申请日2017.05.03
公开(公告)日2017.07.11
IPC分类号C02F9/04; C02F103/18
摘要
本发明属于水处理领域，尤其涉及一种脱硫废水资源化利用系统和方法。该系统包括：初级澄清池;与初级澄清池相连的一级反应箱，其上设置有石灰乳、碱金属硫化物和絮凝剂加料口;与一级反应箱相连的一级澄清池;与一级澄清池相连的二级反应箱，其上设置有碱金属氢氧化物加料口;与二级反应箱相连的二级澄清池;与二级澄清池相连的三级反应箱，其上设置有碱金属偏铝酸盐加料口;与三级反应箱相连的三级澄清池;与三级澄清池相连的四级反应箱，其上设置有CO2进气口;与四级反应箱的出口相连的四级澄清池。采用该系统处理得到的废水满足脱硫塔的补充水水质要求，同时可将废水中的资源回收制备氢氧化镁、硫铝酸钙/氯铝酸钙和氢氧化铝等化工品。
权利要求书
1.一种脱硫废水资源化利用系统，包括：
初级澄清池;
与初级澄清池的出水口相连的一级反应箱，一级反应箱上设置有石灰乳加料口、碱金属硫化物加料口和絮凝剂加料口;
与一级反应箱的出口相连的一级澄清池;
与一级澄清池的出水口相连的二级反应箱，二级反应箱上设置有碱金属氢氧化物加料口;
与二级反应箱的出口相连的二级澄清池;
与二级澄清池的出水口相连的三级反应箱，三级反应箱上设置有碱金属偏铝酸盐加料口;
与三级反应箱的出口相连的三级澄清池;
与三级澄清池的出水口相连的四级反应箱，四级反应箱上设置有二氧化碳进气口;
与四级反应箱的出口相连的四级澄清池。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述一级反应箱、二级反应箱、三级反应箱和四级反应箱内均设置有搅拌器。
3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述一级反应箱、二级反应箱、三级反应箱和四级反应箱内均设置有pH计。
4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述初级澄清池、一级澄清池、二级澄清池、二级澄清池和四级澄清池的沉淀物出口均连接有压滤机。
5.一种脱硫废水资源化利用方法，包括以下步骤：
a)、脱硫废水进行澄清，得到第一上清液;
b)、所述第一上清液与石灰乳、碱金属硫化物和絮凝剂混合反应，澄清，得到第二上清液;
c)、所述第二上清液与碱金属氢氧化物混合反应，澄清，得到第三上清液和氢氧化镁沉淀;
d)、所述第三上清液与碱金属偏铝酸盐混合反应，澄清，得到第四上清液和胶状物;所述胶状物为硫铝酸钙和氯铝酸钙混合物;
e)、所述第四上清液与CO2混合反应，澄清，得到处理后废水和氢氧化铝沉淀。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，步骤b)中，混合的方式为依次向第一上清液中添加石灰乳、碱金属硫化物和絮凝剂;
向第一上清液中添加石灰乳后的混合体系pH值为9.0～9.5;碱金属硫化物的添加量为第一上清液所含重金属离子质量的1.1～1.8倍;絮凝剂的添加量为第一上清液的0.05～0.5wt%。
7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，步骤c)中，所述第二上清液与碱金属氢氧化物混合后的混合体系pH值为11.5～12.5。
8.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，步骤d)中，混合的方式为向第三上清液中添加碱金属偏铝酸盐;
所述混合反应的过程中，待混合体系的pH值即将上升时停止添加碱金属偏铝酸盐。
9.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，步骤e)中，混合的方式为向第四上清液中通入CO2;
CO2通入过程中，混合体系的pH值不断下降，待混合体系的pH不再下降时停止通入CO2。
10.根据权利要求5～9任一项所述的方法，其特征在于，步骤a)中，所述第一上清液的pH值为3～7，悬浮固体含量为1000～80000mg/L，Ca2+含量为500～6000mg/L，Mg2+含量为200～9000mg/L，SO42-含量为1000～25000mg/L，Cl-含量为1000～15000mg/L，F-含量为5～40mg/L，Pb2+含量为2～15mg/L，Ni+含量为0.1～5mg/L，全Fe含量为0.1～5mg/L，Hg2+含量为0.1～5mg/L，Cd2+含量为1～10mg/L。
说明书
一种脱硫废水资源化利用系统和方法
技术领域
本发明属于水处理领域，尤其涉及一种脱硫废水资源化利用系统和方法。
背景技术
“石灰石/石灰-石膏法”因具有系统可靠性高、效率高等特点而广泛应用于火电厂的烟气脱硫治理。但是为了维持烟气脱硫系统的物料平衡，防止脱硫系统的氯离子超过规定值和保证石膏的质量，必须从系统中排放一定的废水。这部分废水(脱硫废水)水质复杂多变，主要含有固体悬浮物、过饱和亚硫酸盐、硫酸盐、氯化物、钙镁离子以及微量重金属。尤其高浓度的氯离子在偏酸性的条件下具有腐蚀性大的特点，导致处理后的废水无法进入系统回用。
目前燃煤电厂烟气湿法脱硫废水通过传统的化学沉淀方法进行处理后的水质基本可以满足火电厂石灰石-石膏湿法脱硫废水水质控制指标(DL/T997-2006)。该工艺一般采用石灰中和、絮凝、沉降等工序处理脱硫废水，经过固液分离，产水进行干灰拌湿或者直接排放。但是该方法有两个缺点：一是出水具有高硫酸根、高氯根、高硬度(高钙高镁)的含盐水质特性，若直接排放，势必造成土壤的盐碱化、影响生物生长环境;二是我国是以煤炭为基础的火电大国，我国火电厂取水量约占工业水量的30%～40%，若出水直接排放，将造成能源的巨大浪费。因此，随着环保的要求越来越高，有必要针对电厂脱硫废水的特点进行合理地工艺设计，以实现脱硫废水资源化、产水得到回用。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种脱硫废水资源化利用系统和方法，采用本发明提供的系统处理脱硫废水可将废水中的资源回收制备化工品，同时可获得满足回用要求的出水。
本发明提供了一种脱硫废水资源化利用系统，包括：
初级澄清池;
与初级澄清池的出水口相连的一级反应箱，一级反应箱上设置有石灰乳加料口、碱金属硫化物加料口和絮凝剂加料口;
与一级反应箱的出口相连的一级澄清池;
与一级澄清池的出水口相连的二级反应箱，二级反应箱上设置有碱金属氢氧化物加料口;
与二级反应箱的出口相连的二级澄清池;
与二级澄清池的出水口相连的三级反应箱，三级反应箱上设置有碱金属偏铝酸盐加料口;
与三级反应箱的出口相连的三级澄清池;
与三级澄清池的出水口相连的四级反应箱，四级反应箱上设置有二氧化碳进气口;
与四级反应箱的出口相连的四级澄清池。
优选的，所述一级反应箱、二级反应箱、三级反应箱和四级反应箱内均设置有搅拌器。
优选的，所述一级反应箱、二级反应箱、三级反应箱和四级反应箱内均设置有pH计。
优选的，所述初级澄清池、一级澄清池、二级澄清池、二级澄清池和四级澄清池的沉淀物出口均连接有压滤机。
本发明提供了一种脱硫废水资源化利用方法，包括以下步骤：
a)、脱硫废水进行澄清，得到第一上清液;
b)、所述第一上清液与石灰乳、碱金属硫化物和絮凝剂混合反应，澄清，得到第二上清液;
c)、所述第二上清液与碱金属氢氧化物混合反应，澄清，得到第三上清液和氢氧化镁沉淀;
d)、所述第三上清液与碱金属偏铝酸盐混合反应，澄清，得到第四上清液和胶状物;所述胶状物为硫铝酸钙和氯铝酸钙混合物。
e)、所述第四上清液与CO2混合反应，澄清，得到处理后废水和氢氧化铝沉淀。
优选的，步骤b)中，混合的方式为依次向第一上清液中添加石灰乳、碱金属硫化物和絮凝剂;
向第一上清液中添加石灰乳后的混合体系pH值为9.0～9.5;碱金属硫化物的添加量为第一上清液所含重金属离子质量的1.1～1.8倍;絮凝剂的添加量为第一上清液的0.05～0.5wt%。
优选的，步骤c)中，所述第二上清液与碱金属氢氧化物混合后的混合体系pH值为11.5～12.5。
优选的，步骤d)中，混合的方式为向第三上清液中添加碱金属偏铝酸盐;
所述混合反应的过程中，待混合体系的pH值即将上升时停止添加碱金属偏铝酸盐。
优选的，步骤e)中，混合的方式为向第四上清液中通入CO2;
CO2通入过程中，混合体系的pH值不断下降，待混合体系的pH不再下降时停止通入CO2。
优选的，步骤a)中，所述第一上清液的pH值为3～7，悬浮固体含量为1000～80000mg/L，Ca2+含量为500～6000mg/L，Mg2+含量为200～9000mg/L，SO42-含量为1000～25000mg/L，Cl-含量为1000～15000mg/L，F-含量为5～40mg/L，Pb2+含量为2～15mg/L，Ni+含量为0.1～5mg/L，全Fe含量为0.1～5mg/L，Hg2+含量为0.1～5mg/L，Cd2+含量为1～10mg/L。
与现有技术相比，本发明提供了一种脱硫废水资源化利用系统和方法。本发明提供的脱硫废水资源化利用系统包括：初级澄清池;与初级澄清池的出水口相连的一级反应箱，一级反应箱上设置有石灰乳加料口、碱金属硫化物加料口和絮凝剂加料口;与一级反应箱的出口相连的一级澄清池;与一级澄清池的出水口相连的二级反应箱，二级反应箱上设置有碱金属氢氧化物加料口;与二级反应箱的出口相连的二级澄清池;与二级澄清池的出水口相连的三级反应箱，三级反应箱上设置有碱金属偏铝酸盐加料口;与三级反应箱的出口相连的三级澄清池;与三级澄清池的出水口相连的四级反应箱，四级反应箱上设置有二氧化碳进气口;与四级反应箱的出口相连的四级澄清池。本发明提供的系统运行过程为：1)、脱硫废水在初级澄清池中进行沉淀，得到初级澄清池上清液;2)、将所述初级澄清池上清液输送至一级反应箱，并向一级反应箱投加石灰乳、碱金属硫化物和絮凝剂，得到一级反应箱混合液;3)、将所述一级反应箱混合液输送至一级澄清池，一级反应箱混合液在一级澄清池中进行沉淀，得到一级澄清池上清液;4)、将一级澄清池上清液输送至二级反应箱，并向二级反应箱投加碱金属氢氧化物，得到二级反应箱混合液;5)、将所述二级反应箱混合液输送至二级澄清池，二级反应箱混合液在二级澄清池中进行沉淀，得到二级澄清池上清液和氢氧化镁沉淀;6)、将二级澄清池上清液输送至三级反应箱，并向三级反应箱投加碱金属偏铝酸盐，得到三级反应箱混合液;7)、将所述三级反应箱混合液输送至三级澄清池，三级反应箱混合液在三级澄清池中进行沉淀，得到三级澄清池上清液和胶状物，所述胶状物为硫铝酸钙和氯铝酸钙混合物;8)、将三级澄清池上清液输送至四级反应箱，并向四级反应箱通CO2，得到四级反应箱混合液;9)、将所述四级反应箱混合液输送至四级澄清池，四级反应箱混合液在四级澄清池中进行沉淀，得到四级澄清池上清液和氢氧化铝沉淀。在本发明中，将脱硫废水经过初级澄清池获得较为澄清的上清液，添加石灰乳，调节pH使重金属离子、氟离子、砷离子和部分硫酸根离子等与氢氧化钙形成沉淀物而除去;再添加碱金属氢氧化物溶液，再次调节pH，除去溶液中的镁离子，从而制备得到氢氧化镁产品，氢氧化镁用途广泛，可用于阻燃剂、绿色水处理剂;上述清液中添加碱金属偏铝酸盐，与溶液中的钙离子、硫酸根、氯离子反应制备得到硫铝酸钙/氯铝酸钙胶状物，硫铝酸钙/氯铝酸钙用途广泛，可用于水处理剂、堵漏剂、吸附剂;最后通入过量的二氧化碳去除剩余的碱金属偏铝酸盐和降低溶液的pH值，产水进行回用或者深度处理，同时得到产品氢氧化铝，氢氧化铝用途广泛，可作为无机阻燃剂使用。本发明提供的脱硫废水资源化利用系统采用碱金属氢氧化物除镁，碱金属偏铝酸盐除钙、硫酸根、氯离子，二氧化碳来处理过量的碱金属偏铝酸盐，可有效降低废水硬度，同时还能除去高氯根、高硫酸根，有效地解决了高氯根带来的设备腐蚀问题;而且本发明提供的系统在处理废水的过程中没有废水排放(零排放)，产水可满足回用要求，污染物可得到充分回收利用(资源化)，实现了脱硫废水由“零排放”向“资源化”的转变，达到了节能减排、变废为宝的目的;另外本发明提的系统工艺路线简单，使用的设备造价低，易于维护，对环境友好，具有良好的经济效益和社会效益。实验结果表明，采用本发明提供的系统处理得到的废水满足脱硫塔的补充水水质要求，同时可将废水中的资源回收制备氢氧化镁、硫铝酸钙/氯铝酸钙和氢氧化铝等化工品。
