申请日2016.02.05
公开(公告)日2016.05.18
IPC分类号C02F9/10; C02F101/20
摘要
本发明提供一种脱硫废水浓缩处理装置及方法。能够实现脱硫废水的浓缩和回用，并且运行和处理成本大幅降低。装置包括：一软化除重池组;与所述预处理池组连通的一换热池;与所述热交换池连通的一膜蒸馏系统，包括一蒸汽出口;与所述蒸汽出口连通的一冷凝器;与所述冷凝器的凝水出口连通的一产水池。方法，包括以下步骤：1)脱硫废水进入软化除重池组，使脱硫废水中钙、镁离子和重金属离子形成沉淀，并实现泥水分离，得到软化废水;2)软化废水进入换热池加热升温;3)升温后的软化废水进入膜蒸馏系统，得到浓缩废水及水蒸汽;4)所述水蒸气经过冷凝器冷凝后进入产水池。
摘要附图
权利要求书
1.一种脱硫废水浓缩处理装置，其特征在于，包括：
一软化除重池组;
与所述预处理池组连通的一换热池;
与所述热交换池连通的一膜蒸馏系统，包括一蒸汽出口;
与所述蒸汽出口连通的一冷凝器;
与所述冷凝器的凝水出口连通的一产水池。
2.如权利要求1所述的脱硫废水浓缩处理装置，其特征在于，所述软化除重池组包括：依次连通的一软化除重池、混凝池及一澄清池;与所述澄清池与所述换热池连通;所述软化除重池设有一第一加药管路;所述混凝池设有一第二加药管路;所述软化除重池、混凝池及澄清池的底部均与一排泥管道连通。
3.如权利要求2所述的脱硫废水浓缩处理装置，其特征在于，所述软化除重池和混凝池均设有液混装置;所述软化除重池、混凝池及澄清池的底部均为斗状。
4.如权利要求2所述的脱硫废水浓缩处理装置，其特征在于，所述澄清池与所述换热池连通还设有一过滤器。
5.如权利要求1所述的脱硫废水浓缩处理装置，其特征在于，所述换热池的热工质选自一电厂热烟气和/或热排水;所述冷凝器的冷工质选自一冷却塔中的冷却水和/或空气。
6.如权利要求1所述的脱硫废水浓缩处理装置，其特征在于，还包括设置于换热池及膜蒸馏系统之间一第一真空泵和/或设置于所述产水池的末端的一第二真空泵。
7.基于权利要求1至6任一项所述装置的脱硫废水浓缩处理方法，包括以下步骤：
1)脱硫废水进入软化除重池组，使脱硫废水中钙、镁离子和重金属离子形成沉淀，并实现泥水分离，得到软化废水;
2)软化废水进入换热池加热升温;
3)升温后的软化废水进入膜蒸馏系统，得到浓缩废水及水蒸汽;
4)所述水蒸气经过冷凝器冷凝后进入产水池。
8.如权利要求7所述的脱硫废水浓缩处理方法，其特征在于，步骤1)中所述脱硫废水进入软化除重池组，使脱硫废水中钙、镁离子和重金属离子形成沉淀，并实现泥水分离包括：
1-1)脱硫废水进入软化除重池，向软化除重池内投加一组合药剂并搅拌，使软化除重池内pH值为9～11.5，令脱硫废水中钙、镁浓度分别降低至10mg/L和20mg/L以下，得到除重废水;
1-2)除重废水进入混凝池，向混凝池内投加絮凝剂和助凝剂并搅拌后，进入澄清池进行沉淀后，实现泥水分离，得到软化废水。
9.如权利要求7所述的脱硫废水浓缩处理方法，其特征在于，步骤2)中软化废水进入换热池加热升温至35～95℃。
10.如权利要求7所述的脱硫废水浓缩处理方法，其特征在于，步骤3)中所述升温后的软化废水进入膜蒸馏系统，得到的浓缩废水含盐量大于15%。
说明书
一种脱硫废水浓缩处理装置及方法
技术领域
本发明涉及环境保护技术领域，具体涉及一种脱硫废水浓缩处理装置及方法。
背景技术
燃煤发电在我国能源供给中占有重要地位。为了保护大气环境，近年来我国大多数电厂采用了石灰石-石膏湿法脱硫技术，用以去除烟气中的二氧化硫。采用前述脱硫技术会产生大量的脱硫废水，燃煤电厂的湿法脱硫废水成分复杂，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2%～4%，很难重复利用，外排后还会引起地表水和土壤生态破坏，引起二次污染。因此，开发经济高效的脱硫废水浓缩处理工艺，不仅可以回收大部分水资源，同时可以有效降低后脱硫废水体积，减小后续处理负荷。
现有的脱硫废水的回用和浓缩处理工艺中，最常见的为反渗透浓缩法。由于反渗透工艺对进水要求非常严格，同时需要高压设备，因此造成该工艺系统复杂，运行成本高。膜蒸馏(MD)技术是一种高效的膜分离技术，是通过控制废水温度，以疏水性微孔膜为分离介质，以膜两侧蒸汽压差为传质推动力，实现废水浓缩和纯水回收的过程，MD技术与传统膜分离技术相比具有众多优点，如对盐的截留效率极高，对绝大多数非挥发性物质具有近100%截留效率，以及对进水水质要求低、操作条件温和(不需要高压设备)、运行维护方便、不容易发生膜污染和能耗比传统蒸发低等。此外，膜蒸馏对废水中含盐量变化适应性强，理论上只要溶质不饱和析出，膜组件都可以正常运行。在有余热可以利用的条件下，膜蒸馏系统的能耗要比反渗透低得多，并且可以得到很高的浓缩倍数。
中国发明专利申请《一种电厂脱硫废水零排放处理的方法》(CN104591466A)和中国发明专利申请《一种电厂脱硫废水零排放回用的方法》(CN104743732A)中各公开了一种脱硫废水零排放处理的方法，采用电絮凝+膜蒸馏工艺处理脱硫废水。但上述两篇文件中的技术方案存在以下缺点：(1)脱硫废水中含有大量钙离子和镁离子，而膜蒸馏系统需要对废水进行加热处理，很容易产生结垢而引起膜污染，因此必须经过软化处理后才能进入膜蒸馏系统，而电絮凝法不能去除废水中的钙镁硬度，不能保证后续膜蒸馏工艺的正常运行;(2)采用常温常压操作，实际电厂脱硫废水经过电絮凝处理后，温度只有35℃左右，采用膜蒸馏工艺很难实现较高膜通量，将大大增加投资和运行成本;(3)未对膜蒸馏进出水相关标准进行限定，可行性不强;(4)未对废水中汞进行去除，将造成最终结晶盐含有汞污染物，影响结晶盐处置。
为了避免环境污染和回收水资源，鉴于现存脱硫废水浓缩工艺的缺点和不足，开发新型脱硫废水浓缩处理装置及方法成为急需解决的问题。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的是提供一种脱硫废水浓缩处理装置及方法。能够实现脱硫废水的浓缩和回用，并且运行和处理成本大幅降低。
为达上述目的，本发明采取的具体技术方案是：
一种脱硫废水浓缩处理装置，包括：
一软化除重池组;
与所述预处理池组连通的一换热池;
与所述热交换池连通的一膜蒸馏系统，包括一蒸汽出口;
与所述蒸汽出口连通的一冷凝器;
与所述冷凝器的凝水出口连通的一产水池。
进一步地，所述软化除重池组包括：依次连通的一软化除重池、混凝池及一澄清池;与所述澄清池与所述换热池连通;所述软化除重池设有一第一加药管路;所述混凝池设有一第二加药管路;所述软化除重池、混凝池及澄清池的底部均与一排泥管道连通。
进一步地，所述软化除重池和混凝池均设有液混装置;所述软化除重池、混凝池及澄清池的底部均为斗状。
进一步地，所述澄清池与所述换热池连通还设有一过滤器。
进一步地，所述换热池的热工质选自一电厂热烟气和/或热排水;所述冷凝器的冷工质选自一冷却塔中的冷却水和/或空气。
进一步地，所述膜蒸馏系统选自直接接触式膜蒸馏系统、气扫式膜蒸馏系统或气隙式膜蒸馏系统。
进一步地，还包括设置于换热池及膜蒸馏系统之间一第一真空泵和/或设置于所述产水池的末端的一第二真空泵。
基于前述装置的脱硫废水浓缩处理方法，包括以下步骤：
1)脱硫废水进入软化除重池组，使脱硫废水中钙、镁离子和重金属离子形成沉淀，并实现泥水分离，得到软化废水;
2)软化废水进入换热池加热升温;
3)升温后的软化废水进入膜蒸馏系统，得到浓缩废水及水蒸汽;
4)所述水蒸气经过冷凝器冷凝后进入产水池。
进一步地，步骤1)中所述脱硫废水进入软化除重池组，使脱硫废水中钙、镁离子和重金属离子形成沉淀，并实现泥水分离包括：
1-1)脱硫废水进入软化除重池，向软化除重池内投加一组合药剂并搅拌，使软化除重池内pH值为9～11.5，令脱硫废水中钙、镁浓度分别降低至10mg/L和20mg/L以下，得到除重废水;
1-2)除重废水进入混凝池，向混凝池内投加絮凝剂和助凝剂并搅拌后，进入澄清池进行沉淀后，实现泥水分离，得到软化废水。
进一步地，步骤2)中软化废水进入换热池加热升温至35～95℃。
进一步地，步骤3)中所述升温后的软化废水进入膜蒸馏系统，得到的浓缩废水含盐量大于15%。
通过采取上述技术方案，废水只需通过一次膜蒸馏，出水水质即可达到排放和回用标准。不仅可以回收水资源，实现废水达标排放，同时如果采用零排放处理，可以有效减小后续零排放处理负荷。此外，能够利用电厂余热为膜蒸馏系统热源，不仅可以有效降低系统运行成本，同时可以降低烟气温度，减少脱硫吸收塔内耗水量，以及减少向环境排放热量。综上，本发明具有流程简单、产水水质好、浓缩倍数高、易于与其他工艺相结合的优点。
