CN105461143A - 一种电厂脱硫废水膜法浓缩工艺及设备 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种电厂脱硫废水膜法浓缩工艺，脱硫废水在调节池中调节水量和水质后在1号反应池内与石灰反应，以混凝液状态进入2号反应池内与纯碱反应后以混凝液状态进入浓缩水箱；浓缩水箱里的废水提升到UF膜组件，过滤后的产水进入中和池，并用工业级盐酸调节酸碱度，浓水回流至浓缩水箱；在中和池调好酸碱度的超滤产水由泵打入一级RO膜组件进行浓缩，得到的浓水由泵打入二级RO膜组件再浓缩后的浓水进入蒸发器，二级RO膜组件产水回流至一级RO膜组件处理，一级RO膜组件产水和蒸发器冷凝水回用于生产工艺药剂调浆。本发明公开一种电厂脱硫废水膜法浓缩设备。本发明可以提高脱硫废水浓缩效果，降低化学药剂和运行费用，达到零排放要求。

Description

一种电厂脱硫废水膜法浓缩工艺及设备
技术领域
本发明涉及电厂脱硫废水处理技术领域，尤其是指一种电厂脱硫废水膜法浓缩工艺及设备。
背景技术
在火力发电的脱硫技术中，石灰石/石膏湿法烟气脱硫工艺技术成熟，应用最为广泛，但用该法进行脱硫时会排出一部分吸收塔浆液作为脱硫废水。脱硫废水中含有大量的悬浮物、Cl-、F-、SO4 2-、Ca2+、Mg2+等物质，同时含有微量的重金属离子，污染性强。
现有技术中，电厂脱硫废水常规处理方法为化学沉淀法，操作较简单，但效果不稳定，占地面积大，且会产生大量无机泥，污泥处理费用较高。随着环保要求越来越严格，常规处理方法已不能满足要求，而膜技术是一种无相变的高效分离技术，能够实现废水的低成本净化、脱盐。
申请号为201220611598.4公开一种脱硫废水膜法处理回收***，加药预处理脱硫废水后进行纳滤分盐，纳滤产水进入反渗透浓缩后得到的产水再进入反渗透浓缩，两次的反渗透浓水都进入蒸发器处理，但浓水量偏多，处理费用高，且加药量较大，成本较高。其加药过量混凝沉淀得到上清液再过膜，需要沉淀池、多介质过滤等环节，PAC/PAM（絮凝剂）对膜性能的影响较大，且加药量较多，产生的无机泥较多，中和池调碱度时的加酸量较多。
申请号为201310112212.4公开石灰石和石膏的湿法脱硫废水处理装置，包括沉降***、超滤***、反渗透***、清洗装置和冲洗装置，没有对硬度高的脱硫废水进行软化处理，后续反渗透膜污染严重，且未对反渗透产水进行利用。
申请号为201410240730.9公开一种脱硫废水循环利用及零排放***及方法，通过纳滤装置对脱硫废水进行分盐，纳滤浓水直接返回脱硫塔循环利用，纳滤产水通过加药软化进入反渗透、电渗析、结晶组合工艺进行回收利用，处理费用较高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种电厂脱硫废水膜法浓缩工艺及设备，以提高脱硫废水浓缩效果，降低化学药剂和运行费用，并达到零排放要求。
为达成上述目的，本发明的解决方案为：
一种电厂脱硫废水膜法浓缩工艺，包括以下步骤：
一，脱硫废水在调节池中调节水量和水质后在1号反应池内与质量浓度为1.8-2.3%的石灰反应，以混凝液状态进入2号反应池内与质量浓度为2.0-2.5%的纯碱反应后以混凝液状态进入浓缩水箱；
二，浓缩水箱里的废水通过泵提升到管式UF膜组件，经管式UF膜组件过滤后的产水进入中和池，并用工业级盐酸调节酸碱度，浓水回流至浓缩水箱；石灰和纯碱的加药量根据废水进入UF膜组件的水质中Ca2+控制在450-650mg/L，Mg2+控制在200-600mg/L调整确定；
三，在中和池调好酸碱度的超滤产水由泵打入一级RO膜组件进行浓缩，得到的浓水由泵打入二级RO膜组件再浓缩后的浓水进入蒸发器，二级RO膜组件产水回流至一级RO膜组件处理，一级RO膜组件产水和蒸发器冷凝水回用于生产工艺药剂调浆。
进一步，浓缩水箱定期外排污泥，排放的污泥到污泥浓缩池进行浓缩后进入板框压滤处理，泥饼定期外运或利用，污泥浓缩池的上清液和板框压滤的压滤液回流到调节池处理。
进一步，所述调节池、1号反应池、2号反应池和中和池的池体均为PE防腐材料。
进一步，所述废水在1号反应池中与质量浓度为1.8-2.3%的石灰不断搅拌反应10-20min，以混凝液状态进入2号反应池，与质量浓度为2.0-2.5%的纯碱不断搅拌反应10-20min，以混凝液状态进行超滤除硬实验。
进一步，所述浓缩水箱内混凝液质量浓度为0.5-5%。
进一步，所述混凝液进入UF膜组件先经过1mm的蓝式过滤器或袋式保安过滤器过滤。
进一步，所述UF膜组件为抗污染的管式UF膜组件，截留分子量为10-25万Dalton，运行压力为1-6bar，管式膜流道直径为6-12mm。
进一步，所述工业级盐酸质量浓度为30-37%，碱度调节HCO3 -至300-500mg/L。
进一步，所述调好碱度的超滤产水进入一级RO膜浓缩前由进料泵将其打入5μm的芯式过滤器或袋式保安过滤器进行过滤，经过增压泵增压后的料液进入在线增压泵进一步增压，在高压的驱动下，部分浓水回流至在线增压泵。
进一步，所述一级RO膜组件为耐高压，脱盐率可选择的DTRO膜组件（碟管式反渗透膜组件），运行压力为30-75bar。
进一步，所述一级RO膜组件能将含盐量从30000-40000mg/L浓缩到100000-110000mg/L。
进一步，所述一级RO膜浓水进入二级RO膜浓缩前经过增压泵增压，再进入在线增压泵进一步增压，在高压的驱动下，部分浓水回流至在线增压泵。
进一步，所述二级RO膜组件为耐高压，脱盐率可选择的DTRO膜组件，运行压力为50-85bar。
进一步，所述二级RO膜组件的截留率较一级RO膜组件的低，浓缩时所需渗透压较一级RO膜组件低，将一级RO膜浓水浓缩到含盐量120000-130000mg/L。在高压运行情况下，截留率较低的二级RO膜组件能够进一步提高脱硫废水的浓缩倍数，进一步减少浓水体积。
一种电厂脱硫废水膜法浓缩设备，包括调节池、1号反应池、2号反应池、浓缩水箱、UF膜组件、中和池、一级RO膜组件、二级RO膜组件和蒸发器；调节池入口接脱硫废水，调节池出口接1号反应池入口，1号反应池入口接石灰，1号反应池出口接2号反应池入口，2号反应池入口接纯碱，2号反应池出口接浓缩水箱入口，浓缩水箱出口接UF膜组件的入口，UF膜组件的浓水出口接浓缩水箱入口，UF膜组件的产水出口接中和池入口，中和池入口接工业级盐酸，中和池出口接一级RO膜组件入口，一级RO膜组件的浓水出口接二级RO膜组件入口，二级RO膜组件的浓水出口接蒸发器入口，二级RO膜组件的产水出口接一级RO膜组件入口。
进一步，还包括污泥浓缩池和板框压滤机，污泥浓缩池入口接浓缩水箱的污泥排出口，污泥浓缩池的污泥出口接板框压滤机，污泥浓缩池上清液出口和板框压滤机压滤液出口接调节池入口。
进一步，在浓缩水箱与UF膜组件之间依次设置进料泵和精密过滤器，进料泵入口接浓缩水箱，进料泵出口接精密过滤器入口，精密过滤器出口接UF膜组件。
进一步，在UF膜组件与一级RO膜组件之间依次设置进料泵、精密过滤器、增压泵及在线增压泵，进料泵入口接UF膜组件，进料泵出口接精密过滤器，精密过滤器接增压泵，增压泵接在线增压泵，在线增压泵接一级RO膜组件。
进一步，在一级RO膜组件与二级RO膜组件之间依次设置增压泵及在线增压泵，增压泵入口接一级RO膜组件，增压泵出口接在线增压泵，在线增压泵接二级RO膜组件。
采用上述方案后，本发明脱硫废水在调节池中调节水量和水质后在1号反应池内与质量浓度为1.8-2.3%的石灰反应，以混凝液状态进入2号反应池内与质量浓度为2.0-2.5%的纯碱反应后以混凝液状态进入浓缩水箱，具有以下有益效果：
本发明采用脱硫废水加药软化后以混凝液状态进入管式超滤膜过滤作为预处理单元，石灰和纯碱的加药量是根据浓缩单元进水水质中Ca2+和Mg2+的控制要求来调整确定的，与常规加药过量混凝沉淀得到上清液再过膜的工艺相比，省去了沉淀池、多介质过滤等环节，减少PAC/PAM对膜性能的影响，且加药量更少，产生的无机泥更少，中和池调碱度时的加酸量更少；与管式微滤膜相比，管式超滤膜过滤精度更高，硬度去除效率更高，且无须反洗。
浓缩水箱里混凝液质量浓度控制在0.5-5%，通过泵提升到管式UF膜组件，混凝液的颗粒物在错流循环过程中的紊流运动阻止了污染物在超滤膜面上聚积，产生的错流剪切力对膜表面的污染物起剪切、擦洗作用，减缓了膜污染，可维持更高的膜通量。
本发明采用的RO膜组件为耐高压的DTRO膜组件，与传统的卷式RO膜组件相比，采用开放式流道，有效地避免了膜堵塞和浓差极化现象，延长了膜组件寿命，并易于清洗，且对进水水质要求更低，两级DTRO膜组件能将超滤产水从含盐量30000-40000mg/L浓缩到120000-130000mg/L，可进一步减少蒸发器处理水量，大大降低基建和运行费用，经济效果明显。
附图说明
图1为本发明的工艺流程图；
图2为本发明UF膜组件过滤流程图；
图3为本发明一级RO膜组件浓缩流程图；
图4为本发明二级RO膜组件浓缩流程图。
标号说明
调节池11号反应池21
2号反应池22浓缩水箱3
UF膜组件4中和池5
一级RO膜组件61二级RO膜组件62
蒸发器7进料泵81
精密过滤器82增压泵83
在线增压泵84污泥浓缩池91
板框压滤机92。
具体实施方式
以下结合附图及具体实施例对本发明做详细描述。
参阅图1至图3所示，本发明揭示的一种电厂脱硫废水膜法浓缩工艺，包括以下步骤：
一，脱硫废水在调节池1中调节水量和水质后在1号反应池内21与质量浓度为1.8-2.3%的石灰不断搅拌反应10-20min，以混凝液状态进入2号反应池21内与质量浓度为2.0-2.5%的纯碱不断搅拌反应10-20min，后以混凝液状态进入浓缩水箱3，并对混凝液不断搅拌，控制浓缩水箱3内混凝液质量浓度保持在0.5-5%。
二，浓缩水箱3里的废水通过泵提升到管式UF膜组件4，经管式UF膜组件4过滤后的产水进入中和池5，并用工业级盐酸调节酸碱度，浓水回流至浓缩水箱3。石灰和纯碱的加药量根据废水进入UF膜组件4的水质中Ca2+控制在450-650mg/L，Mg2+控制在200-600mg/L调整确定。
三，在中和池5调好酸碱度的超滤产水由泵打入一级RO膜组件61进行浓缩，得到的浓水由泵打入二级RO膜组件62再浓缩后的浓水进入蒸发器7，二级RO膜组件62产水回流至一级RO膜组件61处理，一级RO膜组件61产水和蒸发器7冷凝水回用于生产工艺药剂调浆。
如图2所示，浓缩水箱3里的废水通过泵提升到管式UF膜组件4时，通过进料泵81将浓缩水箱3内的混凝液打入1mm的精密过滤器82（蓝式过滤器或袋式保安过滤器）过滤后进入UF膜组件4进行预处理，所用UF膜（超滤膜）为抗污染有机管式超滤膜，截留分子量为10-25万Dalton，操作压力控制在1-6bar，管式膜流道直径为6-12mm，将质量浓度为0.5-5%的混凝液过滤成澄清的产水进入中和池5，产水中Ca2+为450-650mg/L，Mg2+为200-600mg/L，使用质量浓度为30-37%工业级盐酸调节碱度HCO3 -至300-500mg/L，超滤浓水回流至浓缩水箱3。
如图3所示，一级RO膜组件61浓水处理时，通过进料泵81将中和池5调好碱度的超滤产水引入5μm的精密过滤器82（芯式过滤器或袋式保安过滤器）过滤后进入增压泵83加压，在线增压泵84将超滤产水和回流的部分浓水混合并进一步增压后进入一级DTRO膜浓缩处理。
如图4所示，一级DTRO膜浓水再进入另一增压泵83加压，另一在线增压泵84将一级DTRO膜浓水和回流的部分浓水混合并进一步增压后进入二级DTRO膜浓缩处理，经过两级DTRO膜分离后，超滤产水从含盐量30000-40000mg/L浓缩到120000-130000mg/L，二级DTRO膜产水可回用于生产工艺药剂调浆。
二级RO膜组件62浓水处理时，经过两级DTRO膜浓缩后，脱硫废水浓缩了4倍以上，进入蒸发器7处理的废水量很少，获得的冷凝水可回用于生产工艺药剂调浆，盐进行回收利用。
在正常的运行状态下，从浓缩水箱4中定期外排一部分污泥至污泥浓缩池91以降低污泥浓度，经浓缩后的污泥进一步进行板框压滤机92压滤处理，泥饼定期外运或利用，污泥浓缩池的上清液和板框压滤的压滤液回流到调节池处理。
所述调节池1、1号反应池21、2号反应池22和中和池5的池体均为PE防腐材料。
本发明还揭示一种电厂脱硫废水膜法浓缩设备，包括调节池1、1号反应池21、2号反应池22、浓缩水箱3、UF膜组件4、中和池5、一级RO膜组件61、二级RO膜组件62和蒸发器7。
调节池1入口接脱硫废水，调节池1出口接1号反应池入口21，1号反应池21入口接石灰，1号反应池21出口接2号反应池22入口，2号反应池22入口接纯碱，2号反应池22出口接浓缩水箱3入口，浓缩水箱3出口接UF膜组件4的入口，UF膜组件4的浓水出口接浓缩水箱3入口，UF膜组件4的产水出口接中和池5入口，中和池5入口接工业级盐酸，中和池5出口接一级RO膜组件61入口，一级RO膜组件61的浓水出口接二级RO膜组件62入口，二级RO膜组件62的浓水出口接蒸发器7入口，二级RO膜组件62的产水出口接一级RO膜组件61入口。
如图2所示，在浓缩水箱3与UF膜组件4之间依次设置进料泵81和精密过滤器82，进料泵81入口接浓缩水箱3，进料泵81出口接精密过滤器82入口，精密过滤器82出口接UF膜组件4。
如图3所示，在UF膜组件4与一级RO膜组件61之间依次设置进料泵81、精密过滤器82、增压泵83及在线增压泵84，进料泵81入口接UF膜组件4，进料泵81出口接精密过滤器82，精密过滤器82接增压泵83，增压泵83接在线增压泵84，在线增压泵84接一级RO膜组件61。
如图4所示，在一级RO膜组件61与二级RO膜组件62之间依次设置增压泵83及在线增压泵84，增压泵83入口接一级RO膜组件61，增压泵83出口接在线增压泵84，在线增压泵84接二级RO膜组件62。
如图1所示，本发明还包括污泥浓缩池91和板框压滤机92，污泥浓缩池91入口接浓缩水箱3的污泥排出口，污泥浓缩池91的污泥出口接板框压滤机92，污泥浓缩池91上清液出口和板框压滤机92压滤液出口接调节池1入口。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非对本案设计的限制，凡依本案的设计关键所做的等同变化，均落入本案的保护范围。

Claims (10)

1.一种电厂脱硫废水膜法浓缩工艺，其特征在于，包括以下步骤：
一，脱硫废水在调节池中调节水量和水质后在1号反应池内与质量浓度为1.8-2.3%的石灰反应，以混凝液状态进入2号反应池内与质量浓度为2.0-2.5%的纯碱反应后以混凝液状态进入浓缩水箱；
二，浓缩水箱里的废水通过泵提升到管式UF膜组件，经管式UF膜组件过滤后的产水进入中和池，并用工业级盐酸调节酸碱度，浓水回流至浓缩水箱；石灰和纯碱的加药量根据废水进入UF膜组件的水质中Ca2+控制在450-650mg/L，Mg2+控制在200-600mg/L调整确定；
三，在中和池调好酸碱度的超滤产水由泵打入一级RO膜组件进行浓缩，得到的浓水由泵打入二级RO膜组件再浓缩后的浓水进入蒸发器，二级RO膜组件产水回流至一级RO膜组件处理，一级RO膜组件产水和蒸发器冷凝水回用于生产工艺药剂调浆。
2.如权利要求1所述的一种电厂脱硫废水膜法浓缩工艺，其特征在于，浓缩水箱定期外排污泥，排放的污泥到污泥浓缩池进行浓缩后进入板框压滤处理，泥饼定期外运或利用，污泥浓缩池的上清液和板框压滤的压滤液回流到调节池处理。
3.如权利要求1所述的一种电厂脱硫废水膜法浓缩工艺，其特征在于，所述废水在1号反应池中与质量浓度为1.8-2.3%的石灰不断搅拌反应10-20min，以混凝液状态进入2号反应池，与质量浓度为2.0-2.5%的纯碱不断搅拌反应10-20min，以混凝液状态进行超滤除硬实验。
4.如权利要求1所述的一种电厂脱硫废水膜法浓缩工艺，其特征在于，所述浓缩水箱内混凝液质量浓度为0.5-5%。
5.如权利要求1所述的一种电厂脱硫废水膜法浓缩工艺，其特征在于，所述工业级盐酸质量浓度为30-37%，碱度调节HCO3 -至300-500mg/L。
6.如权利要求1所述的一种电厂脱硫废水膜法浓缩工艺，其特征在于，所述混凝液进入UF膜组件先经过1mm的蓝式过滤器或袋式保安过滤器过滤；所述UF膜组件为抗污染的管式UF膜组件，截留分子量为10-25万Dalton，运行压力为1-6bar，管式膜流道直径为6-12mm；所述调好碱度的超滤产水进入一级RO膜浓缩前由进料泵将其打入5μm的芯式过滤器或袋式保安过滤器进行过滤，经过增压泵增压后的料液进入在线增压泵进一步增压，在高压的驱动下，部分浓水回流至在线增压泵；所述一级RO膜组件为耐高压，脱盐率可选择的DTRO膜组件，运行压力为30-75bar；所述一级RO膜组件能将含盐量从30000-40000mg/L浓缩到100000-110000mg/L。
7.如权利要求1所述的一种电厂脱硫废水膜法浓缩工艺，其特征在于，所述一级RO膜浓水进入二级RO膜浓缩前经过增压泵增压，再进入在线增压泵进一步增压，在高压的驱动下，部分浓水回流至在线增压泵；所述二级RO膜组件为耐高压，脱盐率可选择的DTRO膜组件，运行压力为50-85bar；所述二级RO膜组件的截留率较一级RO膜组件的低，浓缩时所需渗透压较一级RO膜组件低，将一级RO膜浓水浓缩到含盐量120000-130000mg/L；在高压运行情况下，截留率较低的二级RO膜组件能够进一步提高脱硫废水的浓缩倍数，进一步减少浓水体积。
8.一种电厂脱硫废水膜法浓缩设备，其特征在于：包括调节池、1号反应池、2号反应池、浓缩水箱、UF膜组件、中和池、一级RO膜组件、二级RO膜组件和蒸发器；调节池入口接脱硫废水，调节池出口接1号反应池入口，1号反应池入口接石灰，1号反应池出口接2号反应池入口，2号反应池入口接纯碱，2号反应池出口接浓缩水箱入口，浓缩水箱出口接UF膜组件的入口，UF膜组件的浓水出口接浓缩水箱入口，UF膜组件的产水出口接中和池入口，中和池入口接工业级盐酸，中和池出口接一级RO膜组件入口，一级RO膜组件的浓水出口接二级RO膜组件入口，二级RO膜组件的浓水出口接蒸发器入口，二级RO膜组件的产水出口接一级RO膜组件入口。
9.如权利要求8所述的一种电厂脱硫废水膜法浓缩设备，其特征在于：还包括污泥浓缩池和板框压滤机，污泥浓缩池入口接浓缩水箱的污泥排出口，污泥浓缩池的污泥出口接板框压滤机，污泥浓缩池上清液出口和板框压滤机压滤液出口接调节池入口。
10.如权利要求8所述的一种电厂脱硫废水膜法浓缩设备，其特征在于：在浓缩水箱与UF膜组件之间依次设置进料泵和精密过滤器，进料泵入口接浓缩水箱，进料泵出口接精密过滤器入口，精密过滤器出口接UF膜组件；
在UF膜组件与一级RO膜组件之间依次设置进料泵、精密过滤器、增压泵及在线增压泵，进料泵入口接UF膜组件，进料泵出口接精密过滤器，精密过滤器接增压泵，增压泵接在线增压泵，在线增压泵接一级RO膜组件；
在一级RO膜组件与二级RO膜组件之间依次设置增压泵及在线增压泵，增压泵入口接一级RO膜组件，增压泵出口接在线增压泵，在线增压泵接二级RO膜组件。
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