化装置之间可以采用并联的方式，轮流启停处理废水，废水软化效果好，结垢风险低。
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为本发明实施例一种序批式高镁硬度脱硫废水软化装置的示意图；
图2为本发明实施例两个序批式高镁硬度脱硫废水软化装置并联示意图。
附图标记说明：
A：设备A；B：设备B；1：软化箱；2：保温材料；3：进水管道；4：进水管道阀；5：出水管道；6：出水管道阀；7：Ca2+监测仪；8：pH计；9：酸碱加药管道；10：计量泵；11：软化剂加药管道；12：软化剂计量泵； 13：搅拌器；14：晶种加药管道；15：晶种调节阀；16：排泥管道；17：排泥管道阀；18：污泥储存箱；19：污泥输送管道；20：污泥输送泵。
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"、"竖直"、" 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1
如图1所示，本发明提供一种序批式高镁硬度脱硫废水软化装置，由软化箱1和附属设备构成。
软化箱1上端接有进水管道3，下端接有出水管道5，底部接有排泥管道16。软化箱1底部为锥斗状，有利于沉淀物沉积和排出。软化箱1外部附有保温材料2可将脱硫废水温度维持在40℃-60℃，有利提高软化反应速度。进水管道3上设有进水管道阀4，出水管道5上设有出水管道阀6，排泥管道16上设有排泥管道阀17。
软化箱1内部设有Ca2+监测仪7、pH计8以及搅拌器13。
软化箱1顶部与酸碱加药管道9连接，酸碱加药管道9上设有计量泵 10。软化箱1顶部还与软化剂加药管道11连接，软化剂加药管道11上设有软化剂计量泵12。软化箱1顶部还与晶种加药管道14连接，晶种加药管道14上设有晶种调节阀15。
软化箱1通过排泥管道16与污泥储存箱18连接，污泥储存箱18通过污泥输送管道19与晶种加药管道14连接。污泥输送管道19上设有污泥输送泵20。
基于上述序批式高镁硬度脱硫废水软化装置对高镁硬度脱硫废水软化的方法，包括以下步骤：
S1进水搅拌：关闭出水管道阀6与排泥管道阀17，打开进水管道阀4，高镁硬度脱硫废水由进水管道3进入软化箱1，当水位达到额定水位时，关闭进水管道阀4。启动搅拌器13，将转速控制为40-60r/min。
S2监测pH值及废水调质：开启pH计8，监测废水pH值；控制计量泵10，通过酸碱加药管道9向软化箱1中添加HCl或NaOH溶液，将废水 pH值调整为5-6，关闭计量泵10。
S3 Ca2+含量监测及软化剂添加：开启Ca2+监测仪7，测得废水Ca2+含量。打开软化剂计量泵12，通过软化剂加药管道11向软化箱1中添加草酸钠溶液，控制草酸根离子与进水钙离子摩尔比为1.2:1—1.6:1，关闭软化剂计量泵12。
S4添加晶种：打开晶种调节阀15，通过晶种加药管道14向软化箱1 中添加草酸钙晶种，控制添加量为3-7‰(晶种质量与废水质量的比值)，关闭晶种调节阀15。
S5加速搅拌及静置陈化：调整搅拌器13转速为100-150r/min。反应进行1-2h后，关闭搅拌器13，静置陈化2-4h。
S6废水和污泥排出：打开出水管道阀6，脱硫废水经出口管道5排出。打开排泥管道阀17，软化箱1底部的沉淀物(主要成分为草酸钙)经排泥管道16进入污泥储存箱18。
S7沉淀物储存与回收利用：污泥储存箱18中的沉淀物主要成分为草酸钙，可作为储备晶种。在下一批次废水软化处理过程中，当晶种调节阀15 打开时，打开污泥输送泵20，通过污泥输送管道19将沉淀物输送至晶种加药管道14，最终投加入软化箱1。
S8重复上述步骤，进行下一批次的废水软化处理。
实施例2：
如图2所示，提供一种序批式高镁硬度脱硫废水软化装置，由设备A 与设备B并联构成，两套设备结构相同，每套设备的结构与实施例1相同。
基于上述序批式高镁硬度脱硫废水软化装置对高镁硬度脱硫废水软化的方法为：设备A与设备B轮流开启并软化废水，具体包括以下步骤：
1.关闭设备B进水管道阀4，此后设备A按实施例1的S1至S8操作。
2.在关闭A设备进水管道阀4之后，设备B按实施例1的S1至S8操作。
多个序批式高镁硬度脱硫废水软化装置之间可以采用上述并联的方式，轮流启停处理废水。
以某火电厂脱硫废水为例(钙离子浓度为21.8g/L，镁离子浓度为0.6 g/L)，经实验测定，本序批式高镁硬度脱硫废水软化装置及方法对钙离子的去除率高达90％以上，反应前后镁离子浓度的变化率不及5％。可大幅降低软化剂投加量、成本和沉淀物生成量。与常规“双碱法”相比，该设备及方法可降低90％以上的软化剂投加量、降低55％以上的软化成本、减少95％以上的沉淀物生成量。软化出水污染指数SDI小于3，结垢风险低。
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)

1.一种序批式高镁硬度脱硫废水软化装置，其特征在于，包括：软化箱(1)、进水管道(3)、出水管道(5)、排泥管道(16)和加药管道；
所述进水管道(3)设置在所述软化箱(1)顶侧，且在所述进水管道(3)上设有进水管道阀(4)；所述出水管道(5)设置在所述软化箱(1)底侧，且在所述出水管道(5)上设有出水管道阀(6)；所述排泥管道(16)设置在所述软化箱(1)底部，且在所述排泥管道(16)上设有排泥管道阀(17)；
所述软化箱(1)内部设置有Ca2+监测仪(7)、pH计(8)以及搅拌器(13)。
2.根据权利要求1所述的一种序批式高镁硬度脱硫废水软化装置，其特征在于，所述加药管道包括：酸碱加药管道(9)、软化剂加药管道(11)以及晶种加药管道(14)；
所述酸碱加药管道(9)设置在所述软化箱(1)顶部，且在所述酸碱加药管道(9)上设有计量泵(10)；所述软化剂加药管道(11)设置在所述软化箱(1)顶部，且在所述软化剂加药管道(11)上设有软化剂计量泵(12)；所述晶种加药管道(14)设置在所述软化箱(1)顶部，且在所述晶种加药管道(14)上设有晶种调节阀(15)。
3.根据权利要求2所述的一种序批式高镁硬度脱硫废水软化装置，其特征在于，所述排泥管道(16)出口设置污泥储存箱(18)。
4.根据权利要求3所述的一种序批式高镁硬度脱硫废水软化装置，其特征在于，所述污泥储存箱(18)通过污泥输送管道(19)与所述晶种加药管道(14)连接，所述污泥输送管道(19)上设有污泥输送泵(20)。
5.根据权利要求1所述的一种序批式高镁硬度脱硫废水软化装置，其特征在于，所述软化箱(1)底部呈锥斗状，便于污泥的排出。
6.根据权利要求1所述的一种序批式高镁硬度脱硫废水软化装置，其特征在于，所述软化箱(1)外部设有保温材料(2)。
7.一种基于权利要求1至权利要求6任一项所述序批式高镁硬度脱硫废水软化装置对高镁硬度脱硫废水软化的方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1进水搅拌：高镁硬度脱硫废水由进水管道(3)进入软化箱(1)，当水位达到额定水位时，关闭进水管道阀(4)，启动搅拌器(13)；
S2监测pH值及废水调质：开启pH计(8)，监测废水pH值，向软化箱(1)中添加HCl或NaOH溶液，将废水pH值调整为5-6；
S3 Ca2+含量监测及软化剂添加：开启Ca2+监测仪(7)，测得废水Ca2+含量，向软化箱(1)中添加草酸钠溶液；
S4添加晶种：向软化箱(1)中添加草酸钙晶种，控制添加质量为3-7‰；
S5加速搅拌及静置陈化：调整加快搅拌器(13)转速，反应1-2h后，关闭搅拌器(13)，静置陈化2-4h；
S6废水和污泥排出：脱硫废水经出水管道(5)排出，沉淀物经排泥管道(16)排出；
S7沉淀物储存与回收利用：将沉淀物排入污泥储存箱(18)，待下一批次废水软化处理进行到步骤S4时，将沉淀物投加入软化箱(1)；
S8重复上述步骤，进行下一批次的废水软化处理。
8.根据权利要求7所述的对高镁硬度脱硫废水软化的方法，其特征在于，在步骤S1中，将搅拌器(13)转速控制在40-60r/min。
9.根据权利要求7所述的对高镁硬度脱硫废水软化的方法，其特征在于，在步骤S3中，控制草酸根离子与进水钙离子摩尔比为1.2:1—1.6:1。
10.根据权利要求7所述的对高镁硬度脱硫废水软化的方法，其特征在于，在步骤S5中，将搅拌器(13)转速调整为100-150r/min。
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