申请日2014.08.22
公开(公告)日2014.11.19
IPC分类号C02F103/18; C02F9/10
摘要
本发明公开了一种火电厂脱硫废水净化系统，包括依次连接的脱硫废水预处理系统、多介质过滤器、正渗透-纳滤耦合浓缩-淡化系统、多级闪蒸系统和卧式结晶箱，本发明还公开了一种火电厂脱硫废水净化方法，包括废水中和处理、重金属沉淀处理、絮凝处理、澄清处理、泥浆脱水处理、清水过滤处理、正渗透浓缩处理和多效负压闪蒸结晶。本发明把化学和脱硫废水作为原料，经预处理过的废水通过正渗透-纳滤耦合浓缩-淡化系统，然后进入多级闪蒸系统，使闪蒸效率大大提高，最终的产品是制砖原料、工业用盐和蒸馏水，达到变废为宝的目的。
权利要求书
1.火电厂脱硫废水净化系统，其特征是，包括依次连接的脱硫废水预处理系统、多介质过滤器、正渗透-纳滤耦合浓缩-淡化系统、多级闪蒸系统和卧式结晶箱，所述的脱硫废水预处理系统包括依次连接的中和箱、反应箱、絮凝箱和澄清/浓缩箱，所述的澄清/浓缩箱内设有泥浆测量装置，所述的澄清/浓缩箱分别与清水箱、污泥脱水机相连接，所述污泥脱水机的下部分别设有集水盘和泥饼斗。
2.根据权利要求1所述的火电厂脱硫废水净化系统，其特征是，所述的正渗透-纳滤耦合浓缩-淡化系统包括依次连接的正渗透膜、汲取液装置和汲取液溶质回收装置，所述汲取液装置中的汲取液为Na2EDTA。
3.根据权利要求1所述的火电厂脱硫废水净化系统，其特征是，所述的多级闪蒸系统包括多个串联的压力逐级降低的闪蒸室。
4.火电厂脱硫废水净化方法，其特征是，包括以下步骤：
1)在中和箱中用石灰乳进行碱化处理，控制pH值8.5～9.0之间，使铁、铜、铅、镍和铬重金属离子以氢氧化物的形式、氟离子以氟化钙的形式从废水中沉淀出来;
2)在反应箱中加入有机硫化物TMT15重金属离子捕捉剂，使重金属镉和汞沉淀出来;
3)在絮凝箱中加入絮凝剂，使悬浮状的微小颗粒凝聚为容易沉降的大粒子絮凝物形式;
4)在澄清/浓缩箱中将形成的大粒子絮凝物从废水中分离出来，上清液流至清水箱，下部大粒子絮凝物形成泥浆，所述泥浆通过泥浆测量装置进行监测，当超过设定范围时，多余的泥浆经泵送入污泥脱水机中脱水;
5)在污泥脱水机中加入助凝剂，污泥废水中的水落在污泥脱水机下部的集水盘中，将集水盘中的水倒入絮凝箱中，污泥饼落入压滤机下部的泥饼斗;
6)在清水箱中用工业盐酸调节清水pH值至6～9范围内;
7)清水箱出水经多介质过滤器进行过滤处理;
8)多介质过滤器出水经正渗透-纳滤耦合浓缩-淡化系统进行浓缩-淡化处理;
9)浓缩-淡化处理后的浓水经多级闪蒸系统进一步蒸馏浓缩，形成浓盐水;
10)浓盐水进入卧式结晶箱中进行结晶。
5.根据权利要求4所述的火电厂脱硫废水净化方法，其特征是，上述步骤1)中，所述石灰乳的原料为Ca(OH)2或CaO粉，在石灰制备箱中制成质量分数为5%～8%的Ca(OH)2乳液。
6.根据权利要求4所述的火电厂脱硫废水净化方法，其特征是，上述步骤2)中，所述有机硫化物的原料为体积分数15%的TMT15重金属离子捕捉剂，在有机硫计量箱中配制成体积分数为1%的液体。
7.根据权利要求4所述的火电厂脱硫废水净化方法，其特征是，上述步骤3)中，所述絮凝剂为质量分数40%的FeClSO4液体。
8.根据权利要求4所述的火电厂脱硫废水净化方法，其特征是，上述步骤5)中，所述助凝剂的原料为聚丙烯酰胺干粉，在助凝剂计量箱中配制成质量分数为0.1%～0.2%的液体。
9.根据权利要求4所述的火电厂脱硫废水净化方法，其特征是，上述步骤6)中，所述清水箱中调节清水pH值采用的工业盐酸的体积分数为30%。
说明书
火电厂脱硫废水净化系统及净化方法
技术领域
本发明涉及一种火电厂脱硫废水净化系统及净化方法，属于污水处理领域。
背景技术
我国是世界上最大的煤炭生产和消费国，煤炭在中国能源结构中的比例高达76.2%，我国排放的SO2 90%均来自于燃煤。近几年，我国虽然采取了排污收费政策，但每年的SO2排放量仍超过2000万吨，酸雨污染面积迅速扩大，对我国农作物、森林和人体健康等方面造成巨大损害，也成为制约我国经济、社会可持续发展的重要因素，因此，对SO2排放的控制已势在必行。
在1998年1月国务院以国函〔1998〕5号文批复的国家环保局制定的《酸雨控制区和二氧化硫污染控制区划分方案》中要求“两控区”内火电厂做到：到2000年达标排放;除以热定电的热电厂外，禁止在大中城市城区及近郊区新建燃煤火电厂;新建、改造燃煤含硫量大于1%的电厂，必须建设脱硫设施;现有燃煤含硫量大于1%的电厂，要在2000年前采取减排措施;在2010年前分期分批建成脱硫设施或采取其他有相应效果的减排二氧化硫措施。另外，新修订的“大气法”对SO2的排放要求更加严格。
石灰石—石膏法是目前使用中最广泛的一种烟气脱硫法，它能高效脱除烟气中的硫。锅炉烟气湿法脱硫(石灰石/石膏法)过程产生的废水来源于吸收塔排放水。为了维持脱硫装置浆液循环系统物质的平衡，防止烟气中可溶部分即氯浓度超过规定值和保证石膏质量，必须从系统中排放一定量的废水，废水主要来自石膏脱水和清洗系统。废水中含有的杂质主要包括悬浮物、过饱和的亚硫酸盐、硫酸盐以及重金属，其中很多是国家环保标准中要求严格控制的第一类污染物。
在消化、吸收和引进国外先进脱硫技术的基础上，随着环境保护工作的逐年加强，脱硫除尘废水的稳妥达标处理也日益得到高度关注，结合国内电厂脱硫废水的实际情况：
1)湿法脱硫废水的主要特征是呈现弱酸性，pH值低于5.7;悬浮物高，但颗粒细小，主要成分为粉尘和脱硫产物(CaSO4和CaSO3);
2)含有可溶性的氯化物和氟化物、硝酸盐等;还有Hg、Pb、Ni、As、Cd、Cr等重金属离子。
由此国内的处理技术基本基于如上废水的排放性质，采用物化法针对不同种类的污染物，分别创造合宜的理化反应条件，使之予以彻底去除，基本分为如下几个主要反应步骤：
1)先行加入碱液，调整废水pH值，在调整酸碱度的同时，为后续处理工艺环节创造适宜的反应条件;
2)加入有机硫化物、絮凝剂和适量的助凝剂，通过机械搅拌创造合适的反应梯度使废水中的大部分重金属形成沉淀物并沉降下来;
3)通过投加的絮凝剂和适宜的反应条件，使得废水中的大部分悬浮物沉淀下来，通过澄清池(斜板沉淀池)予以去除;
4)加入絮凝剂使沉淀浓缩成为污泥，污泥被送至灰场堆放。废水的pH值和悬浮物达标后直接外排。
20世纪90年代国内提出了火电厂废水零排放的概念，很多电厂也进行了许多尝试和研究，部分宣称实现了废水零排放。2000年西柏坡火电厂完成了废水“零排放”的试验应用，达到了国家电力公司项目预期目标和主要的技术经济指标，实现了火电厂废水“零排放”的总目标，取得了显著的环保效益和社会效益显著。近年来，在水资源节约和环境保护的双重约束下，国内许多电站(如湘潭火电厂、河津发电厂、彭城电厂、徐州电厂和太原第一热电厂等)也相继开展了废水“零排放”设计和改造工作。实际上，这些电厂仅仅实现部分废水的减排，或仅仅实现了部分种类废水处理后回用，而其他废水如循环冷却系统排污水、脱硫废水、非经常性废水等处理后则直接排放或部分用于干灰加湿，没有真正实现废水零排放。
2009年1月16日，广东河源电厂1号机组(600MW超超临界燃煤机组)正式投产。这是全国第一个实现污水零排放的环保电厂，它的投产对于我国电厂的环保建设具有里程碑式的意义。
目前国内以河源电厂为代表的废水零排放工艺主要采用混凝+多级蒸发结晶的工艺，可以实现废水零排放以及废水污泥与结晶盐的综合利用，但是该工艺存在汽耗量和药物消耗量大、效率低等缺点，而提高多效蒸发结晶的效率是该工艺节能降耗的关键所在。
现有的末端废水处理工艺流程复杂，投资和运行成本高，就河源电厂而言，采用了四级蒸发过程，且未考虑多效蒸发压力与温度控制，致使耗汽量居高不下，设备腐蚀严重。
发明内容
本发明的目的在于针对以上现有技术存在的缺点，提出一种火电厂脱硫废水净化系统及净化方法，采用该系统和该方法后脱硫废水经正渗透-纳滤耦合浓缩-淡化系统浓缩，进入多级闪蒸系统的处理水量大大减少，且由于多级闪蒸系统内为负压，蒸发效率大大提高，从而达到节能降耗、节能减排的目的。
本发明的技术方案为：火电厂脱硫废水净化系统，其特征是，包括依次连接的脱硫废水预处理系统、多介质过滤器、正渗透-纳滤耦合浓缩-淡化系统、多级闪蒸系统和卧式结晶箱，所述的脱硫废水预处理系统包括依次连接的中和箱、反应箱、絮凝箱和澄清/浓缩箱，所述的澄清/浓缩箱内设有泥浆测量装置，所述的澄清/浓缩箱分别与清水箱、污泥脱水机相连接，所述污泥脱水机的下部分别设有集水盘和泥饼斗。
前述的火电厂脱硫废水净化系统，其特征是，所述的正渗透-纳滤耦合浓缩-淡化系统包括依次连接的正渗透膜、汲取液装置和汲取液溶质回收装置，所述汲取液装置中的汲取液为Na2EDTA。
前述的火电厂脱硫废水净化系统，其特征是，所述的多级闪蒸系统包括多个串联的压力逐级降低的闪蒸室。
火电厂脱硫废水净化方法，其特征是，包括以下步骤：
1)在中和箱中用石灰乳进行碱化处理，控制pH值8.5～9.0之间，使铁、铜、铅、镍和铬重金属离子以氢氧化物形式、氟离子以氟化钙的形式从废水中沉淀出来;
2)在反应箱中加入有机硫化物TMT15重金属离子捕捉剂，使重金属镉和汞沉淀出来;
3)在絮凝箱中加入絮凝剂，使步骤2)中反应形成的微小颗粒凝聚为更易沉降的大粒子絮凝物形式;
4)在澄清/浓缩箱中将形成的大粒子絮凝物从废水中分离出来，上清液流至清水箱，下部大粒子絮凝物形成泥浆，所述泥浆通过泥浆测量装置进行监测，当超过设定范围时，多余的泥浆经泵送入污泥脱水机中脱水;
5)在污泥脱水机中加入助凝剂，污泥废水中的水落在污泥脱水机下部的集水盘中，将集水盘中的水倒入絮凝箱中，污泥饼落入压滤机下部的泥饼斗;
6)在清水箱中用工业盐酸调节清水pH值至6～9范围内;
7)清水箱出水经多介质过滤器进行过滤处理;
8)多介质过滤器出水经正渗透-纳滤耦合浓缩-淡化系统进行浓缩-淡化处理;
9)浓缩-淡化处理后的浓水经多级闪蒸系统进一步蒸馏浓缩，形成浓盐水;
10)浓盐水进入卧式结晶箱中进行结晶。
前述的火电厂脱硫废水净化方法，其特征是，上述步骤1)中，所述石灰乳的原料为Ca(OH)2或CaO粉，在石灰制备箱中制成质量分数为5%～8%的Ca(OH)2乳液。
前述的火电厂脱硫废水净化方法，其特征是，上述步骤2)中，所述有机硫化物的原料为体积分数15%的TMT15重金属离子捕捉剂，在有机硫计量箱中配制成体积分数为1%的液体。
前述的火电厂脱硫废水净化方法，其特征是，上述步骤3)中，所述絮凝剂为质量分数40%的FeClSO4液体。
前述的火电厂脱硫废水净化方法，其特征是，上述步骤5)中，所述助凝剂的原料为聚丙烯酰胺干粉，在助凝剂计量箱中配制成质量分数为0.12%～0.2%的液体。
前述的火电厂脱硫废水净化方法，其特征是，上述步骤6)中，所述清水箱中调节清水pH值采用的工业盐酸的体积分数为30%。
本发明所达到的有益效果：与反渗透技术相比较，正渗透技术具有得天独厚的优势：独有的汲取液体系，不需要外界的压力推动分离过程，能耗低;正渗透膜材料本身亲水，没有外加压力推动，可以有效防止膜污染;采用正渗透-纳滤耦合浓缩-淡化系统对经澄清、过滤等预处理的脱硫废水进行浓缩，可以大大减少后续蒸发结晶装置的处理负荷，从而大大提高蒸发、结晶效率。
