CN207608433U - 一种基于新型浓缩技术的脱硫废水零排放装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于新型浓缩技术的脱硫废水零排放装置，包括：预处理组件，用于对脱硫废水进行预处理去除重金属和污泥；电容脱盐模块(6)，与预处理组件相连，接收预处理组件预处理后的脱硫废水，并对脱硫废水进行浓缩减量处理；结晶***，与电容脱盐模块(6)相连通，用于对脱硫废水进行结晶和/或干燥处理。本实用新型利用电容脱盐模块处理中预处理之后的浓缩减量工作，可在增大浓缩段产水量、减少浓水量的同时增强设备的耐受性，简化预处理和结晶设备，减少运行成本和维护费用，降低能耗并提高抗污染能力，实现脱硫废水零排放技术的进一步革新。

Description

一种基于新型浓缩技术的脱硫废水零排放装置

技术领域

本实用新型涉及节能环保领域，尤其涉及一种火电行业的脱硫废水零排放装置。

背景技术

废水零排放的基本概念是在工厂内用水除蒸发、风干等自燃损失外，通过各种处理技术在厂内实现循环使用，不对外排放任何废水，水循环***内积累的盐类形成结晶得到资源化利用。完整的废水零排放***设计中需要综合考虑电厂用水和外排废水，其中烟气脱硫(以湿法为例)***的高含盐量废水处理难度较大，由于重金属离子含量较高，不能直接排放，普通化学处理方法过于复杂，需要不间断添加化学药品，且处理后的大量废水氯离子仍无法去除。

针对脱硫废水的零排放工艺主要包括混凝澄清预处理(含软化)、浓缩减量、蒸发结晶三个环节，其中浓缩减量为整体***的关键环节，不仅需要保证产水水质能够得以回用，还要尽量压缩浓缩水水量以减少蒸发结晶设备的投资及运行成本，同时，先进耐用的浓缩技术能简化预处理工艺，降低对沉降、软化等设备的性能要求。因此至关重要。

目前常用的浓缩脱盐技术主要是双膜法(超滤+反渗透)，纳滤分离，电渗析及蒸发结晶等。双膜法最为普遍，但该技术在运行时需要足够的压力和高驱动能量，其次水利用率偏低并容易造成二次污染，能耗偏高，核心元件使用寿命较短，易被脱硫废水污染，清洗再生成本较高，此外双膜法抗冲击能力较差，对进膜水质要求太高，处理要求非常严格。而电渗析所需电压很高，成本同样较高，因半透膜存在和双膜法几乎有相同的进水水质限制。蒸发浓缩(以MVR为例)对水质净化要求比较宽松，成水水质好，能够充分利用***的热能，但如果以MVR进行浓缩减量及后续的结晶成盐，投资及电耗都将成为沉重的负担，故大多国内案例仅将MVR配合结晶器用作处理浓缩后的浓水结晶，不承担浓缩减量的任务。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种结构紧凑耐用、产水率高、高效脱盐的基于新型浓缩技术的脱硫废水零排放装置。

为实现上述目的，本实用新型的一种基于新型浓缩技术的脱硫废水零排放装置的具体技术方案为：

一种基于新型浓缩技术的脱硫废水零排放装置，包括：预处理组件，用于对脱硫废水进行预处理去除重金属和污泥；电容脱盐模块，与预处理组件相连，接收预处理组件预处理后的脱硫废水，并对脱硫废水进行浓缩减量处理；结晶***，与电容脱盐模块相连通，用于对脱硫废水进行结晶和/或干燥处理。

进一步，预处理组件包括相连通的曝气调节池和软化澄清池，曝气调节池接收脱硫废水通过曝气调节池和软化澄清池沉降。

进一步，软化澄清池的出口与污泥压滤机的入口相连通，污泥压滤机接收沉降后的脱硫废水，用于排出脱硫废水中的污泥，污泥压滤机的出口与曝气调节池相连通，脱硫废水回到曝气调节池中。

进一步，软化澄清池还通过pH调节器与澄清出水池相连通，澄清出水池通过pH调节器接收脱硫废水，pH调节器用于向脱硫废水中添加催化剂以排出重金属离子，并将脱硫废水的pH值调整到8～9。

进一步，澄清出水池通过多介质过滤器与电容脱盐模块相连通，多介质过滤器接收澄清出水池的脱硫废水，用于清除脱硫废水中的杂质。

进一步，多介质过滤器的出口与曝气调节池的入口相连，多介质过滤器中的反洗水通入曝气调节池中。

进一步，电容脱盐模块包括外壳和设置在外壳内纵向均匀并联的多个电场电容脱盐元件，电场电容脱盐元件包括元件外壳和固定轴，固定轴与电场电容脱盐元件之间的环形区域内设置有多个导电层和电极，靠近固定轴的外侧和外壳的内侧分别设置有第一导电层和第二导电层，靠近第一导电层的外侧和靠近第二导电层的内侧分别设置有第一电极和第二电极，第一电极的外侧和第二电极的内侧分别设置有第一PVC网和第二PVC网，第一PVC网和第二PVC网之间形成有供脱硫废水中带电粒子通过的内部流道。

进一步，电容脱盐模块与用于冲洗浓缩的冲洗组件相连通，冲洗组件用于向电容脱盐模块通入冲洗水对电场电容脱盐元件的脱硫废水进行冲洗处理形成浓水，电容脱盐模块的出口处连接有用于收集产水的产水箱。

进一步，电容脱盐模块的另一端出口与结晶***相连通，结晶***通过对电容脱盐模块冲洗后产出的浓水进入结晶***产生蒸馏水和结晶盐。

进一步，结晶***的出口端连通有干燥***，干燥***对结晶***产生的结晶进行干燥产生结晶盐。

本实用新型的一种基于新型浓缩技术的脱硫废水零排放装置的优点在于：基于环形电容浓缩技术的脱硫废水零排放，利用环形电容脱盐模块代替常规的反渗透/电渗析进行脱硫废水处理中预处理之后的浓缩减量工作，可在增大浓缩段产水量、减少浓水量的同时增强设备的耐受性，简化预处理和结晶设备，减少运行成本和维护费用，降低能耗并提高抗污染能力，实现脱硫废水零排放技术的进一步革新。

附图说明

图1为本实用新型的脱硫废水零排放的工艺流程图；

图2为本实用新型的电容脱盐模块的结构示意图；

图3为本实用新型的电场电容脱盐元件的截面图。

具体实施方式

为了更好的了解本实用新型的目的、结构及功能，下面结合附图，对本实用新型的一种基于新型浓缩技术的脱硫废水零排放装置做进一步详细的描述。

如图1至图3所示，其示为本实用新型的一种基于新型浓缩技术的脱硫废水零排放装置，其装置包括预处理组件、电容脱盐模块6和结晶***7，电容脱盐模块6用于对脱硫废水浓缩减量，预处理组件用于对脱硫废水进行预处理去除重金属和污泥，电容脱盐模块6，与预处理组件相连，接收预处理组件预处理后的脱硫废水，并对脱硫废水进行浓缩减量处理；结晶***7，与电容脱盐模块6相连通，用于对脱硫废水进行结晶和/或干燥处理。

进一步，预处理组件包括相连通的曝气调节池1和软化澄清池2，曝气调节池1接收脱硫废水通过曝气调节池1和软化澄清池2沉降，具体来说，脱硫废水的初始pH值为4～5，含有悬浮物、COD、重金属等杂质的含量及硬度较高，氯离子达到20000mg/L以上，脱硫废水依次通过曝气调节池1 和软化澄清池2沉降。

进一步，软化澄清池2的出口与污泥压滤机4的入口相连通，污泥压滤机接收沉降后的脱硫废水，用于排出脱硫废水中的污泥，污泥压滤机4的出口与曝气调节池1相连通，脱硫废水回到曝气调节池1中。

进一步，软化澄清池2还通过pH调节器与澄清出水池3相连通，澄清出水池3通过pH调节器接收脱硫废水，pH调节器用于向脱硫废水中添加催化剂以排出重金属离子，具体来说，pH调节器向软化澄清池2排出的脱硫废水中添加Ca(OH)₂和芒硝(主要成分Na₂SO₄·10H₂O)，脱硫废水中的钙镁离子变成CaSO₄和Mg(OH)₂沉淀、氟离子生成氟化钙沉淀，脱硫废水中的大多数重金属离子变成氢氧化物沉淀从废水中沉淀分离出来，并将脱硫废水的pH值调整到8～9，澄清出水池3用于存放预处理软化澄清后产水。

进一步，澄清出水池3通过多介质过滤器5与电容脱盐模块6相连通，多介质过滤器5接收澄清出水池3的脱硫废水，用于清除脱硫废水中的杂质。此外，多介质过滤器5的出口与曝气调节池1的入口相连，多介质过滤器中的反洗水通入曝气调节池1中。

进一步，在本实用新型中电容脱盐模块6为关键的核心设备，电容脱盐模块6呈长方体，通常在使用过程中由两个电容脱盐模块6组合形成一套浓缩单元，电容脱盐模块6中用于浓缩减量处理，将水中的氯离子降至500mg/L 以下，产水率不低于60％。具体来说，电容脱盐模块6包括外壳61，外壳 61内纵向均匀并联设置有多个环形的电场电容脱盐元件62，优选内部设置了25个环形电场电容脱盐元件(5x5排列)，减少了***维护的费用，结构紧凑耐用，提高了产水率，实现了脱盐的目的。

其中，电场电容脱盐元件62包括元件外壳68和固定轴63，元件外壳 68呈圆柱体，采用非金属，优选采用绝缘隔热材料，以减少内外换热并保证电极不受侵蚀。固定轴63纵向设置在元件外壳68内，固定轴63与电场电容脱盐元件62之间的环形区域内设置有多个导电层65和电极65，电极 65采用金属氧化物/活性碳纤维复合材料，具体来说，靠近固定轴63的外侧和外壳68的内侧分别设置有第一导电层和第二导电层，靠近第一导电层的外侧和靠近第二导电层的内侧分别设置有第一电极和第二电极，第一电极的外侧和第二电极的内侧分别设置有第一PVC网和第二PVC网，PVC网包覆在电极的表面，用于防止电流短路，第一PVC网和第二PVC网之间形成有供脱硫废水中带电粒子通过的内部流道64。

导电层65的材料采用铝或铜，紧贴在电极66的外侧，设置有与外接电源相连的电源接口，第一电极与第二电极通过导电层65分别通有正、负直流稳压电，分别形成正极板和负极板，外接的直流稳压电不高于产生水解的电压值，电压限制在1～1.5V内以保证正常工作，电极表面的电压稳定均匀。脱硫废水通过预处理组件进行中和、沉降、絮凝、软化后作为进水通入电容脱盐模块6中，与正、负极板相接触，正极板和负极板之间的内部流道64 形成了电容脱盐时离子的迁移空间，正极板和负极板的表面均布满微孔和中孔，脱硫废水中的带电粒子包括离子及有机物颗粒，离子被吸附至电极66 的表面时分别朝着符号相反的电极移动，带正电的离子向负极板迁移并聚集，带负电离子向正极板聚集，从而在正电极板和负电极板的内侧形成双电层。

随着电容脱盐模块6吸附的微小粒子不断增多，粒子在双电层的电极板的表面上聚结并且浓缩，使得所处理的水中盐类、胶体颗粒或是带电物质停留在两个电极的表面，使得水中含盐量会大幅度降低，达到了盐与水分离的目的，可得到净化后的产水。离子在电极66的表面不断聚集并浓缩，水中的有机颗粒或其他带电物质受到双电层的影响，会短暂粘滞在电极板的表面，这是因为在强电场的干扰下，电极表面可以生成存在时间虽然短却有着极强氧化性的活性物质，主要为-OH羟基自由基，可以使一些难以降解的有机污染物质更容易被分解，并且不会造成无二次污染，在盐水分离的同时获得有机污染物含量极低的出水。

为保证***连续运行，用于对脱硫废水进行浓缩减量处理，一般同时使用两个电容脱盐模块6组合形成一套浓缩单元，其中一个电容脱盐模块进行脱盐处理时，另一个电容脱盐模块可进行冲洗浓缩处理。

进一步，电容脱盐模块6与用于冲洗浓缩的冲洗组件相连通，冲洗组件用于向电容脱盐模块6通入冲洗水对电场电容脱盐元件62的脱硫废水进行冲洗处理形成浓水，电容脱盐模块6的出口处连接有用于收集产水的产水箱。

当电场电容脱盐元件62中的第一电极和第二电极形成的双电层中离子达到饱和时，断开导电层65表面施加的电源，对电容脱盐模块中通入冲洗水进行电场电容脱盐元件62冲洗处理，冲洗水可采用多介质过滤器5的出水，也可采用电容脱盐模块中间水，吸附在电极66表面的离子和少量冲洗水混合形成浓水排出电容脱盐模块6。

此外，在电场电容脱盐元件62再生时可通过简单的电位反向或直接将电位移除对饱和吸附污染物的电极进行清理，比较化学再生或热再生可以有效的避免因添加剂造成的二次污染，这明显有别于反渗透，并可在工作状态下进行有机物颗粒的电化学降解，进一步减少其它处理方法所面临的问题。

本实用新型利用环形电容脱盐模块6代替现有常规的反渗透/电渗析进行脱硫废水处理中预处理之后的浓缩减量工作，可在增大浓缩段产水量、减少浓水量的同时增强装置的耐受性，简化预处理和结晶设备，减少了运行成本和维护费用，降低了能耗并提高抗污染能力，实现脱硫废水零排放的目的。

进一步，电容脱盐模块6的另一端出口与结晶***7相连通，结晶*** 7通过对电容脱盐模块6冲洗后产出的浓水进入结晶***产生蒸馏水和结晶盐。结晶***7内蒸馏水回到产水箱。此外，结晶***7的出口端连通有干燥***8，干燥***8对结晶***7产生的结晶进行干燥产生结晶盐。

本实用新型的一种基于新型浓缩技术的脱硫废水零排放装置，基于环形电容浓缩技术的脱硫废水零排放，利用环形电容脱盐模块代替常规的反渗透 /电渗析进行脱硫废水处理中预处理之后的浓缩减量工作，可在增大浓缩段产水量、减少浓水量的同时增强设备的耐受性，简化预处理和结晶设备，减少运行成本和维护费用，降低能耗并提高抗污染能力，实现脱硫废水零排放技术的进一步革新。

以上借助具体实施例对本实用新型做了进一步描述，但是应该理解的是，这里具体的描述，不应理解为对本实用新型的实质和范围的限定，本领域内的普通技术人员在阅读本说明书后对上述实施例做出的各种修改，都属于本实用新型所保护的范围。

Claims (10)

1.一种基于新型浓缩技术的脱硫废水零排放装置，其特征在于，包括：

预处理组件，用于对脱硫废水进行预处理去除重金属和污泥；

电容脱盐模块(6)，与预处理组件相连，接收预处理组件预处理后的脱硫废水，并对脱硫废水进行浓缩减量处理；

结晶***，与电容脱盐模块(6)相连通，用于对脱硫废水进行结晶和/或干燥处理。

2.根据权利要求1所述的脱硫废水零排放装置，其特征在于，预处理组件包括相连通的曝气调节池(1)和软化澄清池(2)，曝气调节池(1)接收脱硫废水通过曝气调节池(1)和软化澄清池(2)沉降。

3.根据权利要求2所述的脱硫废水零排放装置，其特征在于，软化澄清池(2)的出口与污泥压滤机(4)的入口相连通，污泥压滤机接收沉降后的脱硫废水，用于排出脱硫废水中的污泥，污泥压滤机(4)的出口与曝气调节池(1)相连通，脱硫废水回到曝气调节池(1)中。

4.根据权利要求1所述的脱硫废水零排放装置，其特征在于，软化澄清池(2)还通过pH调节器与澄清出水池(3)相连通，澄清出水池(3)通过pH调节器接收脱硫废水，pH调节器用于向脱硫废水中添加催化剂以排出重金属离子，并将脱硫废水的pH值调整到8～9。

5.根据权利要求1所述的脱硫废水零排放装置，其特征在于，澄清出水池(3)通过多介质过滤器(5)与电容脱盐模块(6)相连通，多介质过滤器(5)接收澄清出水池(3)的脱硫废水，用于清除脱硫废水中的杂质。

6.根据权利要求1所述的脱硫废水零排放装置，其特征在于，多介质过滤器(5)的出口与曝气调节池(1)的入口相连，多介质过滤器中的反洗水通入曝气调节池(1)中。

7.根据权利要求1所述的脱硫废水零排放装置，其特征在于，电容脱盐模块(6)包括外壳(61)和设置在外壳(61)内纵向均匀并联的多个电场电容脱盐元件(62)，电场电容脱盐元件(62)包括元件外壳(68)和固定轴(63)，固定轴(63)与电场电容脱盐元件(62)之间的环形区域内设置有多个导电层(65)和电极(67)，靠近固定轴(63)的外侧和外壳(68)的内侧分别设置有第一导电层和第二导电层，靠近第一导电层的外侧和靠近第二导电层的内侧分别设置有第一电极和第二电极，第一电极的外侧和第二电极的内侧分别设置有第一PVC网和第二PVC网，第一PVC网和第二PVC网之间形成有供脱硫废水中带电粒子通过的内部流道(64)。

8.根据权利要求1所述的脱硫废水零排放装置，其特征在于，电容脱盐模块(6)与用于冲洗浓缩的冲洗组件相连通，冲洗组件用于向电容脱盐模块(6)通入冲洗水对电场电容脱盐元件(62)的脱硫废水进行冲洗处理形成浓水，电容脱盐模块(6)的出口处连接有用于收集产水的产水箱。

9.根据权利要求8所述的脱硫废水零排放装置，其特征在于，电容脱盐模块(6)的另一端出口与结晶***(7)相连通，结晶***(7)通过对电容脱盐模块(6)冲洗后产出的浓水进入结晶***产生蒸馏水和结晶盐。

10.根据权利要求9所述的脱硫废水零排放装置，其特征在于，结晶***(7)的出口端连通有干燥***(8)，干燥***(8)对结晶***(7)产生的结晶进行干燥产生结晶盐。