低镁脱硫废水零排放处理系统及方法与流程

本发明涉及废水处理技术领域，尤其涉及一种低镁脱硫废水零排放处理系统及方法。

背景技术：

为去除烟气中的二氧化硫，我国90％以上的燃煤电厂采用石灰石石膏湿法脱硫工艺。电厂各类废水常作为脱硫系统工艺水，因此脱硫系统产生的脱硫废水是电厂的末端废水，具有含盐量高、钙镁硬度高、重金属离子种类多等特点。受煤质及石灰石品质的影响，脱硫废水分为高镁、低镁两类。由于水资源再利用与环境保护问题日益突出，脱硫废水零排放处理成为趋势。

目前，脱硫废水零排放处理主流工艺路线包括软化加药、膜处理、蒸发结晶。膜与蒸发设备对进水要求为软化水，目前工程上预处理软化均采用三联箱法，加入石灰、碳酸钠等，石灰用于去除镁离子，碳酸钠用于去除钙离子。当加入石灰去除镁离子的同时，也生成了等量的钙离子，因此无论是低钙高镁还是低镁高钙的脱硫废水，用于去除钙硬的碳酸钠药剂均用量大，又因为纯碱成本很高，因此预处理软化加药成本中70-80％的来源于碳酸钠。由于脱硫废水硬度高，因此药剂成本也是零排放处理工艺的主要成本。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题在于，针对上述现有技术的缺陷，提供一种低镁脱硫废水零排放处理系统及低镁脱硫废水零排放处理方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种低镁脱硫废水零排放处理系统，包括对低镁脱硫废水进行预处理的调节池、用于低镁脱硫废水在其中进行软化处理的反应池、用于软化后的低镁脱硫废水在其中澄清处理的澄清池、对澄清处理后获得的澄清液进行过滤处理的微滤装置、对过滤处理后获得的滤液进行离子交换处理的树脂装置、对离子交换处理获得的产水进行分盐提纯处理的纳滤装置、对纳滤装置的产水进行蒸发浓缩和结晶处理的二级mvr蒸发装置；

所述调节池、反应池、澄清池、微滤装置、树脂装置、纳滤装置以及二级mvr蒸发装置依次连接；所述澄清池的底部接有污泥管道连接脱硫系统的石膏脱水单元，将所述澄清池内的污泥输送至所述石膏脱水单元。

优选地，所述低镁脱硫废水零排放处理系统还包括往所述反应池加入石灰、硫酸钠、有机硫、絮凝剂和助凝剂的加药装置。

优选地，所述反应池包括三个依次连通的第一隔间、第二隔间和第三隔间，所述第一隔间、第二隔间和第三隔间内分别设有搅拌器；

所述加药装置包括往所述第一隔间加入石灰的第一加药单元，往所述第二隔间加入硫酸钠的第二加药单元，分别往所述第三隔间加入有机硫、絮凝剂和助凝剂的第三加药单元、第四加药单元和第五加药单元。

优选地，所述第二加药单元包括硫酸钠粉仓、设置在所述硫酸钠粉仓下方的用于接入硫酸钠和配药液的硫酸钠配药罐、螺杆泵、连接在所述硫酸钠配药罐的底部出口和所述螺杆泵的入口之间的第一输药管道；

所述螺杆泵的出口通过第二输药管道连通所述第二隔间。

优选地，所述第二加药单元还包括连接在所述硫酸钠配药罐中部或上端与所述第二输药管道之间的反冲管道；所述硫酸钠配药罐、第一输药管道、螺杆泵和反冲管道相连通形成一个反冲循环管路，对硫酸钠和配药液进行搅拌混合，使硫酸钠充分溶解在配药液中。

优选地，所述纳滤装置还通过浓水管道连通所述反应池的第二隔间，将其分盐提纯后的浓水输送至所述第二隔间内，为所述第二隔间提供二价硫酸根离子。

优选地，所述调节池包括池体以及设置在所述池体内的搅拌器；所述搅拌器采用双曲面搅拌器。

优选地，所述微滤装置采用管式微滤膜，所述微滤装置的滤液中悬浮物浓度<1mg/l。

优选地，所述树脂装置采用螯合树脂；所述树脂装置的产水中钙离子浓度<10mg/l。

优选地，所述纳滤装置采用硫酸根截流率高于98％的纳滤膜。

优选地，所述二级mvr蒸发装置包括一级mvr蒸发浓缩装置和二级mvr蒸发结晶装置；所述一级mvr蒸发浓缩装置的接入端连接所述纳滤装置，接收来自所述纳滤装置的产水并进行蒸发浓缩处理；所述二级mvr蒸发结晶装置的接入端连接所述一级mvr蒸发浓缩装置的输出端，对所述一级mvr蒸发浓缩装置的产水进行蒸发结晶处理，获得氯化钠结晶盐和蒸发冷凝水。

本发明还提供一种低镁脱硫废水零排放处理方法，包括以下步骤：

s1、对低镁脱硫废水进行预处理，使低镁脱硫废水固液均匀；

s2、对预处理后的低镁脱硫废水进行软化处理，去除其中的镁硬、钙硬以及重金属离子；

s3、对软化处理后的低镁脱硫废水进行澄清处理，获得澄清液；澄清处理后积聚的污泥输送至脱硫系统的石膏脱水单元，作为石膏产品资源化利用；

s4、对所述澄清液依次进行微滤和离子交换处理，去除剩余钙硬；

s5、对离子交换处理后的产水进行分盐提纯处理，获得纳滤产水；

s6、将所述纳滤产水进行蒸发浓缩和蒸发结晶处理，获得氯化钠结晶盐和蒸发冷凝水。

优选地，步骤s2包括以下步骤：

s2.1、往所述低镁脱硫废水中加入石灰并搅拌均匀，石灰与所述低镁脱硫废水中的镁离子生成氢氧化镁沉淀以去除镁硬；

s2.2、往所述低镁脱硫废水中加入硫酸钠并搅拌均匀，硫酸钠与所述低镁脱硫废水中的钙离子生成硫酸钙沉淀以去除钙硬；

s2.3、往所述低镁脱硫废水中加入有机硫、絮凝剂和助凝剂并搅拌均匀，以去除所述低镁脱硫废水中的重金属离子、发生絮凝沉淀。

本发明的有益效果：采用预处理、软化除硬、纳滤分盐提纯、mvr蒸发结晶处理对低镁脱硫废水进行处理，最终产生可回用的蒸发冷凝水和氯化钠结晶盐，实现低镁脱硫废水的零排放。

另外，通过硫酸钠药剂代替碳酸钠药剂，配合离子交换树脂除硬，降低软化加药成本近80％，无需污泥处置系统及二级反应池、澄清池，减少工艺流程及设备投资。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是本发明一实施例的低镁脱硫废水零排放处理系统的连接结构示意图；

图2是本发明一实施例的低镁脱硫废水零排放处理系统中第二加药单元的结构示意图。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。

如图1所示，本发明一实施例的低镁脱硫废水零排放处理系统，适用于镁离子浓度低于2000mg/l的脱硫废水，该处理系统包括通过管道依次连接并对低镁脱硫废水依次进行处理的调节池10、反应池20、澄清池30、微滤装置40、树脂装置50、纳滤装置60以及二级mvr蒸发装置70。

其中，调节池10用于对低镁脱硫废水进行预处理，使其固液均匀。反应池20用于低镁脱硫废水在其中进行软化处理，去除其中的镁硬、钙硬以及重金属离子等。澄清池30用于软化后的低镁脱硫废水在其中澄清处理，获得澄清液。微滤装置40对澄清处理后获得的澄清液进行过滤处理，滤去其中的悬浮物等，获得悬浮物浓度<1mg/l的滤液。树脂装置50对过滤处理后获得的滤液进行离子交换处理，去除剩余钙硬，使树脂装置50的产水中钙离子浓度<10mg/l。纳滤装置60对离子交换处理获得的产水进行分盐提纯处理，提高产水氯化钠纯度。二级mvr蒸发装置70对纳滤装置60的产水进行蒸发浓缩和蒸发结晶处理，以获得氯化钠结晶盐和蒸发冷凝水。

具体地，调节池10包括池体11以及设置在池体11内的搅拌器12；搅拌器12用于对池体11内的低镁脱硫废水进行搅拌，使其固液均匀而不易沉降。该搅拌器12优选双曲面搅拌器，可只设置一个，较于需要布置多个的桨叶搅拌器，双曲面搅拌器适用于大型水池，有效消除搅拌死角，搅拌更均匀，能耗更低。

反应池20用于低镁脱硫废水在其中进行软化处理，主要通过往低镁脱硫废水中加入药剂除硬等，控制反应池20出水的镁离子浓度<10mg/l、钙离子浓度<1000mg/l。反应池20内通过多个隔板的设置可被分成多个依次相连通的隔间。本实施例中，反应池20内通过两个隔板的设置被分成三个依次连通的隔间，分别为第一隔间21、第二隔间22以及第三隔间23，每一隔间内均设有搅拌器。反应池20通过第一隔间21与调节池10连通，接入来自调节池10的低镁脱硫废水，反应池20通过第三隔间23与澄清池30连通。

根据药剂加入操作，本发明的低镁脱硫废水零排放处理系统还包括往反应池20加入石灰、硫酸钠、有机硫、絮凝剂和助凝剂的加药装置80。

本实施例中，加药装置80包括往第一隔间21加入石灰的第一加药单元81，往第二隔间22加入硫酸钠的第二加药单元82，往第三隔间23加入有机硫的第三加药单元83，往第三隔间23加入絮凝剂的第四加药单元84和往第三隔间23加入助凝剂的第五加药单元85。

在第一隔间21内，低镁脱硫废水与第一加药单元81加入的石灰混合生成氢氧化镁沉淀以去除镁硬。在第二隔间22，低镁脱硫废水与第二加药单元82加入的硫酸钠混合生成硫酸钙沉淀以去除钙硬；该硫酸钠代替传统的碳酸钠，可以去除低镁脱硫废水中大部分的钙硬，成本较于碳酸钠低(是传统碳酸钠药剂成本的20％)。在第三隔间23，低镁脱硫废水与加入的有机硫、絮凝剂和助凝剂混合，有机硫用于去除废水中的重金属离子，絮凝剂和助凝剂促进反应物絮凝沉淀。

进一步地，本实施例中，结合图1、2所示，第二加药单元82可包括硫酸钠粉仓821、设置在硫酸钠粉仓821下方的用于接入硫酸钠和配药液的硫酸钠配药罐822、螺杆泵823、连接在硫酸钠配药罐822的底部出口和螺杆泵823的入口之间的第一输药管道824；螺杆泵823的出口通过第二输药管道825连通反应池20的第二隔间22。

硫酸钠粉仓821可通过管道将硫酸钠送至硫酸钠配药罐822内，硫酸钠配药罐822上方还可通过输液管道接入配药液，例如可连接至二级mvr蒸发装置70，接入二级mvr蒸发装置70产出的蒸发冷凝水，实现产出的蒸发冷凝水的循环利用。在硫酸钠配药罐822内配置完成的硫酸钠药剂在螺杆泵823的驱动下，通过第一输药管道824和第二输药管道825输送至反应池20的第二隔间22。

优选地，第二加药单元82还包括连接在硫酸钠配药罐822中部或上端与第二输药管道825之间的反冲管道826；硫酸钠配药罐822、第一输药管道824、螺杆泵823和反冲管道826相连通形成一个反冲循环管路，对硫酸钠和配药液进行搅拌混合，使硫酸钠充分溶解在配药液中。可以理解地，第一输药管道824、第二输药管道825和反冲管道826等管道上均设有阀门控制通断。

螺杆泵823采用变频方式，可正反转控制。配药时反转启动，采用30-50hz的高频率，将硫酸钠配药罐822内料液从反冲管道826引出，经过螺杆泵823后从第一输药管道824打入硫酸钠配药罐822内，在硫酸钠配药罐822内形成反循环，通过高频率可大流量地反冲搅拌，无需设搅拌器。硫酸钠配药罐822底部为锥形设置，利于结块的元明粉(硫酸钠)沉淀于底部，螺杆泵823反转形成反冲流体时能够快速溶解结块药剂。

加药时螺杆泵823正转启动，采用5-20hz的低频率，满足低流量的加药工作，将硫酸钠药剂通过第二输药管道825输送至反应池20的第二隔间22。

经过软化处理后的废水从第三隔间23输送至澄清池30，在澄清池30中进行澄清处理，澄清池30内采用斜管填充，提高沉淀效率且不易堵塞，沉淀物等被截留在澄清池30内，澄清液则继续输送至下一个装置。另外，澄清池30的底部可通过污泥管道31连接至脱硫系统的石膏脱水单元，澄清池30内积聚的污泥(主要成分为硫酸钙)通过污泥管道31输送至脱硫系统的石膏脱水单元，可作为石膏产品资源化再利用，无需设置污泥压滤脱水单元。

微滤装置40接收来自澄清池30的澄清液，对其进行过滤，进一步去除其中的污泥、悬浮物等物质，获得悬浮物浓度<1mg/l的滤液。微滤装置40采用管式微滤膜，错流过滤，可耐受较高浓度的钙离子，控制出水悬浮物浓度<1mg/l。微滤装置40的底部也可通过污泥管道41连接至脱硫系统的石膏脱水单元，将其中积聚的污泥等物质输送至脱硫系统的石膏脱水单元，可作为石膏产品资源化再利用，无需设置污泥压滤脱水单元。

树脂装置50接收来自微滤装置40的滤液并对其进行离子交换处理，去除剩余钙硬，控制树脂装置50的产水中钙离子浓度<10mg/l。树脂装置50的清洗废水可进一步通过管道51输送至调节池10进行再处理。

作为优选，树脂装置50采用适用于高盐水的螯合树脂；通过该树脂装置50的设置，使得处理系统无需设置二级反应池和二级澄清池，降低设备成本及减少工序。

纳滤装置60接收来自树脂装置50的产水，对其进行分盐提纯处理，可提纯产水氯化钠浓度，保证后续二级mvr蒸发装置70产生高品质的氯化钠结晶盐。优选地，纳滤装置60采用硫酸根截流率高于98％的纳滤膜，对二价硫酸根离子的截流率高于98％，纳滤装置60将处理后获得的产水输送至二级mvr蒸发装置70以进行蒸发浓缩和结晶处理，处理后形成的纳滤浓水由于主要成分是硫酸钠，因此可以作为硫酸钠药剂输送至反应池20，代替加药装置80需要加入的部分硫酸钠药剂，进一步降低加药成本。

纳滤装置60接收的产水的ph为5-10；当产水ph不为5-10时，根据需要加入盐酸或硫酸进行调节，优选盐酸。

为了输送纳滤浓水，纳滤装置60还通过浓水管道61连通反应池20的第二隔间22，将其分盐提纯后的浓水输送至第二隔间22内，为第二隔间22提供二价硫酸根离子。

二级mvr蒸发装置70包括一级mvr蒸发浓缩装置和二级mvr蒸发结晶装置。其中，一级mvr蒸发浓缩装置的接入端连接纳滤装置60，接收来自纳滤装置60的产水并进行蒸发浓缩处理，可加工浓水浓缩至含盐量20％。二级mvr蒸发结晶装置的接入端连接一级mvr蒸发浓缩装置的输出端，对一级mvr蒸发浓缩装置的产水进行蒸发结晶处理，获得氯化钠结晶盐和蒸发冷凝水。

获得的蒸发冷凝水满足gbt50050-2017《工业循环冷却水处理设计规范》间冷开式循环冷却水的要求，可回用于电厂；氯化钠结晶盐经过脱水、干燥得到氯化钠产品盐，满足工业盐(gb/t5462-2015)精制工业盐二级(97.5％)标准，可外售。

本发明的低镁脱硫废水零排放处理方法，采用上述的处理系统实现，参考图1、2，处理方法可包括以下步骤：

s1、对低镁脱硫废水进行预处理，使低镁脱硫废水固液均匀。

该预处理主要在调节池10内进行，完成预处理后的低镁脱硫废水被输送至反应池20以进行软化处理。

s2、对预处理后的低镁脱硫废水进行软化处理，去除其中的镁硬、钙硬以及重金属离子。

该步骤s2进一步可包括以下步骤：

s2.1、往低镁脱硫废水中加入石灰并搅拌均匀，石灰与低镁脱硫废水中的镁离子生成氢氧化镁沉淀以去除镁硬。该步骤在反应池20的第一隔间21进行。

s2.2、往低镁脱硫废水中加入硫酸钠并搅拌均匀，硫酸钠与低镁脱硫废水中的钙离子生成硫酸钙沉淀以去除钙硬。该步骤在反应池20的第二隔间22进行。

s2.3、往低镁脱硫废水中加入有机硫、絮凝剂和助凝剂并搅拌均匀，以去除低镁脱硫废水中的重金属离子、发生絮凝沉淀。该步骤在反应池20的第三隔间23进行。

完成软化处理后的废水被输送至澄清池30进行澄清处理。

s3、对软化处理后的低镁脱硫废水进行澄清处理，获得澄清液。

澄清后积聚的污泥(主要成分为硫酸钙)输送至脱硫系统的石膏脱水单元，可作为石膏产品资源化再利用，无需设置污泥压滤脱水单元，减少设备及其投入成本。

s4、对澄清液依次进行微滤和离子交换处理，去除剩余钙硬。

其中，先通过微滤装置40对澄清液进行过滤，进一步去除其中的污泥、悬浮物等物质，获得悬浮物浓度<1mg/l的滤液。再将滤液输送至树脂装置50进行离子交换处理，去除剩余钙硬，控制树脂装置50的产水中钙离子浓度<10mg/l。树脂装置50的清洗废水可进一步通过管道51输送至调节池10进行再处理。微滤装置40过滤后积聚的污泥等物质也输送至脱硫系统的石膏脱水单元，作为石膏产品资源化再利用。

s5、对离子交换处理后的产水进行分盐提纯处理，获得纳滤产水。

分盐提纯处理通过纳滤装置60实现。纳滤装置60接收来自树脂装置50的产水，对其进行分盐提纯处理，可提纯产水氯化钠浓度，保证后蒸发浓缩、结晶产生高品质的氯化钠结晶盐。

s6、将纳滤产水进行蒸发浓缩和蒸发结晶处理，获得氯化钠结晶盐和蒸发冷凝水。

蒸发浓缩和蒸发结晶处理分别由二级mvr蒸发装置70的一级mvr蒸发浓缩装置和二级mvr蒸发结晶装置实现。获得的蒸发冷凝水满足gbt50050-2017《工业循环冷却水处理设计规范》间冷开式循环冷却水的要求，可回用于电厂；氯化钠结晶盐经过脱水、干燥得到氯化钠产品盐，满足工业盐(gb/t5462-2015)精制工业盐二级(97.5％)标准，可外售。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。