一种高镁脱硫废水资源化零排放的处理工艺的制作方法

本发明涉及脱硫废水处理领域，尤其适用于高镁脱硫废水资源化零排放的处理工艺。

背景技术：

1、目前，石灰石-石膏湿法烟气脱硫技术广泛应用在我国各大燃煤电厂。据不完全统计，该技术在所有脱硫技术中占比93.9％。该工艺具有运行稳定、石灰石原料价格低廉，脱硫效率高达90％以上等优势，但该脱硫系统运行过程中同时也伴随着脱硫废水的产生。脱硫废水的水质随石灰石原料成分不同水质也有所变化，总体来讲，脱硫废水水质一般呈酸性(ph为4～6)会腐蚀设备、管道等，且成分复杂，具有高浓度的悬浮物、钙镁硬度高、硫酸根离子高、高tds，并含有少量cod及重金属。当石灰石原料中含有较多白云石(camg(co3)2)成分，就会导致大量镁引入至脱硫用水中，过程中很难形成沉淀结晶被旋流、脱水去除，致使脱硫系统最终排出的脱硫废水含有大量镁离子，镁离子浓度在4000-20000mg/l，属于典型的高镁型废水。

2、大多数燃煤电厂脱硫废水处理工艺还停留在传统三联箱处理，处理后利用途径主要有干灰拌湿、水力除渣、灰场抑尘或输煤系统冲洗等，这些措施并未考虑设备腐蚀和管道堵塞、氯离子循环累积、粉煤灰外卖价格高等问题，未能从根本上解决问题。《火电厂污染防治可行技术指南》也明确指出，实现燃煤电厂废水近零排放的关键是实现脱硫废水零排放。因此，开发出高效、经济、环保的脱硫废水处理工艺势在必行。

3、在脱硫废水零排放工艺中，比较常见的工艺路线有“预处理软化+nf分盐+膜浓缩+mvr”、“预处理软化+膜浓缩+mvr”、“预处理软化+烟道蒸发”三大类，其中，预处理软化的主要目的是去除废水中的钙离子和镁离子，所需化学药剂主要有：石灰、碳酸钠、氢氧化钠以及硫酸钠等，常见软化组合工艺有三种：①石灰-碳酸钠联合软化法：即通过投加石灰和碳酸钠对脱硫废水进行软化。该工艺目前在大多数脱硫废水零排放工程案例中被采用；②石灰-硫酸钠联合软化法：即通过投加石灰，配合硫酸钙结晶工艺对脱硫废水进行软化；③双碱法软化法：即投加氢氧化钠和碳酸钠进行软化。以上三种软化方式均会造成大量的钙盐及镁盐沉淀混合物，不仅造成污泥处理处置成本高，对周边环境带来二次污染，而且浪费了钙离子和镁离子这一宝贵资源。

技术实现思路

1、为了克服现有技术中存在的问题，本发明提供了一种高镁脱硫废水资源化零排放的处理工艺，在实现废水零排放的同时降低了加药成本，避免了大量污泥的产生所带来的处理成本及对环境的二次污染，实现了碳酸钙、硫酸镁、氯化钠结晶盐的资源化，有效降低了烟气中的co2排放量。

2、为了实现本发明目的，本发明采用了如下的技术方案：

3、本发明提供的一种高镁脱硫废水资源化零排放的处理工艺，包括：预处理软化区、泥水分离区、纳滤分盐区、反渗透浓缩区和蒸发结晶区；

4、预处理软化区：用于对所述高镁脱硫废水进行软化澄清处理；所述预处理软化区包括调节池、1#反应系统和2#反应系统，所述2#反应系统包括反应塔、沉淀池ⅱ和脱硫塔；

5、其中，所述1#反应系统用于将所述调节池流入的高镁脱硫废水进行软化处理以去除其中的重金属及悬浮物；所述1#反应系统的出水进入所述反应塔进行处理，所述反应塔上设置有烟气进口，用于向所述反应塔内的废水中通入烟气使其ph值为8.3～8.6，所述反应塔的出水溢流进入所述沉淀池ⅱ内进行沉淀，所述反应塔和所述沉淀池ⅱ底部连接至所述脱硫塔；

6、泥水分离区：用于储存所述预处理软化区中沉淀池ⅰ沉淀的重金属及悬浮物沉淀物；

7、纳滤分盐区：用于将所述预处理软化区的产水分离得到含镁离子的产水和含钠离子的产水；所述纳滤分盐区包括砂滤系统、超滤膜系统和纳滤膜系统，所述纳滤膜系统包括一级纳滤膜单元，二级纳滤膜单元，纳滤浓水池，纳滤产水池；

8、其中，所述预处理软化区的产水进入所述砂滤系统进行过滤处理，所述砂滤系统的出水进入所述超滤膜系统进行处理，处理后的产水进入所述纳滤膜系统，经过所述一级纳滤膜单元处理得到纳滤产水和纳滤浓水，所述纳滤产水进入二级纳滤膜单元，所述纳滤浓水进入纳滤浓水池；所述二级纳滤膜单元的产水进入纳滤产水池，所述二级纳滤膜单元的浓水回流至所述一级纳滤膜单元；

9、反渗透浓缩区：用于将所述纳滤产水池和所述纳滤浓水池中的出水进行反渗透浓缩处理；所述反渗透浓缩区包括以氯化钠溶液为主的反渗透膜系统ⅰ和以硫酸镁溶液为主的反渗透膜系统ⅱ；所述反渗透膜系统ⅰ包括海淡反渗透膜单元、1#高压反渗透膜单元、反渗透产水池和氯化钠回收池，所述反渗透膜系统ⅱ包括2#高压反渗透膜单元和硫酸镁回收池；

10、其中，所述纳滤产水池的出水进入海淡反渗透膜单元后得到反渗透产水和反渗透浓水，所述反渗透产水进入所述反渗透产水池，所述反渗透浓水进入1#高压反渗透膜单元进行处理，得到的产水回流至所述海淡反渗透膜单元，浓水进入到氯化钠回收池；所述纳滤浓水池的出水进入2#高压反渗透膜单元进行处理，得到的产水进入所述反渗透产水池，浓水进入到硫酸镁回收池；

11、蒸发结晶区：用于将所述硫酸镁回收池和所述氯化钠回收池中的出水分别蒸发结晶得到硫酸镁晶体和氯化钠晶体；所述蒸发结晶区包括1#蒸发结晶单元和2#蒸发结晶单元；

12、其中，所述硫酸镁回收池的出水进入所述1#蒸发结晶单元进行处理后，得到硫酸镁晶体，所述氯化钠回收池的出水进入所述2#蒸发结晶单元处理后，得到硫酸镁晶体。

13、在本发明提供的处理工艺的具体实施方式中，1#反应系统包括依次连接的中和格池、混凝格池、絮凝格池、沉淀池ⅰ，在一些具体实施方式中，每个格池之间通过连通孔相互连通，待处理的高镁脱硫废水可以依次流过上述格池。

14、在上述中和格池、混凝格池、絮凝格池分别设置有加药装置，在一些具体实施方式中，中和格池上设置的加药装置ⅰ，用于向中和格池内加入石灰乳水溶液和有机硫，具体地，可以投加浓度为5％～10％的石灰乳溶液，用于将废水的ph值调节至8～9，有机硫药剂用于去除废水中的重金属；经调节ph值的废水通过连通孔进入混凝格池内，混凝格池上设置的加药装置ⅱ，用于向混凝格池内加入铁盐，其中，铁盐对于重金属沉淀物及悬浮物起到助凝效果；经混凝格池混凝后的废水通过连通孔进入絮凝格池内，絮凝格池上设置的加药装置ⅲ，用于向絮凝格池内加入聚丙烯酰胺。

15、在一些具体的实施方式中，中和格池、混凝格池和絮凝格池内部均设置有搅拌装置，通过各装置的搅拌作用使各格池内的废水能够与投加的药剂进行充分反应，并使处理后的废水中悬浮物和重金属流向沉淀池ⅰ中。

16、在一些具体的实施方式中，所述泥水分离区包括依次连接的污泥储池、板框脱水机；污泥储池连接至沉淀池ⅰ的出口，用于接收经沉淀池ⅰ中的沉淀；板框脱水机，用于对污泥储池内的沉淀进行压滤、脱水处理。具体实施方式中，沉淀池ⅰ内设斜管，底部的污泥通过排泥泵进入污泥储池，通过排泥泵打到板框脱水机中进行泥水分离，分离后形成的泥饼外运处置；沉淀池ⅰ的出水通过输送泵输送至反应塔的进口。

17、在本发明提供的处理工艺中，反应塔的顶部设置有布水装置，用于对反应塔内脱硫废水进行均匀布水；反应塔的侧面设置有鼓风机，用于通过脱硫塔烟道出口向反应塔中鼓入烟气，烟气中一般co2含量在15％～20％左右。废水在反应塔内通过与co2发生反应形成碳酸钙，反应塔设有内循环泵实现塔内溶液的内循环。当反应塔内浆液密度达到2.7g/cm3时，启动浆液排放泵将碳酸钙浆液输送至脱硫塔内。

18、反应塔的出水通过溢流进入沉淀池ⅱ，通过斜管沉淀后出水经泵进入纳滤分盐区，在一些具体的实施方式中，反应塔与沉淀池ⅱ之间设置有外循环装置，用于将反应塔与沉淀池ⅱ中的处理水充分进行沉淀，沉淀池ⅱ内的部分底部污泥可以通过外循环泵流回到反应塔内。

19、在本发明的超滤膜系统包括超滤膜单元和超滤产水池；砂滤系统的出水进入超滤膜单元进行处理，处理后的产水进入超滤产水池中。

20、在一些具体的实施方式中，砂滤系统采用石英砂过滤。

21、在本发明工艺的具体实施方式中，1#蒸发结晶单元和所述2#蒸发结晶单元采用mvr蒸发结晶器和/或多效蒸发结晶器。

22、采用上述的技术方案，具有如下的技术效果：

23、本发明提供的处理工艺通过向预处理软化区中投加电厂烟气中的co2，使其与废水中的钙离子软化生成碳酸钙结晶，并在纳滤分盐区实现硫酸镁与氯化钠地分离，得到回收率较高的硫酸镁及氯化钠结晶。

24、本发明通过整套处理工艺的组合，大幅降低了加药成本，避免了大量污泥的产生所带来的处理处置成本增加及对环境的二次污染，实现了碳酸钙、硫酸镁、氯化钠结晶盐的资源化，有效降低了烟气中的co2排放量。