CN105540936B - 一种脱硫废水烟气软化预处理装置及预处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种脱硫废水烟气软化预处理装置，包括：废水曝气沉降池，其内设有曝气装置A和在线pH监测仪A，底部设污泥排污口；pH调节池，其内设有曝气装置B和在线pH监测仪B；鼓风机，其与废水曝气沉降池、pH调节池和烟气换热器连接；自动控制装置，其与在线pH监测仪A、在线pH监测仪B、管路上的阀门、鼓风机连接，自动控制装置根据在线pH监测仪A和在线pH监测仪B的监测结果，控制阀门和鼓风机的开关。本发明的有益效果：有效利用烟气中的CO₂，降低了烟气余热，在降低碳排放的同时降低电厂烟气热污染；用作软化的烟气经过预降温，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；降低了设备成本，提高了安全性。

Description

一种脱硫废水烟气软化预处理装置及预处理方法

技术领域

本发明涉及烟气脱硫***中环境水处理技术领域，具体而言，涉及一种脱硫废水烟气软化预处理装置及预处理方法。

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。

发明内容

为解决上述问题，本发明的目的在于提供一种有效利用烟气中的CO₂、降低燃煤电厂碳排放的脱硫废水烟气软化预处理装置及预处理方法。

本发明提供了一种脱硫废水烟气软化预处理装置，包括：

废水曝气沉降池，其输入端与氢氧化钠药剂输送管路的一端连接，所述氢氧化钠药剂输送管路上设有阀门A，所述废水曝气沉降池的输出端与软化废水上清液管路的一端连接，所述软化废水上清液管路上设有阀门C，所述废水曝气沉降池的底部设有污泥排污口，所述污泥排污口与排泥管路连接，所述排泥管路上设有阀门B；

曝气装置A，其设于所述废水曝气沉降池内，所述曝气装置A与烟气曝气支路A的一端连接，所述烟气曝气支路A上设有阀门F；

在线pH监测仪A，其设于废水曝气沉降池内；

pH调节池，其输入端与所述软化废水上清液管路的另一端连接，所述pH调节池的输出端与pH调节池排水管路的一端连接，所述pH调节池排水管路上设有阀门D；

曝气装置B，其设于所述pH调节池内，所述曝气装置B与烟气曝气支路B的一端连接，所述烟气曝气支路B上设有阀门G；

在线pH监测仪B，其设于所述pH调节池内；

鼓风机，其一端与烟气曝气管路的一端连接，所述鼓风机的另一端与所述烟气曝气支路A的另一端、所述烟气曝气支路B的另一端连接；

烟气换热器，其顶端与电厂排烟管路连接，所述烟气换热器的底端与降温烟气总管路的一端连接，所述降温烟气总管路的另一端与所述烟气曝气管路的另一端、降温烟气溢流管路的一端连接，所述降温烟气溢流管路上设有阀门E，所述烟气换热器的首端与pH调节池排水管路的另一端连接，所述烟气换热器的末端与换热器出水管路连接；

自动控制装置，其与所述在线pH监测仪A、所述在线pH监测仪B、所述阀门A、所述阀门B、所述阀门C、所述阀门D、所述阀门E、所述阀门F、所述阀门G、所述鼓风机连接，所述自动控制装置根据所述在线pH监测仪A和所述在线pH监测仪B的监测结果，所述控制阀门A、所述阀门B、所述阀门C、所述阀门D、所述阀门E、所述阀门F、所述阀门G和所述鼓风机的开关。

作为本发明进一步的改进，所述废水曝气沉降池为上宽下窄漏斗形。

作为本发明进一步的改进，所述曝气装置A和所述曝气装置B分别设于所述废水曝气沉降池和所述pH调节池内部的底端。

作为本发明进一步的改进，所述曝气装置A和所述曝气装置B分别设于所述废水曝气沉降池和所述pH调节池内部的顶端。

本发明还提供了一种脱硫废水烟气软化预处理方法，该方法包括以下步骤：

步骤1，将脱硫废水引入所述废水曝气沉降池，所述自动控制装置打开所述阀门A，将氢氧化钠药剂引入所述废水曝气沉降池，所述氢氧化钠药剂与所述脱硫废水均匀混合，将混合后的加药废水的PH值调节至12.5～14后，所述自动控制装置关闭所述阀门A；

步骤2，步骤1完成5～40分钟后，所述自动控制装置打开所述鼓风机和所述阀门F，将降温烟气引入所述废水曝气沉降池；

同时，所述在线pH监测仪A监测所述废水曝气沉降池中PH值的变化，当所述废水曝气沉降池中加药废水的PH值降低至10.5～12.5时，所述自动控制装置关闭所述阀门F和所述鼓风机，停止曝气并使所述废水曝气沉降池中的加药废水开始沉降；

步骤3，步骤2完成5～40分钟后，所述自动控制装置打开所述阀门C，将曝气池上清液引入所述pH调节池后，所述自动控制装置关闭所述阀门C，并打开所述阀门B，使得污泥从所述废水曝气沉降池底部的污泥排污口排出，待污泥排完后，所述自动控制装置关闭所述阀门B；

同时，所述自动控制装置打开所述阀门G和所述鼓风机，开始曝气，此时，所述在线pH监测仪B监测所述pH调节池中PH值的变化，当所述pH调节池内上清液的PH值降低至5～8时，所述自动控制装置关闭所述阀门G和所述鼓风机；

步骤4，所述自动控制装置打开所述阀门D，将经烟气酸化后的上清液引入所述烟气换热器；

同时，将高温烟气加热上清液引入所述烟气换热器，该上清液流经所述烟气换热器加热后排出。

作为本发明进一步的改进，在所述脱硫废水烟气软化处理装置持续运行时，所述废水曝气沉降池、所述pH调节池和所述烟气换热器交替运行，使得所述脱硫废水烟气软化处理装置持续产水。

作为本发明进一步的改进，高温烟气持续进入所述烟气换热器，当所述废水曝气沉降池与所述pH调节池均不曝气时，所述鼓风机处于关闭状态，所述自动控制装置自动打开所述阀门E，过量降温烟气通过所述降温烟气溢流管路引入所述电厂排烟管路。

作为本发明进一步的改进，步骤1中，脱硫废水在重力作用下引入所述废水曝气沉降池。

作为本发明进一步的改进，步骤1中，所述氢氧化钠药剂为质量浓度为1％～40％的氢氧化钠溶液。

作为本发明进一步的改进，所述降温烟气总管路中降温烟气温度为25～60℃。

本发明的有益效果为：

1、将电厂外排废烟气与工业生产中的脱硫废水相结合，有效利用烟气中的CO₂，降低了烟气余热，在降低碳排放的同时，可以降低电厂烟气热污染；

2、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；

3、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，从而降低了设备成本，提高了安全性。

附图说明

图1为本发明实施例所述的一种脱硫废水烟气软化预处理装置的结构示意图；

图2为本发明实施例所述的一种脱硫废水烟气软化预处理方法的流程示意图。

图中，

1、氢氧化钠药剂输送管路；2、阀门A；3、废水曝气沉降池；4、曝气装置A；5、在线pH监测仪A；6、排泥管路；7、阀门B；8、软化废水上清液管路；9、阀门C；10、pH调节池；11、曝气装置B；12、在线pH监测仪B；13、pH调节池排水管路；14、阀门D；15、电厂排烟管路；16、烟气换热器；17、降温烟气总管路；18、降温烟气溢流管路；19、阀门E；20、烟气曝气管路；21、鼓风机；22、烟气曝气支路A；23、阀门F；24、烟气曝气支路B；25、阀门G。

具体实施方式

下面通过具体的实施例并结合附图对本发明做进一步的详细描述。

实施例1，如图1所示，本发明实施例的一种脱硫废水烟气软化预处理装置，包括氢氧化钠药剂输送管路1、阀门A2、废水曝气沉降池3、曝气装置A4、在线pH监测仪A5、排泥管路6、阀门B7、软化废水上清液管路8、阀门C9、pH调节池10、曝气装置B11、在线pH监测仪B12、pH调节池排水管路13、阀门D14、电厂排烟管路15、烟气换热器16、降温烟气总管路17、降温烟气溢流管路18、阀门E19、烟气曝气管路20、鼓风机21、烟气曝气支路A22、阀门F23、烟气曝气支路B24、阀门G25和自动控制装置。

废水曝气沉降池3的输入端与氢氧化钠药剂输送管路1的一端连接，氢氧化钠药剂输送管路1上设有阀门A2，废水曝气沉降池3的输出端与软化废水上清液管路8的一端连接，软化废水上清液管路8上设有阀门C9，废水曝气沉降池3的底部设有污泥排污口，污泥排污口与排泥管路6连接，排泥管路6上设有阀门B7。曝气装置A4设于废水曝气沉降池3内，曝气装置A4与烟气曝气支路A22的一端连接，烟气曝气支路A22上设有阀门F23。在线pH监测仪A5，其设于废水曝气沉降池3内。

pH调节池10的输入端与软化废水上清液管路8的另一端连接，pH调节池10的输出端与pH调节池排水管路13的一端连接，pH调节池排水管路13上设有阀门D14。曝气装置B11设于pH调节池10内，曝气装置B11与烟气曝气支路B24的一端连接，烟气曝气支路B24上设有阀门G25。在线pH监测仪B12设于pH调节池10内。

鼓风机21的一端与烟气曝气管路20的一端连接，鼓风机21的另一端与烟气曝气支路A22的另一端、烟气曝气支路B24的另一端连接。

烟气换热器16的顶端与电厂排烟管路15连接，烟气换热器16的底端与降温烟气总管路17的一端连接，降温烟气总管路17的另一端与烟气曝气管路20的另一端、降温烟气溢流管路18的一端连接，降温烟气溢流管路18上设有阀门E19，烟气换热器16的首端与pH调节池排水管路13的另一端连接，烟气换热器16的末端与换热器出水管路连接。

自动控制装置与在线pH监测仪A5、在线pH监测仪B12、阀门A2、阀门B7、阀门C9、阀门D14、阀门E19、阀门F23、阀门G25、鼓风机21连接，自动控制装置根据在线pH监测仪A5和在线pH监测仪B12的监测结果，控制阀门A2、阀门B7、阀门C9、阀门D14、阀门E19、阀门F23、阀门G25和鼓风机21的开关。

其中，曝气装置A4和曝气装置B11分别设于废水曝气沉降池3和pH调节池10内部的底端或顶端。

进一步的，为了便于污泥的排放，废水曝气沉降池3为上宽下窄漏斗形。

实施例2，如图2所示，本发明还提供了一种脱硫废水烟气软化预处理方法，该方法包括以下步骤：

步骤1，在重力作用下，将脱硫废水引入废水曝气沉降池3，自动控制装置打开阀门A2，将氢氧化钠药剂引入废水曝气沉降池3，氢氧化钠药剂与脱硫废水均匀混合，将混合后的加药废水的PH值调节至12.5～14后，自动控制装置关闭阀门A2；

步骤2，步骤1完成5～40分钟后，自动控制装置打开鼓风机21和阀门F23，将降温烟气引入废水曝气沉降池3；

同时，在线pH监测仪A5监测废水曝气沉降池3中PH值的变化，当废水曝气沉降池3中加药废水的PH值降低至10.5～12.5时，自动控制装置关闭阀门F23和鼓风机21，停止曝气并使废水曝气沉降池3中的加药废水开始沉降；

步骤3，步骤2完成5～40分钟后，自动控制装置打开阀门C9，将曝气池上清液引入pH调节池10后，自动控制装置关闭阀门C9，并打开阀门B7，使得污泥从废水曝气沉降池3底部的污泥排污口排出，待污泥排完后，自动控制装置关闭阀门B7；

同时，自动控制装置打开阀门G25和鼓风机21，开始曝气，此时，在线pH监测仪B12监测pH调节池10中PH值的变化，当pH调节池10内上清液的PH值降低至5～8时，自动控制装置关闭阀门G25和鼓风机21；

步骤4，自动控制装置打开阀门D14，将经烟气酸化后的上清液引入烟气换热器16；

同时，将高温烟气加热上清液引入烟气换热器16，该上清液流经烟气换热器16加热后排出。

在脱硫废水烟气软化处理装置持续运行时，废水曝气沉降池3、pH调节池10和烟气换热器16交替运行，使得脱硫废水烟气软化处理装置持续产水。高温烟气持续进入烟气换热器16，当废水曝气沉降池3与pH调节池10均不曝气时，鼓风机21处于关闭状态，自动控制装置自动打开阀门E19，过量降温烟气通过降温烟气溢流管路18引入电厂排烟管路15。

其中，氢氧化钠药剂为质量浓度为1％～40％的氢氧化钠溶液。降温烟气总管路17中降温烟气温度为25～60℃。

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并降低烟气余热，在降低碳排放的同时，可以降低电厂烟气热污染。同时，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。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***的设备成本，提高了***的安全性。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种脱硫废水烟气软化预处理装置，其特征在于，包括：

废水曝气沉降池（3）， 其输入端与氢氧化钠药剂输送管路（1）的一端连接，所述氢氧化钠药剂输送管路（1）上设有阀门A（2），所述废水曝气沉降池（3）的输出端与软化废水上清液管路（8）的一端连接，所述软化废水上清液管路（8）上设有阀门C（9），所述废水曝气沉降池（3）的底部设有污泥排污口，所述污泥排污口与排泥管路（6）连接，所述排泥管路（6）上设有阀门B（7）；

曝气装置A（4），其设于所述废水曝气沉降池（3）内，所述曝气装置A（4）与烟气曝气支路A（22）的一端连接，所述烟气曝气支路A（22）上设有阀门F（23）；

在线pH监测仪A（5），其设于废水曝气沉降池（3）内；

pH调节池（10），其输入端与所述软化废水上清液管路（8）的另一端连接，所述pH调节池（10）的输出端与pH调节池排水管路（13）的一端连接，所述pH调节池排水管路（13）上设有阀门D（14）；

曝气装置B（11），其设于所述pH调节池（10）内，所述曝气装置B（11）与烟气曝气支路B（24）的一端连接，所述烟气曝气支路B（24）上设有阀门G（25）；

在线pH监测仪B（12），其设于所述pH调节池（10）内；

鼓风机（21），其一端与烟气曝气管路（20）的一端连接，所述鼓风机（21）的另一端分别与所述烟气曝气支路A（22）的另一端、所述烟气曝气支路B（24）的另一端连接；

烟气换热器（16），其顶端与电厂排烟管路（15）连接，所述烟气换热器（16）的底端与降温烟气总管路（17）的一端连接，所述降温烟气总管路（17）的另一端分别与所述烟气曝气管路（20）的另一端、降温烟气溢流管路（18）的一端连接，所述降温烟气溢流管路（18）上设有阀门E（19），所述烟气换热器（16）的首端与pH调节池排水管路（13）的另一端连接，所述烟气换热器（16）的末端与换热器出水管路连接；

自动控制装置，其与所述在线pH监测仪A（5）、所述在线pH监测仪B（12）、所述阀门A（2）、所述阀门B（7）、所述阀门C（9）、所述阀门D（14）、所述阀门E（19）、所述阀门F（23）、所述阀门G（25）、所述鼓风机（21）连接，所述自动控制装置根据所述在线pH监测仪A（5）和所述在线pH监测仪B（12）的监测结果，控制所述阀门A（2）、所述阀门B（7）、所述阀门C（9）、所述阀门D（14）、所述阀门E（19）、所述阀门F（23）、所述阀门G（25）和所述鼓风机（21）的开关；

其中，所述废水曝气沉降池（3）为上宽下窄漏斗形；

所述曝气装置A（4）和所述曝气装置B（11）分别设于所述废水曝气沉降池（3）和所述pH调节池（10）内部的底端或顶端。

2.一种使用权利要求1所述的脱硫废水烟气软化预处理装置的脱硫废水烟气软化预处理方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤1，将脱硫废水引入所述废水曝气沉降池（3），所述自动控制装置打开所述阀门A（2），将氢氧化钠药剂引入所述废水曝气沉降池（3），所述氢氧化钠药剂与所述脱硫废水均匀混合，将混合后的加药废水的pH值调节至12.5~ 14后，所述自动控制装置关闭所述阀门A（2）；

步骤2，步骤1完成5 ~ 40分钟后，所述自动控制装置打开所述鼓风机（21）和所述阀门F（23），将降温烟气引入所述废水曝气沉降池（3）；

同时，所述在线pH监测仪A（5）监测所述废水曝气沉降池（3）中pH值的变化，当所述废水曝气沉降池（3）中加药废水的pH值降低至10.5 ~ 12.5时，所述自动控制装置关闭所述阀门F（23）和所述鼓风机（21），停止曝气并使所述废水曝气沉降池（3）中的加药废水开始沉降；

步骤3，步骤2完成5 ~ 40分钟后，所述自动控制装置打开所述阀门C（9），将废水曝气沉降池上清液引入所述pH调节池（10）后，所述自动控制装置关闭所述阀门C（9），并打开所述阀门B（7），使得污泥从所述废水曝气沉降池（3）底部的污泥排污口排出，待污泥排完后，所述自动控制装置关闭所述阀门B（7）；

同时，所述自动控制装置打开所述阀门G（25）和所述鼓风机（21），开始曝气，此时，所述在线pH监测仪B（12）监测所述pH调节池（10）中pH值的变化，当所述pH调节池（10）内上清液的pH值降低至5 ~ 8时，所述自动控制装置关闭所述阀门G（25）和所述鼓风机（21）；

步骤4，所述自动控制装置打开所述阀门D（14），将经烟气酸化后的上清液引入所述烟气换热器（16）；

同时，将高温烟气引入所述烟气换热器（16），该上清液流经所述烟气换热器（16）加热后排出。

3.根据权利要求2所述的脱硫废水烟气软化预处理方法，其特征在于，步骤1中，脱硫废水在重力作用下引入所述废水曝气沉降池（3）。

4.根据权利要求2所述的脱硫废水烟气软化预处理方法，其特征在于，步骤1中，所述氢氧化钠药剂为质量浓度为1%~ 40%的氢氧化钠溶液。

5.根据权利要求2所述的脱硫废水烟气软化预处理方法，其特征在于，所述降温烟气总管路（17）中降温烟气温度为25 ~ 60℃。