申请日2016.07.20
公开(公告)日2016.09.21
IPC分类号C02F9/10; C01D3/04; C02F101/30; C02F101/16; C02F101/14; C02F101/20; C02F103/18
摘要
本发明公开了一种新型脱硫废水零排放工艺及系统。脱硫废水先经过调节预沉后进入微波强化处理，加入敏化剂提高有机物对微波的吸收，经微波加药处理后有机物被转化成无机物，去除脱硫废水中氨氮。再经后续的加药双级软化，脱硫废水的绝大部分SO42‑、Ca2+、Mg2+形成颗粒沉淀，经絮凝反应后进入一级膜处理，通过反复浓缩后浓缩液排到污泥压滤装置进行脱水，一级膜产水进入二级膜处理，二级膜浓水回到一级软化池，二级膜产水进入三级膜处理，三级膜产水回用，三级膜浓水直接蒸发实现零排放。本发明利用微波强化预处理去除脱硫废水中氨氮和有机物，同时去除悬浮物等物质，通过三级膜组合工艺实现100%产水回用，实现火电厂脱硫废水的零排放标准。
权利要求书
1.一种新型脱硫废水零排放工艺，其特征在于，包括以下步骤：
微波强化处理，将调节池调节后的脱硫废水加入敏化剂送入微波处理器，在微波辐射条件下将有机物分解，并去除废水中的氨氮，利用微波杀死微生物，然后将废水经一级软化处理进行中和反应，再经过二级软化处理进行絮凝反应，再将絮凝反应后的废水进入一级膜处理，
一级膜处理，将絮凝反应后的废水送入微滤浓缩池浓缩后再送入一级膜装置，一级膜浓缩液回流至微滤浓缩池再通过一级膜装置多次浓缩，固体经污泥压滤装置进行固液分离，
二级膜处理，一级膜处理产水在线添加阻垢剂后经二级膜装置处理，二级膜浓水回流到一级软化池，
三级膜处理，二级膜处理产水进入三级膜装置处理，三级膜处理产水回用，三级膜浓水进入蒸发结晶处理，
蒸发结晶处理，三级膜浓水进入蒸发结晶装置蒸发结晶。
2.根据权利要求1所述的一种新型脱硫废水零排放工艺，其特征在于：微波强化处理步骤中，微波辐射条件为：微波辐射时间30秒～30分钟，功率1000瓦～3000瓦。
3.根据权利要求1所述的一种新型脱硫废水零排放工艺，其特征在于：微波强化处理步骤中，所述敏化剂为高铁酸盐和碳粉，高铁酸盐和碳粉的质量比为1:1～5，所述敏化剂与脱硫废水中的有机物比值1～20:1。
4.一种新型脱硫废水零排放系统，其特征在于：包括依次连接的调节池、微波处理器、一级软化池、二级软化池、微滤浓缩池、一级膜装置、二级膜装置、三级膜装置和蒸发结晶装置，所述微滤浓缩池出口连接有污泥压滤装置，一级膜装置回连所述微滤浓缩池，所述二级膜装置前置连有阻垢剂在线加药系统，所述二级膜装置浓水出口回连一级软化池。
5.根据权利要求4所述的一种新型脱硫废水零排放系统，其特征在于：一级膜装置的膜为微滤膜，孔径范围在0.05～0.1um。
6.根据权利要求5所述的一种新型脱硫废水零排放系统，其特征在于：微滤浓缩池的微滤膜为有机膜、金属膜或陶瓷膜。
7.根据权利要求4所述的一种新型脱硫废水零排放系统，其特征在于：二级膜装置的膜为纳滤膜，所选纳滤膜对Cl-截留率在30%以下,纳滤膜工作压力2～8Mpa。
8.根据权利要求7所述的一种新型脱硫废水零排放系统，其特征在于：纳滤膜为管式膜、卷式膜、蝶管式膜、平板式膜或中空纤维膜。
9.根据权利要求4所述的一种新型脱硫废水零排放系统，其特征在于：三级膜装置的膜为膜蒸馏。
10.根据权利要求9所述的一种新型脱硫废水零排放系统，其特征在于：所述膜蒸馏为直接接触膜蒸馏、气隙式膜蒸馏、吹扫气膜蒸馏或真空膜蒸馏。
说明书
一种新型脱硫废水零排放工艺及系统
技术领域
本发明涉及脱硫废水处理技术领域，具体涉及一种新型脱硫废水零排放工艺及系统。
背景技术
湿法脱硫是目前世界上唯一大规模商业化应用的脱硫方式，是控制燃煤电厂二氧化硫排放的主要技术手段。石灰石-石膏湿法脱硫是目前国内外使用最广泛的一种烟气脱硫方法。
锅炉中排放出的烟气从电除尘器经过进入到脱硫系统中，在吸收塔内实施脱硫，利用除雾器将其湿度去除后从烟囱排放到大气中。随着吸收塔内反应的不断增强，大量消耗了吸收剂的有效成分，所产生的亚硫酸钙通过强制氧化后变为了石膏，同时吸收剂洗涤烟气过程中，烟气内含有的氯化物会溶解到吸收液中，最后形成氯离子富集。当氯离子浓度提升时，不仅会使吸收液的PH值不断下降，进一步减少脱硫率及加大CaSO4结垢倾向，而且造成石膏品质越来越低。如果吸收塔浆液中氯离子的浓度未超过允许范围(20000mg/l)，那么应及时抽出浆液，并将其输送到石膏脱水车间进行脱水。脱硫废水具有较高的废水浊度、较大的悬浮物含量与重金属含量、较低的颗粒物黏性等水质特点，脱硫废水会严重腐蚀系统管道、构筑物和有关动力设备;通常情况下，废水温度可达到45℃。氯离子浓度的增高带来两个不利的影响：一是降低了吸收液的pH值，从而引起脱硫效率的下降和CaSO4结垢倾向的增大，石膏难于脱水;二是会对脱硫装置产生严重的腐蚀问题。为了维持脱硫装置循环浆液系统的离子平衡，防止烟气中可溶部分即氯离子浓度超过规定值和保证脱硫石膏品质，脱硫系统需定期排放一定的脱硫废水，以维持吸收塔浆液中氯离子的浓度控制在(20000mg/l)以下。脱硫废水的水质特点：脱硫废水每天排放量不大;①pH值为4～6;②废水浊度高，悬浮物含量大(石膏颗粒、SiO2、Al和Fe的氢氧化物)，浓度可达几万ppm。大部分的颗粒物粘性低：③含有大量重金属，如Cr、As、Cd、Pb、Hg、Cu等;④含盐量极高，废水中含有大量的Cl-、F-，SO32-、SO42-、Ca2+、Mg2+。其中氯离子Cl-浓度高达20000mg/l。所以脱硫废水对脱硫系统管道、各种金属材料及相关动力设备有很强的腐蚀性，导致脱硫高含盐量废水的处理及回收利用非常困难。
国内外目前常用的脱硫废水处理方式主要有：
化学法：目前国内大部分电厂湿法脱硫废水采用三联箱工艺中和、絮凝、反应、沉淀、分离等方法对脱硫废水进行预处理，污泥进行压滤外运。处理后的脱硫废水一般达标排放或干灰加湿、灰场喷淋等简单回用。该方案从目前的运行效果看，无法达到零排放标准。通过以上的处理系统，可以有效的降低脱硫废水中的悬浮物、重金属、F-、SO42-、SS，但处理过的废水中，Ca2+、Mg2+、SO42+-、Cl-等含量仍然较高，处理后的废水极高含盐量及高氯离子浓度，对金属及设备的腐蚀性极强，导致处理后的脱硫废水无法回用于其它系统。对于绝大多数国内电厂脱硫废水深度处理技术及回用是废水处理的一个难点，制约着整个电厂废水的零排放。
膜浓缩+蒸发结晶：目前预处理系统的出水再进入深度处理系统:膜浓缩+蒸发结晶工艺,通过废水膜浓缩减量化、蒸发结晶装置可使脱硫废水分离为高品质的水(蒸汽)和固体结晶盐，实现脱硫废水零排放。例如长兴电厂22m3/h的脱硫废水“零排放”系统，投资8000万元，废水中的污染物质全部以结晶盐和污泥的形式分离，每年回收18万吨优质淡水，产出可销售的工业级结晶盐约2000吨。但由于得到结晶盐的纯度达不到工业盐的纯度标准(95%)，无法实现盐的回收利用，同时投资成本和运行成本、能耗偏高。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供了一种新型脱硫废水零排放工艺及系统，能够去除脱硫废水中有机物、悬浮物、溶解性固体、重金属，微生物，降低COD和氨氮，将易结垢的Ca2+、Mg2+、SO42-进行分离处理，提高回用水量，降低工艺处理成本，实现脱硫废水零排放。，
为实现上述目的，本发明提供了一种新型脱硫废水零排放工艺，包括以微波强化处理，将调节池调节后的脱硫废水加入敏化剂送入微波处理器进行分解反应，分解反应在微波辐射条件下进行，然后将废水经一级软化处理将废水中的有机物分解成无机物，并去除废水中的氨氮，同时利用微波杀死微生物，避免了后续膜处理工艺中产生膜污染，再经过二级软化处理进行絮凝反应，再将絮凝反应后的废水进入一级膜处理，
一级膜处理，将絮凝反应后的废水送入微滤浓缩池浓缩后再送入一级膜装置，一级膜浓缩液回流至微滤浓缩池再通过一级膜装置多次浓缩，固体经污泥压滤装置进行固液分离，
下步骤：
二级膜处理，一级膜处理产水在线添加阻垢剂后经二级膜装置处理，(少量)二级膜浓水回流到一级软化池，
三级膜处理，二级膜处理产水进入三级膜装置处理，三级膜处理产水回用，三级膜浓水进入蒸发结晶处理，
蒸发结晶处理，三级膜浓水进入蒸发结晶装置蒸发结晶。
进一步的，微波强化处理步骤中，微波辐射条件为：微波辐射时间30秒～30分钟，功率1000瓦～3000瓦。
进一步的，微波强化处理步骤中，所述敏化剂为高铁酸盐和碳粉，高铁酸盐和碳粉的质量比为1:1～5，所述敏化剂与脱硫废水中的有机物比值1～20:1。
进一步的，一级软化处理步骤中，在一级软化池内添加Ca(OH)2调节pH值在8.5～9.5，再加入有机硫化物沉降SS、重金属、Mg2+、F-和SO42-杂质。
更进一步的，二级软化处理步骤中，在二级软化池内根据Ca2+浓度加入NaCO3，去除Ca2+。
更进一步的，一级膜处理步骤中，一级膜处理产水加HCl回调pH值至7。
进一步的，阻垢剂添加浓度5-15ppm。
进一步的，一级膜装置的膜为微滤膜，孔径范围在0.05～0.1um。
进一步的，微滤浓缩池的微滤膜为有机膜、金属膜或陶瓷膜。
进一步的，二级膜装置的膜为纳滤膜。所选纳滤膜对Cl-截留率在30%以下,纳滤膜工作压力2～8Mpa，回收率在80%以上。
更进一步的，纳滤膜为管式膜、卷式膜、蝶管式膜、平板式膜或中空纤维膜。
进一步的，三级膜装置的膜为膜蒸馏。
更进一步的，所述膜蒸馏为直接接触膜蒸馏、气隙式膜蒸馏、吹扫气膜蒸馏或真空膜蒸馏。
本发明还提供了一种新型脱硫废水零排放系统，包括：依次连接的调节池、微波处理器、一级软化池、二级软化池、微滤浓缩池、一级膜装置、二级膜装置、三级膜装置和蒸发结晶装置，所述微滤浓缩池出口连接有污泥压滤装置，一级膜装置浓水出口回连所述微滤浓缩池，所述二级膜装置前置连有阻垢剂在线加药系统，所述二级膜装置浓水出口回连一级软化池。
进一步的，一级膜装置的膜为微滤膜，孔径范围在0.05～0.1um。
进一步的，微滤浓缩池的微滤膜为有机膜、金属膜或陶瓷膜。
进一步的，二级膜装置的膜为纳滤膜。所选纳滤膜对Cl-截留率在30%以下,纳滤膜工作压力2～8Mpa，回收率在80%以上。
更进一步的，纳滤膜为管式膜、卷式膜、蝶管式膜、平板式膜或中空纤维膜。
进一步的，三级膜装置的膜为膜蒸馏。
更进一步的，所述膜蒸馏为直接接触膜蒸馏、气隙式膜蒸馏、吹扫气膜蒸馏或真空膜蒸馏。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
1、本发明采用最新的微波强化预处理工艺，实现了脱硫废水微生物，有机物，氨氮的去除，避免了脱硫废水在后续膜工艺中出现污堵。采用三级膜处理工艺，提高了膜系统回收率，并可实现中水100%回用，同时减少了高含盐浓水水量，有效降低末端蒸发结晶处理工艺成本，实现脱硫废水零排放。
2、本发明投资运行费中等，可用于处理各类水质的高含盐废水，实现了低脱硫废水零排放，尤其对含微生物，有机物，氨氮，钙，镁，氯，硫酸根离子的高含盐水质处理效果稳定。
3、本发明利用微波强化处理在加入敏化剂的作用下，把有害有机物分解成无害的无机物，然后通过后续的化学加药方法去除脱硫废水中的有机物、悬浮物、重金属、SS、NH4+、Ca2+、Mg2+等，同时防止传统废水处理无法去除的SO42-、Ca2+、Mg2+易结垢盐的膜污染，降低了微滤膜，纳滤膜结垢污堵的风险。
4、本发明在各工艺流程中依次加入高铁酸盐敏化剂，活性炭,石灰乳,NaCO3,FeClSO4,HCl药剂，同时微波强化处理工艺的污泥和微滤浓缩池污泥分别进入污泥压滤装置进行固液分离，减少了药剂添加成本，提高了预处理效率。
5.本发明通过纳滤和膜蒸馏工艺的结合，减少膜蒸馏结垢风险，膜蒸馏系统能耗低回，产水品质高，收率高，有效减少了末端蒸发水量。
6.本发明膜浓缩产生的少量高含盐废水进行蒸发结晶，水蒸气回收利用，通过纳滤的盐结晶物分离提纯可作工业盐出售，产生经济效益。