CN207738544U - 一种脱硫废水软化处理装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种脱硫废水软化处理装置，包括：依次布置的一软化预处理组件及一纳滤系统；所述纳滤系统具有一浓水回流口；所述软化预处理组件具有一药剂添加单元，该浓水回流口与所述药剂添加单元相连。通过纳滤将硫酸根与氯离子分离，并将浓缩了硫酸根的纳滤浓水用于配制软化药剂用水，可以大幅降低运行成本。

Description

一种脱硫废水软化处理装置

技术领域

本实用新型涉及一种脱硫废水软化处理装置，属于脱硫废水处理领域。

背景技术

湿法脱硫为国内火电厂现行主流烟气脱硫技术，火电厂每年在湿法烟气脱硫过程中会产生大量脱硫废水。以一座300MW燃煤电厂为例，其日平均产生脱硫废水量约为300吨。脱硫废水含有大量重金属离子(如汞、铅、镉、锰、砷等)，高悬浮物，以及浓度极高的钙、镁、硫酸根和氯离子等，是电厂最难处理的废水之一。

目前国内脱硫废水主流处理方法为三连箱处理法，该方法主要通过添加药剂对脱硫废水分别进行中和、絮凝、沉降处理，可以去除废水中大部分重金属及悬浮物。但废水中高浓度的钙、镁、硫酸根和氯离子并没有得到有效去除。这使得经过三连箱方法处理后的废水对设备腐蚀性很强，通常只能作为电厂灰渣填埋场喷淋水，以及煤场除尘喷洒使用。但由于钙镁氯化物的溶解度很高，易随降雨冲洗而扩散造成土地盐碱化。随生态环境日趋恶化，国家环保政策日趋严格，对脱硫废水进行深度处理，去除水中钙、镁、硫酸根和氯离子，已成为火电行业需要解决的重要问题。

传统软化方法采用投加石灰乳与纯碱的方式去除水中钙镁离子。然而，脱硫废水中钙镁离子浓度很高(约3000至20000mg/L)，采用传统方法会消耗大量石灰乳和纯碱。尤其纯碱消耗量很大，以现有市场平均价格计算(石灰乳约500元/吨，纯碱约1500元/吨)，脱硫废水软化药剂投加成本将高达几十元/吨。同时，脱硫废水中大量硫酸根与氯离子若不进行分离处理，会在浓缩结晶后会形成混盐。这种混盐很难利用没有市场价值，且处置成本很高。

实用新型内容

针对现有脱硫废水软化处理工艺的不足，本实用新型提供了一种脱硫废水软化处理装置，通过纳滤将硫酸根与氯离子分离，并将浓缩了硫酸根的纳滤浓水用于配制软化药剂用水，可以大幅降低运行成本。

本实用新型的具体技术方案为：

一种脱硫废水软化处理装置，包括：

依次布置的一软化预处理组件及一纳滤系统；

所述纳滤系统具有一浓水回流口；

所述软化预处理组件具有一药剂添加单元，该浓水回流口与所述药剂添加单元相连。

进一步地，所述软化预处理组件包括与所述药剂添加单元相连的一第一除钙单元。

进一步地，所述软化预处理组件还包括具有除镁药剂添加单元的一除镁单元，具有除钙药剂添加单元的一第二除钙单元。

进一步地，所述药剂添加单元包括至少一药剂配置单元及加药单元，加药单元及浓水回流口均连通至药剂配置单元。

进一步地，所述除镁单元及第二除钙单元的下游均连通一沉淀单元。

基于上述装置的脱硫废水软化处理方法，包括以下步骤：

脱硫废水经软化预处理后进行纳滤处理；

所述纳滤处理产生的浓水回流作为软化预处理过程中的添加药剂(软化药剂配置溶剂)。

进一步地，所述软化预处理包括以所述浓水回流与一配置药剂混合后作为添加药剂对脱硫废水进行一次除钙。

进一步地，所述软化预处理还包括添加除镁药剂对脱硫废水进行除镁，添加除钙药剂对脱硫废水进行二次除钙。

进一步地，所述除镁药剂包括碱性药剂、絮凝剂及助凝剂；所述配置药剂D为硫酸钠；所述除钙药剂包括絮凝剂、助凝剂及纯碱。

进一步地，所述碱性药剂选用石灰乳；所述絮凝剂，选自聚合氯化铝、聚合氯化铁、聚合硫酸铁、聚合氯化铝铁或聚合硫酸铝铁；所述助凝剂，选自阳离子型聚丙烯酰胺、非离子型聚丙烯酰胺或阴离子型聚丙烯酰胺。

如上所述脱硫废水先经过化学软化预处理，去除水中绝大多数钙镁离子后，再采用纳滤分离废水中硫酸根与氯离子。纳滤产水中氯化钠纯度可达98％以上，可以用作制工业盐或电解制烧碱和盐酸的原料。而纳滤浓水中由于含有高浓度硫酸钠，将回用作为配制软化药剂用水，如此一来，可以节省大量水资源，同时省去了纳滤浓水处置环节，有利于简化流程和降低废水软化处理运行成本。

附图说明

图1为本实用新型第一、二、三实施例的脱硫废水软化处理装置的布置示意图。

图2为本实用新型第五实施例的脱硫废水软化处理装置中药剂配置单元的结构及原理示意图。

附图标记说明：

1-除镁池、2-搅拌装置A、3-一级沉淀池、4-排泥管路A、5-一级除钙池、6-搅拌装置B、7-药剂D投加管路、8-二级除钙池、9-搅拌装置C、10-二级沉淀池、11-排泥管路B、12-纳滤系统、13-纳滤产水管路、14-纳滤浓水回流管路、15-药剂D配制池A、16-药剂D配制池B、17-搅拌装置D、18-药剂D配制池A进水阀、19-药剂D配制池A出水阀、20-搅拌装置E、21-药剂D配制池B进水阀、22-药剂D配制池B出水阀、23-硫酸钠干粉投加器、24-药剂配制箱、25-搅拌器。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

第一实施例：

本实施例脱硫废水软化处理装置，如图1所示，包括：作为除镁单元的除镁池1、搅拌装置A2、一级沉淀池3、排泥管路A4、作为第一除钙单元的一级除钙池5、搅拌装置B6、药剂D投加管路7、作为第二除钙单元的二级除钙池8、搅拌装置C9、二级沉淀池10、排泥管路B11，前述各部组成软化预处理组件；纳滤系统12、纳滤产水管路13、纳滤浓水回流管路14、药剂D配制池A15、药剂D配制池B16、搅拌装置D17、药剂D配制池A进水阀18、药剂D配制池A出水阀19、搅拌装置E20、药剂D配制池B进水阀21、药剂D配制池B出水阀22。

其中，所述除镁池1和一级沉淀池3共用所述排泥管路A4，所述一级除钙池5、二级除钙池8和二级沉淀池10共用所述排泥管路B11。

所述除镁池1、一级沉淀池3、一级除钙池5、二级除钙池8和二级沉淀池10底部均设有排泥漏斗，所述除镁池1、一级除钙池5和二级除钙池8池内均设有搅拌装置或其他均匀装置以保证反应器内布水均匀。

所述除镁池1中设有药剂A、B、C投加管路；所述一级除钙池5中设有所述药剂D投加管路7；所述二级除钙池8中设有药剂B、C、E投加管路；所述药剂D配制池A15与药剂D配制池B16上设有药剂D投加管路。

所述药剂A为碱性药剂，优选为一定浓度的石灰乳；所述药剂B为絮凝剂，所述絮凝剂为聚合氯化铝、聚合氯化铁、聚合硫酸铁、聚合氯化铝铁或聚合硫酸铝铁；所述药剂C为助凝剂，可以为阳离子型聚丙烯酰胺、非离子型聚丙烯酰胺或阴离子型聚丙烯酰胺。所述聚丙烯酰胺分子量优选为5×105至1.5×107道尔顿；所述药剂D为硫酸钠，质量浓度为1％至20％；所述药剂E为纯碱。

所述纳滤系统12主要作用为分离硫酸盐和氯化物，根据实际需要，可采用一级，也可采用多级纳滤；

所述纳滤系统12纳滤膜组件为卷式膜、管式膜、平板膜、中空纤维膜或碟管式膜；

进一步的，所述纳滤系统12膜片工作压力为0.3至6MPa。

所述纳滤浓水管路13排出纳滤浓水用于所述药剂D硫酸钠药剂的药剂配制用水。

所述药剂D配制池A15与药剂D配制池B16内设有液位计。

所述搅拌装置A2、搅拌装置B6、搅拌装置C9、搅拌装置D17、药剂D配制池A进水阀18、药剂D配制池A出水阀19、搅拌装置E20、药剂D配制池B进水阀21、药剂D配制池B出水阀22的启停由相应在线自动控制装置控制。

具体可通过以下步骤采用上述脱硫废水软化处理系统处理脱硫废水：

步骤1，脱硫废水引入所述除镁池1，打开所述搅拌装置A。先加入所述药剂A石灰乳，将pH调节至10至13，以去除所述脱硫废水中镁离子。随后加入所述絮凝剂药剂B和所述助凝剂药剂C，进行絮凝。

步骤2，所述除镁池1中脱硫废水溢流至所述一级沉淀池3，沉淀所述步骤1中产生的污泥。

步骤3，所述一级沉淀池3中上清液溢流至所述一级除钙池5，打开搅拌装置B。加入所述药剂D硫酸钠，使所述脱硫废水中大部分钙离子形成硫酸钙结晶，使得所述脱硫废水硬度降至1000至5000mg/L(以碳酸钙计)。

步骤4，所述一级除钙池5中脱硫废水溢流至所述二级除钙池8，打开所述搅拌装置C。加入所述药剂E碳酸钠药剂，以去除所述脱硫废水中剩余钙离子，使得所述脱硫废水硬度降至5至300mg/L(以碳酸钙计)。随后加入絮凝剂B和助凝剂C，进行絮凝处理。

步骤5，所述二级除钙池8中脱硫废水溢流至所述二级沉淀池10，沉淀所述步骤3与4中产生的污泥。

步骤6，所述二级沉淀池10中脱硫废水过滤后，进入所述纳滤系统12循环浓缩，分离所述软化后脱硫废水中硫酸根与氯离子，使得纳滤产水中氯化钠纯度达到98％以上。达标纳滤产水排出系统，以备后续处理。纳滤浓水回流至所述药剂D配制池A15与药剂D配制池B16，根据需要配置成一定浓度的硫酸钠溶液作为软化药剂使用。

步骤7，所述药剂D配制池A15与药剂D配制池B16在系统稳定连续运行后，通过自动控制系统交替接收所述纳滤浓水并交替向所述一级除钙池中加入硫酸钠药剂，以确保系统连续运行。

所述步骤1水力停留时间为5至60分钟；所述步骤2水力停留时间为5至30分钟；所述步骤3水力停留时间为5至30分钟；所述步骤4水力停留时间为5至45分钟；所述步骤5水力停留时间为5至30分钟。

所述步骤7中的纳滤浓水中硫酸钠浓度为0.5％至10％。

所述步骤5中的污泥经过所述排泥管路B进入石膏脱水机脱水，可作为石膏副产品利用或回流至脱硫浆液池。

所述步骤7中通过所述在线自动控制系统控制相关阀门的开闭及搅拌装置的启停。

纳滤产水可以根据需要进行浓缩和蒸发结晶处理制备结晶盐，或采用其他方式进一步处理或利用。

采用上述装置及方法进行脱硫废水软化处理实验如下：某火电厂脱硫废水出水水质如下：

将该脱硫废水引入除镁池，先加入石灰乳药剂，将废水pH调节至12，以去除所述脱硫废水中镁离子。随后加入25mg/L聚合硫酸铁与10mg/L聚丙烯酰胺进行絮凝，絮凝水样将溢流至一级沉淀池沉淀。一级沉淀池上清液溢流至一级除钙池，加入硫酸钠药剂(质量浓度10％)，去除废水中大部分钙离子。加入硫酸钠除钙后，废水硬度降至22100mg/L(以碳酸钙计)。随后废水溢流至二级除钙池，加入碳酸钠药剂，以去除废水中剩余钙离子。加入碳酸钠后，废水硬度降至82mg/L(以碳酸钙计)。随后加入25mg/L聚合硫酸铁与10mg/L聚丙烯酰胺进行絮凝，絮凝水样将溢流至二级沉淀池沉淀。二级沉淀池上清液经保安过滤器处理后，进入纳滤系统，分离所述软化后脱硫废水中硫酸根与氯离子。经纳滤分离与浓缩后，纳滤产水中氯化钠纯度达到98.7％，纳滤浓水中硫酸钠浓度达47075mg/L，浓缩倍数达3.2倍。纳滤浓水全部排回硫酸钠药剂配置池，用作硫酸钠溶液配制用水。硫酸钠药剂配置池A与B将交替接收纳滤浓水并交替向一级除钙池中给药。通将纳滤系统浓水回流利用，减少软化药剂消耗，经核算，此实施例中，软化处理药剂费用约为7元/吨。

第二实施例：

采用传统软化工艺处理某火电厂脱硫废水，原废水水质如下：

向该脱硫废水中加入石灰乳药剂，将废水pH调节至12，以去除所述脱硫废水中镁离子。随后加入25mg/L聚合硫酸铁与10mg/L聚丙烯酰胺进行絮凝，絮凝水样将溢流至一级沉淀池沉淀。一级沉淀池上清液溢流至除钙池，向除钙池中废水加入碳酸钠药剂，以去除废水中钙离子，使废水硬度降至82mg/L(以碳酸钙计)。随后加入25mg/L聚合硫酸铁与10mg/L聚丙烯酰胺进行絮凝，絮凝水样将溢流至二级沉淀池沉淀。二级沉淀池上清液经保安过滤器处理后，进一步处理。经核算，此时软化处理药剂费用约为16元/吨。

第三实施例：

本实施例脱硫废水软化处理的系统，同第一实施例。

采用上述装置进行脱硫废水软化处理实验如下：某火电厂脱硫废水出水水质如下：

将该脱硫废水引入除镁池，先加入石灰乳药剂，将废水pH调节至13，以去除所述脱硫废水中镁离子。随后加入500mg/L聚合硫酸铁与50mg/L聚丙烯酰胺进行絮凝，絮凝水样将溢流至一级沉淀池沉淀。一级沉淀池上清液溢流至一级除钙池，加入硫酸钠药剂(质量浓度30％)，去除废水中大部分钙离子。加入硫酸钠除钙后，废水硬度降至29100mg/L(以碳酸钙计)。随后废水溢流至二级除钙池，加入碳酸钠药剂，以去除废水中剩余钙离子。加入碳酸钠后，废水硬度降至7mg/L(以碳酸钙计)。随后加入100mg/L聚合硫酸铁与20mg/L聚丙烯酰胺进行絮凝，絮凝水样将溢流至二级沉淀池沉淀。二级沉淀池上清液经保安过滤器处理后，进入纳滤系统循环浓缩，分离所述软化后脱硫废水中硫酸根与氯离子。经纳滤分离与浓缩后，纳滤产水中氯化钠纯度达到98.2％，纳滤浓水中硫酸钠浓度达51075mg/L，浓缩倍数达4倍。纳滤浓水全部排回硫酸钠药剂配置池，用作硫酸钠溶液配制用水。硫酸钠药剂配置池A与B将交替接收纳滤浓水并交替向一级除钙池中给药。经核算，此时软化处理药剂费用约为15.4元/吨。

第四实施例：

本实施例脱硫废水软化处理的系统，同第一实施例。

采用上述装置进行脱硫废水软化处理实验如下：某火电厂脱硫废水出水水质如下：

将该脱硫废水引入除镁池，先加入石灰乳药剂，将废水pH调节至11，以去除所述脱硫废水中镁离子。随后加入50mg/L聚合硫酸铁与15mg/L聚丙烯酰胺进行絮凝，絮凝水样将溢流至一级沉淀池沉淀。一级沉淀池上清液溢流至一级除钙池，加入硫酸钠药剂(质量浓度1％)，去除废水中大部分钙离子。加入硫酸钠除钙后，废水硬度降至34200mg/L(以碳酸钙计)。随后废水溢流至二级除钙池，加入碳酸钠药剂，以去除废水中剩余钙离子。加入碳酸钠后，废水硬度降至298mg/L(以碳酸钙计)。随后加入50mg/L聚合硫酸铁与15mg/L聚丙烯酰胺进行絮凝，絮凝水样将溢流至二级沉淀池沉淀。二级沉淀池上清液经保安过滤器处理后，进入纳滤系统循环浓缩，分离所述软化后脱硫废水中硫酸根与氯离子。经纳滤分离与浓缩后，纳滤产水中氯化钠纯度达到98.9％，纳滤浓水中硫酸钠浓度达55730mg/L，浓缩倍数达4倍。纳滤浓水全部排回硫酸钠药剂配置池，用作硫酸钠溶液配制用水。硫酸钠药剂配置池A与B将交替接收纳滤浓水并交替向一级除钙池中给药。经核算，此时软化处理药剂费用约为13.8元/吨。

由第一和第二实施例可以看出，采用传统石灰+纯碱软化技术时药剂成本为16元/吨，而采用本实用新型中的软化工艺，可以大幅降低软化处理的药剂费用，只有7元/吨。即本实用新型工艺具有明显的经济优势。由其他实施例可以看出，在处理高浓度脱硫废水时，本实用新型的技术方案同样具有较大的成本优势。

第五实施例：

对纳滤浓水回流处理进行调整，如图2所示，纳滤浓水回流至药剂配制箱24，硫酸钠干粉投加器23向药剂配置向投机硫酸钠干粉，通过搅拌器25充分搅拌混合后，作为一次除钙的添加药剂。采用干粉代理溶液，方便药剂添加，能够获得同样的技术效果。

需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，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过程、方法、物品或者终端设备不仅包括那些要素，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过程、方法、物品或者终端设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括……”或“包含……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者终端设备中还存在另外的要素。此外，在本文中，“大于”、“小于”、“超过”等理解为不包括本数；“以上”、“以下”、“以内”等理解为包括本数。

尽管已经对上述各实施例进行了描述，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改，所以以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利保护范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围之内。

Claims (5)

1.一种脱硫废水软化处理装置，其特征在于，包括：

依次布置的一软化预处理组件及一纳滤系统；

所述纳滤系统具有一浓水回流口；

所述软化预处理组件具有一药剂添加单元，该浓水回流口与所述药剂添加单元相连。

2.如权利要求1所述的脱硫废水软化处理装置，其特征在于，所述软化预处理组件包括与所述药剂添加单元相连的一第一除钙单元。

3.如权利要求2所述的脱硫废水软化处理装置，其特征在于，所述软化预处理组件还包括具有除镁药剂添加单元的一除镁单元，具有除钙药剂添加单元的一第二除钙单元。

4.如权利要求3所述的脱硫废水软化处理装置，其特征在于，所述除镁单元及第二除钙单元的下游均连通一沉淀单元。

5.如权利要求1所述的脱硫废水软化处理装置，其特征在于，所述药剂添加单元包括至少一药剂配置单元及加药单元，加药单元及浓水回流口均连通至药剂配置单元。