申請(qǐng)日2016.07.20

　　公開(公告)日2016.09.21

　　IPC分類號(hào)C02F9/10; C01D3/04; C02F101/30; C02F101/16; C02F101/14; C02F101/20; C02F103/18

　　摘要

　　本發(fā)明公開了一種新型脫硫廢水零排放工藝及系統(tǒng)。脫硫廢水先經(jīng)過調(diào)節(jié)預(yù)沉后進(jìn)入微波強(qiáng)化處理，加入敏化劑提高有機(jī)物對(duì)微波的吸收，經(jīng)微波加藥處理后有機(jī)物被轉(zhuǎn)化成無機(jī)物，去除脫硫廢水中氨氮。再經(jīng)后續(xù)的加藥雙級(jí)軟化，脫硫廢水的絕大部分SO42‑、Ca2+、Mg2+形成顆粒沉淀，經(jīng)絮凝反應(yīng)后進(jìn)入一級(jí)膜處理，通過反復(fù)濃縮后濃縮液排到污泥壓濾裝置進(jìn)行脫水，一級(jí)膜產(chǎn)水進(jìn)入二級(jí)膜處理，二級(jí)膜濃水回到一級(jí)軟化池，二級(jí)膜產(chǎn)水進(jìn)入三級(jí)膜處理，三級(jí)膜產(chǎn)水回用，三級(jí)膜濃水直接蒸發(fā)實(shí)現(xiàn)零排放。本發(fā)明利用微波強(qiáng)化預(yù)處理去除脫硫廢水中氨氮和有機(jī)物，同時(shí)去除懸浮物等物質(zhì)，通過三級(jí)膜組合工藝實(shí)現(xiàn)100%產(chǎn)水回用，實(shí)現(xiàn)火電廠脫硫廢水的零排放標(biāo)準(zhǔn)。

　　權(quán)利要求書

　　1.一種新型脫硫廢水零排放工藝，其特征在于，包括以下步驟：

　　微波強(qiáng)化處理，將調(diào)節(jié)池調(diào)節(jié)后的脫硫廢水加入敏化劑送入微波處理器，在微波輻射條件下將有機(jī)物分解，并去除廢水中的氨氮，利用微波殺死微生物，然后將廢水經(jīng)一級(jí)軟化處理進(jìn)行中和反應(yīng)，再經(jīng)過二級(jí)軟化處理進(jìn)行絮凝反應(yīng)，再將絮凝反應(yīng)后的廢水進(jìn)入一級(jí)膜處理，

　　一級(jí)膜處理，將絮凝反應(yīng)后的廢水送入微濾濃縮池濃縮后再送入一級(jí)膜裝置，一級(jí)膜濃縮液回流至微濾濃縮池再通過一級(jí)膜裝置多次濃縮，固體經(jīng)污泥壓濾裝置進(jìn)行固液分離，

　　二級(jí)膜處理，一級(jí)膜處理產(chǎn)水在線添加阻垢劑后經(jīng)二級(jí)膜裝置處理，二級(jí)膜濃水回流到一級(jí)軟化池，

　　三級(jí)膜處理，二級(jí)膜處理產(chǎn)水進(jìn)入三級(jí)膜裝置處理，三級(jí)膜處理產(chǎn)水回用，三級(jí)膜濃水進(jìn)入蒸發(fā)結(jié)晶處理，

　　蒸發(fā)結(jié)晶處理，三級(jí)膜濃水進(jìn)入蒸發(fā)結(jié)晶裝置蒸發(fā)結(jié)晶。

　　2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型脫硫廢水零排放工藝，其特征在于：微波強(qiáng)化處理步驟中，微波輻射條件為：微波輻射時(shí)間30秒～30分鐘，功率1000瓦～3000瓦。

　　3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型脫硫廢水零排放工藝，其特征在于：微波強(qiáng)化處理步驟中，所述敏化劑為高鐵酸鹽和碳粉，高鐵酸鹽和碳粉的質(zhì)量比為1:1～5，所述敏化劑與脫硫廢水中的有機(jī)物比值1～20:1。

　　4.一種新型脫硫廢水零排放系統(tǒng)，其特征在于：包括依次連接的調(diào)節(jié)池、微波處理器、一級(jí)軟化池、二級(jí)軟化池、微濾濃縮池、一級(jí)膜裝置、二級(jí)膜裝置、三級(jí)膜裝置和蒸發(fā)結(jié)晶裝置，所述微濾濃縮池出口連接有污泥壓濾裝置，一級(jí)膜裝置回連所述微濾濃縮池，所述二級(jí)膜裝置前置連有阻垢劑在線加藥系統(tǒng)，所述二級(jí)膜裝置濃水出口回連一級(jí)軟化池。

　　5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種新型脫硫廢水零排放系統(tǒng)，其特征在于：一級(jí)膜裝置的膜為微濾膜，孔徑范圍在0.05～0.1um。

　　6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種新型脫硫廢水零排放系統(tǒng)，其特征在于：微濾濃縮池的微濾膜為有機(jī)膜、金屬膜或陶瓷膜。

　　7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種新型脫硫廢水零排放系統(tǒng)，其特征在于：二級(jí)膜裝置的膜為納濾膜，所選納濾膜對(duì)Cl-截留率在30%以下,納濾膜工作壓力2～8Mpa。

　　8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種新型脫硫廢水零排放系統(tǒng)，其特征在于：納濾膜為管式膜、卷式膜、蝶管式膜、平板式膜或中空纖維膜。

　　9.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種新型脫硫廢水零排放系統(tǒng)，其特征在于：三級(jí)膜裝置的膜為膜蒸餾。

　　10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種新型脫硫廢水零排放系統(tǒng)，其特征在于：所述膜蒸餾為直接接觸膜蒸餾、氣隙式膜蒸餾、吹掃氣膜蒸餾或真空膜蒸餾。

　　說明書

　　一種新型脫硫廢水零排放工藝及系統(tǒng)

　　技術(shù)領(lǐng)域

　　本發(fā)明涉及脫硫廢水處理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種新型脫硫廢水零排放工藝及系統(tǒng)。

　　背景技術(shù)

　　濕法脫硫是目前世界上唯一大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用的脫硫方式，是控制燃煤電廠二氧化硫排放的主要技術(shù)手段。石灰石-石膏濕法脫硫是目前國內(nèi)外使用最廣泛的一種煙氣脫硫方法。

　　鍋爐中排放出的煙氣從電除塵器經(jīng)過進(jìn)入到脫硫系統(tǒng)中，在吸收塔內(nèi)實(shí)施脫硫，利用除霧器將其濕度去除后從煙囪排放到大氣中。隨著吸收塔內(nèi)反應(yīng)的不斷增強(qiáng)，大量消耗了吸收劑的有效成分，所產(chǎn)生的亞硫酸鈣通過強(qiáng)制氧化后變?yōu)榱耸�膏，同時(shí)吸收劑洗滌煙氣過程中，煙氣內(nèi)含有的氯化物會(huì)溶解到吸收液中，最后形成氯離子富集。當(dāng)氯離子濃度提升時(shí)，不僅會(huì)使吸收液的PH值不斷下降，進(jìn)一步減少脫硫率及加大CaSO4結(jié)垢傾向，而且造成石膏品質(zhì)越來越低。如果吸收塔漿液中氯離子的濃度未超過允許范圍(20000mg/l)，那么應(yīng)及時(shí)抽出漿液，并將其輸送到石膏脫水車間進(jìn)行脫水。脫硫廢水具有較高的廢水濁度、較大的懸浮物含量與重金屬含量、較低的顆粒物黏性等水質(zhì)特點(diǎn)，脫硫廢水會(huì)嚴(yán)重腐蝕系統(tǒng)管道、構(gòu)筑物和有關(guān)動(dòng)力設(shè)備;通常情況下，廢水溫度可達(dá)到45℃。氯離子濃度的增高帶來兩個(gè)不利的影響：一是降低了吸收液的pH值，從而引起脫硫效率的下降和CaSO4結(jié)垢傾向的增大，石膏難于脫水;二是會(huì)對(duì)脫硫裝置產(chǎn)生嚴(yán)重的腐蝕問題。為了維持脫硫裝置循環(huán)漿液系統(tǒng)的離子平衡，防止煙氣中可溶部分即氯離子濃度超過規(guī)定值和保證脫硫石膏品質(zhì)，脫硫系統(tǒng)需定期排放一定的脫硫廢水，以維持吸收塔漿液中氯離子的濃度控制在(20000mg/l)以下。脫硫廢水的水質(zhì)特點(diǎn)：脫硫廢水每天排放量不大;①pH值為4～6;②廢水濁度高，懸浮物含量大(石膏顆粒、SiO2、Al和Fe的氫氧化物)，濃度可達(dá)幾萬ppm。大部分的顆粒物粘性低：③含有大量重金屬，如Cr、As、Cd、Pb、Hg、Cu等;④含鹽量極高，廢水中含有大量的Cl-、F-，SO32-、SO42-、Ca2+、Mg2+。其中氯離子Cl-濃度高達(dá)20000mg/l。所以脫硫廢水對(duì)脫硫系統(tǒng)管道、各種金屬材料及相關(guān)動(dòng)力設(shè)備有很強(qiáng)的腐蝕性，導(dǎo)致脫硫高含鹽量廢水的處理及回收利用非常困難。

　　國內(nèi)外目前常用的脫硫廢水處理方式主要有：

　　化學(xué)法：目前國內(nèi)大部分電廠濕法脫硫廢水采用三聯(lián)箱工藝中和、絮凝、反應(yīng)、沉淀、分離等方法對(duì)脫硫廢水進(jìn)行預(yù)處理，污泥進(jìn)行壓濾外運(yùn)。處理后的脫硫廢水一般達(dá)標(biāo)排放或干灰加濕、灰場噴淋等簡單回用。該方案從目前的運(yùn)行效果看，無法達(dá)到零排放標(biāo)準(zhǔn)。通過以上的處理系統(tǒng)，可以有效的降低脫硫廢水中的懸浮物、重金屬、F-、SO42-、SS，但處理過的廢水中，Ca2+、Mg2+、SO42+-、Cl-等含量仍然較高，處理后的廢水極高含鹽量及高氯離子濃度，對(duì)金屬及設(shè)備的腐蝕性極強(qiáng)，導(dǎo)致處理后的脫硫廢水無法回用于其它系統(tǒng)。對(duì)于絕大多數(shù)國內(nèi)電廠脫硫廢水深度處理技術(shù)及回用是廢水處理的一個(gè)難點(diǎn)，制約著整個(gè)電廠廢水的零排放。

　　膜濃縮+蒸發(fā)結(jié)晶：目前預(yù)處理系統(tǒng)的出水再進(jìn)入深度處理系統(tǒng):膜濃縮+蒸發(fā)結(jié)晶工藝,通過廢水膜濃縮減量化、蒸發(fā)結(jié)晶裝置可使脫硫廢水分離為高品質(zhì)的水(蒸汽)和固體結(jié)晶鹽，實(shí)現(xiàn)脫硫廢水零排放。例如長興電廠22m3/h的脫硫廢水“零排放”系統(tǒng)，投資8000萬元，廢水中的污染物質(zhì)全部以結(jié)晶鹽和污泥的形式分離，每年回收18萬噸優(yōu)質(zhì)淡水，產(chǎn)出可銷售的工業(yè)級(jí)結(jié)晶鹽約2000噸。但由于得到結(jié)晶鹽的純度達(dá)不到工業(yè)鹽的純度標(biāo)準(zhǔn)(95%)，無法實(shí)現(xiàn)鹽的回收利用，同時(shí)投資成本和運(yùn)行成本、能耗偏高。

　　發(fā)明內(nèi)容

　　針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種新型脫硫廢水零排放工藝及系統(tǒng)，能夠去除脫硫廢水中有機(jī)物、懸浮物、溶解性固體、重金屬，微生物，降低COD和氨氮，將易結(jié)垢的Ca2+、Mg2+、SO42-進(jìn)行分離處理，提高回用水量，降低工藝處理成本，實(shí)現(xiàn)脫硫廢水零排放。，

　　為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種新型脫硫廢水零排放工藝，包括以微波強(qiáng)化處理，將調(diào)節(jié)池調(diào)節(jié)后的脫硫廢水加入敏化劑送入微波處理器進(jìn)行分解反應(yīng)，分解反應(yīng)在微波輻射條件下進(jìn)行，然后將廢水經(jīng)一級(jí)軟化處理將廢水中的有機(jī)物分解成無機(jī)物，并去除廢水中的氨氮，同時(shí)利用微波殺死微生物，避免了后續(xù)膜處理工藝中產(chǎn)生膜污染，再經(jīng)過二級(jí)軟化處理進(jìn)行絮凝反應(yīng)，再將絮凝反應(yīng)后的廢水進(jìn)入一級(jí)膜處理，

　　一級(jí)膜處理，將絮凝反應(yīng)后的廢水送入微濾濃縮池濃縮后再送入一級(jí)膜裝置，一級(jí)膜濃縮液回流至微濾濃縮池再通過一級(jí)膜裝置多次濃縮，固體經(jīng)污泥壓濾裝置進(jìn)行固液分離，

　　下步驟：

　　二級(jí)膜處理，一級(jí)膜處理產(chǎn)水在線添加阻垢劑后經(jīng)二級(jí)膜裝置處理，(少量)二級(jí)膜濃水回流到一級(jí)軟化池，

　　三級(jí)膜處理，二級(jí)膜處理產(chǎn)水進(jìn)入三級(jí)膜裝置處理，三級(jí)膜處理產(chǎn)水回用，三級(jí)膜濃水進(jìn)入蒸發(fā)結(jié)晶處理，

　　蒸發(fā)結(jié)晶處理，三級(jí)膜濃水進(jìn)入蒸發(fā)結(jié)晶裝置蒸發(fā)結(jié)晶。

　　進(jìn)一步的，微波強(qiáng)化處理步驟中，微波輻射條件為：微波輻射時(shí)間30秒～30分鐘，功率1000瓦～3000瓦。

　　進(jìn)一步的，微波強(qiáng)化處理步驟中，所述敏化劑為高鐵酸鹽和碳粉，高鐵酸鹽和碳粉的質(zhì)量比為1:1～5，所述敏化劑與脫硫廢水中的有機(jī)物比值1～20:1。

　　進(jìn)一步的，一級(jí)軟化處理步驟中，在一級(jí)軟化池內(nèi)添加Ca(OH)2調(diào)節(jié)pH值在8.5～9.5，再加入有機(jī)硫化物沉降SS、重金屬、Mg2+、F-和SO42-雜質(zhì)。

　　更進(jìn)一步的，二級(jí)軟化處理步驟中，在二級(jí)軟化池內(nèi)根據(jù)Ca2+濃度加入NaCO3，去除Ca2+。

　　更進(jìn)一步的，一級(jí)膜處理步驟中，一級(jí)膜處理產(chǎn)水加HCl回調(diào)pH值至7。

　　進(jìn)一步的，阻垢劑添加濃度5-15ppm。

　　進(jìn)一步的，一級(jí)膜裝置的膜為微濾膜，孔徑范圍在0.05～0.1um。

　　進(jìn)一步的，微濾濃縮池的微濾膜為有機(jī)膜、金屬膜或陶瓷膜。

　　進(jìn)一步的，二級(jí)膜裝置的膜為納濾膜。所選納濾膜對(duì)Cl-截留率在30%以下,納濾膜工作壓力2～8Mpa，回收率在80%以上。

　　更進(jìn)一步的，納濾膜為管式膜、卷式膜、蝶管式膜、平板式膜或中空纖維膜。

　　進(jìn)一步的，三級(jí)膜裝置的膜為膜蒸餾。

　　更進(jìn)一步的，所述膜蒸餾為直接接觸膜蒸餾、氣隙式膜蒸餾、吹掃氣膜蒸餾或真空膜蒸餾。

　　本發(fā)明還提供了一種新型脫硫廢水零排放系統(tǒng)，包括：依次連接的調(diào)節(jié)池、微波處理器、一級(jí)軟化池、二級(jí)軟化池、微濾濃縮池、一級(jí)膜裝置、二級(jí)膜裝置、三級(jí)膜裝置和蒸發(fā)結(jié)晶裝置，所述微濾濃縮池出口連接有污泥壓濾裝置，一級(jí)膜裝置濃水出口回連所述微濾濃縮池，所述二級(jí)膜裝置前置連有阻垢劑在線加藥系統(tǒng)，所述二級(jí)膜裝置濃水出口回連一級(jí)軟化池。

　　進(jìn)一步的，一級(jí)膜裝置的膜為微濾膜，孔徑范圍在0.05～0.1um。

　　進(jìn)一步的，微濾濃縮池的微濾膜為有機(jī)膜、金屬膜或陶瓷膜。

　　進(jìn)一步的，二級(jí)膜裝置的膜為納濾膜。所選納濾膜對(duì)Cl-截留率在30%以下,納濾膜工作壓力2～8Mpa，回收率在80%以上。

　　更進(jìn)一步的，納濾膜為管式膜、卷式膜、蝶管式膜、平板式膜或中空纖維膜。

　　進(jìn)一步的，三級(jí)膜裝置的膜為膜蒸餾。

　　更進(jìn)一步的，所述膜蒸餾為直接接觸膜蒸餾、氣隙式膜蒸餾、吹掃氣膜蒸餾或真空膜蒸餾。

　　與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：

　　1、本發(fā)明采用最新的微波強(qiáng)化預(yù)處理工藝，實(shí)現(xiàn)了脫硫廢水微生物，有機(jī)物，氨氮的去除，避免了脫硫廢水在后續(xù)膜工藝中出現(xiàn)污堵。采用三級(jí)膜處理工藝，提高了膜系統(tǒng)回收率，并可實(shí)現(xiàn)中水100%回用，同時(shí)減少了高含鹽濃水水量，有效降低末端蒸發(fā)結(jié)晶處理工藝成本，實(shí)現(xiàn)脫硫廢水零排放。

　　2、本發(fā)明投資運(yùn)行費(fèi)中等，可用于處理各類水質(zhì)的高含鹽廢水，實(shí)現(xiàn)了低脫硫廢水零排放，尤其對(duì)含微生物，有機(jī)物，氨氮，鈣，鎂，氯，硫酸根離子的高含鹽水質(zhì)處理效果穩(wěn)定。

　　3、本發(fā)明利用微波強(qiáng)化處理在加入敏化劑的作用下，把有害有機(jī)物分解成無害的無機(jī)物，然后通過后續(xù)的化學(xué)加藥方法去除脫硫廢水中的有機(jī)物、懸浮物、重金屬、SS、NH4+、Ca2+、Mg2+等，同時(shí)防止傳統(tǒng)廢水處理無法去除的SO42-、Ca2+、Mg2+易結(jié)垢鹽的膜污染，降低了微濾膜，納濾膜結(jié)垢污堵的風(fēng)險(xiǎn)。

　　4、本發(fā)明在各工藝流程中依次加入高鐵酸鹽敏化劑，活性炭,石灰乳,NaCO3,FeClSO4,HCl藥劑，同時(shí)微波強(qiáng)化處理工藝的污泥和微濾濃縮池污泥分別進(jìn)入污泥壓濾裝置進(jìn)行固液分離，減少了藥劑添加成本，提高了預(yù)處理效率。

　　5.本發(fā)明通過納濾和膜蒸餾工藝的結(jié)合，減少膜蒸餾結(jié)垢風(fēng)險(xiǎn)，膜蒸餾系統(tǒng)能耗低回，產(chǎn)水品質(zhì)高，收率高，有效減少了末端蒸發(fā)水量。

　　6.本發(fā)明膜濃縮產(chǎn)生的少量高含鹽廢水進(jìn)行蒸發(fā)結(jié)晶，水蒸氣回收利用，通過納濾的鹽結(jié)晶物分離提純可作工業(yè)鹽出售，產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益。