申请日2016.08.23
公开(公告)日2016.12.21
IPC分类号C02F1/469; C02F9/06; C02F101/10; C02F101/20; C02F103/18
摘要
本发明涉及环境工程废水处理技术领域，具体涉及一种基于电渗析的脱硫废水零排放处理方法及系统。本发明方法在膜处理阶段通过将电渗析浓水调节分配进入双极膜电渗析器和烟道蒸发装置内，通过双极膜电渗析器制酸制碱回流至预处理和膜处理，实现废水的减量化和资源化，电渗析淡水回流至膜处理，提高了淡水的会用率，减少了预处理的加药成本与配药的工作量，整体上降低了系统的脱盐负荷与系统末端蒸发结晶的负荷。本发明通过系统末端处理的有效调节，能够应对电厂不同的水质水量变化，保证整套系统稳定运行。该脱硫废水处理系统实现零排放，同时能够以废制废达到环境友好的设计要求，具有广泛的应用前景。
摘要附图
权利要求书
1.基于电渗析的脱硫废水零排放处理方法，其特征在于，包括以下步骤:
(1)将电厂脱硫废水通过中和、絮凝沉淀去除脱硫废水中的悬浮物、重金属、部分的硫酸根离子，获得的澄清液通过加入酸液进行pH回调，pH回调后的澄清液满足后续精滤处理的进水要求;
(2)将步骤(1)获得的澄清液加入软化螯合剂，再进行精滤处理，通过精滤去除钙离子、镁离子，把澄清液中的SDI控制在3以下，获得的精滤产水满足后续膜系统的进水要求;
(3)将步骤(2)获得的精滤产水采用电渗析进行盐浓缩淡化处理，获得盐度高于15%的电渗析浓水和产水率高于60%的电渗析淡水;
(4)将步骤(3)获得的电渗析淡水用于电厂的其他补水，将电渗析浓水暂存于浓水箱中，通过脱硫废水的处理水量进行调节分配至双极膜电渗析处理及烟道蒸发处理;
(5)将步骤(4)中双极膜电渗析处理产生的碱液和酸液分别回用于步骤(1)中的中和及pH回调中使用;
(6)步骤(4)中通过烟道蒸发处理的电渗析浓水以结晶盐的形式析出，随后续的烟气处理中的电除尘捕集到粉煤灰中，或在烟道蒸发中加入除尘器，捕集结晶盐，进行资源化利用。
2.根据权利要求1所述基于电渗析的脱硫废水零排放处理方法，其特征在于，所述步骤(1)中的电厂脱硫废水进水流量：5-20m3/h，钙离子浓度为500-2000mg/L，镁离子浓度为3000-6000mg/L，硫酸根6000-12000mg/L，氯离子为3000-12000mg/L，pH值为5.0-7.5。
3.根据权利要求1所述基于电渗析的脱硫废水零排放处理方法，其特征在于，所述步骤(2)的精滤处理采用多介质过滤，滤液的Ca2+﹤50mg/L，Mg2+﹤50mg/L，pH=7.0，SDI﹤3。
4.根据权利要求1所述基于电渗析的脱硫废水零排放处理方法，其特征在于，所述步骤(3)中的电渗析装置进行盐浓缩淡化处理中，盐浓缩淡化模 块采用多套均相膜电渗析器，通过一级一段间歇式循环处理进行，浓水电导率达到150-170mS/cm，淡水电导率﹤10mS/cm。
5.根据权利要求1所述基于电渗析的脱硫废水零排放处理方法，其特征在于，所述步骤(4)中，根据处理的水量，自动调整电渗析浓水的水量分配，以处理水量的1/20-1/5的电渗析浓水量进双极膜电渗析制取碱液、酸液回用于预处理的中和与pH回调。
6.根据权利要求1所述基于电渗析的脱硫废水零排放处理方法，其特征在于，所述步骤(5)中，双极膜电渗析处理产出pH﹥12的碱液和pH﹤3的酸液。
7.根据权利要求1所述基于电渗析的脱硫废水零排放处理方法，其特征在于，所述步骤(5)中烟道蒸发处理采用旁路烟道蒸发工艺，取烟道中的高温烟气对废水进行雾化蒸发，蒸发后的结晶物与水蒸气随烟气返回电厂的烟道中，随烟气处理系统一并处理。
8.基于电渗析的脱硫废水零排放处理系统，其特征在于，包括：预处理池、软化池、精滤器、电渗析器、淡水收集箱、浓水收集箱、烟道蒸发装置、双极膜电渗析器和酸碱液回收池、所述预处理池的出口与软化池的入口相连通，软化池的出口与精滤器的入口相连通，精滤器的出口与电渗析器的入口相连通，电渗析器的出口分别与淡水收集箱和浓水收集箱的入口相连通，所述浓水收集箱的出口分别与双极膜电渗析器和烟道蒸发装置的入口相连通，双极膜电渗析器的出口与酸碱液回收池的入口连通，酸碱液回收池的出口与预处理池的入口连通。
9.根据权利要求8所述的基于电渗析的脱硫废水零排放处理系统，其特征在于，还包括螯合剂配药箱，所述螯合剂配药箱的出口与软化池的入口相连通。
10.根据权利要求9所述的基于电渗析的脱硫废水零排放处理系统，其特征在于，还包括除尘器，所述除尘器的入口与烟道蒸发装置的出口相连通。
说明书
基于电渗析的脱硫废水零排放处理方法及系统
技术领域
本发明涉及环境工程废水处理技术领域，具体涉及一种基于电渗析的脱硫废水零排放处理方法及系统。
背景技术
目前随着国家排放标准的提高，脱硫废水零排放处理也逐渐展开实施。现有的脱硫废水工艺一般包括中和、沉淀、混凝、中和及泥浆脱水处理等软化预处理(将脱硫废水加药混凝澄清，去除大部分硬度、碱度以及悬浮物;软化出水进入过滤系统进一步去除悬浮物;化学反应产生的泥渣进入脱水系统脱泥)、膜浓缩处理(用各种类型的膜，进行浓缩处理，得到高盐浓缩液)和蒸发浓缩结晶处理，结晶后的浓缩液与晶体颗粒进行固液分离，母液返回原液池或继续蒸发结晶，晶体进行脱水干燥，最后得到净化水和杂盐。上述工艺方案的特点在于：提高悬浮物、重金属离子、硬度离子、硅离子的去除率，同时将这部分污染物从离子态蒸发结晶转化为固体态，从废水中分离排放，达到如下效果：可以使得废水达标排放，可以将废水进行浓缩，蒸发结晶后杂盐排放。
但是却存在以下缺点：(1)由于脱硫废水水质水量变化大、废水中含盐量高等特点，对脱硫废水的处理装置产生固体杂盐，杂盐成分复杂无法回收利用，只能作为危废处理。不仅如此，由于脱硫系投资成本较高，由于没有能够有限根据水质水量变化作出相应调节的工艺，使得脱硫废水处理系统不能长期稳定运行。(2)在脱硫废水处理系统中存在预处理的药剂成本过高，药剂的二次污染严重，处理系统的末端处理负荷过大，不能完成实现零排放要求下的稳定运行。(3)在膜处理方面主要采用反渗透进行高倍浓缩提高废水的回收率，但操作压力过高，容易发生危险。
发明内容
为此，需要提供一种更加有效的脱硫废水无害化与资源化处理工艺，从而大幅度提高运行效率，降低运行成本，提高中水回用与系统脱盐的废水处理处理，解决脱硫废水零排放的要求。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案之一是基于电渗析的脱硫废水零排放处理方法，包括以下步骤:
(1)将电厂脱硫废水通过中和、絮凝沉淀去除脱硫废水中的悬浮物、重金属、部分的硫酸根离子，获得的澄清液通过加入酸液进行pH回调，pH回调后的澄清液满足后续精滤处理的进水要求;
(2)将步骤(1)获得的澄清液加入软化螯合剂，再进行精滤处理，通过精滤去除钙离子、镁离子，把澄清液中的SDI控制在3以下，获得的精滤产水满足后续膜系统的进水要求;
(3)将步骤(2)获得的精滤产水采用电渗析进行盐浓缩淡化处理，获得盐度高于15%的电渗析浓水和产水率高于60%的电渗析淡水;
(4)将步骤(3)获得的电渗析淡水用于电厂的其他补水，将电渗析浓水暂存于浓水箱中，通过脱硫废水的处理水量进行调节分配至双极膜电渗析处理及烟道蒸发处理;
(5)将步骤(4)中双极膜电渗析处理产生的碱液和酸液分别回用于步骤(1)中的中和及pH回调中使用;
(6)步骤(4)中通过烟道蒸发处理的电渗析浓水以结晶盐的形式析出，随后续的烟气处理中的电除尘捕集到粉煤灰中，或在烟道蒸发中加入除尘器，捕集结晶盐，进行资源化利用。
进一步的，所述步骤(1)中的电厂脱硫废水进水流量：5-20m3/h，钙离子浓度为500-2000mg/L，镁离子浓度为3000-6000mg/L，硫酸根6000-12000mg/L，氯离子为3000-12000mg/L，pH值为5.0-7.5。
进一步的，所述步骤(2)的精滤处理采用多介质过滤，滤液的Ca2+﹤50mg/L，Mg2+﹤50mg/L，pH=7.0，SDI﹤3;
进一步的，所述步骤(3)中的电渗析装置进行盐浓缩淡化处理中，盐浓缩淡化模块采用多套均相膜电渗析器，通过一级一段间歇式循环处理进行，浓水电导率达到150-170mS/cm，淡水电导率﹤10mS/cm。
进一步的，所述步骤(4)中，根据处理的水量，自动调整电渗析浓水的水量分配，以处理水量的1/20-1/5的电渗析浓水量进双极膜电渗析制取碱液、酸液回用于预处理的中和与pH回调;
进一步的，所述步骤(5)中，双极膜电渗析处理产出pH﹥12的碱液和pH﹤3的酸液。
进一步的，所述步骤(5)中烟道蒸发处理采用旁路烟道蒸发工艺，取烟道中的高温烟气对废水进行雾化蒸发，蒸发后的结晶物与水蒸气随烟气返回电厂的烟道中，随烟气处理系统一并处理。
为了实现上述目的，本发明采用的另一技术方案是基于电渗析的脱硫废水零排放处理系统，预处理池、软化池、精滤器、电渗析器、淡水收集箱、浓水收集箱、烟道蒸发装置、双极膜电渗析器和酸碱液回收池、所述预处理池的出口与软化池的入口相连通，软化池的出口与精滤器的入口相连通，精滤器的出口与电渗析器的入口相连通，电渗析器的出口分别与淡水收集箱和浓水收集箱的入口相连通，所述浓水收集箱的出口分别与双极膜电渗析器和烟道蒸发装置的入口相连通，双极膜电渗析器的出口与酸碱液回收池的入口连通，酸碱液回收池的出口与预处理池的入口连通。
进一步的，还包括螯合剂配药箱，所述螯合剂配药箱的出口与软化池的入口相连通。该螯合剂与废水的钙镁硬度离子形成微小絮体，与后续的精密过滤器的过滤配合，脱除废水中的钙镁硬度离子。
进一步的，还包括除尘器，所述除尘器的入口与烟道蒸发装置的出口相连通。
进一步的，所述精滤器为多介质过滤器。
进一步的，还包括PH调节池，所述PH调节池的入口与预处理池的出口相连通，所述PH调节池的出口与软化池的入口相连通。
区别于现有技术，上述技术方案具有的有益效果如下：
1.本发明通过中和沉淀预处理+软化精密过滤工艺，去除悬浮物、重金属、硫酸根离子、钙离子、镁离子，将SDI控制在3以下，满足后续电渗析处理的进水要求，最大程度地降低了膜污染指数，保证电渗析处理的长期稳定运行。
2.本发明在电渗析处理阶段通过间歇式循环处理的方式，降低了电渗析的设备成本，提高电渗析的使用效率及盐浓缩淡化的性能，使电渗析的浓水电导率达到150-170mS/cm，电渗析淡水电导率﹤10mS/cm。
3.本发明在对电渗析浓水处理的工艺上采用双极膜电渗析+烟道蒸发工艺进行组合，通过处理水量进行双极膜电渗析对电渗析浓水制酸碱的控制，使制得的酸碱液刚好满足预处理工艺中加碱中和、pH回调的使用，提高系统运行的安全性，并减少了预处理工艺的加药成本与配药的工作量，在整体上也降低了系统的脱盐负荷与系统烟道蒸发的负荷。
4.本发明通过双极膜电渗析+烟道蒸发的工艺组合，提高末端处理的能力，改变以往单一的末端处理方式，避免因末端处理出现故障而使整套系统停止运行。对系统末端处理的有效调节，能够应对电厂不同水质水量变化，保证整套系统稳定运行。该脱硫废水处理系统实现零排放，同时能够利用产生的废水制取进行酸液、碱液进行回用，达到环境友好的设计要求，具有广泛的应用前景。
