申請日2017.09.26
公開(公告)日2017.12.15
IPC分類號C02F9/10; C02F103/18; C02F101/20; C02F101/14
摘要
一種脫硫廢水的聯合處理方法，主要包括預處理，COD電解，膜減量化處理和結晶干燥四個步驟，其主要特征在于，經預處理后的脫硫廢水經COD電解，其COD去除率可達到80%以上，繼續經膜減量化濃縮后回收大量產水直接循環利用，之后其濃縮廢水經結晶干燥獲得純度在98%以上的Na2SO4固體鹽。采用本發明的方法，COD處理效率達80%以上，投資和運行成本低，實現了脫硫廢水中無機鹽的高純度回收和重金屬離子的回收，同時實現了廢水的零排放。
權利要求書
1.一種脫硫廢水的聯合處理方法，主要包括預處理，COD電解，膜減量化處理和結晶干燥四個步驟，其主要特征在于，經預處理后的脫硫廢水經COD電解，其COD去除率可達到80%以上，繼續經膜減量化濃縮后回收大量產水直接循環利用，之后其濃縮廢水經過特殊結構結晶干燥獲得純度在98%以上的Na2SO4固體鹽。
2.根據權利要求1所述的方法，其特征是：
A) 預處理;是指通過對脫硫廢水進行預處理，去除鈣鎂離子、重金屬離子和懸浮物;
B)COD電解;是指將經過預處理的脫硫廢水采用COD電解進行深度氧化去除;
C) 膜減量化處理;是指將經COD電解處理后的廢水直接通過膜減量化進行濃縮，分離的產品水直接進行回用;
D) 結晶干燥;是指對膜減量化處理產生的濃縮廢水通過特殊結構結晶干燥獲得純度在98%以上的Na2SO4固體鹽，結晶冷凝水直接回用。
3.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，所述步驟(A)中采用三聯箱法對脫硫廢水進行預處理，向脫硫廢水中投加堿性物質，使其pH 調至8～11;調節PH值后的廢水再加入混凝劑和助凝劑，經反應和沉淀，將廢水中的懸浮物(SS)、重金屬離子、氟離子、鈣離子、鎂離子進行去除。
4.根據權利要求3所述的方法，其特征在于所加入的堿性物質、混凝劑和助凝劑沒有種類的限定，常規處理物質即可。
5.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，所述步驟(B)中，應先對預處理后的脫硫廢水進行加酸處理，使其PH調至4.5～6之間，然后再將脫硫廢水送入COD電解池，通過陽極電解生成的氧氣和氯氣將COD進行深度氧化分解，而廢水中重金屬離子與陰極氫氧根結合生成沉淀去除;脫硫廢水經過COD電解后COD去除率不小于80%。
6.根據權利要求2所述的方法，其特征在于脫硫廢水經過預處理與COD電解處理之間還包括將沉淀后的污泥通過污泥系統進行后續處理。
7.根據權利要求1 所述的方法，其特征在于，所述步驟(B)中，脫硫廢水中重金屬離子與陰極氫氧根結合生成沉淀，既可以將沉淀直接排入污泥系統處理，也可以通過聯合其他重金屬回收系統對其中的經濟價值高的重金屬離子進行回收處理。
8.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，所述步驟(C)中所產淡凈水直接進行回收利用。
9.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，所述步驟(C) 中的膜減量處理的工藝為單級或多級反滲透;通過預處理和COD電解處理后將易結垢物質和易堵塞物質進行了去除，所以脫硫廢水可以直接經過反滲透膜進行濃縮而不再需要進一步處理，大大降低了廢水處理成本;此外，經反滲透后的大量的產品水可以直接進行回收使用，不用額外尋找其他的處理方法，并且減少了結晶干燥步驟的廢水處理量，進一步降低了廢水處理成本。
10.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，所述步驟(D)中的結晶干燥包括預加熱和離心兩個步驟;通過預熱換熱器對反滲透濃縮液進行預加熱到80-98℃，進入結晶器進行蒸發結晶,且預熱換熱器和結晶器內襯耐腐蝕抗磨損納米柔性搪瓷材料，納米柔性搪瓷材料是含有0.5-2%的氧化鈦、氧化鋁或氧化鋯合金材料;因為氯離子在COD電解池中被電解成氯氣對COD進行深度氧化，因此后續廢水中氯離子很少，故在結晶中產生的固體鹽為純度為98%以上的高純度Na2SO4;獲得的Na2SO4的固體鹽和結晶冷凝液能直接進行回收利用。
說明書
一種脫硫廢水的聯合處理方法
技術領域
本發明涉及一種廢水處理技術，尤其是一種脫硫廢水處理方法，具體地說是一種電廠脫硫廢水的聯合處理方法。
背景技術
近年來，隨著國民經濟的日益增長以及國家工業化進程的日益加快，社會對電力的需求呈現幾何指數的增長趨勢。我國主要以煤炭作為發電能源，針對全國眾多的火力發電廠而言，燃煤用量是非常巨大的，而煤炭中含有的硫等有害元素會伴隨著燃燒以硫氧化物的形式排放至空氣中，從而造成酸雨等環境，因此各火力發電廠均投入煙氣脫硫系統，通過煙氣脫硫技術控制硫氧化物的排放。
目前，火力發電廠鍋爐煙氣主要采用世界上應用最多、技術最成熟的石灰石-石膏濕法脫硫工藝，此方法脫硫效率高，成本較低，但是在運行過程會產生大量脫硫廢水。脫硫廢水來源于吸收塔排放水。為了維持脫硫裝置漿液循環系統物質的平衡，防止煙氣中氯離子濃度超過規定值而對設備造成侵蝕，并保證石膏的質量，必須從系統中排放一定量的脫硫廢水，廢水主要來自石膏脫水和清洗系統。廢水pH一般在5～6 之間，其主要包含以下成分：大量的鹽類物質，如Na、Ca、Mg、K、等;大量的懸浮物( 主要為石膏顆粒);硫酸根、硝酸根、氯離子等陰離子以及微量的重金屬離子，如Pd、Cd、Zn、Hg 等。脫硫廢水的具體水質與燃煤的種類、脫硫氧化風量、吸收塔內氯離子的控制質量濃度、脫硫工藝用水的水質情況等因素有關。
脫硫廢水的處理成為很多電廠的難題。目前國內外火力發電廠有常見的比較成熟的脫硫廢水處理工藝，目前一般采用中和箱、混凝箱及沉降箱(俗稱三聯箱)分別進行pH調整、重金屬離子反應和混凝后再進入澄清濃縮器進行澄清處理，處理后的清水外排，產生的污泥送至脫水系統進行脫水處理。這類技術處理效率不高，對進水水質變化的適應性較差，出水水質不穩定，其中重金屬離子含量、COD、濁度等指標難以達標，廢水中的相關鹽類和金屬等資源都無法回收利用，并且不利于全場廢水的近零排放。為實現上述資源回收和近零排放的要求，達到國內廢水廢氣的相關環保要求，并且為火電廠創造相關經濟利益，發明一種經濟效益高，簡單易操作的脫硫廢水的聯合處理方法迫在眉睫。
發明內容
本發明的目的是針對現有的廢水處理技術存在的處理效率不高，對進水水質變化的適應性較差，出水水質不穩定，其中重金屬離子含量、COD、濁度等指標難以達標，廢水中的相關鹽類和金屬等資源都無法回收利用，并且不利于全場廢水的近零排放的問題，發明一種投資和運行成本低、處理效率高、廢水中各類鹽和重要金屬資源回收利用、冷凝液的回收利用和脫硫廢水的零排放的脫硫廢水的聯合處理方法。
本發明的技術方案是：
一種脫硫廢水的聯合處理方法，主要包括預處理，COD電解，膜減量化處理和結晶干燥四個步驟，其主要特征在于，經預處理后的脫硫廢水經COD電解，其COD去除率可達到80%以上，繼續經膜減量化濃縮后回收大量產水直接循環利用，之后其濃縮廢水經結晶干燥獲得純度在98%以上的Na2SO4固體鹽。其中：
A) 預處理;是指通過對脫硫廢水進行預處理，去除鈣鎂離子、重金屬離子和懸浮物;
B)COD電解;是指將經過預處理的脫硫廢水采用COD電解進行深度氧化去除;
C) 膜減量化處理;是指經COD電解處理后的廢水直接通過膜減量化進行濃縮，分離的產品水直接進行回用;
D) 結晶干燥;是指對膜減量化處理產生的濃縮廢水通過結晶干燥獲得純度在98%以上的Na2SO4固體鹽，結晶冷凝水直接回用。
所述步驟(A)中采用三聯箱法對脫硫廢水進行預處理，向脫硫廢水中投加堿性物質，使其pH 調至8～11;調節PH值后的廢水再加入混凝劑和助凝劑，經反應和沉淀，將廢水中的懸浮物(SS)、重金屬離子、氟離子、鈣離子、鎂離子進行去除。
所加入的堿性物質、混凝劑和助凝劑沒有種類的限定，常規處理物質即可。
所述步驟(B)中，應先對預處理后的脫硫廢水進行加酸處理，使其PH調至4.5～6之間，然后再將脫硫廢水送入COD電解池，通過陽極電解生成的氧氣和氯氣將COD進行深度氧化分解，而廢水中重金屬離子與陰極氫氧根結合生成沉淀去除;脫硫廢水經過COD電解后COD去除率不小于80%。
脫硫廢水經過預處理與COD電解處理之間還包括將沉淀后的污泥通過污泥系統進行后續處理。
所述步驟(B)中，脫硫廢水中重金屬離子與陰極氫氧根結合生成沉淀，既可以將沉淀直接排入污泥系統處理，也可以通過聯合其他重金屬回收系統對其中的經濟價值高的重金屬離子進行回收處理。
所述步驟(C)中所產淡水直接進行回收利用。
所述步驟(C) 中的膜減量處理的工藝為單級或多級反滲透;通過預處理和COD電解處理后將易結垢物質和易堵塞物質進行了去除，所以脫硫廢水可以直接經過反滲透膜進行濃縮而不再需要進一步處理，大大降低了廢水處理成本;此外，經反滲透后的大量的產品水可以直接進行回收使用，不用額外尋找其他的處理方法，并且減少了結晶干燥步驟的廢水處理量，進一步降低了廢水處理成本。
所述步驟(D)中的結晶干燥包括預加熱和離心兩個步驟;通過預熱換熱器對反滲透濃縮液進行預加熱到80-98℃，進入結晶器進行蒸發結晶,且預熱換熱器和結晶器內襯耐腐蝕抗磨損納米柔性搪瓷材料, 納米柔性搪瓷材料是含有0.5-2%的氧化鈦、氧化鋁或氧化鋯合金材料，使納米柔性搪瓷材料具有搪瓷材料的抗腐蝕抗耐磨性，同時具有金屬材料的高強度、塑性柔性;因為氯離子在COD電解池中被電解成氯氣對COD進行深度氧化，因此后續廢水中氯離子很少，故在結晶中產生的固體鹽為純度為98%以上的高純度Na2SO4;獲得的Na2SO4的固體鹽和結晶冷凝液能直接進行回收利用。
本發明的有益效果：
(1) 本發明在對脫硫廢水進行處理，主要流程為預處理-COD電解-膜減量化處理-結晶干燥，雖然其中有些廢水處理方法屬于常規操作，但是特定的組合方式是發明要保護的重點。這個脫硫廢水的處理工藝路線均是發明人通過實踐優化出的較優方式，后續應用時可根據不同工況在本發明方案的指導下進行選擇，具有一定的借鑒意義。
(2) 本發明方法提供了一種新穎高效的組合處理方式，具有處理效率高、投資和運行成本低、易于操作，實現了脫硫廢水中所含的無機鹽、重要金屬和冷凝液的資源回收利用，實現了廢水零排放，降低了廢水處理成本，創造了一定的經濟價值，值得推廣應用。
(3)本發明利用脫硫廢水中含有的氯離子電解后生成強氧化劑處理廢水，對于不易物化處理的高COD脫硫廢水有良好的處理效果，解決了傳統處理方法COD難以處理達標的問題，同時對重金屬的去除也能夠取得很好的效果。
(4)本發明蒸發結晶干燥器內襯耐腐蝕抗磨損納米柔性搪瓷材料，使用壽命可達20年以上。
采用本發明的方法，COD處理效率達80%以上，投資和運行成本降低30%以上，實現了脫硫廢水中無機鹽的高純度回收和重金屬離子的回收，同時實現了廢水的零排放。
