石灰石/石灰-石膏法烟气脱硫废水的处理方法以及系统的制作方法_2

文档序号:9778559阅读:来源:国知局
48]本发明提供的脱硫废水处理方法首次采用了 "石灰/硫酸钠加药沉淀处理+均相单 价离子交换膜电渗析"的组合工艺,该方法通过均相单价离子交换膜从脱硫废水中提取一 价盐(大部分为NaCl),脱硫废水侧的水分不需浓缩,提取的一价盐溶液通过蒸发结晶得到 固体盐、或电解提取的一价盐溶液得到回收产品,均符合工业标准,无需进一步处理即可实 现废物的资源化。本发明提供的脱硫废水处理方法在药剂添加方法也有所改进,采用"石灰 连续投加+硫酸钠间歇投加"的药剂添加方式,可明显节约药剂成本、工艺可控性更强。 [0049]本发明提供的脱硫废水处理系统配合本发明的处理方法,设备简单、投资成本低、 能耗少、可连续、稳定运行。
[0050] 基于此,本发明提供的处理方法以及处理系统具有以下优点:
[0051] (1)整个处理过程实现了零排放,工艺简单、处理效率高。
[0052] (2)实现了废物的资源化,能够直接得到可利用的工业级产品,进一步提升了处理 方法和处理系统的工业价值。
[0053] (3)药剂成本、设备成本、能耗都较低,从而可使整体运行管理成本明显低于现有 工艺的成本。
【附图说明】
[0054]图1为本发明所述处理系统的结构示意图;
[0055] 其中,附图标记说明如下:1、沉淀/澄清单元;2、电渗析单元;3、NaCl产水回收单 元;4、过滤单元;5、调节沉淀单元;6、污泥处理单元;A、脱硫废水进水;B、调节沉淀单元出 水;C、调节沉淀单元污泥;D、药剂;E、沉淀/澄清单元污泥;F、污泥处理单元回水;G、沉淀/澄 清单元出水;H、酸;I、过滤单元出水;J、含NaCl产水;K、含CaSCk浓水;L、蒸发水;M、结晶盐。
【具体实施方式】
[0056]本发明的一个方面提供了一种石灰石/石灰一石膏法烟气脱硫废水的处理方法, 包括以下步骤:
[0057] (1)向待处理的脱硫废水中投加石灰、硫酸钠、重金属沉淀剂、絮凝剂及混凝剂,沉 淀,出水加酸中和;
[0058] (2)将步骤(1)的出水采用均相单价离子交换膜进行电渗析处理,形成含NaCl产水 以及含CaSO4浓水,并分别进行回收。
[0059] 步骤(1)中,重金属沉淀剂、絮凝剂、混凝剂可以选用本领域常见的任意种类,本发 明不做限定,例如,可选用的重金属沉淀剂包括但不限于有机硫TMT15等;可选用的絮凝剂 包括但不限于PAM等;可选用的混凝剂包括但不限于FeClSO 4等。
[0060] 投加石灰后,将发生如下的化学反应:
[0061] C〇2+Ca(OH)2-CaC03 丄+H2O (1)
[0062] Ca (HCO3) 2+Ca (OH) 2^2CaC03|+2H20 (2)
[0063] MgS〇4+Ca(OH)2-2Mg(OH)2 丄+CaS〇4 (3)
[0064] MgCl2+Ca(OH)2^2Mg(OH)2|+CaCl2 (4)
[0065] CaCl2+2F^CaF2|+2Cr (5)
[0066] 2FeCl3+3Ca(0H)2-2Fe(0H)3 丄+3CaCl2 (6)
[0067]从上述反应式可知,投加石灰处理后,废水中会富集CaCl2,因此需投加硫酸钠以 匹配水中的氯离子形成NaCl。
[0068] 步骤(1)中,通过石灰、硫酸钠、TMT15等药剂的投加以及投加药剂后的沉淀,可实 现钙暂硬、镁硬、胶体硅和非胶体硅、重金属、部分有机物等的去除,无需去除钙的永硬;出 水直接进入后续处理段,无需浓缩,因此无结垢风险,也无进一步深度处理之必要,药剂用 量(如硫酸钠、重金属沉淀剂等)可明显减少,因而能降低药剂成本和工艺成本。步骤(1)的 出水由于药剂作用呈碱性,加入常规的盐酸或硫酸进行中和,可送入后续处理流程。步骤 (1)所得的沉淀污泥排出进行污泥处理。
[0069] 步骤(2)中,电渗析的离子交换膜采用均相单价离子交换膜,该膜具有对单价离子 (如NaCl)的高选择透过性,而对二价及多价离子(如硫酸钙)则不具有透过性或极低的透过 性,于是可通过该电渗析膜实现了 NaCl的分离(经步骤(1)处理后,脱硫废水中主要以氯化 钠、硫酸钙为主),形成含NaCl产水以及含CaSO4浓水,由于电渗析膜优异的分离效果,所得 的产水和浓水可分别进行回收,从而实现零排放。
[0070] 本发明的处理方法的步骤(1)中,石灰、硫酸钠可以按照本领域的常规方式添加, 如连续投加。在根据本发明的处理方法的一个实施方式中,石灰的投加方式为连续投加,硫 酸钠的投加方式为间歇投加,如前所述,本发明的处理方法通过投加石灰使脱硫废水中的 MgCl2转变为CaCl2,然后加入硫酸钠使其转变为CaS〇4,硫酸钠的投加是为了匹配CaCl 2,由 于脱硫废水水质的波动性,连续投加硫酸钠以刚好匹配CaCl2在工程上不容易实现,因此本 发明的处理方法将硫酸钠的投加方式改为间歇投加,工程上实施更加方便和操作更加可 靠,而且水中适当留有少量CaCl 2也不会影响脱硫废水处理工艺的运行稳定性。硫酸钠的间 歇投加方式可由本领域技术人员根据实际脱硫废水处理工艺运行情况确定,一般来说,投 加的间歇间隔控制为脱硫废水中CaSO4不达到其饱和结垢状态即可。
[0071]本发明的处理方法的步骤(1)中,重金属沉淀剂的用量少于传统工艺用量,通常的 脱硫废水处理工艺中,废水中的重金属是通过投加石灰初步沉淀去除,然后投加重金属沉 淀剂进一步沉淀去除,以满足排往环境水体的重金属含量要求。本发明的处理方法属于零 排放工艺,没有废水排往环境水体,因此,本发明处理方法中使用的重金属沉淀剂只是用于 去除石灰工艺不能沉淀的其它重金属类物质,因而用量可明显减少,从而可减少工艺成本。 [0072] 本发明的处理方法的步骤(2)中,含NaCl产水可不经处理或经简单处理用作工业 原料。
[0073]在根据本发明的处理方法的一个实施方式中,含NaCl产水可以通过蒸发结晶进行 回收,由于电渗析膜的分离作用,含NaCl产水中的NaCl浓度被浓缩到较高的浓度,蒸发结晶 所得的固体盐可达到GB/T 5462-2003日晒工业盐二级(氯化钠2 92%/水份<6%)标准以 上,实现了固废的资源化再利用。在一个优选的实施方式中,含NaCl产水中的NaCl浓度被浓 缩至120000mg/L以上,由此可尽量减少产水侧的水量,以减少后续蒸发结晶装置的规模和 运行费用。在另一个优选的实施方式中,蒸发结晶同时得到纯净的蒸发水,冷却到60°C以 下,满足电渗析的进水温度要求后,可重新送入电渗析的产水侧作为进水,如此可实现产水 侧的闭式循环。由于电渗透效应,产水侧的水量也会缓慢累积,因此,如果蒸发水水量过多, 也可以外排,或可以送入浓水侧以降低结垢倾向。本发明对于蒸发结晶的工艺不做特别限 定,本领域现有的蒸发结晶工艺即可,包括但不限于机械蒸汽再压缩工艺(MVR)、热力蒸汽 再压缩工艺(TVR)、多效蒸发工艺(MEE)等。
[0074]本发明的电渗析步骤在正常运行情况下可不需要投加阻垢剂,运行费用可以进一 步降低。但是,由于电渗析浓水侧的盐析效应,可能会加大硫酸钙的结垢倾向,此时,可将湿 法脱硫工艺的部分原水补水经过滤后汇入电渗析的浓水侧进水,以对冲盐析效应,也可适 量添加阻垢剂。
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