申请日2014.05.30
公开(公告)日2014.08.13
IPC分类号C02F9/10
摘要
一种脱硫废水循环利用及零排放系统及方法，包括依次相连的脱硫塔、过滤装置以及纳滤装置，纳滤装置的入口处设有阻垢剂加药装置，纳滤装置的浓水出口与脱硫塔相连，纳滤装置的淡水出口与盐水浓缩装置相连，盐水浓缩装置的淡水出口与淡水箱相连，盐水浓缩装置的浓水出口与结晶器相连，结晶器的冷凝水出口与淡水箱相连;结晶器的固体出口设有干燥封装机。脱硫塔排出的脱硫废水进行过滤后送入纳滤装置，纳滤浓水返回脱硫塔，纳滤淡水经盐水浓缩装置处理，然后通过结晶器结晶，得到的淡水回收在淡水箱中回用，盐分析出干燥成结晶盐封装后外运，从而实现脱硫废水的零排放，使回收的淡水品质提高，且节约化学药剂和运行费用。
权利要求书
1.一种脱硫废水循环利用及零排放系统，其特征在于：包括依次相连的 脱硫塔(1)、过滤装置以及纳滤装置(5)，纳滤装置(5)的入口处设有阻垢 剂加药装置(13)，纳滤装置(5)的浓水出口与脱硫塔(1)相连，纳滤装置 (5)的淡水出口与盐水浓缩装置相连，盐水浓缩装置的淡水出口与淡水箱 (12)相连，盐水浓缩装置的浓水出口与结晶器(10)相连，结晶器(10) 的冷凝水出口与淡水箱(12)相连;结晶器(10)的固体出口设有干燥封装 机(11)。
2.根据权利要求1所述的脱硫废水循环利用及零排放系统，其特征在于： 所述的过滤装置包括依次相连的沉淀池(2)、过滤池(3)、膜过滤器(4)， 膜过滤器(4)的产水出口与纳滤装置(5)相连，沉淀池(2)的入口连接有 脱硫塔(1)，且过滤池(3)和膜过滤器(4)的反洗排水出口分别与沉淀池 (1)的入口相连。
3.根据权利要求2所述的脱硫废水循环利用及零排放系统，其特征在于： 所述的过滤池(2)采用多介质过滤器、砂滤器或纤维过滤器，膜过滤器(4) 采用超滤器或微滤器。
4.根据权利要求1所述的脱硫废水循环利用及零排放系统，其特征在于： 所述的盐水浓缩装置包括与纳滤装置(5)的淡水出口相连的一级反渗透装置 (7)，一级反渗透装置(7)的淡水出口与淡水箱(12)相连，一级反渗透装 置(7)的浓水出口与电渗析器(9)相连，电渗析器(9)的淡水出口与一级 反渗透装置(7)的入口相连，电渗析器(9)的浓水出口与结晶器(10)相 连。
5.根据权利要求4所述的脱硫废水循环利用及零排放系统，其特征在于： 所述的纳滤装置(5)和一级反渗透装置(7)之间设有软化单元(6)，软化 单元(6)采用石灰-纯碱反应微滤器、弱酸离子交换器、钠离子交换器或螯 合树脂离子交换器。
6.根据权利要求4所述的脱硫废水循环利用及零排放系统，其特征在于： 所述的一级反渗透装置(7)的淡水出口与淡水箱(12)之间设有二级反渗透 装置(8)，二级反渗透装置(8)的淡水出口与淡水箱(12)相连，浓水出口 与一级反渗透装置(7)的入口相连，一级反渗透装置(7)采用海水淡化膜， 二级反渗透装置(8)采用苦咸水膜，且一级反渗透装置(7)和二级反渗透 装置(8)均两段布置。
7.一种脱硫废水循环利用及零排放方法，其特征在于，基于权利要求6 所述的脱硫废水循环利用及零排放系统，其步骤包括：脱硫塔(1)排出脱硫 废水，脱硫废水进入过滤装置以去除脱硫废水中的颗粒物以及胶体，过滤装 置的产水进入纳滤装置(5)，同时阻垢剂加药装置(13)从纳滤装置(5)的 入口向过滤装置的产水中投加阻垢剂，并控制纳滤装置(5)的进水压力在 0.3MPa～1.5MPa，纳滤装置(5)将过滤装置的产水分离成主要含二价结垢离 子的纳滤浓水(a)和主要含一价离子的纳滤淡水(b)，纳滤浓水(a)返回 脱硫塔(1)，纳滤淡水(b)进入一级反渗透装置(7)进行浓缩，得到一级 反渗透浓水(c)和一级反渗透淡水(d)，一级反渗透淡水(d)进入二级反 渗透装置(8)进行浓缩，得到的二级反渗透浓水(e)返回一级反渗透装置 (7)进行浓缩，得到的二级反渗透淡水(f)收集在淡水箱(12)中回用， 一级反渗透浓水(c)进入电渗析器(9)继续进行浓缩，得到的电渗析淡水 (g)返回一级反渗透装置(7)继续进行浓缩，同时控制得到的电渗析浓水 (h)的含盐量在200000mg/L以上，将电渗析浓水(h)送入结晶器(10) 进行强制循环蒸发结晶处理，得到的结晶盐由干燥封装机(11)处置后外运， 同时控制结晶器(10)的冷凝水(k)含盐量低于50mg/L，冷凝水(k)收集 在淡水箱(12)中回用。
8.根据权利要求7所述的脱硫废水循环利用及零排放方法，其特征在于： 所述的纳滤装置(5)的纳滤水回收率低于30%，一级反渗透装置的反渗透 运行压力为海水淡化膜的极限压力，一级反渗透浓水(c)的含盐量为 80000-90000mg/L，一级反渗透淡水(d)的含盐量为1500-2000mg/L;二级 反渗透装置(8)采用段间增压的运行方式，二级反渗透淡水(f)的含盐量 为100-150mg/L。
9.根据权利要求8所述的脱硫废水循环利用及零排放方法，其特征在于： 所述的纳滤装置(5)的淡水出口与一级反渗透装置(7)之间设有软化单元 (6)，纳滤淡水(b)进入软化单元(6)进行软化，控制得到的软化出水硬 度小于0.1mmol/L，然后进入一级反渗透装置(7)进行浓缩。
10.根据权利要求8所述的脱硫废水循环利用及零排放方法，其特征在 于：所述的过滤装置包括依次相连的沉淀池(2)、过滤池(3)、膜过滤器(4)， 膜过滤器(4)的产水出口与纳滤装置(5)相连，沉淀池(2)的入口连接有 脱硫塔(1)，且过滤池(3)和膜过滤器(4)的反洗排水出口分别与沉淀池 (1)的入口相连;
脱硫废水进入沉淀池(2)进行预沉降，然后通入过滤池(3)去除颗粒 悬浮物，得到的过滤器产水进入膜过滤器(4)去除颗粒物及胶体，过滤池(3) 的过滤池反洗排水(i)和膜过滤器(4)的膜过滤反排洗水(j)分别进入沉 淀池(2)继续进行处理。
说明书
一种脱硫废水循环利用及零排放系统及方法
技术领域
本发明属于工业废水处理与资源循环利用技术领域，具体涉及一种脱硫 废水循环利用及废水零排放系统及方法。
背景技术
目前，火电厂普遍采用石灰石-石膏湿法脱硫系统，为了维持脱硫浆液中 稳定的氯离子浓度，需要排放一定量的脱硫废水，脱硫废水中的悬浮物、含 盐量、硬度、氯离子、硫酸根和二氧化硅含量均较高，同时含有一定量的重 金属离子，污染性较强，是火电厂中需重点处理的一种工业废水。脱硫废水 的常用处理工艺是：曝气氧化-中和-絮凝-沉降-澄清-pH调整，处理后的脱硫 废水水质指标可达到《污水综合排放标准》GB8678-1996或《火电厂石灰石 -石膏湿法脱硫废水水质控制指标》DL/T997-2006的要求。
随着国家环保政策的日趋严格，火电厂废水零排放的技术需求持续上升， 常规处理后的脱硫废水含盐量仍然很高，必须对其进行脱盐处理并实现循环 利用，才能最终实现电厂废水零排放。蒸发结晶是实现脱硫废水脱盐的一种 可选工艺，然而其基建投资和运行费用均很高，难以大面积推广。膜技术是 一种无相变的高效分离技术，能够实现废水的低成本净化、脱盐，但由于脱 硫废水水质非常复杂、结垢倾向强，对脱硫废水的膜处理难度高，尚未见成 功的工程案例报道。
检索了脱硫废水膜处理及零排放相关专利文献。
申请号：201220611598.4，一种脱硫废水膜法处理回收系统，采用石灰- 纯碱软化预处理脱硫废水，再通过纳滤-反渗透除盐，纳滤浓水返回脱硫废水 池，反渗透浓水进蒸发器实现淡水回收和出盐，其使用纳滤的目的是降低反 渗透进水中二价结垢离子浓度，且纳滤浓水返回化学软化预处理前继续处理， 但其使用了大量化学药剂，成本高。
申请号：201310702040.6，脱硫废水回用与零排放处理方法及设备，采 用预处理、化学反应处理、分离处理、净化过滤处理和蒸发结晶处理实现脱 硫废水的零排放，其中分离处理采用膜过滤分离化学反应生成的固体颗粒， 净化过滤处理采用过滤器及反渗透获得净化过滤水。申请号： 201310555063.9，一种脱硫废水零排放处理装置及方法，对脱硫废水进行化 学软化预处理，采用循环膜分离化学软化产物，继续使用海水膜反渗透、耐 污染高压膜反渗透回收淡水，浓水含盐量15%～20%，用于灰场喷淋。上述两 种方式都必须对脱硫废水进行化学软化预处理。
申请号：201310112212.4，石灰石和石膏的湿法脱硫废水处理装置，包 括沉降系统、超滤系统、反渗透系统、清洗装置和冲洗装置，超滤系统采用 循环管式超滤，去除废水中的颗粒物，通过反渗透去除废水中的重金属离子、 氟离子、氯离子，回收淡水，但是不能实现废水的零排放。
根据上述检索结果及工程案例分析，目前脱硫废水的常规处理技术是采 用化学反应沉淀法，处理出水达到国家排放标准。在废水零排放电厂中，采 用预处理-蒸发结晶技术处理脱硫废水，但基建和运行成本都很高，难以推广。 膜法处理回收脱硫废水并实现零排放的工艺技术路线有专利文献公开，而实 际工程案例未见报道。
在石灰石-石膏脱硫系统中排放脱硫废水的主要目的是控制脱硫浆液中 的氯离子浓度，以维持脱硫塔正常运行工况。常规脱硫废水处理工艺没有除 盐能力，处理后产水不能循环利用。蒸发结晶工艺能将水与盐完全分离，淡 水含盐量很低，但返回脱硫系统存在水的高质低用问题。前述各膜法脱硫废 水处理技术专利，也只单独考虑脱硫废水的处理，没有考虑脱硫系统对回用 水的水质要求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能够节约化学药剂和运行费用的脱硫废水循 环利用及零排放系统及方法。
为了达到上述目的，本发明脱硫废水循环利用及零排放系统，包括依次 相连的脱硫塔、过滤装置以及纳滤装置，纳滤装置的入口处设有阻垢剂加药 装置，纳滤装置的浓水出口与脱硫塔相连，纳滤装置的淡水出口与盐水浓缩 装置相连，盐水浓缩装置的淡水出口与淡水箱相连，盐水浓缩装置的浓水出 口与结晶器相连，结晶器的冷凝水出口与淡水箱相连;结晶器的固体出口设 有干燥封装机。
所述的过滤装置包括依次相连的沉淀池、过滤池、膜过滤器，膜过滤器 的产水出口与纳滤装置相连，沉淀池的入口连接有脱硫塔，且过滤池和膜过 滤器的反洗排水出口分别与沉淀池的入口相连。
所述的过滤池采用多介质过滤器、砂滤器或纤维过滤器，膜过滤器采用 超滤器或微滤器。
所述的盐水浓缩装置包括与纳滤装置的淡水出口相连的一级反渗透装 置，一级反渗透装置的淡水出口与淡水箱相连，一级反渗透装置的浓水出口 与电渗析器相连，电渗析器的淡水出口与一级反渗透装置的入口相连，电渗 析器的浓水出口与结晶器相连。
所述的纳滤装置和一级反渗透装置之间设有软化单元，软化单元采用石 灰-纯碱反应微滤器、弱酸离子交换器、钠离子交换器或螯合树脂离子交换器。
所述的一级反渗透装置的淡水出口与淡水箱之间设有二级反渗透装置， 二级反渗透装置的淡水出口与淡水箱相连，浓水出口与一级反渗透装置的入 口相连，一级反渗透装置采用海水淡化膜，二级反渗透装置采用苦咸水膜， 且一级反渗透装置和二级反渗透装置均两段布置。
一种脱硫废水循环利用及零排放方法，基于所述的脱硫废水循环利用及 零排放系统，其步骤包括：脱硫塔排出脱硫废水，脱硫废水进入过滤装置以 去除脱硫废水中的颗粒物以及胶体，过滤装置的产水进入纳滤装置，同时阻 垢剂加药装置从纳滤装置的入口向过滤装置的产水中投加阻垢剂，并控制纳 滤装置的进水压力在0.3MPa～1.5MPa，纳滤装置将过滤装置的产水分离成主 要含二价结垢离子的纳滤浓水和主要含一价离子的纳滤淡水，纳滤浓水返回 脱硫塔，纳滤淡水进入一级反渗透装置进行浓缩，得到一级反渗透浓水和一 级反渗透淡水，一级反渗透淡水进入二级反渗透装置进行浓缩，得到的二级 反渗透浓水返回一级反渗透装置进行浓缩，得到的二级反渗透淡水收集在淡 水箱中回用，一级反渗透浓水进入电渗析器继续进行浓缩，得到的电渗析淡 水返回一级反渗透装置继续进行浓缩，同时控制得到的电渗析浓水的含盐量 在200000mg/L以上，将电渗析浓水送入结晶器进行强制循环蒸发结晶处理， 得到的结晶盐由干燥封装机处置后外运，同时控制结晶器的冷凝水含盐量低 于50mg/L，冷凝水收集在淡水箱中回用。
所述的纳滤装置的纳滤水回收率低于30%，一级反渗透装置的反渗透运 行压力为海水淡化膜的极限压力，一级反渗透浓水的含盐量为 80000-90000mg/L，一级反渗透淡水的含盐量为1500-2000mg/L;二级反渗透 装置采用段间增压的运行方式，二级反渗透淡水的含盐量为100-150mg/L。
所述的纳滤装置的淡水出口与一级反渗透装置之间设有软化单元，纳滤 淡水进入软化单元进行软化，控制得到的软化出水硬度小于0.1mmol/L，然 后进入一级反渗透装置进行浓缩。
所述的过滤装置包括依次相连的沉淀池、过滤池、膜过滤器，膜过滤器 的产水出口与纳滤装置相连，沉淀池的入口连接有脱硫塔，且过滤池和膜过 滤器的反洗排水出口分别与沉淀池的入口相连;
脱硫废水进入沉淀池进行预沉降，然后通入过滤池去除颗粒悬浮物，得 到的过滤器产水进入膜过滤器去除颗粒物及胶体，过滤池的过滤池反洗排水 和膜过滤器的膜过滤反排洗水分别进入沉淀池继续进行处理。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
本发明通过纳滤装置将脱硫废水中的一价离子和二价结垢离子进行了有 效的分离，含氯离子浓度低的纳滤浓水直接返回脱硫塔循环利用，含氯离子 浓度高的少量纳滤淡水通过反渗透、电渗析、结晶组合工艺实现回收高品质 淡水和产盐，最终实现脱硫废水的零排放，具有很好的经济环境效益;同时， 由于脱硫废水中Ca2+、Mg2+、SO42-浓度很高，直接进行反渗透处理结垢倾向 很强，通常技术路线是先对脱硫废水进行软化处理，而本发明的工艺不进行 化学加药软化预处理，通过控制纳滤进水压力在0.3MPa～1.5MPa，限制脱硫 废水在纳滤浓水侧的浓缩倍数，配合高效的阻垢剂，可以使纳滤膜维持稳定 运行，将Ca2+、Mg2+、SO42-大部分截留在浓水中，而Na+、Cl-大部分透过纳 滤膜进入纳滤淡水，纳滤浓水由于Cl-显著降低可以返回脱硫塔循环利用，从 而节省了大量软化预处理化学药剂费用。
本发明将纳滤淡水通过盐水浓缩装置浓缩到含盐量200000mg/L以上， 再用结晶器直接产盐，相对于直接蒸发结晶处理含盐量35000mg/L的脱硫废 水，蒸发结晶处理装置设计容量降低80%以上，基建和运行费用大大降低， 经济效益明显。
进一步，本发明在纳滤装置和一级反渗透装置之间设置了软化单元，软 化单元能够将纳滤淡水中还有的少量Ca2+、Mg2+去除，降低一级反渗透结垢 倾向。
