本實用新型涉及水處理技術(shù)領(lǐng)域,尤其涉及一種零排放水處理裝置。
背景技術(shù):
目前,燃煤電廠煙氣脫硫技術(shù)包括濕法脫硫和干法脫硫等。其中濕法脫硫技術(shù)的運用最為廣泛。濕法煙氣脫硫是當今國際上85%左右大型火電廠采用的工藝流程。濕法煙氣脫硫系統(tǒng)廢水由于汞、鉛、鎳、砷和鉻重金屬離子含量較高,直接排放的危害很大,普通化學處理方法又過于復雜,且需要不斷添加化學藥品,耗費人力。另脫硫廢水化學處理方法處理后的廢水氯離子(目前尚無化學藥劑可以去除氯離子)仍無法去除。
燃煤電廠面臨廢水零排放的壓力,脫硫廢水在燃煤電廠廢水排放量中的份額雖然很小,一般2臺300MW機組產(chǎn)生的脫硫廢水只有8-10t/h,但脫硫廢水污染嚴重,含鹽量高,極難處理。脫硫廢水水質(zhì)的高低與水量的大小直接由系統(tǒng)工藝參數(shù)、煙氣成分等各類因素所決定,具有較大的污染性。
脫硫廢水的水質(zhì)特點:(1)脫硫廢水呈弱酸性;(2)懸浮物含量高,證明脫硫廢水中的懸浮物主要是沖灰顆粒、二氧化硅以及鐵、鋁的氫氧化物;(3)脫硫廢水中鹽分很高,主要陽離子為鈉離子,含量極高,同時含有大量S2-、S2O32-、SO42-陰離子;(4)化學耗氧量較高,脫硫廢水中的化學耗氧量與通常的廢水不同,在脫硫廢水中,形成化學耗氧量的主要因素不是有機物,而是還原態(tài)的無機物連二硫酸鹽;(5)多種重金屬離子并存。由于脫硫水質(zhì)具有一定的特殊性質(zhì),給脫硫廢水的處理帶來了較大的難度,并且各類重金屬離子嚴重污染了環(huán)境,更加增大了脫硫廢水的處理難度。
目前國內(nèi)脫硫廢水處理的主要工藝方法是物化法,占國內(nèi)火電廠脫硫廢水處理工藝的90%以上?,F(xiàn)應(yīng)用最多的是“三聯(lián)箱”處理工藝,由中和箱、反應(yīng)箱、絮凝箱連通構(gòu)成。其中,中和箱的主要作用是通過加石灰或純堿等調(diào)節(jié)脫硫廢水的pH,使其由弱酸性變成堿性,從而使大部分金屬離子沉淀。反應(yīng)箱主要作用是通過加入硫化物(如有機硫、硫化鈉等)使鉛、汞等重金屬形成沉淀,并加入一定比例的絮凝劑,使沉淀物形成較大礬花。絮凝箱作用是通過加入助凝劑(PAM等)使它們凝聚成大顆粒而沉積下來。三聯(lián)箱后續(xù)跟澄清器,主要作用是使前期密度小難沉淀的物質(zhì)沉淀下來。該工藝處理后重金屬等可達到排放標準,但是SS和COD卻不穩(wěn)定,往往會超標。
國外處理脫硫廢水除用物化法外,還使用電絮凝法、煙道氣噴霧、蒸發(fā)法等。電絮凝工藝是利用電化學原理,可溶性電極在電場的作用下解離出帶電的金屬離子,與水中的OH-結(jié)合后形成具有絮凝作用的化合物。同時,電解過程中釋放出來的電子還具有還原部分污染物的作用。該工藝具有設(shè)備布置緊湊、大大降低加藥成本等優(yōu)點,但是也伴有能耗高、電極使用壽命短等缺點。煙道氣噴霧也是新型的脫硫廢水處理工藝,具有降低加藥成本,利用煙氣余熱實現(xiàn)廢水零排放等優(yōu)點,但是同時伴隨操作復雜,技術(shù)難度高,噴嘴易擁堵、結(jié)垢、選擇性窄等缺點。蒸發(fā)工藝是通過傳統(tǒng)加藥進行預(yù)處理后,廢水經(jīng)預(yù)熱器后進入蒸發(fā)系統(tǒng),該工藝處理得到水質(zhì)好,但是運行成本高、設(shè)備復雜、控制要求高。
技術(shù)實現(xiàn)要素:
針對現(xiàn)有技術(shù)之不足,本實用新型提供一種零排放水處理裝置,其特征在于,所述水處理裝置包括預(yù)處理單元、深度軟化單元和深度濃縮單元,
所述預(yù)處理單元包括至少一個反應(yīng)池、濃縮池、管式微濾裝置和產(chǎn)水箱,
所述深度軟化單元包括正反洗泵、一級軟化罐、二級軟化罐和鹽水泵;
所述深度濃縮單元包括濃縮裝置,所述濃縮裝置包括罐體、熱換板、濃縮液循環(huán)管道、濃縮液循環(huán)泵、濃縮液原料進口、濃縮液原料出口和真空管;
所述反應(yīng)池、所述濃縮池與所述管式微濾裝置串聯(lián)連接,并且所述管式微濾裝置與所述濃縮池之間并列連接兩條管道,
所述管式微濾裝置與所述正反洗泵通過所述產(chǎn)水箱連接,
所述正反洗泵與一級軟化罐連接,所述一級軟化罐與二級軟化罐連接,所述二級軟化罐與所述鹽水泵連接;
所述鹽水泵與所述濃縮裝置連接,所述正反洗泵與所述濃縮裝置之間的管道通過管道混合器與第三加藥裝置連接,所述濃縮裝置與濃水箱連接。
根據(jù)一個優(yōu)選實施方式,所述預(yù)處理單元包括第一反應(yīng)池和第二反應(yīng)池,所述第二反應(yīng)池設(shè)置在所述第一反應(yīng)池和所述濃縮池之間,所述第一反應(yīng)池與第一加藥裝置連接,所述第二反應(yīng)池與第二加藥裝置連接。
根據(jù)一個優(yōu)選實施方式,所述預(yù)處理單元還包括污泥濃縮池和脫水機,所述污泥濃縮池與所述濃縮池連接,所述脫水機與所述污泥濃縮池連接,并且所述脫水機與所述第一反應(yīng)池連接。
根據(jù)一個優(yōu)選實施方式,,所述濃縮裝置的體底端安置有濃縮液循環(huán)管道,所述濃縮液循環(huán)管道的一端與所述濃縮液循環(huán)泵連接,所述濃縮液循環(huán)管道的另一端與濃縮后原料出口連接,
所述真空管設(shè)置于所述濃縮裝置罐體頂端,所述濃縮裝置罐體內(nèi)設(shè)置有熱換室,所述熱換室設(shè)置至少一個熱換板,所述熱換室的一側(cè)設(shè)置有加熱水進口與加熱水出口。
根據(jù)一個優(yōu)選實施方式,所示管式微濾裝置中的管式微濾元件以串聯(lián)的方式布置。
根據(jù)一個優(yōu)選實施方式,所述管式微濾裝置還包括循環(huán)泵和沉淀絮凝水箱。
根據(jù)一個優(yōu)選實施方式,所述第二反應(yīng)池與所述濃縮池之間設(shè)置有第三反應(yīng)池,所述第三反應(yīng)池設(shè)置有進水PH調(diào)節(jié)裝置和第四加藥裝置。
根據(jù)一個優(yōu)選實施方式,所述濃縮裝置還包括升溫裝置和降溫裝置。
本實用新型的有益技術(shù)效果:
本實用新型工藝穩(wěn)定安全可靠。管式微濾裝置預(yù)處理產(chǎn)水SDI15<3,COD<10mg/L,弱酸床/螯合樹脂處理后Ca2+濃度,滿足后續(xù)設(shè)備的進水條件。濃縮裝置深度濃縮,濃水TDS>240000mg/L。本實用新型對廢水的處理效率更高,產(chǎn)水回用符合環(huán)境保護的趨勢。
附圖說明
圖1是本實用新型的第一種優(yōu)選實施方式的結(jié)構(gòu)示意圖;
圖2是本實用新型的預(yù)處理單元的結(jié)構(gòu)示意圖;和
圖3是本實用新型的濃縮裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
附圖標記列表
10:第一反應(yīng)池 11:第一加藥裝置 20:第二反應(yīng)池
21:第二加藥裝置 30:濃縮池 31:第四加藥裝置
40:管式微濾裝置 41:產(chǎn)水箱 50:軟化裝置
51:正反洗泵 52:一級軟化罐 53:二級軟化罐
54:鹽水泵 60:濃縮裝置 61:罐體
62:熱換室 63:熱換板 64:濃縮液循環(huán)管道
65:濃縮液循環(huán)泵 66:濃縮液原料進口 67:濃縮后原料出口
68:真空管 70:濃水箱 80:污泥濃縮池
90:脫水機
具體實施方式
下面結(jié)合附圖進行詳細說明。
本實用新型所用水源為甲公司經(jīng)過預(yù)沉之后的脫硫廢水。其中一個階段的脫硫廢水的水質(zhì)情況為:SO42-的量遠大于Cl-的量,Mg2+的量遠大于Ca2+的量,高硬高鹽。本實用新型根據(jù)此水質(zhì)來設(shè)計一種零排放水處理裝置。
本實用新型根據(jù)主要功能分為四個單元:預(yù)處理單元、分質(zhì)鹽單元、深度軟化單元、深度濃縮單元。
預(yù)處理單元包括第一反應(yīng)池、第二反應(yīng)池、濃縮池、管式微濾裝置,通過投加藥劑的物理化學反應(yīng)降低硬度、COD、膠體及濁度等。
分質(zhì)鹽單元采用納濾裝置,納濾裝置對一價離子截留率低(20-80%),對二價離子截留率高(90-98%),進而分離一價(Na+、Cl-)和二價離子(Ca2+、Mg2+、SO42-)。
所述深度軟化單元包括軟化裝置,軟化裝置包括正反洗泵、一級軟化罐、二級軟化罐和鹽水泵,對水進行軟化,保證后續(xù)設(shè)備的穩(wěn)定運行。
深度濃縮單元采用濃縮裝置進行深度濃縮,經(jīng)軟化的產(chǎn)水在濃縮裝置中濃縮到TDS>240,000mg/L。
本實用新型的處理裝置的處理流程為:第一反應(yīng)池→第二反應(yīng)池→濃縮池→管式微濾裝置→納濾裝置→軟化裝置→濃縮裝置。
實施例1
如圖1所示,本實用新型提供一種零排放水處理裝置。所述水處理裝置包括預(yù)處理單元、深度軟化單元和深度濃縮單元。所述預(yù)處理單元包括至少一個反應(yīng)池、濃縮池30、管式微濾裝置40和產(chǎn)水箱41。所述深度軟化單元包括軟化裝置50。軟化裝置50包括正反洗泵51、一級軟化罐52、二級軟化罐53和鹽水泵54。所述深度濃縮單元包括濃縮裝置60,所述濃縮裝置60包括罐體61、熱換板63、濃縮液循環(huán)管道64、濃縮液循環(huán)泵65、濃縮液原料進口66、濃縮后原料出口67和真空管68。所述反應(yīng)池、所述濃縮池30與所述管式微濾裝置40串聯(lián)連接,并且所述管式微濾裝置40與所述濃縮池30之間并列連接兩條管道。所述管式微濾裝置40與所述正反洗泵51通過所述產(chǎn)水箱41連接。所述正反洗泵51與一級軟化罐52連接,所述一級軟化罐52與二級軟化罐53連接,所述二級軟化罐53與所述鹽水泵54連接。
所述鹽水泵54與所述濃縮裝置60連接,所述正反洗泵51與所述濃縮裝置60之間的管道通過管道混合器與第三加藥裝置連接,所述濃縮裝置60與濃水箱70連接。
本實用新型的預(yù)處理單元如圖2所示。預(yù)處理單元包括第一反應(yīng)池10和第二反應(yīng)池20,第二反應(yīng)池20設(shè)置在第一反應(yīng)池10和濃縮池30之間,第一反應(yīng)池10與用于加入碳酸鈉和/或有機硫化物的第一加藥裝置11連接,第二反應(yīng)池20與用于通過加入氫氧化鈉的第二加藥裝置21連接。預(yù)處理單元還包括污泥濃縮池80和脫水機90。污泥濃縮池80與濃縮池30連接。脫水機90與污泥濃縮池80連接,并且脫水機90與第一反應(yīng)池10連接從而將脫水機90的濾液回流至第一反應(yīng)池10。濃縮池30連接有用于加入粉末活性炭或臭氧的第四加藥裝置31。
根據(jù)一個優(yōu)選實施方式,所示管式微濾裝置40中的管式微濾元件以串聯(lián)的方式布置。
根據(jù)一個優(yōu)選實施方式,所述管式微濾裝置40還包括循環(huán)泵和沉淀絮凝水箱。
根據(jù)一個優(yōu)選實施方式,所述第二反應(yīng)池20與所述濃縮池30之間設(shè)置有第三反應(yīng)池,所述第三反應(yīng)池設(shè)置有進水PH調(diào)節(jié)裝置和第四加藥裝置31。
根據(jù)一個優(yōu)選實施方式,所述濃縮裝置還包括升溫裝置和降溫裝置。
如圖3所示是本實用新型的濃縮裝置60。所述濃縮裝置60的罐體61底端安置有濃縮液循環(huán)管道64,所述濃縮液循環(huán)管道64連接處設(shè)有所述濃縮液循環(huán)泵65,所述濃縮液循環(huán)管道64一側(cè)還設(shè)有濃縮后原料出口67。所述真空管68設(shè)置于所述濃縮裝置罐體61頂端,所述濃縮裝置罐體61內(nèi)設(shè)置有熱換室62,所述熱換室62設(shè)置至少一個熱換板,所述熱換室的一側(cè)設(shè)置有加熱水進口與加熱水出口。
濃縮裝置60由濃縮裝置罐體61、熱換板63、濃縮液循環(huán)管道64、濃縮液循環(huán)泵65、濃縮液原料進口66、濃縮后原料出口67和真空管68組成。
濃縮裝置罐體61底端安置有一濃縮液循環(huán)管道64,濃縮液循環(huán)管道64連接處設(shè)有濃縮液循環(huán)泵65,濃縮液循環(huán)管道64一側(cè)另設(shè)有濃縮后原料出口67。濃縮裝置罐體61頂端開有真空管68,濃縮液原料從濃縮液原料進口66流入,流經(jīng)濃縮液循環(huán)管道64后,經(jīng)濃縮液循環(huán)泵65將濃縮液原料送入濃縮裝置罐體61內(nèi),濃縮液原料在濃縮裝置罐體61內(nèi)熱換室62受熱蒸發(fā)產(chǎn)生的蒸汽從真空管68排到濃縮裝置罐體61外。
濃縮裝置罐體61內(nèi)設(shè)有熱換室62,將若干熱換板63固定安置于熱換室62內(nèi)。熱換室62一側(cè)設(shè)有加熱水進口與加熱水出口,加熱水從加熱水進口流入,流進熱換室62。加熱水與熱換板63內(nèi)的濃縮液原料進行熱交換后,從加熱水出口流出。
優(yōu)選的,軟化裝置50包括正反洗泵51、一級軟化罐52、二級軟化罐53和鹽水泵54。至少一組運行泵和正反洗泵51的出水口通過一級軟化罐進水管與一級軟化罐52的上進水口相連通。在一級軟化罐進水管上安裝有一級軟化罐閥門。在一級軟化罐閥門與一級軟化罐52的上進水口之間的一級軟化罐進水管上安裝有反洗排污支管。在反洗排污支管上安裝有反洗排污閥門。
一級軟化罐52的下出水口通過一級軟化罐出水管與二級軟化罐53的上進水口相連通。在一級軟化罐出水管上安裝有二級軟化罐閥門,在一級軟化罐52的下出水口與二級軟化罐閥門之間的一級軟化罐出水管上安裝有一次正洗排污支管和排鹽水支管。在一次正洗排污支管上安裝有一次正洗排污閥門。在排鹽水支管上安裝有鹽水排污閥門。
二級軟化罐53的下出水口通過二級軟化罐出水管與軟化水出水口相連通。在二級軟化罐出水管上安裝有軟化水出水口閥門。在二級軟化罐53的下出水口與軟化水出水口閥門之間的二級軟化罐出水管上安裝有二次正洗排污支管。在二次正洗排污支管上安裝有二次正洗排污閥門。下進鹽水支管的出水口與二級軟化罐的下進水口與軟化水出水口閥門之間的二級軟化罐出水管相連通。下進鹽水支管的進水口與鹽水泵54的出水口相連通。在下進鹽水支管自進水口至出水口方向依序安裝有鹽水閥門和下進鹽閥門,在鹽水閥門和下進鹽閥門之間的下進鹽水支管上安裝有軟化水進水管。在二級軟化罐的上進水口與一級軟化罐的進鹽水口之間安裝有上進鹽水支管,在上進鹽水支管上安裝有上進鹽閥門。正反洗泵51的出水口通過反洗管與一級軟化罐出水管相連通,在反洗管上安裝有反洗閥門。
優(yōu)選的,鹽水閥門與軟化水出水管接口之間的下進鹽水支管上安裝有轉(zhuǎn)子流量計和遠傳流量計。
優(yōu)選的,一次正洗排污閥門、反洗排污閥門、鹽水排污閥門和二次正洗排污閥門與排污口之間的支管上安裝有限流器。
優(yōu)選的,一級軟化罐52和/或二級軟化罐53的上端安裝有排氣閥。
優(yōu)選的,一級軟化罐閥門、二級軟化罐閥門、軟化水出水口閥門3、下進鹽閥門、上進鹽閥門均采用汽動閥。
優(yōu)選的,每組運行泵和正反洗泵51的出水口與一級軟化罐閥門之間的一級軟化罐進水管上安裝有球閥。
實施例2
本實施例是對實施例1的實施方式的進一步說明。
本實用新型的脫硫廢水水源是甲公司經(jīng)過初沉之后的水,根據(jù)其水質(zhì)特性,配置第一反應(yīng)池、第二反應(yīng)池、濃縮池作為預(yù)處理加藥反應(yīng)單元,預(yù)處理采用Na2CO3和NaOH軟化、活性炭吸附COD,根據(jù)進水水質(zhì)靈活控制加藥量,具體化學反應(yīng)如下:
OH-+HCO3-——→CO32-+H2O (1)
Ca2++CO32-——→CaCO3↓ (2)
Mg2++2OH-——→Mg(OH)2↓ (3)
本實用新型根據(jù)具體情況加入適量的鐵鹽或鋁鹽,加強混凝效果,同時可以適當提高有機物去除效率。預(yù)處理系統(tǒng)產(chǎn)生的污泥排入污泥脫水系統(tǒng)。
管式微濾裝置40是預(yù)處理單元的核心裝置,材料使用最有耐強性和耐化學腐蝕性的PVDF材質(zhì),由于其接近于超濾過濾孔徑,使用這種類型的微濾膜可以高效的去除廢水中的污染物,同時由于其獨特的構(gòu)造,與傳統(tǒng)過濾方式不同,它通過錯流的方式使含有污泥顆粒的廢水進入膜系統(tǒng)進行直接的固液分離,可以省去沉淀池、多介質(zhì)過濾,砂濾、碳濾及超濾等環(huán)節(jié)。
分質(zhì)鹽單元的核心設(shè)備是納濾裝置。納濾(NF)技術(shù)特點是:截留分子量大于100的有機物以及多價離子,允許小分子有機物和單價離子透過;可在高溫、酸、堿等苛刻條件下運行,耐污染;運行壓力低,膜通量高,裝置運行費用低;可以和其他污水處理過程相結(jié)合以進一步降低費用和提高處理效果;對廢水中的鎘、鎳、汞、鈦等重金屬高價離子具有很高的脫除率,其費用比反滲透等方法低得多。
納濾膜是荷電膜,能進行電性吸附。在相同的水質(zhì)及環(huán)境下制水,納濾膜所需的壓力小于反滲透膜所需的壓力。所以從分離原理上講,納濾和反滲透有相似的一面,又有不同的一面。納濾膜的孔徑和表面特征決定了其獨特的性能,對不同電荷和不同價數(shù)的離子又具有不同的Donann電位;納濾膜的分離機理為篩分和溶解擴散并存,同時又具有電荷排斥效應(yīng),可以有效地去除二價和多價離子、去除分子量大于200的各類物質(zhì),可部分去除單價離子和分子量低于200的物質(zhì)。納濾膜的分離性能明顯優(yōu)于超濾和微濾,而與反滲透膜相比具有部分去除單價離子、過程滲透壓低、操作壓力低、省能等優(yōu)點。
關(guān)于管式微濾裝置
1、加藥
問題:加藥系統(tǒng)直接將藥品加入到反應(yīng)水箱中,存在藥劑分布不均勻,局部瞬時藥量高,不利于藥劑的充分反應(yīng)和發(fā)揮最大作用。
方法:將藥劑通過管道混合器加在管道上,讓藥劑充分均勻的在水箱中反應(yīng)。
2、COD去除
問題:活性炭投加環(huán)境在堿性條件(pH=10±0.3),對COD的吸附效率大幅度下降,沒有發(fā)揮出應(yīng)有的作用。
方法:增加一個水箱設(shè)備:在堿性條件下投加O3,充分反應(yīng)之后水溢流到另一個水箱中調(diào)節(jié)pH至酸性(3~5)后投加活性炭。
3、設(shè)備設(shè)計
問題:設(shè)備設(shè)計不到位,脫硫廢水高硬度高SS,必然伴隨大量的排泥,預(yù)處理水箱管路配置偏小。
方法:對設(shè)備進行優(yōu)化,達到相應(yīng)的處理能力。
關(guān)于納濾裝裝置
膜元件
問題:所用納濾膜元件對一價離子截留率過高,導致納濾濃水中Cl-高。
方法:選擇稍大孔徑的納濾膜元件;進一步優(yōu)化運行參數(shù),例如pH、壓力、處理量等。
關(guān)于濃縮裝置
1、溫度影響
問題:含有Na2SO4(溶解度受環(huán)境溫度影響大)體系的物料,當濃縮到一定濃度后,溫度較低的情況下會大量析出,影響設(shè)備的正常運行。
方法:濃縮配置升溫和降溫設(shè)備,保證設(shè)備穩(wěn)定運行。
本實用新型的實施例1的水處理裝置對水處理結(jié)果如下。
預(yù)處理單元深度除硬,將硬度去除99%,GTTM管式微濾產(chǎn)水平均濁度穩(wěn)定保持0.32NTU,設(shè)備運行穩(wěn)定,清洗周期為10天/次,回收率93.75%。螯合樹脂處理除硬效果佳,產(chǎn)水硬度在5mg/L左右,滿足濃縮裝置的進水要求。濃縮裝置可將納濾產(chǎn)水濃縮至比重21,密度1.17g/mL(22℃),查表對應(yīng)TDS>240000mg/L。
從以上實施例可以看出,各單元能夠完全穩(wěn)定運行,能夠有效的去除了水中絕大部分懸浮物、硬度、COD等。脫硫廢水經(jīng)管式微濾預(yù)處理后,經(jīng)納濾處理,納濾產(chǎn)水可由濃縮裝置濃縮,使TDS>240000mg/L,濃縮裝置產(chǎn)水可經(jīng)GTR4反滲透處理后回用;納濾濃水經(jīng)Ca(OH)2+Na2CO3處理后去除絕大部分SO42-和硬度,進而梯級回用。
需要注意的是,上述具體實施例是示例性的,本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在本實用新型公開內(nèi)容的啟發(fā)下想出各種解決方案,而這些解決方案也都屬于本實用新型的公開范圍并落入本實用新型的保護范圍之內(nèi)。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明白,本實用新型說明書及其附圖均為說明性而并非構(gòu)成對權(quán)利要求的限制。本實用新型的保護范圍由權(quán)利要求及其等同物限定。