申请日2016.11.30
公开(公告)日2017.05.31
IPC分类号C02F9/10; C02F103/18
摘要
本发明提供一种脱硫废水资源化处理系统以有利用上述系统处理脱硫废水的方法，所述处理系统包括：缓冲池1、预沉池2、一级反应絮凝池3、一级澄清浓缩池4、二级反应絮凝池5、二级澄清浓缩池6、过滤器7、折点氯化系统8、中间水池9、纳滤系统10、NaCl预浓缩系统11、Na2SO4预浓缩系统12、NaCl蒸发结晶系统13、Na2SO4蒸发结晶系统14、加药系统15、母液收集池16和污泥处理系统17。本发明相比于现有工艺而言，设置氨氮去除工艺，将废水中的氨氮进行去除，保证蒸发结晶装置的长期稳定运行，设置膜分离、浓缩和蒸发结晶工艺，实现盐分的分质回收利用，通过完整的处理流程，逐级实现各类杂质的去除，保证各装置的正常运行和整体处理的稳定运行。
摘要附图
权利要求书
1.一种脱硫废水资源化处理系统，所述处理系统包括：缓冲池(1)、预沉池(2)、一级反应絮凝池(3)、一级澄清浓缩池(4)、二级反应絮凝池(5)、二级澄清浓缩池(6)、过滤器(7)、折点氯化系统(8)、中间水池(9)、纳滤系统(10)、NaCl预浓缩系统(11)、Na2SO4预浓缩系统(12)、NaCl蒸发结晶系统(13)、Na2SO4蒸发结晶系统(14)、加药系统(15)、母液收集池(16)和污泥处理系统(17)。
2.根据权利要求1所述的处理系统，其中，所述加药系统(15)包括盐酸加药系统、硫酸加药系统、氢氧化钠加药系统、石灰加药系统、磷酸氢二钠加药系统、絮凝剂加药系统、助凝剂加药系统、有机硫加药系统、碳酸钠加药系统、氯气/次氯酸钠加药系统的储存、配制、输送、计量、投加装置。
3.根据权利要求1或2所述的处理系统，其中，所述污泥处理系统(17)设置污泥浓缩装置、污泥脱水装置、泥饼输送装置、滤液收集装置，滤液通过输送装置与缓冲池(1)入口相连。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的处理系统，其中，所述母液收集池(16)设置有搅拌装置和清洗装置，并且通过输送装置与缓冲池(1)入口相连。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的处理系统，其中，所述加药系统(15)分别通过可控制的投加装置与缓冲池(1)、预沉池(2)、一级反应絮凝池(3)、二级反应絮凝池(5)、折点氯化系统(8)以及中间水池(9)连通。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的处理系统，其中，所述污泥处理系统(17)分别通过可控制的管道与预沉池(2)、一级澄清浓缩池(4)和二级澄清浓缩池(6)连通。
7.根据权利要求1所述的处理系统，其中，所述处理系统母液收集池(11)分别通过可控制的管道与NaCl蒸发结晶系统(13)和Na2SO4蒸发结晶系统(14)连通。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的处理系统，其中，所述混凝剂选自聚合氯化铝、聚合氯化铁、聚合硫酸铝、聚合硫酸铁、聚合氯化硫酸铁中的一种或多种，所述助凝剂选自聚丙烯酰胺、粘土、活化硅酸和水玻璃中的一种或多种，所述有机硫选用三巯基三嗪三钠盐。
9.一种脱硫废水资源化处理方法，该方法采用权利要求1至7中任一项所述的处理系统，所述处理方法包括：
1)将脱硫废水排入缓冲池(1)并通入空气曝气，并通过加药系统(15)加入次氯酸钠;
2)将缓冲池(1)的出水输送至预沉池(2)，通过加药系统(15)加入混凝剂、助凝剂;
3)将预沉池(2)的出水依次输送至一级反应絮凝池(3)、一级澄清浓缩池(4)、二级反应絮凝池(5)和二级澄清浓缩池(6)，然后将二级澄清浓缩池(6)的出水送至过滤器(7);通过加药系统(15)向一级反应絮凝池(3)的加药点加入石灰和/或氢氧化钠、磷酸氢二钠、有机硫和混凝剂，向一级澄清浓缩池(4)的加药点加入助凝剂，向二级反应絮凝池(5)的加药点加入碳酸钠和混凝剂，向一级澄清浓缩池(6)的加药点加入助凝剂;
4)将过滤器(7)的出水送至折点氯化系统(8)，通过加药系统(15)向折点氯化系统(8)中加入氯气和/或次氯酸钠，然后将折点氯化系统(8)的出水送至中间水池(9)，通过加药系统(15)向中间水池(9)的加药点加入酸和/或碱，控制水池内pH值在6～8;
5)将中间水池(9)的出水送至纳滤系统(10)，通过一级或多级纳滤分离装置将中间水池(9)的出水分离成含氯化钠水和含硫酸钠水;
6)将含氯化钠水送至NaCl预浓缩系统(11)进行浓缩，得到浓缩液固含量为5～50%，优选为8～30%，得到产水电导率20～500μs/cm，优选为30～200μs/cm;将含硫酸钠水送至Na2SO4预浓缩系统(12)进行浓缩，得到浓缩液固含量为5～50%，优选为8～30%，得到产水电导率20～500μs/cm，优选为30～200μs/cm;
7)将NaCl预浓缩系统(11)的浓缩液送至NaCl蒸发结晶系统(13)，通过蒸发、结晶、干燥得到NaCl产品;将Na2SO4预浓缩系统(12)的浓缩液送至Na2SO4蒸发结晶系统(14)，通过蒸发、结晶、干燥得到Na2SO4产品;
8)将预沉池(2)、一级澄清浓缩池(4)、二级澄清浓缩池(6)中的沉淀污泥输送至污泥处理系统(17)，对污泥进行脱水，脱水得到的泥饼外运，得到的滤液输送至缓冲池(1)中;将NaCl蒸发结晶系统(13)和Na2SO4蒸发结晶系统(14)排出的母液输送至母液收集池(16)，通过可控制的输送装置送至缓冲池(1)中。
10.根据权利要求9所述的处理方法，其中，在步骤2)中，缓冲池(1)的出水在预沉池(2)中的停留时间大于0.5小时，优选为0.5～3h;优选地，步骤3)还包括控制pH范围为10～11.5;优选地，在步骤3)中，预沉池(2)的出水在一级反应絮凝池(3)中的反应时间大于0.5小时，优选为1～2h;在一级澄清浓缩池4中的停留时间大于1小时，优选为3～5h;在二级反应絮凝池(5)中的反应时间大于0.5小时，优选为1～2h;在二级澄清浓缩池(6)中的停留时间大于1小时，优选为3～5h;优选地，步骤4)还包括通过加药系统(15)调节pH值在6～8，优选为6～7，接触时间控制在0.5～4h，优选为0.5～2h。
说明书
一种脱硫废水资源化处理系统及方法
技术领域
本发明属于工业废水处理技术领域，具体地涉及一种脱硫废水资源化利用处理系统及方法。
背景技术
目前，脱硫多采用石灰石-石膏湿法烟气脱硫技术，产生的脱硫废水具有含盐量高(30000～60000mg/L)、悬浮物含量高(10000mg/L以上)、硬度高易结垢(SO42-在4000mg/L以上、Ca2+在1500～5000mg/L、Mg2+在3000～6000mg/L)、腐蚀性强(Cl-在5000～20000mg/L且pH值显酸性)、含多种重金属离子(汞、镉、铬、镍等)等特点。
对脱硫废水采用传统的中和、沉淀、絮凝、澄清工艺处理后，仍具有含盐量高、高腐蚀性等特征，是一种工业高盐废水。对于该类废水的处理，现阶段电厂多采用回用到水力冲灰、灰场喷洒或水力除渣的方式。然而随着干除灰、灰渣综合利用等改造的进行，将逐渐不具备脱硫废水的回用能力。随着环保要求的提高，脱硫废水的深度处理和去向将成为一个亟待解决的问题。
由于脱硫废水的高盐特性，从现有技术发展来看，对脱硫废水进行深度处理一般需采用蒸发处理工艺。利用蒸发器将脱硫废水浓缩，得到冷凝液回收回用，而浓盐水通过结晶、干燥工艺转化为固体盐进行处置，但此工艺得到的固体盐含有杂质，需做进一步处理进行分类回收利用，最终实现盐的资源化利用。
此外，根据已有项目运行经验，受脱硝工艺氨逃逸影响，脱硫废水中含有一定量的氨氮，会对蒸发结晶的正常运行产生不利影响，影响系统稳定性及产水回用。
发明内容
为了克服现有技术及运行中出现的上述问题，本发明提供一种处理效果好、稳定运行且能够实现盐分和水分资源化利用的脱硫废水处理系统及方法。
本发明提供了一种脱硫废水资源化处理系统，所述处理系统包括：缓冲池1、预沉池2、一级反应絮凝池3、一级澄清浓缩池4、二级反应絮凝池5、二级澄清浓缩池6、过滤器7、折点氯化系统8、中间水池9、纳滤系统10、NaCl预浓缩系统11、Na2SO4预浓缩系统12、NaCl蒸发结晶系统13、Na2SO4蒸发结晶系统14、加药系统15、母液收集池16和污泥处理系统17。
其中，所述缓冲池1、预沉池2、一级反应絮凝池3、一级澄清浓缩池4、二级反应絮凝池5、二级澄清浓缩池6、过滤器7、折点氯化系统8、中间水池9、纳滤系统10、NaCl预浓缩系统11、Na2SO4预浓缩系统12、NaCl蒸发结晶系统13和Na2SO4蒸发结晶系统14依次分别通过可控制的泵和管道连通。
所述加药系统15分别通过可控制的投加装置与缓冲池1、预沉池2、一级反应絮凝池3、二级反应絮凝池5、折点氯化系统8和中间水池9连通。
所述母液收集池16分别通过可控制的管道与NaCl蒸发结晶系统13和Na2SO4蒸发结晶系统14连通。
所述污泥处理系统17分别通过可控制的管道与预沉池2、一级澄清浓缩池4和二级澄清浓缩池6连通。
所述缓冲池1可通过曝气对脱硫废水进行搅拌和氧化调节。
所述预沉池2、一级反应絮凝池3、二级反应絮凝池5分别设置搅拌装置、在线监控装置和加药点。各加药点分别通过管道与加药系统15的相应加药装置相连。
所述一级澄清浓缩池4和二级澄清浓缩池6分别设置刮泥装置和加药点。各加药点分别通过管道与加药系统15的相应加药装置相连。
所述过滤器7可设置单独的过滤器，或者设置过滤器与离子软化装置的组合。
所述折点氯化系统8包括与加药系统15相连的反应装置和脱氯装置。
所述中间水池9设置有在线监控装置和加药点，该加药点通过管道与加药系统15相连。
所述纳滤系统10可设置一级或多级处理装置。
所述NaCl预浓缩系统11和Na2SO4预浓缩系统12可设置反渗透、正渗透和电渗析中的一种或多种组合。
所述NaCl预浓缩系统11和Na2SO4预浓缩系统12的产水直接或进一步处理后送入需水单元回收利用。
所述NaCl蒸发结晶系统13和Na2SO4蒸发结晶系统14设置蒸发装置、结晶装置、干燥装置和打包装置，得到的产品可用于其他生产过程或销售利用。
所述NaCl蒸发结晶系统13和Na2SO4蒸发结晶系统14的冷凝液直接或进一步处理后送入需水单元回收利用。
所述加药系统15包括盐酸加药系统、硫酸加药系统、氢氧化钠加药系统、石灰加药系统、磷酸氢二钠加药系统、絮凝剂加药系统、助凝剂加药系统、有机硫加药系统、碳酸钠加药系统以及氯气/次氯酸钠加药系统的储存、配制、输送、计量、投加装置。
所述母液收集池16设置有搅拌装置和清洗装置，并且通过输送装置与缓冲池1入口相连。
所述污泥处理系统17设置有污泥浓缩装置、污泥脱水装置、泥饼输送装置和滤液收集装置，滤液通过输送装置与缓冲池1入口相连。
本发明还提供了一种脱硫废水资源化处理方法，所述方法是利用上述系统实现的，所述方法包括：
1)将脱硫废水排入缓冲池1并通入空气曝气，并通过加药系统15加入次氯酸钠;
2)将缓冲池1的出水输送至预沉池2，通过加药系统15加入混凝剂、助凝剂;
3)将预沉池2的出水依次输送至一级反应絮凝池3、一级澄清浓缩池4、二级反应絮凝池5和二级澄清浓缩池6，然后将二级澄清浓缩池6的出水送至过滤器7;通过加药系统15向一级反应絮凝池3的加药点加入石灰和/或氢氧化钠、磷酸氢二钠、有机硫和混凝剂，向一级澄清浓缩池4的加药点加入助凝剂，向二级反应絮凝池5的加药点加入碳酸钠和混凝剂，向一级澄清浓缩池6的加药点加入助凝剂;
4)将过滤器7的出水送至折点氯化系统8，通过加药系统15向折点氯化系统8中加入氯气和/或次氯酸钠，然后将折点氯化系统8的出水送至中间水池9，通过加药系统15向中间水池9的加药点加入酸和/或碱(所述酸例如盐酸和硫酸，所述碱例如氢氧化钠)，控制水池内pH值在6～8;
5)将中间水池9的出水送至纳滤系统10，通过一级或多级纳滤分离装置将中间水池9的出水分离成含氯化钠水和含硫酸钠水;
6)将含氯化钠水送至NaCl预浓缩系统11进行浓缩，得到浓缩液固含量为5～50%，优选为8～30%，得到产水电导率20～500μs/cm，优选为30～200μs/cm;将含硫酸钠水送至Na2SO4预浓缩系统12进行浓缩，得到浓缩液固含量为5～50%，优选为8～30%，得到产水电导率20～500μs/cm，优选为30～200μs/cm;
7)将NaCl预浓缩系统11的浓缩液送至NaCl蒸发结晶系统13，通过蒸发、结晶、干燥得到NaCl产品;将Na2SO4预浓缩系统12的浓缩液送至Na2SO4蒸发结晶系统14，通过蒸发、结晶、干燥得到Na2SO4产品;
8)将预沉池2、一级澄清浓缩池4、二级澄清浓缩池6中的沉淀污泥输送至污泥处理系统17，对污泥进行脱水，脱水得到的泥饼外运，得到的滤液输送至缓冲池1中;将NaCl蒸发结晶系统13和Na2SO4蒸发结晶系统14排出的母液输送至母液收集池16，通过可控制的输送装置送至缓冲池1中。
根据本发明提供的方法，其中，步骤2)和3)中所述混凝剂选自聚合氯化铝、聚合氯化铁、聚合硫酸铝、聚合硫酸铁、聚合氯化硫酸铁中的一种或多种，所述助凝剂选自聚丙烯酰胺、粘土、活化硅酸和水玻璃中的一种或多种。优选地，在步骤2)中，缓冲池1的出水在预沉池2中的停留时间大于0.5小时，优选为0.5～3h。
根据本发明提供的方法，其中，步骤3)还包括控制pH范围为10～11.5。优选地，在步骤3)中，预沉池2的出水在一级反应絮凝池3中的反应时间大于0.5小时，优选为1～2h;在一级澄清浓缩池4中的停留时间大于1小时，优选为3～5h;在二级反应絮凝池5中的反应时间大于0.5小时，优选为1～2h;在二级澄清浓缩池6中的停留时间大于1小时，优选为3～5h。优选地，步骤3)中所述的有机硫选用三巯基三嗪三钠盐(TMT-15)。
根据本发明提供的方法，其中，步骤4)还包括通过加药系统15调节pH值在6～8，优选为6～7，接触时间控制在0.5～4h，优选为0.5～2h。
根据本发明提供的方法，其中，步骤6)所述NaCl预浓缩系统11和Na2SO4预浓缩系统12采用反渗透、正渗透、电渗析的一种或多种组合。
根据本发明提供的方法，其中，步骤7)得到的NaCl产品中NaCl含量85～99%，优选为90～99%，NaCl蒸发结晶系统13得到的蒸发冷凝液电导率为20～500μs/cm，优选为30～200μs/cm;Na2SO4产品中Na2SO4含量85～99%，优选为90～98%，Na2SO4蒸发结晶系统14得到的蒸发冷凝液电导率为20～500μs/cm，优选为30～200μs/cm。
与现有技术相比，本发明至少具有如下有益效果：
1)本发明针对脱硫废水中存在的氨氮，设置一级反应絮凝池与折点氯化系统，通过化学沉淀法与折点氯化法的组合，将废水中的氨氮进行去除，避免对蒸发结晶装置的稳定运行产生不利影响。
2)本发明针对脱硫废水中的离子组成特点，设置纳滤系统将一价离子和二级离子进行分离，分别通过后续的浓缩和蒸发结晶装置，得到单一的结晶盐产品，实现盐分的分质回收利用。
3)本发明针对脱硫废水的水质特性和各级处理装置的特点，设置完整的处理流程，逐级实现各类杂质的去除，保证各装置的正常运行和整体处理的稳定运行。