CN219489789U - 一种脱硫废水零排放系统 - Google Patents

Abstract

本申请涉及工业废水处理领域，公开了一种脱硫废水零排放系统，包括：收集缓存脱硫废水的废水收集池；与废水收集池连通的电解吸附和软化处理装置，利用电能降低脱硫废水中硫酸盐含量和氯离子含量，降低脱硫废水中碳酸盐暂时硬度，并将处理后的产水回用至脱硫系统；与电解吸附和软化处理装置连通的蒸发结晶器，利用脱硫系统中的高温烟气对处理后的浓盐水蒸发固化。电解吸附工艺利用电能降低废水离子浓度，产水回收利用，实现废水浓缩减量；旁路烟道蒸发工艺利用脱硫系统中的高温烟气对浓盐水蒸发固化，实现废水零排放，无需添加大量药物，也无需额外的热源，运行成本降低，提供电能的形式对废水浓缩减量处理，对现场条件要求低，系统运行稳定。

Description

一种脱硫废水零排放系统

技术领域

本申请涉及工业废水处理领域，特别是涉及一种脱硫废水零排放系统。

背景技术

石灰石-石膏湿法脱硫技术由于脱硫效率高、技术成熟、运行稳定、设备布置紧凑和对水质变化适应性强等优点，是目前我国燃煤电厂应用最广的烟气脱硫技术。为防止设备腐蚀和磨损，脱硫塔需定期排放脱硫废水以控制脱硫浆液氯离子浓度和浆液密度，保证系统稳定运行。排放的脱硫废水因具有“高硬度、高盐分、高浊度、强腐蚀性、含重金属”等特征，具有极强的生态危害特性，使之成为国家对燃煤电厂中污染物排放的重点监控对象之一。

目前常用的脱硫废水零排放处理工艺为“预处理+浓缩减量+固化干燥”，其中预处理工艺根据浓缩减量工艺进水要求选择，可采用双碱法或电厂原三联箱系统对脱硫废水进行预处理，随后使用膜法或热法对脱硫废水进行浓缩减量，最终通过旁路烟道蒸发工艺将废水蒸发固化，从而实现脱硫废水的零排放处理。而现阶段浓缩工艺中的膜法需要严格的预处理，加药量大，运行成本高，浓缩倍率有限，且整体系统膜易污堵，运行稳定性较差，会产生大量污泥；热法浓缩包括低温多效闪蒸或低温烟气浓缩塔，需要额外的热源，在电厂热源不足情况下系统蒸发水量水质不稳定，且存在设备结垢堵塞风险，运行不稳定。

因此，如何实现一种运行稳定和低成本的脱硫废水零排放系统是本领域技术人员亟需要解决的问题。

实用新型内容

本申请的目的是提供一种脱硫废水零排放系统，用于保证脱硫废水零排放系统的运行稳定和降低运行成本。

为解决上述技术问题，本申请提供一种脱硫废水零排放系统，包括：

废水收集池，用于收集并缓存脱硫系统产生的脱硫废水；

与所述废水收集池连通的电解吸附和软化处理装置，用于利用电能降低所述脱硫废水中的硫酸盐含量和氯离子含量，以及降低所述脱硫废水中的碳酸盐暂时硬度，并将所述脱硫废水处理后的产水回用至所述脱硫系统；

与所述电解吸附和软化处理装置连通的蒸发结晶器，用于利用所述脱硫系统中的高温烟气将电解吸附和软化处理后剩余的浓盐水进行蒸发固化。

可选的，还包括分别与所述废水收集池和所述电解吸附和软化处理装置连通的砂滤，所述砂滤内设有吸附性滤料，用于去除所述脱硫废水中的大颗粒悬浮物、吸附重金属离子及中和酸性有害物质。

可选的，所述废水收集池内设有搅拌器，所述搅拌器用于对所述脱硫废水进行匀质。

可选的，所述废水收集池内设有高液位计，所述高液位计用于当所述脱硫废水的收集量达到警戒线位置时，生成停止废水输送的信号。

可选的，所述砂滤包括多个子砂滤槽和母砂滤槽，所述子砂滤槽内填充有吸附性滤料，所述母砂滤槽包括外筒体和内筒体，所述外筒体的内部同轴装配有所述内筒体，所述内筒体内填充有吸附性滤料；所述脱硫废水依次经过多个所述子砂滤槽过滤后流入所述母砂滤槽中，经所述内筒体过滤后从所述内筒体底部的过滤孔析出至所述外筒体和所述内筒体之间的空隙中。

可选的，所述电解吸附和软化处理装置包括依次连通的一级电解吸附处理模块、二级高效电化学处理模块和三级电解吸附处理模块；

所述一级电解吸附处理模块和所述三级电解吸附处理模块均包括第一直流电源、第一电极和第一电解槽，用于降低所述脱硫废水中的硫酸盐含量和氯离子含量；

所述二级高效电化学处理模块包括第二直流电源、第二电极和第二电解槽，用于降低所述脱硫废水中的碳酸盐暂时硬度。

可选的，所述脱硫系统包括依次连通的SCR反应器、空预器、除尘器、脱硫塔和烟囱；

所述三级电解吸附处理模块与所述脱硫塔连通，以将所述脱硫废水处理后的产水回用至所述脱硫塔。

可选的，所述三级电解吸附处理模块与所述蒸发结晶器的入口连通，所述空预器与所述SCR反应器之间的管路与所述蒸发结晶器的入口连通，所述空预器和所述除尘器之间的管路与所述蒸发结晶器的出口连通；所述蒸发结晶器用于将所述浓盐水雾化成液滴，并将雾化液滴与所述脱硫系统中的高温烟气混合接触和传质传热，以进行蒸发固化；所述除尘器用于将捕获的水蒸气和蒸发后的产物排出。

可选的，所述蒸发结晶器内设有雾化喷枪或旋转雾化盘，所述雾化喷枪或所述旋转雾化盘用于对所述浓盐水进行雾化。

本申请所提供的一种脱硫废水零排放系统，包括：废水收集池，用于收集并缓存脱硫系统产生的脱硫废水；与废水收集池连通的电解吸附和软化处理装置，用于利用电能降低脱硫废水中的硫酸盐含量和氯离子含量，以及降低脱硫废水中的碳酸盐暂时硬度，并将脱硫废水处理后的产水回用至脱硫系统；与电解吸附和软化处理装置连通的蒸发结晶器，用于利用脱硫系统中的高温烟气将电解吸附和软化处理后剩余的浓盐水进行蒸发固化。电解吸附工艺利用电能降低废水离子浓度，产水回收利用，实现废水浓缩减量；旁路烟道蒸发工艺利用脱硫系统中的高温烟气对浓盐水进行蒸发固化，实现废水零排放，无需添加大量的药物，也无需额外的热源，运行成本有效降低，通过提供电能的形式，实现废水浓缩减量处理，对现场条件要求低，系统运行稳定。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例，下面将对实施例中所需要使用的附图做简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，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为本申请实施例提供的一种脱硫废水零排放系统的结构图；

图2为本申请实施例提供包括脱硫系统和脱硫废水零排放系统的结构图；

附图标记如下：1为废水收集池、2为电解吸附和软化处理装置、3为蒸发结晶器、4为砂滤、5为SCR反应器、6为空预器、7为除尘器、8为脱硫塔、9为烟囱、201为一级电解吸附处理模块、202为二级高效电化学处理模块、203为三级电解吸附处理模块。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护范围。

本申请的核心是提供一种脱硫废水零排放系统。

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面结合附图和具体实施方式对本申请作进一步的详细说明。

图1为本申请实施例提供的一种脱硫废水零排放系统的结构图，如图1所示，脱硫废水零排放系统，包括：废水收集池1，用于收集并缓存脱硫系统产生的脱硫废水；与废水收集池1连通的电解吸附和软化处理装置2，用于利用电能降低脱硫废水中的硫酸盐含量和氯离子含量，以及降低脱硫废水中的碳酸盐暂时硬度，并将脱硫废水处理后的产水回用至脱硫系统；与电解吸附和软化处理装置2连通的蒸发结晶器3，用于利用脱硫系统中的高温烟气将电解吸附和软化处理后剩余的浓盐水进行蒸发固化。

本申请实施例中的电解吸附和软化处理装置2可以包括一级电解吸附处理模块201、二级高效电化学处理模块202和三级电解吸附处理模块203，通过三级电化学工艺处理后产水率高达90％。当然也可以设置数量超过三个以上的处理模块，考虑到成本和设备维护，设置上述三个处理模块能够满足大多数情况下的废水处理。

本申请实施例所提供的一种脱硫废水零排放系统，包括：废水收集池，用于收集并缓存脱硫系统产生的脱硫废水；与废水收集池连通的电解吸附和软化处理装置，用于利用电能降低脱硫废水中的硫酸盐含量和氯离子含量，以及降低脱硫废水中的碳酸盐暂时硬度，并将脱硫废水处理后的产水回用至脱硫系统；与电解吸附和软化处理装置连通的蒸发结晶器，用于利用脱硫系统中的高温烟气将电解吸附和软化处理后剩余的浓盐水进行蒸发固化。通过电解吸附工艺利用电能降低废水离子浓度，产水回收利用，实现废水浓缩减量；通过旁路烟道蒸发工艺利用脱硫系统中的高温烟气对浓盐水进行蒸发固化，实现废水零排放。无需添加大量的药物，也无需额外的热源，运行成本有效降低，通过提供电能的形式，实现废水浓缩减量处理，对现场条件要求低，系统运行稳定。

基于上述实施例，图2为本申请实施例提供包括脱硫系统和脱硫废水零排放系统的结构图，如图2所示，脱硫系统包括依次连接的SCR反应器5、空预器6、除尘器7、脱硫塔8和烟囱9；其中，SCR反应器5是烟气脱硝系统的核心设备，其主要功能是承载催化剂，为脱硝反应提供空间，同时保证烟气流动的顺畅与气流分布的均匀，为脱硝反应的顺利进行创造条件。废水零排放系统包括依次连接的废水收集池1、砂滤4、一级电解吸附处理模块201、二级高效电化学处理模块202、三级电解吸附处理模块203和蒸发结晶器3；其中，废水收集池1与脱硫塔8连通；三级电解吸附处理装置302分别与蒸发结晶器3的入口和脱硫塔8连通，蒸发结晶器3的入口与SCR反应器5和空预器6之间的管路连通，蒸发结晶器3的出口与空预器6和除尘器6之间的管路连通。

废水收集池1，自废水旋流器出来后，通过废水输送泵直接打入废水收集池1，废水收集池1内设有搅拌器，通过不间断搅拌，对脱硫废水进行匀质，同时防止淤泥沉积，不用额外增加任何药剂处理。废水收集池1容积不小于20h的废水收纳量，废水收集池1内还设有高液位计，当脱硫废水的收集量达到警戒线位置时，可自动反馈停止废水输送。

砂滤4，匀质后的脱硫废水进入砂滤4，砂滤4内设有吸附性滤料，用于去除脱硫废水中的大颗粒悬浮物、吸附重金属离子及中和酸性有害物质。具体的，砂滤4包括多个子砂滤槽和母砂滤槽，子砂滤槽内填充有吸附性滤料，母砂滤槽包括外筒体和内筒体，外筒体的内部同轴装配有内筒体，内筒体内填充有吸附性滤料；脱硫废水依次经过多个子砂滤槽过滤后流入母砂滤槽中，经内筒体过滤后从内筒体底部的过滤孔析出至外筒体和内筒体之间的空隙中。上述设计在于延长脱硫废水在滤料中的过滤流程，从而提高过滤效果，使吸附性滤料过滤大颗粒悬浮物、充分吸附重金属、中和酸性有害物质等，达到净化水质的目的。滤料在吸附饱满后，可通过回收制造新材料进行无害化处理，砂滤反洗水沉淀后的污泥进行净化处理，不属于危废。

一级电解吸附处理模块201，砂滤4处理后的脱硫废水进入一级电解吸附处理模块201，一级电解吸附处理模块201包括第一直流电源、第一电极及第一电解槽。脱硫废水流经由正负极构成的电场时，在电流作用下，氯离子、硫酸根等阴离子被吸附在阳极表面，使得出水氯离子、硫酸根离子大幅降低；钙、镁等阳离子被吸附在阴极表面，同时在电解的作用下，形成的软垢富集在阴极板上而去除，降低废水硬度。一级电解吸附处理模201的氯离子去除率达70％以上，硫酸盐永久硬度去除率达75％以上，废水呈强碱性，pH值高达12。并且，阴阳极表面吸附饱和时，通过倒极脱附使电极再生。

二级高效电化学处理模块202，一级电解吸附后的废水进入高效电化学处理模块，二级高效电化学处理模块202包括第二直流电源、第一电极及第一电解槽。脱硫废水流经由正负极构成的电场时，在电流作用下，钙、镁离子会在阴极的高pH区域形成碳酸钙、氢氧化镁水垢，并从水中析出，沉积于阴极表面上，由此降低脱硫废水中的暂时硬度，同时降低废水中的pH值。高效电化学处理装置单次碳酸盐硬度去除率30％以上，pH值调整到7.5以下，满足三级电解吸附的进水要求。

三级电解吸附处理模块203，二级高效电化学处理后的废水进入三级电解吸附处理模块203，进一步降低废水中的硫酸盐含量和氯离子含量，产水回用至脱硫塔8中补水，强碱性可减少石灰石的添加量。经三级电化学处理后，脱硫废水产水回收率可达90％，剩余10％浓盐水。

蒸发结晶器3，脱硫废水零排放系统末端采用“高温旁路烟道蒸发”工艺。剩余浓盐水进入旁路烟道蒸发结晶器，利用雾化喷枪或旋转雾化盘等方式将废水雾化成细小颗粒，同时抽取电厂空预器6前的部分高温烟气(330℃左右)，与雾化后的液滴充分混合接触、传质传热，实现废水高效蒸发。蒸发后的产物及水蒸气随烟气进入除尘器7入口烟道，被除尘器7捕集随粉煤灰一起外排。

基于上述对脱硫废水零排放系统中每个装置的介绍，脱硫废水处理过程如下：脱硫塔8周围设有废水收集池，池内设有搅拌器。系统配套设有砂滤4，砂滤4内装填吸附性滤料，废水通过输送泵送至砂滤4，去除所述脱硫废水中的大颗粒悬浮物、吸附重金属离子及中和酸性有害物质；砂滤4出水与一级电解吸附处理模块201相连，装置内设直流电源、电极、电解槽，对废水离子浓度进行去除；进一步的一级电解吸附处理模块201后再设二级高效电化学处理模块202和三级电解吸附处理模块203，对废水离子浓度进一步降低；最后三级电解吸附处理模块203出水的浓盐水与旁路蒸发结晶器相连，蒸发结晶器3内设雾化装置(雾化喷枪或旋转雾化盘)，同时蒸发结晶器3入口与脱硫系统的空预器6入口烟道相连，抽取部分高温烟气，蒸发结晶器3出口与除尘器7入口相连，实现废水蒸发及蒸发产物捕集；三级电解吸附处理模块203的电解吸附的产水则进入脱硫系统补水回用，实现零排放，并且强碱性的产水可减少脱硫系统中石灰石的添加量。

本申请通过一种电解吸附耦合旁路烟道蒸发的脱硫废水零排放系统，通过电解吸附工艺利用电能降低废水离子浓度，产水回收利用，实现废水浓缩减量；通过旁路烟道蒸发工艺利用电厂空预器前高温烟气对浓盐水进行蒸发固化，实现废水零排放。本申请的脱硫废水零排放系统产水率高、运行成本低，对不同机组规模、不同废水水质、不同处理要求均能较好的适用，与旁路烟道蒸发工艺耦合应用，灵活性强，满足废水零排放投资成本、运行成本低的要求。

本申请的系统相较于传统系统，解决了传统脱硫废水零排放工艺中浓缩段膜法浓缩工艺浓缩倍率有限、预处理要求高、加药量大、污泥多、运行成本高等问题；本申请通过多级电化学工艺的方式，有效降低废水中的碳酸盐、硫酸盐硬度及氯离子含量，无需添加药物进行处理，大大减少了运行成本，同时三级电化学工艺处理后产水率高达90％，与传统膜法浓缩淡水回收率60％相比，大大提高了浓缩倍率，减少末端剩余水量，从而减少末端工艺整体投资成本，工艺适应性强。也解决了传统脱硫废水零排放工艺中浓缩段热法浓缩工艺需要额外的热源，在电厂热源不足情况下系统蒸发水量水质不稳定，且存在设备结垢堵塞风险，运行不稳定等问题；本申请通过提供电能的形式，实现废水浓缩减量处理，对现场条件要求低，同时运行成本有效降低。

以上对本申请所提供的脱硫废水零排放系统进行了详细介绍。说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以对本申请进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本申请权利要求的保护范围内。

还需要说明的是，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、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

Claims (9)

1.一种脱硫废水零排放系统，其特征在于，包括：

废水收集池(1)，用于收集并缓存脱硫系统产生的脱硫废水；

与所述废水收集池(1)连通的电解吸附和软化处理装置(2)，用于利用电能降低所述脱硫废水中的硫酸盐含量和氯离子含量，以及降低所述脱硫废水中的碳酸盐暂时硬度，并将所述脱硫废水处理后的产水回用至所述脱硫系统；

与所述电解吸附和软化处理装置(2)连通的蒸发结晶器(3)，用于利用所述脱硫系统中的高温烟气将电解吸附和软化处理后剩余的浓盐水进行蒸发固化。

2.根据权利要求1所述的脱硫废水零排放系统，其特征在于，还包括分别与所述废水收集池(1)和所述电解吸附和软化处理装置(2)连通的砂滤(4)，所述砂滤(4)内设有吸附性滤料，用于去除所述脱硫废水中的大颗粒悬浮物、吸附重金属离子及中和酸性有害物质。

3.根据权利要求1所述的脱硫废水零排放系统，其特征在于，所述废水收集池(1)内设有搅拌器，所述搅拌器用于对所述脱硫废水进行匀质。

4.根据权利要求1所述的脱硫废水零排放系统，其特征在于，所述废水收集池(1)内设有高液位计，所述高液位计用于当所述脱硫废水的收集量达到警戒线位置时，生成停止废水输送的信号。

5.根据权利要求2所述的脱硫废水零排放系统，其特征在于，所述砂滤(4)包括多个子砂滤槽和母砂滤槽，所述子砂滤槽内填充有吸附性滤料，所述母砂滤槽包括外筒体和内筒体，所述外筒体的内部同轴装配有所述内筒体，所述内筒体内填充有吸附性滤料；所述脱硫废水依次经过多个所述子砂滤槽过滤后流入所述母砂滤槽中，经所述内筒体过滤后从所述内筒体底部的过滤孔析出至所述外筒体和所述内筒体之间的空隙中。

6.根据权利要求1所述的脱硫废水零排放系统，其特征在于，所述电解吸附和软化处理装置(2)包括依次连通的一级电解吸附处理模块(201)、二级高效电化学处理模块(202)和三级电解吸附处理模块(203)；

所述一级电解吸附处理模块(201)和所述三级电解吸附处理模块(203)均包括第一直流电源、第一电极和第一电解槽，用于降低所述脱硫废水中的硫酸盐含量和氯离子含量；

所述二级高效电化学处理模块(202)包括第二直流电源、第二电极和第二电解槽，用于降低所述脱硫废水中的碳酸盐暂时硬度。

7.根据权利要求6所述的脱硫废水零排放系统，其特征在于，所述脱硫系统包括依次连通的SCR反应器(5)、空预器(6)、除尘器(7)、脱硫塔(8)和烟囱(9)；

所述三级电解吸附处理模块(203)与所述脱硫塔(8)连通，以将所述脱硫废水处理后的产水回用至所述脱硫塔(8)。

8.根据权利要求7所述的脱硫废水零排放系统，其特征在于，所述三级电解吸附处理模块(203)与所述蒸发结晶器(3)的入口连通，所述空预器(6)与所述SCR反应器(5)之间的管路与所述蒸发结晶器(3)的入口连通，所述空预器(6)和所述除尘器(7)之间的管路与所述蒸发结晶器(3)的出口连通；所述蒸发结晶器(3)用于将所述浓盐水雾化成液滴，并将雾化液滴与所述脱硫系统中的高温烟气混合接触和传质传热，以进行蒸发固化；所述除尘器(7)用于将捕获的水蒸气和蒸发后的产物排出。

9.根据权利要求8所述的脱硫废水零排放系统，其特征在于，所述蒸发结晶器(3)内设有雾化喷枪或旋转雾化盘，所述雾化喷枪或所述旋转雾化盘用于对所述浓盐水进行雾化。