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一種電廠脫硫廢水零排放水處理系統.pdf

摘要
申請專利號:

CN201610024373.1

申請日:

2016.01.14

公開號:

CN105540930A

公開日:

2016.05.04

當前法律狀態:

駁回

有效性:

無權

法律詳情: 發明專利申請公布后的駁回IPC(主分類):C02F 9/04申請公布日:20160504|||實質審查的生效IPC(主分類):C02F 9/04申請日:20160114|||公開
IPC分類號: C02F9/04; C02F9/06 主分類號: C02F9/04
申請人: 海博倫(蘇州)環境科技股份有限公司
發明人: 陳小波; 蔣蘇芳
地址: 215000 江蘇省蘇州市工業園區旺墩路269號星座商務廣場1幢1604室
優先權:
專利代理機構: 北京同輝知識產權代理事務所(普通合伙) 11357 代理人: 劉洪勛
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法律狀態
申請(專利)號:

CN201610024373.1

授權公告號:

||||||

法律狀態公告日:

2019.04.12|||2016.06.01|||2016.05.04

法律狀態類型:

發明專利申請公布后的駁回|||實質審查的生效|||公開

摘要

本發明涉及一種電廠脫硫廢水零排放水處理系統,包括預沉池、預處理單元、過濾單元、膜分離單元和減量濃縮單元,經預處理單元出來的濾液依次經過粗過濾器、碟管式納濾膜裝置和保安過濾器后流至減量濃縮單元,減量濃縮單元包括海水反滲透裝置,經海水反滲透裝置流出的濾液分三路,一路輸送至外部回收利用設備,另一路流至電滲析器結晶成鹽,還有一路流至二級反滲透裝置脫鹽后輸送至純水回收利用設備。本發明經海水反滲透裝置流出的濾液可根據需要進行后處理,集投資成本低、運行成本低、占地面積小、維護方便、運行穩定所有優勢于一身,可實現結晶鹽資源化,最大化減少固廢處理量或沒有固廢,真正實現脫硫廢水零排放。

權利要求書

1.一種電廠脫硫廢水零排放水處理系統,其特征在于:包括通過管道按序
連接的預沉池(1)、預處理單元、過濾單元和減量濃縮單元,其中,經所述預
處理單元出來的濾液依次經過所述過濾單元包括的粗過濾器(2)、碟管式納濾
膜裝置(3)和保安過濾器(4),進而流至減量濃縮單元,所述減量濃縮單元
包括海水反滲透裝置(5),經海水反滲透裝置(5)流出的濾液分三路,一路
輸送至外部回收利用設備(6),另一路流至電滲析器(7)結晶成鹽,還有一
路流至二級反滲透裝置(8)脫鹽后輸送至純水回收利用設備(9)。
2.根據權利要求1所述的一種電廠脫硫廢水零排放水處理系統,其特征在
于:所述預處理單元為簡單軟化預處理裝置,包括PH調整槽(10)、反應槽
(11)、絮凝槽(12)和沉淀槽(13),經所述預沉池(1)流出的濾液經PH
調整槽(10)調解PH值,然后經反應槽(11)與水中的重金屬、鈣鎂離子反
應生成氫氧化物沉淀,與硫酸根離子反應生成硫酸鈣沉淀,再經絮凝槽(12)
與絮凝劑反應,最后在沉淀槽(13)分離沉淀物質。
3.根據權利要求1所述的一種電廠脫硫廢水零排放水處理系統,其特征在
于:所述碟管式納濾膜裝置(3)中的碟管式納濾耐酸堿膜的孔徑在1~3mm范
圍。
4.根據權利要求1所述的一種電廠脫硫廢水零排放水處理系統,其特征在
于:所述粗過濾器(2)為石英砂過濾器、錳砂過濾器、活性炭過濾器或無煙煤
過濾器中的一種或多種組合裝置。
5.根據權利要求1所述的一種電廠脫硫廢水零排放水處理系統,其特征在
于:在所述預處理單元和所述過濾單元之間還設置一用于收集預處理單元濾液
的中間水槽(14)。
6.根據權利要求1所述的一種電廠脫硫廢水零排放水處理系統,其特征在
于:在所述碟管式納濾膜裝置(3)和保安過濾器(4)之間設置有用于收集碟
管式納濾膜裝置(3)流出濾液的過濾水槽(15)。
7.根據權利要求1所述的一種電廠脫硫廢水零排放水處理系統,其特征在
于:在所述海水反滲透裝置(5)和二級反滲透裝置(8)之間設置有用于收集
經海水反滲透裝置(5)所濾除濾液的反滲透水箱(16)。
8.根據權利要求1所述的一種電廠脫硫廢水零排放水處理系統,其特征在
于:過濾水經所述減量濃縮單元的海水反滲透裝置(5)濃縮后,再經電滲析器
(7)結晶成鹽再濃縮,所述過濾水濃縮TDS達到200000~240000mg/L。

說明書

一種電廠脫硫廢水零排放水處理系統

技術領域

本發明涉及水處理技術領域,具體涉及基于一種電廠脫硫廢水零排放水處理系統。

背景技術

我國二氧化硫排放量居世界首位,已連續多年超過2000萬噸,其中火電廠排放二氧化硫接近總量的50%,二氧化硫是造成大氣污染的主要原因之一,也是造成酸雨的重要原因。截止2010年末,我國完成“十一五”期間的總量控制目標—全年二氧化硫排放量2246.7萬噸,其中電力行業的控制量為951.7萬噸,“十二五”規劃綱要草案要求二氧化硫減少8%。由于酸雨和二氧化硫污染嚴重,酸雨面積已經占國土面積的30%,酸雨和二氧化硫污染造成經濟損失每年在1000億元以上。我國能源結構的特點決定了控制燃煤二氧化硫的排放是我國控制二氧化硫污染的重點,而控制火電廠二氧化硫排放量又是控制燃煤二氧化硫污染的關鍵,其中燃煤電廠煙氣脫硫系統是二氧化硫的排放大戶。目前國內外已經開發了幾百種脫硫技術,在火電廠廣泛應用的主要有:

一、濕式石灰石-石膏法煙氣脫硫工藝,該技術采用石灰石或石灰漿液做洗滌液,在反應塔中對煙氣進行洗滌,從而除去煙氣中的二氧化硫;二、旋轉噴霧干燥法,該技術以石灰石作為脫硫劑,首先將石灰消化制成消石灰漿,然后利用快速離心噴霧劑將消石灰漿液噴射成及其細小且均勻分布的霧粒,吸收劑霧粒與煙氣接觸,與二氧化硫反應后生成一種固體反應物;三、爐內噴鈣與尾部增濕活化,該技術在燃煤鍋爐內適當溫度區噴射石灰石粉,并在爐后煙道內增設活化反應器,在反應器入口噴水,水在反應器中完全蒸發,將煙氣中的爐內沒有反應及高溫燒結失去活性的氧化鈣迅速水合反應生成高活性的氫氧化鈣,用以脫出煙氣中的二氧化硫;四、流化床燃燒脫硫,該技術把煤和吸附劑加入燃燒室的床層中,從爐底鼓風使床層懸浮進行流化燃燒,流化形成湍流混合條件,從而提高了燃燒效率,其中固硫劑減少了二氧化硫的排放。除上所述還有電子束照射法,回流式循環流化床煙氣脫硫法,移動床活性炭吸附法,海水脫硫法等。

然而上述方法在現實使用過程中仍然存在著不同方面的缺點。如濕式石灰石-石膏法煙氣脫硫工藝的方法,其初投資和運行費用較高,耗水量大,占地面積比其他工藝的要大,在現有電廠沒有預留脫硫場地的情況下難以采用該種技術。火電廠作為耗水大戶,其用水量約占工業用水量的30%~40%,每年火電廠的用水量呈上身趨勢,同時廢水排放量也逐年增加,真正實現廢水“零排放”是火電廠可持續發展之路。

因此,如何積極探索及正確把握未來水處理技術的發展動向,積極加以研究創新,以期創設一種更適合于中國國情、投資成本低、運行成本低且易于操作和管理的脫硫廢水零排放工藝,使其更具有產業上的利用價值,成為亟待解決的問題。

發明內容

鑒于上述現有技術存在的缺陷,本發明的目的是提供基于一種電廠脫硫廢水零排放水處理系統,解決現有脫硫廢水投資成本高、運行成本高、維護成本高、占地面積大、維護不便、運行穩定性欠佳、脫硫處理不完全等問題。為實現前述發明目的,本發明采用的技術方案包括:

基于一種電廠脫硫廢水零排放水處理系統,包括通過管道按序連接的預沉池、預處理單元、過濾單元和減量濃縮單元,其中,預處理單元為相比現在技術較簡單的單元,只要加石灰藥品,不需要如傳統技術增加碳酸鈉和有機硫藥品,極大節省系統運行成本。經所述預處理單元出來的濾液依次經過所述過濾單元包括的粗過濾器、碟管式納濾膜裝置和保安過濾器,進而流至減量濃縮單元,所述減量濃縮單元包括海水反滲透裝置,經海水反滲透裝置流出的濾液分三路,一路輸送至外部回收利用設備,另一路流至電滲析器結晶成鹽,還有一路流至二級反滲透裝置脫鹽后輸送至純水回收利用設備。

本發明進一步地,所述預處理單元為簡單軟化預處理裝置,包括PH調整槽、反應槽、絮凝槽和沉淀槽,經所述預沉池流出的濾液經PH調整槽調解PH值,然后經反應槽與水中的重金屬、鈣鎂離子反應生成氫氧化物沉淀,與硫酸根離子反應生成硫酸鈣沉淀,再經絮凝槽與絮凝劑反應,最后在沉淀槽分離沉淀物質。此預處理單元無需投加有機硫和碳酸鈉藥劑,極大節省了系統后期運行藥劑的使用。

本發明進一步地,所述碟管式納濾膜裝置中的碟管式納濾耐酸堿膜的孔徑在1~3mm范圍。DTNF膜(碟管式納濾膜)分離一價和二價離子,產水陰離子以氯離子為主,濃水陰離子以硫酸根離子為主。DTNF膜的優勢是:

⑴有效流道寬,納污能力強,

⑵錯流速度極大,膜污染減輕,清洗周期長,膜壽命長;

⑶換膜成本低,可將水中的氯離子和硫酸根離子分開,實現后續的減量濃縮系統穩定長效運行和制備工業級氯化鈉鹽;

⑷對水中的二價陽離子有較高截留率;

⑸因DTNF膜納污能力強,對預處理出水水質要求相對較低,無需全部去除硬度,可大幅減少預處理的加藥量;

⑹DTNF濃水可直接進入結晶器制備硫酸鈉雜鹽,DTNF回收率可做到90%~95%;

⑺DTNF濃水也可回流至煙氣脫硫系統,其中的硫酸根離子與脫硫劑反應生成石膏離開系統,其余物質在達到平衡后隨污泥中所含的60~70%水分帶離系統;

⑻DTNF濃水也可大部分回流至零排放系統原水調節池,通過增加石灰的加藥量使硫酸根離子以硫酸鈣形式沉淀隨污泥離開系統,少部分濃水采用噴霧干燥技術制成雜鹽固廢,最大化減少外運填埋的固廢處理量。

本發明進一步地,所述粗過濾器為石英砂過濾器、錳砂過濾器、活性炭過濾器或無煙煤過濾器中的一種或多種組合裝置。

本發明進一步地,在所述預處理單元和所述過濾單元之間還設置一用于收集預處理單元濾液的中間水槽。

本發明進一步地,在所述碟管式納濾膜裝置和保安過濾器之間設置有用于收集碟管式納濾膜裝置流出濾液的過濾水槽。

本發明進一步地,在所述海水反滲透裝置和二級反滲透裝置之間設置有用于收集經海水反滲透裝置所濾除濾液的反滲透水箱。

本發明進一步地,過濾水經所述減量濃縮單元的海水反滲透裝置濃縮后,再經電滲析器結晶成鹽再濃縮,過濾水濃縮TDS達到200000~240000mg/L。此工藝投資成本較低,運行費用較低,占地面積最小,操作簡單,維護方便,離子膜使用壽命更長。ED設備(電滲析器)的離子膜可為選擇性離子膜,完全分離一價和二價離子,濃縮后的濃水可制備工業級NaCl鹽,淡水可采用SWRO(海水反滲透)膜濃縮后進入結晶器制備雜鹽,也可以回到煙氣脫硫系統,二價鹽生成石膏后離開系統。經過ED濃縮后的濃水也可以采用雙極膜ED設備制備鹽酸和NaOH,或電解制備次氯酸鈉,生成的酸堿和氧化劑可供業主其他生產過程使用。

借由上述方案,本發明至少具有以下優點:

①本發明集投資成本低、運行成本低、占地面積小、維護方便、運行穩定所有優勢于一身,采用反滲透裝置和電滲析器的配合降低使用成本、采用碟管式納濾膜減少預處理工藝的設備設置,降低投資成本;并且碟管式納濾膜工藝對進水水質要求低,可分離高價離子、硅和有機物等易結垢污堵物質,故前置預處理可減少大量藥品如石灰、碳酸鈉的加入,從而運行成本降低;使用電滲析器技術,可減少系統電耗成本,從而運行成本降低。

②本發明系統可實現結晶鹽資源化,最大化減少固廢處理量或沒有固廢,所采用的碟管式納濾膜回收率高,濃水可直接結晶制雜鹽固廢,處理量小,產水可經過后續減量濃縮和結晶器制備工業級氯化鈉鹽;使用選擇性離子膜電滲析器技術,可分離一價、二價離子,濃縮后的一價離子通過結晶器制備工業級NaCl鹽;使用電解技術,可制備NaClO溶液回收利用,無需使用投資成本和運行成本最高的結晶器制鹽;使用雙極膜電滲析器技術,可制備鹽酸和氫氧化鈉溶液回收利用,無需使用投資成本和運行成本最高的結晶器制鹽。

③本發明系統可設計成全自動控制,維護方便,且此工藝后段為全膜法處理,占地面積小;其使用的電滲析器技術,對進水水質要求低,但濃縮倍數高,總溶解固體可濃縮至20~24萬mg/L,使后續結晶器運行負荷低。

上述說明僅是本發明技術方案的概述,為了能夠更清楚了解本發明的技術手段,并可依照說明書的內容予以實施,以下以本發明的較佳實施例并配合附圖詳細說明如后。

附圖說明

圖1是本發明基于濃縮技術的電廠脫硫廢水零排放水處理系統的結構示意圖。

圖中各附圖標記的含義如下。

1預沉池2粗過濾器

3碟管式納濾膜裝置4保安過濾器

5海水反滲透裝置6外部回收利用設備

7電滲析器8二級反滲透裝置

9純水回收利用設備10PH調整槽

11反應槽12絮凝槽

13沉淀槽14中間水槽

15過濾水槽16反滲透水箱

17第一閥門18第二閥門

19第三閥門

具體實施方式

下面將結合本發明實施例中的附圖,對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整的描述,顯然,所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例,而不是全部的實施例,不用來限制本發明的范圍。基于本發明的實施例,本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例,都屬于本發明保護的范圍。

參見圖1,本發明基于濃縮技術的電廠脫硫廢水零排放水處理系統,包括通過管道按序連接的預沉池1、預處理單元、過濾單元和減量濃縮單元,其中,經所述預處理單元出來的濾液依次經過所述過濾單元包括的管式微濾膜裝置2、碟管式納濾膜裝置(也叫DTNF膜裝置)3和保安過濾器4,進而流至減量濃縮單元,所述減量濃縮單元包括海水反滲透裝置5,經海水反滲透裝置(也叫SWRO裝置)5流出的濾液分三路,一路輸送至外部回收利用設備6,另一路流至電滲析器(也叫ED設備)7結晶成鹽,還有一路流至二級反滲透裝置8脫鹽后輸送至純水回收利用設備9。本發明系統的合理設計,經海水反滲透裝置5流出的濾液可根據需要進行后處理,集投資成本低、運行成本低、占地面積小、維護方便、運行穩定所有優勢于一身,可實現結晶鹽資源化,最大化減少固廢處理量或沒有固廢,真正實現脫硫廢水零排放。

應當說明的是,本發明預處理單元為簡單軟化預處理裝置,包括PH調整槽10、反應槽11、絮凝槽12和沉淀槽13,經所述預沉池1流出的濾液經PH調整槽10調解PH值,然后經反應槽11與金屬離子反應,再經絮凝槽12與絮凝劑反應,最后在沉淀槽13分離沉淀物質。該預處理單元裝置簡單,投入低,維護成本低,占地面積小,便于推廣運用。

具體地,本發明碟管式納濾膜裝置3中的碟管式納濾耐酸堿膜的孔徑在1~3mm范圍,過濾掉基本的雜質。并且,在所述減量濃縮單元與所述外部回收利用設備6之間設置有第一閥門17,在所述減量濃縮單元與所述電滲析器7設置有第二閥門18,在所述減量濃縮單元與所述二級反滲透裝置8設置有第三閥門19,所述第一閥門17、第二閥門18和第三閥門19均有控制器(圖上未示出)控制其開合,因此,本發明系統可設計成全自動控制,維護方便,且此工藝后段為全膜法處理,占地面積小,其使用的電滲析器技術,對進水水質要求低,但濃縮倍數高,總溶解固體可濃縮至20~24萬mg/L,使后續結晶器運行負荷低。

應當說明的是,本發明管式微濾膜裝置2為石英砂過濾器、錳砂過濾器、活性炭過濾器或無煙煤過濾器中的一種或多種組合裝置,過濾用介質成本低,粗過濾效果好。

如圖1所示,在所述預處理單元和所述過濾單元之間還設置一用于收集預處理單元濾液的中間水槽14。在所述碟管式納濾膜裝置3和保安過濾器4之間設置有用于收集碟管式納濾膜裝置3流出濾液的過濾水槽15。在所述海水反滲透裝置5和二級反滲透裝置8之間設置有用于收集經海水反滲透裝置5所濾除濾液的反滲透水箱16。上述設置有利于緩沖上一步工藝的濾液,是后續設備過濾利用率高,過濾效果高效。

本發明工作時,脫硫廢水經過預沉池1除去大顆粒懸浮物等,出水可采用泵輸送至預處理單元,預處理單元包括PH調整槽10、反應槽11、絮凝槽12和沉淀槽13,經所述預沉池1流出的濾液經PH調整槽10通過石灰調解PH值到合理范圍,然后經反應槽11與金屬離子反應,主要是與水中的重金屬和鈣鎂離子反應生成氫氧化物沉淀,再經絮凝槽12與絮凝劑反應,最后在沉淀槽13澄清器沉降分離沉淀物質。沉淀污泥用污泥輸送泵(圖上未示出)輸送到脫水系統(圖上未示出)干化后外運填埋,上清液經中間水槽14蓄積后經粗過濾器2除水中大部分的懸浮物,粗過濾器2為石英砂過濾器、錳砂過濾器、活性炭過濾器或無煙煤過濾器中的一種或多種組合裝置。由粗過濾器置2濾出的水進入碟管式納濾膜裝置3分離一價和二價離子,產水陰離子以氯離子為主,濃水陰離子以硫酸根離子為主。上述經過濾單元過濾后的水通過海水反滲透裝置5濃縮,經海水反滲透裝置(也叫SWRO裝置)5流出的濾液分三路,一路輸送至外部回收利用設備6,另一路流至電滲析器(也叫ED設備)7結晶成鹽,還有一路流至二級反滲透裝置8脫鹽后輸送至純水回收利用設備9。濃縮總溶解固體可達到20~24萬mg/L。此工藝投資成本較低,運行費用低,占地面積小,操作簡單,維護方便,且采用選擇性離子膜的電滲析器設備可完全分離一價和二價離子,故通過電滲析器濃縮的濃水可制備工業級NaCl鹽,如采用雙極膜電滲析器設備可將濃水制備成鹽酸和NaOH,如采用電解技術可將濃水制備成次氯酸鈉。

因此,通過本發明系統合理設計,經海水反滲透裝置流出的濾液可根據需要進行后處理,集投資成本低、運行成本低、占地面積小、維護方便、運行穩定所有優勢于一身,可實現結晶鹽資源化,最大化減少固廢處理量或沒有固廢,真正實現脫硫廢水零排放。本發明尚有多種實施方式,凡采用等同變換或者等效變換而形成的所有技術方案,均落在本發明的保護范圍之內。

關 鍵 詞:
一種 電廠 脫硫 廢水 排放 水處理 系統
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