申请日 20200903
公开（公告）日 20201110
IPC分类号 C02F9/04; C02F9/10
摘要
本发明涉及一种防脱硫废水浓缩系统结垢的方法和装置，方法包括以下步骤：1）将预处理的脱硫废水注入混合器，同时向混合器中投加螯合剂乙二胺四乙酸四钠，将脱硫废水和螯合剂充分混合均匀；投加乙二胺四乙酸四钠与脱硫废水中致垢离子的摩尔比为1：1；2）混合物注入浓缩系统，经浓缩处理；3）制得的浓缩液注入冷却器，冷却至常温，并在冷却器中投加酸液调节pH；使浓缩液中的络合物释放全部致垢离子；同时螯合剂生成难溶于水的白色结晶颗粒乙二胺四乙酸析出；4）浓缩液注入分离器中，分离出乙二胺四乙酸和致垢离子液；乙二胺四乙酸晶体送至混合器回用。还涉及一种防脱硫废水浓缩系统结垢的装置。本发明可以防浓缩系统结垢。
权利要求书
1.一种防脱硫废水浓缩系统结垢的方法，其特征在于，包括以下步骤：
1）将预处理的脱硫废水注入混合器，同时向混合器中投加螯合剂乙二胺四乙酸四钠，将脱硫废水和螯合剂充分混合均匀形成含有络合物混合物；投加乙二胺四乙酸四钠与脱硫废水中致垢离子的摩尔比为1：1；
2）所述混合物注入浓缩系统，经浓缩处理，制得浓缩液和工业可回用的淡水；
3）制得的浓缩液注入冷却器中，冷却至常温，并在冷却器中投加酸液调节pH；使浓缩液中的络合物释放全部致垢离子，将其还原成脱硫废水中的原始赋存形态；同时螯合剂生成难溶于水的白色结晶颗粒乙二胺四乙酸析出；
4）浓缩液注入分离器中，分离出乙二胺四乙酸和致垢离子液；致垢离子液送至浓缩液箱进一步固化处理；乙二胺四乙酸晶体送至混合器回用；回用时，先投加碱液，调节pH至中性及以上，使乙二胺四乙酸充分溶解；再补充投加乙二胺四乙酸四钠，至满足乙二胺四乙酸四钠与脱硫废水中致垢离子的摩尔比为1：1。
2.根据权利要求1所述的防脱硫废水浓缩系统结垢的方法，其特征在于：所述致垢离子为钙、镁、锶、钡等的离子形态。
3.根据权利要求2所述的防脱硫废水浓缩系统结垢的方法，其特征在于：步骤1）中，乙二胺四乙酸四钠与脱硫废水在混合器中混合时间为20-30min。
4.根据权利要求3所述的防脱硫废水浓缩系统结垢的方法，其特征在于：所述浓缩系统，为热浓缩系统、膜浓缩系统或基于载气蒸馏机理的浓缩系统；热浓缩系统，为多效蒸发器、机械蒸汽压缩蒸发器、热力蒸汽压缩蒸发器或强制循环蒸发器；膜浓缩系统，为高压反渗透系统、正渗透系统、膜蒸馏系统、电渗析系统或震动膜系统；所述分离系统为重力分离系统、离心分离系统、电泳分离系统或旋流分离系统。
5.根据权利要求4所述的防脱硫废水浓缩系统结垢的方法，其特征在于：步骤4）中，所用碱液为NaOH。
6.根据权利要求5所述的防脱硫废水浓缩系统结垢的方法，其特征在于：步骤3）中，所用酸液为盐酸或硫酸，pH调节至pH≤2。
7.根据权利要求5所述的防脱硫废水浓缩系统结垢的方法，其特征在于：步骤3）中，所用酸液为草酸，pH调节至pH≤5。
8.适用于权利要求1所述方法的防脱硫废水浓缩系统结垢的装置，其特征在于：包括混合器、浓缩系统、产水箱、冷却器、分离器、螯合剂回用箱和浓缩液箱；混合器出口连接浓缩系统入口，浓缩系统分别连接产水箱和冷却器入口，冷却器出口连接分离器入口，分离器出口分别连接螯合剂回用箱和浓缩液箱；所述混合器内设有浊度仪、pH计和电导仪；所述混合器设有入口用于输入脱硫废水、螯合剂和碱液，所述冷却器设有入口用于输入酸液。
9.根据权利要求8所述的防脱硫废水浓缩系统结垢的装置，其特征在于：所述分离器为重力分离器，重力分离器为上大下小的圆锥台形，重力分离器的中部横向设有多孔板；重力分离器设有致垢离子液虹吸管和浓缩液输入管，二者穿过所述多孔板，浓缩液输入管设于多孔板中心位置，浓缩液输入管的出口位于多孔板下方，致垢离子液虹吸管的入口设于重力分离器底部，重力分离器顶部设置有螯合剂溢流管或溢流口；浓缩液输入管的入口连接冷却器出口，用于将浓缩液输送至多孔板下部；致垢离子液虹吸管的出口连接浓缩液箱。
10.根据权利要求9所述的防脱硫废水浓缩系统结垢的装置，其特征在于：所述冷却器为开式机械通风冷却塔，冷却器内设有温度传感器和pH计；混合器、浓缩系统、冷却器、分离器由防腐材料制成，所述防腐材料为316L不锈钢、2205双向不锈钢或乙烯基树脂玻璃钢。
说明书
一种防脱硫废水浓缩系统结垢的方法和装置
技术领域：
本发明属于火力发电技术领域，涉及一种防脱硫废水浓缩系统结垢的方法和装置。
背景技术：
国内外普遍采用预处理—软化—浓缩—末端固化工艺处理脱硫废水，并实现脱硫废水零排放。其中，软化是控制零排放系统结垢的主要工艺措施。软化的主要目的是去除钙镁锶钡等致垢离子，从而控制零排放系统结垢。
脱硫废水主要软化工艺包括化学软化和膜法软化。
脱硫废水经软化后，去除了多种致垢离子，成为一种富含多种盐分的高盐废水。
软化工艺段产水通过浓缩减量，其产水回用，以达到节水目的，同时提高浓缩液的盐分浓度，以便进一步固化处理。
国内外采用的浓缩减量技术主要有：热浓缩和膜浓缩两类，其中，主要热浓缩工艺有：多效蒸发（MED）、机械蒸汽压缩蒸发（MVR）、热力蒸汽压缩蒸发（TVR）、强制循环蒸发器等；主要膜浓缩工艺有：高压反渗透（RO）、正渗透（FO）、膜蒸馏（MD）、电渗析（ED）以及震动膜等。由于这些致垢离子的硫酸盐、碳酸盐溶解度极低，且具有反向溶解的特性（即：在较高温度下具有较低的溶解度），而浓缩减量工艺又持续大幅度提高致垢离子钙镁锶钡等的浓度，因此，无论热浓缩还是膜浓缩工艺，均存在伴随浓缩工艺而产生的严重的结垢倾向，导致系统能效大幅度下降，并需要定期清洗致垢物，成为影响系统正常运行的重要因素之一。
发明内容：
为了防浓缩系统结垢影响浓缩效果，本发明提供一种防脱硫废水浓缩系统结垢的方法。
本发明还提供一种防脱硫废水浓缩系统结垢的装置。
本发明的技术方案如下：
一种防脱硫废水浓缩系统结垢的方法，包括以下步骤：
1）将预处理的脱硫废水注入混合器，同时向混合器中投加螯合剂乙二胺四乙酸四钠，将脱硫废水和螯合剂充分混合均匀形成含有络合物混合物；投加乙二胺四乙酸四钠与脱硫废水中致垢离子的摩尔比为1：1；
2）所述混合物注入浓缩系统，经浓缩处理，制得浓缩液和工业可回用的淡水；
3）制得的浓缩液注入冷却器中，冷却至常温，并在冷却器中投加酸液调节pH；使浓缩液中的络合物释放全部致垢离子，将其还原成脱硫废水中的原始赋存形态；同时螯合剂生成难溶于水的白色结晶颗粒乙二胺四乙酸析出；
4）浓缩液注入分离器中，分离出乙二胺四乙酸和致垢离子液；致垢离子液送至浓缩液箱进一步固化处理；乙二胺四乙酸晶体送至混合器回用；回用时，先投加碱液，调节pH至中性及以上，使乙二胺四乙酸充分溶解；再补充投加乙二胺四乙酸四钠，至满足乙二胺四乙酸四钠与脱硫废水中致垢离子的摩尔比为1：1。
进一步的，所述致垢离子为钙、镁、锶、钡的离子形态。
进一步的，步骤1）中，乙二胺四乙酸四钠与脱硫废水在混合器中混合时间为20-30min。
进一步的，所述浓缩系统，为热浓缩系统、膜浓缩系统或基于载气蒸馏机理的浓缩系统；热浓缩系统，为多效蒸发器、机械蒸汽压缩蒸发器、热力蒸汽压缩蒸发器或强制循环蒸发器；膜浓缩系统，为高压反渗透系统、正渗透系统、膜蒸馏系统、电渗析系统或震动膜系统；所述分离系统为重力分离系统、离心分离系统、电泳分离系统或旋流分离系统。
进一步的，步骤4）中，所用碱液为NaOH。
进一步的，步骤3）中，所用酸液为盐酸或硫酸，pH调节至pH≤2。
进一步的，步骤3）中，所用酸液为草酸，pH调节至pH≤5。
一种防脱硫废水浓缩系统结垢的装置，包括混合器、浓缩系统、产水箱、冷却器、分离器、螯合剂回用箱和浓缩液箱；混合器出口连接浓缩系统入口，浓缩系统分别连接产水箱和冷却器入口，冷却器出口连接分离器入口，分离器出口分别连接螯合剂回用箱和浓缩液箱；所述混合器内设有浊度仪、pH计和电导仪；在混合器输入脱硫废水、螯合剂和碱液，在冷却器输入酸液。
进一步的，所述分离器为重力分离器，重力分离器为上大下小的圆锥台形，重力分离器的中部横向设有多孔板；重力分离器设有致垢离子液虹吸管和浓缩液输入管，二者穿过所述多孔板，浓缩液输入管设于多孔板中心位置，浓缩液输入管的出口位于多孔板下方，致垢离子液虹吸管的入口设于重力分离器底部，重力分离器顶部设置有螯合剂溢流管或溢流口；浓缩液输入管的入口连接冷却器出口，用于将浓缩液输送至多孔板下部；致垢离子液虹吸管的出口连接浓缩液箱。
进一步的，所述冷却器为开式机械通风冷却塔，冷却器内设有温度传感器和pH计；混合器、浓缩系统、冷却器、分离器由防腐材料制成，所述防腐材料为316L不锈钢、2205双向不锈钢或乙烯基树脂玻璃钢。
本发明基于螯合机理，控制脱硫废水浓缩系统结垢，属于一种脱硫废水浓缩系统中控制结垢的措施，可用于各种含有致垢离子的废水处理中控制结垢。本发明控制脱硫废水浓缩系统结垢，通过向拟处理的脱硫水中加入螯合剂，使拟处理脱硫废水中的致垢离子钙镁锶钡等与螯合剂结合。本申请利用金属螯合剂乙二胺四乙酸四钠易溶于水、螯合能力强、性能稳定的特性，在脱硫废水浓缩过程中，通过其与致垢离子螯合生成高溶解度、非致垢的络合物，控制致垢离子在浓缩过程中的结垢倾向，解决各种浓缩系统运行中的结垢问题，并使所生成的络合物保留在浓缩液中。通过降低浓缩液的pH值和温度，使浓缩液中的络合物释放全部致垢离子，并将其还原成水体中的原始赋存形态；使螯合剂生成难溶于水的白色结晶颗粒乙二胺四乙酸析出；通过重力分离，获得乙二胺四乙酸回用于所述工艺过程；所得几乎不含螯合剂、但富含盐分和致垢离子的浓缩液进一步固化处理。
本发明相比现有技术具有如下技术效果：
1）本发明的防脱硫废水浓缩系统结垢的方法，无需对脱硫废水进行软化，对于富含高浓度的致垢离子的脱硫废水，无需投资建设大型软化工艺设备；无需投加大量化学软化药剂；无需处置大量软化污泥；大幅节省了软化设备和构筑物投资，软化药剂、软化污泥费用，以及软化设备的运行和维护费用。
2）本发明的防脱硫废水浓缩系统结垢的方法，可广泛应用于富含致垢离子废水的各种浓缩系统，包括但不限于脱硫废水。并且由于所生成络合物的非致垢性、高溶解度，可将富含致垢离子的废水浓缩至极高的浓度，接近盐度饱和，即至盐分不产生结晶析出，大幅降低后续固化工艺的投资和运行费用。
3）相比于传统的化学软化工艺，本发明的防脱硫废水浓缩系统结垢的方法，可将脱硫废水的软化成本降低至传统的化学软化工艺的大约10%，具有显著的经济效益。
4）本发明的防脱硫废水浓缩系统结垢的方法，可极大地延长各种浓缩系统的清洗周期，甚至在一个3-5年的检修周期内不需要清洗，从而大幅度降低清洗费用。
5）本发明的防脱硫废水浓缩系统结垢的装置，无需投资建设大型软化工艺设备，大幅节省了软化设备和构筑物投资以及软化设备的运行和维护费用。
6）本发明的防脱硫废水浓缩系统结垢的装置，可极大地延长各种浓缩系统的清洗周期，甚至在一个3-5年的检修周期内不需要清洗，从而大幅度降低清洗费用。
发明人 （王文飚;薛庆堂;杨希刚;蔡培;李洪峰;韩松;倪斌;）