脱硫废水处理系统及自动化废水处理系统的制作方法

本实用新型涉及工业废水处理领域，尤其是涉及一种脱硫废水处理系统及自动化废水处理系统。
背景技术：
：近年来脱硫废水排放问题受到全世界的广泛关注，我国2006年颁布的《火电厂石灰石-石膏湿法脱硫废水水质控制指标》(DL/T997—2006)中虽未对硫酸根和氯离子等排放标准做出要求，但采用传统工艺处理的脱硫废水已不允许直接排放，所以亟待研究脱硫废水的处理新工艺。目前我国脱硫废水的处理工艺主要有常规物理化学沉淀法、化学沉淀-微滤膜法、多级过滤+反渗透法。由于脱硫废水水质较差，反渗透及预处理工艺需要添加药剂对脱硫废水中易结垢物质(硫酸钙)进行处理，成本高，尚未得到推广。此外，对于其他技术如离子交换和人工湿地也进行了大量探讨，但成功的前景似乎不大。综上所述，该行业仍然在寻找一个可靠的和高性能的脱硫废水处理技术。技术实现要素：本实用新型的目的在于提供一种脱硫废水处理系统，以解决现有技术中存在的问题。本实用新型提供的脱硫废水处理系统，包括防结垢预热系统、蒸发结晶系统、MVR蒸汽压缩系统和母液处理系统；所述防结垢预热系统用于将脱硫废水进行换热升温，提升到符合进入蒸发结晶系统的温度，并且确保脱硫废水中的硫酸钙在预热过程中不会结垢；所述蒸发结晶系统用以对升温的脱硫废水蒸发及过饱和浓缩，以产生结晶，并分离混盐结晶和母液；所述MVR蒸汽压缩系统用以对蒸发结晶系统提供蒸汽，并接收所述蒸发结晶系统中脱硫废水蒸发过程中产生的二次蒸汽，并提升二次蒸汽的温度和压力作为加热源提供给蒸发结晶系统循环使用；所述母液处理系统用以对所述蒸发结晶系统排出的母液进行催化电解以去除母液中的部分COD，并进行二次分离混盐结晶和母液，经母液处理系统排出的母液输出至蒸发结晶系统进行再循环处理。进一步的，所述防结垢预热系统包括列管式换热器和氧化锆循环系统，所述氧化锆循环系统与列管式换热器通过管道连通；所述氧化锆循环系统能够排出氧化锆颗粒与脱硫废水在管道中混合，混合物料在列管式换热器中不规则流动，与管壁产生摩擦碰撞，以减缓硫酸钙结垢成分在壁面上的吸附沉积。进一步的，所述蒸发结晶系统包括一级强制循环加热器、二级强制循环加热器、两级强制循环蒸发器、强制循环结晶器、稠厚器、离心机、母液罐和母液回流泵；所述一级强制循环加热器用以对防结垢预热系统排出的混合物料进行加热，并将物料输送至强制循环蒸发器，所述两级强制循环蒸发器完成脱硫废水浓缩，经所述两级强制循环蒸发器排出的浓缩脱硫废水输送至二级强制循环加热器进行加热，将加热后的原液输送至强制循环结晶器，所述强制循环结晶器完成过饱和浓缩产生结晶，由调节阀与开关阀控制输送到稠厚器，将母液和晶浆进行分离，然后进入离心机分离出混盐结晶，离心后的母液一部分输送至母液罐内，再经母液回流泵输送至二级强制循环加热器进行换热后输送至强制循环结晶器中进行再循环处理，离心后的母液另一部分母液输送至母液处理系统中。进一步的，所述两级强制循环蒸发器用于将1％固含量的脱硫废水浓缩至28％固含量。进一步的，所述MVR蒸汽压缩系统包括蒸汽压缩机、驱动变频电机和变频器；所述蒸汽压缩机与两级强制循环蒸发器、强制循环结晶器相连通，所述两级强制循环蒸发器、强制循环结晶器产生的二次蒸汽通过管道进入蒸汽压缩机中，所述蒸汽压缩机对二次蒸汽做功，提升蒸汽温度，然后将蒸汽输送至一级强制循环加热器和二级强制循环加热器，以实现二次蒸汽的潜热的循环利用。进一步的，还包括冷凝水罐，所述两级强制循环蒸发器、强制循环结晶器排出的冷凝水通过管道输入至冷凝水罐，由冷凝水罐将冷凝水输送至防结垢预热系统中，对脱硫废水进行换热。进一步的，所述母液处理系统包括催化电解装置、列管式预热器、单效强制循环结晶器，稠厚器、离心机、母液罐和母液回流泵、强制循环加热器；经所述蒸发结晶系统排出的一部分母液通过泵输送至催化电解装置进行电解并在催化剂的作用下去除部分COD，再经过列管式预热器换热后输送至单效强制循环结晶器中，采用蒸汽加热方式对母液蒸发结晶，蒸发的蒸汽一部分回收利用进入热泵，另一部分进入列管式预热器，结晶体通过离心机将混盐分离，离心后的母液输送至母液罐中，通过母液回流泵输送至强制循环加热器，经所述强制循环加热器加热后的母液输送至单效强制循环结晶器进行再循环处理。进一步的，单效强制循环结晶器排出的蒸汽分别输送至列管式预热器和热泵中，通过热泵为强制循环加热器提供蒸汽。进一步的，所述两级强制循环蒸发器、强制循环结晶器的输出管路上分别连通有石膏分离器。本实用新型提供的一种自动化废水处理系统，包括自动化控制设备以及如上所述的脱硫废水处理系统，所述自动化控制设备对所述脱硫废水处理系统中各个设备进行控制以及监控。基于上述技术方案脱硫废水处理系统，包括防结垢预热系统、蒸发结晶系统、MVR蒸汽压缩系统和母液处理系统；利用防结垢预热系统对脱硫废水进行换热升温，并且确保硫酸钙在预热过程中不会结垢，保障系统热平衡；蒸发结晶系统用以对升温的脱硫废水蒸发浓缩，并进行过饱和浓缩以产生结晶，并分离混盐结晶和母液；MVR蒸汽压缩系统用以对蒸发结晶系统提供蒸汽，并接收蒸发结晶系统中脱硫废水蒸发过程中产生的二次蒸汽，并提升二次蒸汽的温度和压力作为加热源提供给蒸发结晶系统循环使用；母液处理系统用以对所述蒸发结晶系统排出的母液进行电解并在催化剂的作用下去除部分母液中的COD，并进行二次分离混盐结晶和母液，经母液处理系统排出的母液输出至蒸发结晶系统进行再循环处理，达到可靠的和高性能的脱硫废水处理过程。附图说明为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，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为本实用新型实施例提供的电厂脱硫废水处理方法的流程图；图2为本实用新型实施例提供的脱硫废水处理系统的流程图；图3为本实用新型实施例提供的脱硫废水处理系统的防结垢预热系统、蒸发结晶系统和MVR蒸汽压缩系统的流程图；图4为本实用新型实施例提供的脱硫废水处理系统的母液处理系统的流程图。具体实施方式下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。下面列表为某电厂脱硫废水的水质表：序号项目单位含量备注1pH8～92色度(稀释倍数)163悬浮物(SS)mg/L≤704化学需氧量(COD)mg/L350～4505氨氮mg/L15～306硫化物mg/L——低于检测限7氟化物mg/L92～1708氯根离子(Cl-)mg/L～68009硫酸根离子(SO42-)mg/L～3000010全硅(SiO2)mg/L10～2011钠离子(Na+)mg/L1260～138012钙离子(Ca2+)mg/L500～80013镁离子(Mg2+)mg/L3580～700014总铁(Fe)mg/L2～515总铜(Cu)mg/L0.11～0.2016总汞(Hg)mg/L0.001～0.00517总镉(Cd)mg/L0.2318总铬(Cr)mg/L0.028～0.14719总砷(As)mg/L0.0006～0.000820总铅(Pb)mg/L～1.621总镍(Ni)mg/L≤1.022总锌(Zn)mg/L～0.1623TDSmg/L20000～3000024含固量％≤125硝酸盐mg/L300～50025重碳酸盐mg/L0～2.9从表中主要反映了如下信息：阴离子主要是SO42-和Cl-。阳离子主要是Mg、Ca和Na。脱硫废水中主要盐分为硫酸镁、硫酸钙、氯化镁和氯化钙以及少量的钠盐和硝酸盐。TDS≤1％，固含量很低。pH：8～9。COD：350～450ppm。通过对该脱硫废水进行分析，由于脱硫废水的原水中含有硫酸钙，硫酸钙具有逆溶解性，升温后，硫酸钙易结晶，结晶物易附着在加热列管上，降低传热效率，破坏系统的热平衡。因此，本实用新型提供了如下脱硫废水处理方法。请参照图1，该方法包括以下步骤：步骤1，防结垢预热，利用防结垢预热系统对脱硫废水进行换热升温，并且确保硫酸钙在预热过程中不会结垢；步骤2，蒸发浓缩，利用强制循环蒸发器将脱硫废水进行浓缩；具体是利用两级强制循环蒸发器将1％固含量的脱硫废水浓缩至28％固含量；其中，第一级强制循环蒸发器将1％固含量的脱硫废水浓缩至3.1％固含量；第二级强制循环蒸发器将3.1％固含量的脱硫废水浓缩至28％固含量。步骤3，蒸发结晶，利用强制循环结晶器将28％固含量的浓缩液蒸发至过饱和，使混盐晶体析出，并通过离心机将结晶体(混盐)和母液分离；步骤4，催化电解，将经高倍浓缩的COD进行催化氧化，使浓缩母液中大部分COD分解成水和二氧化碳，以降低浓缩母液的COD至200ppm以下；步骤5，单效蒸发结晶，利用单效强制循环蒸发结晶器，将母液浓缩至过饱和，析出混盐并通过离心机分离出结晶体和母液，离心后的母液再返回单效强制循环蒸发结晶器进行再循环。此外，在强制循环结晶器中投放有固体石膏颗粒，采用石膏晶种法使母液中的Ca2+和SO2-4凝聚在固体石膏颗粒上并结晶析出，以避免硫酸钙产生结垢。利用晶种结构与垢物相同，晶体表面对垢物的亲和力较结晶器材料壁面大，使浓缩液中析出的硫酸钙分子优先附着在悬浮的硫酸钙晶体颗粒上，而足够数量的晶种，提供了极大的晶体表面，使浓缩液中硫酸钙的过饱和度及时消除，从而避免硫酸钙在壁面上的成核及生长，提高强制循环结晶器使用寿命。请参照图2至图4，本实用新型针对上述处理方法提供了一种脱硫废水处理系统，该包括防结垢预热系统、蒸发结晶系统、MVR蒸汽压缩系统和母液处理系统；所述防结垢预热系统用于将脱硫废水进行换热升温；将脱硫废水提升到符合进入蒸发结晶系统的温度，并且确保硫酸钙在预热过程中不会结垢；所述蒸发结晶系统用以对升温的脱硫废水蒸发浓缩，并进行过饱和浓缩以产生结晶，并分离混盐结晶和母液；所述MVR蒸汽压缩系统用以对蒸发结晶系统提供蒸汽，并接收所述蒸发结晶系统中脱硫废水蒸发过程中产生的二次蒸汽，并提升二次蒸汽的温度和压力作为加热源提供给蒸发结晶系统循环使用；所述母液处理系统用以对所述蒸发结晶系统排出的母液进行电解并在催化剂的作用下去除部分母液中的COD，并进行二次分离混盐结晶和母液，经母液处理系统排出的母液输出至蒸发结晶系统进行再循环处理。具体的：请参照图3，所述防结垢预热系统包括列管式换热器和氧化锆循环系统，所述氧化锆循环系统与列管式换热器通过管道连通；所述氧化锆循环系统排出氧化锆颗粒与脱硫废水在管道中混合，混合物料在列管式换热器中流动，减缓污垢成分在壁面上的吸附沉积，增大对流传热系数。硫酸钙结垢的问题是本水处理中面临的最大问题，它关系到工艺路线运行的可行性和可靠性。由于脱硫废水的原水中含有硫酸钙，硫酸钙具有逆溶解性，升温后，硫酸钙易结晶，结晶物很容易附着在加热列管上，降低传热效率，破坏系统的热平衡。针对该脱硫废水的水质分析，为了减少运行成本和降低投资成本，本技术方案不采用双碱法去除钙镁的传统方法，而是在预热阶段采用防结垢预热技术，确保了在预热阶段换热器不结垢。本申请的预热部分利用氧化锆循环系统与列管式换热器相结合的技术，物料进入预热器(列管式换热器)前与氧化锆颗粒(φ1mm)混合，物料在列管中流动，析出的硫酸钙晶体与氧化锆固体颗粒之间发生摩擦、碰撞，固体颗粒与管壁之间也将发生摩擦、碰撞等现象，而且固体颗粒在换热管壁面附近的跳动，加大了对流动边界层的扰动，能防止或减缓污垢成分在壁面上的吸附沉积，具有清洁和防垢作用，同时固体颗粒与换热管壁的摩擦、碰撞将破坏流体流动的边界层，降低对流传热的热阻，增大对流传热系数。请参照图3，所述蒸发结晶系统包括一级强制循环加热器、二级强制循环加热器、两级强制循环蒸发器、强制循环结晶器、稠厚器、离心机、母液罐和母液回流泵；所述一级强制循环加热器用以对防结垢预热系统排出的混合物料进行加热，并将物料输送至两级强制循环蒸发器，其中，第一级强制循环蒸发器将1％固含量的脱硫废水浓缩至3.1％固含量；第二级强制循环蒸发器将3.1％固含量的脱硫废水浓缩至28％固含量，经两级经所述强制循环蒸发器排出的28％的原液输送至二级强制循环加热器进行加热，将加热后的物料输送至强制循环结晶器，所述强制循环结晶器完成过饱和浓缩产生结晶，在蒸发结晶系统中，控制溶液的过饱和度是最关键的，确保结晶颗粒在介稳区逐步长大，达到设定的密度后，由调节阀与开关阀控制输送到稠厚器，将母液和晶浆进行分离，提高晶浆的固液比(50％)，然后进入离心机分离出约5％含水量的混盐结晶，离心后的一部分母液输送至母液罐内，再经母液回流泵输送至二级强制循环加热器进行换热后输送至强制循环结晶器中进行再循环处理。另一部分母液输送至母液处理系统中进行处理。其中，当母液罐的母液COD达到一定量时，必须往蒸发结晶系统外部排放，以保证系统热平衡，确保蒸发结晶系统稳定运行。此外，该系统中采用石膏晶种法解决硫酸钙在强制循环结晶器中结垢的问题。基于同种物质的亲合力大于异种物质的亲合力这一原理，将固体石膏小颗粒均匀地分散在强制循环结晶器中，水中的Ca2+和SO2-4首先凝聚在固体石膏晶核上，结晶析出。然后通过石膏分离器对母液中的石膏晶体进行分离。优选地，在两级强制循环蒸发器、强制循环结晶器的输出管路上分别连通有石膏分离器，用以对系统管路中的石膏颗粒进行分离。所述MVR蒸汽压缩系统包括蒸汽压缩机、驱动变频电机和变频器；所述蒸汽压缩机与两级强制循环蒸发器、强制循环结晶器相连通，两级强制循环蒸发器、强制循环结晶器产生的二次蒸汽通过管道进入蒸汽压缩机中，所述蒸汽压缩机对二次蒸汽做功，提升蒸汽温度，然后将蒸汽输送至一级强制循环加热器和二级强制循环加热器，以实现二次蒸汽的潜热的循环利用。蒸汽压缩机对二次蒸汽做功压缩后，出口蒸汽的温度和压力均得到提升，温度由70℃升高到84℃，作为加热源循环使用。由于物料在蒸发浓缩过程中沸点逐渐升高，在综合分析能耗以及设备投资基础上，本方案采用高速离心蒸汽压缩机，提供的压缩温升为14℃，可以克服8℃的沸点升高，且运行稳定有保证，能耗也较低。该系统还包括冷凝水罐，两级强制循环蒸发器、强制循环结晶器排出的冷凝水通过管道输入至冷凝水罐，由冷凝水罐将冷凝水输送至防结垢预热系统中，对脱硫废水进行换热。由于蒸发结晶系统中的离心机分离出来的母液为高COD饱和混盐母液，其主要成分为硫酸镁饱和溶液、氯化镁和氯化钙溶液。由于氯化镁和氯化钙的沸点较高，蒸发结晶系统采用的MVR蒸发技术不能处理这样的废水。因此，本方案采用母液处理系统对母液进行处理(即催化电解工艺和单效蒸汽蒸发的组合工艺)，达到“零排放”的要求。请参照图4，所述母液处理系统包括催化电解装置、列管式预热器、单效强制循环结晶器，稠厚器、离心机、母液罐和母液回流泵、强制循环加热器；经所述蒸发结晶系统排出的一部分母液通过泵输送至催化电解装置进行电解并在催化剂的作用下去除部分COD，再经过列管式预热器换热后输送至单效强制循环结晶器中，采用蒸汽加热方式，蒸发的蒸汽一部分回收利用进入热泵，另一部分进入管式预热器，结晶体通过离心机将混盐分离，离心母液输送至母液罐中，通过母液回流泵输送至强制循环加热器，经所述强制循环加热器加热后的母液输送至单效强制循环结晶器进行再循环处理。优选地，单效强制循环结晶器排出的蒸汽分别输送至列管式预热器和热泵中，通过热泵为强制循环加热器提供蒸汽。优选地，本方案中采用的强制循环结晶器，筒体高度设置为6米，蒸发温度设置为70度，材质为TA复合材质。考虑到钙镁离子较高，防止钙镁离子在蒸发系统的蒸发管内结垢，因此设计低温蒸发温度为70度。其优点介绍如下：a)有效体积大，有利于料液过饱和度的消除和晶体的成长，产品粒度大；b)采用底部切线进料的方式，对盐晶进行浮洗，到达液面料液的过饱和度基本消失，结晶蒸发器的内壁不易结盐块，因而出现块盐堵管概率少，运行周期长；c)结晶器内料液短路温度损失小，有效传热温差增大，蒸发强度高；d)循环系统阻力小，循环泵扬程低，动力消耗少而达到节能降耗目的。优选地，强制循环加热器的设计对于强制循环稳定蒸发至关重要，结构是否合理，循环量的大小是否合适直接影响蒸发效果。本设计换热管全部采用TA2钛合金管，以保证设备的耐用性。另外，本实用新型还提供了一种自动化脱硫废水处理系统，本系统采用高度智能化的自动化控制设备对上述的脱硫废水处理系统中的各个部分设备进行控制以及监控。该系统控制的模式分为现场控制和远程控制两种模式，控制方式分为上位手动、上位自动两种方式。现场控制可以通过触摸屏进行自动、手动控制，远程监控机也可以进行自动、手动控制。控制中心，主要是实时检测马达、各种泵、电动阀、流量、温度、压力、液位等相关工作参数的信号，确定各部分的工作状态，以达到预热、蒸发、清洗排空、停机等自动操作的目的。MVR蒸发系统控制中心通过自动报警保护系统设备不受损坏，保持系统的动态平衡。上位机监控系统采用的是德国西门子WinCC监控组态软件，通过此组态软件实现强大组态功能：最合理的完成整个项目总系统图、工艺流程画面、控制流程总图等多窗口显示；实时监控动态工艺流程、设备运行状态、过程参数、各个独立控制站的状态显示；实现手动和自动控制两种方式；系统各个报警及事件的自动提示、记录、查询和报警等；实时趋势、历史趋势等趋势查看；相关数据在线打印等，所有信息全部存储的上位机的存储器内。下位机控制系统采用德国西门子S7-300系统，该系列PLC是德国西门子推出的具有中、大规模的程序存储容量和数据结构的自动化平台。作为工厂自动化和过程自动化领域最理想的自动化平台，它具有最佳的执行速度实现对现场设备的快速控制，强大的通信功能便于大型系统的组网控制，易于实现与其他设备的连接；强大的编程调试软件可以高效的实现通讯、PID调节、各种控制运算等功能。本项目控制系统通过PLC的以太通讯端口与变频器通讯，采用PID控制模式，精密控制压缩机驱动电机的转速；设置手动、自动两种控制方式分别用于手动检修设备和系统自动运行；实现进料预热、蒸发、排空和清洗等全自动功能。最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。当前第1页1 2 3