申请日 20200319
公开（公告）日 20210126
IPC分类号 C02F9/06; C02F103/18
摘要
本实用新型涉及环境保护技术领域，尤其是涉及一种可资源回收的脱硫废水处理系统，包括三联箱机构、化学软化机构、纳滤机构、反渗透机构、树脂吸附机构、双极膜电渗析机构和中和池；所述三联箱机构、所述化学软化机构、所述纳滤机构、所述反渗透机构、所述树脂吸附机构和所述双极膜电渗析机构依次相连通；所述双极膜电渗析机构和所述反渗透机构反向连通，且所述中和池设置在反向连通的通路上。本实用新型可有效避免混盐产生并制备出盐酸和氢氧化钠溶液，产生的酸碱可回用电厂多种工艺，实现脱硫废水的零排放和资源化，而三联箱机构、化学软化机构和树脂吸附机构的设定也在一定程度上提高了膜组件的使用寿命，降低了膜污染的问题。
权利要求书
1.一种可资源回收的脱硫废水处理系统，其特征在于，包括三联箱机构(1)、化学软化机构(2)、纳滤机构(3)、反渗透机构(4)、树脂吸附机构(5)、双极膜电渗析机构(6)和中和池(7)；
所述三联箱机构(1)、所述化学软化机构(2)、所述纳滤机构(3)、所述反渗透机构(4)、所述树脂吸附机构(5)和所述双极膜电渗析机构(6)依次相连通；
所述双极膜电渗析机构(6)和所述反渗透机构(4)反向连通，且所述中和池(7)设置在反向连通的通路上。
2.根据权利要求1所述的处理系统，其特征在于，所述反渗透机构(4)和所述树脂吸附机构(5)之间，或所述树脂吸附机构(5)和所述双极膜电渗析机构(6)之间设置有调节池(8)。
3.根据权利要求2所述的处理系统，其特征在于，所述调节池(8)内设置有搅拌器、电导率仪、浊度仪和pH在线监测仪。
4.根据权利要求3所述的处理系统，其特征在于，所述纳滤机构(3)包括多级依次串联的纳滤膜组件，所述反渗透机构(4)包括多级依次串联的反渗透膜组件；
所述化学软化机构(2)与第一级所述纳滤膜组件连通，最后一级所述纳滤膜组件与第一件所述反渗透膜组件连通，最后一级所述反渗透膜组件与所述调节池(8)或所述树脂吸附机构(5)相连通。
5.根据权利要求3所述的处理系统，其特征在于，所述纳滤机构(3)与所述三联箱机构(1)反向连通。
6.根据权利要求3所述的处理系统，其特征在于，酸液贮存罐(9)、碱液贮存罐(10)与所述双极膜电渗析机构(6)相连通；所述双极膜电渗析机构(6)与所述树脂吸附机构(5)或所述调节池(8)相连通；所述双极膜电渗析机构(6)与所述反渗透机构(4)反向连通，所述中和池(7)设置在反向连通的通路上。
7.根据权利要求3所述的处理系统，其特征在于，所述中和池(7)上设置有投药部件和pH在线监测仪。
说明书
一种可资源回收的脱硫废水处理系统
技术领域
本实用新型涉及环境保护技术领域，尤其是涉及一种可资源回收的脱硫废水处理系统。
背景技术
近年来，国内外在火电厂脱硫技术方面取得了大量的研究成果。其中，石灰石-石膏湿法烟气脱硫技术是脱硫最主要的技术，其技术成熟、应用范围广，具有脱硫效率高、脱硫剂资源丰富，系统运行可靠，变负荷运行特性优良等优点，该技术在我国火电厂也得到了广泛应用。但是，在该湿法脱硫工艺中，产生的脱硫废水因其附带的悬浮物多、盐分含量高、富含重金属、成分复杂等特点，成为电厂末端较难处理的工业废水。
传统的脱硫废水处理方法即三联箱法，虽然技术较为成熟，工艺流程和投资运行成本也比较低，但无法满足废水零排放，其出水仍含有大量的溶解盐，直接排放会对环境造成极大的危害。目前，可用的零排放技术如烟道喷雾干燥、预处理-蒸发结晶、膜处理技术等工艺能够实现脱硫废水的零排放处理。但是，烟道喷雾干燥法存在易产生积灰堵塞、设备腐蚀、大量氯进入粉煤灰中等缺点；预处理-蒸发结晶法蒸发后的结晶盐大多是NaCl、NaSO4等成分组成的杂盐，有些甚至被归为危险废物，处置费用高，而末端产生的结晶盐因纯度不高也难以商业流通；而膜处理应用的关键技术难题是膜污染和膜寿命的问题，由于废水的组分复杂，对膜的使用效率和使用寿命都具有巨大的影响。
目前，采用不同类型膜技术的组合虽然可以实现脱硫废水的深度处理，并且可以获得较高的回用水收率，但投资运行成本高，未解决膜污染和膜寿命的问题。
实用新型内容
本实用新型的第一目的在于提供一种可资源回收的脱硫废水处理系统，该系统投资运行成本低，可实现资源回收利用，并解决了现有膜处理技术中存在的膜污染和膜寿命的问题；
本实用新型提供一种可资源回收的脱硫废水处理系统，包括三联箱机构、化学软化机构、纳滤机构、反渗透机构、树脂吸附机构、双极膜电渗析机构和中和池；
所述三联箱机构、所述化学软化机构、所述纳滤机构、所述反渗透机构、所述树脂吸附机构和所述双极膜电渗析机构依次相连通；
所述双极膜电渗析机构和所述反渗透机构反向连通，且所述中和池设置在反向连通的通路上。
本实用新型的脱硫废水处理系统中，三联箱机构、化学软化机构、纳滤机构、反渗透机构、树脂吸附机构、双极膜电渗析机构依次连通，双极膜电渗析机构和反渗透机构反向连通，中和池设置在反向连通的通路上。火电厂湿法脱硫产生的脱硫废水经三联箱机构去除废水中部分重金属、悬浮物，澄清出水进入化学软化机构，降低废水中钙镁离子的浓度，经三联箱机构和化学软化机构处理后的废水再使用纳滤机构处理，可提高膜使用寿命，减少膜污染，在纳滤机构中，可将水体中二价盐去除，产生的一价盐进入反渗透机构进行浓缩减量化处理，得到反渗透淡水和浓缩盐水，反渗透淡水可储存于容器内以备回用其他工艺，反渗透产生的浓盐水泵入树脂吸附机构，进一步去除杂质，以避免过多杂质进入双极膜电渗析机构中，降低新型离子交换膜的使用寿命，双极膜电渗析机构中在直流电场的作用下可将水解离为氢离子和氢氧根离子，制备盐酸和氢氧化钠，实现脱硫废水的零排放和资源化。双极膜电渗析机构与反渗透机构反向连通，而中和池设置在反向连通所在的通路上，双极膜电渗析机构处理后的剩余的淡盐水经中和池调节pH至适宜范围后，泵入反渗透机构循环使用。本实用新型可有效避免混盐产生并制备出盐酸和氢氧化钠溶液，产生的酸碱可回用电厂多种工艺，实现脱硫废水的零排放和资源化，降低运行成本，而三联箱机构、化学软化机构和树脂吸附机构的设定也在一定程度上提高了膜组件的使用寿命，降低了膜污染的问题。
进一步，所述反渗透机构和所述树脂吸附机构之间，或所述树脂吸附机构和所述双极膜电渗析机构之间设置有调节池。
调节池设置在反渗透机构和树脂吸附机构之间，或者树脂吸附机构与双极膜电渗机构之间。调节池的设置主要是为了调节进入双极膜电渗析机构的废水，使其具备适宜的电导率和pH值，进而提高双极膜电渗机构对废水的解离率。
进一步，所述调节池内设置有搅拌器、电导率仪、浊度仪和pH在线监测仪。
调节池内设置有搅拌器、电导率仪、浊度仪和pH在线监测仪，搅拌器可对调节池内的废水进行充分混匀，电导率仪和浊度仪和pH在线监测仪的探头均没过调节池内的液面，用以实时探测废水的中氯化钠的质量浓度、废水的浑浊程度以及pH。
进一步，所述纳滤机构包括多级依次串联的纳滤膜组件，所述反渗透机构包括多级依次串联的反渗透膜组件；
所述化学软化机构与第一级所述纳滤膜组件连通，最后一级所述纳滤膜组件与第一件所述反渗透膜组件连通，最后一级所述反渗透膜组件与所述调节池或所述树脂吸附机构相连通。
纳滤机构包括多级依次串联的反渗透膜组件，反渗透机构包括多级依次串联的反渗透膜组件，化学软化机构与第一级纳滤膜组件连通，最后一级纳滤膜组件与第一件反渗透膜组件连通，最后一级反渗透膜组件与调节池或树脂吸附机构相连通。如此设置可在保证浓缩处理倍数、出水速度的同时，实现膜组件的长期稳定操作，有效控制膜污染问题，以及膜频繁再生造成的膜寿命减少的问题。
本实用新型还公开了上述处理系统处理废水的方法，包括如下步骤：
S1、利用所述三联箱机构对脱硫废水进行预处理，得到上清液；
S2、将所述上清液排放至所述化学软化机构中，加碱降低钙镁离子浓度；
S3、将所述化学软化机构处理后的废水排放至所述纳滤机构中，分别得到含二价盐废水和含一价盐废水；
S4、将所述含一价盐废水排放至所述反渗透机构，分别得到淡水和浓盐水；
S5、将所述浓盐水排至所述树脂吸附机构，去除废水中杂质；
S6、将所述树脂吸附机构处理后的废水排至所述双极膜电渗析机构中，分别得到酸液和碱液。
上述脱硫废水处理系统处理废水的方法，包括以下步骤：将脱硫废水泵入三联箱机构中，去除部分硬度、重金属离子、悬浮物等；三联箱澄清出水溢流至化学软化机构中，通过投加药剂，去除钙镁离子，降低废水硬度；化学软化机构出水连接至纳滤机构中进行分盐处理，所产生的一价盐废水进入到下一级反渗透机构中，而二价盐废水泵入三联箱机构中，实现资源再利用；纳滤机构分出的一价盐废水进入反渗透机构中进行浓缩减量化处理，得到淡水和浓缩盐水；浓缩盐水泵入树脂吸附机构中，去除水体中杂质；经树脂吸附机构处理后的废水排至双极膜电渗析机构中，将水解离为氢离子和氢氧根离子，制备盐酸和氢氧化钠，实现脱硫废水的零排放和资源化。
进一步，步骤S2具体包括：将所述上清液排放至所述化学软化机构中，投加NaOH或Ca(OH)2中的任意一种或两种，并控制pH不小于11，降低废水中镁离子浓度；再投加Na2CO3保持反应30-50min，降低废水中钙离子浓度；最后投加质量浓度为0.1-0.3％的絮凝剂，将出水硬度调至小于80ppm，浊度小于1.0NTU。
经三联箱机构处理后得到的上清液排放至化学软化机构中，投加NaOH或Ca(OH)2中的任意一种或两种，并控制pH不小于11，使废水中镁离子以Mg(OH)2形式沉淀，降低废水中镁离子浓度，也可使用后续双极膜电渗析机构所得到的碱液；再投加Na2CO3，保持反应30-50min，使废水中钙离子以Ca(OH)2形式沉淀，降低废水中钙离子浓度；最后投加质量浓度为0.1-0.3％的絮凝剂PAM，将出水硬度调至小于80ppm，浊度小于1.0NTU。
进一步，步骤S3中，所述纳滤机构运行时，控制运行压力小于2.5MPa，浊度小于1.0NTU，进水pH为4-9。
纳滤机构运行时，控制运行压力小于2.5MPa，浊度小于1.0NTU，进水pH为4-9，可有效提高出水速度和膜使用寿命。
进一步，步骤S4中，所述反渗透机构运行时，控制运行压力为0.1-0.3MPa，进水流量为4-20m3/h，浊度小于1.0NTU。
反渗透机构运行时，控制运行压力为0.1-0.3MPa，进水流量为4-20m3/h，浊度小于1.0NTU，可有效提高废水浓缩倍数，实现膜处理单元的长期稳定操作。
进一步，步骤S5具体包括：将所述浓盐水排至所述调节池，调节所述浓盐水中氯化钠的质量浓度为6-8％，pH为7-9，电导率为80-100ms/cm；将所述调节池出水排至所述树脂吸附机构，控制流速为5-10m/h，pH为7-9，树脂膨胀率小于35％，所述树脂吸附机构处理后废水硬度小于4ppm。
通过调节池调节浓盐水中氯化钠的质量浓度为6-8％，pH为7-9，电导率为80-100ms/cm，可有效提高双极膜电渗析对废水的解离率；经调节池调至合格的废水排至树脂吸附机构中，进一步去除水体中杂质，因树脂吸附机构中的填料为大孔吸附螯合树脂，所以将流速控制在5-10m/h，pH控制在7-9，可提供树脂吸附率，而在树脂吸附过程中，保证树脂膨胀率小于35％，可实现树脂吸附机构的长期稳定运行，提高其使用寿命。
进一步，步骤S6具体包括：将所述树脂吸附机构处理后的废水排至所述双极膜电渗析机构中，将所述双极膜电渗析机构处理后剩余的淡盐水泵入所述中和池调至pH至7-8，后泵入所述反渗透机构继续处理；
其中，所述双极膜电渗析机构运行时，双极膜电渗析机构的盐室、酸室和碱室初始液体积为1:1:1，电极液为2-4％NaOH，盐液循环流量为6-10t/h，所得酸液循环流量为6-10t/h，所得碱液循环流量为6-10t/h。
双极膜电渗析运行方式为循环进水，即酸、碱、盐室进出水分别设在同一个容器内，初始进水盐浓度大于等于6％，酸碱室初始液为反渗透机构中产生的淡水，电极液为2-4％NaOH，盐液循环流量为6-10t/h，所得酸液循环流量为6-10t/h，所得碱液循环流量为6-10t/h。该方法即可在较短的处理周期内获得酸碱液，所得酸碱液分别贮存于酸液贮存罐和碱液贮存罐，所得酸碱液也可回用其他设备，提高废水的资源化再利用。
本实用新型的脱硫废水处理系统，与现有技术相比，具有以下优点：
本实用新型的脱硫废水处理系统中，将三联箱机构、化学软化机构和树脂吸附机构与膜处理技术纳滤、反渗透、双极膜电渗析组合使用，系统整体运行维护成本低，各处理机构既各自发挥作用又相互促进，实现了脱硫废水的零排放和资源化。其中，化学软化机构可有效去除脱硫废水中的钙镁离子，有效避免后续膜工艺设备的堵塞与污染问题；纳滤和反渗透机构可对脱硫废水进行有效的减量化处理，而且纳滤机构可对脱硫废水中的混盐进行分盐处理，提高脱硫废水中无机盐组分的利用率；树脂吸附机构可进一步降低废水硬度并深度去除盐水中杂质，提高双极膜电渗析机构产酸碱品质。此外，中和池的设置可有效缓冲双极膜电渗析过程离子反迁移引起氢离子浓度升高，导致双极膜电渗析效率较低的问题。本实用新型可有效避免混盐产生并制备出盐酸和氢氧化钠溶液，较短周期内获得酸碱液，产生的酸碱可回用电厂多种工艺，实现脱硫废水的零排放和资源化，而三联箱机构、化学软化机构和树脂吸附机构的设定也在一定程度上提高了膜组件的使用寿命，降低了膜污染的问题。
发明人 （高阳;刘海洋;王建龙;谷小兵;白玉勇;李飞;荆亚超;麻晓越;杨言;彭思伟;刘晓静;）
