CN113060887A - 一种低成本火电厂废水处理装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种低成本火电厂废水处理装置及方法。该装置包括反渗透***、换热***、膜蒸馏***、缓冲池、预软化***、深度软化***、浓缩***、末端处理***。本发明采用新型余热利用及废水预处理工艺，将火电厂循环水排污水、锅炉排污水、脱硫废水集成处理，并最终实现全厂高盐废水的低成本零排放处理。本发明以锅炉排污废水为热源浓缩处理循环水排污水，同时循环水排污水浓水作为脱硫废水预处理药剂使用，将脱硫废水中的大部分钙硬度去除。该方法在实现全厂废水零排放的同时，具有适应性强、运行成本低、水资源利用率高等优点。

Description

一种低成本火电厂废水处理装置及方法
技术领域
本发明属于环境保护技术领域，具体涉及一种低成本火电厂废水处理装置及方法。
背景技术
火电厂是用水大户，一方面、其中循环水排污水是电厂产生量最大的高盐废水，随着环保要求的不断提高，电厂需要对其进行零排放处理。另一方面，目前大多数燃煤电厂采用了石灰石-石膏湿法脱硫技术，用以去除烟气中的二氧化硫。在湿法脱硫过程中，会产生脱硫废水，脱硫废水成分复杂，含有高浓度悬浮物、过饱和的亚硫酸盐、氯离子、硫酸盐以及多种重金属。目前脱硫废水主要采用化学沉淀法处理，部分指标达标困难，即使达标处理后，由于废水中大量的硫酸盐和氯化物的存在，出水含盐量仍高达3％左右，很难重复利用。目前火电厂废水零排放处理存在两方面问题，一是浓缩处理，尤其是高盐废水浓缩处理成本高，二是脱硫废水因含有大量钙镁离子，软化药剂成本高昂，仅药剂成本可高达30-60元/吨。
为了克服上述问题，降低全厂废水排放处理成本，急需一种低成本的全厂高盐废水零排放的处理方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种低成本火电厂废水处理装置及方法。
本发明的技术方案通过以下方式实现：
一种低成本火电厂废水处理的装置，包括反渗透***1、换热***2、膜蒸馏***3、缓冲池6、预软化***7、深度软化***8、浓缩***9、末端处理***10，反渗透***1浓水出水口与换热***2第一入水口连通，换热***2出水口与膜蒸馏***3入水口连通，膜蒸馏***3浓水出水口分别与换热***2第二入水口及缓冲池6入水口连通，缓冲池6出水口与预软化***7入水口连通，预软化***7出水口与深度软化***8入水口连通，深度软化***8出水口与浓缩***9入水口连通，浓缩***9浓水出水口与末端处理***10入水口连通。
换热***2热源入口与锅炉4排水口连通，换热***2热源出口与锅炉补水***5第一进水口连通，锅炉补水***5第二进水口与膜蒸馏***3产水出水口连通，锅炉补水***5出水口与锅炉4进水口连通。
循环水排污水经过软化预处理后进入反渗透***1浓缩处理，产出产水及浓水。反渗透为废水的预浓缩工艺，也可以选择电渗析、纳滤等工艺。
反渗透***1产生的浓水进入换热***2与锅炉排污水换热后输送至膜蒸馏***3，当锅炉排污水热量不足时，可以采用低压抽气或热烟气作为补充热源。经膜蒸馏***3浓缩后产生浓缩液及产水，浓缩液输送至缓冲池6作为脱硫废水的软化药剂备用，产水回用于电厂生产或输送至锅炉补水***5。
膜蒸馏***3包括直接接触式、真空式、气扫式和气隙式中的一种或多种组合。
浓缩***9包括反渗透、膜蒸馏和热法浓缩技术中的一种或多种。
末端处理***10选择蒸发结晶或烟道蒸发工艺。
一种低成本火电厂废水处理方法，包括以下步骤：
S1、电厂冷却循环排污水经过软化预处理后，进入反渗透***1进行浓缩处理，产出浓水与产水，产水回用于电厂生产，浓水输送至换热***2，浓水经换热***2加热后输送至膜蒸馏***3，膜蒸馏***3产生的浓缩液硫酸根含量未达到设定值浓度时，回流至换热***2加热，后输送至膜蒸馏***3进行浓缩，直至达到设定值浓度后输送至缓冲池6作为软化药剂备用；
S2、脱硫废水输送进入预软化***7，向预软化***7中添加碱性药剂A以及缓冲池6内储存的浓缩液进行预软化，将经过预软化后的脱硫废水输送至深度软化***8，添加钙离子沉淀药剂B进行深度软化，将经过深度软化后的脱硫废水输送至浓缩***9，浓缩***9产生的产水回用于电厂生产，浓缩***9产生的浓缩废水输送至末端处理***10，进行最终固化处理。
在S1中，换热***2中热源为锅炉4提供的锅炉排污水，膜蒸馏***3产生的产水回用于锅炉补给水***5，浓缩液硫酸根含量设定值为10000～100000mg/L，具体适应浓度应根据膜蒸馏浓缩液和脱硫废水的水质水量确定。
优选的，通过电导率控制膜蒸馏***3浓水向缓冲池6的排放。
循环排污水中硫酸根含量占TDS比例小于65％时，反渗透***1选用纳滤分盐工艺。
在S2中，碱性药剂A选用氢氧化钙或氢氧化钠，钙离子沉淀药剂B选用碳酸钙。
向预软化***7中加入碱性药剂A，将废水中的镁离子转化为氢氧化镁沉淀析出，同时废水中大部分的钙离子通过膜蒸馏***产生的浓水中的硫酸根去除，形成硫酸钙沉淀，向深度软化***8中加入钙离子沉淀药剂B，去除废水中残余的钙离子。
浓缩***9产生的产水回用于电厂生产。
有益效果：
本发明采用新型余热利用及废水预处理工艺，将火电厂循环水排污水、锅炉排污水、脱硫废水集成处理，并最终实现全厂高盐废水的低成本零排放处理。本发明以锅炉排污废水为热源浓缩处理循环水排污水，同时循环水排污水浓水作为脱硫废水预处理药剂使用，将脱硫废水中的大部分钙硬度去除。该方法在实现全厂废水零排放的同时，具有适应性强、运行成本低、水资源利用率高等优点。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的工艺流程图。
图中：
1、反渗透***；2、换热***；3、膜蒸馏***；4、锅炉；5、锅炉补给水***；6、缓冲池；7、预软化***；8、深度软化***；9、浓缩***；10、末端处理***。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语"中心"、"纵向"、"横向"、"长度"、"宽度"、"厚度"、"上"、"下"、"前"、"后"、"左"、"右"、"竖直"、"水平"、"顶"、"底"、"内"、"外"、"顺时针"、"逆时针"等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语"第一"、"第二"仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有"第一"、"第二"的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本发明的描述中，"多个"的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。此外，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
本发明提供了一种低成本火电厂废水处理装置，包括反渗透***1、换热***2、膜蒸馏***3、缓冲池6、预软化***7、深度软化***8、浓缩***9和末端处理***10；
反渗透***1浓水出水口与换热***2第一入水口连通，换热***2出水口与膜蒸馏***3入水口连通，膜蒸馏***3浓水出水口分别与换热***2第二入水口及缓冲池6入水口连通，缓冲池6出水口与预软化***7入水口连通，预软化***7出水口与深度软化***8入水口连通，深度软化***8出水口与浓缩***9入水口连通，浓缩***9浓水出水口与末端处理***10入水口连通。
本发明提供了一种低成本火电厂废水处理方法，使用上述装置进行废水处理，包括以下步骤：
S1、电厂冷却循环排污水经过软化预处理后，进入反渗透***1进行浓缩处理，产出浓水与产水，产水回用于电厂生产，浓水输送至换热***2，浓水经换热***2加热后输送至膜蒸馏***3，膜蒸馏***3产生的浓缩液硫酸根含量未达到设定值浓度时，回流至换热***2加热，后输送至膜蒸馏***3进行浓缩，直至达到设定值浓度后输送至缓冲池6作为软化药剂备用；
S2、脱硫废水输送进入预软化***7，向预软化***7中添加碱性药剂A以及缓冲池6内储存的浓缩液进行预软化，将经过预软化后的脱硫废水输送至深度软化***8，添加钙离子沉淀药剂B进行深度软化，将经过深度软化后的脱硫废水输送至浓缩***9，浓缩***9产生的产水回用于电厂生产，浓缩***9产生的浓缩废水输送至末端处理***10，进行最终固化处理。
为了更好的解释本方案，下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步说明。
实施例：
某2台35万千瓦机组，首先电厂冷却循环水排污水(硫酸根含量约为1200mg/L)经过双碱软化、过滤等适当预处理后，进入反渗透浓缩处理，反渗透***产生的反渗透浓水TDS达到约60000mg/L时，对应废水中硫酸根含量约18000mg/L，然后经换热***加热后，进入膜蒸馏***进一步浓缩处理，膜蒸馏***的产水和冷却后的锅炉排污水回用于锅炉补给水***。膜蒸馏***产生的浓水回流到换热***，重复浓缩处理，当浓水中硫酸根含量达到65000mg/L时，输送至缓冲池，缓冲池中的浓缩液作为软化药剂均匀进入脱硫废水预软化***。
脱硫废水(氯离子浓度约19000mg/L)经三联箱处理后，进入预软化***，向预软化***中加入氢氧化钙，将废水pH调至11，将废水中的镁离子转化为氢氧化镁沉淀析出。同时废水中大部分的钙离子通过膜蒸馏***产生的浓水中的硫酸根去除，形成硫酸钙沉淀，控制废水中硫酸根浓度约8000mg/L。脱硫废水经过预软化***处理后，废水中镁离子降低至小于10mg/L，钙离子浓度降低至500-700mg/L，然后进入深度软化***，向深度软化***中加入药剂碳酸钠，去除废水中残余的钙离子。
经深度软化***处理后的废水经过超滤过滤后，进入高压反渗透浓缩***，将废水浓缩至含盐量超过100000mg/L，然后进行蒸发结晶处理。浓缩***和蒸发结晶***产水回用于电厂生产。
采用上述方案进行该厂脱硫废水和循环水排污水，经初步测算，与传统的双碱法处理脱硫废水+常规反渗透浓缩处理循环水排污水工艺相比，具有以下技术经济优势，药剂费节约超过200万元/年，因为废水中的硫酸根大部分用于软化处理，并以硫酸钙形式沉淀，因此可以显著降低最终需要固化处理的浓水体积和溶解盐量。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种低成本火电厂废水处理装置，其特征在于，包括反渗透***(1)、换热***(2)、膜蒸馏***(3)、缓冲池(6)、预软化***(7)、深度软化***(8)、浓缩***(9)和末端处理***(10)；
所述反渗透***(1)浓水出水口与所述换热***(2)第一入水口连通，所述换热***(2)出水口与所述膜蒸馏***(3)入水口连通，所述膜蒸馏***(3)浓水出水口分别与所述换热***(2)第二入水口及所述缓冲池(6)入水口连通，所述缓冲池(6)出水口与所述预软化***(7)入水口连通，所述预软化***(7)出水口与所述深度软化***(8)入水口连通，所述深度软化***(8)出水口与所述浓缩***(9)入水口连通，所述浓缩***(9)浓水出水口与所述末端处理***(10)入水口连通。
2.根据权利要求1所述的一种低成本火电厂废水处理装置，其特征在于，所述换热***(2)热源入口与锅炉(4)排水口连通，所述换热***(2)热源出口与锅炉补水***(5)第一进水口连通，所述锅炉补水***(5)第二进水口与所述膜蒸馏***(3)产水出水口连通，所述所述锅炉补水***(5)出水口与所述锅炉(4)进水口连通。
3.根据权利要求1所述的一种低成本火电厂废水处理装置，其特征在于，所述反渗透***(1)为预浓缩装置，采用电渗析、纳滤和反渗透***中的一种或多种组合。
4.根据权利要求1所述的一种低成本火电厂废水处理装置，其特征在于，所述膜蒸馏***(3)包括直接接触式、真空式、气扫式和气隙式中的一种或多种组合。
5.根据权利要求1所述的一种低成本火电厂废水处理装置，其特征在于，所述浓缩***(9)包括反渗透、膜蒸馏和热法浓缩技术中的一种或多种。
6.一种低成本火电厂废水处理方法，其特征在于，其使用权利要求1-5中任一项所述的一种低成本火电厂废水处理装置进行废水处理，包括以下步骤：
S1、电厂冷却循环排污水经过软化预处理后，进入反渗透***(1)进行浓缩处理，产出浓水与产水，产水回用于电厂生产，浓水输送至换热***(2)，浓水经换热***(2)加热后输送至膜蒸馏***(3)，膜蒸馏***(3)产生的浓缩液硫酸根含量未达到设定值浓度时，回流至换热***(2)加热，后输送至膜蒸馏***(3)进行浓缩，直至达到设定值浓度后输送至缓冲池(6)作为软化药剂备用；
S2、脱硫废水输送进入预软化***(7)，向预软化***(7)中添加碱性药剂A以及缓冲池(6)内储存的浓缩液进行预软化，将经过预软化后的脱硫废水输送至深度软化***(8)，添加钙离子沉淀药剂B进行深度软化，将经过深度软化后的脱硫废水输送至浓缩***(9)，浓缩***(9)产生的产水回用于电厂生产，浓缩***(9)产生的浓缩废水输送至末端处理***(10)，进行最终固化处理。
7.根据权利要求6所述的一种低成本火电厂废水处理方法，其特征在于，在S1中，产水回用于电厂生产包括向锅炉补给水***(5)供水。
8.根据权利要求6所述的一种低成本火电厂废水处理方法，其特征在于，在S1中，所述浓缩液硫酸根含量设定值为10000～100000mg/L。
9.根据权利要求6所述的一种低成本火电厂废水处理方法，其特征在于，在S1中，所述循环排污水中硫酸根含量占TDS比例小于65％时，所述反渗透***(1)选用纳滤分盐工艺。
10.根据权利要求6所述的一种低成本火电厂废水处理方法，其特征在于，在S2中，碱性药剂A选用氢氧化钙或氢氧化钠，钙离子沉淀药剂B选用碳酸钙。
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