CN205151986U - 燃煤电厂湿法烟气脱硫废水零排放系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种燃煤电厂湿法烟气脱硫废水零排放系统。目前的烟道蒸发技术要求除尘器前烟气温度较高，存在雾化效果差，运行不稳定；蒸发浓缩工艺的问题是装置投资及运行费用极高。本实用新型的特征在于，所述的预处理单元包括依次串联的中和箱、沉降箱、加碱箱、絮凝箱、澄清器及出水箱；所述的超滤反渗透单元包括依次串联的钠床、超滤装置和反渗透装置；所述的高压浓缩分离单元包括用于一、二价盐溶液分离的纳滤装置和分别用于高压浓缩一、二价盐溶液的两个碟管式反渗透装置；所述的干燥结晶单元包括用于干燥浓盐水的喷雾干燥装置和用于收集干燥盐的布袋收尘装置。本实用新型实现了水资源及盐资源的全部回收，达到真正的脱硫废水零排放。
Description
技术领域
本实用新型涉及废水处理技术领域，具体地说是一种燃煤电厂湿法烟气脱硫废水零排放系统。
背景技术
截至2013年底，已投运火电厂烟气脱硫机组容量约7.2亿千瓦，由于石灰石-石膏湿法烟气脱硫工艺具有脱硫效率高、适用性广及可靠性高的特点，被燃煤电厂普遍采用。为了提高水的综合利用率，电厂一般将反渗透浓水、循环水排污水等各类排水作为湿法烟气脱硫系统工艺水源。脱硫系统排放废水成为燃煤电厂系统末端水质最恶劣的废水。因此，对脱硫废水进行深度处理，实现脱硫废水零排放已成为燃煤电厂规划设计、环保升级改造工作面临的新挑战。
国内脱硫废水常规处理工艺一般采用加石灰中和、絮凝、沉降处理后，经澄清/浓缩、pH值调整达标后回用或排放。该工艺主要去除悬浮物和大部分重金属、氟化物。出水水质达到《火电厂石灰石－石膏湿法脱硫废水水质控制指标》（DL/T997-2006）标准。但系统出水仍具有含盐量高、Cl-、F-含量高和少量重金属的特点，废水中还可能存在硒、硝酸盐、有机物等成分不能通过常规处理工艺去除，仍可能对水体造成一定污染。
目前，国内外燃煤电厂脱硫废水“零排放”技术主要采用热蒸发处理工艺，该工艺包括蒸发浓缩工艺和烟道蒸发工艺。烟道蒸发工艺是将脱硫废水用泵送到除尘器前烟道，经喷嘴雾化后在烟道内蒸发，废水中不溶物与盐类与飞灰一起被除尘器捕集而达到不排放废水的目的。蒸发浓缩工艺是利用蒸发器将脱硫废水进行浓缩，产品水回用，而浓缩水可通过结晶、干燥工艺转化为固体盐进行处置。
烟道蒸发技术要求除尘器前烟气温度较高，存在雾化效果差，运行不稳定以及烟气水蒸气和颗粒物含量增大，除尘器腐蚀风险增大，影响除尘器效率。蒸发浓缩工艺对废水水质、机组和煤种的适用性广，但该技术最大的问题是系统运行能耗高，腐蚀性的盐溶液对装置材质要求极高，装置投资及运行费用极高。
实用新型内容
针对上述现有技术存在的不足，本实用新型提供一种燃煤电厂湿法烟气脱硫废水零排放系统，其可通过预处理，超滤反渗透，一、二价盐分离，高压浓缩以及干燥结晶，反渗透和高压浓缩后的水直接回用，分离后的一、二价盐通过干燥结晶分别回收，以最终达到真正意义上的零排放目的。
为达到上述目的，本实用新型通过以下技术方案实现：燃煤电厂湿法烟气脱硫废水零排放系统，包括依次串联的预处理单元、超滤反渗透单元、高压浓缩分离单元以及干燥结晶单元，其特征在于，
所述的预处理单元包括依次串联的中和箱、沉降箱、加碱箱、絮凝箱、澄清器及出水箱，所述澄清器的污泥出口连接一压滤装置，该压滤装置的滤液出口与脱硫废水池相连；
所述的超滤反渗透单元包括依次串联的钠床、超滤装置和反渗透装置，所述的出水箱通过出水泵与钠床连接，超滤装置的超滤反洗水出口与中和箱相连；所述反渗透装置的反渗透产水出口连接一回用水箱，反渗透浓水出口连接一浓水箱；
所述的高压浓缩分离单元包括用于一、二价盐溶液分离的纳滤装置和分别用于高压浓缩一、二价盐溶液的两个碟管式反渗透装置；所述两个碟管式反渗透装置的浓盐水出口分别与一、二价盐浓水箱连接，两个碟管式反渗透装置的产水出口均与回用水箱连接；
所述的干燥结晶单元包括用于干燥浓盐水的喷雾干燥装置和用于收集干燥盐的布袋收尘装置。
预处理单元中，脱硫废水池的脱硫废水先进入中和箱，然后依次通过沉降箱、加碱箱和絮凝箱，然后进入澄清器，得到的澄清液进入超滤装置，澄清器底部污泥通过压滤装置进行脱水，滤液进入脱硫废水池进行循环处理，滤饼外运。
超滤反渗透单元中，澄清液首先进入钠床(即钠离子交换器)进行软化，然后经过超滤装置除去水中的悬浮物、胶体、蛋白质和微生物等大分子物质，再经过反渗透装置的膜过滤，反渗透产水进入回用水箱。超滤反洗水进入预处理单元中和箱循环处理，反渗透浓水进入高压浓缩分离单元。
高压浓缩分离单元中，反渗透浓水首先进入纳滤装置，对一、二价盐溶液进行分离，然后分别进入两个碟管式反渗透装置中进行高压浓缩，产水进入回用水箱，高压浓缩后的一价浓盐水和二价浓盐水分别进入干燥结晶单元。在高含盐、高有机废水中实现盐与水的分离，代替传统能耗较大的蒸发浓缩。
干燥结晶单元中，一价浓盐水和二价浓盐水分别送到喷雾干燥器进行雾化，然后通过热空气进行干燥，结晶下来的一、二价盐从喷雾干燥装置底部和布袋收尘装置灰斗收集。
进一步，所述澄清器的溢流口与出水箱连接，澄清器的污泥出口还通过一污泥循环泵与中和箱连接。本实用新型中，澄清器底部的大部分污泥通过压滤装置进行脱水并外运；小部分污泥通过污泥循环泵送入中和箱，是为了促进絮凝粒子的形成。
进一步，所述的压滤装置为板框式压滤机、离心式压滤机或带式压滤机。
进一步，所述的中和箱通过废水泵与脱硫废水池连接，所述的浓水箱通过浓水泵与纳滤装置连接，纳滤装置与碟管式反渗透装置之间设有高压泵。废水泵用于将脱硫废水池中废水送入中和箱中，浓水泵用于将浓水箱中的反渗透浓水送入纳滤装置中，高压浓缩后的盐水通过高压泵送入碟管式反渗透装置中。
进一步，所述的超滤装置与钠床之间设有一自清洗过滤器，超滤装置的膜组入口与自清洗过滤器连接。自清洗过滤器用于除去废水中的细小颗粒等杂质，保证超滤反渗透单元的安全。
进一步，所述的超滤装置与反渗透装置之间依次串联超滤产水箱、超滤产水泵、保安过滤器和反渗透高压泵。
进一步，所述的中和箱、沉降箱、加碱箱和絮凝箱都设有搅拌器，所述的中和箱设有HCl和Ca(OH)2加药装置，沉降箱设有TMT15加药装置，加碱箱设有Na2CO3加药装置，絮凝箱设有絮凝剂FeClSO4和助凝剂PAM加药装置。通过各种加药装置，达到水质软化、絮凝、沉淀各种重金属以及水质pH值调节的目的，然后通过澄清器和压滤装置，去除各种污泥和重金属沉淀物。
进一步，所述的喷雾干燥装置设有雾化喷嘴，雾化喷嘴通过雾化进水泵与一价或二价盐浓水箱连接。
进一步，所述的纳滤装置采用非对称复合膜，由两部分构成，一部分为起支撑作用的多孔膜；另一部分为起分离作用的致密膜，致密膜表面加载电荷。
进一步，所述的碟管式反渗透装置采用嵌入式复合膜片和上、下支撑导流盘，其复合膜片孔径介于纳滤膜与反渗透膜之间。
本实用新型将脱硫废水依次通过预处理单元、超滤反渗透单元、高压浓缩分离单元以及干燥结晶单元，去除水中的悬浮物、氟化物、硫化物、砷、汞、铬、镉、铅、锌、镍等杂质，同时可以分别回收一、二价盐（氯化钠和硫酸钠），实现了水资源及盐资源的全部回收，达到真正意义上的脱硫废水零排放。
本实用新型可提高水回收率，重金属去除彻底，并能实现水中复合盐分离提纯，收集的盐可作为工业盐使用，与传统浓水热蒸发系统相比，运行费用极低，而且没有需要作为危险废物处理的杂盐。
附图说明
图1是本实用新型的流程示意图。
图2是本实用新型预处理单元的流程示意图。
图3是本实用新型超滤反渗透单元的流程示意图。
图4是本实用新型高压浓缩分离单元的流程示意图。
图5是本实用新型干燥结晶单元的流程示意图。
图中，1-脱硫废水池，2-废水泵，3-中和箱，4-沉降箱，5-加碱箱，6-絮凝箱，7-澄清器，8-出水箱，9-出水泵，10-污泥循环泵，11-污泥泵，12-压滤装置，13-钠床，14-自清洗过滤器，15-超滤装置，16-超滤产水箱，17-超滤产水泵，18-保安过滤器，19-反渗透高压泵，20-反渗透装置，21-回用水箱，22-浓水箱，23-浓水泵，24-纳滤装置，25、27-高压泵，26、28-碟管式反渗透装置，29-一价浓盐水箱，30-二价浓盐水箱，31-雾化进水泵，32-喷雾干燥装置，33-布袋收尘装置，34-引风机。
具体实施方式
下面结合说明书附图和具体实施方式对本实用新型作进一步说明。
参阅图1-5，燃煤电厂湿法烟气脱硫废水零排放系统，主要包括预处理单元、超滤反渗透单元、高压浓缩分离单元以及干燥结晶单元。
预处理单元：脱硫废水池1中的弱酸性脱硫废水（通常pH值为4.0-5.5）通过废水泵2输送到中和箱3，并向其中加入石灰浆，石灰浆的加入量根据石灰浆的浓度、废水的pH值及流量而定，使废水的pH值提高到9.0-9.5，此pH值范围适于沉淀大多数重金属，同时中和箱3设HCl加药装置，一方面调节废水的pH值，另一方面用于清洗pH值测试探头，防止探头结垢。但并非所有的重金属都可以通过与石灰浆作用形成氢氧化物的形式很好地沉淀下来，这其中包括镉和汞，因此在沉降箱4中按比例投加重金属沉淀剂TMT15。由于脱硫废水预处理后段的废水提浓部分需要降低硬度，而脱硫废水的永久硬度较高，在投加石灰进行软件化的同时，需要投加适量的纯碱，来有效控制脱硫废水的出水硬度。据此在在常规脱硫废水预处理的三联箱中的絮凝箱6之前增设加碱箱5。从废水中沉淀出来的氢氧化物、化合物及其它固形物，极细地分散在体系中，难于沉降。为了提高絮凝效果，向絮凝箱6中按比例加入絮凝剂聚合硫酸铁FeClSO4。为了促使絮凝粒子的形成，向絮凝箱6中加入助凝剂PAM，以产生易于沉降的大絮凝粒子。每个反应箱中都装有搅拌器，确保废水和化学物质的均匀混合。在进一步的处理过程中，经加药的废水在重力作用下流入澄清器7中，在此处将固体物质与废水分离。经澄清的清水从澄清器流出进入出水箱8，絮凝阶段形成的大粒子絮凝物沉到澄清器的底部。然后通过污泥泵11送入压滤装置12进行脱水，固化后的泥饼外运，滤液则回流至脱硫废水池1进行循环处理。此外，为了促进絮凝粒子的形成，少量恒定的污泥经污泥循环泵10送入中和箱3中。
超滤反渗透单元：出水箱8的废水经出水泵9送入钠床13进行离子交换，除去硬度，然后进入自清洗过滤器14，除去废水中的细小颗粒等杂质，保证超滤系统的安全。自清洗过滤器14出水直接进入超滤装置15，对胶体、藻类、细菌和大分子有机物等进行去除，以满足反渗透进水要求。超滤出水进入超滤产水箱16，超滤反洗水返回预处理单元的中和箱4重新处理。超滤产水经超滤产水泵17送入保安过滤器18后再由反渗透高压泵19输送到反渗透装置20，进行除盐。反渗透产水进入回用水箱21，反渗透浓水进入浓水箱22再经浓水泵23送入高压浓缩分离单元。
高压浓缩分离单元：反渗透浓水经浓水泵23送至一、二价盐分离的纳滤装置24，纳滤装置采用非对称复合膜，由两部分构成，一部分为起支撑作用的多孔膜；另一部分为起分离作用的致密膜，致密膜表面加载电荷。其对一价盐和二价盐分离机理主要有两种：筛分作用和电位效应。经分离后的一、二价盐通过高压泵25、27分别进入两个碟管式反渗透装置26、28进行浓缩，产水进入回用水箱21，高压浓缩后的一价浓盐水和二价浓盐水分别进入一价浓盐水箱29和二价浓盐水箱30，然后分别进入干燥结晶单元。碟管式反渗透装置采用嵌入式复合膜片和上、下支撑导流盘，其复合膜片孔径介于纳滤膜与反渗透膜之间。
干燥结晶单元：经过分离并高压浓缩后的一、二价浓盐水分别经雾化进水泵31送至喷雾干燥装置32，被同时送入的热空气干燥，其中的一价盐氯化钠和二价盐硫酸钠结晶出来，从喷雾干燥装置底部和布袋收尘装置33灰斗收集，尾气通过引风机34排向大气。
以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型的结构作任何形式上的限制。凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均落入本实用新型的保护范围内。
Claims (10)
1.燃煤电厂湿法烟气脱硫废水零排放系统，包括依次串联的预处理单元、超滤反渗透单元、高压浓缩分离单元以及干燥结晶单元，其特征在于，
所述的预处理单元包括依次串联的中和箱(3)、沉降箱(4)、加碱箱(5)、絮凝箱(6)、澄清器(7)及出水箱(8)，所述澄清器(7)的污泥出口连接一压滤装置(12)，该压滤装置(12)的滤液出口与脱硫废水池(1)相连；
所述的超滤反渗透单元包括依次串联的钠床(13)、超滤装置(15)和反渗透装置(20)，所述的出水箱(8)通过出水泵(9)与钠床(13)连接，超滤装置(15)的超滤反洗水出口与中和箱(3)相连；所述反渗透装置(20)的反渗透产水出口连接一回用水箱(21)，反渗透浓水出口连接一浓水箱(22)；
所述的高压浓缩分离单元包括用于一、二价盐溶液分离的纳滤装置(24)和分别用于高压浓缩一、二价盐溶液的两个碟管式反渗透装置(26、28)；所述两个碟管式反渗透装置(26、28)的浓盐水出口分别与一、二价盐浓水箱(29、30)连接，两个碟管式反渗透装置(26、28)的产水出口均与回用水箱(21)连接；
所述的干燥结晶单元包括用于干燥浓盐水的喷雾干燥装置(32)和用于收集干燥盐的布袋收尘装置(33)。
2.根据权利要求1所述的燃煤电厂湿法烟气脱硫废水零排放系统，其特征在于，所述澄清器(7)的溢流口与出水箱(8)连接，澄清器(7)的污泥出口还通过一污泥循环泵(10)与中和箱(3)连接。
3.根据权利要求1所述的燃煤电厂湿法烟气脱硫废水零排放系统，其特征在于，所述的压滤装置(12)为板框式压滤机、离心式压滤机或带式压滤机。
4.根据权利要求1所述的燃煤电厂湿法烟气脱硫废水零排放系统，其特征在于，所述的中和箱(3)通过废水泵(2)与脱硫废水池(1)连接，所述的浓水箱(22)通过浓水泵(23)与纳滤装置(24)连接，纳滤装置(24)与碟管式反渗透装置之间设有高压泵。
5.根据权利要求1所述的燃煤电厂湿法烟气脱硫废水零排放系统，其特征在于，所述的超滤装置(15)与钠床(13)之间设有一自清洗过滤器(14)，超滤装置(15)的膜组入口与自清洗过滤器(14)连接。
6.根据权利要求1所述的燃煤电厂湿法烟气脱硫废水零排放系统，其特征在于，所述的超滤装置(15)与反渗透装置(20)之间依次串联超滤产水箱(16)、超滤产水泵(17)、保安过滤器(18)和反渗透高压泵(19)。
7.根据权利要求1所述的燃煤电厂湿法烟气脱硫废水零排放系统，其特征在于，所述的中和箱(3)、沉降箱(4)、加碱箱(5)和絮凝箱(6)都设有搅拌器，所述的中和箱(3)设有HCl和Ca(OH)2加药装置，沉降箱(4)设有TMT15加药装置，加碱箱(5)设有Na2CO3加药装置，絮凝箱(6)设有絮凝剂FeClSO4和助凝剂PAM加药装置。
8.根据权利要求1所述的燃煤电厂湿法烟气脱硫废水零排放系统，其特征在于，所述的喷雾干燥装置(32)设有雾化喷嘴，雾化喷嘴通过雾化进水泵(31)与一价或二价盐浓水箱连接。
9.根据权利要求1所述的燃煤电厂湿法烟气脱硫废水零排放系统，其特征在于，所述的纳滤装置(24)采用非对称复合膜，由两部分构成，一部分为起支撑作用的多孔膜；另一部分为起分离作用的致密膜，致密膜表面加载电荷。
10.根据权利要求1所述的燃煤电厂湿法烟气脱硫废水零排放系统，其特征在于，所述的碟管式反渗透装置采用嵌入式复合膜片和上、下支撑导流盘，其复合膜片孔径介于纳滤膜与反渗透膜之间。
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