本實(shí)用新型屬于廢水處理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于脫硫廢水零排放技術(shù)的三段式軟化預(yù)處理設(shè)備。
背景技術(shù)：
脫硫廢水中主要含有石膏、氯化物、硫酸鹽、鈣鎂離子以及重金屬離子?，F(xiàn)在常規(guī)處理采用石灰乳中和，有機(jī)硫TMT15或硫化物沉淀重金屬，混凝沉淀去除懸浮物，以此達(dá)到去除脫硫廢水中石膏、重金屬以及懸浮物等的目的。常規(guī)處理方法對(duì)廢水中的鹽分，如鈣鎂離子、硫酸根、氯離子等沒(méi)有去除效果，僅經(jīng)過(guò)一段預(yù)處理的脫硫廢水中依然含有較高濃度的鈣鎂離子。
近些年，隨著環(huán)境敏感區(qū)和生態(tài)環(huán)境脆弱區(qū)環(huán)保要求的提高，要求脫硫廢水實(shí)現(xiàn)零排放。根據(jù)GB/T21534-2008《工業(yè)用水節(jié)水術(shù)語(yǔ)》，將廢水零排放定義為“企業(yè)或主體單元的生產(chǎn)用水系統(tǒng)達(dá)到無(wú)工業(yè)廢水外排”。在脫硫廢水零排放工程中，通常采用兩種工藝技術(shù)實(shí)現(xiàn)：(1)軟化除鈣鎂預(yù)處理+直接蒸發(fā)(熱法)；(2)軟化除鈣鎂預(yù)處理+膜濃縮+蒸發(fā)(膜法+熱法)。上以敘及，脫硫廢水中鈣鎂離子濃度很高，為了解決膜濃縮過(guò)程和蒸發(fā)結(jié)晶過(guò)程的結(jié)垢問(wèn)題，預(yù)處理去除鈣鎂離子顯得非常重要，否則后續(xù)膜濃縮和蒸發(fā)結(jié)晶過(guò)程因結(jié)垢而不能正常進(jìn)行。因此，為實(shí)現(xiàn)脫硫廢水零排放，在常規(guī)處理去除重金屬和懸浮物的基礎(chǔ)上，還需進(jìn)一步去除鈣鎂。
現(xiàn)有技術(shù)采用兩段式預(yù)處理方法，即在混凝沉淀池通過(guò)調(diào)節(jié)pH至8-9，沉淀部分鎂離子；在第二段通過(guò)投加NaCO3，形成MgCO3的沉淀，亦可去除部分鎂離子。鎂離子完全沉淀的pH值較高，且MgCO3的溶度積較大，在現(xiàn)有工藝流程中即使兩段均可去除部分鎂離子，但鎂離子沉淀不完全，容易影響后續(xù)處理過(guò)程。
目前脫硫廢水零排放預(yù)處理去除鈣鎂采用的方法主要有以下兩種。
第一種是投加化學(xué)物質(zhì)沉淀廢水中鈣鎂離子，從而達(dá)到軟化的目的，如中國(guó)實(shí)用新型專利申請(qǐng)CN105540913A、CN105439358A、CN105523677A公開(kāi)的兩段處理方法在第一段處理過(guò)程中通過(guò)投加石灰將pH調(diào)至8-9沉淀鎂離子，沉淀后上清液投加Na2CO3沉淀鎂離子和鈣離子，達(dá)到去除鈣鎂離子的目的。這也是目前脫硫廢水零排放工程常采用的方法，如采用該處理方法進(jìn)行軟化，會(huì)導(dǎo)致部分鎂與廢水中石膏、重金屬等同時(shí)沉淀，產(chǎn)生的沉淀同時(shí)含有石膏、重金屬和氫氧化鎂、氟化物等物質(zhì)，這部分污泥可以一起進(jìn)行無(wú)害化處理。但是，兩段式處理方法存在以下缺點(diǎn)：其一，由于在第一段預(yù)處理采用石灰乳調(diào)節(jié)pH時(shí)，混凝沉淀的特性決定pH調(diào)到8-9的范圍內(nèi)，鎂離子不能完全沉淀，去除率較低，如進(jìn)一步提高pH則會(huì)影響混凝劑鐵鹽的使用和沉淀效果，清液在后續(xù)投加Na2CO3后會(huì)生成MgCO3沉淀與CaCO3沉淀混合，直接影響CaCO3的回用；其二，MgCO3溶解度較大，亦會(huì)導(dǎo)致鎂離子去除不完全，影響后續(xù)膜濃縮或蒸發(fā)過(guò)程；其三，在第二段除鈣過(guò)程中，通常采用投加Na2CO3沉淀鈣離子，不僅處理成本高，且會(huì)進(jìn)一步增加廢水的鹽分，增加后續(xù)處理難度。
第二種是采用樹(shù)脂軟化去除鈣鎂離子，如中國(guó)實(shí)用新型專利申請(qǐng)CN105174584A、CN105330081A公開(kāi)的方法采用離子交換樹(shù)脂與脫硫廢水中鈣鎂陽(yáng)離子進(jìn)行交換，達(dá)到去除鈣鎂離子的目的。雖然離交換不需要投加藥劑去除鈣鎂軟化，但是脫硫廢水中鈣鎂離子濃度高，需使用和再生的樹(shù)脂量大，且樹(shù)脂在交換飽和后需要再生，再生液中含有大量的鈣鎂離子、硅等物質(zhì)，處理難度很大。這種方法目前在實(shí)際脫硫廢水零排工程中沒(méi)有應(yīng)用，其處理成本高和再生液處理難的問(wèn)題限制了實(shí)際應(yīng)用。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本實(shí)用新型的目的在于提供一種用于脫硫廢水零排放技術(shù)的三段式軟化預(yù)處理設(shè)備，用于脫硫廢水零排放的前處理過(guò)程，它不僅能高效去除鈣鎂離子，而且各段產(chǎn)生的沉淀物質(zhì)能簡(jiǎn)單處理處置和回用，運(yùn)行費(fèi)用大幅度下降。
本實(shí)用新型解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是：
一種用于脫硫廢水零排放技術(shù)的三段式軟化預(yù)處理設(shè)備，該設(shè)備包括依次連接的混凝沉淀裝置、第一沉淀裝置、除鎂裝置、第二沉淀裝置和除鈣裝置；其中，
所述混凝沉淀裝置用于對(duì)脫硫廢水進(jìn)行混凝反應(yīng)以去除脫硫廢水中的懸浮物和重金屬；
所述第一沉淀裝置用于對(duì)經(jīng)混凝處理后的脫硫廢水進(jìn)行一級(jí)沉淀處理，一級(jí)沉淀后的上清液與所述除鎂裝置連接；
所述除鎂裝置用于通過(guò)攪拌經(jīng)一級(jí)沉淀后的上清液和投入其內(nèi)的20％-30％濃度的NaOH溶液以去除鎂離子，并將pH值調(diào)節(jié)至11.5-12.5；
所述第二沉淀裝置用于對(duì)除鎂后的上清液進(jìn)行二級(jí)沉淀處理，二級(jí)沉淀處理后的上清液與所述除鈣裝置連接；
所述除鈣裝置用于通過(guò)向經(jīng)二級(jí)沉淀處理的上清液內(nèi)通入CO2氣體以沉淀鈣離子，所述除鈣裝置內(nèi)設(shè)置有在線pH控制計(jì)。
按上述技術(shù)方案，所述混凝沉淀裝置包括依次連接的第一反應(yīng)單元、第二反應(yīng)單元和第三反應(yīng)單元，所述第一反應(yīng)單元用于將脫硫廢水的pH值調(diào)節(jié)至8-9，所述第二反應(yīng)單元用于絡(luò)合調(diào)節(jié)pH值后的脫硫廢水中的重金屬離子，所述第三反應(yīng)單元用于對(duì)脫硫廢水中的懸浮物進(jìn)行混凝處理。
按上述技術(shù)方案，所述第一反應(yīng)單元和除鎂裝置內(nèi)均設(shè)置有在線pH控制計(jì)。
按上述技術(shù)方案，所述除鈣裝置至少有兩座，且交替批式運(yùn)行。
本實(shí)用新型，具有以下有益效果：本實(shí)用新型將三段處理過(guò)程分開(kāi)進(jìn)行，鈣鎂去除率高，且前兩段產(chǎn)生的不同沉淀處理簡(jiǎn)單且無(wú)二次污染，第三段產(chǎn)生的沉淀可直接回用脫硫塔，可以在實(shí)現(xiàn)脫硫廢水軟化的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)軟化過(guò)程產(chǎn)生的鎂、鈣沉淀物質(zhì)根據(jù)其性質(zhì)進(jìn)行無(wú)害化處理和回用；另外，本實(shí)用新型采用通入CO2氣體除鈣，通過(guò)在線pH控制計(jì)控制反應(yīng)終點(diǎn)，不會(huì)過(guò)量投加藥劑，采用CO2去除鈣的運(yùn)行費(fèi)用僅為在同等條件下投加NaCO3去除鈣離子的15-20％，能節(jié)省操作運(yùn)行費(fèi)用。
附圖說(shuō)明
下面將結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明，附圖中：
圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖中：1-第一反應(yīng)單元，2-第二反應(yīng)單元，3-第三反應(yīng)單元，4-第一沉淀裝置，5-除鎂裝置，6-第二沉淀裝置，7-除鈣裝置，8-在線pH控制計(jì)。
具體實(shí)施方式
為了使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅用以解釋本實(shí)用新型，并不用于限定本實(shí)用新型。
在本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例中，如圖1所示，一種用于脫硫廢水零排放技術(shù)的三段式軟化預(yù)處理設(shè)備，該設(shè)備包括依次連接的混凝沉淀裝置、第一沉淀裝置4、除鎂裝置5、第二沉淀裝置6和除鈣裝置7；其中，
混凝沉淀裝置用于對(duì)脫硫廢水進(jìn)行混凝反應(yīng)以去除脫硫廢水中的懸浮物和重金屬；
第一沉淀裝置4用于對(duì)經(jīng)混凝處理后的脫硫廢水進(jìn)行一級(jí)沉淀處理，一級(jí)沉淀后的上清液與除鎂裝置5連接；
除鎂裝置5通過(guò)攪拌經(jīng)一級(jí)沉淀后的上清液和投入其內(nèi)的20％-30％濃度的NaOH溶液以去除鎂離子，Mg2+在強(qiáng)堿性條件下生成Mg(OH)2沉淀，并將pH值調(diào)節(jié)至11.5-12.5；
第二沉淀裝置6用于對(duì)除鎂后的上清液進(jìn)行二級(jí)沉淀處理，二級(jí)沉淀處理后的上清液與除鈣裝置7連接；
除鈣裝置7通過(guò)向經(jīng)二級(jí)沉淀處理的上清液內(nèi)通入CO2氣體以沉淀鈣離子，除鈣裝置7內(nèi)設(shè)置有在線pH控制計(jì)8，用于判斷反應(yīng)完成點(diǎn)。
在本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例中，如圖1所示，混凝沉淀裝置包括依次連接的第一反應(yīng)單元1、第二反應(yīng)單元2和第三反應(yīng)單元3，第一反應(yīng)單元1用于將脫硫廢水的pH值調(diào)節(jié)至8-9，第二反應(yīng)單元2用于絡(luò)合調(diào)節(jié)pH值后的脫硫廢水中的重金屬離子，第三反應(yīng)單元3用于對(duì)脫硫廢水中的懸浮物進(jìn)行混凝處理，具體的，第一反應(yīng)單元通過(guò)攪拌脫硫廢水和投入其內(nèi)的石灰乳使pH值調(diào)節(jié)至8-9，第二反應(yīng)單元通過(guò)攪拌調(diào)節(jié)pH值后的脫硫廢水和投入其內(nèi)的有機(jī)硫TMT15以絡(luò)合脫硫廢水中的重金屬離子，每升脫硫廢水中有機(jī)硫TMT15的投加量為20-200mg/L，第三反應(yīng)單元通過(guò)攪拌脫硫廢水和投入其內(nèi)的PFS和PAM以對(duì)脫硫廢水中的懸浮物進(jìn)行混凝處理，PFS的投加量為100-200mg/L，PAM的投加量為2-10mg/L。本實(shí)用新型的混凝處理分三個(gè)反應(yīng)單元進(jìn)行，可以使每步反應(yīng)更徹底。
在本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例中，如圖1所示，第一反應(yīng)單元1和除鎂裝置5內(nèi)均設(shè)置有在線pH控制計(jì)8，以實(shí)時(shí)檢測(cè)pH值。
在本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例中，如圖1所示，除鈣裝置至少有兩座，且交替批式運(yùn)行，除鈣裝置采用批式的方式運(yùn)行，可以在持續(xù)通入CO2過(guò)程中不斷生成CaCO3。
本實(shí)用新型還設(shè)置有刮泥機(jī)，用于對(duì)第一沉淀裝置和第二沉淀裝置底部的沉淀物進(jìn)行收集，以便于進(jìn)行后續(xù)處理。
如圖1所示，一種基于上述設(shè)備的三段式軟化預(yù)處理方法，包括以下步驟：
S1、第一段混凝沉淀處理：將待處理的偏酸性的脫硫廢水通入混凝沉淀裝置內(nèi)，經(jīng)過(guò)混凝反應(yīng)后去除脫硫廢水中的懸浮物和重金屬，混凝處理后的脫硫廢水進(jìn)入進(jìn)行第一沉淀裝置進(jìn)行一級(jí)沉淀處理，一級(jí)沉淀后的上清液進(jìn)入除鎂裝置；
S2、第二段除鎂處理：向除鎂裝置5中投加20％-30％濃度的NaOH溶液并攪拌，將pH值調(diào)節(jié)至11.5-12.5，混合均勻后進(jìn)入第二沉淀裝置6進(jìn)行二級(jí)沉淀處理，二級(jí)沉淀處理后的上清液進(jìn)入除鈣裝置7；
S3、第三段除鈣處理：當(dāng)二級(jí)沉淀處理后的上清液到達(dá)除鈣裝置7的設(shè)計(jì)液位后，停止通入廢水，同時(shí)向除鈣裝置7內(nèi)通入CO2氣體，在持續(xù)通入CO2氣體過(guò)程中不斷生成CaCO3，隨著反應(yīng)的進(jìn)行pH值逐漸下降，當(dāng)反應(yīng)完全后，pH值快速下降，通過(guò)pH變化的拐點(diǎn)判斷反應(yīng)終點(diǎn)，達(dá)到反應(yīng)終點(diǎn)后停止通入CO2氣體，且靜置1-3h，產(chǎn)生的CaCO3在除鈣裝置7中沉淀，上清液則為完成軟化預(yù)處理后的脫硫廢水。
在本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例中，如圖1所示，步驟S1中，第一沉淀裝置4底部的化學(xué)污泥經(jīng)刮泥機(jī)收集后進(jìn)行脫水處理，脫水后其浸出液中含有的重金屬離子填埋處理時(shí)對(duì)地下水或地表水存在風(fēng)險(xiǎn)，可進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定化和資源化，進(jìn)行無(wú)公害處理。
在本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例中，如圖1所示，步驟S2中，第二沉淀裝置6底部的Mg(OH)2沉淀物經(jīng)刮泥機(jī)收集后泵送至煤場(chǎng)，以利用Mg(OH)2降低煤燃燒過(guò)程產(chǎn)生的SO3。
在本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例中，如圖1所示，步驟S3中，CaCO3沉淀物進(jìn)入除鈣裝置7底部的泥斗中，當(dāng)泥斗存儲(chǔ)滿后泵送至脫硫塔作為石灰石漿液進(jìn)行回收利用。
其中，步驟S1具體包括：
S101、將待處理的偏酸性的脫硫廢水輸入第一反應(yīng)單元1內(nèi)，向第一反應(yīng)單元1內(nèi)投加石灰乳并進(jìn)行機(jī)械攪拌，通過(guò)在線pH控制計(jì)調(diào)節(jié)pH值至8-9；
S102、調(diào)節(jié)pH值后的脫硫廢水進(jìn)入第二反應(yīng)單元2，向每升脫硫廢水中投加20-200mg/L的有機(jī)硫TMT15，用于絡(luò)合脫硫廢水中重金屬離子，機(jī)械攪拌均勻后進(jìn)入第三反應(yīng)單元3；
S103、向第三反應(yīng)單元3內(nèi)投加PFS和PAM，PFS的投加量為100-200mg/L，PAM的投加量為2-10mg/L，進(jìn)行機(jī)械攪拌，對(duì)脫硫廢水中的石膏、重金屬絡(luò)合物等懸浮物進(jìn)行混凝處理后進(jìn)入第一沉淀裝置4進(jìn)行一級(jí)沉淀處理，一級(jí)沉淀后的上清液進(jìn)入除鎂裝置5。
本實(shí)用新型采用三段式預(yù)處理軟化，即第一段通過(guò)混凝沉淀裝置去除懸浮物、重金屬等物質(zhì)；第二段通過(guò)除鎂裝置去除鎂離子；第三段通過(guò)除鈣裝置去除鈣離子，且去除鈣離子采用通入CO2氣體的方法。將三段處理過(guò)程分開(kāi)進(jìn)行，不同階段產(chǎn)生的沉淀物質(zhì)的處理處置簡(jiǎn)單方便，且無(wú)二次污染，各段產(chǎn)生的沉淀可根據(jù)其性質(zhì)進(jìn)行無(wú)害化處理和回用。
應(yīng)當(dāng)理解的是，對(duì)本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，可以根據(jù)上述說(shuō)明加以改進(jìn)或變換，而所有這些改進(jìn)和變換都應(yīng)屬于本實(shí)用新型所附權(quán)利要求的保護(hù)范圍。