CN112194298B - 一种电厂全厂废水资源化处理***及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种电厂全厂废水资源化处理***及方法，属于电厂废水处理的技术领域，循环水排污水处理***配套设有旁路处理***且循环水排污水处理***的排污口连通有A预处理装置，A预处理装置的出口端连通有膜浓缩装置，膜浓缩装置的出口端连通有深度浓缩***；给水废水处理***的浓水排放口分别连通至深度浓缩***和脱硫废水处理***，且脱硫废水处理***的脱硫废水出口连通有B预处理装置；还包括蒸发浓缩***，蒸发浓缩***的进口端分别与深度浓缩***和B预处理装置连通，其出口端连通有C预处理装置，且C预处理装置的出口端连通有膜过滤装置，膜过滤装置连通有后处理装置并通过后处理装置制备为最终产品，以实现全厂废水零排放并最终制备成工业纯盐，也可制备成高纯度的酸、碱等经济价值更高的化工原料。

Description

一种电厂全厂废水资源化处理***及方法
技术领域
本发明属于电厂废水处理的技术领域，具体而言，涉及一种电厂全厂废水资源化处理***及方法。
背景技术
2017年的火电厂污染防治技术政策也作了如下要求：防止火电厂排放废水造成的污染，明确火电厂水污染防治应遵循分类处理、一水多用的原则，鼓励火电厂实现废水的循环使用不外排。在类似相关政策驱动下，电厂全厂废水综合治理，逐步梯级利用，最终实现废水零排放势在必行。对于电厂，全厂废水排放量大，需以最经济的形式达到零排放的最终目的，而废水的资源化将成为零排放处理的最佳选择。
现有技术中，一方面，电厂存在的各种废水未能协同处理，给全厂废水处理带来了不必要的投资或重复投资，如循环水排污水水量大，如是要实现零排放，经济性将受到很大影响；另一方面，采用常规的预处理+膜浓缩+蒸发结晶的资源化利用方式，所带来的问题是投资成本很高，运行成本也很高，而最终的产品盐(以NaCl、Na2SO4为主)经济价值不高，往往会有产品盐无处销售的问题。
同时，对于电厂终端的脱硫废水处理难度大，目前，也是制约电厂全厂废水零排放发展的一大难题。脱硫废水浓度高，成分复杂，传统的三联箱不能处理废水的盐分，若三联箱出水直接排放将对环境将造成极大的危害。脱硫废水中盐浓度很高(TDS：30000-60000mg/L)，含有多种重金属离子，且CaSO4 趋于饱和，属于典型的高盐难处理废水，难以用传统水处理技术进行处理。常规的处理方法分为膜法与热法。
膜法技术采用的技术路线为：软化-分盐-膜浓缩-结晶。该技术路线流程长，投资及运行成本高(投资成本按每小时水量计每吨水高于200万，每吨水处理费用在80元以上)，整体经济性差，膜的后期维护困难。
热法技术分为多效蒸发与烟道气蒸发。多效蒸发为：废水软化后再采用蒸汽将脱硫废水浓缩或蒸发成杂盐；烟道气蒸发为：采用高温(空预器前300℃以上烟气)或低温(除尘器入口150℃左右烟气)烟气将脱硫废水直接干燥成杂盐。多效蒸发需要严格的软化预处理，运行成本高，且CaSO4在蒸发过程中很容易结垢而堵塞换热管，一般需要每年彻底清洗一次；烟道气蒸发将废水杂盐混入粉煤灰中，必将对粉煤灰造成影响。
发明内容
鉴于此，为了解决现有技术存在的上述问题，本发明的目的在于提供一种电厂全厂废水资源化处理***及方法以达到实现全厂废水零排放，并将水分充分回收、减少电厂取水量以及总体运行成本低，同时，也能将废水中的盐分充分回收，并最终制备成工业纯盐，也可制备成高纯度的酸、碱等经济价值更高的化工原料的目的。
本发明所采用的技术方案为：一种电厂全厂废水资源化处理***，包括循环水排污水处理***、给水废水处理***和脱硫废水处理***，所述循环水排污水处理***配套设有旁路处理***且循环水排污水处理***的排污口连通有A预处理装置，A预处理装置的出口端连通有膜浓缩装置，膜浓缩装置的出口端连通有深度浓缩***；
所述给水废水处理***的浓水排放口分别连通至深度浓缩***和脱硫废水处理***，且脱硫废水处理***的脱硫废水出口连通有B预处理装置；
还包括蒸发浓缩***，该蒸发浓缩***的进口端分别与深度浓缩***和B 预处理装置连通，其出口端连通有C预处理装置，且C预处理装置的出口端连通有膜过滤装置，膜过滤装置连通有后处理装置并通过后处理装置制备为最终产品。
进一步地，所述后处理装置设为双极膜电渗析装置，且双极膜电渗析装置分别与所述膜浓缩装置和C预处理装置连通，通过双极膜电渗析装置制备生成 NaOH溶液和HCl溶液，附加值高，一方面可厂内消纳，减少相关费用，另一方面对外销售也比较便利。
进一步地，所述后处理装置设为蒸发结晶装置，且蒸发结晶装置与膜过滤装置连通，通过蒸发结晶装置能够制备工业级NaCl纯盐。
本发明还提供了一种电厂全厂废水资源化处理方法，该方法包括：
通过旁路处理***对循环水排污水处理***进行处理，减少循环水***排污水量，并将循环水排污水处理***的排污水依次经过A预处理工艺和膜浓缩工艺，经膜浓缩工艺后得到A产物；其中，采用旁路处理，能提高水质及浓缩倍率，减少取水量及排污水量；
将给水废水处理***排放的浓水一部分对脱硫废水处理***进行补水，另一部分作为B产物；
将A产物和B产物经过深度浓缩工艺后得到C产物，以实现对浓水采用深度浓缩，尽可能回收水分；
将脱硫废水处理***排放的脱硫废水经过B预处理工艺后得到D产物；脱硫废水作为全厂废水统一考虑，不采用常规三联箱处理，进行B预处理工艺控制悬浮物即可，节省处理费用；
将C产物和D产物经过晶种法蒸发浓缩工艺后得到E产物，对E产物依次经过C预处理工艺和膜过滤工艺后得到F产物；对E产物采用C预处理工艺进行预处理提纯，不采用膜法分盐，最终浓水量小，整体投资及运行成本低；
F产物经过后处理工艺制备为最终产品，实现了电厂全厂废水的充分回收及高附加值的资源化利用。
进一步地，所述后处理工艺采用双极膜电渗析工艺，通过双极膜电渗析工艺产生高纯度的NaOH溶液和HCl溶液，且双极膜电渗析工艺产生的淡水回至膜浓缩工艺，双极膜电渗析工艺产生的部分NaOH溶液可回用至C预处理工艺，NaOH溶液和HCl溶液具有高附加值，实现了电厂全厂废水的充分回收及高附加值的资源化利用。
进一步地，所述后处理工艺采用蒸发结晶工艺，通过蒸发结晶工艺制备成 NaCl纯盐，NaCl纯盐为工业级且具有较好的经济性，实现了电厂全厂废水的充分回收及高附加值的资源化利用。
进一步地，所述A预处理工艺和C预处理工艺均包括混凝沉淀工艺和化学加药软化处理工艺，通过C预处理工艺进行预处理提纯，不采用膜法分盐，最终浓水量小，整体投资及运行成本低；
所述B预处理工艺为先加入石灰调节PH值，再进行混凝沉淀处理，能够对悬浮物含量较高的脱硫废水作有效处理。
进一步地，所述膜浓缩工艺包括超滤工艺和低压反渗透工艺，能够使浓水的浓度TDS达到30000mg/L左右。
进一步地，所述深度浓缩工艺采用DTRO工艺或高压反渗透工艺，尽可能回收水分并使浓水的浓度TDS达到60000mg/L以上。
进一步地，所述蒸发浓缩工艺采用晶种法蒸发浓缩工艺，该晶种法蒸发浓缩工艺以废水中已有的硫酸钙晶体及新配置的硫酸钙浆液(***启动时添加) 作为晶种。采用晶种法蒸发结晶浓缩，使蒸发浓缩过程中新生成的晶体优先在晶种表面附着，可最大程度延缓蒸发***结垢，从而不需要化学软化预处理，省去了传统化学软化等设备及软化加药，节省投资成本及运行费用。
本发明的有益效果为：
1.采用本发明所提供的电厂全厂废水资源化处理***及方法，其通过旁路处理***对循环水排污水处理***的循环水进行处理，从源头大量减少了电厂废水排放量，同时，提高水质及浓缩倍率和减少取水量；相较于现有技术，其省去了传统三联箱，节省投资成本，运行成本也大大降低，整体方案投资成本低、运行费用低，实现了电厂全厂废水的充分回收及高附加值的资源化利用。
2.采用本发明所提供的电厂全厂废水资源化处理***及方法，电厂废水的高盐浓水部分(深度浓缩后的终端废水、脱硫废水等)采用先浓缩(晶种法) 再后续处理(预处理及资源化处理)的方法。可成倍减少高盐浓水的预处理投资及运行费用，整体经济性好。
3.采用本发明所提供的电厂全厂废水资源化处理***及方法，电厂废水最终通过双极膜电渗析可被资源化利用，最终产品为NaOH溶液及HCl溶液，或者也可通过蒸发结晶制备成纯度很高的工业级NaCl产品，以实现副产品经济性好、附加值高的特点。
4.采用本发明所提供的电厂全厂废水资源化处理***及方法，采用经济性好、高附加值的资源化处理技术路线，能最大限度将废水回收利用，同时真正实现废水零排放。整体***简单，对于全厂废水零排放项目，投资成本将节省 30％以上，运行成本节省50％以上，资源化最终产品的附加值高，尤其是制备成酸、碱，一方面可厂内消纳，减少相关费用，另一方面对外销售也比较便利。
附图说明
图1是本发明提供的电厂全厂废水资源化处理***在实施例1中的***结构示意图；
图2是本发明提供的电厂全厂废水资源化处理***在实施例2中的***结构示意图；
图3是本发明提供的电厂全厂废水资源化处理方法在实施例1中的流程框图；
图4是本发明提供的电厂全厂废水资源化处理方法在实施例2中的流程框图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
实施例1
针对目前电厂常见的三种难处理废水进行综合处理，最终实现资源化及零排放。该三种废水主要为循环水排污水处理***所产生的循环排污水、给水废水处理***所产生的排污水以及脱硫废水处理***所产生的脱硫废水。为解决目前其他处理路线普遍存在的投资高、运行成本高，杂盐无法处理，***容易结垢等诸多问题，在本实施例中具体提供了电厂全厂废水资源化处理方法，如图3所示，该方法包括：
S1：由于循环水排污水处理***会产生大量的排污水，通过旁路处理***对循环水排污水处理***进行处理，以提高循环水水质，进而可提高浓缩倍率和减少排污水量。旁路处理***将循环水量的1％～2％进行处理，降低废水中的悬浮物、污泥、藻类以及暂时硬度，采用的方法为“砂滤池+活性炭+弱酸树脂软化”。循环水排污水处理***采用旁路处理***后，循环水浓缩倍率可提高到6.5左右，从而可将循环水排污水处理***废水排放量降低20％以上，同时，可减少***取水量。
S2：将循环水排污水处理***的排污水依次经过A预处理工艺和膜浓缩工艺，经膜浓缩工艺后得到A产物；其中，A预处理工艺包括混凝沉淀工艺和化学加药软化处理工艺，混凝沉淀工艺和化学加药软化处理工艺均为常用的处理方法，此处不再赘述，在本实施例中，A预处理工艺的化学加药软化处理工艺采用石灰+Na2CO3双碱法。而膜浓缩工艺包括超滤工艺和低压反渗透工艺处理后的A产物回用，回收率在80％以上，A产物的浓度TDS达到30000mg/L 左右。
S3：将给水废水处理***排放的浓水一部分对脱硫废水处理***进行补水，一般回用率在20～100％，另一部分(脱硫废水处理***不能消纳的部分) 作为B产物；
S4：将A产物和B产物经过深度浓缩工艺后得到C产物，以实现对浓水采用深度浓缩，尽可能回收水分；其中，深度浓缩工艺采用DTRO工艺或高压反渗透工艺，处理后的C产物回用，回收率在50％以上，C产物的浓度TDS 达到60000mg/L以上。
S5：将脱硫废水处理***排放的脱硫废水，脱硫废水处理***产生的脱硫废水其浓度高，TDS在30000mg/L以上，且成分复杂，悬浮物等固体杂质含量高、重金属含量高，不宜直接进入深度浓缩***，因此，将脱硫废水经过B 预处理工艺去除悬浮物等杂质后得到D产物；脱硫废水作为全厂废水统一考虑，不采用常规三联箱处理，进行B预处理工艺控制悬浮物即可，节省处理费用。在本实施例中，B预处理工艺为先加入石灰调节PH值，一般调节PH值到9左右，再进行混凝沉淀处理，经B预处理工艺处理后，D产物的悬浮物含量控制在100mg/L以下。
S6：将C产物和D产物经过晶种法蒸发浓缩工艺后得到E产物，经晶种法蒸发浓缩***处理后，大部分水分被蒸发出来得到回收，E产物将浓缩至浓度TDS达到200000mg/L左右，对E产物依次经过C预处理工艺和膜过滤工艺后得到F产物，膜过滤工艺主要采用超滤装置，用于将浓水中的胶体等杂质进一步去除，以保护后续的电渗析设备，且超滤的回收率在95％以上。通过该步骤将全厂废水大部分得到回收利用，最终少量浓水为高浓度的NaCl溶液(即 E产物)，可进一步实现资源化处理。
蒸发浓缩工艺采用晶种法蒸发浓缩工艺，该晶种法蒸发浓缩工艺以废水中已有的硫酸钙晶体及新配置的硫酸钙浆液作为晶种，蒸发***启动时添加，根据水量添加0.1％～1％Wt硫酸钙，***运行期间通过旋流器将晶种回收，不需要再添加晶种，避免该蒸发浓缩***的换热管结垢。由于采用晶种法蒸发结晶浓缩，因此，不需要化学软化预处理，可防止蒸发***结垢，运行成本低。
C预处理工艺包括混凝沉淀工艺和化学加药软化处理工艺，采用NaOH(氢氧化钠)、Na2CO3(碳酸钙)、BaCl2(氯化钙)、混凝沉淀的处理方法，去除废水中的沉淀、硬度、硫酸根、重金属及绝大部分悬浮物，此时，水量较小，整体运行成本低。由于E产物中Cl离子含量高，而硫酸根含量低的特点，通过 C预处理工艺，在最终高盐浓水中将硫酸根及其他杂质去除，只保留NaCl，经C预处理工艺处理后的废水主要含NaCl。同时，由于最终水量小，处理的药剂成本低。
S7：膜过滤工艺处理的废水为高浓度的NaCl溶液(即F产物)，对F产物经过后处理工艺制备为最终产品。在本实施中，后处理工艺采用双极膜电渗析工艺，通过双极膜电渗析工艺产生浓度在10％以上的NaOH溶液和HCl溶液，且双极膜电渗析工艺产生的淡水回至膜浓缩工艺继续处理，双极膜电渗析工艺产生的部分NaOH溶液回用至C预处理工艺，NaOH溶液和HCl溶液具有高附加值。
采用本实施例所提供的工艺路线可最大程度减少电厂废水排放，并取消了传统三联箱***，***简单，最终实现废水资源化处理，实现零排放，解决了目前其他处理路线普遍存在的投资高、运行成本高，杂盐无法处理，***容易结垢等诸多问题。
为实现上述所提供的电厂全厂废水资源化处理方法，在实际应用中，采用如下的电厂全厂废水资源化处理***，如图1所示，设计为：
其主要包括循环水排污水处理***、给水废水处理***和脱硫废水处理***，所述循环水排污水处理***配套设有旁路处理***，且循环水排污水处理***的排污口连通有A预处理装置，通过A预处理装置进行化学加药软化和混凝沉淀，A预处理装置的出口端通过管路连通有膜浓缩装置，通过膜浓缩装置对废水进一步浓缩，浓度TDS达到30000mg/L左右，膜浓缩装置的出口端通过管路连通有深度浓缩***；
所述给水废水处理***的浓水排放口通过管路分别连通至深度浓缩***和脱硫废水处理***，给水废水处理***的浓水和膜浓缩装置处理后的浓水，均通过深度浓缩***再次浓缩，能够使浓水浓度TDS达到60000mg/L以上，且脱硫废水处理***的脱硫废水出口连通有B预处理装置，通过B预处理装置对废水经PH值调整之后，在进行混凝沉淀处理，以对脱硫废水中的悬浮物进行沉淀；
还包括蒸发浓缩***，蒸发浓缩***采用晶种法蒸发浓缩***，其不采用化学软化处理，以硫酸钙粉末配置的浆液作为晶种，避免该蒸发浓缩***的换热管结垢。通过晶种法蒸发浓缩***，废水最终将浓缩至浓度TDS达到200000mg/L左右。晶种法蒸发浓缩***的蒸发形式采用强制循环多效蒸发，循环液体流速在2.5～3m/s范围，根据处理水量合理选择蒸发效数，单套***处理水量控制在40t/h以下，蒸发效数为2～4效。
该蒸发浓缩***的进口端通过管路分别与深度浓缩***和B预处理装置连通，其出口端通过管路连通有C预处理装置且C预处理装置的出口端通过管路连通有膜过滤装置，膜过滤装置连通有双极膜电渗析装置，并通过双极膜电渗析装置制备生成NaOH溶液和HCl溶液。双极膜电渗析装置分别与所述膜浓缩装置和C预处理装置连通，以实现将双极膜电渗析装置产生的淡水回至膜浓缩装置继续处理，而NaOH溶液回用至C预处理装置。其中，通过C预处理装置进行化学加药软化和混凝沉淀，加入药物为：NaOH(氢氧化钠)、 Na2CO3(碳酸钙)和BaCl2(氯化钙)，以去除废水中的沉淀、硬度、硫酸根、重金属及绝大部分悬浮物，经C预处理装置处理后的废水主要含NaCl。
实施例2
基于实施例1中，对膜过滤工艺处理的废水为高浓度的NaCl溶液采用另一种后处理工艺，如图4所示，后处理工艺采用蒸发结晶工艺，通过蒸发结晶工艺对高浓度NaCl溶液再蒸发结晶制备成NaCl纯盐，NaCl纯盐为工业级且具有较好的经济性。
此工艺路线可最大程度减少电厂废水排放，并取消了传统三联箱***，***简单，最终实现废水资源化处理，实现零排放，解决了目前其他处理路线普遍存在的投资高、运行成本高，杂盐无法处理，***容易结垢等诸多问题。
相应的，在实施例1中的后处理装置也作相应替换，如图2所示，将后处理装置设为蒸发结晶装置，且蒸发结晶装置与膜过滤装置通过管路连通。通过后处理装置制备工业级NaCl纯盐，纯度达到98.5％以上，满足工业级NaCl 盐的纯度要求，***其余结构相同，此处不再赘述。
本发明不局限于上述可选实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是落入本发明权利要求界定范围内的技术方案，均落在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种电厂全厂废水资源化处理方法，其特征在于，该方法包括：
通过旁路处理***对循环水排污水处理***进行处理，并将循环水排污水处理***的排污水依次经过A预处理工艺和膜浓缩工艺，经膜浓缩工艺后得到A产物；
将给水废水处理***排放的浓水一部分对脱硫废水处理***进行补水，另一部分作为B产物；
将A产物和B产物经过深度浓缩工艺后得到C产物；
将脱硫废水处理***排放的脱硫废水经过B预处理工艺后得到D产物；
将C产物和D产物经过晶种法蒸发浓缩工艺后得到E产物，对E产物依次经过C预处理工艺和膜过滤工艺后得到F产物；
对F产物经过后处理工艺制备为最终产品；
所述后处理工艺采用双极膜电渗析工艺或蒸发结晶工艺；
当采用双极膜电渗析工艺时，通过双极膜电渗析工艺产生NaOH溶液和HCl溶液，且双极膜电渗析工艺产生的淡水回至膜浓缩工艺，双极膜电渗析工艺产生的部分NaOH溶液回用至C预处理工艺；
当采用蒸发结晶工艺时，通过蒸发结晶工艺制备成NaCl纯盐；
所述A预处理工艺和C预处理工艺均包括混凝沉淀工艺和化学加药软化处理工艺；所述B预处理工艺为先加入石灰调节p H值，再进行混凝沉淀处理；其中：
所述C预处理工艺包括：采用NaOH(氢氧化钠)、Na2CO3(碳酸钠)、BaCl2(氯化钡)、混凝沉淀的处理方法，去除废水中的沉淀、硬度、硫酸根、重金属及绝大部分悬浮物；
所述B预处理工艺为：先加入石灰调节pH 值，再进行混凝沉淀处理，以使D产物的悬浮物含量控制在100mg/L以下；
所述蒸发浓缩工艺采用晶种法蒸发浓缩工艺，该晶种法蒸发浓缩工艺以废水中已有的硫酸钙晶体及新配置的硫酸钙浆液作为晶种。
2.根据权利要求1所述的电厂全厂废水资源化处理方法，其特征在于，所述膜浓缩工艺包括超滤工艺和低压反渗透工艺。
3.根据权利要求1所述的电厂全厂废水资源化处理方法，其特征在于，所述深度浓缩工艺采用DTRO工艺或高压反渗透工艺。
4.一种电厂全厂废水资源化处理***，执行如权利要求1-3任意一项所述的电厂全厂废水资源化处理方法，包括循环水排污水处理***、给水废水处理***和脱硫废水处理***，其特征在于，所述循环水排污水处理***配套设有旁路处理***且循环水排污水处理***的排污口连通有A预处理装置，A预处理装置的出口端连通有膜浓缩装置，膜浓缩装置的出口端连通有深度浓缩***；
所述给水废水处理***的浓水排放口分别连通至深度浓缩***和脱硫废水处理***，且脱硫废水处理***的脱硫废水出口连通有B预处理装置；
还包括蒸发浓缩***，该蒸发浓缩***的进口端分别与深度浓缩***和B预处理装置连通，其出口端连通有C预处理装置，且C预处理装置的出口端连通有膜过滤装置，膜过滤装置连通有后处理装置并通过后处理装置制备为最终产品。
5.根据权利要求4所述的电厂全厂废水资源化处理***，其特征在于，所述后处理装置设为双极膜电渗析装置，且双极膜电渗析装置分别与所述膜浓缩装置和C预处理装置连通。
6.根据权利要求4所述的电厂全厂废水资源化处理***，其特征在于，所述后处理装置设为蒸发结晶装置，且蒸发结晶装置与膜过滤装置连通。
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