申请日2016.03.24
公开(公告)日2016.06.15
IPC分类号C02F9/04; C01B11/06
摘要
本发明涉及脱硫废水零排放与资源综合处理回用方法及设备，方法步骤包括：废水水质波动调节;分离废水中悬浮物;混合均质调节;高压纳滤分离;高压反渗透浓缩;次氯酸钠生成。设备包括：废水水质波动调节装置、悬浮物分离装置、混合均质调节水池、增压泵、高压纳滤分离装置、纳滤产水箱、提升泵、高压反渗透浓缩装置，以及次氯酸钠发生器。本发明的突出优点：一是快速去除脱硫废水中的悬浮物，二是将废水处理达标后回用到脱硫工艺，三是产生合格的次氯酸钠商品，四是不软化就保证膜系统不结垢，五是投资与运行费用低，且将废弃物资源化(产品为次氯酸钠商品)。
摘要附图
权利要求书
1.脱硫废水零排放与资源综合处理回用方法，其特征在于，包括如下步骤：
A、废水水质波动调节：将脱硫废水排入废水水质波动调节池中进行调节，使水质波动大的废水水质成为水质波动均匀的水质;
B、分离废水中悬浮物：将A步骤脱硫废水中悬浮物絮凝组团通过分离器从废水中分离，并排出悬浮物和分离器产水;
C、混合均质调节：将B步骤分离器产水、自来水和之后E步骤高压反渗透浓缩装置的反渗透产水一同注入混合均质调节水池中混合均质产出均质浓水;
D、高压纳滤分离：将C步骤均质浓水通过高压纳滤分离装置进行选择性分离：一价离子产水进入E步骤处理，二价离子浓水回收至脱硫工艺中作为石灰浆配置用水;
E、高压反渗透浓缩：将D步骤的一价离子产水通过高压反渗透浓缩装置进行浓缩，使反渗透产水回流到C步骤中进行混合均质调节，反渗透浓水进入下一步骤处理;
F、次氯酸钠生成：将E步骤的反渗透浓水通过次氯酸钠发生器进行反应，生成次氯酸钠产品。
2.根据权利要求1所述的脱硫废水零排放与资源综合处理回用方法，其特征在于，所述B步骤中排出悬浮物是将悬浮物经污泥压缩处理成泥饼排出。
3.根据权利要求1所述的脱硫废水零排放与资源综合处理回用方法，其特征在于，D步骤中选择性分离是通过高压纳滤分离装置的高压纳滤膜(HPNF)来实现。
4.根据权利要求1所述的脱硫废水零排放与资源综合处理回用方法，其特征在于，E步骤中所述一价离子主要是Cl和Na离子，二价离子主要是SO42-和Ca2+，以及Mg2+。
5.根据权利要求1所述的脱硫废水零排放与资源综合处理回用方法，其特征在于，脱硫废水流量为Q1、自来水流量为Q2、均质浓水流量为Q3、二价离子浓水流量为Q4、反渗透产水流量为Q5，以及次氯酸钠产品流量为Q6的计量单位均为m3/h。
6.根据权利要求5所述的脱硫废水零排放与资源综合处理回用方法，其特征在于，C步骤中向混合均质调节水池注入自来水流量Q2的方法为：
在混合均质调节水池第一次启动时，注入自来水流量Q2是根据脱硫废水流量Q1中的氯离子含量与脱硫工艺配石灰浆用水中的氯离子含量来确定，当脱硫废水流量Q1中的氯离子含量是脱硫工艺配石灰浆用水氯离子含量的X倍，则所注入自来水量为：
Q2=(X-1)Q1;
在混合均质调节水池正常运行时，注入自来水Q2是根据次氯酸钠发生器排放的次氯酸钠产品流量Q6来确定：
Q2=Q6。
7.根据权利要求5所述的脱硫废水零排放与资源综合处理回用方法，其特征在于，C步骤中的混合均质调节水池正常运行时，混合均质调节水池均质浓水流量Q3为：
Q3=Q1+Q2+Q5。
8.根据权利要求5所述的脱硫废水零排放与资源综合处理回用方法，其特征在于，D步骤中的高压纳滤分离装置产出二价离子浓水流量Q4为：
Q4=Q1。
9.根据权利要求5所述的脱硫废水零排放与资源综合处理回用方法，其特征在于，E步骤中的高压反渗透浓缩装置产出的反渗透浓水主要是氯化钠(NaCl)，氯化钠含量为12万～15万毫克/升。
10.一种用于权利要求1所述方法的脱硫废水零排放与资源综合处理回用设备，其特征在于，按水流方向顺序安装的装置及部件包括：废水水质波动调节装置(1)、悬浮物分离装置(2)、混合均质调节水池(3)、增压泵(4)、高压纳滤分离装置(5)、纳滤产水箱(6)、提升泵(7)、高压反渗透浓缩装置(8)，以及次氯酸钠发生器(9);所述的废水水质波动调节装置(1)包括调节池(1.1)和输送泵(1.2)，该输送泵(1.2)与悬浮物分离装置(2)的分离器(2.1)相连;分离器(2.1)上装有加药器(2.2);分离器(2.1)的一个出口用于排放污泥，与污泥压缩器(2.3)相连，另一个出口用于输出分离器产水，与混合均质调节水池(3)相连;混合均质调节水池(3)还有两个入口：一个入口与自来水管(3.1)相通，另一个入口与高压反渗透浓缩装置(8)的反渗透产水出口相通;混合均质调节水池(3)出口通过增压泵(4)与高压纳滤分离装置(5)的入口相连;高压纳滤分离装置(5)有两个出口：一个出口与纳滤产水箱(6)相连，另一个出口与脱硫工艺中石灰浆配置装置相连;纳滤产水箱(6)出口通过提升泵(7)与高压反渗透浓缩装置(8)入口相连;高压反渗透浓缩装置(8)有两个出口：一个为反渗透产水出口，与混合均质调节水池(3)连接，另一个为反渗透浓水出口，与次氯酸钠发生器(9)连接;次氯酸钠发生器(9)设置有次氯酸钠产品排放口(10)。
11.根据权利要求10所述的脱硫废水零排放与资源综合处理回用设备，其特征在于，所述的高压反渗透浓缩装置(8)的运行压力为50bar至160bar。
说明书
脱硫废水零排放与资源综合处理回用方法及设备
技术领域
本发明涉及脱硫废水零排放与资源综合处理回用方法及设备，属于高压纳滤系统与脱硫废水零排放及资源综合处理回用技术领域。
背景技术：
现有的用于脱硫废水处理技术存在以下不足之处：
1、湿法烟气脱硫是硫大气污染处理一种成熟、高效的脱硫工艺，广泛应用于各种烟气脱硫装置;但是湿法脱硫会产生脱硫废水，这部分废水中含有大量的悬浮物、钙镁硬度离子、活性硅、重金属、COD、氯化钠、高盐量及其他特殊物质;现阶段脱硫废水基本上是简单处理后排放，这样浪费水资源，最主要对环境带来很大影响;所以，如何综合处理回用脱硫废水，达到废水零排放并使之资源化是脱硫废水处理的一种趋势，同时也是一个技术难题。
2、现有的关于脱硫废水处理的技术研究，方法和原理存在一些问题：
在中国专利号为CN104743732A《一种电厂脱硫废水零排放回用的方法》,CN104843927A《脱硫废水零排放工艺及系统》、CN105110543A《一种火力发电厂燃煤机组脱硫废水零排放系统》、CN104860461A《一种脱硫废水零排放制备NaCl工业盐的方法及装置》、200610166002《一种烟气脱硫废水处理方法及系统装置》,及中国专利号为201110076844《脱硫废水零排放处理方法及系统》,还有中国专利号为201110204147《脱硫废水处理方法》等现有技术，在相关脱硫废水回收利用研究中，他们共同的特点是：在脱硫废水中加入药剂，将悬浮物和部分重金属沉淀分离出来，然后将处理的水排放;或是将处理后的水通过雾化装置和静电除尘器蒸干达到零排放。上述技术工艺的缺点是：1)水未进行回用;2)简单处理后排放的脱硫废水，其中含盐量及其它污染物如重金属离子、钙镁硬度离子、硅、COD和其他污染物质都排放到环境中，对环境造成新方式的污染;3)即使达到零排放，也是最后采用蒸发结晶器进行零排放处理，然后采用投资、运行成本更高的分盐得到工业盐。
脱硫工艺排放废水最主要是因为废水中含有氯离子(CL-)，当其太高时，造成脱硫处理设备的腐蚀，所以脱硫过程中氯离子(CL-)达到一定浓度后就排放部分废水;同时排放废水中含有钙、镁、硫酸根、钠离子及悬浮物，其中，钙、镁就是脱硫工艺主要的消耗品石灰的主要成分，可以回用;只要将脱硫废水中的氯离子(CL-)去除，废水就能回用到脱硫工艺配石灰浆;基于此，采用高压纳滤膜，截留其他离子，而透过一价离子，主要是氯离子和钠离子。
发明内容
本发明的目的是，克服现有技术的缺点，根据湿法脱硫的工艺用水和脱硫废水的特点及要求，提供一种脱硫废水零排放与资源综合处理回用的方法及设备。它是将进入脱硫废水中腐蚀脱硫设备的氯化钠溶液分离出来，其他物质及废水回用到脱硫工艺配制石灰浆，从而达到废水零排放;同时分离出来的氯化钠溶液采用次氯酸钠发生器，生产次氯酸钠产品，达到资源综合处理回用目的。由于过程中没有化学反应，生产过程绿色环保，而且氯化钠溶液采用发生器变为次氯酸钠，设备投资及能耗非常低。
其投资与运行成本大大低于现有技术的零排放工艺及设备。
本发明的脱硫废水零排放与资源综合处理回用方法技术方案是：
脱硫废水零排放与资源综合处理回用方法，它包括如下步骤：
A、废水水质波动调节：将脱硫废水排入废水水质波动调节池中进行调节，使水质波动大的废水水质成为水质波动均匀的水质;
B、分离废水中悬浮物：将A步骤脱硫废水中悬浮物絮凝组团通过分离器从废水中分离，并排出悬浮物和分离器产水;
C、混合均质调节：将B步骤分离器产水、自来水和之后E步骤高压反渗透浓缩装置的反渗透产水一同注入混合均质调节水池中混合均质产出均质浓水;
D、高压纳滤分离：将C步骤均质浓水通过高压纳滤分离装置进行选择性分离：一价离子产水进入E步骤处理，二价离子浓水回收至脱硫工艺中作为石灰浆配置用水;
E、高压反渗透浓缩：将D步骤的一价离子产水通过高压反渗透浓缩装置进行浓缩，使反渗透产水回流到C步骤中进行混合均质调节，反渗透浓水进入下一步骤处理;
F、次氯酸钠生成：将E步骤的反渗透浓水通过次氯酸钠发生器进行反应，生成次氯酸钠产品。
进一步的技术方案是：
所述的脱硫废水零排放与资源综合处理回用方法，所述B步骤中排出悬浮物是将悬浮物经污泥压缩处理成泥饼排出。
所述的脱硫废水零排放与资源综合处理回用方法，其D步骤中选择性分离是通过高压纳滤分离装置的高压纳滤膜(HPNF)来实现。
所述的脱硫废水零排放与资源综合处理回用方法，其E步骤中所述一价离子主要是Cl和Na离子，二价离子主要是SO42-和Ca2+，以及Mg2+。
所述的脱硫废水零排放与资源综合处理回用方法，其脱硫废水流量为Q1、自来水流量为Q2、均质浓水流量为Q3、二价离子浓水流量为Q4、反渗透产水流量为Q5，以及次氯酸钠产品流量为Q6的计量单位均为m3/h。
所述的脱硫废水零排放与资源综合处理回用方法，其C步骤中向混合均质调节水池注入自来水流量Q2的方法为：
在混合均质调节水池第一次启动时，注入自来水流量Q2是根据脱硫废水流量Q1中的氯离子含量与脱硫工艺配石灰浆用水中的氯离子含量来确定，当脱硫废水流量Q1中的氯离子含量是脱硫工艺配石灰浆用水氯离子含量的X倍，则所注入自来水量为：
Q2=(X-1)Q1;
在混合均质调节水池正常运行时，注入自来水Q2是根据次氯酸钠发生器排放的次氯酸钠产品流量Q6来确定：
Q2=Q6。
所述的脱硫废水零排放与资源综合处理回用方法，其C步骤中的混合均质调节水池正常运行时，混合均质调节水池均质浓水流量Q3为：
Q3=Q1+Q2+Q5。
所述的脱硫废水零排放与资源综合处理回用方法，其D步骤中的高压纳滤分离装置产出二价离子浓水流量Q4为：
Q4=Q1。
所述的脱硫废水零排放与资源综合处理回用方法，其E步骤中的高压反渗透浓缩装置产出的反渗透浓水主要是氯化钠(NaCl)，氯化钠含量为12万～15万毫克/升。
用于本发明脱硫废水零排放与资源综合处理回用方法的脱硫废水零排放与资源综合处理回用设备技术方案是：
一种用于本发明方法的脱硫废水零排放与资源综合处理回用设备，按水流方向顺序安装的装置及部件包括：废水水质波动调节装置、悬浮物分离装置、混合均质调节水池、增压泵、高压纳滤分离装置、纳滤产水箱、提升泵、高压反渗透浓缩装置，以及次氯酸钠发生器;所述的废水水质波动调节装置包括调节池和输送泵，该输送泵与悬浮物分离装置的分离器相连;分离器上装有加药器;分离器的一个出口用于排放污泥，与污泥压缩器相连，另一个出口用于输出分离器产水，与混合均质调节水池相连;混合均质调节水池还有两个入口：一个入口与自来水管相通，另一个入口与高压反渗透浓缩装置的反渗透产水出口相通;混合均质调节水池出口通过增压泵与高压纳滤分离装置的入口相连;高压纳滤分离装置有两个出口：一个出口与纳滤产水箱相连，另一个出口与脱硫工艺中石灰浆配置装置相连;纳滤产水箱出口通过提升泵与高压反渗透浓缩装置入口相连;高压反渗透浓缩装置有两个出口：一个为反渗透产水出口，与混合均质调节水池连接，另一个为反渗透浓水出口，与次氯酸钠发生器连接;次氯酸钠发生器设置有次氯酸钠产品排放口。
进一步的技术方案是：
所述的脱硫废水零排放与资源综合处理回用设备，所述的高压反渗透浓缩装置的运行压力为50bar至160bar。
结合本发明的原理对本发明的技术方案和效果说明如下：
脱硫工艺排放废水最主要是因为废水中含有氯离子(CL-)，当其太高时，造成脱硫处理设备的腐蚀，所以脱硫过程中氯离子(CL-)达到一定浓度后就排放部分废水;同时排放废水中含有钙、镁、硫酸根、钠离子及悬浮物，其中，钙、镁就是脱硫工艺主要的消耗品石灰的主要成分，可以回用;只要将脱硫废水中的氯离子(CL-)去除，废水就能回用到脱硫工艺配石灰浆;基于此，采用高压纳滤膜的性能，截留其他离子，而透过一价离子，主要是氯离子和钠离子;而截留的二价离子钙、镁、硫酸根等回用到脱硫工艺;但是纳滤膜在处理脱硫废水时要考虑两个问题：一是，纳滤浓水中的氯离子与进水中氯离子相当，直接回用造成大量氯离子的循环;针对此问题，采用进水稀释的办法，将脱硫废水中的氯离子稀释到与脱硫工艺配石灰浆用水中的氯离子含量相当，这样纳滤浓水中的氯离子含量就满足回用标准，可回用;二是，脱硫废水中的钙、镁、硫酸根等已经处于饱和状态，如果直接用纳滤膜浓缩，有结垢污堵的可能性;针对此问题，在解决第一个问题时所加配水，将结垢风险稀释，在纳滤浓缩时，二价离子浓水流量等于总的脱硫废水流量，即高压纳滤分离浓缩水中的各种结垢离子与脱硫废水中相同，在脱硫废水中不结垢处于饱和状态，在高压纳滤分离浓缩水中也不会结垢，从而解决了纳滤浓水侧的结垢问题。本发明的关键之一就是要加入自来水稀释经分离过的脱硫废水。所加入的自来水带着脱硫废水中氯离子和钠离子到高压纳滤分离装置中，经高压纳滤分离后进入其产水，再采用高压反渗透浓缩装置将高压纳滤一价离子产水中的绝大部分水变成反渗透产水回收，回收的反渗透产水又回用到前端混合均质调节水池中去稀释经分离过的脱硫废水，这样就解决了混合均质调节步骤自来水的水源问题。而反渗透浓水主要是高浓度的氯化钠溶液，采用次氯酸钠发生器生产次氯酸钠，成为高质量、高纯度的商品;次氯酸钠发生器9的投资和运行成本都非常低。
现有技术是将反渗透浓缩液用蒸发结晶器的方式处理成氯化钠盐分，但是，蒸发结晶器的投资和运行成本非常高，且运行采用蒸汽作为热源，蒸汽的产生要求有超级除盐水和煤燃烧加热，所以，用蒸汽运行时实际是在消耗新的能源，产生新的污染，所产生的氯化钠工业盐的价值远远低于消耗蒸汽的价值，经济效益极低。
综上，本发明的主要技术效果如下：
本发明能将传统脱硫废水的零排放升级为脱硫废水零排放与资源综合处理回用。
1、本发明将脱硫废水中悬浮物除去，然后进入中间的混合均质调节水池，加入自来水，稀释脱硫废水中的氯离子和所有污染离子(钙、镁、硫酸根、碳酸根等);再进入高压纳滤分离装置，这样避免了高压纳滤分离主机膜的结垢和污堵问题，同时解决纳滤膜浓水中氯离子回用达标问题，浓水回用到脱硫工艺石灰浆配置用水;高压纳滤分离装置的产水再用高压反渗透装置浓缩，产生高品质的反渗透产水补充到混合均质调节水池，反渗透浓水进入次氯酸钠发生器生产高纯度的次氯酸钠产品;废水的综合回用最终到达液体零排放，同时将废水中的氯化钠资源化为次氯酸钠产品。
2、本发明采用了中间的混合均质调节水池的自来水补水，解决了后续高压纳滤的结垢问题，同时解决纳滤浓水，即一价离子产水中氯离子满足回用指标的问题;
3、本发明中的高压纳滤分离能将对脱硫工艺设备有严重腐蚀性的氯离子分离出去;
4、本发明中的高压反渗透浓缩步骤回收反渗透产水，一方面补充到混合均质调节水池作为补水，节约了自来水的消耗，同时还将氯化钠溶液浓缩。
5、本发明直接将氯化钠溶液变为次氯酸钠产品。