公布日：2022.03.22

申請日：2021.11.21

分類號：C02F9/10(2006.01)I;C02F103/18(2006.01)N

摘要

本發(fā)明一種脫硫廢水資源化處理裝置及方法，是針對脫硫廢水含有大量鈣離子、鎂離子、重金屬離子與懸浮物的特點，首先利用預(yù)處理系統(tǒng)對脫硫廢水進行反應(yīng)、沉淀、泥水分離，去除脫硫廢水中的鈣離子、重金屬離子、氟離子與懸浮物，將預(yù)處理出水的懸浮物濃度控制在≤0.1mg/L；利用物料分離膜系統(tǒng)將廢水中的高價離子進行分離，濃水返回脫硫系統(tǒng)；再利用膜濃縮凈化系統(tǒng)將廢水中的氯化鈉濃縮到7.6～11.6%，同時凈化出回用水；最后利用蒸發(fā)結(jié)晶系統(tǒng)蒸發(fā)結(jié)晶出純度高于98.5%的氯化鈉；從而實現(xiàn)脫硫廢水資源化處理的目的。

權(quán)利要求書

1.一種脫硫廢水資源化處理裝置，其特征是包括預(yù)處理系統(tǒng)、物料分離膜系統(tǒng)、膜濃縮凈化系統(tǒng)、蒸發(fā)結(jié)晶系統(tǒng)；其中脫硫廢水接至預(yù)處理系統(tǒng)的進水口，預(yù)處理系統(tǒng)的出泥口送出泥餅，預(yù)處理系統(tǒng)的出水口送出預(yù)處理系統(tǒng)出水至物料分離膜系統(tǒng)的進水口，物料分離膜系統(tǒng)的濃水出口送出濃水，物料分離膜系統(tǒng)的出水口送出物料分離膜系統(tǒng)出水至膜濃縮凈化系統(tǒng)的進水口，膜濃縮凈化系統(tǒng)的回用水出口送出回用水，膜濃縮凈化系統(tǒng)的濃水出口送出膜濃縮凈化系統(tǒng)出水至蒸發(fā)結(jié)晶系統(tǒng)的進料口，蒸發(fā)結(jié)晶系統(tǒng)的出水口送出冷凝水，蒸發(fā)結(jié)晶系統(tǒng)的出料口送出氯化鈉。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種脫硫廢水資源化處理裝置，其特征是所述的預(yù)處理系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)包括脫硫廢水箱、一級反應(yīng)池、一級沉淀池、二級反應(yīng)池、二級沉淀池、高級氧化裝置、泥水分離膜池、預(yù)處理出水箱、氫氧化鈉與除重金屬藥劑投加裝置、碳酸鈉與助凝劑投加裝置、鹽酸投加裝置、污泥濃縮池、壓濾機、壓濾液池、提升泵、抽吸泵、預(yù)處理出水輸送泵、反洗泵、污泥泵、壓濾液回流泵；其中脫硫廢水接至脫硫廢水箱的1#進水口，脫硫廢水箱的出水口通過提升泵與一級反應(yīng)池的進水口相接，氫氧化鈉與除重金屬藥劑投加裝置的出藥口接至一級反應(yīng)池的進藥口，一級反應(yīng)池的出水口接至一級沉淀池的進水口，一級沉淀池的出水口接至二級反應(yīng)池的進水口，碳酸鈉與助凝劑投加裝置的出藥口接至二級反應(yīng)池的進藥口，二級反應(yīng)池的出水口接至二級沉淀池的進水口，二級沉淀池的出水口接至高級氧化裝置的進水口，鹽酸投加裝置的出藥口也接至高級氧化裝置的進水口，高級氧化裝置的出水口接至泥水分離膜池的進水口，泥水分離膜池的出水口通過抽吸泵與預(yù)處理出水箱的進水口相接，預(yù)處理出水箱的1#出水口通過預(yù)處理出水輸送泵送出預(yù)處理系統(tǒng)出水；預(yù)處理出水箱的2#出水口通過反洗泵與泥水分離膜池的反洗水進口相接，一級沉淀池的排泥口、二級沉淀池的排泥口與泥水分離膜池的反洗水排口都接至污泥濃縮池的進泥口，污泥濃縮池的出泥口通過污泥泵與壓濾機的進泥口相接，壓濾機的出泥口送出泥餅，壓濾機的濾液出口接至壓濾液池的進水口，壓濾液池的出水口通過壓濾液回流泵接至脫硫廢水箱的2#進水口。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種脫硫廢水資源化處理裝置，其特征是所述的物料分離膜系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)包括中間水箱、一級物料分離膜加藥裝置、一級物料分離膜保安過濾器、一級物料分離膜裝置、一級物料分離膜產(chǎn)水箱、一級物料分離膜濃水箱、二級物料分離膜加藥裝置、二級物料分離膜保安過濾器、二級物料分離膜裝置、二級物料分離膜濃水箱、一級物料分離膜增壓泵、一級物料分離膜高壓泵、物料分離膜系統(tǒng)出水輸送泵、二級物料分離膜增壓泵、二級物料分離膜高壓泵、物料分離膜出水輸送泵；其中預(yù)處理系統(tǒng)出水接至中間水箱的1#進水口，中間水箱的出水口通過一級物料分離膜增壓泵接至一級物料分離膜保安過濾器的進水口，一級物料分離膜加藥裝置的出藥口也接至一級物料分離膜保安過濾器的進水口，一級物料分離膜保安過濾器的出水口通過一級物料分離膜高壓泵與一級物料分離膜裝置的進水口相接，一級物料分離膜裝置的產(chǎn)水出口接至一級物料分離膜產(chǎn)水箱的進水口，一級物料分離膜產(chǎn)水箱的出水口通過物料分離膜系統(tǒng)出水輸送泵送出物料分離膜系統(tǒng)出水；一級物料分離膜裝置的濃水出口接至一級物料分離膜濃水箱的進水口，一級物料分離膜濃水箱的出水口通過二級物料分離膜增壓泵接至二級物料分離膜保安過濾器的進水口，二級物料分離膜加藥裝置的出藥口也接至二級物料分離膜保安過濾器的進水口，二級物料分離膜保安過濾器的出水口通過二級物料分離膜高壓泵與二級物料分離膜裝置的進水口相接，二級物料分離膜裝置的產(chǎn)水出口接至中間水箱的2#進水口，二級物料分離膜裝置的濃水出口接至二級物料分離膜濃水箱的進水口，二級物料分離膜濃水箱的出水口通過物料分離膜出水輸送泵送出濃水。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種脫硫廢水資源化處理裝置，其特征是所述的膜濃縮凈化系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)包括反滲透藥劑投加裝置、反滲透保安過濾器、反滲透裝置、反滲透濃水箱、超高壓反滲透藥劑投加裝置、超高壓反滲透保安過濾器、超高壓反滲透裝置、超高壓反滲透濃水箱、回用水箱、反滲透高壓泵、超高壓反滲透增壓泵、超高壓反滲透高壓泵、蒸發(fā)結(jié)晶供液泵、回用水輸送泵；其中物料分離膜系統(tǒng)出水接至反滲透保安過濾器的進水口，反滲透藥劑投加裝置的出藥口也接至反滲透保安過濾器的進水口，反滲透保安過濾器的出水口通過反滲透高壓泵與反滲透裝置的進水口相接，反滲透裝置的濃水出口接至反滲透濃水箱的進水口，反滲透濃水箱的出水口通過超高壓反滲透增壓泵接至超高壓反滲透保安過濾器的進水口，超高壓反滲透藥劑投加裝置的出藥口也接至超高壓反滲透保安過濾器的進水口，超高壓反滲透保安過濾器的出水口通過超高壓反滲透高壓泵與超高壓反滲透裝置的進水口相接，超高壓反滲透裝置的濃水出口接至超高壓反滲透濃水箱的進水口，超高壓反滲透濃水箱的出水口通過蒸發(fā)結(jié)晶供液泵送出膜濃縮凈化系統(tǒng)出水；反滲透裝置的產(chǎn)水出口與超高壓反滲透裝置的產(chǎn)水出口都接至回用水箱的進水口，回用水箱的出水口通過回用水輸送泵送出回用水。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種脫硫廢水資源化處理裝置，其特征是所述的蒸發(fā)結(jié)晶系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)包括一級預(yù)熱器、二級預(yù)熱器、升膜蒸發(fā)器、強制循環(huán)蒸發(fā)器、結(jié)晶分離器、冷卻結(jié)晶罐、離心機、稱量包裝機、母液罐、冷凝水罐、蒸汽壓縮機、強制循環(huán)泵、2#循環(huán)泵、出料泵、母液泵、冷凝水泵；其中膜濃縮系統(tǒng)出水接至一級預(yù)熱器的進液口，一級預(yù)熱器的出液口接至二級預(yù)熱器的進液口，補充蒸汽接至二級預(yù)熱器的蒸汽進口，二級預(yù)熱器的出液口接至升膜蒸發(fā)器的進液口，升膜蒸發(fā)器的出液口接至強制循環(huán)蒸發(fā)器的進液口，強制循環(huán)蒸發(fā)器的1#出液口接至結(jié)晶分離器的進液口，結(jié)晶分離器的蒸汽出口接至蒸汽壓縮機的蒸汽進口，蒸汽壓縮機的蒸汽出口分別接至升膜蒸發(fā)器的蒸汽進口與強制循環(huán)蒸發(fā)器的蒸汽進口，升膜蒸發(fā)器的冷凝水出口、強制循環(huán)蒸發(fā)器的冷凝水出口與結(jié)晶分離器的冷凝水出口都接至冷凝水罐的進水口，冷凝水罐的出水口通過冷凝水泵與一級預(yù)熱器的進水口相接，一級預(yù)熱器的出水口送出冷凝水；強制循環(huán)蒸發(fā)器的2#出液口通過強制循環(huán)泵接至強制循環(huán)蒸發(fā)器的進液口，結(jié)晶分離器的出液口通過2#循環(huán)泵也接至強制循環(huán)蒸發(fā)器的進液口，結(jié)晶分離器的出液口通過出料泵接至冷卻結(jié)晶罐的進液口，冷卻水進水接至冷卻結(jié)晶罐的冷卻水進口，冷卻結(jié)晶罐的冷卻水出口送回冷卻水回水，冷卻結(jié)晶罐的出料口接至離心機的進料口，離心機的離心液出口接至母液罐的進液口，母液罐的出液口通過母液泵也與強制循環(huán)蒸發(fā)器的進液口相接，離心機的出料口接至稱量包裝機的進料口，稱量包裝機的出料口送出氯化鈉。

6.一種脫硫廢水資源化處理方法，其特征是包括如下步驟：1)通過預(yù)處理系統(tǒng)，對脫硫廢水進行反應(yīng)、沉淀、泥水分離，去除脫硫廢水中的鈣離子、重金屬離子、氟離子與懸浮物，將預(yù)處理系統(tǒng)出水的懸浮物濃度控制在≤0.1mg/L。2)通過物料分離膜系統(tǒng)，將預(yù)處理系統(tǒng)出水中的高價離子進行分離。3)通過膜濃縮凈化系統(tǒng)，將物料分離膜系統(tǒng)出水的TDS濃縮到76～116g/L的濃液，同時凈化出回用水。4)通過蒸發(fā)結(jié)晶系統(tǒng)，將膜濃縮凈化系統(tǒng)的濃縮液蒸發(fā)結(jié)晶出純度高于98.5％的氯化鈉，最終實現(xiàn)脫硫廢水資源化處理的目的。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種脫硫廢水資源化處理方法，其特征是所述步驟1)通過預(yù)處理系統(tǒng)，對脫硫廢水進行反應(yīng)、沉淀、泥水分離，去除脫硫廢水中的鈣離子、重金屬離子、氟離子與懸浮物，將預(yù)處理系統(tǒng)出水的懸浮物濃度控制在≤0.1mg/L；具體是針對水質(zhì)濃度：SS為5000～12000mg/L、Fe2+為50～600mg/L、Cr為0.05～1.0mg/L、As2+為0.05～1.5mg/L、F-為5～100mg/L、SiO2為30～200mg/L、COD為100～800mg/L、pH為4～6、Ca2+為500～2400mg/L、Mg2+為800～5900mg/L、Na+為1060～7000mg/L、SO42-為2500～9000mg/L、Cl-為3000～17000mg/L、TDS為7860～41300mg/L的脫硫廢水，先通過投加30％氫氧化鈉在一級反應(yīng)池，將脫硫廢水的pH值從4～6調(diào)節(jié)到8.0～9.0，利用一級沉淀池除去SS、Fe2+、Cr、As2+、F-、SiO2與部分Mg2+，再通過投加碳酸鈉、PAC與PAM在二級反應(yīng)池，利用二級沉淀池除去Ca2+，通過投加30％的HCl將pH值回調(diào)到6.5～7.5，進而利用高級氧化裝置降低廢水中的COD，經(jīng)過膜孔徑≤50nm的泥水分離膜過濾，有效濾除廢液中剩余的細(xì)小CaCO3與金屬氫氧化物晶體與懸浮物，控制預(yù)處理系統(tǒng)出水的pH為6.5～7.5、SS≤0.1mg/L、Fe2+≤0.3mg/L、Cr≤0.01mg/L、As2+≤0.01mg/L、F-≤1.0mg/L、SiO2為≤5.0mg/L、COD≤50mg/L、Ca2+為50～100mg/L、Mg2+為560～4130mg/L、Na+為2073～7455mg/L、SO42-為2500～9000mg/L、Cl-為3071～17071mg/L、TDS為8254～37756mg/L；泥水分離膜裝置每30～90分鐘自動進行一次30～90秒的反洗，以維持泥水分離膜的長期穩(wěn)定運行；沉淀污泥與反洗排水壓濾出泥餅外運處置。

8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種脫硫廢水資源化處理方法，其特征是所述步驟2)通過物料分離膜系統(tǒng)，將預(yù)處理系統(tǒng)出水中的高價離子進行分離；具體是針對預(yù)處理系統(tǒng)出水，利用兩級物料分離膜的濃縮與分離，濃縮出主要離子濃度分別為Ca2+491～592mg/L、Mg2+5501～24463mg/L、Na+3675～9329mg/L、SO42-24550～53313mg/L、Cl-4457～21362mg/L、TDS38674～109059mg/L的濃水，返回脫硫系統(tǒng)；同時分離出主要離子濃度分別為Ca2+≤2mg/L、Mg2+11～83mg/L、Na+1895～7082mg/L、SO42-50～180mg/L、Cl-2917～16217mg/L、TDS4874～23564mg/L的物料分離膜系統(tǒng)出水。

9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種脫硫廢水資源化處理方法，其特征是所述步驟3)通過膜濃縮凈化系統(tǒng)，將物料分離膜系統(tǒng)出水的TDS濃縮到76～116g/L的濃液，同時凈化出回用水；具體是針對物料分離膜系統(tǒng)出水，利用反滲透的3～6倍與超高壓反滲透2～3倍的兩級濃縮，濃縮出主要離子濃度分別為Ca2+≤16mg/L、Mg2+176～411mg/L、Na+29750～34842mg/L、SO42-785～888mg/L、Cl-45802～79789mg/L、TDS76529～115940mg/L的膜濃縮凈化系統(tǒng)出水；同時利用反滲透與超高壓反滲透的99％以上的脫鹽率，凈化出主要離子濃度分別為Ca2+0mg/L、Mg2+≤1mg/L、Na+38～142mg/L、SO42-≤3mg/L、Cl-58～324mg/L、TDS97～470mg/L的回用水。

10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種脫硫廢水資源化處理方法，其特征是所述步驟4)通過蒸發(fā)結(jié)晶系統(tǒng)，將膜濃縮凈化系統(tǒng)的濃縮液蒸發(fā)結(jié)晶出純度高于98.5％的氯化鈉，最終實現(xiàn)脫硫廢水資源化處理的目的；具體是針對膜濃縮凈化系統(tǒng)出液的濃度主要為7.6～11.6％的氯化納，依次通過利用冷凝水與補充蒸汽的兩級預(yù)熱器進行預(yù)熱，然后進入升膜蒸發(fā)器與強制循環(huán)蒸發(fā)器，進而蒸發(fā)結(jié)晶、離心分離出純度高于98.5％的氯化鈉，回收蒸汽利用蒸汽壓縮機進行增溫循環(huán)利用，冷凝水的TDS≤100mg/L，回收利用生產(chǎn)系統(tǒng)，最終實現(xiàn)脫硫廢水資源化處理的目的。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提出的是一種脫硫廢水資源化處理裝置及方法，其目的旨在針對脫硫廢水具有懸浮物濃度高，Ca2+、Mg2+、Cl-、SO42-離子濃度高，并含有部分重金屬離子、F-離子、SiO2與COD等特點，其典型廢水成分為：SS(懸浮物)5000～12000mg/L、Fe2+(鐵離子)50～600mg/L、Cr(鉻)0.05～1.0mg/L、As2+(砷離子)0.05～1.5mg/L、F-(氟離子)5～100mg/L、SiO2(二氧化硅)30～200mg/L、COD(化學(xué)需氧量)100～800mg/L、pH4～6、Ca2+(鈣離子)500～2400mg/L、Mg2+(鎂離子)800～5900mg/L、Na+(鈉離子)1060～7000mg/L、SO42-(硫酸根)2500～9000mg/L、Cl-(氯離子)3000～17000mg/L、TDS(溶解總固體)7860～41300mg/L；一種脫硫廢水資源化處理裝置及方法，首先利用預(yù)處理系統(tǒng)，對脫硫廢水進行反應(yīng)、沉淀、泥水分離，去除脫硫廢水中的鈣離子、重金屬離子、氟離子與懸浮物，將預(yù)處理出水的懸浮物濃度控制在≤0.1mg/L；利用通過物料分離膜系統(tǒng)，將預(yù)處理出水中的高價離子進行分離，返回脫硫系統(tǒng)；再利用膜濃縮凈化系統(tǒng)，將物料分離膜系統(tǒng)出水的TDS濃縮到76～116g/L的濃液，同時凈化出回用水；最后利用蒸發(fā)結(jié)晶系統(tǒng)，將膜濃縮凈化系統(tǒng)的濃縮液蒸發(fā)結(jié)晶出純度高于98.5％的氯化鈉，有效回收脫硫廢水中的水與鹽資源。

這里，預(yù)處理系統(tǒng)中的泥水分離膜采用PVDF(聚偏氟乙烯)材質(zhì)，耐酸堿、壽命長，膜孔徑≤50nm，過濾精度高，效果好；物料分離膜采用聚酰胺復(fù)合膜材質(zhì)，其對MgSO4的脫除率≥98％，對NaCl的脫除率≤25％，能有效進行脫硫廢水中高價離子的分離。

膜濃縮凈化系統(tǒng)中的超高壓反滲透裝置采用120kg級的超高壓復(fù)合膜，超高壓反滲透濃水的TDS可達到76～116g/L，減少了蒸發(fā)量，從而降低系統(tǒng)的運行費用。

本發(fā)明的技術(shù)解決方案：一種脫硫廢水資源化處理裝置，其結(jié)構(gòu)包括預(yù)處理系統(tǒng)、物料分離膜系統(tǒng)、膜濃縮凈化系統(tǒng)、蒸發(fā)結(jié)晶系統(tǒng)；其中脫硫廢水接至預(yù)處理系統(tǒng)的進水口，預(yù)處理系統(tǒng)的出泥口送出泥餅，預(yù)處理系統(tǒng)的出水口送出預(yù)處理系統(tǒng)出水至物料分離膜系統(tǒng)的進水口，物料分離膜系統(tǒng)的濃水出口送出濃水，物料分離膜系統(tǒng)的出水口送出物料分離膜系統(tǒng)出水至膜濃縮凈化系統(tǒng)的進水口，膜濃縮凈化系統(tǒng)的回用水出口送出回用水，膜濃縮凈化系統(tǒng)的濃水出口送出膜濃縮凈化系統(tǒng)出水至蒸發(fā)結(jié)晶系統(tǒng)的進料口，蒸發(fā)結(jié)晶系統(tǒng)的出水口送出冷凝水，蒸發(fā)結(jié)晶系統(tǒng)的出料口送出氯化鈉；脫硫廢水資源化處理裝置，首先利用預(yù)處理系統(tǒng)去除脫硫廢水中的鈣離子、重金屬離子與懸浮物；利用物料分離膜系統(tǒng)濃縮出高價離子；再利用膜濃縮凈化系統(tǒng)對物料分離膜出水中的氯化鈉進行濃縮，并凈化出產(chǎn)水回用；最后利用蒸發(fā)結(jié)晶系統(tǒng)離心分離出氯化鈉；實現(xiàn)了脫硫廢水資源化處理的目的。

本發(fā)明的優(yōu)點，本發(fā)明一種脫硫廢水資源化處理裝置及方法，是針對脫硫廢水含有大量鈣離子、鎂離子、重金屬離子與懸浮物的特點，首先利用預(yù)處理系統(tǒng)對脫硫廢水進行反應(yīng)、沉淀、泥水分離，去除脫硫廢水中的鈣離子、重金屬離子、氟離子與懸浮物，將預(yù)處理出水的懸浮物濃度控制在≤0.1mg/L；利用物料分離膜系統(tǒng)將廢水中的高價離子進行分離，濃水返回脫硫系統(tǒng)；再利用膜濃縮凈化系統(tǒng)將廢水中的氯化鈉濃縮到7.6～11.6％，同時凈化出回用水；最后利用蒸發(fā)結(jié)晶系統(tǒng)蒸發(fā)結(jié)晶出純度高于98.5％的氯化鈉；從而實現(xiàn)脫硫廢水資源化處理的目的。

（發(fā)明人：張博;張金鋒;戚可卓）