申请日2014.09.24
公开(公告)日2015.03.04
IPC分类号C02F9/10
摘要
本实用新型公开了一种电厂脱硫废水零排放处理系统，包括顺次连通的预处理设备、蒸发浓缩设备和蒸发结晶设备，所述预处理设备包括沉淀浓缩池，污泥脱水机以及顺次连接的原水沉淀池、一级软化反应器、二级软化反应器和软化沉淀池;所述蒸发浓缩设备包括顺次连通的自动反清洗过滤器、板式预热器、除气器以及降膜蒸发器;所述蒸发结晶设备包括顺次连通的浓液罐、结晶加热器和结晶器。本实用新型的脱硫水处理系统结构合理，设计紧密，通过对脱硫废水的预处理、蒸发浓缩和蒸发结晶处理，最终产物仅为蒸馏水和结晶盐，从而减少了有害物的排放，降低了能耗，实现了脱硫废水的零排放目标。
权利要求书
1.一种电厂脱硫废水零排放处理系统，其特征在于：包括顺次连通的预处理设备、蒸发浓缩设备和蒸发结晶设备，所述预处理设备包括沉淀浓缩池，污泥脱水机以及顺次连接的原水沉淀池、一级软化反应器、二级软化反应器和软化沉淀池，所述一级软化反应器依次连通有氢氧化钙搅拌罐和氢氧化钙储罐，所述二级软化反应器连接有相互连通的絮凝剂搅拌罐、絮凝剂储罐以及碳酸钠搅拌罐、碳酸钠储罐;所述蒸发浓缩设备包括顺次连通的自动反清洗过滤器、板式预热器、除气器以及降膜蒸发器，所述降膜蒸发器还连接有蒸发器冷凝水罐、洗气罐和蒸汽压缩机;所述蒸发结晶设备包括顺次连通的浓液罐、结晶加热器和结晶器，所述浓液罐还连接有结晶盐脱水机，所述结晶加热器还连接有加热器冷却罐，所述结晶器还连接有大气冷凝器。
2.根据权利要求1所述的一种电厂脱硫废水零排放处理系统，其特征在于：所述原水沉淀池和软化沉淀池分别与沉淀浓缩池连通，所述沉淀浓缩池与污泥脱水机连通，所述污泥脱水机同样与原水沉淀池连通。
3.根据权利要求1所述的一种电厂脱硫废水零排放处理系统，其特征在于：所述自动反清洗过滤器与板式预热器之间还设有阻垢剂搅拌罐和盐酸罐。
4.根据权利要求1所述的一种电厂脱硫废水零排放处理系统，其特征在于：所述降膜蒸发器与管外蒸汽换热产生的蒸汽依次经过洗气罐和蒸汽压缩机后流入到降膜蒸发器的壳侧。
5.根据权利要求1所述的一种电厂脱硫废水零排放处理系统，其特征在于：所述蒸发器冷凝水罐通过泵与洗气罐连通，所述洗气罐通过泵与板式预热器连通。
6.根据权利要求1所述的一种电厂脱硫废水零排放处理系统，其特征在于：所述结晶器通过蒸汽引射器与所述结晶加热器连接。
7.根据权利要求1所述的一种电厂脱硫废水零排放处理系统，其特征在于：所述软化沉淀池的输出端与自动反清洗过滤器的输入端连接。
8.根据权利要求1所述的一种电厂脱硫废水零排放处理系统，其特征在于：所述降膜蒸发器的输出端经泵与浓液罐连接;所述加热器冷凝水罐与蒸发器冷凝水罐连通。
说明书
一种电厂脱硫废水零排放处理系统
技术领域
本实用新型涉及环保行业，具体涉及一种用于电厂脱硫废水及其他高盐度、高硬度工业废水的零排放处理系统。
背景技术
“零排放”定义为工矿企业不向坏境排放任何废水，工业废水全部回用。随着工业化程度越来越高，工业用水和废水的排放量也越来越大，对生态环境造成的危害也越严重。同时，有些地区严重缺水，成为对社会经济持续发展的制约。面对这样严峻的局势，一些工业发达的国家，对某些地区的工矿企业，实施废水“零排放”。
目前对于电厂脱硫废水的处理方法主要有化学软化+超滤+反渗透、化学软化+多效蒸发，通过实践证明这些技术主要存在以下缺点：
化学软化+超滤+反渗透方法对进水水质的硬度、悬浮物、盐度、浊度等指标均有较高要求，前处理要求高、工艺复杂;产品使用寿命短，更换成本高;反渗透只能回收60%左右的废水，产生的浓水仍需要其他方法处理，不能达到零排放的要求。
化学软化+多效蒸发方法存在的主要问题是：化学软化后的废水硬度一般在20～300mg/L(以CaCO3计)，随着蒸发的进行，钙、镁离子的碳酸盐、硫酸盐、磷酸盐等会逐渐结晶析出，并附着在蒸发壁面上，在蒸发器和管路系统中将会形成严重的结垢。根据实践，该条件下，蒸发器运行2～4个月，就需要停机清垢，导致生产不能连续性进行;多效蒸发相比单效蒸发而言，蒸汽消耗量有所降低，但随着国内蒸汽价格上涨，系统运行费用仍然很高;运行过程需要不断加入新鲜蒸汽，对于一些没有富余蒸汽的企业，还需要额外增加蒸汽供给，增加项目建设成本。
采用石灰石膏法脱硫的电厂脱硫废水全盐量(TDS)一般在20000～50000mg/L，其中氯离子约15000mg/L、硫酸根约2000mg/L、钠离子1500～6000mg/L，总硬度约10000～20000 mg/L(以CaCO3计)，悬浮物20000～60000 mg/L，废水中还含有少量的汞、镉、铅等重金属离子，如果在烟气脱硫系统上游，配备了选择性催化还原(SCR)系统，则废水内也有可能存在未反应的氨。脱硫废水具有高含盐、高硬度的特点，零排放处理难度很高，电厂脱硫废水零排放工艺需要解决的关键性问题包括：
1.分离废水中的悬浮物和盐分，形成固体废弃物，产生纯净的、可以回用的水;
2.减少蒸汽、电力等能源消耗，降低运行成本;
3.降低蒸发、结晶系统的结垢趋势，增加连续运行周期。
实用新型内容
实用新型目的：本实用新型的目的是为了解决现有技术中的不足，提供一种结构紧凑，设计合理，可降低废水对设备腐蚀并提高换热效率、降低能耗、减少污染、降低系统能源消耗，最终实现脱硫废水零排放目标的电厂脱硫废水零排放处理系统。
技术方案：本实用新型所述的一种电厂脱硫废水零排放处理系统，包括顺次连通的预处理设备、蒸发浓缩设备和蒸发结晶设备，所述预处理设备包括沉淀浓缩池，污泥脱水机以及顺次连接的原水沉淀池、一级软化反应器、二级软化反应器和软化沉淀池，所述一级软化反应器依次连通有氢氧化钙搅拌罐和氢氧化钙储罐，所述二级软化反应器连接有相互连通的絮凝剂搅拌罐、絮凝剂储罐以及碳酸钠搅拌罐、碳酸钠储罐;所述蒸发浓缩设备包括顺次连通的自动反清洗过滤器、板式预热器、除气器以及降膜蒸发器，所述降膜蒸发器还连接有蒸发器冷凝水罐、洗气罐和蒸汽压缩机;所述蒸发结晶设备包括顺次连通的浓液罐、结晶加热器和结晶器，所述浓液罐还连接有结晶盐脱水机，所述结晶加热器还连接有加热器冷却罐，所述结晶器还连接有大气冷凝器。
进一步优化，所述原水沉淀池和软化沉淀池分别与沉淀浓缩池连通，所述沉淀浓缩池与污泥脱水机连通，所述污泥脱水机同样与原水沉淀池连通。
进一步优化，所述自动反清洗过滤器与板式预热器之间还设有阻垢剂搅拌罐和盐酸罐。
进一步优化，所述降膜蒸发器与管外蒸汽换热产生的蒸汽依次经过洗气罐和蒸汽压缩机后流入到降膜蒸发器的壳侧。
进一步优化，所述蒸发器冷凝水罐通过泵与洗气罐连通，所述洗气罐通过泵与板式预热器连通。
进一步优化，所述结晶器通过蒸汽引射器与所述结晶加热器连接。
进一步优化，所述软化沉淀池的输出端与自动反清洗过滤器的输入端连接。
进一步优化，所述降膜蒸发器的输出端经泵与浓液罐连接;所述加热器冷凝水罐与蒸发器冷凝水罐连通。
有益效果：本实用新型具有如下有益效果：
(1)采用石灰纯碱法软化脱硫废水，经软化、絮凝、沉淀后废水硬度降低至15～30mg/L;
(2)采用石灰纯碱法软化的脱硫废水碱度较高，蒸发或结晶时易产生碳酸盐结垢，所以，蒸发浓缩前加入盐酸，调整废水pH值在5～6之间，经板式预热器加热后，可在除气器中脱除溶解在废水中的二氧化碳、溶解氧和其他不凝性气体，减少蒸发、结晶过程碳酸盐结垢的形成，同时，降低废水对设备的腐蚀性并提高换热效率;
(3)系统启动时，在蒸发器中加入适量CaSO4晶种，利用晶种结构与垢物相同，晶体表面对垢物的亲和力较管道材料壁面大的原理，使蒸发过程中析出的硫酸钙分子优先附着在悬浮的硫酸钙晶体上，及时消除溶液中硫酸钙的过饱和度，从而避免硫酸钙在换热管壁上的成核及生长，减少蒸发、结晶过程硫酸钙结垢形成。硫酸钙晶种的存在，可增强废水流过管壁时对管壁的冲刷作用，减少垢类在管壁的附着;
(4)蒸发浓缩过程，脱硫废水在加热面上沸腾形成大量的气泡时，水蒸发成汽后，废水中盐分全部结晶沉淀，所以，气泡所在的加热面上有一圆环形盐结晶，汽泡越大则圆环形结晶越大越厚。汽泡脱离加热面后，水只能把圆环形盐结晶中容易溶解的盐分再溶解一部分，这样每生成一个汽泡便产生盐垢，加热面上不断产生汽泡，就堆积形成了一层水垢。 通过控制蒸发过程传热温差，使其在2.5～5℃之间，蒸发过程比较温和，避免废水剧烈沸腾，从而有效减少盐垢形成;
(5)蒸发浓缩过程，生成的二次蒸汽经蒸汽压缩机压缩，压力、温度升高，热焓增加，然后送到蒸发器的加热室当作加热蒸汽使用，加热脱硫废水，而加热蒸汽本身则冷凝成水。这样，原来要废弃的蒸汽就得到了充分的利用，回收潜热，提高热效率，同时，减少了对外部加热及冷却资源的需求，降低能耗，减少污染;
(6)蒸发结晶过程，采用强制循环结晶器，废水在结晶加热器中被加热升温，但不发生蒸发和结晶，同时，由于废水在加热器中保持较高的流速，降低了管内结垢的可能性。
(7)蒸发结晶过程，产生的二次蒸汽中约30～45%的比例可通过蒸汽引射器增压后作为结晶加热器的热源，减少了生蒸汽的使用量，降低系统能源消耗;
(8)整个系统中，所需要的冷却水均可使用系统自身产生的蒸馏水，不需要外界供给冷却水，系统运行过程完全不需要消耗淡水资源;
(9)通过上述1、2、3、4、6条款的有益效果，有效减少了系统中结垢的形成，提高了系统运行效率，清洗周期可以达到2年甚至更长时间;
(10)脱硫废水进入系统后，经一系列处理流程，最终产物为蒸馏水和结晶盐，实现了脱硫废水零排放的目标，完全避免了脱硫废水对环境的污染;产生的高质量蒸馏水，可供企业回用，减少企业对淡水资源的消耗;
(11)进行蒸发浓缩时，废水含盐量较低，沸点温升相对较小，使用机械式蒸汽再压缩工艺(MVR)进行蒸发浓缩的能耗相对较小。蒸发结晶时，溶液处于饱和状态，沸点温升达到最大值，不适合继续使用MVR工艺，使用热力式蒸汽再压缩工艺(TVR)蒸发结晶相当于2～3效多效蒸发的节能效果，且系统更简单、造价更低。结合MVR和TVR两种工艺，分段实现蒸发浓缩和蒸发结晶，有效控制了系统运行能耗，处理1吨脱硫废水需要的能耗为15～35kWh电量和0.085～0.14吨蒸汽。