一种零排、分盐脱硫废水处理系统的制作方法

本实用新型涉及一种脱硫废水处理技术，具体涉及一种零排、分盐脱硫废水处理系统。

背景技术：

近期国家环保部、发改委、能源局等部门颁布了一系列关于环境保护的文件，其中2015年4月16日国务院印发《水污染防治条例》(“水十条”)与水环境保护非常密切，条例中对电厂有明确的规定：促进再生水利用，具备使用再生水条件火电项目，不得批准其新增取水许可。电力行业抓好工业节水，到2020年，要达到先进定额标准。

燃煤电厂烟气脱硫最主要采用石灰石-石膏湿法脱硫技术，该技术运用过程中会产生一定量的废水。脱硫废水的处理难点主要有水质、水量受燃煤、脱硫系统补水及脱硫运行工况影响大，水质波动范围很大；悬浮物浓度高，细颗粒物比例大；硅、镁、有机物等浓度高，硫酸钙过饱和度高，结垢倾向强。目前国内脱硫废水处理方法有洒煤法、冲灰法、化学沉淀法、烟道喷雾法、膜法、蒸发结晶法，以上的脱硫废水处理方法都有各自的局限。洒煤法：氯离子还是通过燃烧系统随烟气进入脱硫废水中，氯浓度无法降低，直接影响脱硫效率，腐蚀脱硫设备，减少脱硫设备寿命。冲灰法：需求水量有限，导致除灰设备及管路的腐蚀，经济适用性不强，若采用气力输灰系统，则该法无法实施。化学沉淀法：处理后的水质能达到较高的标准，但是对溶解的氯离子和氟离子没有很好的去除。烟道喷雾法：处理能力很低，未蒸发的脱硫废水会腐蚀烟道，蒸发的脱硫废水形成的垢很难清洗，容易造成烟道堵塞，若未对脱硫废水进行预处理，容易堵塞喷嘴。膜法：处理过程产生的浓水，如何有效利用或者无害化处置是个需要解决的问题。蒸发结晶法：可以将废水中的盐进行分离，但是不能将不同价盐进行分离，且运行成本较高。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于针对上述现有技术存在的不足，提供一种零排、分盐脱硫废水处理系统。该系统包括尾气系统、废水系统、烟气换热系统，尾气系统将生成的烟气在空气预热器前后分别引入烟气换热系统，并且将换热后的烟气通过尾气系统排出，废水系统将生成的废水经过静置、氧化、中和、反应、絮凝、过滤一系列过程生成Na₂SO₄溶液、NaCl溶液和工艺水，烟气换热系统通过对尾气和废水进行进一步处理：利用风机将尾气引入脱硫废水双子塔，利用电动调节挡板对尾气温度进行调控，利用集灰器对烟气除灰，利用单流体喷嘴将滤液浓水进行雾化。处理后的尾气和废水在脱硫废水双子塔充分换热，生成Na₂SO₄、NaCl盐。

本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的：

本实用新型涉及一种零排、分盐脱硫废水处理系统，包括尾气系统、废水系统和烟气换热系统；所述尾气系统包括依次相连通的脱硝反应器、空气预热器、低温冷却器、脱硫吸收塔、低温加热器和烟囱；所述废水系统包括依次相连通的废水初沉池、氧化絮凝反应单元、多介质过滤器、纳滤装置、反渗透装置和脱硫工艺水箱，所述废水初沉池与脱硫吸收塔的废水出口相连；所述烟气换热系统包括脱硫废水双子塔的第一分离塔、第二分离塔、设置在第一分离塔内顶部的第一单流体喷嘴、设置在第二分离塔内顶部的第二单流体喷嘴、第一风机和第二风机，所述第一分离塔的进水口与纳滤装置的浓水出口连接，所述第一分离塔的进气口通过第一风机与空气预热器后烟道相连，所述第二分离塔进水口与反渗透装置的浓水出口连接，所述第二分离塔的进气口通过第二风机与空气预热器后烟道相连。

优选的，所述烟气换热系统还包括第一电动调节挡板和第二电动调节挡板；所述第一分离塔的进气口还通过第一风机和第一电动调节挡板与空气预热器前烟道相连，所述第二分离塔的进气口还通过第二风机和第二电动调节挡板与空气预热器前烟道相连。

优选的，所述第一分离塔的进气口与第一风机之间的烟道上设有第一集灰器；所述第二分离塔的进气口与第二风机之间的烟道上设有第二集灰器。

优选的，所述尾气系统中，在低温冷却器和脱硫吸收塔之间的烟道上靠近低温冷却器的一侧起依次设有干式电除尘器、引风机，在脱硫吸收塔和低温加热器之间的烟道上设有湿式电除尘器。

优选的，所述脱硫工艺水箱的出水口分别与脱硫吸收塔、湿式电除尘器相连。该脱硫工艺水箱收集反渗透装置生成的淡水，并用作脱硫吸收塔和湿式电除尘器的工艺水。

优选的，废水系统中，所述氧化絮凝反应单元包括依次相连的氧化箱、中和除硬箱、反应箱和絮凝箱。

优选的，所述氧化箱、中和除硬箱、反应箱和絮凝箱上分别设有药剂投加装置。具体而言，所述氧化箱上设有NaClO投加装置；所述中和除硬箱上设有NaOH和Na₂CO₃投加装置；所述反应箱上设有有机硫和絮凝剂投加装置；所述絮凝箱上设有絮凝剂和助凝剂投加装置。

优选的，所述絮凝箱和多介质过滤器之间的管道上由靠近絮凝箱一侧起依次设有废水澄清池、盐酸加药箱和清水池；所述多介质过滤器与纳滤装置之间的管道上设有中间水箱。

优选的，所述中间水箱的出水口还与多介质过滤器的反洗水进口相连；所述多介质过滤器的反洗水出口与氧化箱相连。

优选的，所述纳滤装置的出水包括以Na₂SO₄为主要溶质的纳滤浓水，以NaCl为主要溶质的纳滤淡水。纳滤装置设有浓水出口和淡水出口。

优选的，所述反渗透装置的出水包括以NaCl为主要溶质的反渗透浓水，含有极少量溶质的反渗透淡水。反渗透装置设有浓水出口和淡水出口。

优选的，所述第一分离塔的底部设有料斗。该料斗用于收集蒸发生成的Na₂SO₄固体盐。

优选的，所述第二分离塔的底部设有料斗。该料斗用于收集蒸发生成的NaCl固体盐。

优选的，所述第一分离塔、第二分离塔的烟气排放口分别设置在空气预热器和脱硫吸收塔之间烟道上的某一位置。

与现有技术相比，本实用新型具有如下有益效果：

1、通过该脱硫废水处理系统，脱硫废水被分离成工艺水和固体盐，实现真正意上的脱硫废水零排放。

2、该套脱硫废水处理系统将废水中固体盐进行分类，得到较为纯净的Na₂SO₄和NaCl固体盐，收集的固体盐可以用于后续的工业化生产。

3、该套脱硫废水处理系统充分利用烟气余热，大大降低成本，并且脱硫废水双子塔为换热提供足够的时间和空间，降低了烟道喷雾对烟道的腐蚀。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本实用新型的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本实用新型的零排、分盐脱硫废水处理系统工艺流程示意图；

其中，1为锅炉，2为脱硝反应器，3为空气预热器，4为低温冷却器，5为干式电除尘器，6为引风机，7为脱硫吸收塔，8为湿式电除尘器，9为低温加热器，10为烟囱，11为废水初沉池，12为氧化箱，13为中和除硬箱，14为反应箱，15为絮凝箱，16为废水澄清池，17为盐酸加药箱，18为清水箱，19为多介质过滤器，20为中间水箱，21为纳滤装置，22为反渗透装置，23为脱硫工艺水箱，24为分离塔，25为分离塔，26为单流体喷嘴，27为单流体喷嘴，28为电动调节挡板，29为电动调节挡板，30为风机，31为风机，32为集灰器，33为集灰器。

具体实施方式

下面结合实施例对本实用新型进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本实用新型，但不以任何形式限制本实用新型。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干调整和改进。这些都属于本实用新型的保护范围。

实施例

本实施例涉及一种零排、分盐脱硫废水处理系统；主要包括尾气系统、废水系统、烟气换热系统。尾气系统和废水系统提供换热的介质，烟气换热系统提供换热空间。

如图1所示，尾气系统包括依次相连的锅炉1、脱硝反应器2、空气预热器3、低温冷却器4、干式电除尘器5、引风机6、脱硫吸收塔7、湿式电除尘器8、低温加热器9和烟囱10。

废水系统包括依次相连的废水初沉池11、氧化箱12、中和除硬箱13、反应箱14、絮凝箱15、废水澄清池16、盐酸加药箱17、清水池18、多介质过滤器19、中间水箱20、纳滤装置21、反渗透装置22和脱硫工艺水箱23；废水初沉池11与脱硫吸收塔7的排水口连接。

烟气换热系统包括脱硫废水双子塔的第一分离塔24、第二分离塔25、设置在第一分离塔24内的第一单流体喷嘴26、设置在第二分离塔25内的第二单流体喷嘴27、第一电动调节挡板28、第二电动调节挡板29、第一风机30、第二风机31、第一集灰器32、第二集灰器33；所述第一分离塔24的进水口与纳滤装置21的浓水侧连接，所述第一分离塔24的进气口一路通过第一风机30和第一电动调节挡板28与空气预热器3前烟道相连，另一路通过第一风机30与空气预热器3后烟道相连，所述第一分离塔24的进气口与第一风机30之间的烟道上设有第一集灰器32；所述第二分离塔25进水口与反渗透装置22的浓水侧连接，所述第二分离塔25的进气口一路通过第二风机31和第二电动调节挡板29与空气预热器3前烟道相连，另一路通过第二风机31与空气预热器3后烟道相连，所述第二分离塔25的进气口与第二风机31之间的烟道上设有第二集灰器33。尾气系统中，锅炉1燃烧生成的烟气依次通过脱硝反应器2、空气预热器3、低温冷却器4、干式电除尘器5、引风机6、脱硫吸收塔7、湿式电除尘器8、低温加热器9、烟囱10。其中，锅炉1用于煤燃烧，生成烟气。脱硝反应器2脱除烟气中的NOx。空气预热器3、低温冷却器4、低温加热器9为换热设备。干式电除尘器5、湿式电除尘设备8去除烟气中的灰尘。引风机6将烟气吸出炉膛。脱硫吸收塔7主要脱除烟气中的SO₂。烟气从烟囱10排出。烟气经过空气预热器3，烟气会发生较大的变化，烟气在空气预热器3前的温度为527K-627K，空气预热器3后的温度423K-453K，空气预热器3前的烟气可以为烟气换热系统提供更多的热量。

废水系统中，脱硫吸收塔7产生的废水依次经过废水初沉池11、氧化箱12、中和除硬箱13、反应箱14、絮凝箱15、废水澄清池16、盐酸加药箱17、清水池18、多介质过滤器19、中间水箱20、纳滤装置21、反渗透装置22、脱硫工艺水箱23。其中，废水初沉池11通过对废水静置，使得悬浮物沉淀，除去水中的悬浮物，进而实现对脱硫废水进行初步处理。氧化箱12除去水中还原性物质，降低COD数值。中和除硬箱13调节水的pH值，降低水的硬度。反应箱14除去水中重金属离子。絮凝箱15除去水中悬浮物。废水澄清池16收集处理后的废水，并且收集污泥用于后续处理。盐酸加药箱17调节水的pH值，使pH显中性。清水箱18收集清水。多介质过滤器19进一步去除水中杂质保证纳滤装置的进水水质。中间水箱20收集多介质过滤器19过滤后的水，此时水中剩下的溶质基本为Na₂SO₄和NaCl，收集后的水可以作为多介质过滤器19的反洗水，冲洗后的水进入氧化箱12进行处理。纳滤装置21过滤中间水箱20的出水，经过纳滤装置21的水分为两部分，一部分为淡水，主要溶质为NaCl，一部分为浓水，主要溶质为Na₂SO₄。反渗透装置22过滤纳滤装置21的淡水出水，经过反渗透装置22的也分为两部分，一部分为淡水，几乎不含溶质，一部分为浓水，主要溶质为NaCl。脱硫工艺水箱23用于收集反渗透装置的淡水，收集的淡水用于脱硫和湿式电除尘器的工艺水。

氧化箱12放在中和除硬箱13前，由于废水在中和前显酸性(脱硫废水pH值一般低于6.0，呈现弱酸性)，在酸性条件下通过添加NaClO，利用酸性条件下的NaClO的氧化性强，可以很好地脱除水中的还原性物质，显著降低其COD值。中和除硬箱13添加NaOH调节pH，Ca²⁺、Mg²⁺和一些重金属离子会生成难溶的氢氧化物沉淀，还添加Na₂CO₃与废水中的Ca²⁺、Mg²⁺离子和大部分的重金属离子生成难溶的碳酸盐沉淀，如CaCO₃、MgCO₃等，由于生成的盐疏松多孔具有很好的吸附性，因而实现通过同时添加NaOH和Na₂CO₃更好地将水中的离子分离出来。反应箱14添加有机硫和絮凝剂，使得在中和除硬箱13中的一些不能以氢氧化物沉淀的重金属与有机硫化合形成难溶的化合物，以固体形式沉淀出来，并加入絮凝剂使水中的沉淀物形成易于沉降的大颗粒絮凝物。絮凝箱15添加絮凝剂和助凝剂，加快悬浮物絮凝、提高絮凝效果。多介质过滤器19为一种或几种过滤介质组成，废水在一定的压力下通过一定厚度的粒状或非粒材料，可以有效地去除废水中杂质，其通过进一步过滤清水中的悬浮物和难溶固废物，过滤后的水有利于后部设备进一步处理。纳滤装置21和反渗透装置22由于膜的选择透过性，可以选择性的透过特定的溶质，从而将一、二价盐进行分离；具体来说，纳滤装置21利用膜的选择透过性，中间水箱20的清水进入纳滤装置21分成两部分，一部分为Na₂SO₄为主要溶质的纳滤浓水，另一部分为NaCl为主要溶质的纳滤淡水。反渗透装置22利用膜的选择透过性，将纳滤装置21送来的纳滤淡水分成两部分，一部分为NaCl为主要溶质的反渗透浓水，另一部分为含有极少量溶质的反渗透淡水。

烟气换热系统中，尾气系统产生的烟气和废水系统产生的溶液在脱硫废水双子塔的第一、二分离塔24、25中进行换热，第一分离塔24、第二分离塔25为换热提供场所，并且收集结晶盐。其中，第一、二单流体喷嘴26、27使得进入的Na₂SO₄溶液和NaCl溶液雾化。第一、二电动调节挡板28、29引入部分空气预热器3前的高温烟气。第一、二风机30、31将烟气分别引入第一、二分离塔24/25内。第一、二集灰器32、33除去烟气中的灰尘。

经过纳滤装置21和反渗透装置22后浓水端的压力会很高，较大的出口压力使溶液的雾化粒径很小，因此第一、二单流体喷嘴26、27可以很好的使得喷入的溶液完全雾化，雾化后的溶液可以达到较好的水粒径，从而使得进入分离塔内的溶液快速蒸发。第一、二电动调节挡板28、29的作用是当空气预热器3后的烟气温度较小不足以使得进入分离塔内的溶液蒸发，引入部分空气预热器3前的高温烟气用于蒸发进入分离塔内的溶液。具体而言，第一、二分离塔24、25进水口分别与纳滤的浓水侧和反渗透浓水侧连接，通过单流体喷嘴喷出；第一、二分离塔24、25底部通入空气预热器3后的烟气分别对顶部进入的纳滤浓水和反渗透浓水进行加热，当锅炉1在低负荷运行时空气预热器3后的烟气温度会降低，此时打开第一、二电动调节挡板28、29，使空气预热器3前的部分高温烟气进入塔内进行换热，进入塔内的溶液完全蒸干，通过分离塔底部设置的料斗分别收集蒸发生成的固体盐(Na₂SO₄和NaCl固体盐)。此外，空气预热器3前后烟气中含有一定量的灰尘，灰尘的引入会对分离塔内蒸发生成的固体形成污染，因此增设第一、二集灰器32、33用于提前处理掉烟气中的灰尘，从而使得进入分离塔内的烟气保持洁净。由于经过烟气换热系统后，烟气的温度、压力、灰分等性质发生变化，此时分离塔烟气排放口可根据烟气的性质选择合适的排放位置，排放口设置在空气预热器3和脱硫吸收塔7之间的烟道上的某一位置。

以上对本实用新型的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本实用新型并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本实用新型的实质内容。