CN110746000A - 一种复合法处理脱硫废水的方法和装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种复合法处理脱硫废水的方法和装置，包括如下步骤：(1)脱硫废水首先经过三联箱单元处理；(2)再进入澄清池内处理；(3)经过澄清池处理后，进入反应池处理；(4)最后进入沉淀池，进行处理，处理得到的沉淀污泥回收和外售，处理后的上清液经过过滤单元处理后，排放或者回用。该方法的装置包括依次相连接的三联箱、澄清池、反应池、沉淀池、过滤装置和清水池，以及与三联箱相连的加药***I，与反应池相连接加药***II，与澄清池相连接污泥脱水机I，与沉淀池相连接污泥脱水机II。本发明解决了出水中的硫酸根离子浓度超标的问题。并且用此方法产生的部分污泥用于混凝土膨胀剂，回收和外售为电厂提供了良好的经济效益。
Description
技术领域
本发明涉及电厂的污水处理，特别涉及一种复合法处理脱硫废水的方法。
背景技术
脱硫废水是燃煤发电厂锅炉烟气湿法脱硫(石灰石/石膏法)过程中吸收塔的排放水。具有悬浮物浓度高、含盐量高、含有重金属离子等特点。脱硫废水经过处理后，水质需要达到《火电厂石灰石-石膏湿法脱硫废水控制指标》的标准后，才准许排放。目前大部分燃煤发电厂处理脱硫废水采用的工艺是：调节池→三联箱→澄清池→中和池→回用或排放，其中三联箱内投加的药剂主要为铁盐、有机硫、石灰乳。但实际运行中，由于以上工艺对硫酸根离子的去除率较低，所以大部分在运行的脱硫废水处理***的出水硫酸根离子浓度均高于该排放值很多。为了降低出水硫酸根离子浓度，本发明提出一种复合法处理脱硫废水的方法。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种复合法处理脱硫废水的方法，经过此方法处理的出水中的硫酸根离子能够达到排放标准，解决了出水中的硫酸根离子浓度超标的问题。并且用此方法处理脱硫废水后产生的污泥可回收、外售，用于混凝土膨胀剂，为电厂提供了很好的经济效益。
为解决上述技术问题，本发明采用如下的技术方案：一种复合法处理脱硫废水的方法，包括以下步骤
(1)在三联箱内投加石灰乳、有机硫和铁盐，并调节三联箱内脱硫废水的pH为9.2～9.5；
(2)经步骤(1)处理后的脱硫废水进入澄清池进行重力分离，除去悬浮物及金属离子；
(3)经步骤(2)处理后的脱硫废水进入反应池，反应池内投加氢氧化钠和铝盐；
(4)经步骤(3)处理后的脱硫废水进入沉淀池内，得到沉淀污泥和上清液，沉淀污泥经过污泥泵排出沉淀池进入污泥脱水机II，上清液排出沉淀池，进入过滤单元，经过过滤单元后的处理水，排放或者回用。
前述的一种复合法处理脱硫废水的方法，所述步骤(3)中，反应池内投加氢氧化钠，调整反应池内脱硫废水pH值。
前述的一种复合法处理脱硫废水的方法，，所述步骤(3)中，投加氢氧化钠对pH值进行调整的过程中，调整所述pH值为10.5～11。
前述的一种复合法处理脱硫废水的方法，所述步骤(3)中，在反应池内投加铝盐，在pH值为10.5～11时，并使脱硫废水内的钙离子和硫酸根离子沉淀析出。
前述的一种复合法处理脱硫废水的方法，所述步骤(3)中，投加铝盐的量为反应池内脱硫废水中硫酸根离子浓度的0.6倍。
前述的一种复合法处理脱硫废水的方法，所述步骤(3)中，反应池内投加氢氧化钠和铝盐后，反应池内的脱硫废水与氢氧化钠和铝盐的反应时间为25～30分钟。
前述的一种复合法处理脱硫废水的方法，所述步骤(4)中，沉淀污泥主要组成为钙矾石(Ca6Al2(SO4)3(OH)1226H2O)。
一种复合法处理脱硫废水的装置,包括三联箱单元、澄清单元、反应单元、沉淀单元和过滤单元，所述三联箱单元包括三联箱和加药***I，所述澄清单元包括澄清池和污泥脱水机I，所述反应单元包括加药***II和反应池，所述沉淀单元包括沉淀池和污泥脱水机II，所述过滤单元包括过滤装置和清水池，三联箱、澄清池、反应池、沉淀池、过滤装置和清水池依次相连接，加药***I与三联箱相连接，污泥脱水机I与澄清池相连接，加药***II与反应池相连接，污泥脱水机II与沉淀池相连接。
前述的一种复合法处理脱硫废水的装置，所述三联箱包括第一箱、第二箱和第三箱，第一箱与第二箱与第三箱依次相连，所述加药***I包括石灰乳加药装置、有机硫加药装置和铁盐加药装置，第一箱与石灰乳加药装置连接，所述第二箱与机硫加药装置连接，所述第三箱与铁盐加药装置连接。
前述的一种复合法处理脱硫废水的装置，所述加药***II包括氢氧化钠加药装置和铝盐加药装置，所述氢氧化钠加药装置与反应池连接，所述铝盐加药装置与反应池连接。
与现有技术相比，本发明通过在反应池内投入药物氢氧化钠和铝盐的方法，降低出水中的硫酸根离子浓度，解决了出水中的硫酸根离子浓度超标的问题。并且用此方法处理脱硫废水后产生的污泥可回收、外售，用于混凝土膨胀剂，为电厂提供了很好的经济效益。
附图说明
图1是本发明一种复合法处理脱硫废水的方法流程示意图。
图2是本发明一种复合法处理脱硫废水装置流程示意图
附图标记的含义：1-澄清池 2-污泥脱水机I 3-氢氧化钠加药装置 4-反应池 5-沉淀池
6-污泥脱水机II 7-过滤装置 8-清水池 9-第一箱 10-第二箱 11-第三箱
12-石灰乳加药装置 13-有机硫加药装置 14-铁盐加药装置 15-铝盐加药装置
16-旋转刮泥机 17-斜板 18-搅拌机 19-快速搅拌器
下面结合附图1和具体实施方式对本发明做进一步的说明。
如图2所示，一种复合法处理脱硫废水的装置，包括三联箱单元、澄清单元、反应单元、沉淀单元和过滤单元，所述三联箱单元包括三联箱和加药***I，所述澄清单元包括澄清池1和污泥脱水机I2，所述反应单元包括加药***II和反应池4，所述沉淀单元包括沉淀池5和污泥脱水机II6，所述过滤单元包括过滤装置7和清水池8，三联箱、澄清池1、反应池4、沉淀池5、过滤装置7和清水池8依次相连接，加药***I与三联箱相连接，污泥脱水机I6与澄清池1相连接，加药***II与反应池相4连接，污泥脱水机II6与沉淀池5相连接。脱硫废水进入调节池，通过水泵提升至三联箱，首先通过与三联箱相连的加药***I、投加石灰乳、有机硫、铁盐，调节pH到9.2～9.5，使废水中的金属离子、汞、铅、氟等离子形成絮体和矾花。经过三联箱处理后的脱硫废水进入澄清池1内。澄清池1主要用以沉淀分离废水中的悬浮物和絮体，在重力作用下，废水中比重较大的微粒、悬浮物和较大的絮体沉入澄清池1底。澄清池1设置旋转刮泥机16用以防止污泥在池底板结，同时促进污泥浓缩。经过三联箱处理后的脱硫废水在澄清池1内重力分离后，悬浮物及金属离子等出水指标达到排放指标要求，进入反应池4进行反应，沉淀的污泥通过污泥脱水机I2进行污泥脱水、干化后外运。污泥脱水机I2作用是去除污泥中的大量水分，从而缩小其体积、减轻其重量，一般情况下污泥经过脱水，含水率可从95％左右下降到80～60％，体积下降到脱水前的1/4～1/8。经澄清池1澄清后的出水进入反应单元中的反应池4，通过加药***II向反应池4内投加氢氧化钠和铝盐，控制废水pH在10.5～11，反应时间25～30min，反应池4出水进入沉淀单元中的沉淀池5内，沉淀池5内设置斜板17，使进水在整个斜板17面积上均匀的配水，保证水流不会短路，使得沉淀在最佳状态下完成，沉淀时间大于60min。沉淀池5下部污泥用泵排出去污泥脱水机II6，污泥脱水机II6的主要作用去除污泥中的大量水分，从而缩小其体积、减轻其重量，一般情况下污泥经过脱水，含水率可从95％左右下降到80～60％，体积下降到脱水前的1/4～1/8。在沉淀单元沉淀出来的污泥主要组成成分为钙矾石(Ca6Al2(SO4)3(OH)1226H2O)，此主要组成为钙矾石(Ca6Al2(SO4)3(OH)1226H2O)的污泥可回收、外售，用于混凝土膨胀剂，为电厂提供了很好的经济效益。沉淀池5上清液出水进入过滤器单元中的过滤装置7中，过滤装置7设置石英砂过滤器或其他类型过滤器，进一步去除水中悬浮物，使出水达到回用和排放标准。经过过滤装置7后，进入到具有储水功能的清水池8内，清水池8出水硫酸根浓度小于200mg/L，钙离子浓度小于150mg/L，出水可回用于各用水点，为后续脱硫废水深度处理***减轻了负担。
如图2所示，一种复合法处理脱硫废水的装置，所述三联箱包括第一箱9、第二箱10和第三箱11，第一箱9与第二箱10与第三箱11依次相连，所述加药***I包括石灰乳加药装置12、有机硫加药装置13和铁盐加药装置14，第一箱9与石灰乳加药装置12连接，所述第二箱9与机硫加药装置13连接，所述第三箱11与铁盐加药装置14连接。脱硫废水由废水提升泵送入第一箱9进行中和反应，再依次流入第二箱10进行反应、最后进入第三箱11进行絮凝。考虑到紧凑布置，节省流程，将这第一箱9、第二箱10和第三箱11合建成一体式反应器，称为三联箱，各箱间以隔板分开。为了使废水与药剂充分接触反应，各反应箱的水力停留时间大于15min，同时配搅拌机(18)促进反应。脱硫废水进入第一箱9后，通过第一箱9相连的石灰乳加药装置12向第一箱9内投加氢氧化钙调节至pH 9.2～9.5，使脱硫废水中大部分金属离子等以氢氧化物形态析出，在水中形成微细胶体絮体。然后通过第二箱10相连的有机硫加药装置13向第二箱10中投加有机硫TMT-15，使得Hg、Cd、Pb等难以氢氧化物形态沉淀的物质和Al3+、Fe3+等氢氧化物呈两性的离子与S2-结合以硫化物形态析出形成絮体。最后通过第三箱11相连的铁盐加药装置14向第三箱11投加铁盐和助凝剂使这些微细悬浮物和胶体颗粒等相互凝聚结合，成为较大的矾花，易于沉淀去除。
如图2所示，一种复合法处理脱硫废水的装置，所述加药***II包括氢氧化钠加药装置3和铝盐加药装置15，所述氢氧化钠加药装置3与反应池4连接，所述铝盐加药装置15与反应池4连接。氢氧化钠加药装置3和铝盐加药装置15向反应池4内投加氢氧化钠和铝盐，反应池4内配有快速搅拌器19，用于反应池4进水与氢氧化钠和铝盐的快速混合，以达到进水与氢氧化钠和铝盐加速反应的目的。
本发明的实施例1：
选用某厂的脱硫废水进行复合法脱硫废水的处理，脱硫废水水质条件如表1所示
| 序号 | 项目 | 单位 | 数值 |
| 1 | pH | 5～6 | |
| 2 | 悬浮物 | mg/L | 5000 |
| 3 | Cl<sup>-</sup> | mg/L | 5600 |
| 4 | SO<sub>4</sub><sup>2-</sup> | mg/L | 7000 |
| 5 | NO<sub>3</sub><sup>-</sup> | mg/L | 180 |
| 6 | Mg<sup>2+</sup> | mg/L | 2600 |
| 7 | Ca<sup>2+</sup> | mg/L | 1500 |
| 8 | Na<sup>+</sup> | mg/L | 290 |
| 9 | K<sup>+</sup> | mg/L | 100 |
| 10 | F<sup>-</sup> | mg/L | 40 |
表1脱硫废水水质条件
对此脱硫废水进行复合法脱硫废水的处理，包括以下步骤：
(1)在三联箱内投加石灰乳、有机硫和铁盐，并调节三联箱内脱硫废水的pH为9.2；
(2)经步骤(1)处理后的脱硫废水进入澄清池进行重力分离，除去悬浮物及金属离子；
(3)经步骤(2)处理后的脱硫废水进入反应池，反应池内投加氢氧化钠和铝盐；
(4)经步骤(3)处理后的脱硫废水进入沉淀池内，得到沉淀污泥和上清液，沉淀污泥经过污泥泵排出沉淀池进入污泥脱水机II，经过污泥脱水机II处理后的污泥，回收或外售；上清液排出沉淀池，进入过滤单元，经过过滤单元后的处理水，排放或者回用。
其中在步骤(2)中，经过步骤(1)处理，脱硫废水中的悬浮物凝聚成大颗粒的絮凝物，大部分的重金属形成的难溶的氢氧化物和硫化物，然后通过添加铁盐进行絮凝，絮凝后的脱硫废水从三联箱溢流进入澄清池，在澄清池内通过重力作用将悬浮物凝聚成大颗粒的絮凝物和难溶的重金属氢氧化物和硫化物沉淀到澄清池池底成为污泥，通过污泥泵排放到污泥脱水机，进行脱水，脱水后的污泥外运。
其中在所述步骤(3)中，反应池内投加氢氧化钠，对反应池内脱硫废水pH进行调整。将所述pH值调整到10.5。
其中在所述步骤(3)中，反应池内投加铝盐，与反应池内脱硫废水进行反应，用于沉淀脱硫废水内的钙离子和硫酸根离子。投加铝盐的量为反应池内脱硫废水中硫酸根离子浓度的0.6倍。在本实施例中，如表1所示，硫酸根离子浓度为7000mg/L，则在反应池内投加铝盐的量为每升脱硫废水加入4200mg的铝盐。
其中在所述步骤(3)中，投加氢氧化钠和铝盐后，反应池内的脱硫废水与氢氧化钠和铝盐的反应时间为30分钟。在此过程中，氢氧化钠起到调节反应池内脱硫废水pH的作用，铝盐中的铝离子在pH值为10.5的碱性环境中，与氢氧根离子生成[Al(OH)6]3-离子，[Al(OH)6]3-离子能和反应池内的脱硫废水中的Ca2+发生反应生成{Ca6[Al(OH)6]224H2O}6+离子，此离子{Ca6[Al(OH)6]224H2O}6+与反应池的硫酸根离子能够发生反应生成Ca6Al2(SO4)3(OH)1226H2O。生成Ca6Al2(SO4)3(OH)1226H2O在水中溶解度低，会随着反应进行，发生沉淀。随着反应进行，生成越来越多的Ca6Al2(SO4)3(OH)1226H2O，也就消耗越来越多反应池内脱硫废水中的硫酸根离子和钙离子。直到反应池内经过30分钟后，反应终止，硫酸根离子浓度小于200mg/L，钙离子浓度小于150mg/L。
其中在所述步骤(4)中，经过步骤(3)处理过的脱硫废水，进入到沉淀池内，在步骤(3)中生成的Ca6Al2(SO4)3(OH)1226H2O随着步骤(3)中处理过的脱硫废水进入到沉淀池中，在沉淀池内沉淀到沉淀池的池底形成沉淀污泥，并且所述沉淀污泥主要组成为Ca6Al2(SO4)3(OH)1226H2O，污泥的其他成分为碳酸钙、氢氧化钙、铝的化合物等。
。Ca6Al2(SO4)3(OH)1226H2O是混凝土膨胀剂的主要组成，因此主要组成为Ca6Al2(SO4)3(OH)1226H2O的沉淀污泥出沉淀池进入脱水***，经过脱水可以作为混凝土膨胀剂使用。
本发明的实施例2：
选用某厂的脱硫废水进行复合法脱硫废水的处理，脱硫废水水质条件如表2所示
对此脱硫废水进行复合法脱硫废水的处理，包括以下步骤：
(1)首先在三联箱内投加石灰乳、有机硫、铁盐，并调节三联箱内脱硫废水的pH到9.5；
(2)经步骤(1)处理后的脱硫废水进入澄清池进行重力分离，分离出悬浮物及金属离子；
(3)经步骤(2)处理后的脱硫废水进入反应池，反应池内投加氢氧化钠和铝盐；
| 序号 | 项目 | 单位 | 数值 |
| 1 | pH | 5～6 | |
| 2 | 悬浮物 | mg/L | 1000 |
| 3 | Cl<sup>-</sup> | mg/L | 12000 |
| 4 | SO<sub>4</sub><sup>2-</sup> | mg/L | 2000 |
| 5 | NO<sub>3</sub><sup>-</sup> | mg/L | 180 |
| 6 | Mg<sup>2+</sup> | mg/L | 2700 |
| 7 | Ca<sup>2+</sup> | mg/L | 2600 |
| 8 | Na<sup>+</sup> | mg/L | 550 |
| 9 | K<sup>+</sup> | mg/L | 100 |
| 10 | F<sup>-</sup> | mg/L | 30 |
表2脱硫废水水质条件
(4)经步骤(3)处理后的脱硫废水进入沉淀池内，得到沉淀污泥和上清液，沉淀污泥经过污泥泵排出沉淀池进入污泥脱水机II，经过污泥脱水机II处理后的污泥，回收或外售；上清液排出沉淀池，进入过滤单元，经过过滤单元后的处理水，排放或者回用。
其中在步骤(2)中，经过步骤(1)处理，脱硫废水中的悬浮物凝聚成大颗粒的絮凝物，大部分的重金属形成的难溶的氢氧化物和硫化物，然后通过添加铁盐进行絮凝，絮凝后的脱硫废水从三联箱溢流进入澄清池，在澄清池内通过重力作用将悬浮物凝聚成大颗粒的絮凝物和难溶的重金属氢氧化物和硫化物沉淀到澄清池池底成为污泥，通过污泥泵排放到污泥脱水机，进行脱水，脱水后的污泥外运。
其中在所述步骤(3)中，反应池内投加氢氧化钠，与反应池内脱硫废水pH进行调整。将所述pH值调整到11。
其中在所述步骤(3)中，反应池内投加铝盐，对反应池内脱硫废水进行反应，用以沉淀脱硫废水内的钙离子和硫酸根离子。投加铝盐的量为反应池内脱硫废水中硫酸根离子浓度的0.6倍。在本实施例中，如表1所示，硫酸根离子浓度为2000mg/L，则在反应池内投加铝盐的量为每升脱硫废水加入1200mg的铝盐。
其中在所述步骤(3)中，投加氢氧化钠和铝盐后，在反应池内的反应时间为25分钟。在此过程中，氢氧化钠起到调节反应池内脱硫废水pH的作用，铝盐在此过程中铝离子在pH值为11的碱性环境中，与氢氧根离子生成[Al(OH)6]3-离子，[Al(OH)6]3-离子能和反应池内的脱硫废水中的Ca2+发生反应生成{Ca6[Al(OH)6]224H2O}6+离子，此离子{Ca6[Al(OH)6]224H2O}6+与反应池的硫酸根离子能够发生反应生成Ca6Al2(SO4)3(OH)1226H2O，污泥的其他成分为碳酸钙、氢氧化钙、铝的化合物等。生成Ca6Al2(SO4)3(OH)1226H2O在水中溶解度低，会随着反应进行，发生沉淀。随着反应进行，生成越来越多的Ca6Al2(SO4)3(OH)1226H2O，也就消耗越来越多反应池内脱硫废水中的硫酸根离子和钙离子。当在反应池内经过25分钟的反应后，硫酸根离子浓度小于160mg/L，钙离子浓度小于200mg/L。
其中在所述步骤(4)中，经过步骤(3)处理过的脱硫废水，进入到沉淀池内，在步骤(3)中生成的Ca6Al2(SO4)3(OH)1226H2O随着步骤(3)中处理过的脱硫废水进入到沉淀池中，在沉淀池内沉淀到沉淀池池底形成沉淀污泥，并且所述沉淀污泥主要组成为Ca6Al2(SO4)3(OH)1226H2O。Ca6Al2(SO4)3(OH)1226H2O是混凝土膨胀剂的主要组成，主要组成为Ca6Al2(SO4)3(OH)1226H2O的沉淀污泥出沉淀池进入污泥脱水机II，进行脱水后的沉淀污泥可以作为混凝土膨胀剂使用。
Claims (10)
1.一种复合法处理脱硫废水的方法，其特征在于，包括以下步骤
(1)在三联箱内投加石灰乳、有机硫和铁盐，并调节三联箱内脱硫废水的pH为9.2～9.5；
(2)经步骤(1)处理后的脱硫废水进入澄清池进行重力分离，除去悬浮物及金属离子；
(3)经步骤(2)处理后的脱硫废水进入反应池，反应池内投加氢氧化钠和铝盐；
(4)经步骤(3)处理后的脱硫废水进入沉淀池内，得到沉淀污泥和上清液，沉淀污泥经过污泥泵排出沉淀池进入污泥脱水机II，经过污泥脱水机II处理后的污泥，回收或外售；上清液排出沉淀池，进入过滤单元，经过过滤单元后的处理水，排放或者回用。
2.根据权利要求1所述的一种复合法处理脱硫废水的方法，其特征在于，所述步骤(3)中，反应池内投加氢氧化钠，调整反应池内脱硫废水的pH值。
3.根据权利要求2所述的一种复合法处理脱硫废水的方法，其特征在于，所述步骤(3)中，投加氢氧化钠对脱硫废水的pH值进行调整的过程中，调整所述pH值为10.5～11。
4.根据权利要求1所述的一种复合法处理脱硫废水的方法，其特征在于，所述步骤(3)中，在反应池内投加铝盐，在pH值为10.5～11时，并使脱硫废水内的钙离子和硫酸根离子沉淀析出。
5.根据权利要求4所述的一种复合法处理脱硫废水的方法，其特征在于，所述步骤(3)中，投加铝盐的量为反应池内脱硫废水中硫酸根离子浓度的0.6倍。
6.根据权利要求1所述的一种复合法处理脱硫废水的方法，其特征在于，所述步骤(3)中，反应池内投加氢氧化钠和铝盐后，反应池内的脱硫废水与氢氧化钠和铝盐的反应时间为25～30分钟。
7.根据权利要求1所述的一种复合法处理脱硫废水的方法，其特征在于，所述步骤(4)中，沉淀污泥主要组成为为钙矾石(Ca6Al2(SO4)3(OH)1226H2O)。
8.采用权利要求1-7中任一项所述方法处理脱硫废水的装置，其特征在于,包括三联箱单元、澄清单元、反应单元、沉淀单元和过滤单元，所述三联箱单元包括三联箱和加药***I，所述澄清单元包括澄清池(1)和污泥脱水机I(2)，所述反应单元包括加药***II和反应池(4)，所述沉淀单元包括沉淀池(5)和污泥脱水机II(6)，所述过滤单元包括过滤装置(7)和清水池(8)，三联箱、澄清池(1)、反应池(4)、沉淀池(5)、过滤装置(7)和清水池(8)依次相连接，加药***I与三联箱相连接，污泥脱水机I(6)与澄清池(1)连接，加药***II与反应池相(4)连接，污泥脱水机II(6)与沉淀池(5)相连接。
9.根据权利要求8所述的一种复合法处理脱硫废水的装置，其特征在于，所述三联箱包括第一箱(9)、第二箱(10)和第三箱(11)，第一箱(9)与第二箱(10)与第三箱(11)依次相连，所述加药***I包括石灰乳加药装置(12)、有机硫加药装置(13)和铁盐加药装置(14)，第一箱(9)与石灰乳加药装置(12)连接，所述第二箱(9)与机硫加药装置(13)连接，所述第三箱(11)与铁盐加药装置(14)连接。
10.根据权利要求8所述的一种复合法处理脱硫废水的装置，其特征在于，所述加药***II包括氢氧化钠加药装置(3)和铝盐加药装置(15)，所述氢氧化钠加药装置(3)与反应池(4)连接，所述铝盐加药装置(15)与反应池(4)连接。
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