一种烟气脱硫废水与污泥一体化预处理系统及其工艺

摘要

本发明涉及一种烟气脱硫废水与污泥一体化预处理系统及其工艺，包括烟气湿法脱硫系统及废水处理系统；烟气脱硫废水首先进入预混凝池，投加预混凝复配药剂后进入预沉淀池，固液分离得到以石膏或硫酸镁为主要成分的固体沉淀物，回流至脱硫系统的旋流器中；预沉淀池出水进入软化池，投加复配软化剂后进入软化沉淀池固液分离，分离后得到以脱硫剂为主要成分的沉淀物，再回流至脱硫浆液箱中用于烟气脱硫；软化沉淀池出水则进入中和池中调节pH至中性。本发明的优点在于：系统将烟气湿法脱硫系统及废水处理系统有机结合，实现脱硫废水污泥的直接回用，减少了脱硫废水污泥的浓缩和脱水单元，降低了脱硫废水处理的投资和运行费用。

说明书

技术领域

本发明涉及一种烟气脱硫废水与污泥一体化预处理系统及其工艺，属于环境保护与水资源合理利用技术领域。

背景技术

二氧化硫既是一种主要的大气污染物，又是酸雨形成的重要诱因之一。相关资料显示，1995年中国二氧化硫排放量已经超越美国成为世界二氧化硫排放第一大国。据《2014年中国环境状况公报》的统计，全国二氧化硫排放总量为1974.4万吨，其中火力发电厂的二氧化硫排放量居第一位。因此，我国能源结构的特点决定了控制燃煤二氧化硫的排放是我国控制二氧化硫污染的重点，而控制火力发电厂二氧化硫排放量又是控制燃煤二氧化硫污染的关键。2013年出台的《大气污染防治行动计划》对二氧化硫排放提出了更为严格的要求，也促进了火力发电厂烟气脱硫行业的快速发展。截至2014年底，全国已投运火电厂烟气脱硫机组容量约7.6亿千瓦，占全国煤电机组容量的92.1%。

湿法烟气脱硫是利用碱性物质与烟气中的二氧化硫在吸收塔中发生中和反应而去除，脱硫后的烟气除雾后经烟囱排入大气。应用最为广泛的湿法烟气脱硫技术是以石灰石为基础的钙法，所占比例在90%以上，其次为以MgO为基础的镁法。在湿法烟气脱硫过程中，为了维持脱硫装置浆液循环系统物质的平衡，防止烟气中氯离子超过规定值，保证副产物石膏或硫酸镁的质量，必须从系统中排放一定量的脱硫废水。火力发电厂脱硫废水具有pH低、悬浮物含量高且颗粒小的特点，通常还含有重金属、氯化物、硫酸盐等污染物。

随着社会对环境保护要求的提高，国家对火力发电厂提出了实现全厂废水超低排放甚至零排放的要求。因此，作为全厂废水梯级利用的终端环节，脱硫废水零排放是火力发电厂废水零排放的关键。目前我国采用烟气脱硫工艺的火力燃煤发电机组普遍采用传统的“沉淀-絮凝-澄清”三联箱工艺。然而，传统的三联箱脱硫废水处理工艺虽然能够降低废水的浊度、重金属和部分硬度，但含盐量没有明显降低，处理后无法回用，排放后对生态影响较大。因此，近年来许多科研单位和电力生产单位开展了针对脱硫废水零排放的技术开发工作。如多效蒸发工艺、机械蒸汽再压缩工艺、正渗透工艺等均已在电厂成功应用，实现了脱硫废水中盐分的高效去除。然而，上述工艺在实际运行过程中均面临脱硫废水中硬度离子在除盐系统中结垢的问题。即使采用软化系统的电厂，其软化系统设计也存在运行效果差、悬浮物增大软化剂投加量、预处理后脱硫废水污泥处理处置难度大的问题。因此，针对烟气脱硫系统的单元特性和脱硫废水的水质特点，开发运行可靠、处理效果好、污泥处理处置出路明确的烟气脱硫废水软化预处理工艺方法，对于火力发电厂的水务管理和“零排放”具有十分重要的意义。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种运行可靠、处理效果好、污泥处理处置出路明确的烟气脱硫废水与污泥一体化预处理系统及其工艺。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案为：一种烟气脱硫废水与污泥一体化预处理系统，其创新点在于：包括烟气湿法脱硫系统及废水处理系统；

所述湿法脱硫系统包括依次连接的脱硫浆液箱、吸收塔、氧化塔、旋流器、真空皮带脱水机及脱硫废水池；

所述废水处理系统包括与脱硫废水池连接并依次设置的预沉淀装置、软化装置及中和装置；所述预沉淀装置由依次设置的第一加药箱、预混凝池及预沉淀池构成；所述软化装置由依次设置的第二加药箱、软化池及软化沉淀池构成；所述中和装置由依次设置的第三加药箱及中和池构成。

进一步的，所述预沉淀池与旋流器之间安装第一回流泵。

进一步的，所述软化沉淀池与脱硫浆液箱之间安装第二回流泵。

本发明基于一种烟气脱硫废水与污泥一体化预处理系统，公开了一种烟气脱硫废水与污泥一体化预处理工艺，其创新点在于：所述预处理工艺具体如下：

（1）锅炉产生的烟气吸收进入吸收塔中，同时向脱硫浆液箱中投加石灰，混合均匀后从吸收塔顶部喷入，使其吸收烟气中的二氧化硫，吸收二氧化硫的浆液反应生成亚硫酸钙并进入氧化塔中；

（2）此时向氧化塔中鼓入空气，使亚硫酸钙强制氧化、结晶，氧化后的浆液进入旋流器中进行固液分离，固液分离后的上清液回流至氧化塔中，底部的浓缩浆液经真空皮带脱水机脱水，脱水完成后形成固体石膏外运综合利用；脱水完成后的上清液一部分回流至氧化塔中，一部分作为烟气脱硫废水外排至脱硫废水池中；

（3）脱硫废水池中的脱硫废水进入预混凝池，同时第一加药箱向预混凝池内投加石灰和高分子絮凝剂复配药剂，溶液混合后进入预沉淀池，将脱硫废水中的悬浮物、SO₄^2-和F^-沉淀，其中沉淀物主要成分为石膏，将其通过第一回流泵回流至旋流器中；

（4）预沉淀得到的上清液进入软化池，同时第二加药箱向软化池内投加氢氧化钠、碳酸钠和高分子絮凝剂复配软剂，溶液混合后进入软化沉淀池，将溶液中的重金属离子沉淀，沉淀物只要有氢氧化镁和碳酸钙构成，将其通过第二回流泵回流至脱硫浆液箱中，作为脱硫剂用于烟气脱硫；

（5）经软化沉淀池获得的上清液进入中和池，通过第三加药箱向中和池内投加盐酸调节上清液pH至中性。

进一步的，所述步骤（1）中脱硫浆液箱内可投加氧化镁进行混合。

进一步的，所述步骤（3）中预混凝池中投加的石灰控制pH为7.5～8.0。

进一步的，所述步骤（3）中预混凝池投加的高分子絮凝剂为阳离子聚丙烯酰胺，投加量为2～20mg/L。

进一步的，所述步骤（4）中软化池中投加的氢氧化钠和碳酸钠控制pH为10.5～11.5。

进一步的，所述步骤（4）中软化池的碳酸钠投加量为2000～5000mg/L。

进一步的，所述步骤（4）中软化池投加的高分子絮凝剂为阴离子聚丙烯酰胺，投加量为5～50mg/L。

本发明的优点在于：

（1）烟气脱硫废水与污泥一体化预处理系统将烟气湿法脱硫系统及废水处理系统有机结合，对锅炉产生的烟气进行脱硫处理，处理得到的混合溶液不断进行固液分离，根据沉淀物性质回流至系统处理后外运综合利用，或回流至装置继续用作脱硫剂，实现脱硫废水污泥的直接回用，减少了脱硫废水污泥的浓缩和脱水单元，降低了脱硫废水处理的投资和运行费用。

（2）系统中设置预沉淀装置，去除脱硫废水中以石膏为主要成分的悬浮物，避免软化剂与石膏的副反应，减少药剂投加量，提高软化处理效率；软化装置，有效防止膜浓缩、蒸发等除盐单元的结垢问题；通过药剂的组合复配，在脱硫废水预处理过程中实现石膏和脱硫剂（氢氧化镁和碳酸钙）的高纯度独立回收，具有显著的经济效益；

（3）控制投加到装置内的药剂的pH值和投加量，有效保证废水处理效率。

附图说明

图1为本发明一种烟气脱硫废水与污泥一体化预处理系统的结构示意图。

具体实施方式

如图1所示，本发明公开了一种烟气脱硫废水与污泥一体化预处理系统，包括烟气湿法脱硫系统及废水处理系统。

湿法脱硫系统包括依次连接的脱硫浆液箱2、吸收塔1、氧化塔3、旋流器4、真空皮带脱水机5及脱硫废水池6。

废水处理系统包括与脱硫废水池6连接并依次设置的预沉淀装置、软化装置及中和装置；预沉淀装置由依次设置的第一加药箱8、预混凝池7及预沉淀池9构成；软化装置由依次设置的第二加药箱11、软化池12及软化沉淀池13构成；中和装置由依次设置的第三加药箱16及中和池15构成；其中预沉淀池9与旋流器4之间安装第一回流泵10，软化沉淀池13与脱硫浆液箱2之间安装第二回流泵14。

实施例1

本发明还公开了一种烟气脱硫废水与污泥一体化预处理工艺，该预处理工艺具体如下：

（1）锅炉产生的烟气吸收进入吸收塔1中，同时向脱硫浆液箱2中投加石灰，混合均匀后从吸收塔1顶部喷入，使其吸收烟气中的二氧化硫，吸收二氧化硫的浆液反应生成亚硫酸钙并进入氧化塔3中；

（2）此时向氧化塔3中鼓入空气，使亚硫酸钙强制氧化、结晶，氧化后的浆液进入旋流器4中进行固液分离，固液分离后的上清液回流至氧化塔3中，底部的浓缩浆液经真空皮带脱水机5脱水，脱水完成后形成固体石膏外运综合利用；脱水完成后的上清液一部分回流至氧化塔3中，一部分作为烟气脱硫废水外排至脱硫废水池6中；

（3）脱硫废水池6中的脱硫废水进入预混凝池7，同时第一加药箱8向预混凝池7内投加石灰和阳离子聚丙烯酰胺复配药剂，其中石灰控制pH为7.5～8.0，阳离子聚丙烯酰胺投加量控制为2～20mg/L，接着溶液混合后进入预沉淀池9，将脱硫废水中的悬浮物、SO₄^2-和F^-沉淀，其中沉淀物主要成分为石膏，将其通过第一回流泵10回流至旋流器4中；

（4）预沉淀得到的上清液进入软化池12，同时第二加药箱11向软化池12内投加氢氧化钠、碳酸钠和阴离子聚丙烯酰胺复配软剂，其中氢氧化钠和碳酸钠控制pH为8～10.5，碳酸钠投加量为1000～2000mg/L，阴离子聚丙烯酰胺投加量控制为2～5mg/L，接着溶液混合后进入软化沉淀池13，将溶液中的重金属离子沉淀，沉淀物只要有氢氧化镁和碳酸钙构成，将其通过第二回流泵14回流至脱硫浆液箱2中，作为脱硫剂用于烟气脱硫；

（5）经软化沉淀池获得的上清液进入中和池15，通过第三加药箱16向中和池15内投加盐酸调节上清液pH至中性。

采用该预处理工艺时，当系统连续工作3个月后，软化装置内壁的平均结垢厚度为2.96mm。

实施例2

本实施例相较于实施例1的不同点为：步骤（4）中氢氧化钠和碳酸钠的pH控制为10.5～11.5，碳酸钠投加量为2000～5000mg/L，阴离子聚丙烯酰胺投加量控制为5～50mg/L。

采用该预处理工艺时，当系统连续工作3个月后，软化装置内壁的平均结垢厚度为1.84mm。

实施例3

本实施例相较于实施例1的不同点为：步骤（4）中氢氧化钠和碳酸钠的pH控制为11.5～13，碳酸钠投加量为5000～8000mg/L，阴离子聚丙烯酰胺投加量控制为50～70mg/L。

采用该预处理工艺时，当系统连续工作3个月后，软化装置内壁的平均结垢厚度为3.12mm。

因此根据上述实施例，实施例2中软化装置内壁的平均结垢厚度最小，因此选择氢氧化钠和碳酸钠的pH为10.5～11.5，碳酸钠投加量为2000～5000mg/L，阴离子聚丙烯酰胺投加量控制为5～50mg/L。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。