CN105314773A - 一种湿法脱硫废水回收利用方法及其装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种湿法脱硫废水回收利用方法及其装置，收集石膏脱水装置后的脱硫废水进入絮凝反应器进行预处理，对脱硫废水进行中和、絮凝、软化、澄清，污泥送到污泥处理装置进行脱水；分离后的澄清水进行二级超滤、纳滤、反渗透除盐，除盐水回用于脱硫***或其它水***。除盐浓缩水为高浓度盐(NaCl)溶液，高浓度盐(NaCl)溶液通过次氯酸钠发生器直接电解含盐水制备次氯酸钠溶液，可用于水体的杀菌、消毒，达到脱硫废水的有效利用、变废为宝、回收利用的目的，可实现脱硫废水完全回收利用，实现资源的循环利用。另外，本方法对电厂其它***无影响，实用性强，投资低，实现资源的循环利用，具有广泛的推广、使用价值。

Description

一种湿法脱硫废水回收利用方法及其装置

技术领域

本发明涉及电力、冶金、化工废水、资源回收利用，节能环保技术领域，具体涉及一种湿法脱硫废水回收利用方法及其装置。

背景技术

湿法脱硫是目前世界上唯一大规模商业化应用的脱硫方式，是控制燃煤电厂二氧化硫排放的主要技术手段。石灰石一石膏湿法脱硫是目前国内外使用最广泛的一种烟气脱硫方法。

锅炉产生的烟气经电除尘器除尘后进入湿法脱硫***，在吸收塔内完成洗涤脱硫，经除雾器除去雾滴后由烟囱排入大气。在吸收塔中随着烟气洗涤不断进行，吸收剂有效成分不断消耗，生成的亚硫酸钙经强制氧化生成石膏，在吸收塔洗涤烟气时烟气中的氯化物也被洗涤溶解以及脱硫工艺用水带入的氯离子而产生氯离子在吸收液中富集。氯离子浓度的增高带来两个不利的影响：一是降低了吸收液的pH值，从而引起脱硫率的下降和CaSO₄结垢倾向的增大，石膏难于脱水；二是会对脱硫装置产生严重的腐蚀问题。脱硫***定期排放一定的脱硫废水，以维持吸收塔浆液中氯离子的浓度控制在(20000mg/l)以下。脱硫废水的水质特点：①酸性，一般pH值为4～6；②废水浊度高，悬浮物含量大(石膏颗粒、SiO₂、Al和Fe的氢氧化物)，浓度可达几万ppm。大部分的颗粒物粘性低：③含有大量重金属，如Cr、As、Cd、Pb、Hg、Cu等；④含盐量极高，废水中含有大量的Cl^-、F^-，SO₃ ^2-、SO₄ ^2-、Ca²⁺、Mg²⁺。其中氯离子Cl^-浓度高达～20000mg/l。所以脱硫废水对脱硫***管道、各种金属材料及相关动力设备有很强的腐蚀性，导致脱硫高含盐量废水的处理及回收利用非常困难。

脱硫废水的处理必须综合考虑以下指标的去除程度：①pH值；②悬浮物固体成份及含量：③重金属含量；④Ca²⁺、Mg²⁺离子结垢倾向，极高含盐量及高氯离子浓度。

国内外目前常用的脱硫废水处理方式主要有：

化学絮凝处理：目前国内大部分电厂湿法脱硫废水采用中和、絮凝、反应、沉淀、分离等方法对脱硫废水进行预处理，污泥进行压滤外运，处理后的脱硫废水一般达标排放或干灰加湿、灰场喷淋等简单回用。该方案从目前的运行效果看，处理工艺复杂，加药***庞大，基本上都达不到排放标准。处理后的废水极高含盐量及高氯离子浓度，对金属及设备的腐蚀性极强，导致处理后的脱硫废水无法回用于其它***。对于绝大多数国内电厂脱硫废水深度处理技术及回用是废水处理的一个难点课题，一直是电力企业可望而不可及的一项技术。

蒸发：个别电厂尝试脱硫废水采用二级预处理工艺，大大降低了废水中悬浮物的含量，预处理***的出水再进入深度处理***：包括蒸发+结晶工艺，通过蒸发及干燥装置可使脱硫废水分离为高品质的水(蒸汽)和固体废物，脱硫废水彻底实现了无害化。例如广东河源电厂废水处理***开创了我国脱硫废水处理技术的先河，是国内第一家采用脱硫废水“预处理+蒸发+结晶”工艺的电厂，脱硫废水处理量约20t/h，投资约～8000万元，但该方法存在投资成本和运行成本、能耗偏高的弊端，该技术未能广泛推广。

发明内容

针对上述缺陷或不足，本发明的目的在于提供一种湿法脱硫废水回收利用方法及其装置，能够对脱硫废水中悬浮物、溶解性固体、重金属、高含盐量、Ca²⁺、Mg²⁺、Cl^-、F^-离子，根据不同特性，采用不同工艺进行了分别处理，最终反渗透除盐后的淡化水回收利用，将浓缩后高含盐水制备成合格的次氯酸钠成品溶液，可用于水体的杀菌、消毒，达到脱硫废水的有效利用、变废为宝、回收利用的目的，可实现脱硫废水完全回收利用。

为达到以上目的，本发明的技术方案为：

一种湿法脱硫废水回收利用方法，包括以下步骤：

1)、收集石膏脱水装置后的脱硫废水进入中和、絮凝预处理装置，对脱硫废水进行中和、絮凝、软化、澄清、过滤，分离后的澄清水满足二级处理入口标准，污泥则送到污泥脱水装置中进行脱水；

2)、经去除重金属、悬浮物、钙、镁离子后软化的澄清水进入二级反渗透进行除盐。采用纳滤、反渗透膜处理装置，反渗透除盐后的淡化水回用于脱硫***或其它用水***，实现脱硫废水减量化。

3)、采用纳滤膜对不同价态离子的选择透过特性而实现对水的进一步软化，纳滤可以截留二价以上的离子和其他颗粒，所透过的只有水分子和一些一价的离子(如钠、钾、氯离子)。

4)、反渗透膜处理后的浓缩水为高浓度盐(NaCl)溶液，反渗透浓缩水进入次氯酸钠发生器，直接电解含盐水制备成次氯酸钠成品溶液，可用于水体的杀菌、消毒，实现资源的循环利用。

所述步骤1)中和絮凝装置采用电絮凝或化学絮凝预处理装置。

一种湿法脱硫废水回收利用装置，包括：石膏脱水***排出的脱硫废水依次进入中和、絮凝、软化装置，以及澄清装置，澄清装置的污泥输送至污泥脱水装置进行脱水。澄清装置的澄清液进入纳滤、反渗透膜处理装置，纳滤、反渗透膜处理装置除盐后的淡化水回用于脱硫***；反渗透浓缩的脱硫废水进入次氯酸钠发生器，直接电解含盐水制备成次氯酸钠成品溶液，可用于水体的杀菌、消毒，实现资源的回收利用。

所述纳滤装置采用纳滤膜对不同价态离子的选择透过特性而实现对水的进一步软化，纳滤膜可以截留二价以上的离子和其他颗粒，所透过的只有水分子和一些一价的离子(如钠、钾、氯离子)。

所述反渗透装置采用反渗透膜法进行除盐，除盐后的淡化水回用于脱硫***，实现脱硫废水减量化。反渗透浓缩的高含盐浓缩水以高浓度盐(NaCl)为主，可用于电解法制备次氯酸钠溶液。

所述次氯酸钠发生器装置，反渗透浓缩的高含盐浓缩水利用次氯酸钠发生器装置，可直接电解含盐水制备成次氯酸钠成品溶液，可用于水体的杀菌、消毒，实现资源的循环利用。

所述絮凝装置入口检测仪表包括进水压力、流量计。

所述次氯酸钠发生器装置入口设置电导率仪、流量计等检测仪表。

所述澄清装置排放的污泥则送到污泥处理装置进行脱水。

与现有技术比较，本发明的有益效果为：

本发明提供了一种湿法脱硫废水回收利用方法及其装置，本工艺方法以最优化的方式对脱硫废水中悬浮物、溶解性固体、重金属、高含盐量、Ca²⁺、Mg²⁺、Cl^-、F^-等物质根据物质特性分别进行了分离处理。首先对石膏脱水装置排出的脱硫废水进行中和、絮凝、软化、澄清、过滤，去除悬浮物，澄清水满足二级处理入口标准。二级处理采用反渗透进行除盐，二级处理对软化的澄清水进行纳滤、反渗透膜除盐处理，实现脱硫废水减量化。反渗透除盐后的淡化水回用于脱硫***；反渗透减量后的浓缩水为高浓度盐(NaCl)溶液，反渗透浓缩水进入次氯酸钠发生器，直接电解含盐水制备成次氯酸钠成品溶液，可用于水体的杀菌、消毒，实现资源的回收利用。固体废物被分离收集，高含盐水回收制备成次氯酸钠成品溶液，达到脱硫废水完全回收利用，实现脱硫废水无排放。

另外，本方法对电厂其它***无影响，实用性强，该装置工艺简单，投资成本低，实现资源的回收利用，彻底解决高含盐废水回收利用问题，具有广泛的推广、使用价值。

附图说明

图1是本发明工艺流程框图。

图中，1为脱硫吸收塔，2为石膏脱水装置，3为中和、絮凝装置，4为澄清装置，4-1为澄清装置污泥排出口，4-2为澄清装置澄清液排出口，5超滤装置，6反渗透膜处理装置，7为次氯酸钠发生器装置，8为污泥脱水装置。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做详细描述。

本发明提供了一种湿法脱硫废水回收利用方法，包括以下步骤：

1)、收集石膏脱水装置后的脱硫废水进入中和、絮凝预处理装置，对脱硫废水进行中和、絮凝、软化、澄清、过滤，分离后的澄清水满足二级处理入口标准，污泥则送到污泥脱水装置中进行脱水；

絮凝装置中通过添加碱、络合剂、絮凝剂、助凝剂，调整pH值，可去除废水中悬浮物、重金属、软化水体、调节水质。

通过添加中和剂，将部分酸根、卤族离子中和为相应的无机盐，将使部分重金属以胶体的形式完全沉淀出来，废水中和后的弱碱性氛围，有利于进一步针对重金属离子进行络合与结晶沉淀。

不引入硬度阳离子，同时可以去除水中的暂时硬度。

其中，所述絮凝装置采用电絮凝或化学絮凝装置。具体的，电凝聚又称电絮凝，就是在外电压作用下，利用可溶性阳极产生大量阳离子，对胶体废水进行凝聚沉淀。通常选用铁或铝作为阳极材料，将金属电极(如铝)置于被处理的水中，然后通以直流电，此时金属阳极发生氧化反应。产生的铝离子在水中水解、聚合，生成一系列多核水解产物而起凝聚作用，其过程和机理与化学混凝法基本相同。同时，在电凝聚器中阴极上产生的新生态的氢，其还原能力很强，可与废水中的污染物起还原反应，或生成氢气。在阳极上也可能有氧气放出。氢气和氧气以微气泡的形式出现，在水处理过程中与悬浮颗粒接触可获得良好的粘附性能，从而提高水处理效率。总之，电凝聚处理原水和废水是多种过程的协同作用，悬浮物在这些作用下易被除去。污泥则送到污泥脱水装置中进行脱水。

2)、经过中和、絮凝预处理(中和、除重、除固)一级处理后的废水，其水中pH值、SS、重金属等杂质已经完全去除，水中离子以氯离子及钠离子为主。经去除重金属、悬浮物、钙、镁离子后软化的澄清水满足二级处理入口标准，进入纳滤、反渗透装置，二级处理采用反渗透进行除盐。反渗透除盐后的淡化水回用于脱硫***。

本步骤中，纳滤与反渗透联合使用的技术俗称——双膜法，纳滤装置采用纳滤膜对不同价态离子的选择透过特性而实现对水的进一步软化，纳滤膜可以截留二价以上的离子和其他颗粒，所透过的只有水分子和一些一价的离子(如钠、钾、氯离子)。采用反渗透膜法进行除盐，反渗透膜法对钠离子、钾离子、氯离子的脱盐率超过了98％。反渗透膜除盐后，淡水回用至脱硫***。反渗透膜处理后的浓缩水为高浓度盐(NaCl)溶液，反渗透浓缩水进入次氯酸钠发生器进行处理。

3)、经纳滤、反渗透浓缩装置减量后的浓缩水，为高浓度盐(NaCl)溶液，浓缩水进入次氯酸钠发生器，直接电解含盐水制备成合格的次氯酸钠成品溶液，可用于水体的杀菌、消毒，实现资源的回收利用。达到脱硫废水完全回收利用的目的。

本步骤中，次氯酸钠发生器，通过稀盐水计量投加入电解槽，通过硅整流器接通阴阳极直流电源电解生成次氯酸钠。

如图1所示，本发明提供了一种湿法脱硫废水回收利用装置，包括：***依次连接的石膏脱水***(2)排出的废水，中和、絮凝、软化装置(3)，以及澄清装置(4)，澄清装置(4)的污泥排出口(4-1)污泥排入污泥脱水装置(8)进行脱水；澄清装置(4)的澄清液排出口(4-2)进入纳滤装置(5)、反渗透膜处理装置(6)，反渗透膜处理装置(6)除盐后的淡化水回用于脱硫***，反渗透浓缩水进入次氯酸钠发生器装置(7)，直接电解含盐水制备成合格的次氯酸钠成品溶液。

其中，中和、絮凝装置(3)入口检测仪表包括进水压力、流量计、进水pH值、进水电导率仪；次氯酸钠发生器装置(7)入口设置电导率仪、流量计等检测仪表。

需要说明的是，整套湿法脱硫废水回收利用装置控制***由计算机，可编程控制器PLC及其执行机构和检测仪表组成。使用时可以根据废水的负荷变化、废水的盐度、浊度而设定不同的参数，使之达到最佳运行效果。检测仪表包括进水压力、进水流量计；出水浊度计、出水盐度计、电导率等测量单元。

综上所述

本发明一种湿法脱硫废水回收利用装置是新开发的一种独特的高含盐脱硫废水回收工艺方法，本工艺方法针对湿法脱硫废水中悬浮物、溶解性固体、重金属、高含盐量、Ca²⁺、Mg²⁺、Cl^-、F^-离子，根据不同特性，采用不同工艺进行了分别处理，最终反渗透除盐后的淡化水回收利用，将浓缩后高含盐水制备成合格的次氯酸钠成品溶液，可用于水体的杀菌、消毒，达到脱硫废水的有效利用、变废为宝、回收利用的目的，可实现脱硫废水完全回收利用。整套装置对电厂其它***无影响，投资较小，实用性强，具有广泛的推广、使用价值。

湿法脱硫废水深度处理回收利用技术的应用，为所有石灰石湿法烟气脱硫工艺提供了实现脱硫废水经预处理后，高含盐量、高氯离子的废水高效低成本脱盐处理技术，实现了电厂脱硫废水真正意义上的完全回收利用、无脱硫废水排放。

Claims (10)

1.一种湿法脱硫废水回收利用方法及其装置，其特征在于，包括以下步骤：

1)、收集石膏脱水装置后的脱硫废水进入中和、絮凝预处理装置，对脱硫废水进行中和、絮凝、软化、澄清、过滤，分离后的澄清水满足二级处理入口标准，污泥则送到污泥脱水装置中进行脱水；

2)、经去除重金属、悬浮物、钙、镁离子后软化的澄清水进入二级反渗透进行除盐。采用纳滤、反渗透膜处理装置，反渗透除盐后的淡化水回用于脱硫***或工业水***，实现脱硫废水减量化。

3)、采用纳滤膜对不同价态离子的选择透过特性而实现对水的进一步软化，纳滤可以截留二价以上的离子和其他颗粒，所透过的只有水分子和一些一价的离子(如钠、钾、氯离子)。

4)、反渗透除盐后的淡化水回用于脱硫***或工业水***，反渗透膜处理后的浓缩水为高浓度盐(NaCl)溶液，反渗透浓缩水进入次氯酸钠发生器，直接电解含盐水制备成次氯酸钠成品溶液，可用于水体的杀菌、消毒，实现资源的循环利用。

2.根据权利要求1所述的湿法脱硫废水回收利用装置，其特征在于，所述絮凝装置采用电絮凝或化学絮凝。

3.一种湿法脱硫废水回收利用装置，其特征在于，包括：石膏脱水***(2)、中和、絮凝、软化装置(3)、澄清装置(4)、纳滤装置(5)、反渗透膜处理装置(6)、次氯酸钠发生器装置(7)、污泥脱水装置(8)；石膏脱水***(2)排出的脱硫废水进入中和、絮凝、软化装置(3)，然后通过澄清装置(4)进行固液分离，澄清装置(4)的污泥排出口(4-1)污泥排入污泥脱水装置(8)进行脱水；澄清装置(4)的澄清液排出口(4-2)进入纳滤装置(5)，经纳滤进一步软化后的盐水进入反渗透膜处理装置(6)，反渗透膜处理装置(6)除盐后的淡化水回用于脱硫***(1)，反渗透的高含盐浓缩水进入次氯酸钠发生器装置(7)，制备成合格的次氯酸钠溶液成品，可用于水体的杀菌、消毒。

4.根据权利要求3所述的湿法脱硫废水回收利用装置，其特征在于，所述絮凝装置(3)，对脱硫废水进行中和、絮凝、澄清、过滤，软化去除硬度，分离后的澄清水满足二级处理入口标准。

5.根据权利要求3所述的湿法脱硫废水回收利用装置，其特征在于，所述澄清装置(4)，采用机械加速澄清池或其它型式澄清池，进行固液分离。

6.根据权利要求3所述的湿法脱硫废水回收利用装置，其特征在于，所述纳滤装置(5)、采用纳滤膜对不同价态离子的选择透过特性而实现对水的进一步软化，纳滤膜可以截留二价以上的离子和其他颗粒，所透过的只有水分子和一些一价的离子(如钠、钾、氯离子)。

7.根据权利要求3所述的湿法脱硫废水回收利用装置，其特征在于，反渗透膜处理装置(6)，对经纳滤后软化的澄清水采用反渗透膜法进行除盐，除盐后的淡化水回用于脱硫***，实现脱硫废水减量化。反渗透浓缩的高含盐浓缩水以高浓度盐(NaCl)为主，可用于电解法制备次氯酸钠溶液。

8.根据权利要求3所述的湿法脱硫废水回收利用装置，其特征在于，次氯酸钠发生器装置(7)，反渗透浓缩的高含盐浓缩水利用次氯酸钠发生器装置，可制备成次氯酸钠成品溶液。

9.根据权利要求4所述的湿法脱硫废水回收利用装置，其特征在于，所述絮凝装置(3)入口处设置进水压力以及流量的检测仪表，进水pH值、进水电导率仪；次氯酸钠发生器装置(7)入口设置电导率仪、流量计等检测仪表。

10.根据权利要求3所述的湿法脱硫废水回收利用装置，其特征在于，所述澄清装置(4)排放的污泥则送到污泥处理装置(8)进行脱水。污泥处理装置(8)采用板框式压滤机或离心脱水机。