本發(fā)明涉及一種脫硫廢水軟化處理裝置及方法，屬于脫硫廢水處理領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

濕法脫硫?yàn)閲鴥?nèi)火電廠現(xiàn)行主流煙氣脫硫技術(shù)，火電廠每年在濕法煙氣脫硫過程中會產(chǎn)生大量脫硫廢水。以一座300mw燃煤電廠為例，其日平均產(chǎn)生脫硫廢水量約為300噸。脫硫廢水含有大量重金屬離子(如汞、鉛、鎘、錳、砷等)，高懸浮物，以及濃度極高的鈣、鎂、硫酸根和氯離子等，是電廠最難處理的廢水之一。

目前國內(nèi)脫硫廢水主流處理方法為三連箱處理法，該方法主要通過添加藥劑對脫硫廢水分別進(jìn)行中和、絮凝、沉降處理，可以去除廢水中大部分重金屬及懸浮物。但廢水中高濃度的鈣、鎂、硫酸根和氯離子并沒有得到有效去除。這使得經(jīng)過三連箱方法處理后的廢水對設(shè)備腐蝕性很強(qiáng)，通常只能作為電廠灰渣填埋場噴淋水，以及煤場除塵噴灑使用。但由于鈣鎂氯化物的溶解度很高，易隨降雨沖洗而擴(kuò)散造成土地鹽堿化。隨生態(tài)環(huán)境日趨惡化，國家環(huán)保政策日趨嚴(yán)格，對脫硫廢水進(jìn)行深度處理，去除水中鈣、鎂、硫酸根和氯離子，已成為火電行業(yè)需要解決的重要問題。

傳統(tǒng)軟化方法采用投加石灰乳與純堿的方式去除水中鈣鎂離子。然而，脫硫廢水中鈣鎂離子濃度很高(約3000至20000mg/l)，采用傳統(tǒng)方法會消耗大量石灰乳和純堿。尤其純堿消耗量很大，以現(xiàn)有市場平均價格計(jì)算(石灰乳約500元/噸，純堿約1500元/噸)，脫硫廢水軟化藥劑投加成本將高達(dá)幾十元/噸。同時，脫硫廢水中大量硫酸根與氯離子若不進(jìn)行分離處理，會在濃縮結(jié)晶后會形成混鹽。這種混鹽很難利用沒有市場價值，且處置成本很高。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有脫硫廢水軟化處理方法的不足，本發(fā)明提供了一種脫硫廢水軟化處理裝置與方法，通過納濾將硫酸根與氯離子分離，并將濃縮了硫酸根的納濾濃水用于配制軟化藥劑用水，可以大幅降低運(yùn)行成本。

本發(fā)明的具體技術(shù)方案為：

一種脫硫廢水軟化處理裝置，包括：

依次布置的一軟化預(yù)處理組件及一納濾系統(tǒng)；

所述納濾系統(tǒng)具有一濃水回流口；

所述軟化預(yù)處理組件具有一藥劑添加單元，該濃水回流口與所述藥劑添加單元相連。

進(jìn)一步地，所述軟化預(yù)處理組件包括與所述藥劑添加單元相連的一第一除鈣單元。

進(jìn)一步地，所述軟化預(yù)處理組件還包括具有除鎂藥劑添加單元的一除鎂單元，具有除鈣藥劑添加單元的一第二除鈣單元。

進(jìn)一步地，所述藥劑添加單元包括至少一藥劑配置單元及加藥單元，加藥單元及濃水回流口均連通至藥劑配置單元。

進(jìn)一步地，所述除鎂單元及第二除鈣單元的下游均連通一沉淀單元。

一種脫硫廢水軟化處理方法，包括以下步驟：

脫硫廢水經(jīng)軟化預(yù)處理后進(jìn)行納濾處理；

所述納濾處理產(chǎn)生的濃水回流作為軟化預(yù)處理過程中的添加藥劑(軟化藥劑配置溶劑)。

進(jìn)一步地，所述軟化預(yù)處理包括以所述濃水回流與一配置藥劑混合后作為添加藥劑對脫硫廢水進(jìn)行一次除鈣。

進(jìn)一步地，所述軟化預(yù)處理還包括添加除鎂藥劑對脫硫廢水進(jìn)行除鎂，添加除鈣藥劑對脫硫廢水進(jìn)行二次除鈣。

進(jìn)一步地，所述除鎂藥劑包括堿性藥劑、絮凝劑及助凝劑；所述配置藥劑d為硫酸鈉；所述除鈣藥劑包括絮凝劑、助凝劑及純堿。

進(jìn)一步地，所述堿性藥劑選用石灰乳；所述絮凝劑，選自聚合氯化鋁、聚合氯化鐵、聚合硫酸鐵、聚合氯化鋁鐵或聚合硫酸鋁鐵；所述助凝劑，選自陽離子型聚丙烯酰胺、非離子型聚丙烯酰胺或陰離子型聚丙烯酰胺。

如上所述脫硫廢水先經(jīng)過化學(xué)軟化預(yù)處理，去除水中絕大多數(shù)鈣鎂離子后，再采用納濾分離廢水中硫酸根與氯離子。納濾產(chǎn)水中氯化鈉純度可達(dá)98％以上，可以用作制工業(yè)鹽或電解制燒堿和鹽酸的原料。而納濾濃水中由于含有高濃度硫酸鈉，將回用作為配制軟化藥劑用水，如此一來，可以節(jié)省大量水資源，同時省去了納濾濃水處置環(huán)節(jié)，有利于簡化流程和降低廢水軟化處理運(yùn)行成本。

附圖說明

圖1為本發(fā)明第一、二、三實(shí)施例的脫硫廢水軟化處理裝置的布置示意圖。

圖2為本發(fā)明第五實(shí)施例的脫硫廢水軟化處理裝置中藥劑配置單元的結(jié)構(gòu)及原理示意圖。

附圖標(biāo)記說明：

1-除鎂池、2-攪拌裝置a、3-一級沉淀池、4-排泥管路a、5-一級除鈣池、6-攪拌裝置b、7-藥劑d投加管路、8-二級除鈣池、9-攪拌裝置c、10-二級沉淀池、11-排泥管路b、12-納濾系統(tǒng)、13-納濾產(chǎn)水管路、14-納濾濃水回流管路、15-藥劑d配制池a、16-藥劑d配制池b、17-攪拌裝置d、18-藥劑d配制池a進(jìn)水閥、19-藥劑d配制池a出水閥、20-攪拌裝置e、21-藥劑d配制池b進(jìn)水閥、22-藥劑d配制池b出水閥、23-硫酸鈉干粉投加器、24-藥劑配制箱、25-攪拌器。

具體實(shí)施方式

為了使本發(fā)明的目的、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，對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

第一實(shí)施例：

本實(shí)施例脫硫廢水軟化處理的系統(tǒng)，如圖1所示，包括：作為除鎂單元的除鎂池1、攪拌裝置a2、一級沉淀池3、排泥管路a4、作為第一除鈣單元的一級除鈣池5、攪拌裝置b6、藥劑d投加管路7、作為第二除鈣單元的二級除鈣池8、攪拌裝置c9、二級沉淀池10、排泥管路b11，前述各部組成軟化預(yù)處理組件；納濾系統(tǒng)12、納濾產(chǎn)水管路13、納濾濃水回流管路14、藥劑d配制池a15、藥劑d配制池b16、攪拌裝置d17、藥劑d配制池a進(jìn)水閥18、藥劑d配制池a出水閥19、攪拌裝置e20、藥劑d配制池b進(jìn)水閥21、藥劑d配制池b出水閥22。

其中，所述除鎂池1和一級沉淀池3共用所述排泥管路a4，所述一級除鈣池5、二級除鈣池8和二級沉淀池10共用所述排泥管路b11。

所述除鎂池1、一級沉淀池3、一級除鈣池5、二級除鈣池8和二級沉淀池10底部均設(shè)有排泥漏斗，所述除鎂池1、一級除鈣池5和二級除鈣池8池內(nèi)均設(shè)有攪拌裝置或其他均勻裝置以保證反應(yīng)器內(nèi)布水均勻。

所述除鎂池1中設(shè)有藥劑a、b、c投加管路；所述一級除鈣池5中設(shè)有所述藥劑d投加管路7；所述二級除鈣池8中設(shè)有藥劑b、c、e投加管路；所述藥劑d配制池a15與藥劑d配制池b16上設(shè)有藥劑d投加管路。

所述藥劑a為堿性藥劑，優(yōu)選為一定濃度的石灰乳；所述藥劑b為絮凝劑，所述絮凝劑為聚合氯化鋁、聚合氯化鐵、聚合硫酸鐵、聚合氯化鋁鐵或聚合硫酸鋁鐵；所述藥劑c為助凝劑，可以為陽離子型聚丙烯酰胺、非離子型聚丙烯酰胺或陰離子型聚丙烯酰胺。所述聚丙烯酰胺分子量優(yōu)選為5×105至1.5×107道爾頓；所述藥劑d為硫酸鈉，質(zhì)量濃度為1％至20％；所述藥劑e為純堿。

所述納濾系統(tǒng)12主要作用為分離硫酸鹽和氯化物，根據(jù)實(shí)際需要，可采用一級，也可采用多級納濾；

所述納濾系統(tǒng)12納濾膜組件為卷式膜、管式膜、平板膜、中空纖維膜或碟管式膜；

進(jìn)一步的，所述納濾系統(tǒng)12膜片工作壓力為0.3至6mpa。

所述納濾濃水管路13排出納濾濃水用于所述藥劑d硫酸鈉藥劑的藥劑配制用水。

所述藥劑d配制池a15與藥劑d配制池b16內(nèi)設(shè)有液位計(jì)。

所述攪拌裝置a2、攪拌裝置b6、攪拌裝置c9、攪拌裝置d17、藥劑d配制池a進(jìn)水閥18、藥劑d配制池a出水閥19、攪拌裝置e20、藥劑d配制池b進(jìn)水閥21、藥劑d配制池b出水閥22的啟停由相應(yīng)在線自動控制裝置控制。

具體可通過以下步驟采用上述脫硫廢水軟化處理系統(tǒng)處理脫硫廢水：

步驟1，脫硫廢水引入所述除鎂池1，打開所述攪拌裝置a。先加入所述藥劑a石灰乳，將ph調(diào)節(jié)至10至13，以去除所述脫硫廢水中鎂離子。隨后加入所述絮凝劑藥劑b和所述助凝劑藥劑c，進(jìn)行絮凝。

步驟2，所述除鎂池1中脫硫廢水溢流至所述一級沉淀池3，沉淀所述步驟1中產(chǎn)生的污泥。

步驟3，所述一級沉淀池3中上清液溢流至所述一級除鈣池5，打開攪拌裝置b。加入所述藥劑d硫酸鈉，使所述脫硫廢水中大部分鈣離子形成硫酸鈣結(jié)晶，使得所述脫硫廢水硬度降至1000至5000mg/l(以碳酸鈣計(jì))。

步驟4，所述一級除鈣池5中脫硫廢水溢流至所述二級除鈣池8，打開所述攪拌裝置c。加入所述藥劑e碳酸鈉藥劑，以去除所述脫硫廢水中剩余鈣離子，使得所述脫硫廢水硬度降至5至300mg/l(以碳酸鈣計(jì))。隨后加入絮凝劑b和助凝劑c，進(jìn)行絮凝處理。

步驟5，所述二級除鈣池8中脫硫廢水溢流至所述二級沉淀池10，沉淀所述步驟3與4中產(chǎn)生的污泥。

步驟6，所述二級沉淀池10中脫硫廢水過濾后，進(jìn)入所述納濾系統(tǒng)12循環(huán)濃縮，分離所述軟化后脫硫廢水中硫酸根與氯離子，使得納濾產(chǎn)水中氯化鈉純度達(dá)到98％以上。達(dá)標(biāo)納濾產(chǎn)水排出系統(tǒng)，以備后續(xù)處理。納濾濃水回流至所述藥劑d配制池a15與藥劑d配制池b16，根據(jù)需要配置成一定濃度的硫酸鈉溶液作為軟化藥劑使用。

步驟7，所述藥劑d配制池a15與藥劑d配制池b16在系統(tǒng)穩(wěn)定連續(xù)運(yùn)行后，通過自動控制系統(tǒng)交替接收所述納濾濃水并交替向所述一級除鈣池中加入硫酸鈉藥劑，以確保系統(tǒng)連續(xù)運(yùn)行。

所述步驟1水力停留時間為5至60分鐘；所述步驟2水力停留時間為5至30分鐘；所述步驟3水力停留時間為5至30分鐘；所述步驟4水力停留時間為5至45分鐘；所述步驟5水力停留時間為5至30分鐘。

所述步驟7中的納濾濃水中硫酸鈉濃度為0.5％至10％。

所述步驟5中的污泥經(jīng)過所述排泥管路b進(jìn)入石膏脫水機(jī)脫水，可作為石膏副產(chǎn)品利用或回流至脫硫漿液池。

所述步驟7中通過所述在線自動控制系統(tǒng)控制相關(guān)閥門的開閉及攪拌裝置的啟停。

納濾產(chǎn)水可以根據(jù)需要進(jìn)行濃縮和蒸發(fā)結(jié)晶處理制備結(jié)晶鹽，或采用其他方式進(jìn)一步處理或利用。

采用上述裝置及方法進(jìn)行脫硫廢水軟化處理實(shí)驗(yàn)如下：某火電廠脫硫廢水出水水質(zhì)如下：

將該脫硫廢水引入除鎂池，先加入石灰乳藥劑，將廢水ph調(diào)節(jié)至12，以去除所述脫硫廢水中鎂離子。隨后加入25mg/l聚合硫酸鐵與10mg/l聚丙烯酰胺進(jìn)行絮凝，絮凝水樣將溢流至一級沉淀池沉淀。一級沉淀池上清液溢流至一級除鈣池，加入硫酸鈉藥劑(質(zhì)量濃度10％)，去除廢水中大部分鈣離子。加入硫酸鈉除鈣后，廢水硬度降至22100mg/l(以碳酸鈣計(jì))。隨后廢水溢流至二級除鈣池，加入碳酸鈉藥劑，以去除廢水中剩余鈣離子。加入碳酸鈉后，廢水硬度降至82mg/l(以碳酸鈣計(jì))。隨后加入25mg/l聚合硫酸鐵與10mg/l聚丙烯酰胺進(jìn)行絮凝，絮凝水樣將溢流至二級沉淀池沉淀。二級沉淀池上清液經(jīng)保安過濾器處理后，進(jìn)入納濾系統(tǒng)，分離所述軟化后脫硫廢水中硫酸根與氯離子。經(jīng)納濾分離與濃縮后，納濾產(chǎn)水中氯化鈉純度達(dá)到98.7％，納濾濃水中硫酸鈉濃度達(dá)47075mg/l，濃縮倍數(shù)達(dá)3.2倍。納濾濃水全部排回硫酸鈉藥劑配置池，用作硫酸鈉溶液配制用水。硫酸鈉藥劑配置池a與b將交替接收納濾濃水并交替向一級除鈣池中給藥。通將納濾系統(tǒng)濃水回流利用，減少軟化藥劑消耗，經(jīng)核算，此實(shí)施例中，軟化處理藥劑費(fèi)用約為7元/噸。

第二實(shí)施例：

采用傳統(tǒng)軟化工藝處理某火電廠脫硫廢水，原廢水水質(zhì)如下：

向該脫硫廢水中加入石灰乳藥劑，將廢水ph調(diào)節(jié)至12，以去除所述脫硫廢水中鎂離子。隨后加入25mg/l聚合硫酸鐵與10mg/l聚丙烯酰胺進(jìn)行絮凝，絮凝水樣將溢流至一級沉淀池沉淀。一級沉淀池上清液溢流至除鈣池，向除鈣池中廢水加入碳酸鈉藥劑，以去除廢水中鈣離子，使廢水硬度降至82mg/l(以碳酸鈣計(jì))。隨后加入25mg/l聚合硫酸鐵與10mg/l聚丙烯酰胺進(jìn)行絮凝，絮凝水樣將溢流至二級沉淀池沉淀。二級沉淀池上清液經(jīng)保安過濾器處理后，進(jìn)一步處理。經(jīng)核算，此時軟化處理藥劑費(fèi)用約為16元/噸。

第三實(shí)施例：

本實(shí)施例脫硫廢水軟化處理的系統(tǒng)，同第一實(shí)施例。

采用上述裝置進(jìn)行脫硫廢水軟化處理實(shí)驗(yàn)如下：某火電廠脫硫廢水出水水質(zhì)如下：

將該脫硫廢水引入除鎂池，先加入石灰乳藥劑，將廢水ph調(diào)節(jié)至13，以去除所述脫硫廢水中鎂離子。隨后加入500mg/l聚合硫酸鐵與50mg/l聚丙烯酰胺進(jìn)行絮凝，絮凝水樣將溢流至一級沉淀池沉淀。一級沉淀池上清液溢流至一級除鈣池，加入硫酸鈉藥劑(質(zhì)量濃度30％)，去除廢水中大部分鈣離子。加入硫酸鈉除鈣后，廢水硬度降至29100mg/l(以碳酸鈣計(jì))。隨后廢水溢流至二級除鈣池，加入碳酸鈉藥劑，以去除廢水中剩余鈣離子。加入碳酸鈉后，廢水硬度降至7mg/l(以碳酸鈣計(jì))。隨后加入100mg/l聚合硫酸鐵與20mg/l聚丙烯酰胺進(jìn)行絮凝，絮凝水樣將溢流至二級沉淀池沉淀。二級沉淀池上清液經(jīng)保安過濾器處理后，進(jìn)入納濾系統(tǒng)循環(huán)濃縮，分離所述軟化后脫硫廢水中硫酸根與氯離子。經(jīng)納濾分離與濃縮后，納濾產(chǎn)水中氯化鈉純度達(dá)到98.2％，納濾濃水中硫酸鈉濃度達(dá)51075mg/l，濃縮倍數(shù)達(dá)4倍。納濾濃水全部排回硫酸鈉藥劑配置池，用作硫酸鈉溶液配制用水。硫酸鈉藥劑配置池a與b將交替接收納濾濃水并交替向一級除鈣池中給藥。經(jīng)核算，此時軟化處理藥劑費(fèi)用約為15.4元/噸。

第四實(shí)施例：

本實(shí)施例脫硫廢水軟化處理的系統(tǒng)，同第一實(shí)施例。

采用上述裝置進(jìn)行脫硫廢水軟化處理實(shí)驗(yàn)如下：某火電廠脫硫廢水出水水質(zhì)如下：

將該脫硫廢水引入除鎂池，先加入石灰乳藥劑，將廢水ph調(diào)節(jié)至11，以去除所述脫硫廢水中鎂離子。隨后加入50mg/l聚合硫酸鐵與15mg/l聚丙烯酰胺進(jìn)行絮凝，絮凝水樣將溢流至一級沉淀池沉淀。一級沉淀池上清液溢流至一級除鈣池，加入硫酸鈉藥劑(質(zhì)量濃度1％)，去除廢水中大部分鈣離子。加入硫酸鈉除鈣后，廢水硬度降至34200mg/l(以碳酸鈣計(jì))。隨后廢水溢流至二級除鈣池，加入碳酸鈉藥劑，以去除廢水中剩余鈣離子。加入碳酸鈉后，廢水硬度降至298mg/l(以碳酸鈣計(jì))。隨后加入50mg/l聚合硫酸鐵與15mg/l聚丙烯酰胺進(jìn)行絮凝，絮凝水樣將溢流至二級沉淀池沉淀。二級沉淀池上清液經(jīng)保安過濾器處理后，進(jìn)入納濾系統(tǒng)循環(huán)濃縮，分離所述軟化后脫硫廢水中硫酸根與氯離子。經(jīng)納濾分離與濃縮后，納濾產(chǎn)水中氯化鈉純度達(dá)到98.9％，納濾濃水中硫酸鈉濃度達(dá)55730mg/l，濃縮倍數(shù)達(dá)4倍。納濾濃水全部排回硫酸鈉藥劑配置池，用作硫酸鈉溶液配制用水。硫酸鈉藥劑配置池a與b將交替接收納濾濃水并交替向一級除鈣池中給藥。經(jīng)核算，此時軟化處理藥劑費(fèi)用約為13.8元/噸。

由第一和第二實(shí)施例可以看出，采用傳統(tǒng)石灰+純堿軟化技術(shù)時藥劑成本為16元/噸，而采用本發(fā)明中的軟化工藝，可以大幅降低軟化處理的藥劑費(fèi)用，只有7元/噸。即本發(fā)明工藝具有明顯的經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢。由其他實(shí)施例可以看出，在處理高濃度脫硫廢水時，本發(fā)明的技術(shù)方案同樣具有較大的成本優(yōu)勢。

第五實(shí)施例：

對納濾濃水回流處理進(jìn)行調(diào)整，如圖2所示，納濾濃水回流至藥劑配制箱24，硫酸鈉干粉投加器23向藥劑配置向投機(jī)硫酸鈉干粉，通過攪拌器25充分?jǐn)嚢杌旌虾?，作為一次除鈣的添加藥劑。采用干粉代理溶液，方便藥劑添加，能夠獲得同樣的技術(shù)效果。

需要說明的是，在本說明書中，諸如第一和第二等之類的關(guān)系術(shù)語僅僅用來將一個實(shí)體或者操作與另一個實(shí)體或操作區(qū)分開來，而不一定要求或者暗示這些實(shí)體或操作之間存在任何這種實(shí)際的關(guān)系或者順序。而且，術(shù)語“包括”、“包含”或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的過程、方法、物品或者終端設(shè)備不僅包括那些要素，而且還包括沒有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種過程、方法、物品或者終端設(shè)備所固有的要素。在沒有更多限制的情況下，由語句“包括……”或“包含……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的過程、方法、物品或者終端設(shè)備中還存在另外的要素。此外，在本文中，“大于”、“小于”、“超過”等理解為不包括本數(shù)；“以上”、“以下”、“以內(nèi)”等理解為包括本數(shù)。

盡管已經(jīng)對上述各實(shí)施例進(jìn)行了描述，但本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員一旦得知了基本創(chuàng)造性概念，則可對這些實(shí)施例做出另外的變更和修改，所以以上所述僅為本發(fā)明的實(shí)施例，并非因此限制本發(fā)明的專利保護(hù)范圍，凡是利用本發(fā)明說明書及附圖內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)或等效流程變換，或直接或間接運(yùn)用在其他相關(guān)的技術(shù)領(lǐng)域，均同理包括在本發(fā)明的專利保護(hù)范圍之內(nèi)。