一种脱硫废水处理方法及系统与流程

本发明涉及脱硫废水处理领域，特别是涉及一种脱硫废水处理方法及系统。

背景技术：

在电厂的运行过程中，脱硫废水是一种常见废水，脱硫废水的水质呈酸性，含盐量高，悬浮物含量高，硬度高，腐蚀性强，成分复杂，水质变化大，未经处理不能直接排放，需要单独设置脱硫废水处理系统。

近年来，实现脱硫废水中水和固体废弃物的零排放成为大家关注的热点，而脱硫废水的软化预处理是实现零排放的关键。

现有技术中，脱硫废水的软化方法主要采用石灰加碳酸钠或者双碱法，现有技术中的软化工艺只能去水中的钙、镁离子，并且，由于废水中含有大量的钙离子，需要消耗大量的碳酸钠，导致软化成本很高。

另外，脱硫废水中，大量的硫酸根和氯离子共存，增加了后续分盐、结晶盐的工序和成本。

因此，如何有效的降低脱硫废水的处理成本，是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种脱硫废水处理方法及系统，可有效降低脱硫废水的软化成本。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种脱硫废水处理方法，包括以下步骤：

步骤S1：向脱硫废水中投加第一反应物进行一级同质软化反应；

步骤S2：将一级同质软化反应后的所述脱硫废水通过管式微滤进行一级澄清，去除所述脱硫废水中的沉淀物；

步骤S3：向一级澄清后的所述脱硫废水中投加第二反应物进行二级均质软化反应；

步骤S4：向二级均质软化反应后的所述脱硫废水中投加第三反应物进行三级软化反应；

步骤S5：将三级软化反应后的所述脱硫废水通过管式微滤进行二级澄清，实现所述脱硫废水的固液分离以形成软化水和固体沉淀。

优选的，所述第一反应物具体为石灰。

优选的，所述第二反应物具体为烟道气。

优选的，在所述步骤S3中，所述脱硫废水的PH值为8-10。

优选的，所述第三反应物具体为碳酸钠。

优选的，所述步骤S5之后还包括步骤：

对所述脱硫废水依次进行多介质过滤、臭氧高级氧化、活性炭床过滤、超滤处理、一级纳滤、二级纳滤、海水反渗透、均相膜ED分离、脱碳脱氨以及通入缓冲池中得到沉淀物以进行后续蒸发结晶步骤。

优选的，所述脱硫废水在经过一级纳滤处理后，判断所述脱硫废水是否符合预设条件，如果是，则进行二级纳滤，如果否，则再次进行一级纳滤处理。

优选的，在对所述脱硫废水多介质过滤、活性炭床过滤或者超滤过程中未满足进入下一步骤条件的所述脱硫废水均可返回至所述步骤S3或者所述步骤S4。

本发明还提供一种脱硫废水处理系统，应用如上述任意一项所述的脱硫废水处理方法，包括通过管线依次连接的软化微滤装置、过滤装置、反渗透装置、均相膜ED装置、脱碳脱氨装置以及缓冲池。

优选的，所述软化微滤装置包括：用于供脱硫废水进行一级同质软化反应的一级同质软化反应池、用于供所述脱硫废水进行一级澄清的第一管式微滤装置、用于供所述脱硫废水进行二级均质软化反应和三级均质软化反应的二/三级均质软化反应池以及用于供所述脱硫废水进行二级澄清实现固液分离的第二管式微滤装置，并且，所述一级同质软化反应池、所述第一管式微滤装置、所述二/三级均质软化反应池以及所述第二管式微滤装置通过管线依次连接。

本发明所提供的脱硫废水处理方法，包括以下步骤：步骤S1：向脱硫废水中投加第一反应物进行一级同质软化反应；步骤S2：将一级同质软化反应后的所述脱硫废水通过管式微滤进行一级澄清，去除所述脱硫废水中的沉淀物；步骤S3：向一级澄清后的所述脱硫废水中投加第二反应物进行二级均质软化反应；步骤S4：向二级均质软化反应后的所述脱硫废水中投加第三反应物进行三级软化反应；步骤S5：将三级软化反应后的所述脱硫废水通过管式微滤进行二级澄清，实现所述脱硫废水的固液分离以形成软化水和固体沉淀。该脱硫废水处理方法，通过三级软化反应和两级澄清步骤实现废水的同质软化、澄清，有效降低了废水中钙、镁等元素的含量，降低了结垢物质对后续处理设备的影响，同时可高比例的去除脱硫废水中的硫酸根，简化了后续分盐、结晶盐的工序，降低了系统投资和成本，为实现电厂脱硫废水零排放提供了很好的条件，节约了零排放系统的投资和运行成本，具有重要的经济效益和环境效益。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明所提供的脱硫废水处理方法的软化方法流程图；

图2为本发明所提供的脱硫废水处理系统的结构示意图。

具体实施方式

本发明的核心是提供一种脱硫废水处理方法及系统，可有效降低脱硫废水的软化成本，有利于零排放的实现。

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

请参考图1和图2，图1为本发明所提供的脱硫废水处理方法的流程图；图2为本发明所提供的脱硫废水处理系统的软化、澄清结构示意图。

在该实施方式中，脱硫废水处理方法主要应用于火电厂中的脱硫废水的处理，包括以下步骤：

步骤S1：向脱硫废水中投加第一反应物进行一级同质软化反应；

具体的，第一反应物优选为石灰，通过向一级同质反应池中投加石灰去除Mg²⁺、碱度、重金属、氟等结垢离子，起到软化水质的作用，同时生成CaSO₄沉淀，除去水中的硫酸根，加入聚铁促进颗粒物沉淀，经脱水后外运；

步骤S2：将一级同质软化反应后的脱硫废水通过管式微滤进行一级澄清，去除脱硫废水中的沉淀物；

具体的，一级澄清可去除脱硫废水中的沉淀物，沉淀物经脱水后送至灰库协同处理；

步骤S3：向一级澄清后的脱硫废水中投加第二反应物进行二级均质软化反应；

具体的，第二反应物优选为烟道气，向脱硫废水中充入烟道气生成CaCO3沉淀，同时，通过控制二级均质软化反应池的pH维持在8-10，优选为9左右控制烟气的投加量；

步骤S4：向二级均质软化反应后的脱硫废水中投加第三反应物进行三级软化反应；

具体的，第三反应物优选为碳酸钠，以进一步去除脱硫废水中残留的钙；

步骤S5：将三级软化反应后的脱硫废水通过管式微滤进行二级澄清，实现脱硫废水的固液分离以形成软化水和固体沉淀。

本发明涉及的脱硫废水同质软化方法，通过三级软化反应和两级澄清步骤实现废水的同质软化、澄清。一级同质软化反应中石灰的添加在去除Mg²⁺、碱度、重金属、氟等结垢离子的同时，钙与硫酸根反应生成CaSO₄沉淀，大大降低了废水中硫酸根离子的浓度。二级反应时投加电厂脱硫处理后的烟道气，去除废水中过量的Ca²⁺。三级反应中加入少量碳酸钠，进一步去除废水中残留的Ca²⁺。经过了三级反应后的脱硫废水中带有沉淀成为泥水，泥水通过管式微滤分离后得到的软化水中Ca、Mg含量满足软化处理效果，NaCl的纯度高。本发明软化方法有效降低了废水中钙、镁等的含量，降低了结垢物质对后续处理设备的影响，同时硫酸根的去除简化了后续分盐、结晶盐的工序，降低了系统投资和成本。使用电厂脱硫处理后的烟道气代替部分碳酸钠去除Ca²⁺，药剂运行成本降低了75％左右，同时减少了CO₂的排放，生成的CaCO₃沉淀分离后可回用于电厂湿法脱硫系统。整个方法为实现电厂脱硫废水零排放提供了很好的条件，节约了零排放系统的投资和运行成本，具有重要的经济效益和环境效益。

进一步，步骤S5之后还包括步骤：

对脱硫废水依次进行多介质过滤、臭氧高级氧化、活性炭床过滤、超滤处理、一级纳滤、二级纳滤、海水反渗透、均相膜ED分离、脱碳脱氨以及通入缓冲池中得到沉淀物以进行后续蒸发结晶步骤。

具体的，脱硫废水在经过一级纳滤处理后，判断脱硫废水是否符合预设条件，如果是，则进行二级纳滤，如果否，则再次进行一级纳滤处理。

优选的，在对脱硫废水多介质过滤、活性炭床过滤或者超滤过程中的反洗废水均可回流至步骤S3或者步骤S4。

本发明所提供的脱硫废水处理方法，针对脱硫废水含盐量较高、硬度高、有机物污染较严重成分复杂等特点，采用三级软化反应去除镁、硫酸根、重金属等物质，然后通过臭氧高级氧化去除废水中的有机物，通过超滤出水再通过两级纳滤进一步去除废水中钙、镁、硫酸根等，二级纳滤的出水主要成分为NaCl，然后通过海水反渗透和均相膜ED装置进行脱硫废水的减量浓缩和盐分的分离。

高盐浓液经脱碳脱氨处理后再通过MVR蒸发器和盐结晶器最终形成高纯度的氯化钠结晶盐，作为化工原料进行资源化利用。同时，均相膜ED装置的淡水侧以无机盐及有机污染物为主，其盐分浓度为1％左右，该淡水回流至循环排污水处理系统的一级反渗透装置协同处理。

本发明通过石灰软化可去除60％～70％的硫酸根，二级软化利用烟道气代替部分碳酸钠，在硬度去除效果满足的条件下药剂成本降低，生成的碳酸钙沉淀可回用于电厂内湿法脱硫系统。纳滤、海水反渗透和均相膜ED装置协同作用可得到高纯度的NaCl高盐液，蒸发结晶后作为化工原料出售。全厂废水在实现水的零排放的同时实现了废水组分的分质提取和资源化利用，彻底解决电厂废水存在的问题，具有重要的经济效益和环境效益。

除上述脱硫废水处理方法外，本发明还提供了一种应用上述任意脱硫废水处理方法实施方式的脱硫废水处理系统，该系统包括通过管线依次连接的软化微滤装置、过滤装置、反渗透装置、均相膜ED装置、脱碳脱氨装置以及缓冲池。

具体的，软化微滤装置包括：用于供脱硫废水进行一级同质软化反应的一级同质软化反应池、用于供脱硫废水进行一级澄清的第一管式微滤装置、用于供脱硫废水进行二级均质软化反应和三级均质软化反应的二/三级均质软化反应池以及用于供脱硫废水进行二级澄清实现固液分离的第二管式微滤装置，并且，一级同质软化反应池、第一管式微滤装置、二/三级均质软化反应池以及第二管式微滤装置通过管线依次连接。

一级澄清可去除脱硫废水中的沉淀物，沉淀物经脱水后送至灰库协同处理；二级澄清，实现脱硫废水的固液分离以形成软化水和固体沉淀。

进一步，一级同质软化反应池上连接有石灰加入装置；二/三级均质软化反应池上连接有烟道气加入装置和碳酸钠加入装置。

上述设置，通过向一级同质反应池中投加石灰去除Mg²⁺、碱度、重金属、氟等结垢离子，起到软化水质的作用，同时生成CaSO₄沉淀，除去水中的硫酸根，加入聚铁促进颗粒物沉淀，经脱水后外运；向二/三级同质反应池中脱硫废水中充入烟道气生成CaCO₃沉淀，同时，通过控制二/三级均质软化反应池的pH维持在8-10，优选为9左右控制烟气的投加量；然后，向二/三级均质软化反应池中加入碳酸钠，以进一步去除脱硫废水中残留的钙。

优选的，二/三级均质软化反应池上还连接有浓缩池，浓缩池与电厂内脱硫吸收塔连接，将分离出来的碳酸钙回用于电厂内部的湿法脱硫系统中。

同样的，一级同质软化反应池上还连接有脱水机，脱水机用于将符合标准的水输出，将未符合标准的水送回一级同质软化反应池中，具体的标准可以根据需要设定，在此不作进一步限定。

该脱硫废水处理系统，针对脱硫废水含盐量较高、硬度高、有机物污染较严重成分复杂等特点，采用三级软化反应去除镁、硫酸根、重金属等物质，然后通过臭氧高级氧化装置去除废水中的有机物，通过超滤装置出水再通过两级纳滤装置进一步去除废水中钙、镁、硫酸根等，二级纳滤装置的出水主要成分为NaCl，然后通过海水反渗透装置和均相膜ED装置进行脱硫废水的减量浓缩和盐分的分离，大大降低了高盐浓缩液中硫酸钠的含量，提高了氯化钠的纯度，简化了蒸发结晶系统，节省了系统的投资和成本。

进一步，该系统还包括蓄水调节池，用于汇总脱硫废水、循环排污水处理系统中产生的浓水以及一级纳滤浓水。

在上述各实施方式的基础上，过滤装置包括通过管路依次连接的多介质过滤器、臭氧高级氧化塔、活性炭床、超滤装置、一级纳滤装置以及二级纳滤装置。

多介质过滤器的入口与二/三级均质软化反应池的出口连接、多介质过滤器的出口与臭氧高级氧化塔的入口连接，臭氧高级氧化塔的出口与活性炭床的入口连接，活性炭床的出口与超滤装置的入口连接，超滤装置的出口与一级纳滤装置的入口连接，一级纳滤装置的出口与二级纳滤装置的入口连接，二级纳滤装置的出口与海水反渗透装置的入口连接。

进一步，海水反渗透装置的出口与均相膜ED装置的入口连接，均相膜ED装置的出口与脱碳脱氨装置的入口连接，脱碳脱氨装置的出口与缓冲池的入口连接，缓冲池的出口流出高盐浓缩液，与缓冲池并列的还设有检修备用池。

高盐浓液经脱碳脱氨装置处理后再通过MVR蒸发器和盐结晶器最终形成高纯度的氯化钠结晶盐，作为化工原料进行资源化利用。同时，均相膜ED装置的淡水侧以无机盐及有机污染物为主，其盐分浓度为1％左右，该淡水回流至循环排污水处理系统的一级反渗透装置协同处理。

进一步，一级纳滤装置上还安装有检测装置，用于检测经过一级纳滤装置处理后的脱硫废水是否符合预设标准，如果是，脱硫废水流入二级纳滤装置中，如果否，则流回一级纳滤装置中。

优选的，多介质过滤器、活性炭床以及超滤装置上均设有供反洗废水流回至二/三级均质软化反应池的管道。

优选的，一级纳滤装置上设有用于供一级纳滤浓水汇入脱硫废水的管道，即一级纳滤装置与蓄水调节池之间设有管道。

该脱硫废水处理系统，由于脱硫废水硬度高，含盐量高，成分复杂，为了避免后续膜处理装置结垢，减少蒸发结晶系统的投资和成本，需要经过软化预处理并对废水进行同质化。脱硫废水进入一级同质软化反应池后，向水中投加石灰，生成沉淀，然后通过管式微滤膜进行泥水分离，以去除Mg²⁺、硫酸根、碱度、重金属、氟等结垢离子，硫酸根的去除率可以达到60％～70％。污泥脱水后输送至灰库协同处理。澄清液进入二/三级同质反应池。二级反应时投加电厂脱硫处理后的烟道气，使烟气中的二氧化碳与Ca²⁺反应生成CaCO₃沉淀，去除废水中过量的Ca²⁺。通过控制脱硫废水的pH为9左右控制烟道气的投加量。三级反应中加入少量碳酸钠，进一步去除废水中残留的Ca²⁺。二、三级软化反应在同一反应池中进行，然后通过管式微滤装置进行固液分离。分离得到的软化水钙、镁含量满足软化处理效果，NaCl纯度高。生成的CaCO₃沉淀分离后可回用于电厂湿法脱硫系统。

以上对本发明所提供的脱硫废水处理方法及系统进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。