每天50吨一体化生活污水处理设备

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常温结晶分盐零排放工艺

常温结晶分盐零排放脱硫废水处理工艺是北京低碳清洁能源研究院开发的一项专有工艺。该工艺旨在进一步降低蒸发结晶脱硫废水零排放处理工艺的药耗、能耗和系统投资, 并提高结晶盐的资源化率。

1 总体工艺流程

常温结晶分盐零排放脱硫废水处理工艺由石灰软化、常温结晶-纳滤 (ATC-NF) 分盐与二价盐回收、电渗析-反渗透 (ED-RO) 极限膜浓缩、蒸发结晶一价盐回收等四个主要单元和加药、脱水等辅助单元组成

脱硫废水首先进入石灰软化单元, 通过投加石灰、有机硫、絮凝剂等, 去除悬浮物、镁离子、重金属等。石灰软化出水送入特殊设计的常温结晶器 (ATC) , 与纳滤浓水混合并根据需要补充后, 在常温下结晶析出钙, 固液分离后得到高品质石膏产品。ATC出水在特殊阻垢剂的保护下超滤处理后加压进入纳滤单元, 实现以氯化钠为主的一价盐和以钙为主的二价盐的分离, 纳滤浓水返回ATC循环处理。

主要含氯化钠的纳滤产水则进入ED-RO极限膜浓缩单元, 得到可以回用的RO产水和浓缩至盐的质量分数为18%～20%的ED浓水。ED浓水送入蒸发结晶单元, 结晶后得到高纯度氯化钠产品。为了保证氯化钠的纯度, 极少量母液从蒸发结晶单元排出, 单独拌灰或固化处理。

2 工艺特点与技术优势

相较于现有工艺, 常温结晶分盐零排放工艺主要的特点是采用了ATC-NF单元和ED-RO单元

ATC-NF单元的引入, 同步实现了1、2价盐的分离与2价盐回收的目的, 氯化钠进入NF产水, 钙被NF浓缩并在ATC中结晶[24]。ATC-NF单元为系统提供了稳定的钙离子出口, 了碳酸钠软化深度除钙的必要性, 从而在典型水质条件下, 可在石灰--碳酸钠软化的基础上将药耗成本进一步降低40%～50%。ATC-NF单元还降低了预处理化学污泥产量, 实现了钙的回收, 从而大幅提高了整个系统结晶盐的资源化率。

ED-RO单元结合了均相膜ED在高盐度下优异的浓缩性能和RO在低浓度下杰出的脱盐性能。与RO不同, ED的浓缩极限不受渗透压限制, 采用合适的均相膜可以达到20%。相较于浓缩极限为12%的, ED-RO以更低的投资和大致相当的能耗, 将蒸发水量减少了40%, 这也使得零排放系统的整体投资与运行能耗进一步显著降低。

蒸发结晶工艺采用传统水处理的思路来处理脱硫废水。经过多年的实践与发展, 蒸发结晶工艺的具体路线也经历了一些演变, 特别是软化方法和膜浓缩的进步, 有效降低了蒸发结晶脱硫废水处理工艺的投资和运行成本。

1 蒸发结晶整体工艺的演变

自从河源电厂2009年建成我国第1套脱硫废水零排放系统以来, 蒸发结晶脱硫废水零排放处理工艺经历了不断的演变与进步。

该路线采用化学软化和全水量蒸发结晶, 整个系统投资和运行成本较高。为了减少蒸发水量, 膜过程被引入脱硫废水处理工艺, 对软化后的脱硫废水进行浓缩减量, 浓水再进入蒸发结晶工段。该工艺通过降低蒸发结晶系统的处理负荷, 有效降低了整体工艺的投资和运行成本。工艺进一步在膜浓缩过程引入了纳滤单元, 以实现分盐的目的, 使得终的结晶盐纯度大幅度提高, 可以作为副产品外售, 在结晶盐资源化方面更进一步。

2 软化方法的进步

脱硫废水软化的目的是除掉其中的钙镁离子, 后续处理过程的结垢因素, 使得膜浓缩和蒸发结晶过程得以顺利进行。

石灰主要用来除掉镁离子，碳酸钠则主要用来除掉剩余的钙离子。石灰 - 碳酸钠软化具有技术成熟、反应速度快和停留时间短等优点。但由于脱硫废水钙离子的含量很高，而碳酸钠价格又较高，因此采用石灰 - 碳酸钠的软化工艺剂成本较高，典型脱硫废水的吨水软化成本可达 40～80 元。为了减少碳酸钠的用量，可以用价格更低的取代部分碳酸钠，这就是石灰 - - 碳酸钠软化工艺。

该工艺在采用石灰除镁后, 先投加使得一部分钙离子以钙的形式沉淀下来, 之后再投加碳酸钠除掉剩余的钙离子。由于的价格约为碳酸钠的五分之一, 因此整个软化工艺的剂成本降低约50%。这为降低蒸发结晶脱硫废水零排放处理工艺的运行成本发挥了很大作用。3 膜浓缩方案的进步

脱硫废水中盐的质量分数通常在2%～4%, 可以利用膜过程对其进行浓缩减量后再蒸发结晶。目前在脱硫废水零排放工艺中获得工业应用的膜浓缩过程包括海水反渗透 (SWRO) 、碟管式反渗透 () 和正渗透 (FO) 。SWRO成本较低, 但浓缩极限偏低 (6%～8%) , 只能将脱硫废水减量约50%。的浓缩极限更高 (10%～13%) , 但投资和运行成本也有大幅增加。FO虽然可以达到更高的浓缩极限 (15%～20%) , 但由于涉及到复杂的汲取液再生过程, 因此投资和运行成本也。