本發(fā)明涉及廢水處理領(lǐng)域，具體是一種脫硫廢水零排放處理工藝。
背景技術(shù)：
脫硫廢水主要是鍋爐煙氣濕法脫硫(石灰石-石膏法或鎂法)過程中吸收塔的排放水。為了維持脫硫裝置漿液循環(huán)系統(tǒng)物質(zhì)的平衡，防止煙氣中可溶部分即氯離子濃度超過規(guī)定值和保證石膏質(zhì)量，必須從系統(tǒng)中排放一定量的廢水，廢水主要來自石膏脫水和清洗系統(tǒng)。廢水中含有的雜質(zhì)主要包括懸浮物、過飽和的亞硫酸鹽、硫酸鹽、氯離子以及重金屬離子，呈酸性，其中很多是國家環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)中要求嚴(yán)格控制的第一類污染物。
目前脫硫廢水的常規(guī)處理方法是化學(xué)沉淀法，一般由調(diào)節(jié)池、三聯(lián)箱(中和箱、反應(yīng)箱、絮凝箱合稱為三聯(lián)箱)、澄清池、清水池、污泥處理裝置和加藥裝置六部分組成。
主要原理：在中和箱中，廢水的pH值采用投加氫氧化鈣的方式進(jìn)行調(diào)節(jié)，使廢水呈堿性(pH值為9～10)，此過程中大部分重金屬形成微溶的氫氧化物從廢水中沉淀出來。在中和箱中不能以氫氧化物沉淀的重金屬，在反應(yīng)箱中通過投加有機硫藥液，使殘余的重金屬與有機硫化物形成微溶的化合物，以固體的形式沉淀出來，并加入絮凝劑使水中的懸浮物、沉淀物形成易于沉降的大顆粒絮凝物。在絮凝箱中通過投加助凝劑，加速、加快懸浮物、沉淀物絮凝，提高絮凝效果。通過以上的加藥及攪拌，在三聯(lián)箱出水后，廢水就可以進(jìn)入澄清濃縮池進(jìn)行泥水的分離。
該工藝可以對脫硫廢水中大部分重金屬、懸浮物、化學(xué)需氧量等污染物進(jìn)行去除。在實際運行中，由于煤質(zhì)的變化，通常導(dǎo)致脫硫廢水污染物成分復(fù)雜多樣，水質(zhì)水量不穩(wěn)定，且由于在線儀表顯示的滯后性，導(dǎo)致藥品量不能準(zhǔn)確投加，因此三聯(lián)箱系統(tǒng)很難保證穩(wěn)定運行，出水水質(zhì)無法保障。即使三聯(lián)箱系統(tǒng)穩(wěn)定運行，由于該系統(tǒng)無法去除廢水中的溶解鹽分，難以回收利用。隨著國家環(huán)保要求的不斷提高和排放要求的日益嚴(yán)格，我國很多省份（如山東?。┑牡胤脚欧艠?biāo)準(zhǔn)中對全鹽量增加了指標(biāo)限值。脫硫廢水經(jīng)三聯(lián)箱工藝處理后，一般全鹽量在1%（10000mg/L）以上，排放標(biāo)準(zhǔn)對全鹽量的限值為1600mg/L，常規(guī)處理工藝已經(jīng)無法滿足法規(guī)要求。
當(dāng)前國內(nèi)已有的脫硫廢的零排放工藝有：
1）化學(xué)加藥軟化工藝+微濾+鈉離子交換器+超濾+納濾+海淡膜，海淡膜產(chǎn)水回用。微濾、超濾濃水經(jīng)壓濾機脫水，產(chǎn)生固體廢物外運處理，濾液重新進(jìn)入系統(tǒng)處理。納濾濃水經(jīng)冷凍脫硝工藝處理，產(chǎn)生十水合硫酸鈉晶體。海淡膜濃水通過蒸發(fā)，產(chǎn)生可回用的淡水和濃鹽水，濃鹽水再經(jīng)蒸發(fā)器、離心機、干燥機處理，得到結(jié)晶鹽。
該工藝的缺點包括：工藝流程冗長，設(shè)備多，系統(tǒng)對操作和控制要求高；鈉離子交換器再生產(chǎn)生大量的含鹽廢水，雖然經(jīng)系統(tǒng)處理，回收的氯化鈉結(jié)晶鹽可用于鈉離子交換樹脂的再生，但樹脂再生廢水在系統(tǒng)中的循環(huán)處理，增大了系統(tǒng)處理負(fù)荷，增加了膜組件的數(shù)量，使系統(tǒng)投資增多；冷凍脫硝工藝還不成熟，對設(shè)計操作、材料選擇要求嚴(yán)格，運行不穩(wěn)定；海淡膜能將濃水含鹽量由1%濃縮至5%左右，系統(tǒng)產(chǎn)生的濃水較多，蒸發(fā)投資較高；卷式膜抗污染能力差，系統(tǒng)易污堵。
2）另一種零排放工藝系統(tǒng)包括煙道加熱器、蒸發(fā)器和換熱器，系統(tǒng)利用火電廠煙道余熱，將脫硫廢水溫度加熱后，進(jìn)入蒸發(fā)器進(jìn)行真空閃蒸，蒸發(fā)后的含鹽產(chǎn)物直接排入脫硫石膏庫，蒸出水回用。
該工藝的缺點包括：脫硫廢水含鹽量高，腐蝕性大，對煙道換熱器材質(zhì)要求高；脫硫廢水硬度高，高溫下容易結(jié)垢，影響煙道換熱器的傳熱效率；該系統(tǒng)利用了煙道余溫，鍋爐系統(tǒng)排煙溫度過低，容易對煙道形成酸腐蝕，增大排煙阻力；系統(tǒng)的重金屬和雜質(zhì)富集于蒸發(fā)后的含鹽漿液中，進(jìn)入脫硫石膏庫后，對脫硫系統(tǒng)石膏質(zhì)量造成影響。
有鑒于此，需要開發(fā)一種高效的脫硫廢水零排放處理工藝。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于提供一種脫硫廢水零排放處理工藝，以解決上述背景技術(shù)中提出的問題。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：
一種脫硫廢水零排放處理工藝，包括依次相連的調(diào)節(jié)曝氣池、中和箱、反應(yīng)箱、絮凝箱、澄清箱、高效纖維過濾器、中間水箱、高壓平板膜系統(tǒng)和蒸發(fā)器，處理步驟如下：
1）脫硫廢水進(jìn)入調(diào)節(jié)曝氣池內(nèi)，經(jīng)調(diào)節(jié)水量、均衡水質(zhì)后，被泵送入中和箱內(nèi)；
2）向中和箱內(nèi)添加氫氧化鈣懸濁液，調(diào)節(jié)中和箱內(nèi)的廢水呈堿性，以將大部分重金屬以微溶的氫氧化物的形式從沸水中沉淀下來，經(jīng)過中和箱處理后的廢水進(jìn)入反應(yīng)箱內(nèi)；
3）向反應(yīng)箱內(nèi)添加TMT15有機硫藥液，廢水中的Pb2+、Hg2+與TMT15有機硫藥液反應(yīng)形成難溶的硫化物并沉積下來，經(jīng)過反應(yīng)箱處理后的廢水進(jìn)入絮凝箱內(nèi)；
4）向絮凝箱內(nèi)添加絮凝劑FeClSO4，絮凝劑FeClSO4使廢水中的許多細(xì)小而分散的顆粒和膠體物質(zhì)凝聚成大顆粒而沉積下來，與此同時，向絮凝箱內(nèi)添加純堿碳酸鈉，使廢水中的鈣鎂離子形成碳酸鹽沉淀，以調(diào)節(jié)廢水的硬度，經(jīng)過絮凝箱處理后的廢水溢流進(jìn)入澄清箱；
5）在絮凝箱的出口端添加作為助凝劑的陽離子高分子聚合電解質(zhì)PAM，陽離子高分子聚合電解質(zhì)PAM隨廢水流入澄清箱；
6）廢水在澄清箱內(nèi)沉淀分層，上層的上清液送入高效纖維過濾器，下層的污泥大部分送入壓濾機內(nèi)，小部分送入澄清箱，污泥被壓濾機脫水處理后產(chǎn)生泥餅和壓濾液，泥餅外運處置，壓濾液送入中和箱內(nèi)；
7）高效纖維過濾器去除廢水中的粒徑大于5微米的雜質(zhì)，并將處理后的廢水送入中間水箱貯存；
8）中間水箱內(nèi)的廢水經(jīng)柱塞泵加壓后被送入高壓平板膜系統(tǒng)，高壓平板膜系統(tǒng)對廢水進(jìn)行處理，獲得的產(chǎn)水送入產(chǎn)水箱內(nèi)暫存，獲得的濃水送入蒸發(fā)器；
9）蒸發(fā)器對濃水進(jìn)行蒸發(fā)，獲得結(jié)晶鹽和蒸出水，蒸出水送入產(chǎn)水箱內(nèi)。
作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案：所述中和箱、反應(yīng)箱和絮凝箱組成三聯(lián)箱，且三聯(lián)箱的材質(zhì)為玻璃鋼，中和箱、反應(yīng)箱和絮凝箱頂部均設(shè)置有攪拌機和投藥口。
作為本發(fā)明再進(jìn)一步的方案：步驟2）中調(diào)節(jié)中和箱內(nèi)的廢水PH為9.0～9.5。
作為本發(fā)明再進(jìn)一步的方案：所述澄清箱內(nèi)設(shè)置有攪拌機和刮泥機。
作為本發(fā)明再進(jìn)一步的方案：所述高壓平板膜系統(tǒng)采用反滲透膜組件。
作為本發(fā)明再進(jìn)一步的方案：所述高壓平板膜系統(tǒng)的壓力為90bar、160bar或200bar。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：
1）三聯(lián)箱選用玻璃鋼材質(zhì)。傳統(tǒng)的三聯(lián)箱箱體采用碳鋼板焊接而成，容易老化、生銹，內(nèi)部防腐結(jié)構(gòu)易脫離，且不利于清洗和檢修。玻璃鋼化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，機械強度高，耐腐蝕，箱內(nèi)不需要另做防腐處理。
2）本技術(shù)方案采用高壓平板膜系統(tǒng)作為脫鹽的核心處理單元。該膜元件對全鹽量的去除率達(dá)到99%以上，濃水含鹽量可達(dá)15%，極大地降低濃縮液的體積，濃水產(chǎn)生量是海淡膜系統(tǒng)的三分之一。
3）由于高壓平板膜系統(tǒng)對廢水的濃縮作用，大大降低后續(xù)的蒸發(fā)量，降低整體工藝的投資和運行費用。
4）所述高壓平板膜組件具有耐高壓、抗污染和使用壽命長的特性，能夠?qū)γ摿驈U水中的COD、鹽分、氨氮等污染物同時進(jìn)行去除。高壓平板膜元件采用特殊改性的反滲透膜片，膜分離功能層更厚、電負(fù)性更低、膜表面更光滑、親水效果更好，具有更強的抗污染和耐高壓性能。相比傳統(tǒng)膜片，具有更長的使用壽命。該膜元件采用更寬的流體通道（2.5mm），雷諾數(shù)>2500具有更優(yōu)異的流體湍流效果，膜片自清洗效果更好，壓力損耗低（0.1～0.2bar/m2）。
4）所述高壓平板膜系統(tǒng)采用電動針型閥進(jìn)行系統(tǒng)壓力控制，針型閥比其他類型的閥門能夠耐受更大的壓力，密封性能好，且精度更高。
5）所述高壓平板膜組件采用標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計，易于拆卸維護(hù)，打開組件可以輕松檢查維護(hù)任何一片過濾膜片及其它部件，維修簡單；組件內(nèi)部任何單個部件均允許單獨更換。過濾部分由多個過濾膜片及導(dǎo)流盤裝配而成，當(dāng)膜片需要更換時可進(jìn)行單個更換，對于過濾性能好的膜片仍可繼續(xù)使用，最大程度降低膜片更換成本。
6）本技術(shù)方案可實現(xiàn)全自動化控制，系統(tǒng)易于維護(hù)，減少人力成本。
7）建設(shè)周期短，調(diào)試、啟動迅速。高壓平板膜系統(tǒng)的建設(shè)主要為機械加工，規(guī)模很小，建設(shè)速度快。設(shè)備運抵現(xiàn)場后只需兩周左右的時間安裝調(diào)試工作就可完成。
8）占地面積小。高壓平板膜系統(tǒng)為集成式安裝，附屬構(gòu)筑物及設(shè)施也是一些小型構(gòu)筑物，占地面積很小。
9）濃縮倍數(shù)高，產(chǎn)水率高達(dá)93.3%。
附圖說明
圖1為脫硫廢水零排放處理工藝的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
下面結(jié)合具體實施方式對本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步詳細(xì)地說明。
請參閱圖1，一種脫硫廢水零排放處理工藝，包括依次相連的調(diào)節(jié)曝氣池、中和箱、反應(yīng)箱、絮凝箱、澄清箱、高效纖維過濾器、中間水箱、高壓平板膜系統(tǒng)和蒸發(fā)器，處理步驟如下：
1）脫硫廢水進(jìn)入調(diào)節(jié)曝氣池內(nèi)，經(jīng)調(diào)節(jié)水量、均衡水質(zhì)后，被泵送入中和箱內(nèi)；
2）向中和箱內(nèi)添加氫氧化鈣懸濁液，調(diào)節(jié)中和箱內(nèi)的廢水呈堿性，以將大部分重金屬以微溶的氫氧化物的形式從沸水中沉淀下來，經(jīng)過中和箱處理后的廢水進(jìn)入反應(yīng)箱內(nèi)，一般情況下3價重金屬離子比2價離子更容易沉淀，當(dāng)pH值達(dá)到9.0～9.5時，大多數(shù)重金屬離子均形成了難溶氫氧化物，同時氫氧化鈣懸濁液中的Ca2+還能與廢水中的部分F-反應(yīng)，生成難溶的CaF2；與As3+絡(luò)合生成Ca(AsO3)2等難溶物質(zhì)；
3）向反應(yīng)箱內(nèi)添加TMT15有機硫藥液，廢水中的Pb2+、Hg2+與TMT15有機硫藥液反應(yīng)形成難溶的硫化物并沉積下來，經(jīng)過反應(yīng)箱處理后的廢水進(jìn)入絮凝箱內(nèi)；
4）向絮凝箱內(nèi)添加絮凝劑FeClSO4，絮凝劑FeClSO4使廢水中的許多細(xì)小而分散的顆粒和膠體物質(zhì)凝聚成大顆粒而沉積下來，與此同時，向絮凝箱內(nèi)添加純堿碳酸鈉，使廢水中的鈣鎂離子形成碳酸鹽沉淀，以調(diào)節(jié)廢水的硬度，經(jīng)過絮凝箱處理后的廢水溢流進(jìn)入澄清箱；
5）在絮凝箱的出口端添加作為助凝劑的陽離子高分子聚合電解質(zhì)PAM，陽離子高分子聚合電解質(zhì)PAM隨廢水流入澄清箱，作為助凝劑的陽離子高分子聚合電解質(zhì)PAM能夠降低顆粒的表面張力，強化顆粒的長大過程，進(jìn)一步促進(jìn)氫氧化物和硫化物的沉淀，使細(xì)小的絮凝物慢慢變成更大、更容易沉積的絮狀物，同時脫硫廢水中的懸浮物也沉降下來；
6）廢水在澄清箱內(nèi)沉淀分層，上層的上清液送入高效纖維過濾器，下層的污泥大部分送入壓濾機內(nèi)，小部分送入澄清箱，作為接觸污泥提供沉淀所需的晶核，污泥被壓濾機脫水處理后產(chǎn)生泥餅和壓濾液，泥餅外運處置，壓濾液送入中和箱內(nèi)，以繼續(xù)進(jìn)行處理，所述澄清箱內(nèi)設(shè)置有攪拌機和刮泥機；
7）高效纖維過濾器去除廢水中的粒徑大于5微米的雜質(zhì)，并將處理后的廢水送入中間水箱貯存；
8）中間水箱內(nèi)的廢水經(jīng)柱塞泵加壓后被送入高壓平板膜系統(tǒng)，高壓平板膜系統(tǒng)對廢水進(jìn)行處理，獲得的產(chǎn)水送入產(chǎn)水箱內(nèi)暫存，產(chǎn)水達(dá)到回用標(biāo)準(zhǔn)，能夠作為回用水，獲得的濃水送入蒸發(fā)器，其中，優(yōu)選的，所述高壓平板膜系統(tǒng)采用反滲透膜組件，所述高壓平板膜系統(tǒng)的壓力為90bar、160bar或200bar；
9）蒸發(fā)器對濃水進(jìn)行蒸發(fā)，獲得結(jié)晶鹽和蒸出水，蒸出水送入產(chǎn)水箱內(nèi)，蒸出水水質(zhì)滿足回用標(biāo)準(zhǔn)，能夠作為回用水，產(chǎn)生的結(jié)晶鹽主要成分為氯化鈉和微量硫酸鈉，可以作為工業(yè)鹽出售。
所述中和箱、反應(yīng)箱和絮凝箱組成三聯(lián)箱，且三聯(lián)箱的材質(zhì)為玻璃鋼，中和箱、反應(yīng)箱和絮凝箱頂部均設(shè)置有攪拌機和投藥口。
所述高壓平板膜系統(tǒng)，廢水通過膜芯與高壓容器的間隙到達(dá)膜元件底部，均勻布流進(jìn)入導(dǎo)流盤，在導(dǎo)流盤表面以雷達(dá)掃描方式流動，從投幣式切口進(jìn)入下一組導(dǎo)流盤和膜片，在整個膜柱內(nèi)呈渦流狀流動，產(chǎn)水通過中心管排出膜元件。導(dǎo)流盤特殊的力學(xué)設(shè)計使液體流經(jīng)遇凸點碰撞時形成湍流，增加自清洗功能，有效避免膜堵塞和濃差極化現(xiàn)象，延長膜片的使用壽命；清洗時也容易將膜片上的積垢洗凈，更加耐污染。所述高壓平板膜系統(tǒng)采用電動針型閥進(jìn)行系統(tǒng)壓力控制。
本發(fā)明的有益效果如下：
1）三聯(lián)箱選用玻璃鋼材質(zhì)。傳統(tǒng)的三聯(lián)箱箱體采用碳鋼板焊接而成，容易老化、生銹，內(nèi)部防腐結(jié)構(gòu)易脫離，且不利于清洗和檢修。玻璃鋼化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，機械強度高，耐腐蝕，箱內(nèi)不需要另做防腐處理。
2）本技術(shù)方案采用高壓平板膜系統(tǒng)作為脫鹽的核心處理單元。該膜元件對全鹽量的去除率達(dá)到99%以上，濃水含鹽量可達(dá)15%，極大地降低濃縮液的體積，濃水產(chǎn)生量是海淡膜系統(tǒng)的三分之一。
3）由于高壓平板膜系統(tǒng)對廢水的濃縮作用，大大降低后續(xù)的蒸發(fā)量，降低整體工藝的投資和運行費用。
4）所述高壓平板膜組件具有耐高壓、抗污染和使用壽命長的特性，能夠?qū)γ摿驈U水中的COD、鹽分、氨氮等污染物同時進(jìn)行去除。高壓平板膜元件采用特殊改性的反滲透膜片，膜分離功能層更厚、電負(fù)性更低、膜表面更光滑、親水效果更好，具有更強的抗污染和耐高壓性能。相比傳統(tǒng)膜片，具有更長的使用壽命。該膜元件采用更寬的流體通道（2.5mm），雷諾數(shù)>2500具有更優(yōu)異的流體湍流效果，膜片自清洗效果更好，壓力損耗低（0.1～0.2bar/m2）。
4）所述高壓平板膜系統(tǒng)采用電動針型閥進(jìn)行系統(tǒng)壓力控制，針型閥比其他類型的閥門能夠耐受更大的壓力，密封性能好，且精度更高。
5）所述高壓平板膜組件采用標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計，易于拆卸維護(hù)，打開組件可以輕松檢查維護(hù)任何一片過濾膜片及其它部件，維修簡單；組件內(nèi)部任何單個部件均允許單獨更換。過濾部分由多個過濾膜片及導(dǎo)流盤裝配而成，當(dāng)膜片需要更換時可進(jìn)行單個更換，對于過濾性能好的膜片仍可繼續(xù)使用，最大程度降低膜片更換成本。
6）本技術(shù)方案可實現(xiàn)全自動化控制，系統(tǒng)易于維護(hù)，減少人力成本。
7）建設(shè)周期短，調(diào)試、啟動迅速。高壓平板膜系統(tǒng)的建設(shè)主要為機械加工，規(guī)模很小，建設(shè)速度快。設(shè)備運抵現(xiàn)場后只需兩周左右的時間安裝調(diào)試工作就可完成。
8）占地面積小。高壓平板膜系統(tǒng)為集成式安裝，附屬構(gòu)筑物及設(shè)施也是一些小型構(gòu)筑物，占地面積很小。
9）濃縮倍數(shù)高，產(chǎn)水率高達(dá)93.3%。
上面對本發(fā)明的較佳實施方式作了詳細(xì)說明，但是本發(fā)明并不限于上述實施方式，在本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員所具備的知識范圍內(nèi)，還可以在不脫離本發(fā)明宗旨的前提下作出各種變化。