本發(fā)明屬于水處理技術(shù)領(lǐng)域的設(shè)備，具體涉及一種電廠脫硫廢水零排放的處理裝置。
技術(shù)背景
發(fā)展，水資源問題，尤其是水資源短缺與經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的矛盾已經(jīng)充分暴露出來。全國平均每年因旱受災(zāi)的面積約4億畝。正常年份全國灌區(qū)每年缺水300億立方米，城市缺水60億立方米。在缺水的同時(shí)，還存在著嚴(yán)重的用水浪費(fèi)，全國農(nóng)業(yè)灌溉用水利用系數(shù)大多只有0.4，而很多國家已達(dá)到0.7～0.8；我國工業(yè)萬元產(chǎn)值用水量為103立方米，是發(fā)達(dá)國家的10～20倍，水的重復(fù)利用率我國為50％左右，而發(fā)達(dá)國家為85％以上。低效率的用水導(dǎo)致大量的廢污水排放，目前全國年廢污水排放總量已達(dá)620億m3，大部分未經(jīng)處理直接排入江、河、湖、庫，使我國江河流域普遍受到污染，且呈發(fā)展趨勢。我國每年因水污染造成的經(jīng)濟(jì)損失占到GDP的1.5％-3.0％。節(jié)約用水、清潔生產(chǎn)，對(duì)于我國的經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展具有重要的戰(zhàn)略意義。
火力發(fā)電行業(yè)的用水量位列五個(gè)高用水行業(yè)(火力發(fā)電、紡織、造紙、鋼鐵和石油化工)之首，其用水量占全國工業(yè)用水總量的50％以上。根據(jù)原國家經(jīng)貿(mào)委主持制定的《工業(yè)節(jié)水“十二五”規(guī)劃》，全國用水總量控制在6350億立方米以內(nèi)，全國萬元GDP用水量降低到105立方米以下，比2010年下降30％；萬元工業(yè)增加值用水量降低到63立方米，比2010年降低30％以上；
全國設(shè)市城市供水管網(wǎng)平均漏損率不超過18％；海水淡化、再生水利用、雨水集蓄利用、礦井水利用等非常規(guī)水源利用年替代新鮮淡水量達(dá)到100億立方米以上。到2015年，要求做到直流冷卻取水量零增長，單位發(fā)電量取水量下降到(扣除直流冷卻水后)29.9m3/萬千瓦時(shí)(折合發(fā)電耗水指標(biāo)為0.833m3/(GW.s))。由于我國的水資源空間分布和時(shí)間分布均極不均衡，水資源總量的8I％集中分布于長江及其以南地區(qū)，全年60％-80％的降水量集中在汛期4個(gè)月，其結(jié)果是我國北方地區(qū)尤其是黃、淮、海三流域9省市的廣大地區(qū)嚴(yán)重缺水。因此，在嚴(yán)重缺水地區(qū)的火電廠必然被要求按比全國平均水平更低的發(fā)電耗水指標(biāo)控制用水量，大部分電廠被要求做到廢水“零排放”。
廢水零排放(Zero Liquid Discharge，簡稱ZLD)，是自1970年代以來首先由經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)國家提出、研究和應(yīng)用的，目前仍在不斷進(jìn)步著的一項(xiàng)綜合性應(yīng)用技術(shù)。ZLD一般是指工廠的用水除蒸發(fā)、風(fēng)吹等自然損失以外，全部(通過各種處理)在廠內(nèi)循環(huán)使用，不向外排放任何廢水，水循環(huán)系統(tǒng)中積累的鹽類通過蒸發(fā)、結(jié)晶以固體形式排出。因?yàn)榛痣姀S耗水量大，且有大量的余(廢)熱可供利用，因而ZLD的主要應(yīng)用領(lǐng)域是火力發(fā)電廠。我國電力行業(yè)自“九五”(1995-2000)開始。在水資源緊缺和水污染形勢的日益嚴(yán)重的形勢迫使下開始投入力量進(jìn)行ZLD的試驗(yàn)研究，并開始在火電廠中實(shí)際應(yīng)用。到目前為止，已有十余家火電廠實(shí)施了不同方式的ZLD，基本上都是以處理和回用循環(huán)水排水為主要內(nèi)容。從已經(jīng)投入運(yùn)行的ZLD系統(tǒng)的運(yùn)行效果來看.均能取得較好的節(jié)水效果，有的電廠確能因此而做到不排放任何廢水。然而，和國際先進(jìn)水平相比，我國現(xiàn)有的和在建的ZLD系統(tǒng)在設(shè)計(jì)合理性、運(yùn)行穩(wěn)定性、運(yùn)行效果等方面均存在較大的差距。同時(shí)也還存在一些有待改進(jìn)的問題。
目前火電廠的高含鹽廢水主要有樹脂再生酸、堿廢水和脫硫廢水，最常用的做法是將高含鹽廢水用于灰?guī)鞌嚢韬兔簣鰢娏埽@又會(huì)影響灰渣的回用質(zhì)量和煤場及輸煤系統(tǒng)的噴淋運(yùn)行。事實(shí)上該種回用方式并未從根本上解決高含鹽廢水的回用問題，只是轉(zhuǎn)嫁給其他系統(tǒng)。
盡管國內(nèi)各電廠脫硫水質(zhì)各異，但總體看來具有以下特點(diǎn)：1)呈弱酸性；2)重金屬含量高；3)礦化度高，氯離子高，加速了腐蝕速度；4)含有大量生垢離子，采出水中含有SO42-、CO3-、Ca2+、Mg2+、Ba2+等易成垢離子；5)懸浮物含量高、顆粒細(xì)小。
對(duì)于電廠脫硫廢水，一般呈酸性(pH4～6)，懸浮物在9000～12700mg/L，一般含汞、鉛、鎳、鋅等重金屬以及砷、氟等非金屬污染物。由于脫硫廢水屬弱酸性，故許多重金屬離子有良好的溶解性。所以，脫硫廢水的處理主要是以化學(xué)、機(jī)械方法分離重金屬和其它可沉淀的物質(zhì)，如氟化物、亞硫酸鹽和硫酸鹽。
國內(nèi)現(xiàn)行的典型脫硫廢水處理方法均是基于脫硫除塵廢水的排放特征衍生而來，針對(duì)不同種類的污染物，其各自的去除機(jī)理如下：
先在廢水中加入石灰乳或其它堿性化學(xué)試劑(如：NaOH等)，將pH值調(diào)至6～7，為后續(xù)處理工藝環(huán)節(jié)創(chuàng)造良好的技術(shù)條件，同時(shí)在該環(huán)節(jié)可以有效去除氟化物(生成CaF2沉淀)和部分重金屬。然后加入石灰乳、有機(jī)硫和絮凝劑，將pH升至8～9，使重金屬以氫氧化物和硫化物的形式沉淀。
沉淀分離是一種常用的金屬分離法，除活潑金屬外，許多金屬的氫氧化物的溶解度較小。故脫硫廢水一般采用加入可溶性氫氧化物，如氫氧化鈉(NaOH)，產(chǎn)生氫氧化物沉淀來分離重金屬離子。值得一提的是，由于在不同的pH值下，金屬氫氧化物的溶度積相差較大，故反應(yīng)時(shí)應(yīng)嚴(yán)格控制其pH值。
在脫硫廢水處理中，一般控制pH值8.5～9.0之間，在這一范圍內(nèi)可使一些重金屬，如鐵、銅、鉛、鎳和鉻生成氫氧化物沉淀。對(duì)于汞、銅等重金屬，一般采用加入可溶性硫化物如硫化鈉(Na2S)，以產(chǎn)生Hg2S、CuS等沉淀，這兩種沉淀物質(zhì)溶解度都很小，溶度積數(shù)量級(jí)在10-40～1050之間。
對(duì)于汞使用硫化鈉，只要添加小于1mg/LS2-，就可對(duì)小于10μg/L濃度的汞產(chǎn)生作用。為了改善重金屬析出過程，制備一種能良好沉淀的泥漿，一般可使用三價(jià)鐵鹽如FeCl3及一般為陰離子態(tài)的絮凝劑。通過以上兩級(jí)處理，即可使重金屬達(dá)標(biāo)排放。
還有一些工藝，以Ca(OH)2代替NaOH，反應(yīng)過程中同時(shí)產(chǎn)生CaF2、CaSO3、CaSO4沉淀物，以分離氟化物、亞硫酸鹽、硫酸鹽等鹽類物質(zhì)。采用Steinmullerj技術(shù)的波蘭RAFAKO公司認(rèn)為，使用Ca(OH)2溶液，通過加絮凝劑、助凝劑還可沉淀CaCl2分離Cl-。另外，德國一些公司，使用同樣有選擇作用的TMT(Trimer～capto-trianzin)替代Na2S來沉淀汞，這種工藝相對(duì)操作簡單。
目前很少有報(bào)道提出一套完整的電廠脫硫廢液的零排放工藝，根據(jù)這個(gè)現(xiàn)狀我們進(jìn)行各項(xiàng)實(shí)驗(yàn)研究，開發(fā)出了一套完整可行的電廠脫硫廢液的零排放工藝，供給火力發(fā)電廠的濕法脫硫所產(chǎn)的脫硫廢液進(jìn)行零排放處理。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的主要目的是開發(fā)一種電廠脫硫廢水零排放方法。
本發(fā)明通過下述技術(shù)方案得以實(shí)現(xiàn)的：
一種電廠脫硫廢水零排放的處理裝置，其特征在于，包括引發(fā)結(jié)晶裝置、EDR裝置、雙極膜裝置；
電廠脫硫系統(tǒng)的脫硫廢水與引發(fā)結(jié)晶裝置的進(jìn)口連接，引發(fā)結(jié)晶裝置所產(chǎn)生的硫酸鈣晶體排出，結(jié)晶過濾裝置的產(chǎn)水出口與EDR裝置的進(jìn)口連接；
EDR裝置的濃液出口分成兩路，分別與引發(fā)結(jié)晶裝置和雙極膜裝置連接，淡水出口與電廠脫硫系統(tǒng)連接；
雙極膜裝置所產(chǎn)生的酸堿液排出利用。
作為優(yōu)選，上述一種電廠脫硫廢水零排放的處理裝置中的引發(fā)結(jié)晶裝置中帶有一個(gè)攪拌器，同時(shí)放置直徑為1-100微米的硫酸鈣晶種，濃度為每立方米10-50克，攪拌器的攪拌速度為每分鐘2-50轉(zhuǎn)。在引發(fā)結(jié)晶裝置的出口放置有四氟乙稀中空纖維膜的過濾器件，膜直徑為0.5-3mm，膜孔徑為0.1-5微米。
作為優(yōu)選，上述一種電廠脫硫廢水零排放的處理裝置中的EDR裝置是頻繁倒極均相膜電滲析裝置，倒極頻率為每小時(shí)倒極0.5-10次，采用的均相膜陰陽離子交換膜的膜電阻1-5Ω/cm2，膜的選擇性大于96％，爆破強(qiáng)度為0.3-0.8MPa。
作為優(yōu)選，上述一種電廠脫硫廢水零排放的處理裝置中的雙極膜系統(tǒng)采用三隔室雙極膜系統(tǒng)。所述雙極膜具有的特性為：膜電阻為17Ω/cm2，跨膜電壓為1.7V，破裂強(qiáng)度大于0.6MPa，厚度為0.28mm，選擇性大于97％；陰膜的特性為：膜電阻為18Ω/cm2，跨膜電壓為0.3V，破裂強(qiáng)度大于0.3MPa，厚度為0.16mm，選擇性大于98％；陽膜的特性為：膜電阻為3.8Ω/cm2，跨膜電壓為0.2V，破裂強(qiáng)度大于0.3MPa，厚度為0.22mm，選擇性大于98％；陽極采用鈦鍍鉑電極，陰極采用不銹鋼電極。雙極膜可以采用北京廷潤的BP-1雙極膜，陰陽膜可以采用北京廷潤的ACM阻酸專用陰膜CMB阻堿專用陽膜。
有益效果：本申請(qǐng)可以有效實(shí)現(xiàn)零排放的，且操作簡單、投資設(shè)備也不大，使用成本也較低、推廣容易。
附圖說明
圖1本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明的實(shí)施作具體說明：
實(shí)施例1
根據(jù)附圖1所示結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)一種電廠脫硫廢水零排放的處理裝置，其中包括引發(fā)結(jié)晶裝置、EDR裝置、雙極膜裝置；電廠脫硫系統(tǒng)的脫硫廢水與引發(fā)結(jié)晶裝置的進(jìn)口連接，引發(fā)結(jié)晶裝置所產(chǎn)生的硫酸鈣晶體排出，結(jié)晶過濾裝置的產(chǎn)水出口與EDR裝置的進(jìn)口連接；EDR裝置的濃液出口分成兩路，分別與引發(fā)結(jié)晶裝置和雙極膜裝置連接，淡水出口與電廠脫硫系統(tǒng)連接；雙極膜裝置所產(chǎn)生的酸堿液排出利用。
本實(shí)施例中，組裝處理量為每小時(shí)1噸的電廠脫硫廢水零排裝置，引發(fā)結(jié)晶裝置在一個(gè)帶有攪拌的容器中，加入直徑為20微米的硫酸鈣晶種，濃度為每立方米10克，攪拌速度為每分鐘10轉(zhuǎn)。容器出口用四氟乙稀中空纖維膜進(jìn)行過濾，膜直徑為1mm，膜孔徑為0.5微米。頻繁倒極均相膜電滲析裝置，倒極頻率為每小時(shí)倒極3次，采用的均相膜陰陽離子交換膜的膜電阻3Ω/cm2，膜的選擇性大于96％，爆破強(qiáng)度為0.5MPa。
雙極膜系統(tǒng)，采用三隔室雙極膜系統(tǒng)，雙極膜采用北京廷潤的BP-1雙極膜，陰陽膜采用北京廷潤的ACM阻酸專用陰膜CMB阻堿專用陽膜。陽極采用鈦鍍鉑電極，陰極采用不銹鋼電極。
一股鈣離子含量為8000mg/L，硫酸根含量為3000mg/L，氯離子含量為28000mg/L的脫硫廢液進(jìn)入我們的電廠脫硫廢水零排裝置。EDR的濃縮液達(dá)10％濃度進(jìn)入雙極膜，淡水達(dá)0.1％回用。雙極膜產(chǎn)生的酸濃度為6％、純度為97％，堿濃度為8％，純度為98％；產(chǎn)生的硫酸鈣晶體純度大于98.5％，連續(xù)運(yùn)行10天，運(yùn)行穩(wěn)定。
實(shí)施例2
根據(jù)圖1所示流程，組裝處理量為每小時(shí)5噸的電廠脫硫廢水零排裝置，包括引發(fā)結(jié)晶過程、頻繁倒極電滲析系統(tǒng)、雙極膜系統(tǒng)。
引發(fā)結(jié)晶裝置，在一個(gè)帶有攪拌的容器中，加入直徑為10微米的硫酸鈣晶種，濃度為每立方米20克，攪拌速度為每分鐘20轉(zhuǎn)。容器出口用四氟乙稀中空纖維膜進(jìn)行過濾，膜直徑為1mm，膜孔徑為0.5微米。頻繁倒極均相膜電滲析裝置，倒極頻率為每小時(shí)倒極2次，采用的均相膜陰陽離子交換膜的膜電阻2.5Ω/cm2，膜的選擇性大于96％，爆破強(qiáng)度為0.6MPa。
雙極膜系統(tǒng)，采用三隔室雙極膜系統(tǒng)，雙極膜采用北京廷潤的BP-1雙極膜，陰陽膜采用北京廷潤的ACM阻酸專用陰膜CMB阻堿專用陽膜。陽極采用鈦鍍鉑電極，陰極采用不銹鋼電極。其中雙極膜具有的特性為：膜電阻為17Ω/cm2，跨膜電壓為1.7V，破裂強(qiáng)度大于0.6MPa，厚度為0.28mm，選擇性大于97％；陰膜的特性為：膜電阻為18Ω/cm2，跨膜電壓為0.3V，破裂強(qiáng)度大于0.3MPa，厚度為0.16mm，選擇性大于98％；陽膜的特性為：膜電阻為3.8Ω/cm2，跨膜電壓為0.2V，破裂強(qiáng)度大于0.3MPa，厚度為0.22mm，選擇性大于98％；陽極采用鈦鍍鉑電極，陰極采用不銹鋼電極。
一股鈣離子含量為10000mg/L，硫酸根含量為4000mg/L，氯離子含量為17000mg/L的脫硫廢液進(jìn)入我們的電廠脫硫廢水零排裝置。EDR的濃縮液達(dá)8％濃度進(jìn)入雙極膜，淡水達(dá)0.1％回用。雙極膜產(chǎn)生的酸濃度為8％、純度為95％，堿濃度為10％，純度為97％，連續(xù)運(yùn)行10天，產(chǎn)生的硫酸鈣晶體純度大于98.5％，運(yùn)行穩(wěn)定。