申请日2015.11.18
公开(公告)日2016.02.24
IPC分类号C02F9/04; C02F11/12; B01D53/80; B01D53/48; C02F103/18
摘要
一种石灰—石膏湿法脱硫废水污泥分质及减量化处理装置，其特征是它包括高效旋流沉淀器(1)、pH调节箱(4)、混凝反应箱(8)、絮凝反应箱(11)、废水澄清浓缩池(15)、清水中和排放箱(17)、浆叶式干燥机(24)、脱硫石灰浆液箱(30)和脱硫塔(33)，高效旋流沉淀器(1)中安装有沉淀器内旋流筒(2)和锥形反射板(3)，锥形反射板(3)位于沉淀器内旋流筒(2)的下方，脱硫废水经净化后从高效旋流沉淀器(1)一侧上部自流入PH调节箱(4)调节pH值后进入混凝反应箱(8)后进入絮凝反应箱(11)再进入废水澄清浓缩池(15)。本发明工艺新颖，结构紧凑，运行稳定，投资费、运行费、危险废物污泥的处置费低的特点，具有显著的环境效益和经济效益。
权利要求书
1.一种石灰—石膏湿法脱硫废水污泥分质及减量化处理装置，其特征是它包括高效旋流沉淀器(1)、pH调节箱(4)、混凝反应箱(8)、絮凝反应箱(11)、废水澄清浓缩池(15)、清水中和排放箱(17)、浆叶式干燥机(24)、脱硫石灰浆液箱(30)和脱硫塔(33)，高效旋流沉淀器(1)中安装有沉淀器内旋流筒(2)和锥形反射板(3)，锥形反射板(3)位于沉淀器内旋流筒(2)的下方，脱硫废水进水管的一端与脱硫废水相连，另一端穿过高效旋流沉淀器(1)进入沉淀器内旋流筒(2)中，脱硫废水沿沉淀器的内旋流筒(2)的切线方向高速进入作向下旋流运动产生离心力，完成部分固液分离，脱硫废水向下运动至锥形反射板(3)后经高密度的污泥过滤层过滤后又在高效旋流沉淀器(1)内向上作旋流运动完成二次固液分离，分离形成的污泥经压缩沉淀后从高效旋流沉淀器(1)底部排出至脱硫石灰浆液箱(30)，与补充加入的石灰一起经脱硫石灰浆液搅拌机(31)搅拌后通过石灰浆液提升泵(32)输送到脱硫塔(33)，脱硫废水经净化后从高效旋流沉淀器(1)一侧上部自流入PH调节箱(4)调节pH值后进入混凝反应箱(8)与加入的有机硫药液混合后进入絮凝反应箱(11)与加入的复合铁药液进行絮凝反应，再与加入的PAM药液一起进入废水澄清浓缩池(15)，沉淀的污泥经废水澄清浓缩池(15)下部的刮泥机(16)送入废水澄清浓缩池(15)外部安装的污泥提升泵(20)送入厢式压滤机(21)进行压滤，压滤后的污泥经螺旋输送机(22)送入浆叶式干燥机(24)干燥后由干污泥输送机(26)运出，浆叶式干燥机(24)干燥过程中产生的废气由旋风除尘器(27)除尘后经废气处理塔(29)处理达标排放;废水澄清浓缩池(15)澄清的废水进入清水中和排放箱(17)与盐酸中和达标后排放;厢式压滤机(21)压滤产生的废液则再次回到废水澄清浓缩池(15)进入澄清。
2.根据权利要求1所述的石灰—石膏湿法脱硫废水污泥分质及减量化处理装置，其特征是所述的pH调节箱(4)顶部通过管道与消石灰料仓(5)的星形计量给料机相连，pH调节箱(4)中安装有PH调节搅拌机(6)和pH计(7)，pH调节箱(4)的一侧底部开孔与混凝反应箱(8)连接。
3.根据权利要求1所述的石灰—石膏湿法脱硫废水污泥分质及减量化处理装置，其特征是所述的混凝反应箱(8)顶部与有机硫药液计量箱(9)计量泵出口通过管道连接，混凝反应箱(8)中安装混凝搅拌机(10)，混凝反应箱(8)一侧中上部开孔与絮凝反应箱(11)连接。
4.根据权利要求1所述的石灰—石膏湿法脱硫废水污泥分质及减量化处理装置，其特征是所述的絮凝反应箱(11)顶部与复合铁药液计量箱(12)计量泵出口通过管道连接，絮凝反应箱(11)中安装搅拌机(13)，它的一侧上部出水口通过管道先与PAM药液计量箱(14)的计量泵出口连接后再与废水澄清浓缩池(15)的进水管相连接。
5.根据权利要求1所述的石灰—石膏湿法脱硫废水污泥分质及减量化处理装置，其特征是所述的清水中和排放箱(17)的顶部与盐酸药液计量箱(18)的计量泵出口通过管道连接，清水中和排放箱(17)中安装有清水中和搅拌机(19)，清水中和排放箱(17)的一侧上部安装有排放管。
6.根据权利要求1所述的石灰—石膏湿法脱硫废水污泥分质及减量化处理装置，其特征是所述的污泥提升泵(20)的出口通过管道与厢式压滤机(21)的进口管相连接、厢式压滤机(21)的出料口与螺旋输送机(22)进料口相连接，螺旋输送机(22)出料口通过管道与浆叶式干燥机(24)的进料口(23)相连通。
7.根据权利要求1所述的石灰—石膏湿法脱硫废水污泥分质及减量化处理装置，其特征是所述的浆叶式干燥机(24)的干污泥出料口(25)通过管道与干污泥输送机(26)进料口相连通，浆叶式干燥机(24)的出气管通过管道与旋风除尘器(27)进口管连接，旋风除尘器(27)出口管与引风机(28)进口管通过管道连接，引风机(28)出口管通过管道与废气处理塔(29)进口管连接。
8.根据权利要求1所述的石灰—石膏湿法脱硫废水污泥分质及减量化处理装置，其特征是所述的脱硫石灰浆液箱(30)中安装有搅拌机(31)，一侧下部出口通过管道与石灰浆液提升泵(32)进口管连接，石灰浆液提升泵(32)出口通过管道与脱硫塔(33)进液口连接。
说明书
石灰—石膏湿法脱硫废水污泥分质及减量化处理装置
技术领域
本发明涉及一种石灰—石膏湿法脱硫废水污泥分质及减量化处理新型装置，尤其是一种具有脱硫废水的旋流沉淀、PH调节、混凝絮凝反应、浓缩澄清、污泥分质处理及有毒污泥干燥处理技术，能使绝大部分污泥(主要成份石膏)回收利用且能在有效去除废水中的重金属离子基础上对剩余污泥进行压滤及干燥处理的多功能处理装置，具体地说是一种石灰—石膏湿法脱硫废水污泥分质及减量化处理新型装置。
背景技术
众所周知，石灰—石膏湿法烟气脱硫生产中会产生一定量的脱硫废水，脱硫废水的PH值为5.0～5.5，废水中重金属主要污染因子有汞、镉、铬、镍、铅等，废水中的悬浮物高达20000～40000毫克/升，，必须对脱硫废水进行预处理，目前国内外采用的达标处理工艺流程如图1所示，图1所示的脱硫废水处理工艺流程自2000年从国外引用至今，脱硫废水的悬浮物高，悬浮物中的主要成分是石膏(CaSO4)，粒径为5μm～30μm，由于悬浮物高及粘度和密度较大，常使核心处理装置浓缩澄清池底部的刮泥机因阻力过大无法运转，污泥脱水机负荷较高及故障率高，使脱硫废水处理运转率极低，经调查全国脱硫废水设施运转正常的仅有15%左右，由于脱硫废水中存在有毒重金属汞、镉、铬、镍、铅等污染因子，经消石灰将废水PH调节至9.3左右时重金属离子均生成相应的氢氧化物沉淀聚积到污泥中，使污泥中有毒重金属离子含量高，根据国家危险废物浸出毒性鉴别标准(GB5085.3-2007)中浸出毒性鉴别标准值计算，绝大部分石灰—石膏湿法烟气脱硫废水处理产生的污泥中汞、镉、铬、镍、铅等均有一项或多项超过标准值，应列为危险废物，据统计2014年12月底全国火电厂装机容量为9.2亿千瓦(92000MW)，按70%采用湿法石灰—石膏湿法脱硫，总装机容量为644000MW，每100MW机组脱硫产生的废水2.5吨/h，则全国总装机容量为64400MW共产生废水量约为16100吨/h，全国每天产生脱硫废水量为386400吨/d，脱硫废水的SS平均浓度按20000mg/L计算，即20kgSS/吨废水，全国每天产生绝干泥为7728吨/d，拆算成含水率为70%的污泥量为25760吨/d，如70%的脱硫废水污泥为危险废物，全国脱硫废水的污泥量每天为18032吨/d，全年按320天计算，全年属危险废物的污泥量为5770240吨/a，危险废物处置费按国内各省平均值2000元/吨计算，全国全年用于脱硫废水危险污泥的处置费约为115.4亿元/a。由于目前国内脱硫废水达标处理工艺运转率低，废水中大量可回收利用的石膏变成危险废物，投资及运行费和污泥处置费高，因此设计一种脱硫废水污泥分质及减量化处理新型装置。
发明内容
本发明的目的是针对目前国内石灰—石膏湿法脱硫生产中产生的脱硫废水处理工艺不成熟、运转率低、运行效果差、大量可回收利用的石膏变成危险废物、污泥处置费高的处理现状，设计一种结构紧凑、投资费用较少、运转率高、运行稳定、石膏可回收利用、危险废物污泥能减量、降低污泥处置费的新型处理装置，新装置采用污泥分质处理技术，使脱硫废水中97%的污泥回收利用，仅有5%的污泥成为危险废物，新装置采用污泥干燥处理技术将含水率70%的危险废物污泥进行干燥处理变成含水率为10%的污泥，使处置的湿污泥重量减少60%，可降低危险废物污泥的处置费及安全填埋的体积。
本发明的技术方案是：
一种石灰—石膏湿法脱硫废水污泥分质及减量化处理装置，其特征是它包括高效旋流沉淀器1、pH调节箱4、混凝反应箱8、絮凝反应箱11、废水澄清浓缩池15、清水中和排放箱17、浆叶式干燥机(24、脱硫石灰浆液箱30和脱硫塔33，高效旋流沉淀器1中安装有沉淀器内旋流筒2)和锥形反射板3，锥形反射板3位于沉淀器内旋流筒2的下方，脱硫废水进水管的一端与脱硫废水相连，另一端穿过高效旋流沉淀器1进入沉淀器内旋流筒2中，脱硫废水沿沉淀器的内旋流筒2的切线方向高速进入作向下旋流运动产生离心力，完成部分固液分离，脱硫废水向下运动至锥形反射板3后经高密度的污泥过滤层过滤后又在高效旋流沉淀器1内向上作旋流运动完成二次固液分离，分离形成的污泥经压缩沉淀后从高效旋流沉淀器1底部排出至脱硫石灰浆液箱30，与补充加入的石灰一起经脱硫石灰浆液搅拌机31搅拌后通过石灰浆液提升泵32输送到脱硫塔33，脱硫废水经净化后从高效旋流沉淀器1一侧上部自流入PH调节箱4调节pH值后进入混凝反应箱8与加入的有机硫药液混合后进入絮凝反应箱11与加入的复合铁药液进行絮凝反应，再与加入的PAM药液一起进入废水澄清浓缩池15)，沉淀的污泥经废水澄清浓缩池15下部的刮泥机16送入废水澄清浓缩池15外部安装的污泥提升泵20送入厢式压滤机21进入压滤，压滤后的污泥经螺旋输送机22送入浆叶式干燥机24干燥后由干污泥输送机26运出，浆叶式干燥机24干燥过程中产生的废气由旋风除尘器27除尘后经废气处理塔29处理达标排放;废水澄清浓缩池15澄清的废水进入清水中和排放箱17与盐酸中和达标后排放;厢式压滤机21压滤产生的废水则再次回到废水澄清浓缩池15进入澄清。
所述的pH调节箱4顶部通过管道与消石灰料仓5的星形计量给料机相连，pH调节箱4中安装有pH值调节搅拌机6和pH计7，pH调节箱4的一侧底部开孔与混凝反应箱8连接。
所述的混凝反应箱8顶部与有机硫药液计量箱9计量泵出口通过管道连接，混凝反应箱8中安装混凝搅拌机10，混凝反应箱8一侧中上部开孔与絮凝反应箱11连接。
所述的絮凝反应箱11顶部与复合铁药液计量箱12计量泵出口通过管道连接，絮凝反应箱11中安装搅拌机13，它的一侧上部出水口通过管道先与PAM药液计量箱14的计量泵出口连接后再与废水澄清浓缩池15的进水管相连接。
所述的清水中和排放箱17的顶部与盐酸药液计量箱18的计量泵出口通过管道连接，清水中和排放箱17中安装有清水中和搅拌机19，清水中和排放箱17的一侧上部安装有排放管。
所述的污泥提升泵20的出口通过管道与厢式压滤机21的进口管相连接、厢式压滤机21的出料口与螺旋输送机22进料口相连接，螺旋输送机22出料口通过管道与浆叶式干燥机24的进料口23相连通。
所述的浆叶式干燥机24的干污泥出料口25通过管道与干污泥输送机26进料口相连通，浆叶式干燥机24的出气管通过管道与旋风除尘器27进口管连接，旋风除尘器27出口管与引风机28进口管通过管道连接，引风机28出口管通过管道与废气处理塔29进口管连接。
所述的脱硫石灰浆液箱30一侧下部出口通过管道与石灰浆液提升泵32进口管连接，石灰浆液提升泵32出口通过管道与脱硫塔(33)进液口连接。
本发明的有益效果：
1.本发明对脱硫废水中的污泥采用分质处理技术，在脱硫废水未进行调节PH生成有毒重金属沉淀前设计脱硫废水的高效旋流沉淀器装置，使废水中绝大部分悬浮物沉淀，沉降的污泥性质与脱硫系统的石膏成分相同，主要是粒径为5μm～30μm较细的石膏晶粒，，将沉降的污泥送至石灰浆液池连同石灰浆液通过泵提升进入脱硫塔系统，可使细微粒的石膏晶体变大，通过脱水得到可回收利用的石膏，不仅减少脱硫废水处理工艺的污泥负荷，降低危险废物的产量，同时使97%污泥变成可回收利用的石膏，工艺经1000MW机组脱硫废水1年多的运行效果很好。
2.本发明设计的高效旋流沉淀器是使脱硫废水沿高效旋流沉淀器内旋流筒一侧上部的切线方向高速进入(3m/s)作向下旋流运动，产生离心力，完成部分固液分离，废水向下运动至反射板后经高密度的污泥层过滤后又向上作旋流运动完成二次固液分离，大量污泥经压缩沉淀后从底部排出，废水经净化后使废水中20000～40000mg/L悬浮物在3小时内沉降97%，出水悬浮物≤1200mg/L。
3.本发明可减少后续工艺中废水澄清浓缩池的沉降时间及体积，减轻废水澄清浓缩池刮泥机的负荷，厢式压滤机的过滤面积可减少80%，减少投资及运行成本。
4.本发明消石灰投加采用干粉计量投加新技术，国内目前采用的消石灰湿法投加技术设有溶解箱、溶解箱搅拌机、计量箱、计量箱搅拌机、循环泵、超声波液位计、计量泵，由于消石灰难溶解加至不溶性坚硬杂质较多使循环泵及计量泵磨损严重、堵塞频繁、严重影响系统运行，采用干粉计量投加新技术可克服这些缺点，经国内1000MW机组脱硫废水的使用，运行稳定，同时每套装置节省投资费用30多万元。
5.本发明对湿污泥采用干燥处理技术，对后续工艺经厢式压滤机压滤出的含水率为70%的污泥进行干燥处理，干燥热源为电厂的余热蒸汽(温度控制在140℃～160℃，蒸汽温度大于180℃时污泥中的汞会逸出)通过浆叶式干燥机处理使污泥的含水率从70%降至10%以下，干燥1吨含水率为70%的湿污泥至含水率为10%的较干污泥，耗用蒸汽0.2蒸吨(蒸汽200元/蒸吨)，耗用电4KW(电厂电价0.5元/KW)，蒸干成本为55元/吨湿污泥(含人工费)，1吨含水率为70%的湿污泥干燥至含水率为10%的较干污泥的重量仅为0.4吨，减少0.6吨，如危险废物处置费按全国平均值2000元/吨计算，则每吨湿污泥减少处置费1145元(含扣除湿污泥干燥成本)，同时节省填埋的土地和成本。
6.本发明脱硫废水处理系统具有环境效益和经济效益，可增加石膏的回收利用，减少危险废物的产生量和处置费。以1台1000MW机组为例，每小时脱硫废水产生量20吨，悬浮物为20000mg/L，国内现有处理工艺经每吨废水投加3000mg/L消石灰后产生的危险废物污泥(含水率70%)为11776吨/a(1年按320天计算)，采用污泥分质处理技术后，悬浮物从20000mg/L降至600mg/L，每小时可回收0.388吨石膏(沉降去除率97%)，每年可回收石膏2980吨(按320d/a计算)，在后续降解溶解性重金属的处理工艺中每吨废水投加3000mg/L消石灰后悬浮物增至3600mg/L，产生的危险废物污泥(含水率70%)为1843吨/a，污泥经干燥处理后的量为736吨/a(含水率10%)，新型脱硫废水污泥分质及减量化处理系统每年可减少危险废物的污泥处置量11040吨/a，可节省处置费(按2000元/吨计算)2208万元/a。
7.本发明在PH调节箱设计PH在线测试计，严格控制运行中的PH值(PH控制在9.2～9.5)，确保重金属生成氢氧化物沉淀，防止过高PH条件下氢氧化物的重新溶解。
8.本发明用于湿污泥干燥的余热蒸汽温度控制在1400C～1600C，温度≥1800C时会造成污泥中的汞挥发随着废气排入大气。
9.本发明可改变现有国内传统脱硫废水处理工艺运行效果差的状况，使处理工艺更合理，更经济，具有显著的环境效益和经济效益。
