申请日2016.02.03
公开(公告)日2016.05.25
IPC分类号C02F9/04; B01D53/78; B01D53/62; C02F103/08
摘要
本发明涉及一种脱硫废水软化的预处理装置和方法，属于烟气脱硫系统中环境水处理领域。一种脱硫废水软化的预处理装置，包括：废水初步软化池、废水曝气沉降池和pH调节池，其之间通过管路连接;所述pH调节池通过pH调节池排水管路连接烟气换热器，所述烟气换热器连接有降温烟气总管路，其末端分别连接有降温烟气溢流管路的首端与烟气曝气管路的首端;所述烟气曝气管路的末端经鼓风机分别连接有所述降温烟气支路A和所述降温烟气支路B。本发明还涉及一种脱硫废水软化的方法。本发明所述装置和方法可以将传统脱硫废水处理工艺中用盐酸调节脱硫废水pH值改为用烟气中CO2中和，从而降低了系统的设备成本，提高了系统的安全性。
摘要附图
权利要求书
1.一种脱硫废水软化的预处理装置，其特征在于，包括：
废水初步软化池(5)，其为上宽下窄漏斗形，其内部设有搅拌装置及在线pH监测仪A(6)，其底部设有污泥排污口;
废水曝气沉降池(11)，其为上宽下窄漏斗形，其内部设有曝气装置A(12)和在线pH监测仪B(13)，其底部设有污泥排污口;所述曝气装置A(12)与降温烟气支路A(30)连接;
pH调节池(18)，其内部设有曝气装置B(19)和在线pH监测仪C(20)，所述曝气装置B(19)与降温烟气支路B(32)连接;
其中，所述废水初步软化池(5)的首端分别连接有石灰乳药剂投加管路(1)和硫酸钠药剂投加管路(3)，所述废水初步软化池(5)的末端和所述废水曝气沉降池(11)的首端通过废水初步软化池上清液管路(9)连接，所述废水曝气沉降池(11)的末端和所述pH调节池(18)的首端通过软化废水上清液管路(16)连接，所述pH调节池(18)的末端通过pH调节池排水管路(21)连接烟气换热器(24)的首端;
烟气换热器(24)，其末端连接换热器出水管路，所述烟气换热器(24)顶端连接电厂排烟管路(23)，所述烟气换热器(24)底端连接降温烟气总管路(25)的首端;
降温烟气总管路(25)，其末端分别连接有降温烟气溢流管路(26)的首端与烟气曝气管路(28)的首端;所述降温烟气溢流管路(26)的末端与大气连通;所述烟气曝气管路(28)的末端经鼓风机(29)分别连接有所述降温烟气支路A(30)和所述降温烟气支路B(32)。
2.根据权利要求1所述的脱硫废水软化的预处理装置，其特征在于，所述废水初步软化池(5)底部的污泥排污口连接有排污管路A(7)，所述废水曝气沉降池(11)底部的污泥排污口连接有排污管路B(14)。
3.根据权利要求2所述的脱硫废水软化的预处理装置，其特征在于，所述石灰乳药剂投加管路(1)上设有阀门A(2)，所述硫酸钠药剂投加管路(3)上设有阀门B(4)，所述排污管路A(7)上设有阀门C(8)，所述废水初步软化池上清液管路(9)上设有阀门D(10)，所述排泥管路B(14)上设有阀门E(15)，所述软化废水上清液管路(16)上设有阀门F(17)，所述pH调节池排水管路(21)上设有阀门G(22)，所述降温烟气溢流管路(26)上设有阀门H(27)，所述降温烟气支路A(30)上设有阀门I(31)，所述降温烟气支路B(32)上设有阀门J(33)。
4.根据权利要求3所述的脱硫废水软化的预处理装置，其特征在于，所述脱硫废水软化的预处理装置还包括自动控制装置，连接所述pH检测仪A(6)、所述pH检测仪B(13)、所述鼓风机(29)和各阀门，并根据所述在线pH检测仪A(6)和所述在线pH检测仪B(13)的检测结果，控制所述鼓风机(29)和各阀门的开闭。
5.根据权利要求1所述的脱硫废水软化的预处理装置，其特征在于，所述曝气装置A(12)与所述曝气装置B(19)分别位于所述废水曝气沉降池(11)与所述pH调节池(18)内部底端。
6.根据权利要求1所述的脱硫废水软化的预处理装置，其特征在于，所述曝气装置A(12)与所述曝气装置B(19)分别位于所述废水曝气沉降池(11)与所述pH调节池(18)内部顶端。
7.一种使用上述任一项权利要求所述的脱硫废水软化的预处理装置脱硫废水软化的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，首先将脱硫废水引入所述废水初步软化池，再打开所述阀门A，将石灰乳药剂引入所述废水初步软化池，并与脱硫废水均匀混合得到加药废水;同时，通过所述在线pH检测仪A检测所述加药废水的pH值，调节所述加药废水pH值为12.5～14时，关闭所述阀门A;
步骤2，所述步骤1完成5～40分钟后，打开所述阀门B，将硫酸钠药剂引入所述废水初步软化池，并与所述加药废水均匀混合得到混合加药废水，调节所述混合加药废水pH值为12.5～14，关闭所述阀门B，开始沉降脱硫废水;
步骤3，所述步骤2完成10～40分钟后，打开所述阀门D，向所述废水曝气沉降池中引入废水初步软化池上清液;之后关闭所述阀门D，打开所述阀门C，通过所述废水初步软化池的污泥排污口排出污泥，待排泥结束后关闭所述阀门C;同时，打开所述鼓风机与所述阀门I，向所述废水曝气沉降池中引入降温烟气并开始曝气;同时，通过所述在线pH检测仪B检测所述废水曝气沉降池中上清液的pH值，当所述上清液pH值降低至10.5～12.5时，关闭所述阀门I与鼓风机，停止曝气并使所述上清液开始沉降;
步骤4，所述步骤3完成5～40分钟后，打开所述阀门F，向所述pH调节池中引入废水曝气沉降池上清液;之后关闭所述阀门F，打开所述阀门E，通过所述废水曝气沉降池污泥排污口排出污泥，待排泥结束后关闭所述阀门E;同时，打开所述阀门J与鼓风机，向所述pH调节池中引入降温烟气并开始曝气;通过所述在线pH检测仪C检测所述pH调节池中上清液pH值，当所述上清液pH值降低至5～8时，关闭所述阀门J与鼓风机;
步骤5，打开阀门G，向所述烟气换热器中引入pH值为5～8上清液;同时向所述烟气换热器中引入高温烟气加热所述上清液，流经所述烟气换热器加热后所述上清液排出。
8.根据权利要求7所述的脱硫废水软化的方法，其特征在于，所述石灰乳药剂为质量浓度为1%～30%的石灰乳乳浊液。
9.根据权利要求7所述的脱硫废水软化的方法，其特征在于，所述硫酸钠药剂为质量浓度为1%～30%的硫酸钠溶液，且所述硫酸钠溶液温度为20～35℃。
10.根据权利要求7所述的脱硫废水软化的方法，其特征在于，所述降温烟气总管路中降温烟气温度为25～60℃。
说明书
一种脱硫废水软化的预处理装置和方法
技术领域
本发明涉及一种脱硫废水软化的预处理装置和方法，属于烟气脱硫系统中环境水处理领域。
背景技术
作为一种技术成熟、运行可靠、成本经济的发电技术，火电一直并将长期作为我国能源结构中的重要组成部分。随经济的不断发展，我国火电装机容量迅速上升，而火电引发的环境问题也越来越引发大家关注。火电厂的脱硫废水由于成分复杂，处理技术难度大，是燃煤电厂集中最难处理的废物之一。脱硫废水中含有多种重金属离子，以及浓度极高的钙、镁、硫酸根及氯离子。传统脱硫废水处理通常采用化学沉淀法去除掉水中的各种重金属离子，但这种方法费用高，且无法有效去除废水中钙、镁离子。随我国相关环保要求的提高，传统化学沉淀法将难以为继。因此，开发脱硫废水的深度处理技术，将成为今后我国水处理领域的一个重点课题。
水中大量钙镁离子的去除，其传统处理工艺为石灰乳加纯碱处理。其原理是向水中引入碳酸根与氢氧根形成碳酸钙与氢氧化镁沉淀。由于脱硫废水中含有大量钙离子，这种方法需要消耗大量纯碱，其主要作用是向水中引入碳酸根。电厂等部门每天会向环境中排放大量烟气，这种烟气中含有15–18%浓度的二氧化碳，且温度可达80度左右。二氧化碳是造成温室效应的主要污染物，同时大量的高温烟气还会造成环境烟气热污染。烟气的节能减排也是各大电厂一直致力研究的方向。而电厂烟气中的二氧化碳恰好可以为脱硫废水提供丰富的碳酸根。此外，传统脱硫废水在处理末端通常需要通过加入盐酸中和脱硫废水中大量的氢氧根。这不仅要消耗大量盐酸，增加运行成本。而且不同于一般纯碱与石灰等化学药剂，盐酸的储存及酸液配置对设备及管路的防腐也有很好的要求，这也增加了工艺的设备费，提高了安全要求。而烟气中的二氧化碳可以代替盐酸与废水中氢氧根发生反应生成碳酸根，从而将废水pH从高碱性降低至中性范围。
发明内容
为实现脱硫废水深度处理，二氧化碳减排并减少电厂烟气热污染，本发明目的旨在提供一种脱硫废水软化的预处理装置和方法。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种脱硫废水软化的预处理装置，包括：
废水初步软化池，其为上宽下窄漏斗形，其内部设有搅拌装置及在线pH监测仪A，其底部设有污泥排污口;
废水曝气沉降池，其为上宽下窄漏斗形，其内部设有曝气装置A和在线pH监测仪B，其底部设有污泥排污口;所述曝气装置A与降温烟气支路A连接;
pH调节池，其内部设有曝气装置B和在线pH监测仪C，所述曝气装置B与降温烟气支路B连接;
其中，所述废水初步软化池的首端分别连接有石灰乳药剂投加管路和硫酸钠药剂投加管路，所述废水初步软化池的末端和所述废水曝气沉降池的首端通过废水初步软化池上清液管路连接，所述废水曝气沉降池的末端和所述pH调节池的首端通过软化废水上清液管路连接，所述pH调节池的末端通过pH调节池排水管路连接烟气换热器的首端;
烟气换热器，其末端连接换热器出水管路，所述烟气换热器顶端连接电厂排烟管路，所述烟气换热器底端连接降温烟气总管路的首端;
降温烟气总管路，其末端分别连接有降温烟气溢流管路的首端与烟气曝气管路的首端;所述降温烟气溢流管路的末端与大气连通;所述烟气曝气管路的末端经鼓风机分别连接有所述降温烟气支路A和所述降温烟气支路B。
进一步的，所述废水初步软化池底部的污泥排污口连接有排污管路A，所述废水曝气沉降池底部的污泥排污口连接有排污管路B。
进一步的，所述石灰乳药剂投加管路上设有阀门A，所述硫酸钠药剂投加管路上设有阀门B，所述排污管路A上设有阀门C，所述废水初步软化池上清液管路上设有阀门D，所述排泥管路B上设有阀门E，所述软化废水上清液管路上设有阀门F，所述pH调节池排水管路上设有阀门G，所述降温烟气溢流管路上设有阀门H，所述降温烟气支路A上设有阀门I，所述降温烟气支路B上设有阀门J。
进一步的，所述脱硫废水软化的预处理装置还包括自动控制装置，连接所述pH检测仪A、所述pH检测仪B、所述鼓风机和各阀门，并根据所述在线pH检测仪A和所述在线pH检测仪B的检测结果，控制所述鼓风机和各阀门的开闭。
进一步的，所述曝气装置A与所述曝气装置B分别位于所述废水曝气沉降池与所述pH调节池内部底端。
进一步的，所述曝气装置A与所述曝气装置B分别位于所述废水曝气沉降池与所述pH调节池内部顶端。
一种使用所述的脱硫废水软化的预处理装置脱硫废水软化的方法，包括以下步骤：
步骤1，首先将脱硫废水引入所述废水初步软化池，再打开所述阀门A，将石灰乳药剂引入所述废水初步软化池，并与脱硫废水均匀混合得到加药废水;同时，通过所述在线pH检测仪A检测所述加药废水的pH值，调节所述加药废水pH值为12.5～14时，关闭所述阀门A;
步骤2，所述步骤1完成5～40分钟后，打开所述阀门B，将硫酸钠药剂引入所述废水初步软化池，并与所述加药废水均匀混合得到混合加药废水，调节所述混合加药废水pH值为12.5～14，关闭所述阀门B，开始沉降脱硫废水;
步骤3，所述步骤2完成10～40分钟后，打开所述阀门D，向所述废水曝气沉降池中引入废水初步软化池上清液;之后关闭所述阀门D，打开所述阀门C，通过所述废水初步软化池的污泥排污口排出污泥，待排泥结束后关闭所述阀门C;同时，打开所述鼓风机与所述阀门I，向所述废水曝气沉降池中引入降温烟气并开始曝气;同时，通过所述在线pH检测仪B检测所述废水曝气沉降池中上清液的pH值，当所述上清液pH值降低至10.5～12.5时，关闭所述阀门I与鼓风机，停止曝气并使所述上清液开始沉降;
步骤4，所述步骤3完成5～40分钟后，打开所述阀门F，向所述pH调节池中引入废水曝气沉降池上清液;之后关闭所述阀门F，打开所述阀门E，通过所述废水曝气沉降池污泥排污口排出污泥，待排泥结束后关闭所述阀门E;同时，打开所述阀门J与鼓风机，向所述pH调节池中引入降温烟气并开始曝气;通过所述在线pH检测仪C检测所述pH调节池中上清液pH值，当所述上清液pH值降低至5～8时，关闭所述阀门J与鼓风机;
步骤5，打开阀门G，向所述烟气换热器中引入pH值为5～8上清液;同时向所述烟气换热器中引入高温烟气加热所述上清液，流经所述烟气换热器加热后所述上清液排出。
进一步的，所述石灰乳药剂为质量浓度为1%～30%的石灰乳乳浊液。
进一步的，所述硫酸钠药剂为质量浓度为1%～30%的硫酸钠溶液，且所述硫酸钠溶液温度为20～35℃
进一步的，所述降温烟气总管路中降温烟气温度为25～60℃。
本发明将石灰乳芒硝与电厂烟气相结合脱硫废水软化预处理装置，可以有效低成本软化燃煤电厂脱硫废水。同时，本发明将电厂外排废烟气与工业生产中的脱硫废水相结合组成的脱硫废水软化的预处理装置可以有效利用烟气中的CO2，降低燃煤电厂碳排放。本发明中用作软化的烟气经过预降温，可以有效降低烟气曝气软化过程中因烟气高温所导致大量的水分蒸发及液滴夹带，并可减少高温烟气排放带来的电厂烟气热污染。此外，本发明所述装置和方法可以将传统脱硫废水处理工艺中用盐酸调节脱硫废水pH值改为用烟气中CO2中和，从而降低了系统的设备成本，提高了系统的安全性。