CN108002500A - 旋流絮凝装置及燃煤电厂高盐高浊废水处理***和应用 - Google Patents

旋流絮凝装置及燃煤电厂高盐高浊废水处理***和应用 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种旋流絮凝装置及燃煤电厂高盐高浊废水处理***和应用。所述装置包括箱体(1)、箱体内部中间位置设置旋流混凝管(2)和内筒(3)，旋流混凝管设置在箱体底部并向上延伸至其顶部边缘位于内筒内部，且和箱体顶部不接触，所述内筒设置在箱体顶部并向下延伸，且其底部边缘与箱体不接触；在旋流混凝管伸入内筒的部分的外壁设置旋流导板(4)，在旋流混凝管内部设置旋流叶片(5)；箱体底部向外设置进水管(6)，进水管与旋流混凝管连通；箱体顶部的边缘设置溢流槽(8)。所述***包括：用管路顺序连接的软化水装置(101)，旋流絮凝装置(102)、过滤器(103)、预浓缩器(104)、预热器(105)、膜蒸馏器(106)和蒸发塔(107)。

Description

旋流絮凝装置及燃煤电厂高盐高浊废水处理***和应用
技术领域
本发明涉及电厂废水处理领域，具体的说，本发明涉及一种旋流絮凝装置及燃煤电厂高盐高浊废水处理***和应用。
背景技术
随着水十条等一系列废水排放管理政策的出台，燃煤电厂废水零排放相关技术也越来越受到关注和重视，燃煤电厂废水零排放是必然趋势。在现有条件下，燃煤电厂中部分高含盐废水仍很难实现近零排放，其中最难处理的就是石灰石-石膏湿法脱硫运行过程产生的脱硫废水。脱硫废水不仅含固量大而且水中含有大量钙、镁、硫酸根、氯离子等，电厂现有的传统的三联箱处理工艺科去除水中大部分颗粒以及微量重金属，但是无法去除水中的盐分，经三联箱处理的脱硫废水仍为不达标的高含盐废水。另外，在北方缺水地区，水质较差，水中含盐量较高，循环冷却塔排出水含盐量较高。为了回收淡水资源、减少浓盐水排放量，燃煤电厂多采用浓缩循环冷却水后浓水排放、淡水回用的方式进行处理，而浓缩循环冷却水的处理也是一大难题。
目前关于燃煤电厂含盐废水零排放的技术方案主要有两种：一是预处理+浓缩+蒸发结晶；二是预处理+浓缩(或不浓缩)+烟道蒸发。整体来说，首先两种方案的预处理过程多采用传统的三联箱处理技术，虽能达到去除重金属絮凝颗粒的效果，但是絮凝加药量和设备体积都较大。其次废水浓缩过程常采用反渗透、高压反渗透以及多效蒸发等方式，反渗透受自身应用条件的限制，只能将废水浓缩至5％左右，高压反渗透最多也只能达到13％左右，而且高压反渗透的能耗显著升高。就整体处理工艺来说，现在电厂废水零排放多采用方案一，运行相对成熟稳定一些，但是整个蒸发结晶设备复杂、投资大，而且蒸发过程需要额外引入高温热源，能耗很高。烟道蒸发技术是现在研究的一个热点，它具有设备简单、投资少、能耗低等优点，在一些电厂也已有应用，该技术现在页存在一些急需解决的问题：如何预防喷雾蒸发过程对烟道壁的腐蚀结垢以及可能对电除尘带来的安全隐患。
发明内容
本发明的一个目的在于提供一种旋流絮凝装置；
本发明的另一目的在于提供一种燃煤电厂高盐高浊废水处理***；
本发明的再一目的在于提供一种燃煤电厂高盐高浊废水的处理方法。
为达上述目的，一方面，本发明提供了一种旋流絮凝装置，其中，所述装置包括封闭的箱体1、箱体内部中间位置设置旋流混凝管2和内筒3，所述旋流混凝管设置在箱体底部并向上延伸至其顶部边缘位于内筒内部，且和箱体顶部不接触以在其顶部边缘和箱体顶部之间形成水流通道，所述内筒设置在箱体顶部并向下延伸，且其底部边缘与箱体不接触以在其底部边缘和箱体内壁之间形成水流通道；在旋流混凝管伸入内筒的部分的外壁设置旋流导板4，在旋流混凝管内部设置旋流叶片5；箱体底部向外设置进水管6，排水管与旋流混凝管连通；箱体顶部的边缘设置溢流槽8。
根据本发明一些具体实施方案，其中，旋流导板的数量为6-8个。
根据本发明一些具体实施方案，其中，旋流导板的高度为旋流混凝管伸入内筒的部分高度的1/6-1/3。
根据本发明一些具体实施方案，其中，溢流槽外侧形成溢流堰81。
根据本发明一些具体实施方案，其中，溢流槽为1-3个，每个长度为箱体顶部周长的1/4-1。
根据本发明一些具体实施方案，其中，溢流堰高度为溢流槽宽度的1/2-1/5。
根据本发明一些具体实施方案，其中，所述旋流混凝管2的高度为箱体高度的2/3-9/10，所述旋流混凝管2包括第一直管段21和倒立圆台形的扩径段22；所述第一直管段的上边缘与扩径段的下边缘的直径相等并相互连接，所述扩径段上边缘的直径与下边缘的直径比为(1.5～3)：1，所述扩径段的高度与扩径段上边缘的直径比为2/1-4/1。
根据本发明一些具体实施方案，其中，所述旋流混凝管2伸入到内筒内部的部分的高度为旋流混凝管总高度的1/5-1/2。
根据本发明一些具体实施方案，其中，所述旋流混凝管2还包括第二直管段23，所述第二直管段的下边缘与扩径段的上边缘的直径相等并相互连接。
根据本发明一些具体实施方案，其中，第二直管段的高度为扩径段高度的1/3-1/8。
根据本发明一些具体实施方案，其中，所述箱体1至少上端为圆柱形，圆柱形的箱体高度占箱体总高度的1/3-2/3；所述内筒3与圆柱形的箱体的直径比为2/5-2/3；内筒与圆柱形的箱体的高度比为1/4-1/2。
根据本发明一些具体实施方案，其中，箱体1至少上端为圆柱形，所述圆柱的高度和直径的比例为1/4-1/1。
根据本发明一些具体实施方案，其中，箱体1的下端为倒立的圆台形，所述箱体的圆台形的上边缘与圆柱形的下边缘连接。
根据本发明一些具体实施方案，其中，圆台的上底面和下底面的直径比为1/10-1/4。
根据本发明一些具体实施方案，其中，所述进水管上还设置絮凝剂添加口7。
另一方面，本发明还提供了一种燃煤电厂含盐废水处理***，其中，所述***包括：用管路顺序连接的软化水装置101，本发明所述的旋流絮凝装置102、过滤器103、预浓缩器104、预热器105、膜蒸馏器106和蒸发塔107。
根据本发明一些具体实施方案，其中，所述***还包括烟气混合器108，所述烟气混合器用于将即将进入燃煤电厂烟气处理***空预器109的烟气和从燃煤电厂烟气处理***除尘器110出来的烟气混合，并输送到蒸发塔107用于蒸发塔(喷雾干燥塔)的加热，热交换后的烟气再通过管路输送到空预器和除尘器之间的管路中。
本发明所述的软化水装置101、过滤器103、预浓缩器104、预热器105、膜蒸馏器106、蒸发塔107、烟气混合器108、空预器109和除尘器110均可为本领域现有常规装置。
根据本发明一些具体实施方案，其中，所述***还包括用管路将预热器105与除尘器110和脱硫塔111之间的管路连接，以利用从除尘器出来的烟气对预热器进行加热，并将经过热交换的烟气再送至脱硫塔。
根据本发明一些具体实施方案，其中，所述软化水装置101设置脱硫废水入口1011和循环冷却水入口1012。
再一方面，本发明还提供了一种燃煤电厂含盐废水的处理方法，其中，所述方法包括使用本发明任意一项所述的旋流絮凝装置来替代三联箱对电厂脱硫废水和/或电厂循环冷却水进行絮凝分离处理。
本发明自主研发的旋流絮凝装置代替传统的三联箱，实现快速絮凝并分离絮凝颗粒，絮凝澄清时间缩短、设备占地面积减小
根据本发明一些具体实施方案，其中，所述方法包括将电厂脱硫废水和/或电厂循环冷却水先经过软化处理，然后使用本发明所述的旋流絮凝装置进行絮凝分离处理，然后经过过滤后进行预浓缩，预浓缩后得到的液体进行预加热，再进行膜蒸馏，膜蒸馏得到的浓盐水进行蒸发。
膜蒸馏过程采用电厂低温余热加热浓盐水，额外耗能很少；
膜蒸馏后浓盐水通过喷雾方式进入蒸发塔蒸发干燥，来自SCR至空预器间高温烟气和除尘器至脱硫岛间烟气的混合烟气为蒸发热源，经蒸发塔后烟气回除尘器前烟道，从而实现废水的零排放。
所述软化水装置用于降低废水硬度，可采用管式软化剂加药装置、软化水箱、旋流器中的一种或几种。
所述过滤器可采用多介质过滤、微滤、超滤中的一种过几种。
所述预浓缩过程可以是纳滤、一级反渗透或多级反渗透中的一种或几种。
所述预热器用于膜蒸馏前对废水进行加热，加热热源可以是除尘器后至脱硫塔间热烟气、锅炉蒸汽预热中的一种或两种。若采用除尘器后热烟气为热源，出膜蒸馏装置的低温烟气回原烟道。
根据本发明一些具体实施方案，其中，预浓缩后得到的液体进行预加热至50-95℃。
根据本发明一些具体实施方案，其中，膜蒸馏可采用常压蒸馏或低压蒸馏。
根据本发明一些具体实施方案，其中，所述膜蒸馏过程出水含盐量不低于15％。
根据本发明一些具体实施方案，其中，所述进蒸发塔烟气管道段可设置旋风除灰装置。
所述含盐废水喷雾蒸发形成的固体盐颗粒可随烟气回除尘器前烟道或增设除尘结构捕集下来。
根据本发明一些具体实施方案，其中，所述处理方法是使用本发明任意一项所述的处理***进行处理。
根据本发明一些具体实施方案，其中，所述***包括烟气混合器108，并将即将进入燃煤电厂烟气处理***空预器109的烟气和从燃煤电厂烟气处理***除尘器110出来的烟气按照10：0-5：5的比例进行混合，然后送到蒸发塔107用于蒸发塔的加热。
综上所述，本发明提供了一种旋流絮凝装置及燃煤电厂高盐高浊废水处理***和应用。本发明的方案具有如下优点：
本发明的目的在于开发了一种燃煤电厂含盐废水零排放处理***，不仅能实现电厂废水零排放，而且整个处理***加药量少、占地面积小，浓缩和蒸发过程以烟气为热源、能耗低，废水处理量可调，不会造成烟道壁结垢腐蚀和电除尘的危害。
整个工艺过程几乎不需额外引入能耗，通过利用锅炉烟气余热来完成，并且采用膜蒸馏可将含盐废水浓缩至15％以上，较两级反渗透浓缩倍率更高，可有效节约废水蒸发干燥过程的烟气量；废水在蒸发塔中蒸发干燥形成的固体盐颗粒可随烟气进入后续的除尘器被捕集下来，或者采用高效旋风分离器将大部分固体颗粒收集回收，剩余烟气再进入除尘器进一步除尘净化，两种方案视电厂具体灰样要求可选。进入除尘器的烟气湿度会有所提高，有助于提高电除尘的除尘效率。整个流程在烟道外完成，不会对锅炉运行及空预器、除尘器和脱硫过程带来影响，且便于维护检修。含盐废水喷雾干燥形成的固体盐颗粒可不进入除尘器，不影响原有粉煤灰的品质。
附图说明
图1为实施例1的旋流絮凝装置。
图2为实施例1的燃煤电厂含盐废水处理***。
具体实施方式
以下通过具体实施例详细说明本发明的实施过程和产生的有益效果，旨在帮助阅读者更好地理解本发明的实质和特点，不作为对本案可实施范围的限定。
实施例1
使用如图2所示的废水处理***，废水(处理前指标如表1所示)处理流程：(1)经软化水装置加苏打进行软化，再进入旋流絮凝装置(如图1所示)，依次投加聚合氯化铁助凝剂和聚丙烯酰胺絮凝剂，旋流絮凝器出口废水中SS含量将至12mg/L、铜离子含量5mg/L，其他成分基本没变；(2)过滤过程采用多介质过滤器，此时悬浮物含量<3mg/L、钙离子(Ca2+)657mg/L、镁离子(Mg2+)366mg/L；(3)采用两级反渗透处理进行预缩，废水TDS由25000mg/L浓缩至60000mg/L左右，淡水回用，浓盐水进入膜蒸馏处理单元；(4)膜蒸馏过程以低品位蒸汽为热源，膜蒸馏温度75oC，冷凝的淡水回用，废水含盐量进一步浓缩至150000mg/l以上，此时浓盐水量约为原废水量的20～30％；(5)浓盐水经双流体喷嘴以100～200微米大小雾滴的形式进入烟道外蒸发塔，采用300oC以上高温烟气为热源进行喷雾蒸发，蒸干后盐颗粒随烟气进入静电除尘器被捕集下来，蒸发的水分在脱硫塔内被冷凝下来。整个流程较其他废水零排放处理工艺简化，流程短，并且利用了电厂的低品位热源，能耗成本低，并且经该流程最终实现了废水的近零排放。
其中废水在图1所示的旋流絮凝装置中的运行过程为：废水自旋流器底部进水管6进入设备，同时，在管路后边的絮凝剂添加口7加入絮凝剂；废水和絮凝剂经旋流叶片5后形成强旋流，实现两者快速充分混合；在旋流混凝管的扩径段22水流速度逐渐变小，此时有助于小絮体的形成，为凝聚初始阶段；已初步凝聚的废水进入内筒3，内筒截面远大于扩张段，水流速度显著下降，此时有助于小絮体的长大，并且防止大絮体破碎。在内筒中下游加设旋流导板4，一方面有助于絮体的相互碰撞形成大絮体，另一方面使废水进一步形成大而稳定的旋流，有助于后续大絮体的旋流沉降；自内筒流出的旋流废水，絮凝体向下进入圆锥段实现旋流沉淀自底部排出，清水向上自出水段、经溢流槽进入出水管道，得到不含悬浮物的清水。处理前后的废水指标分别如下表1和表2所示。
表1、处理前的废水指标
序号 项目 单位 废水参数
1 pH 6.67
2 悬浮物(SS) mg/L 310
3 氨氮 mg/L ～10
4 氯根离子(Cl-) mg/L 18123
5 硫酸根离子(SO4 2-) mg/L 997
6 全硅(SiO2) mg/L 84
7 钙离子(Ca2+) mg/L 8334
8 镁离子(Mg2+) mg/L 1314
9 铜离子(Cu2+) mg/L 64
10 TDS mg/L 29455
表2、经旋流絮凝装置处理后的废水指标

Claims (10)

1.一种旋流絮凝装置，其中，所述装置包括箱体(1)、箱体内部中间位置设置旋流混凝管(2)和内筒(3)，所述旋流混凝管设置在箱体底部并向上延伸至其顶部边缘位于内筒内部，且和箱体顶部不接触以在其顶部边缘和箱体顶部之间形成水流通道，所述内筒设置在箱体顶部并向下延伸，且其底部边缘与箱体不接触以在其底部边缘和箱体内壁之间形成水流通道；在旋流混凝管伸入内筒的部分的外壁设置旋流导板(4)(优选旋流导板的数量为6-8个(优选旋流导板的高度为旋流混凝管伸入内筒的部分高度的1/6-1/3))，在旋流混凝管内部设置旋流叶片(5)；箱体底部向外设置进水管(6)(优选所述进水管上还设置絮凝剂添加口(7))，进水管与旋流混凝管连通；箱体顶部的边缘设置溢流槽(8)(优选溢流槽外侧形成溢流堰(81)(优选溢流槽为1-3个，每个长度为箱体顶部周长的1/4-1)(优选溢流堰高度为溢流槽宽度的1/2-1/5))。
2.根据权利要求1所述的旋流絮凝装置，其中，所述旋流混凝管(2)的高度为箱体高度的2/3-9/10，所述旋流混凝管(2)包括第一直管段(21)和倒立圆台形的扩径段(22)；所述第一直管段的上边缘与扩径段的下边缘的直径相等并相互连接，所述扩径段上边缘的直径与下边缘的直径比为(1.5～3)：1，所述扩径段的高度与扩径段上边缘的直径比为2/1-4/1。
3.根据权利要求1或2所述的旋流絮凝装置，其中，所述旋流混凝管(2)伸入到内筒内部的部分的高度为旋流混凝管总高度的1/5-1/2(优选所述旋流混凝管(2)还包括第二直管段(23)，所述第二直管段的下边缘与扩径段的上边缘的直径相等并相互连接(优选第二直管段的高度为扩径段高度的1/3-1/8))。
4.根据权利要求1所述的旋流絮凝装置，其中，所述箱体(1)至少上端为圆柱形(优选圆柱的高度和直径的比例为1/4-1/1)，圆柱形的箱体高度占箱体总高度的1/3-2/3；所述内筒(3)与圆柱形的箱体的直径比为2/5-2/3；内筒与圆柱形的箱体的高度比为1/4-1/2(优选箱体(1)的下端为倒立的圆台形，所述箱体的圆台形的上边缘与圆柱形的下边缘连接(优选圆台的上底面和下底面的直径比为1/10-1/4))。
5.一种燃煤电厂高盐高浊废水处理***，其中，所述***包括：用管路顺序连接的软化水装置(101)，权利要求1～4任意一项所述的旋流絮凝装置(102)、过滤器(103)、预浓缩器(104)、预热器(105)、膜蒸馏器(106)和蒸发塔(107)。
6.根据权利要求5所述的燃煤电厂含盐废水处理***，其中，所述***还包括烟气混合器(108)，所述烟气混合器用于将即将进入燃煤电厂烟气处理***空预器(109)的烟气和从燃煤电厂烟气处理***除尘器(110)出来的烟气混合，并输送到蒸发塔(107)用于蒸发塔的加热，热交换后的烟气再通过管路输送到空预器和除尘器之间的管路中(优选用管路将预热器(105)与除尘器(110)和脱硫塔(111)之间的管路连接，以利用从除尘器出来的烟气对预热器进行加热，并将经过热交换的烟气再送至脱硫塔)。
7.根据权利要求5或6所述的燃煤电厂含盐废水处理***，其中，所述软化水装置(101)设置脱硫废水入口(1011)和循环冷却水入口(1012)。
8.一种燃煤电厂含盐废水的处理方法，其中，所述方法包括使用权利要求1～4任意一项所述的旋流絮凝装置来替代三联箱对电厂脱硫废水和/或电厂循环冷却水进行絮凝分离处理。
9.根据权利要求8所述的处理方法，其中，所述方法包括将电厂脱硫废水和/或电厂循环冷却水先经过软化处理，然后使用权利要求1～4任意一项所述的旋流絮凝装置进行絮凝分离处理，然后经过过滤后进行预浓缩，预浓缩后得到的液体进行预加热(优选加热至50-95℃)，再进行膜蒸馏，膜蒸馏得到的浓盐水进行蒸发(优选所述处理方法是使用权利要求5～7任意一项所述的处理***进行处理)。
10.根据权利要求9所述的处理方法，其中，所述***包括烟气混合器(108)，并将即将进入燃煤电厂烟气处理***空预器(109)的烟气和从燃煤电厂烟气处理***除尘器(110)出来的烟气按照10：0-5：5的比例进行混合，然后送到蒸发塔(107)用于蒸发塔的加热。
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