申请日2016.03.26
公开(公告)日2016.08.17
IPC分类号C02F9/10; C01D3/04; C01F5/22; C02F103/18
摘要
本实用新型属于废水处理技术领域。一种燃煤锅炉烟气湿法脱硫废水的处理系统，其特征在于包括预处理池、浓缩池A、超滤系统、纳滤系统、软化池、浓缩池B、RO反渗透系统、蒸发器;处理池与浓缩池A的输入口相连通，浓缩池A的上清液输出口与超滤系统的输入口相连通;超滤系统的底部设有固溶物输出口浓缩池A的固溶物输入口相连通，超滤系统的滤液输出口与纳滤系统的输入口相连通;纳滤系统的浓缩液输出口与软化池的输入口相连通，软化池的输出口与浓缩池B的输入口相连通;纳滤系统的滤液输出口由第八管道与RO反渗透系统的输入口相连通，RO反渗透系统的浓缩液输出口由第九管道与蒸发器的输入口相连通。该处理系统可实现脱硫废水“零排放”，成本较低。
摘要附图
权利要求书
1.一种燃煤锅炉烟气湿法脱硫废水的处理系统，其特征在于包括预处理池、浓缩池A、超滤系统、纳滤系统、软化池、浓缩池B、RO反渗透系统、蒸发器;处理池的废水输入口与用于连接燃煤锅炉烟气湿法脱硫系统产生的废水的第一管道相连通，处理池的溶液输出口由第二管道与浓缩池A的输入口相连通，浓缩池A的上清液输出口由第三管道与超滤系统的输入口相连通，浓缩池A的底部设有沉淀层输出口，输出口设有控制阀;超滤系统的底部设有固溶物输出口并由第四管道与浓缩池A的固溶物输入口相连通，超滤系统的滤液输出口由第五管道与纳滤系统的输入口相连通;纳滤系统的浓缩液输出口由第六管道与软化池的输入口相连通，软化池的输出口由第七管道与浓缩池B的输入口相连通，浓缩池B的底部设有沉淀层输出口，输出口设有控制阀，浓缩池B上设有清液层输出口;
纳滤系统的滤液输出口由第八管道与RO反渗透系统的输入口相连通，RO反渗透系统的浓缩液输出口由第九管道与蒸发器的输入口相连通，RO反渗透系统上设有水输出口;蒸发器上设有浓缩液输出口、蒸馏水输出口。
2.根据权利要求1所述的一种燃煤锅炉烟气湿法脱硫废水的处理系统，其特征是，所述的蒸发器的浓缩液输出口由第十管道与结晶器的输入口相连通，结晶器上设有结晶盐输出口、饱和溶液返回口，饱和溶液返回口由第十一管道与预处理池的饱和溶液输入口相连通。
3.根据权利要求1所述的一种燃煤锅炉烟气湿法脱硫废水的处理系统，其特征是，所述的蒸发器的浓缩液输出口由第十二管道与喷雾干燥器的输入口相连通，喷雾干燥器上设有结晶盐输出口、蒸馏水输出口。
说明书
一种燃煤锅炉烟气湿法脱硫废水的处理系统
技术领域
本实用新型属于废水处理技术领域，具体涉及一种“石灰石/石灰-石膏法”燃煤锅炉烟气湿法脱硫废水的处理系统。
背景技术
“石灰石/石灰-石膏法”燃煤锅炉烟气脱硫技术因能高效脱除燃煤锅炉烟气中的SO2，且具有系统可靠性高的特点，是目前燃煤锅炉中烟气脱硫工程中使用最广泛的一种方法，采用该法脱硫会产生少量的废水，锅炉烟气湿法脱硫(石灰石/石灰-石膏法)过程中产生的废水来源于吸收塔排放，是为了维持脱硫装置浆液循环系统物质的平衡，防止烟气中可溶部分特别是氯离子浓度超过规定值，氯离子浓度超过规定值会影响系统安全和影响脱硫石膏的质量，所以必须从系统中排放一定量的废水。
脱硫废水含有的杂质主要为固体悬浮物、过饱和亚硫酸盐、硫酸盐、氯化物、氟化物、钙离子、镁离子、钠离子以及微量重金属等物质，其中很多物质为国家环保标准中要求严格控制的第一类污染物，并且脱硫废水呈酸性，所以脱硫废水必须经过处理才能进行排放。
脱硫废水常规的处理方法比较简单，主要是往排放的脱硫废水中加入消石灰(氢氧化钙)调整pH和除去氟离子，加入硫化物除去重金属，然后加入絮凝剂和助凝剂经澄清后排放，经过常规处理的脱硫废水中含有氯化物和硫酸盐化合物等比较高，该水质具有强腐蚀性和结垢性，所以经过常规处理后的废水仍无法重新回收利用。采用蒸发器蒸发工艺把废水蒸干达到废水的“零排放”，但因为废水中钙和硫酸根离子的含量比较高，直接蒸发过程容易产生硫酸钙垢，而硫酸钙垢非常难于清洗，会导致蒸发设备无法正常连续运行。
所谓“零排放”是指电厂不向地面水域排放废水,所有离开电厂的水都是以蒸汽的形式，或是固体物质、污泥等适当的形式封闭、填埋处置。实现废水“零排放”,电厂必然将实现最大程度的节水,最大限度的保护水环境,同时将那些不得己排放出的能源、资源充分利用，最终消灭不可再生资源和能源的存在，最终实现电厂经济效益和社会效益的全面改善。
目前燃煤锅炉烟气湿法“脱硫废水的零排放”处理方法成熟方法主要为“碳酸钠+氢氧化钙(氢氧化钠)”双碱除钙镁软化，然后通过蒸发浓缩结晶，从而做到脱硫废水的零排放，该方法的确可以做到脱硫废水的零排放，但是运行成本比较高，并且在软化过程中产生的氢氧化镁和碳酸钙混合淤泥比较多，混合淤泥处理起来成本比较高，结晶出来的盐为氯化钠和硫酸钠的混合物，几乎没有工业价值，只能作为废固进行处置。
发明内容
本实用新型的目的在于提供一种燃煤锅炉烟气湿法脱硫废水的处理系统，该处理系统可实现脱硫废水“零排放”，成本较低。
为了实现上述目的，本实用新型所采取的技术方案是：一种燃煤锅炉烟气湿法脱硫废水的处理系统，其特征在于包括预处理池(或预处理罐)、浓缩池A、超滤系统、纳滤系统、软化池(或软化罐，或称反应池)、浓缩池B、RO反渗透系统、蒸发器;处理池(或预处理罐)的废水输入口与用于连接燃煤锅炉烟气湿法脱硫系统产生的废水(或称燃煤锅炉烟气湿法脱硫废水)的第一管道相连通，处理池(或预处理罐)的溶液输出口由第二管道与浓缩池A的输入口相连通(预处理池反应后的溶液进入浓缩池A)，浓缩池A的上清液输出口由第三管道与超滤系统的输入口相连通(上清液进入超滤系统过滤)，浓缩池A的底部设有沉淀层输出口，输出口设有控制阀(沉淀层返回到燃煤锅炉烟气湿法脱硫系统);超滤系统的底部设有固溶物输出口并由第四管道与浓缩池A的固溶物输入口相连通(超滤系统过滤后的固溶物返回到浓缩池A)，超滤系统的滤液输出口由第五管道与纳滤系统的输入口相连通(超滤系统分离后的滤液Ⅰ在线加入稀酸调节pH至5-7后进入纳滤系统);纳滤系统的浓缩液输出口由第六管道与软化池(或软化罐)的输入口相连通(纳滤系统浓缩分离后产生的浓缩液进入软化池)，软化池(或软化罐)的输出口由第七管道与浓缩池B的输入口相连通(软化池反应后的溶液进入浓缩池B)，浓缩池B的底部设有沉淀层输出口，输出口设有控制阀(沉淀层过滤后的固体物进行处置)，浓缩池B上设有清液层输出口(输出口设有控制阀，清液层返回到燃煤锅炉烟气湿法脱硫系统);
纳滤系统的滤液输出口由第八管道与RO反渗透系统的输入口相连通，RO反渗透系统的浓缩液输出口由第九管道与蒸发器的输入口相连通，RO反渗透系统上设有水输出口{RO反渗透系统分离的产水用作厂内生产用水(如工业循环冷却水的补水等)};蒸发器上设有浓缩液输出口、蒸馏水输出口(蒸发过程中生成的蒸馏水作为锅炉用水或其它工业水使用)。
所述的蒸发器的浓缩液输出口由第十管道与结晶器的输入口相连通(第十管道上设有控制阀)，结晶器上设有结晶盐输出口、饱和溶液返回口，饱和溶液返回口由第十一管道与预处理池的饱和溶液输入口相连通。
所述的蒸发器的浓缩液输出口由第十二管道与喷雾干燥器的输入口相连通(第十二管道上设有控制阀)，喷雾干燥器上设有结晶盐输出口、蒸馏水输出口。
一种燃煤锅炉烟气湿法脱硫废水的处理方法，包括如下步骤：1)燃煤锅炉烟气湿法脱硫系统产生的废水输入预处理池(或预处理罐)，在搅拌的情况下加入可溶性碳酸盐溶液调节pH至8-10，同时分别加入易溶性硫化物、絮凝剂水溶液，预处理池反应后的溶液进入浓缩池A，浓缩池A中的溶液浓缩分离为沉淀层和清液层，沉淀层返回到燃煤锅炉烟气湿法脱硫系统，清液层的清液进入超滤系统过滤，超滤系统过滤后的固溶物返回到浓缩池A，超滤系统分离后的滤液Ⅰ在线加入稀酸调节pH至5-7后进入纳滤系统;
2)纳滤系统浓缩分离后产生的浓缩液(浓缩液Ⅰ)进入软化池(或软化罐)，在搅拌的情况下加入石灰乳调节pH值为11.5-12.3，同时加入絮凝剂水溶液，软化池反应后的溶液进入浓缩池B，浓缩池B的溶液分离为沉淀层和清液层，沉淀层过滤后的固体物进行处置，清液层返回到燃煤锅炉烟气湿法脱硫系统;
3)纳滤系统分离后的滤液Ⅱ进入RO反渗透系统，经RO反渗透系统把滤液Ⅱ浓缩至固含量5-10wt%(质量，得到浓缩液Ⅱ)，RO反渗透系统分离的产水用作厂内生产用水(如工业循环冷却水的补水等);
4)RO反渗透系统的浓缩液(浓缩液Ⅱ)用蒸发器(如多效蒸发器或机械蒸汽再压缩蒸发器)进行蒸发浓缩至固含量25-40wt%(质量)停止浓缩，得到含结晶盐的浓缩液(浓缩液Ⅲ);蒸发过程中生成的蒸馏水作为锅炉用水或其它工业水使用;
然后，含结晶盐的浓缩液(浓缩液Ⅲ)采用下述二种方法之一进行处理：
①浓缩液(浓缩液Ⅲ)通过结晶器进行处理得到结晶盐(氯化钠)析出，结晶盐作为氯碱化工的原料进行制碱或作为其它用途;结晶器产生的饱和溶液返回到预处理池;
②浓缩液(浓缩液Ⅲ)用喷雾干燥器处理形成结晶盐(氯化钠)，结晶盐作为氯碱化工的原料进行制碱或作为其它用途，喷雾干燥器生成的蒸馏水作为锅炉用水或其它工业水使用。
具体步骤如下：
1)燃煤锅炉烟气湿法脱硫系统产生的废水(简称烟气湿法脱硫废水)输入预处理池(或预处理罐)，在搅拌的情况下加入浓度为5-10wt%可溶性碳酸盐溶液(或称易溶性碳酸盐溶液，即表示100g碳酸盐水溶液中含碳酸盐5-10g)调节pH至8-10，同时按每毫升废水分别加入易溶性硫化物水溶液20毫克、絮凝剂水溶液15毫克，硫化物水溶液的质量浓度为10-30wt%(即表示100g硫化物水溶液中含硫化物10-30g)，絮凝剂水溶液的质量浓度为0.5-5wt%(即表示100g絮凝剂水溶液中含絮凝剂0.5-5g)，搅拌反应10-60分钟，预处理池反应后的溶液进入浓缩池A，浓缩池A中的溶液浓缩分离为沉淀层和清液层，沉淀层返回到燃煤锅炉烟气湿法脱硫系统(简称脱硫系统)，清液层的清液(上清液)进入超滤系统过滤，超滤系统过滤后的固溶物返回到浓缩池A，超滤系统分离后的滤液Ⅰ在线加入0.5-5wt%稀酸(即表示100g稀酸溶液中含酸0.5-5g)调节pH至5-7后进入纳滤系统进行下一步处理;
(搅拌过程中加入的可溶性碳酸盐与溶液中钙离子形成碳酸钙沉淀，达到降低溶液中硫酸钙的饱和度目的，避免纳滤膜浓缩过滤时形成硫酸钙沉淀造成纳滤膜的污堵，同时碳酸根的水解提高溶液的pH值至若碱性;浓缩池沉淀层中主要含有碳酸钙，是脱硫系统的主要原料，可以直接返回到脱硫系统;超滤系统过滤掉澄清液中的悬浮物，确保超滤系统产生的清液的SDI<5避免纳滤膜的污堵，经超滤过滤后的清液在线加入稀酸调节pH值至5-7，降低碳酸钙的饱和度，避免纳滤膜浓缩过滤时形成碳酸钙沉淀造成纳滤膜的污堵，最终废水中主要含有钠离子、氯离子、镁离子和硫酸根离子、碳酸氢根和氢离子)
2)纳滤系统浓缩分离后产生的浓缩液进入软化池(软化罐)，在搅拌的情况下加入浓度为5-10wt%石灰乳水溶液(即表示100g石灰乳水溶液中含石灰5-10g)调节pH至11.5-12.3，同时按每毫升废水(即浓缩液)加入絮凝剂水溶液15毫克，絮凝剂水溶液的质量浓度为0.5-5wt%(即表示100g絮凝剂水溶液中含絮凝剂0.5-5g)，搅拌反应10-60分钟，软化池反应后的溶液进入浓缩池B，浓缩池B的溶液分离为沉淀层和清液层，沉淀层过滤后的固体物(氢氧化镁)进行处置，清液层返回到脱硫系统;
(纳滤系统进行一价离子和二价离子的分离，浓缩液调整pH值为11.5-12.3时，溶液中的氢氧根与镁离子形成氢氧化镁沉淀除掉镁离子，最终废水中主要含有钠离子、氯离子、和碳酸氢根和氢离子)
3)纳滤系统分离后的滤液Ⅱ(清液)进入RO反渗透系统，经RO反渗透系统把滤液Ⅱ(清液)浓缩至固含量5-10wt%(质量)进行下一步处理，得到浓缩液(浓缩液Ⅱ);RO反渗透系统分离的产水用作厂内生产用水(如工业循环冷却水的补水等);
4)RO反渗透系统的浓缩液(浓缩液Ⅱ)用蒸发器(如多效蒸发器或机械蒸汽再压缩蒸发器)进行蒸发浓缩至固含量25-40wt%(质量)停止浓缩，得到含结晶盐的浓缩液(浓缩液Ⅲ);蒸发过程中生成的蒸馏水作为锅炉用水或其它工业水使用;
然后，含结晶盐的浓缩液(浓缩液Ⅲ)采用下述二种方法之一进行处理：
①浓缩液(浓缩液Ⅲ)通过结晶器进行处理得到结晶盐(氯化钠)析出，结晶盐作为氯碱化工的原料进行制碱或作为其它用途;结晶器产生的饱和溶液返回到预处理池;
②浓缩液(浓缩液Ⅲ)用喷雾干燥器处理形成结晶盐(氯化钠)，结晶盐作为氯碱化工的原料进行制碱或作为其它用途，喷雾干燥器生成的蒸馏水作为锅炉用水或其它工业水使用。从而达到废水中液体的“零排放”。
所述的可溶性碳酸盐(或称易溶性碳酸盐)为碳酸钠或碳酸钾。
所述的易溶性硫化物为硫化钠、硫化氢钠或有机硫化合物。
所述的絮凝剂为聚合氯化铝或聚合硫酸铁。
所述的稀酸为稀盐酸或稀硫酸(浓度为0.5-5wt%)。
所述的石灰乳为市场销售的消石灰经水乳化而成的石灰乳。
所述的烟气湿法脱硫废水是指锅炉烟气在进行湿法脱硫(石灰石/石灰-石膏法)过程中，为了维持脱硫装置浆液循环系统物质的平衡，防止烟气中可溶部分即氯离子浓度超过规定值和保证石膏的质量，必须从系统中排放一定量的废水。
本实用新型通过先加入碳酸钠(或碳酸钾)与脱硫废水中的钙离子形成碳酸钙沉淀除去脱硫废水中的钙离子，碳酸钙本来就是湿法脱硫的主要原料，从而形成的碳酸钙沉淀返回到脱硫系统，避免碳酸钙废固的产生;通过纳滤膜可以把脱硫废水中一价离子和二价离子分离，从而达到盐(氯离子和钠离子)与硝(硫酸钠为主)以及镁离子的分离，分离后的浓缩液中含有大量的镁离子和硫酸根离子，镁离子与投加的消石灰中氢氧根离子形成氢氧化镁沉淀除去废水中的镁离子，氢氧化镁可以作为工业含镁化物的原料，具有很高的经济价值，避免了氢氧化镁废固的产生;纳滤膜的盐硝分离，含盐溶液经蒸发结晶后氯化钠的纯度比较高，可以作为氯碱化工的原料，也具有一定的经济价值;纳滤系统处理后的清液通过RO反渗透系统的浓缩，可以减少蒸发系统的蒸发容量，降低了系统的投资成本和运行成本。本实用新型不仅做到了脱硫废水的水的零排放，也做到了脱硫废水的废固的零排放，避免了废固的产生，具有很好的经济效益和社会效益。
本实用新型的有益效果是：
1、采用本实用新型的处理系统，不仅达到了减排的目的，资源可以循环再利用，真正做到“石灰石/石灰-石膏法”烟气脱硫中废水的“零排放”和废固的“零排放”。
2、采用本实用新型中的纳滤系统，可以分离脱硫废水中的一价离子和二价离子，实现了盐硝分离，后续的结晶产物成分单一，避免了废固的产生。
3、本实用新型的投资成本和运行成本同传统方法都较低，设备维护简单，对环境友好，具有良好的经济效益和社会效益。
本实用新型适用于采用“石灰石/石灰-石膏法”燃煤锅炉烟气脱硫系统(或称燃煤锅炉烟气湿法脱硫系统)中。