CN209338262U - 一种烟气法回收脱硫废水中钙镁的装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种烟气法回收脱硫废水中钙镁的装置，属于环保技术领域的废水综合回收利用，对脱硫废水进行简单预处理后通入装有碳捕集装置的脱硫烟气，除去钙离子后投加碱利用管式膜回收沉淀中的氢氧化镁。本实用新型既将电厂烟气合理利用，同时对废水减量减排，回用碳酸钙，回收氢氧化镁，实现了废水的资源化利用，对电厂的运行具有一定经济价值。

Description

一种烟气法回收脱硫废水中钙镁的装置

技术领域

本实用新型设计脱硫废水处理技术领域，具体涉及一种烟气法回收脱硫废水中钙镁的装置。

背景技术

燃煤电厂是工业用水大户，其用水量和排水量占工业用水量的40％以上，脱硫废水零排放是行业内节水的重要环节。在现有的电厂工艺中，各单位用水经过电厂梯级利用均能实现循环利用，但仍存在一部分废水得不到有效利用。

脱硫废水水质主要特点有：废水主要呈弱酸性，水质氯离子和硫酸根含量较高，对管道有一定腐蚀性；废水中含大量颗粒细小的悬浮物,钙镁离子浓度较高，在管道中易结垢。

目前常见的脱硫废水零排放技术主要技术手段包括膜浓缩处理与蒸发结晶等。膜浓缩技术的优点是出水水质较好，大部分水可回用。脱硫废水中的钙镁含量，受到脱硫系统进水水质、石灰石品种等因素影响而波动较大，在5000-12000mg/L左右。使用含镁量较高的石灰石时，废水中的镁离子含量较高，一方面对后续设备影响较大，另一方面，如果对镁加以回收，可为电厂带来一定的经济效益。

氢氧化镁是一种重要的镁化工产品，作为一种具有极强的缓冲性能和高效化学吸附性能的碱剂，越来越受到人们的关注。传统的脱硫废水处理工艺主要是投加氧化钙和碳酸钠去除钙离子，过滤效果差，污泥产出量大，离子无法回收，浪费水资源，成本较高。

实用新型内容

本实用新型针对已有技术的缺陷，提供了一种烟气法回收脱硫废水中钙镁的装置，利用脱硫后经过二氧化碳捕集装置后的烟气除去脱硫废水中的钙离子，同时将碳酸钙回用并将氢氧化镁沉淀作为副产品回收，不仅能节能减排，降低脱硫废水硬度，避免后续设备结垢，实现了废水的资源化利用。

为了实现以上实用新型目的，本实用新型采取的技术方案如下：

本实用新型包括与脱硫塔烟气出口通过管路连通的曝气池、与所述曝气池出液口连通且用于产生氢氧化镁沉淀的沉淀反应池、与所述曝气池泥料出口连通的一级泥料处理装置和与所述管式膜循环池相连通的二级泥料处理装置。

采用混凝沉淀法去除水中悬浮颗粒的工艺，包括水和药剂混合、反应以及絮凝体与水的分离三个阶段，沉淀反应池是将混合反应过程集于一个构筑物中完成的一种设备。沉淀反应池的工作原理是：原水通入沉淀反应池，投加浓度为5wt％的氢氧化钠溶液，并搅拌，使其在沉淀反应池中反应充分，固液混合物通入管式膜循环池中实现固液分离。

作为本实用新型的进一步改进，所述脱硫塔烟气出口与曝气池之间的管路上设置有二氧化碳捕集装置。二氧化碳捕集装置由烟气预处理系统、填料吸收塔、填料再生塔、排气洗涤系统、溶液煮沸器、胺回收加热器、产品气处理系统(包括冷凝器、气液分离器、压缩机)以及系统水平衡维持系统组成。所述二氧化碳捕集装置的具体结构和工作原理是本领域普通技术人员应当得知的公知常识，且其具体结构并非本实用新型的实用新型点，故在此不做具体赘述。

作为本实用新型的进一步改进，所述曝气池连接有预处理装置。所述预处理装置包括絮凝池、除油反应器、除氨氮反应器和除COD反应器等，主要是为了除去脱硫废水中的石灰石、石膏颗粒和二氧化硅等悬浮颗粒，除去油类物质、氨氮以及COD等会影响后续反应以及产物纯度的杂质，预处理装置的具体结构、连接方式以及工作原理是本领域普通技术人员应当得知的公知常识，且其具体结构并非本实用新型的实用新型点，故在此不做具体赘述。

作为本实用新型的进一步改进，所述曝气池底部设置有用于将所述经过二氧化碳捕集装置后的气体通入曝气池的风机。

作为本实用新型的进一步改进，所述一级泥料处理装置包括与所述曝气池泥料出口连通的一级板框压滤机；经过所述一级板框压滤机干燥脱水后得到的最终产品主要成分为碳酸钙，可继续回用至脱硫系统中。

作为本实用新型的进一步改进，所述二级泥料处理装置包括进料口与所述沉淀反应池出料口连通的管式膜循环池；所述管式膜循环池的出水口连通管式膜装置；所述管式膜装置的出泥口连接二级板框压滤机，管式膜装置的出水口连通后续水处理单元，经过后续水处理单元进一步净化水质，所述后续水处理单元可以是纳滤装置或RO膜装置等，是水处理工艺的常规技术，不是本实用新型的实用新型点，在此不做赘述。经过管式膜的浓缩，最大限度的收集氢氧化镁，提高出水水质，使脱硫废水下一步的处理更为高效。

与现有技术相比，本实用新型具有如下技术效果：

据报道约60％的温室效应由CO₂产生，控制CO₂的排放成为应对气候变暖最重要的技术路线之一。燃煤电厂是CO₂的主要排放源，全世界约40％、我国约50％的CO₂排放来自燃煤电厂。电厂CO₂排放具有稳定、集中和量大等特点，是大规模减排CO₂最值得重视的领域。脱硫塔的烟气中主要成分为CO₂，将其作为碳酸根离子来源，通入脱硫废水中，不仅可以除去钙离子，省去传统技术中碳酸根离子来源-碳酸盐的成本，还能进行废气再利用，减少污染物排放。

将脱硫烟气通入碳捕集装置，可以提高CO₂的纯度，减小曝气量，提高反应效率，避免了后续产品纯度降低的缺陷，和后续除杂质的复杂过程。

本实用新型采用管式膜代替传统沉淀池，利用膜浓缩技术分离氢氧化镁，氢氧化镁具有较大粘性，易粘壁等特点，膜浓缩技术可最大化回收沉淀产物，且效率高,占地面积小, 孔径小,截留率高,出水水质好，使脱硫废水下一步的处理更为高效。

附图说明

图1为本实用新型结构示意图；

附图2为本实用新型工艺流程图；

图中：1-脱硫塔；2-风机；3-曝气池；4-一级板框压滤机；5-沉淀反应池；6-管式膜循环池；7-管式膜；8-二氧化碳捕集装置；9-二级板框压滤机。

具体实施方式

下面将对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型包括与脱硫塔1烟气出口通过管路连通的曝气池3、与所述曝气池3出液口连通且用于产生氢氧化镁沉淀的沉淀反应池5、与所述曝气池3泥料出口连通的一级泥料处理装置和与所述管式膜循环池6相连通的二级泥料处理装置。

所述脱硫塔1烟气出口与曝气池3之间的管路上设置有二氧化碳捕集装置8。二氧化碳捕集装置8由烟气预处理系统、填料吸收塔、填料再生塔、排气洗涤系统、溶液煮沸器、胺回收加热器、产品气处理系统包括冷凝器、气液分离器、压缩机以及系统水平衡维持系统组成。所述二氧化碳捕集装置8的具体结构和工作原理是本领域普通技术人员应当得知的公知常识，且其具体结构并非本实用新型的实用新型点，故在此不做具体赘述。

所述曝气池3连接有预处理装置。所述预处理装置包括絮凝池、除油反应器、除氨氮反应器和除COD反应器等，主要是为了除去脱硫废水中的石灰石、石膏颗粒和二氧化硅等悬浮颗粒，除去油类物质、氨氮以及COD等会影响后续反应以及产物纯度的杂质，预处理装置的具体结构、连接方式以及工作原理是本领域普通技术人员应当得知的公知常识，且其具体结构并非本实用新型的实用新型点，故在此不做具体赘述。

所述曝气池3底部设置有用于将所述经过二氧化碳捕集装置8后的气体通入曝气池3 的风机2。

所述一级泥料处理装置包括与所述曝气池3泥料出口连通的一级板框压滤机4；经过所述一级板框压滤机4过滤后得到的固体产品，经过干燥脱水后得到的最终产品主要成分为碳酸钙，可继续回用至脱硫系统中。

所述二级泥料处理装置包括进料口与所述沉淀反应池5出料口连通的管式膜循环池6；所述管式膜循环池6的出水口连通管式膜装置7；所述管式膜装置7的出泥口连接二级板框压滤机9。经过管式膜7的浓缩，最大限度的收集氢氧化镁，提高出水水质，使脱硫废水下一步的处理更为高效。

本实用新型所述系统的使用方法包括如下步骤：

将脱硫塔1中的脱硫废水经预处理装置进行预处理，调节pH为8-8.5后通入曝气池3；

将脱硫塔烟气经过二氧化碳捕集装置8后经过风机2通入反应体系中进行鼓风曝气，产生碳酸钙沉淀，反应完全后分离得到碳酸钙沉淀和上清液；碳酸钙沉淀经过以及板框压滤机脱水后送至脱硫塔1中作为药剂回用；

上清液通入沉淀反应池5中，投加氢氧化钠，并保持pH为10-12，产生氢氧化镁沉淀；通入管式膜循环池6中，经管式膜7浓缩过滤，分离氢氧化镁沉淀和上清液；上清液进入后续处理单元；

将上述氢氧化镁沉淀经过二级板框压滤机9脱水，得到氢氧化镁产品。

实施例1：

如图1所示，本实施例包括如下步骤：

将脱硫废水经预处理装置预处理，除去脱硫废水中的石灰石、石膏颗粒和二氧化硅等悬浮颗粒，除去油类物质、氨氮以及COD等会影响后续反应以及产物纯度的杂质，本实施例的脱硫废水初始pH为5.5-6，调节pH为8.0-8.5，以保证后续烟气通入后钙沉淀率达到80％以上；预处理时还加入重捕剂除去重金属，然后将预处理后的脱硫废水引入曝气池3中；

将脱硫塔烟气经过二氧化碳捕集装置8后经过风机2通入反应体系中进行鼓风曝气，产生碳酸钙沉淀，反应完全后分离得到碳酸钙沉淀和上清液；碳酸钙沉淀经过以及板框压滤机脱水后送至脱硫塔1中作为药剂回用；本实施例曝气量满足n(Ca2+):n(CO2)＝1:1，本实施例脱硫废水中的钙离子浓度为2200mg/L时,每小时8t脱硫废水，曝气量在10000m3/h，在pH8时，可达到较高钙沉淀率。此过程涉及的反应如式如下：

Ca(OH)2+CO2＝CaCO3↓+H2O

Mg(OH)2+CO2＝MgCO3+H2O

在沉淀反应池5的上清液中投加浓度为5wt％的氢氧化钠，并保持pH为10-12，产生氢氧化镁沉淀；固液混合物通入管式膜循环池6中，经管式膜7浓缩过滤，分离氢氧化镁沉淀和上清液；上清液进入管式膜装置7中，经过管式膜装置7浓缩后得到的水进入后续水处理单元进一步净化，使其满足生产用水标准；此过程涉及的反应如式如下所示。

Mg2++2OH-＝Mg(OH)2↓

Ca2++2OH-＝CaOH2

此过程主要利用氢氧化镁和氢氧化钙在不同pH下沉淀率对钙镁离子进行进一步分离，由于氢氧化镁的溶度积常数小于氢氧化钙，因此在pH为10-12时，氢氧化镁优先沉淀，氢氧化钙微溶于水中，以此达到分离钙镁的目的。

将上述氢氧化镁沉淀通入二级板框压滤机9进行脱水后得到氢氧化镁产品，经检测，本实施例所得氢氧化镁产品纯度大于99％。

以上所述的实施例仅是对本实用新型的优选方式进行描述，并非对本实用新型的范围进行限定，在不脱离本实用新型设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本实用新型的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本实用新型权利要求书确定的保护范围内。

Claims (6)

1.一种烟气法回收脱硫废水中钙镁的装置，其特征在于，其包括与脱硫塔(1)烟气出口通过管路连通的曝气池(3)、与所述曝气池(3)出液口连通且用于产生氢氧化镁沉淀的沉淀反应池(5)、与所述曝气池(3)泥料出口连通的一级泥料处理装置和与所述沉淀反应池(5)相连通的二级泥料处理装置。

2.根据权利要求1所述的一种烟气法回收脱硫废水中钙镁的装置，其特征在于，所述脱硫塔(1)烟气出口与曝气池(3)之间的管路上设置有二氧化碳捕集装置(8)。

3.根据权利要求1所述的一种烟气法回收脱硫废水中钙镁的装置，其特征在于，所述曝气池(3)连接有预处理装置。

4.根据权利要求2所述的一种烟气法回收脱硫废水中钙镁的装置，其特征在于，所述曝气池(3)底部设置有用于将所述经过二氧化碳捕集装置(8)后的气体通入曝气池(3)的风机(2)。

5.根据权利要求1所述的一种烟气法回收脱硫废水中钙镁的装置，其特征在于，所述一级泥料处理装置包括与所述曝气池(3)泥料出口连通的一级板框压滤机(4)。

6.根据权利要求1所述的一种烟气法回收脱硫废水中钙镁的装置，其特征在于，所述二级泥料处理装置包括进料口与所述沉淀反应池(5)出料口连通的管式膜循环池(6)；所述管式膜循环池(6)的出水口连通管式膜装置(7)；所述管式膜装置(7)的出泥口连接二级板框压滤机(9)。