申请日2017.09.15
公开(公告)日2017.11.24
IPC分类号C02F9/04; C02F103/18; C02F101/12
摘要
本发明涉及一种脱硫废水零排放的废水处理方法及处理装置，包括预处理单元、膜处理单元，预处理单元包括絮凝池、及与絮凝池相连的化学循环造粒流化床，用于去除废水中悬浮物并软化去硬;膜处理单元包括阻垢除垢器、及与阻垢除垢器相连的纳滤膜装置，用于先对脱硫废水活化，以实现防垢、除垢目的，随后将Cl—从脱硫废水中分离后将脱硫废水回用，而Cl—则作为化学品生产原料。本发明的脱硫废水零排放的废水处理方法及处理装置，不仅可对处理后的脱硫废水进行回用，同时将Ca2+、Mg2+、Cl—等从脱硫废水中进行了分离再利用，不仅实现了脱硫废水的零排放，减少了对环境的污染，还节约了资源，对资源进行了有效利用，且整个处理过程绿色环保，无二次污染。
权利要求书
1.一种脱硫废水零排放的废水处理方法，其特征在于，包括以下步骤：
a、预处理：向脱硫废水中加入助凝剂或絮凝剂，混合均匀后絮凝、沉降，收集上清液;
b、软化去硬：向上清液中加入化学药剂及晶种，使上清液中的Ca2+、Mg2+离子形成CaCO3和Mg(OH)2晶体析出，降低上清液中的硬度;
c、膜前处理：采用活化陶瓷对软化去硬后的废水进行活化处理，实现对废水的除垢、溶垢、阻垢、杀菌的效果;并经活化延时陶瓷使活化水维持活化状态;
d、膜处理：将经步骤c处理后的脱硫废水经膜处理得到二次水和浓盐水，浓盐水作为补充水回用，二次水用作化学品生产原料。
2.根据权利要求1所述的脱硫废水零排放的废水处理方法，其特征在于：步骤b中所述化学药剂为氢氧化钠。
3.根据权利要求1所述的脱硫废水零排放的废水处理方法，其特征在于：步骤c所述活化陶瓷中含有锂、铷、铯、铍元素中的一种或多种;所述活化延时陶瓷中含有钠、镁、磷、铁、碘、锌元素的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的脱硫废水零排放的废水处理方法，其特征在于：步骤d所述膜处理为采用纳滤膜进行过滤处理。
5.一种脱硫废水零排放的废水处理装置，用于如权利要求1所述的废水处理方法中，其特征在于：包括预处理单元、与预处理单元相连的膜处理单元;
所述预处理单元包括絮凝池、及与絮凝池相连的化学结晶循环造粒流化床;所述絮凝池的底部设有进水口和排污口，顶部设有清液出口，进水口通过带有第一水泵的管道与脱硫系统中的脱硫废水输出端相连，清液出口与化学循环造粒流化床相连;所述化学循环造粒流化床的底部依次设有加药口、晶种投放口及颗粒排放口，顶部设有溢流出口;
所述膜处理单元包括阻垢除垢器、及与阻垢除垢器相连的反渗透膜装置;所述阻垢除垢器内部通过插板分为左腔室和右腔室，所述插板与阻垢除垢器底部有空隙，所述左腔室的内壁上设有纳米防垢金属陶瓷层，所述右腔室的内壁上设有活化延时纳米陶瓷层，并于所述左腔室顶部设置进水口，于所述右腔室顶部设置出水口;所述阻垢除垢器进水口与化学循环造粒流化床的溢流出口相连，出水口与纳滤膜装置相连;所述纳滤膜装置的输出端包括二价盐浓缩液输出端和一价盐渗透液输出端，二价盐浓缩液输出端与回用池相连，一价盐渗透液输出端连接渗透液罐。
6.根据权利要求5所述的脱硫废水零排放的废水处理装置，其特征在于：所述化学循环造粒流化床内设置有筒体，所述筒体与化学循环造粒流化床内壁之间有夹层，且夹层的两端开放。
7.根据权利要求5所述的脱硫废水零排放的废水处理装置，其特征在于：所述絮凝池进水口处设置压力表及液体流量计。
说明书
脱硫废水零排放的废水处理方法及处理装置
技术领域
本发明涉及环保技术领域，尤其涉及一种脱硫废水零排放的废水处理方法及处理装置。
背景技术
中国是一个水资源贫乏和紧缺的国家，随着中国经济建设的发展和工业化进程的加快，工业用水需求量大幅度提高，工业废水的排放量也随之增加，水资源的供需矛盾将更加突出。因此，针对水资源严重短缺以及水资源利用率低等问题，国家新颁布的《水污染防治行动计划》在工业废水污染防治、提高用水效率、污染物排放总量控制、环境风险控制等方面提出了更加严格的要求，这就使得煤炭、电力、钢铁、化工等重点行业需要大力推广工业废水循环利用技术，以达到“零排放”的目的。
废水零排放是由欧美经济发达的国家于20世纪70年代提出的概念，是一项对于工业废水进行复杂处理的综合性应用技术。“零排放”是指无限地减少污染物和能源排放直至为零的活动，即各类企业在生产过程中产生的工业废水经过适当技术处理后可以全部回用，不会向外部水体环境中排放任何废水。
在脱硫工艺中，不可避免的会产生一定量的废水。脱硫废水的水质较为复杂，主要成分为粉尘和脱硫产物(CaSO4和CaSO3)，pH值一般在4～6.5的范围内，悬浮物浓度高，含有大量Ca2+、Mg2+阳离子和SO42—、Cl—、F—等阴离子，TDS一般在25000-60000mg/L之间，其中Cl—含量一般在5000-20000mg/L之间，并且含有少量的Hg2+、Cr6+、Cd2+、Pb2+等重金属离子，对环境的危害极其严重。
目前脱硫废水零排放工艺主要涉及化学预处理和深度处理两个阶段。化学预处理用于去除脱硫废水中F—、Ca2+、Mg2+和部分重金属离子，深度处理用于去除脱硫废水中的盐分并使盐结晶析出再利用。化学预处理阶段主要是向脱硫废水中加入专用的絮凝剂、阻垢剂、软化剂及其他辅助剂，使水中的钙、镁离子、重金属离子及腐蚀性的盐类与药剂形成沉淀从水中剥离，或者形成络合物增加其在水中的溶解度，从而实现去除的目的。但该废水处理方法的药剂投放量很大，成本高，且会产生大量的污泥，带来二次污染等问题;同时还会引进新的物质，会在水中产生新的杂质离子，这就会为后续的处理带来新的问题。
深度处理阶段主要是应用膜过滤技术和蒸发结晶技术，蒸发结晶技术一般采用多效蒸发器。虽然多效蒸发器技术比较成熟，应用范围较广，可降低部分能耗，但脱硫废水中含有大量的盐，于高温下盐水的腐蚀性极强，因此对多效蒸发器设备和材料选材要求较高，这就导致设备费用的增高，从而使建设投资成本高;且在运行过程中需要耗费大量的电能和水蒸汽，使得运行成本较高;另外，蒸发结晶最终得到的结晶盐为混合盐，难以分离，不便于再次利用，因此混合盐将作为危险废物存在，如果对混合盐处理不得当将会带来严重的污染。
综上所述，化学预处理和深度处理阶段在脱硫废水零排放处理过程中均存在一些不足，因此针对脱硫废水的水质特点，探索开发新的脱硫废水零排放的方法和系统具有重要的工程指导意义。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供了一种脱硫废水零排放的废水处理方法及处理装置，该脱硫废水零排放的废水处理方法及处理装置不仅可对处理后的脱硫废水进行回用，同时将Ca2+、Mg2+、Cl—等从脱硫废水中进行了分离再利用，实现了脱硫废水的零排放，减少了对环境的污染，还节约了资源，对资源进行了有效利用，且整个处理过程绿色环保，无二次污染。
本发明采用的技术方案是：一种脱硫废水零排放的废水处理方法，包括以下步骤：
a、预处理：向脱硫废水中加入助凝剂或絮凝剂，混合均匀后絮凝、沉降，收集上清液;
b、软化去硬：向上清液中加入化学药剂及晶种，使上清液中的Ca2+、Mg2+离子形成CaCO3和Mg(OH)2晶体析出，降低上清液中的硬度;
c、膜前处理：采用活化陶瓷对软化去硬后的废水进行活化处理，实现对废水的除垢、溶垢、阻垢、杀菌的效果;并经活化延时陶瓷使活化水维持活化状态;
d、膜处理：将经步骤c处理后的废水经膜处理得到二次水和浓盐水，浓盐水作为补充水回用，二次水用作化学品生产原料。
作为对上述技术方案的进一步限定，步骤b中所述化学药剂为氢氧化钠。
作为对上述技术方案的进一步限定，步骤c所述活化陶瓷中含有锂、铷、铯、铍元素中的一种或多种;所述活化延时陶瓷中含有钠、镁、磷、铁、碘、锌元素的一种或多种。
作为对上述技术方案的进一步限定，步骤d所述膜处理为采用纳滤膜进行过滤处理。
一种脱硫废水零排放的废水处理装置，用于上述所述的脱硫废水零排放的废水处理方法，包括预处理单元、与预处理单元相连的膜处理单元;
所述预处理单元包括絮凝池、及与絮凝池相连的化学结晶循环造粒流化床;所述絮凝池的底部设有进水口和排污口，顶部设有清液出口，进水口通过带有第一水泵的管道与脱硫系统中的脱硫废水输出端相连，清液出口与化学循环造粒流化床相连;所述化学循环造粒流化床的底部依次设有加药口、晶种投放口及颗粒排放口，顶部设有溢流出口;
所述膜处理单元包括阻垢除垢器、及与阻垢除垢器相连的反渗透膜装置;所述阻垢除垢器内部通过插板分为左腔室和右腔室，所述插板与阻垢除垢器底部有空隙，所述左腔室的内壁上设有纳米防垢金属陶瓷层，所述右腔室的内壁上设有活化延时纳米陶瓷层，并于所述左腔室顶部设置进水口，于所述右腔室顶部设置出水口;所述阻垢除垢器进水口与化学循环造粒流化床的溢流出口相连，出水口与纳滤膜装置相连;所述纳滤膜装置的输出端包括二价盐浓缩液输出端和一价盐渗透液输出端，二价盐浓缩液输出端与回用池相连，一价盐渗透液输出端连接渗透液罐。
作为对上述技术方案的进一步限定，所述化学循环造粒流化床内设置有筒体，所述筒体与化学循环造粒流化床内壁之间有夹层，且夹层的两端开放。
作为对上述技术方案的进一步限定，所述絮凝池进水口处设置压力表及液体流量计。
采用上述技术，本发明的优点在于：
本发明所述的脱硫废水零排放的废水处理方法及处理装置，将絮凝沉淀处理、化学结晶造粒软化去硬处理、活化处理、膜技术相结合，通过化学结晶造粒可有效去除水中的硬度(Ca2+、Mg2+)，同时采用活化陶瓷对水进行活化后，经纳滤膜将Cl—从脱硫废水中分离后可使脱硫废水进行回用，有效避免了脱硫废水中的Cl—对设备的腐蚀，同时分离出的Cl—也可实现再利用。在处理脱硫废水的过程中，不需要向外排放任何液体，部分水可以工业回用，另一部分实现了资源化利用，且固体废物也可用于制砖行业，真正意义上的实现了脱硫废水的零排放，且整个处理过程绿色环保、无污染。
本发明所述化学循环造粒流化床的设置，可通过化学结晶造粒法去除水中的Ca2+、Mg2+，使Ca2+、Mg2+生成CaCO3和Mg(OH)2晶体，并附着于晶种表面形成大颗粒晶种，表面附着有CaCO3和Mg(OH)2晶体的大颗粒晶种可作为脱硫系统的原材料使用，使其变废为宝，同时也使资源得到了极大的利用。
本发明所述阻垢除垢器的设置，阻垢除垢器左腔室内的纳米防垢金属陶瓷层可对水进行活化处理，使水分子的氢键角度明显变宽，从而形成更强的分子结合，降低水的表面张力，改变水的pH值，使水达到介于7-8之间的pH酸碱值平衡;同时借由氢键的改变，水中存在的钙离子打破原有的生长序列，而不易产生附着情况，从而避免结垢现象，也起到了溶垢作用;另外，阻垢除垢器右腔室内的活化延时纳米陶瓷层还可使活化水继续维持活化状态，活化时长可达48小时，以使水的后续处理中不会出现结垢，以免影响后续设备的正常运行。
本发明所述纳滤膜的设置，可有效处理脱硫废水中的溶解性无机盐，对无机盐中的一价离子与二价离子进行分离，从而实现脱硫废水中SO42—、Cl—的分离，带有SO42—的溶液作为工艺水回用，而带有Cl—的渗透液则可浓缩为饱和盐水用以作为杀菌剂或是其他产品;同时将Cl—从脱硫废水中分离出来，还有效避免了Cl—进入设备造成设备的腐蚀，影响设备的使用寿命。