CN105923707B - 一种脱硫废水震动膜处理方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种脱硫废水震动膜处理方法及装置，属于废水回收利用领域。本发明方法包括如下步骤:1)将脱硫废水进行一级纳滤得一级产水和一级浓水；2)将一级浓水进行二级纳滤得二级浓水和二级产水；将一级产水进行反渗透过滤得反渗透浓水和反渗透产水；3)反渗透浓水回流再次进行一级纳滤；将二级产水回流再次进行一级纳滤；二级浓水用于冲渣。本发明工艺无软化预处理步骤，也无杂盐处理环节，真正实现了杂盐的无害化处理与排放。
Description
技术领域
本发明属于废水回收利用领域，具体涉及一种脱硫废水震动膜处理方法及装置。
背景技术
目前随着国家排放标准的提高，脱硫废水零排放处理也逐渐开展实施。现有的脱硫废水处理工艺一般包括中和、沉淀、混凝、最终中和及泥浆脱水处理等软化预处理(将脱硫废水加药混凝澄清，去除大部分硬度、碱度以及悬浮物；软化出水进入过滤***进一步去除悬浮物；化学反应产生的泥渣进入脱水***脱泥)、膜浓缩处理(用各种类型的膜，进行浓缩处理，得到高盐浓缩液)以及蒸发浓缩结晶处理，结晶后的浓缩液与晶体颗粒进行固液分离，母液返回原液池或继续蒸发结晶，晶体进行脱水干燥，最后得到净化水和杂盐。如上所述的常规处理方法的特点在于：可以提高悬浮物、重金属离子、硬度离子、硅离子的去除率，同时可将这部分污染物从离子态蒸发结晶转化为固体态，从废水中分离排放，从而达到如下效果：一是可以使废水达标排放，二是可以将废水进行浓缩，三是蒸发结晶后杂盐排放。
然上述常规处理方法存在如下缺点：(1)在预处理阶段进行加药软化，碳酸钠投加量很大，运行成本很高；(2)脱硫废水具有含盐量高、成分复杂、硬度高等特点，同时采用费用较高的传统蒸发结晶零排放工艺最终产生固体杂盐，杂盐成分复杂无法回收利用，只能作为危废处理。
本领域技术人员一直致力于寻求一种可以避免如上所述的三种缺陷的技术方案从而实现脱硫废水的零污染零排放，并进一步降低生产成本。中国专利文献CN202924865 U公开了一种脱硫废水膜法处理回收***，采用石灰—纯碱软化预处理脱硫废水，再通过纳滤—反渗透除盐，纳滤浓水返回脱硫废水池，反渗透浓水进蒸发器实现淡水回收和出盐，其使用纳滤的目的是降低反渗透进水中二价结垢离子浓度，且纳滤浓水返回化学软化预处理继续处理，但其使用了大量化学药剂，成本高。
尽管上述专利文献所公开的现有技术在一定程度上实现了淡水回收和出盐，但其并未实现真正的零排放，并且其还使用了大量的化学药剂，成本高。中国专利文献CN103708666 A公开了一种脱硫废水回收与零排放处理方法及设备，包括预处理、化学反应处理、分离处理、净化过滤处理和蒸发结晶处理步骤，该现有技术首先采用大量化学药剂进行预处理和化学反应处理，然后又采用了费用较高的传统蒸发结晶，增加了处理成本，致使得到的固体杂盐成分复杂无法回收利用，只能作为危费处理，浪费了资源，污染了环境。
因此除了以上提出的种种问题，脱硫废水处理中杂盐无害化处理与排放也是目前需要面临的一个重要问题。中国专利文献CN 105502783 A公开了一种膜法处理烟气湿法脱硫废水零排放处理的方法及装置，通过将脱硫废水经絮凝、沉淀和中和后，再依次通入管式膜过滤装置、震动纳滤膜过滤装置和反渗透膜过滤装置得到符合环保标准的产水，产水可回收再利用，反渗透膜过滤装置的浓液通过晶种反应沉淀池自然沉淀，沉淀物通过分离去除，清液去烟道雾化蒸发处理，该现有技术工艺虽然没有杂盐处理环节，但其并未完全实现杂盐的无害化处理与排放，还需对其分离出的沉淀物(即杂盐)进行额外的处理，经济效益低，而其清液经烟道雾化虽然不用额外的处理浓水，但烟道雾化后的固体颗粒也会直接进入空气中造成对空气的污染，同时清液去烟道雾化蒸发处理需要喷头才能实现，而过滤后的残水容易堵塞并腐蚀喷头，且该工艺也采用大量化学药剂进行预处理和化学反应处理，成本高，操作复杂。
发明内容
因此，本发明的目的在于解决现有技术中对脱硫废水进行预处理及蒸发结晶处理造成的药剂成本过高，以及无法充分利用脱硫废水处理过程中的杂质产物导致处理成本升高，从而达到资源和经济的双重考量的缺陷，进而提供了一种脱硫废水震动膜处理方法和装置。
为此，本发明采用的技术方案为，
一种脱硫废水震动膜处理方法，包括如下步骤:
1)将脱硫废水进行一级纳滤得一级产水和一级浓水；
2)将一级浓水进行二级纳滤得二级浓水和二级产水；
将一级产水进行反渗透过滤得反渗透浓水和反渗透产水；
3)反渗透浓水回流再次进行一级纳滤；
将二级产水回流再次进行一级纳滤；二级浓水用于冲渣。
所述方法的具体步骤如下:
1)将脱硫废水通入第一震动纳滤膜进行一级纳滤，得一级产水和一级浓水；
2)将一级浓水通入第二震动纳滤膜进行二级纳滤，得二级浓水和二级产水；
将一级产水逼入反渗透膜进行反渗透过滤得反渗透浓水和反渗透产水；
3)将反渗透产水回用至生产，反渗透浓水回流至第一震动纳滤膜再次进行一级纳滤；
将二级产水回流至第一震动纳滤膜再次进行一级纳滤，二级浓水用于冲渣。
所述第一震动纳滤膜的参数为：运行压力600Psi，通量大于11GFD,震动频率为40-50HZ；所述第二震动纳滤膜的参数为：运行压力650Psi，通量为大于14GFD,震动频率为40-50HZ。
所述反渗透膜的参数为运行压力600Psi，通量为大于14GFD，震动频率为40-50HZ。
一级产水的污染指数SDI<5；一级产水的浊度<20NTU；Stiff&Davis指数SDSI<1.5。
二级产水的污染指数SDI<5；二级产水的浊度<20NTU；Stiff&Davis指数SDSI<1.5。
反渗透产水的污染指数SDI<2；反渗透产水的浊度<0.3NTU；朗格利尔指数LSI<0.5。
所述冲渣是指用二级浓水冲洗电厂废渣。
实现上述的脱硫废水震动膜处理方法的装置，包括第一震动纳滤膜、第二震动纳滤膜、冲渣装置、反渗透膜和回用装置；
所述第一震动纳滤膜与第二震动纳滤膜、冲渣装置依次通过管路顺联；
和所述第一震动纳滤膜与反渗透膜、回用装置依次通过管路顺联；
和所述第二震动纳滤膜和所述反渗透膜还分别与所述第一震动纳滤膜通过管路顺联。
所述装置使用时，脱硫废水通入第一震动纳滤膜进行一级纳滤后得一级产水和一级浓水，分两路其中一级产水通入反渗透膜过滤得反渗透浓水和反渗透产水，又分两路其中反渗透产水通入回用装置回用，而反渗透浓水则回流至第一震动纳滤膜；
第一震动纳滤膜出来的另一路的一级浓水则通入第二震动纳滤膜进行二级纳滤得二级产水和二级浓水，又分两路其中二级浓水用于冲渣，而二级产水则回流至第一震动纳滤膜。
本发明工艺通过一级纳滤、二级纳滤、反渗透过滤，反渗透过滤后的反渗透产水回用，而反渗透浓水又回流至第一震动纳滤膜重新进行一级纳滤，二级产水回流至第一震动纳滤膜重新进行一级纳滤，二级浓水用于冲渣，从而实现脱硫废水的回收净化。本发明工艺无杂盐处理环节而且也实现无害化处理与排放，本工艺中含有杂盐的浓水直接用于冲洗电厂产生的废渣，一方面省去了低温的废物浓水用来降低废渣的温度，省去了废渣降温的工艺成本，节能环保，另一方面所含的杂盐直接留在废渣里，并用于后续的建筑材料中。并且经检测浓水中所含成分完全符合建筑用材料的标准。
与中国专利文献CN 105502783 A的将浓水通入烟道的方案相比，本发明工艺无需对沉淀物以及杂盐进行额外的处理，固体颗粒也不会直接进入空气中造成对空气环境的污染，同时也不会遇到喷头堵塞以及腐蚀的问题，另外大大的减少了工程的投资和运行成本。
与现有技术相比，本发明具有如下有益放果：
1)本发明提供的脱硫废水震动膜处理方法，避免了采用传统化学软化预处理采用石灰加碳酸纳形式，药剂费用较高的问题，本发明不添加任何化学试剂，没有化学软化预处理步骤，本发明将一级纳滤浓水进行二级纳滤可以有效的提高产水的回收率，将一级浓水水量进一步浓缩，产水回流重新回到第一震动纳滤膜中；二级纳滤的浓水通过管道，用于冲渣一方面节省了电厂降温废渣的能量，另一方面杂盐可与废渣一起作为建筑材料，没有废水排放，无需杂盐处理；并且将二级纳滤的浓水进行冲渣处理，将电厂原有的风冷处理热渣的途径改为脱硫浓水水冷处理，有效解决了浓水的排放，且充分利用了浓水的能量将热能有效转化，并且对废渣无影响；既不浪费资源，也不污染环境，达到资源和经济的双重考量；
2)本发明提供的脱硫废水震动膜处理方法，采用特殊的纳滤膜无需预处理可以直接进行一级纳滤的处理工艺，可以大量节约预处理设备及药剂成本，并且无废渣产生，避免二次污染；
3)通过震动反渗透进一步提高一级纳滤的出水水质，使产水能够满足电厂循环水回用的标准，浓水将回流与原脱硫废水混合，重新进入该处理***；
4)本发明提提供的脱硫废水震动膜处理方法，对脱硫废水的回收率高，回收率为70％左右；
5)本发明提提供的脱硫废水震动膜处理方法，没有固体废物和废水产生，没有杂盐处理步骤，并且还为降温废渣提供能量，运行成本较低；
6)本发明提供的脱硫废水震动膜处理方法操作简单易于推广，并且节能环保。
附图说明
图1为实施例1中脱硫废水震动膜处理方法的工艺流程图。
具体实施方式
提供下述实施例是为了更好地进一步理解本发明，并不局限于所述最佳实施方式，不对本发明的内容和保护范围构成限制，任何人在本发明的启示下或是将本发明与其他现有技术的特征进行组合而得出的任何与本发明相同或相近似的产品，均落在本发明的保护范围之内。
实施例中未注明具体实验步骤或条件者，按照本领域内的文献所描述的常规实验步骤的操作或条件即可进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规试剂产品。
实施例1脱硫废水震动膜处理
按照图1中的工艺流程图进行脱硫废水震动膜处理，具体步骤如下：
1)将脱硫废水通入第一震动纳滤膜进行一级纳滤，一级纳滤中产水的回收率为65％；
2)将经过步骤1)获得的一级浓水通入第二震动纳滤膜进行二级纳滤，二级纳滤中产水的回收率为57％；将步骤1)中获得的一级产水逼入反渗透膜进一步过滤得反渗透浓水和反渗透产水，反渗透产水回用至生产，反渗透中的反渗透产水的回收率为72％，反渗透浓水回流再次通入第一震动纳滤膜；3)将经过步骤2)获得的二级产水回流再次通入第一震动纳滤膜，将经过步骤2)获得的二级浓水用于冲渣。
本实施例中脱硫废水总的回收率为66.75％。
实施例1脱硫废水处理前后的水质指标如下表1：
表1、脱硫废水震动膜处理脱硫废水前后的水质指标对比
| 指标 | pH值 | 浊度 | 电导率 | COD | Ca<sup>2+</sup> | Cl- | Mg<sup>2+</sup> | SO<sub>4</sub><sup>2-</sup> |
| 单位 | — | NTU | ms/cm | mg/L | mg/L | mg/L | mg/L | mg/L |
| 脱硫废水 | 6.25 | 3.95 | 46.0 | 1333 | 1500 | 15028 | 6800 | 2960.7 |
| 处理后的总出水 | 8.36 | — | 0.766 | 1 | <2 | 158.82 | <15 | 57.44 |
实施例1脱硫废水处理后的二级浓水所含成分如下表2
表2、实施例1脱硫废水处理后的二级浓水所含成分及含量
| 项目 | 单位 | 含量 | 项目 | 单位 | 含量 |
| pH | 7.85 | Fe | mg/L | 30 | |
| F<sup>-</sup> | mg/L | 35 | Mn | mg/L | 30 |
| Cl<sup>-</sup> | mg/L | 38125 | Cr | mg/L | 5 |
| SO<sub>4</sub><sup>2-</sup> | mg/L | 9660 | Ni | mg/L | 20 |
| NO<sub>3</sub><sup>-</sup> | mg/L | 1002 | Zn | mg/L | 5 |
| COD | mg/L | 2662 | Cd | mg/L | 24 |
| Ca<sup>2+</sup> | mg/L | 1402 | Pb | mg/L | 23 |
| Mg<sup>2+</sup> | mg/L | 20250 | Hg | mg/L | 14 |
| Al | mg/L | 38 | Cu | mg/L | 19 |
根据通用硅酸盐水泥《GB 175-2007/XG-1-2009》，本实施例中的二级浓水所含成分都为硅酸盐水泥的必须成分，并且其在浓水中的含量与电厂废渣以及其他制备硅酸盐水泥的主料一起并不会影响所述硅酸盐水泥的性能。
实施例2脱硫废水震动膜处理
按照图1中的工艺流程图进行脱硫废水震动膜处理，具体步骤如下:
1)将脱硫废水通入第一震动纳滤膜进行一级纳滤，一级纳滤中产水的回收率为60％；
2)将经过步骤1)获得的一级浓水通入第二震动纳滤膜进行二级纳滤，二级纳滤中产水的回收率为55％；
将步骤1)中获得的一级产水逼入反渗透膜进一步过滤得反渗透浓水和反渗透产水，反渗透产水回用至生产，反渗透中产水的回收率为70％，反渗透浓水回流并再次通入第一震动纳滤膜；
3)将经过步骤2)获得的二级产水回流并再次通入第一震动纳滤膜，将经过步骤2)获得的二级浓水用于冲渣。
本实施例中脱硫废水总的回收率为62％。
实施例3、脱硫废水震动膜处理
按照图1中的工艺流程图进行脱硫废水震动膜处理，具体步骤如下:
1)将脱硫废水通入第一震动纳滤膜进行一级纳滤，一级纳滤中产水的回收率为65％；
2)将经过步骤1)获得的一级浓水通入第二震动纳滤膜进行二级纳滤，二级纳滤中产水的回收率为65％；
将步骤1)中获得的一级产水逼入反渗透膜进一步过滤得反渗透浓水和反渗透产水，反渗透产水回用至生产，反渗透产水的回收率为79％，反渗透浓水回流并再次通入第一震动纳滤膜；
3)将经过步骤2)获得的二级产水回流并再次通入第一震动纳滤膜，将经过步骤2)获得的二级浓水用于冲渣。
本实施例中脱硫废水总的回收率为69.9％。
实施例4、脱硫废水震动膜处理
按照图1中的工艺流程图进行脱硫废水震动膜处理，具体步骤如下:
1)将脱硫废水通入第一震动纳滤膜进行一级纳滤，一级纳滤中产水的回收率为65％；
2)将经过步骤1)获得的一级浓水通入第二震动纳滤膜进行二级纳滤，二级纳滤中产水的回收率为68％；
将步骤1)中获得的一级产水逼入反渗透膜进一步过滤得反渗透浓水和反渗透产水，反渗透产水回用至生产，反渗透中产水的回收率为79％，反渗透浓水回流并再次通入第一震动纳滤膜；
3)将经过步骤2)获得的二级产水回流并再次通入第一震动纳滤膜，将经过步骤2)获得的二级浓水用于冲渣。
本实施例中脱硫废水总的回收率为71.85％。
实施例2-4的效果数据如下：
表3、实施例2-4以及对比例1处理前脱硫废水的水质相关指标
| 项目 | 单位 | 含量 | 项目 | 单位 | 含量 |
| pH | 4.0～6.0 | COD | mg/L | 100～400 | |
| 温度 | ℃ | 20～60 | Fe | mg/L | ≤30 |
| 固含量 | mg/L | 5000～10000 | Al | mg/L | ≤50 |
| F<sup>-</sup> | mg/L | 20～40 | Mn | mg/L | ≤30 |
| Cl<sup>-</sup> | mg/L | 1000～20000 | Cr | mg/L | ≤5 |
| SO<sub>4</sub><sup>2-</sup> | mg/L | 2000～10000 | Ni | mg/L | ≤2 |
| SO<sub>3</sub><sup>2-</sup> | mg/L | 0～200 | Zn | mg/L | 2～25 |
| S<sub>2</sub>O<sub>6</sub><sup>2-</sup> | mg/L | 500～1000 | Cd | mg/L | 0.5～25 |
| NO<sub>3</sub><sup>-</sup> | mg/L | 100～200 | Pb | mg/L | 3～15 |
| Na<sup>+</sup> | mg/L | 1000～10000 | Hg | mg/L | 0.2～5 |
| Ca<sup>2+</sup> | mg/L | 500～10000 | Cu | mg/L | 5～23 |
| Mg<sup>2+</sup> | mg/L | 500～10000 | V | mg/L | ≤2 |
表4、实施例2-4处理后脱硫废水的水质相关指标
表5、实施例2-4二级纳滤后的浓水所含成分表
| 项目 | 单位 | 含量 | 项目 | 单位 | 含量 |
| pH | 6.9 | Fe | mg/L | 42 | |
| F<sup>-</sup> | mg/L | 20 | Mn | mg/L | 45 |
| Cl<sup>-</sup> | mg/L | 39183 | Cr | mg/L | 7 |
| SO<sub>4</sub><sup>2-</sup> | mg/L | 8214 | Ni | mg/L | 18 |
| NO<sub>3</sub><sup>-</sup> | mg/L | 9342 | Zn | mg/L | 9 |
| COD | mg/L | 521 | Cd | mg/L | 19 |
| Ca<sup>2+</sup> | mg/L | 986 | Pb | mg/L | 32 |
| Mg<sup>2+</sup> | mg/L | 18974 | Hg | mg/L | 12 |
| Al | mg/L | 40 | Cu | mg/L | 16 |
根据通用硅酸盐水泥《GB 175-2007/XG-1-2009》，以上各实施例中的二级浓水所含成分都为硅酸盐水泥的必须成分，并且其在浓水中的含量与电厂废渣以及其他制备硅酸盐水泥的主料一起并不会影响所述硅酸盐水泥的性能。
实施例5脱硫废水震动膜处理装置
一种脱硫废水震动膜处理装置，包括第一震动纳滤膜、第二震动纳滤膜、冲渣装置、反渗透膜和回用装置；
所述第一震动纳滤膜与第二震动纳滤膜、冲渣装置依次通过管路顺联；
和所述第一震动纳滤膜与反渗透膜、回用装置依次通过管路顺联；
和所述第二震动纳滤膜和所述反渗透膜还分别与所述第一震动纳滤膜通过管路顺联。
使用时，脱硫废水通入第一震动纳滤膜进行一级纳滤后得一级产水和一级浓水，分两路其中一级产水通入反渗透膜过滤得反渗透浓水和反渗透产水，又分两路其中反渗透产水通入回用装置回用，而反渗透浓水则回流至第一震动纳滤膜；
第一震动纳滤膜出来的另一路的一级浓水则通入第二震动纳滤膜进行二级纳滤得二级产水和二级浓水，又分两路其中二级浓水用于冲渣，而二级产水则回流至第一震动纳滤膜。
对比例1
根据中国专利文献CN 105502783A公开的一种膜法处理烟气湿法脱硫废水零排放处理的方法及装置中的方法处理实施例2-4的脱硫废水相同的水源后的水质指标数据如表6
表6、对比例1方法处理后的脱硫废水的水质指标
| 项目 | 单位 | 含量 | 项目 | 单位 | 含量 |
| pH | 7.6 | Al | mg/L | ≤5 | |
| COD | mg/L | 21 | Mn | mg/L | ≤5 |
| Cl<sup>-</sup> | mg/L | 231 | Cr | mg/L | ≤5 |
| SO<sub>4</sub><sup>2-</sup> | mg/L | 77 | Ni | mg/L | ≤2 |
| NO<sub>3</sub><sup>-</sup> | mg/L | 31 | Zn | mg/L | ≤2 |
| Na+ | mg/L | 252 | Cd | mg/L | ≤2 |
| Ca<sup>2+</sup> | mg/L | 34 | Pb | mg/L | ≤2 |
| Mg<sup>2+</sup> | mg/L | 42 | Hg | mg/L | ≤2 |
| F<sup>-</sup> | mg/L | ≤5 | Cu | mg/L | ≤2 |
| Fe | mg/L | ≤30 | V | mg/L | ≤2 |
对比例1方法的脱硫废水的回收率为58％。
通过如上数据可以看出对比例1的方法处理后的脱硫废水水质跟本发明方法处理后的脱硫废水水质相当，但对比例1方法的脱硫废水的回收率明显低于本发明方法的脱硫废水的回收率，并且本发明方法还省去了预处理步骤，所得的浓水还能为电厂废渣的冷却提供能量，杂质也废物利用，彻底实现了不耗能量的无公害化处理。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。
Claims (8)
1.一种脱硫废水震动膜处理方法，包括如下步骤：
1)将脱硫废水进行一级纳滤得一级产水和一级浓水；
2)将一级浓水进行二级纳滤得二级浓水和二级产水；
将一级产水进行反渗透过滤得反渗透浓水和反渗透产水；
3)反渗透浓水回流再次进行一级纳滤；
将二级产水回流再次进行一级纳滤；二级浓水用于冲渣；
所述冲渣是指用二级浓水冲洗电厂废渣。
2.根据权利要求1所述的脱硫废水震动膜处理方法，其特征在于，具体步骤如下:
1)将脱硫废水通入第一震动纳滤膜进行一级纳滤，得一级产水和一级浓水；
2)将一级浓水通入第二震动纳滤膜进行二级纳滤，得二级浓水和二级产水；
将一级产水通入反渗透膜进行反渗透过滤得反渗透浓水和反渗透产水；
3)将反渗透产水回用至生产，反渗透浓水回流至第一震动纳滤膜再次进行一级纳滤；
将二级产水回流至第一震动纳滤膜再次进行一级纳滤，二级浓水用于冲渣。
3.根据权利要求2所述的脱硫废水震动膜处理方法，其特征在于，所述第一震动纳滤膜的参数为：运行压力600Psi，通量大于11GFD,震动频率为40-50HZ；所述第二震动纳滤膜的参数为：运行压力650Psi，通量为大于14GFD,震动频率为40-50HZ。
4.根据权利要求3所述的脱硫废水震动膜处理方法，其特征在于，所述反渗透膜的参数为运行压力600Psi，通量为大于14GFD，震动频率为40-50HZ。
5.根据权利要求4所述的脱硫废水震动膜处理方法，其特征在于，一级产水的污染指数SDI<5；一级产水的浊度<20NTU；Stiff&Davis指数SDSI<1.5。
6.根据权利要求5所述的脱硫废水震动膜处理方法，其特征在于，二级产水的污染指数SDI<5；二级产水的浊度<20NTU；Stiff&Davis指数SDSI<1.5。
7.根据权利要求6所述的脱硫废水震动膜处理方法，其特征在于，反渗透产水的污染指数SDI<2；反渗透产水的浊度<0.3NTU；朗格利尔指数LSI<0.5。
8.实现权利要求1-7任一所述的脱硫废水震动膜处理方法的装置，其特征在于，包括第一震动纳滤膜、第二震动纳滤膜、冲渣装置、反渗透膜和回用装置；
所述第一震动纳滤膜与第二震动纳滤膜、冲渣装置依次通过管路顺联；
所述第一震动纳滤膜与反渗透膜、回用装置依次通过管路顺联；
所述第二震动纳滤膜和所述反渗透膜还分别与所述第一震动纳滤膜通过管路顺联。
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