本發(fā)明屬于環(huán)境保護技術領域，具體涉及一種脫硫廢水預處理的裝置及方法。

背景技術：

燃煤發(fā)電在我國能源供給中占有重要地位。為了保護大氣環(huán)境，近年來我國大多數(shù)電廠采用了石灰石-石膏濕法脫硫技術，用以去除煙氣中的二氧化硫。燃煤電廠濕法脫硫廢水成分復雜，含有高濃度懸浮物、過飽和的亞硫酸鹽、氯離子、硫酸鹽以及多種重金屬。目前脫硫廢水主要采用化學沉淀法處理，部分指標達標困難，即使達標處理后，由于廢水中大量的硫酸鹽和氯化物的存在，出水含鹽量仍高達2％～4％，很難重復利用，外排后還會引起地表水和土壤生態(tài)破，引起二次污染。因此，脫硫廢水零排放處理技術的開發(fā)越來越受到重視。

在脫硫廢水零排放處理工藝的多種開發(fā)方向中，蒸發(fā)結(jié)晶法是目前業(yè)內(nèi)研發(fā)人員關注的主要處理工藝。雖然蒸發(fā)結(jié)晶法理論上能夠極大程度上降低脫硫廢水處理后的出水含鹽量，甚至達到近零排放標磚，但是工業(yè)實踐中，采用蒸發(fā)結(jié)晶法存在不可避免存在一些缺點。

缺點主要體現(xiàn)在以下兩個方面：

第一是蒸發(fā)結(jié)晶成本高，采用蒸發(fā)結(jié)晶工藝需要消耗大量的能源，因此，運行費用極高；第二，采用反滲透等膜分離技術首先對廢水進行減量化處理，膜分離產(chǎn)生的濃水再進行蒸發(fā)結(jié)晶，可以有效降低蒸發(fā)處理負荷和節(jié)約處理成本。但是采用ro等膜處理工藝時需要對廢水進行嚴格的預處理，由于廢水中鈣鎂濃度高，硫酸鈣處于過飽和狀態(tài)，造成軟化預處理成本極高，一般可達15～30元/噸，而且預處理過程中還會產(chǎn)生大量的沉淀污泥，額外增加沉淀污泥的處理成本。

為了降低脫硫廢水零排放處理成本，推廣蒸發(fā)結(jié)晶法處理脫硫廢水工藝，鑒于現(xiàn)存脫硫廢水零排放工藝的缺點和不足，開發(fā)低成本的脫硫廢水預處理方法至關重要。

技術實現(xiàn)要素：

針對上述問題，本發(fā)明的目的是提供一種脫硫廢水預處理的裝置及方法。通過優(yōu)化脫硫廢水進行蒸發(fā)結(jié)晶前的軟化預處理工藝方法，能夠有效降低采用蒸發(fā)結(jié)晶法處理脫硫廢水的成本。

為達上述目的，本發(fā)明采取的技術方案是：

一種脫硫廢水預處理的裝置，包括沿脫硫廢水流向設置的：

一級反應器，設有一氫氧化鋇投加單元及一有機硫或硫化物投加單元；

二級反應器，設有鋇鹽投加單元。

進一步地，還包括設置于一級反應器與二級反應器之間的初沉池；設置于二級反應器下游的二沉池。

進一步地，還包括設置于一級反應器上游的預處理系統(tǒng)。

進一步的，所述預處理系統(tǒng)包括cod處理單元和/或懸浮物處理單元。

進一步地，所述一級反應器及二級反應器均設有攪拌單元。攪拌單元可以為機械式攪拌單元，也可以采用曝氣攪拌單元。

進一步的，所述一級反應器包括第一反應單元及第二反應單元，氫氧化鋇投加單元設于第一反應單元，有機硫或硫化物投加單元設于第二反應單元。

進一步地，所述一級反應器和初沉池之間、二級反應器與二沉池之間均設有絮凝反應單元。

進一步地，所述初沉池及二沉池的底部均設置污泥排放口。

一種脫硫廢水預處理的裝置，包括沿脫硫廢水流向設置的：

一級反應器，設有一氫氧化鋇投加單元及一鋇鹽投加單元；

二級反應器，設有一有機硫或硫化物投加單元。

一種脫硫廢水預處理的方法，包括以下步驟：

向脫硫廢水中加入氫氧化鋇，將廢水ph值調(diào)至8.5-10；然后加入有機硫或硫化物，進行除重反應并去除部分硫酸根，得到除重廢水；

向除重廢水中加入鋇鹽，去除除重廢水中剩余的硫酸根離子。

一種脫硫廢水預處理的方法，包括以下步驟：

向脫硫廢水中加入氫氧化鋇，將廢水ph值調(diào)至8.5-10；然后加入鋇鹽，進行除重反應并去除部分硫酸根，得到除重廢水；

向除重廢水中加入有機硫或硫化物，去除除重廢水中剩余的硫酸根離子。

通過采取上述技術方案，本發(fā)明摒棄傳統(tǒng)軟化處理中同時除鎂和除鈣的路線，采用氫氧化鋇和氯化鋇聯(lián)合除重和去除硫酸根的方法，在去除廢水中重金屬的同時，有效避免后續(xù)廢水濃縮處理中的硫酸鈣結(jié)垢問題，具有工藝簡單、藥劑投加量少、運行成本低、污泥產(chǎn)生量少和易于與其他工藝相結(jié)合的優(yōu)點。尤其適應用于高氯高鈣脫硫廢水的處理。并且由于能夠減少藥劑用量，能夠大幅降低脫硫廢水軟化預處理的成本，有利于蒸發(fā)結(jié)晶法處理脫硫廢水的工藝推廣。

附圖說明

圖1為本發(fā)明一實施例中脫硫廢水預處理的裝置示意圖。

圖2為本發(fā)明另一實施例中一級反應其的布置示意圖。

附圖標記說明：1-一級反應器、2-初沉池、3-污泥排放口、4-二級反應器、5-二沉池、6-污泥排放口。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和具體實施方式和實施例對本發(fā)明做進一步說明。

如圖1所示，在一實施例中，提供的脫硫廢水處理的裝置，其依照脫硫廢水流向布置如下：包括一級反應器1、初沉池2、二級反應器4、二沉池5，初沉池2和二沉池6的底部分別設置污泥排放口3及污泥排放口6。通過設置初沉池和二沉池可以將重金屬污泥分出單獨處理，有利于降低污泥處理成本。

在圖未示的實施例中，脫硫廢水可經(jīng)過適當預處理后，再進入反應器1。預處理系統(tǒng)可以采用包括cod處理、懸浮物處理等一種或幾種處理方法對脫硫廢水進行預處理，預處理的取舍及具體預處理采用的處理方法均可結(jié)合實際的工藝需求及脫硫廢水成分做調(diào)整，在此不再贅述，可視為脫硫廢水常見處理方式，與本申請核心主旨無必要關聯(lián)。

如圖，一級反應器1設有攪拌系統(tǒng)，可以采用機械攪拌，也可以采用曝氣攪拌，用于保證反應器內(nèi)水質(zhì)均勻。

一級反應器1設有藥劑投加系統(tǒng)，藥劑a和b分別為氫氧化鋇和有機硫，用于去除廢水中的重金屬和部分硫酸根。有機硫主要是除汞，也可以采用硫化鈉等硫化物，但是有機硫應用效果好，易于操作，其他重金屬主要通過氫氧化鋇去除，投加順序必須為a先b后，因為有機硫也可去除其他重金屬，但有機硫價格非常昂貴。

在另外的實施例中，一級反應器還可以設置為如圖2所示的雙反應器，依次投加藥劑a和藥劑b，分別用于進行氫氧化鋇除重反應和有機硫除重反應。

另外，一級反應器1和初沉池2之間可以根據(jù)需要設置絮凝反應系統(tǒng)，以提高污泥沉淀效果。絮凝反應藥劑同樣為公知，在此不再贅述。

污泥排放口3排出的污泥經(jīng)過脫水干燥后，進一步處置；污泥排放口6排出的污泥送至脫硫塔漿液或排至石膏脫水機。

二級反應器4中同樣設有攪拌系統(tǒng)和藥劑投加裝置。

攪拌系統(tǒng)可以采用機械攪拌，也可以采用曝氣攪拌，用于保證反應器內(nèi)水質(zhì)均勻；

而藥劑c為鋇鹽，優(yōu)選為氯化鋇，用于去除廢水殘留的硫酸根。

二級反應器4和二沉池5之間可以根據(jù)需要設置絮凝反應系統(tǒng)，以提高污泥沉淀效率。

利用上述裝置進行脫硫廢水預處理的方法，具體可通過如下步驟實現(xiàn)：

脫硫廢水首先進入一級反應器1，向反應器中加入氫氧化鋇和有機硫藥劑，將廢水ph調(diào)至9.5左右，使廢水中重金屬生成沉淀析出，同時廢水中部分硫酸根與鋇離子結(jié)合形成硫酸鋇沉淀。上述ph調(diào)整值為在一定條件下的優(yōu)選值，實際上，可以根據(jù)需要將ph值的調(diào)整范圍設置在8.5至10。

一級反應器1的出水進入初沉池2中，在重力作用下，實現(xiàn)泥水分離，產(chǎn)生的污泥通過污泥排放口3排出經(jīng)過脫水干燥后，進一步處置，上清液進入二級反應器4中。

為了提高污泥沉淀性能，可以脫硫廢水從一級反應器1進入初沉池2之前進行絮凝反應。

向二級反應器4中加入鋇鹽，優(yōu)選為氯化鋇，使廢水中硫酸根反應生成硫酸鋇，將硫酸根降低至所需水平，確保廢水后續(xù)濃縮處理中不會明顯結(jié)垢。

二級反應器4的出水進入二沉池5中，經(jīng)過泥水分離后，上清液進一步處置，二沉池5中產(chǎn)生的污泥通過污泥排放口6排出去往脫硫塔漿液或排至石膏脫水機。

同樣地，可以在二級反應器4和二沉池5之間設置絮凝反應系統(tǒng)。

上述方法可以進行調(diào)整，裝置也做適應性調(diào)整：方案如下：

脫硫廢水首先進入一級反應器，向反應器中加入氫氧化鋇和氯化鋇藥劑，合理設置兩種藥劑的投加量，將廢水ph調(diào)至9.5左右，使廢水中重金屬生成沉淀析出，同時將廢水中部分硫酸根反應生成硫酸鋇沉淀，使廢水中硫酸根降低至目標水平。氯化鋇投加量根據(jù)后續(xù)濃縮工藝需要，靈活確定，主要是控制廢水中殘余的硫酸根濃度。

同樣可以根據(jù)實際需要，脫硫廢水可經(jīng)過適當預處理后，再進入一級反應器。

一級反應器的出水可直接進入二級反應器中。

向二級反應器中加入有機硫，進一步去除廢水中汞等重金屬。

二級反應器的出水進入二沉池中，經(jīng)過泥水分離后，上清液進一步處置，二沉池中產(chǎn)生的污泥通過污泥排放口產(chǎn)生的污泥進行后續(xù)處理。

下面通過實際的實驗過程，驗證本申請的裝置及方法的可行性及優(yōu)越性。實驗過程如下：

取某電廠實際脫硫廢水，原水ph為6.8，廢水中懸浮物濃度約20000mg/l，首先通過簡單過濾將廢水中的懸浮物去除，廢水中的鈣離子含量約為2600mg/l,鎂離子為600mg/l，硫酸根濃度為1000mg/l。需要說明的是，重金屬處理是脫硫廢水處理中常規(guī)手段，并不是本申請關注的重點，本申請重點在于整個預處理成本，故在此不提供重金屬含量。接下來分別進行以下兩組實驗：

實驗一，采用傳統(tǒng)預處理工藝，即石灰乳+有機硫+純堿軟化法，首先向1000ml廢水中加入石灰乳(質(zhì)量濃度為5％的懸濁液)將廢水ph調(diào)制11.5，同時對廢水進行攪拌，確保反應充分和均勻，反應15min后，然后向廢水中加入有機硫和碳酸鈉(質(zhì)量濃度為10％溶液)，廢水中的鎂離子生產(chǎn)氫氧化鎂沉淀并進入污泥中，廢水經(jīng)過絮凝沉淀處理后廢水中鈣離子濃度降低至20mg/l，廢水中重金屬達標排放，然后加入鹽酸將廢水ph回調(diào)至9.5，結(jié)果表明藥劑投加量為石灰乳4.0g/l、有機硫50mg/l、純堿10.40g/l，鹽酸消耗量為3g/l。按照市場價格，鹽酸(30％)、石灰、有機硫(100％)和純堿分別為300、500、120000和1500元/噸，所需藥劑總成本約為24.1元/噸。經(jīng)測定，兩級沉淀后(沉淀時間均為20分鐘)，沉淀污泥總體積約230ml。處理后的廢水可滿足膜濃縮處理進水硬度要求。

實驗二：采用本發(fā)明中的工藝，廢水經(jīng)過初步過濾去除大部分懸浮物后，向1000ml廢水中加入氫氧化鋇溶液(質(zhì)量濃度2％)，將廢水ph調(diào)至9.5，然后加入有機硫溶液，反應10min后，向廢水中加入絮凝劑和助凝劑反應5min后，靜止15分鐘后測定污泥體積，然后將廢水過濾后向濾液中加入氯化鋇，反應10min后，向廢水中加入絮凝劑和助凝劑反應5min后，然后靜止15分鐘，測定上清液硫酸根和重金屬濃度以及沉淀污泥體積。

結(jié)果表明，將廢水中的硫酸根降至20mg/l，重金屬達標排放時，此時氫氧化鋇投加量為0.05g/l，氯化鋇投加量為3.05g/l，有機硫投加量為50mg/l，按照二水氯化鋇市場價格2600元/噸，氫氧化鋇市場價格為4500元/噸，有機硫市場價格為120000元/噸，則噸水處理藥劑成本約14元。經(jīng)測定，沉淀15min后，一級沉淀污泥體積為50ml，二級沉淀污泥體積約20ml。

實驗三：采用本發(fā)明工藝，廢水經(jīng)過初步過濾去除大部分懸浮物后，向1000ml廢水中加入氫氧化鋇溶液(質(zhì)量濃度2％)，將廢水ph調(diào)至9.5，然后加入氯化鋇(質(zhì)量濃度10％)溶液，反應10min后，向廢水中加入有機硫，反應10min后，向廢水中加入絮凝劑和助凝劑反應5min后，然后沉淀澄清15min后，測定上清液硫酸根和重金屬濃度以及沉淀污泥體積。

經(jīng)過試驗發(fā)現(xiàn)，將廢水中的硫酸根降至20mg/l，重金屬達標排放時，此時氫氧化鋇投加量為0.05g/l，氯化鋇投加量為3.15g/l，有機硫投加量為50mg/l，按照二水氯化鋇市場價格2600元/噸，氫氧化鋇市場價格為4500元/噸，有機硫市場價格為120000元/噸，則噸水處理藥劑成本約14.2元。經(jīng)測定，15min沉淀池中沉淀后污泥總體積約65ml。生處理后的廢水可滿足膜濃縮處理進水要求。

由上述實施例可以看出，采用本發(fā)明的工藝處理脫硫廢水，藥劑費用僅為14元/噸，比傳統(tǒng)工藝的24.1元/噸大幅降低，且產(chǎn)生的污泥量也大幅降低，有利于降低后續(xù)污泥處理負荷和處理成本。

顯然，所描述的實施例僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。