申请日2019.04.16
公开(公告)日2019.06.18
IPC分类号C02F9/04; B01D53/96; B01D53/78; B01D53/48; C02F103/18
摘要
本发明属于脱硫废水处理技术领域，具体涉及一种结合溶液除湿的脱硫废水零排放方法及装置。包括如下步骤：步骤一、脱硫废水进行碱化、絮凝、沉淀、中和预处理，得到不含大颗粒物质的预处理溶液;步骤二、预处理溶液通过反渗透处理，得到淡水与高浓度盐溶液;步骤三、淡水回收利用;高浓度盐溶液进入喷淋塔用作喷淋水(除湿剂)。本发明通过反渗透对脱硫废水进行深度处理，相较于多效蒸发和MVR，不需要对废水进行加热冷凝，运行成本低，能耗低，操作简单，建设周期短;利用溶液除湿的原理，通过反渗透得到的高浓度盐溶液对脱硫后湿烟气“脱白”，达到更好的除湿效果，使得脱硫废水循环利用，利用自身系统达到废水零排放。
权利要求书
1.结合溶液除湿的脱硫废水零排放方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一、脱硫废水进行碱化、絮凝、沉淀、中和预处理，得到不含大颗粒物质的预处理溶液;
步骤二、经步骤一预处理后得到的预处理溶液通过反渗透处理，得到淡水与高浓度盐溶液;
步骤三、经步骤二反渗透处理后得到的淡水，回收利用;
步骤四、经步骤二反渗透处理后得到的高浓度盐溶液进入喷淋塔用作喷淋水;当盐溶液与喷淋塔内的脱硫后湿烟气接触，盐溶液表面饱和空气分压力小于烟气中水蒸气分压力时，烟气中的水蒸气分子向盐溶液转移，即被盐溶液所吸收，从而达到除湿效果，使脱硫烟气脱白;喷淋后的盐溶液在喷淋塔内形成新的脱硫废水重新进入步骤一的预处理阶段，循环处理，利用自身系统达到废水零排放。
2.实施如权利要求1所述硫废水零排放方法的装置，其特征在于，包括：
预处理设备，用于对脱硫废水进行碱化、絮凝、沉淀、中和预处理，得到不含大颗粒物质的预处理溶液;
反渗透设备，设置于预处理设备的下游，用于对预处理溶液进行反渗透处理，得到淡水与高浓度盐溶液;
盐溶液输送设备，用于将反渗透得到的盐溶液输送至喷淋塔内;
喷淋塔，利用溶液除湿的原理通过盐溶液对脱硫后湿烟气“脱白”，喷淋后的盐溶液在喷淋塔内形成新的脱硫废水;
废水输送设备，用于将脱硫废水输送至预处理设备。
说明书
结合溶液除湿的脱硫废水零排放方法及装置
技术领域
本发明属于脱硫废水处理技术领域，具体涉及一种适用于烟气湿法脱硫工艺中的脱硫废水零排放方法及装置。
背景技术
随着我国经济社会的快速发展和大型燃煤电厂的兴建，对烟气进行脱硫处理越来越受到重视。石灰石—石膏湿法脱硫是世界上应用最多、技术最成熟的脱硫工艺。这种湿法烟气脱硫工艺所产生的脱硫废水，其pH为4～6，同时含有大量的悬浮物(石膏颗粒、SiO2、Al和Fe的氢氧化物)、氟化物和微量的重金属。
湿法脱硫废水的杂质来自烟气和脱硫用的石灰石，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控制的第一类污染物。由于水质的特殊性，脱硫废水处理难度较大;同时，由于各种重金属离子对环境有很强的污染性，因此，必须对脱硫废水进行单独处理，如果得不到及时高效的处理，势必会对环境带来破坏。脱硫废水其特点如下：
1)成分复杂且水质变化大。燃煤经过燃烧以及烟气吸收之后，脱硫产生的废水的成分将发生较大的变化，不仅含有多种重金属离子，且其成分较为复杂。并且随着燃煤产地的变化，脱硫废水中各组分的变化也非常大。
2)具有较高的盐含量。在脱硫废水中，盐的含量往往高于其他杂质的含量，而且变化范围大，一般每升废水中的含盐量在30000mg—60000mg之间。
3)悬浮物含量高。目前国内燃煤厂大部分采用石灰石—石膏湿法脱硫，产生的脱硫废水中悬浮物基本在10000mg/L以上，而且由于燃烧煤种的变化以及脱硫运行工况的影响，极端情况最高可达50000mg/L。
4)具有较强的腐蚀性。脱硫废水中盐含量高，尤其是氯离子含量，且呈酸性，腐蚀性强，对设备、管道材质防腐要求高。
5)硬度高，容易结垢。脱硫废水中的钙离子和镁离子等的含量较大，而且往往硫酸钙处于饱和状态，当温度升高之后，就会导致设备结垢，进而影响其使用寿命。
随着我国环保工作力度的不断加强，作为用水大户和排污大户的燃煤电厂，是我国“节能减排”的重点领域，越来越受到相关部门的关注，环保部门已要求新建燃煤机组达到废水零排放，同时对老旧机组进行技术改造，逐步减排废水，最终实现废水零排放。废水零排放即指工业水经过重复使用后，将这部分含盐量和污染物高浓缩成废水全部(99%以上)回收再利用，或者使用压滤机过滤出不溶于水的物质后循环使用，无任何废液排出工厂。水中的盐类和污染物经过浓缩结晶或压滤废渣后以固体形式送垃圾处理厂填埋或将其回收作为有用的化工原料。
目前，对于脱硫废水的处理工艺大都是经过碱化、絮凝、沉淀、中和等预处理，然后进入深度处理系统，而其深度处理系统多采用多效蒸发器、MVR蒸发器等工艺，之后进行离心干燥包装。
多效蒸发器是利用从一效到末效的温度差来设计二次蒸汽多次重复利用的蒸发器。多效蒸发中的每一个蒸发器称为一效。凡通入加热蒸汽的蒸发器称为第一效，用第一效的二次蒸汽作为加热剂的蒸发器称为第二效，依此类推。在蒸汽生产中，二次蒸汽的产量较大，且含大量的潜热，故将其回收加以利用，若将二次蒸汽通入另一蒸发器的加热室，只要后者的操作压强和溶液沸点低于原蒸发器中的操作压强和沸点，则通入的二次蒸汽仍能起到加热作用。所以多效蒸发中第一效加入加热蒸汽，从第一效产生的二次蒸汽作为第二效的加热蒸汽，而第二效的加热室却相当于第一效的冷凝器，从第二效产生的二次蒸汽又作为第三效的加热蒸汽，如此多个蒸发器串联，组成多效蒸发。多效操作中蒸发室的操作压力逐渐降低，故在生产中的多效蒸发器的末效与真空装置连接。各效的加热蒸汽温度和溶液的沸点依次降低，而完成溶液的浓度逐效增加。最后一效的二次蒸汽进入冷凝器被冷凝成液态水移除。
MVR蒸发器即二次蒸汽机械压缩蒸发器，是利用压缩机将蒸发出来的二次蒸汽再压缩使其温度升高，再送入蒸发加热器重复使用。蒸发器内部为排列的细管，管内部为脱硫废水，外部为蒸汽，在脱硫废水由上而下的流动过程中由于管内面积增大而使产品呈膜状流动，以增加受热面积，通过真空泵在效体内形成负压，降低水的沸点，从而达到浓缩，脱硫废水经蒸发器加热蒸发后产生的冷凝水、部分蒸汽和给蒸发器加热后残余的蒸汽一起通过分离器进行分离，冷凝水由分离器下部流出用于预热进入蒸发器的废水，蒸汽通过风扇增压器进行增压(蒸汽压力越大温度越高)，而后经增压的蒸汽通过管路汇合一次蒸汽再次通过蒸发器。
经过深度处理后得到的淡水和浓水，淡水回收使用，浓水由盐浆泵送入水力旋流器，将浓水固液比提高后送入离心机进行固液分离。利用高速旋转的转鼓和高过滤精度的滤网，将料液内大颗粒的NaCl结晶盐分离出来，小颗粒的CaCO3、SiO2等则大部分能够透过滤网进入甩后液，回到预处理系统混凝沉淀去除。离心分离后的结晶盐呈颗粒状，含水率约3%，进入振动流化干燥床干燥，干燥后的结晶盐含水率小于0.3%，离心干燥后的结晶盐NaCl可以达到90%以上，达到工业晶盐的标准(DB33/T 287-2000)，实现“废物利用”。干燥床排出的含水率低于0.3%的工业晶盐送入盐料仓储存，定期采用自动包装机包装后便于储存和运输。
综上所述，目前的废水零排放工艺存在以下问题：1、生产工业盐需要消耗能源(蒸汽或电)，而且产品需要销售，增加了经营环节;2、多效蒸发投资费用高，运行成本高;MVR蒸发器结垢倾向严重，每周都需清洗，产生固废处置费用高昂。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种结合溶液除湿的脱硫废水零排放方法，本方法不需要对废水进行加热冷凝，运行成本低，能耗低，操作简单，建设周期短。
为实现上述技术目的，本发明采用以下的技术方案：结合溶液除湿的脱硫废水零排放方法，包括如下步骤：
步骤一、脱硫废水进行碱化、絮凝、沉淀、中和预处理，得到不含大颗粒物质的预处理溶液;
步骤二、经步骤一预处理后得到的预处理溶液通过反渗透处理，得到淡水与高浓度盐溶液;
步骤三、经步骤二反渗透处理后得到的淡水，回收利用;
步骤四、经步骤二反渗透处理后得到的高浓度盐溶液进入喷淋塔用作喷淋水;当盐溶液与喷淋塔内的脱硫后湿烟气接触，盐溶液表面饱和空气分压力小于烟气中水蒸气分压力时，烟气中的水蒸气分子向盐溶液转移，即被盐溶液所吸收，从而达到除湿效果，使脱硫烟气脱白;喷淋后的盐溶液在喷淋塔内形成新的脱硫废水重新进入步骤一的预处理阶段，循环处理，利用自身系统达到废水零排放。
步骤二中反渗透处理是在高于溶液渗透压的作用下，依据其他物质不能透过半透膜而将这些物质和水分离开来。由于脱硫废水经预处理后得到预处理溶液含盐量较高，深度处理采用反渗透可以得到淡水与高浓度盐溶液。淡水回收利用，盐溶液充当喷淋塔溶液除湿中的除湿剂。
溶液除湿就是利用一些吸湿性好的溶液，对要处理的烟气进行处理。溶液除湿过程是一个热质交换过程，在除湿过程中，由于高浓度的盐溶液其水蒸气分压力低于同温度下烟气的水蒸气分压力，故可吸附烟气中水分。随着传质过程的进行，盐溶液浓度下降，其水蒸气分压力增大，而烟气的湿度降低，其水蒸气分压力减小;若接触时间足够长，则盐溶液其水蒸气分压力等于烟气水蒸气分压力，压力趋于零，传质过程结束。
溶液除湿使得脱硫后湿烟气中大量的气态水进入到盐溶液中，能降低烟气绝对含湿量从而减少带入大气水量。作为湿烟羽治理的手段，不仅能够对白烟减轻有良好效果，还可以实现烟气多污染物联合脱除。
实施以上所述硫废水零排放方法的装置，包括：
预处理设备，用于对脱硫废水进行碱化、絮凝、沉淀、中和预处理，得到不含大颗粒物质的预处理溶液;
反渗透设备，设置于预处理设备的下游，用于对预处理溶液进行反渗透处理，得到淡水与高浓度盐溶液;
盐溶液输送设备，用于将反渗透得到的盐溶液输送至喷淋塔内;
喷淋塔，利用溶液除湿的原理通过盐溶液对脱硫后湿烟气“脱白”，喷淋后的盐溶液在喷淋塔内形成新的脱硫废水;
废水输送设备，用于将脱硫废水输送至预处理设备。
由于采用上述技术方案，本发明具有至少以下有益效果：
(1)脱硫废水经预处理后，通过反渗透工艺进行深度处理，相较于多效蒸发和MVR，不需要对废水进行加热冷凝，运行成本低，能耗低，操作简单，建设周期短;
(2)本发明利用溶液除湿的原理，对脱硫后湿烟气“脱白”，达到更好的除湿效果，使得脱硫废水循环利用，不必将含盐量较高的废水进行后处理。
