本發(fā)明涉及脫硫廢水處理技術(shù)領(lǐng)域，尤其是指一種脫硫廢水反滲透膜濃縮組合裝置及工藝。
背景技術(shù)：
SO2的排放污染成為制約火電建設(shè)的重要因素，在現(xiàn)有火力發(fā)電的脫硫技術(shù)中，石灰石/石膏濕法煙氣脫硫工藝技術(shù)成熟，應(yīng)用最為廣泛，但用該法進(jìn)行脫硫時，排出一部分吸收塔漿液作為脫硫廢水。脫硫廢水中含有大量的懸浮物、Cl-、F-、SO42-、Ca2+、Mg2+等物質(zhì)，同時含有微量的重金屬離子，污染性強(qiáng)。
脫硫廢水常規(guī)處理方法為化學(xué)沉淀法，操作較簡單，但占地面積大，出水不穩(wěn)定，且出水含鹽量高難以回收利用，外排還會引起二次污染；直接利用蒸發(fā)技術(shù)或電滲析技術(shù)，投資成本和運(yùn)行費(fèi)用高，難以進(jìn)一步推廣，且電滲析技術(shù)出水難以滿足回用要求；膜技術(shù)是一種無相變的高效分離技術(shù)，設(shè)備體積小、結(jié)構(gòu)簡單，能夠?qū)崿F(xiàn)廢水的低成本凈化、脫鹽，而直接利用膜技術(shù)時，需要對脫硫廢水進(jìn)行嚴(yán)格的預(yù)處理，因此，如何利用膜技術(shù)與其他廢水處理技術(shù)有效結(jié)合是脫硫廢水深度處理并實(shí)現(xiàn)零排放要求的關(guān)鍵。
申請?zhí)枮?01510275955.2中國專利，脫硫廢水零排放工藝及系統(tǒng)，脫硫廢水加藥軟化除硬后進(jìn)行管式超濾膜過濾，管式超濾膜產(chǎn)水進(jìn)行納濾分鹽，納濾產(chǎn)水進(jìn)入海水反滲透SWRO一步濃縮，由于脫硫廢水受到各種因素影響，水質(zhì)變化大，采用SWRO一步濃縮時對進(jìn)水要求嚴(yán)格，對預(yù)處理要求高且預(yù)處理藥劑成本大。
申請?zhí)枮?01610189904.2中國專利，一種全膜法對脫硫廢水深度處理膜分離組合零排放系統(tǒng)，脫硫廢水加藥軟化除硬后進(jìn)行TMF過濾，TMF產(chǎn)水進(jìn)行納濾分鹽，納濾產(chǎn)水先進(jìn)入SWRO 濃縮后再進(jìn)入DTRO濃縮，SWRO濃水是先泄壓收集至SWRO濃水罐再由高壓泵增壓進(jìn)入DTRO濃縮，且DTRO濃水也是直接泄壓收集至DTRO濃水罐待后續(xù)蒸發(fā)處理，未利用SWRO濃水和DTRO濃水的高壓能，導(dǎo)致能量損失。
申請?zhí)枮?01310555063.9中國專利，一種脫硫廢水零排放處理裝置及方法，脫硫廢水加藥軟化除硬后進(jìn)行循環(huán)膜過濾后，循環(huán)膜出水先進(jìn)入海水膜濃縮再進(jìn)入耐污染高壓膜濃縮，利用渦輪能量回收裝置回收海水膜和耐污染高壓膜濃水壓力，但在能量回收過程中存在壓能-機(jī)械能-壓能2次能量轉(zhuǎn)換，存在能量損失，且膜濃水量較少，渦輪能量回收裝置能量回收效率較低。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于提供一種脫硫廢水反滲透膜濃縮組合裝置及工藝，以保證反滲透膜系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行，有效提高脫硫廢水濃縮效果，實(shí)現(xiàn)資源化利用，減少環(huán)境污染，同時降低投資成本和運(yùn)行費(fèi)用。
為了達(dá)成上述目的，本發(fā)明的解決方案為：
一種脫硫廢水反滲透膜濃縮組合裝置，包括還原劑儲罐、酸儲罐、反滲透膜系統(tǒng)原水罐、加酸攪拌離心泵、進(jìn)水泵、阻垢劑儲罐、保安過濾器、高壓泵、第一循環(huán)泵、第一反滲透膜組件、第二循環(huán)泵、第二反滲透膜組件、能量回收裝置和增壓泵；還原劑儲罐安裝在反滲透膜系統(tǒng)原水罐旁邊位置，酸儲罐通過管路與反滲透膜系統(tǒng)原水罐連接，加酸攪拌離心泵安裝在反滲透膜系統(tǒng)原水罐旁邊位置，反滲透膜系統(tǒng)原水罐進(jìn)口接脫硫廢水，出口接保安過濾器，保安過濾器與反滲透膜系統(tǒng)原水罐之間安裝進(jìn)水泵，保安過濾器旁邊安裝阻垢劑儲罐；保安過濾器出口分別接高壓泵入口和能量回收裝置入口，高壓泵出口接第一循環(huán)泵入口，第一循環(huán)泵出口接第一反滲透膜組件入口，第一反滲透膜組件出口接第一循環(huán)泵入口和第二循環(huán)泵入口，第二循環(huán)泵出口接第二反滲透膜組件入口，第二反滲透膜組件出口接第二循環(huán)泵入口和能量回收裝置入口，能量回收裝置出口接增壓泵入口，增壓泵出口接第一循環(huán)泵入口。
進(jìn)一步，還原劑儲罐出口接還原劑計(jì)量泵入口，還原劑計(jì)量泵出口接反滲透膜系統(tǒng)原水罐進(jìn)水管路，酸儲罐出口接酸計(jì)量泵入口，酸計(jì)量泵出口接反滲透膜系統(tǒng)原水罐入口，阻垢劑儲罐出口接阻垢劑計(jì)量泵入口，阻垢劑計(jì)量泵出口接進(jìn)水泵出口與保安過濾器進(jìn)口之間的管路。
進(jìn)一步，加酸攪拌離心泵入口接反滲透膜系統(tǒng)原水罐出口，加酸攪拌離心泵出口接反滲透膜系統(tǒng)原水罐入口。
進(jìn)一步，第一反滲透膜組件和第二反滲透膜組件的產(chǎn)水輸送至外部回收利用設(shè)備；第二反滲透膜組件的濃水通過能量回收裝置出口輸送至外部處理設(shè)備。
進(jìn)一步，第一反滲透膜組件為微管式反滲透膜組件MTRO，第二反滲透膜組件為碟管式反滲透膜組件DTRO；微管式反滲透膜組件MTRO和碟管式反滲透膜組件DTRO集成安裝。
一種脫硫廢水反滲透膜濃縮組合工藝，包括以下步驟：
一，經(jīng)預(yù)處理的脫硫廢水進(jìn)入反滲透膜系統(tǒng)原水罐前添加還原劑，通過加酸調(diào)節(jié)反滲透膜系統(tǒng)原水罐內(nèi)脫硫廢水至pH值為6-6.5，由加酸攪拌離心泵充分?jǐn)嚢杷岷兔摿驈U水；
二，調(diào)酸后的脫硫廢水添加阻垢劑，再經(jīng)過保安過濾器，然后一路通過高壓泵，另一路依次通過能量回收裝置和增壓泵，增壓后的脫硫廢水進(jìn)入第一循環(huán)泵，第一循環(huán)泵流出的脫硫廢水進(jìn)入第一反滲透膜組件進(jìn)行濃縮，得到的部分濃水進(jìn)入第二循環(huán)泵，第二循環(huán)泵流出的脫硫廢水進(jìn)入第二反滲透膜組件繼續(xù)濃縮，得到的最終濃水通過能量回收裝置將其壓能傳遞給部分保安過濾器出水，該部分脫硫廢水再通過增壓泵增壓后與高壓泵出水一起進(jìn)入第一循環(huán)泵。
進(jìn)一步，脫硫廢水預(yù)處理包括但不限于化學(xué)加藥軟化除硬、TMF過濾或納濾分鹽，預(yù)處理脫硫廢水Ca2+為1-300mg/L，Mg2+為1-3000mg/L，SS為1-60mg/L。
進(jìn)一步，還原劑為質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%的亞硫酸氫鈉溶液，投加量為10-100ppm；酸為質(zhì)量分?jǐn)?shù)為98%的濃硫酸或者質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30-37%的鹽酸，濃硫酸投加量為0.5-2.0kg每m3脫硫廢水，鹽酸投加量為1.5-3.5kg每m3脫硫廢水。
進(jìn)一步，阻垢劑主要成分為有機(jī)磷酸鹽和聚丙烯酸脂，投加量為1-5ppm。
進(jìn)一步，保安過濾器為過濾精度5-10μm的芯式或袋式精密過濾器。
進(jìn)一步，高壓泵和增壓泵出口脫硫廢水壓力為55-80bar，第一循環(huán)泵出口脫硫廢水壓力為60-90bar，經(jīng)過第一反滲透膜組件濃縮后的濃水壓力為55-80bar，該段濃水在高壓的驅(qū)動下部分回流至第一循環(huán)泵入口，第一循環(huán)泵直接回收該濃水壓力，另一部分濃水直接進(jìn)入第二循環(huán)泵，第二循環(huán)泵直接回收該濃水壓力并將脫硫廢水增壓至60-90bar，經(jīng)過第二反滲透膜組件濃縮后的濃水壓力為55-80bar，該段濃水在高壓的驅(qū)動下部分回流至第二循環(huán)泵入口，第二循環(huán)泵直接回收該濃水壓力，另一部分濃水通過能量回收裝置將其壓能傳遞給部分保安過濾器出水，該部分脫硫廢水再通過增壓泵增壓5-15bar后與高壓泵出水混合進(jìn)入第一循環(huán)泵。
進(jìn)一步，第一循環(huán)泵和第二循環(huán)泵入口耐高壓80bar。
進(jìn)一步，能量回收裝置為采用正位移原理的PX壓力交換式能量回收裝置。
進(jìn)一步，反滲透膜濃縮組合工藝系統(tǒng)設(shè)計(jì)壓力為90bar，運(yùn)行壓力為65-85bar；所述MTRO膜通量為13-18LMH，回收率為40-50%，將脫硫廢水含鹽量從30-40g/L濃縮到70-80g/L；所述DTRO膜通量為8-13LMH，回收率為40-50%，將脫硫廢水含鹽量從70-80g/L濃縮到100-110g/L；所述MTRO和DTRO整體回收率為65-75%。
進(jìn)一步，脫硫廢水經(jīng)反滲透膜濃縮組合工藝處理后產(chǎn)水含鹽量小于2g/L，直接回用于工業(yè)用水；所述最終濃水用于灰場進(jìn)行噴灑處理或進(jìn)行MVR蒸發(fā)結(jié)晶處理。
采用上述方案后，本發(fā)明將耐高壓的高脫鹽率的微管式反滲透膜組件MTRO和耐高壓的高脫鹽率的碟管式反滲透膜組件DTRO兩種形式的反滲透膜組件通過高壓泵、第一循環(huán)泵、第二循環(huán)泵、能量回收裝置和增壓泵等組合集成，占地面積小，基建費(fèi)用和運(yùn)行費(fèi)用較低，且方便維修和日后擴(kuò)建。
本發(fā)明采用的微管式反滲透膜組件MTRO的格網(wǎng)采用梯形結(jié)構(gòu)，脫硫廢水在格網(wǎng)形成的通道內(nèi)流動，如同在管式膜內(nèi)流動，阻力較菱形格網(wǎng)要小很多，同時，內(nèi)部橫向的加強(qiáng)筋可以增加料液流動時候的紊流，降低膜的濃差極化作用，而常規(guī)的SWRO多為卷式膜結(jié)構(gòu)，膜間距狹小，內(nèi)部流道格網(wǎng)為菱形結(jié)構(gòu)，阻力較大，濃度和粘度提高的時候膜表面的濃差極化現(xiàn)象嚴(yán)重，因此MTRO耐污染能力比SWRO的高；故SWRO對進(jìn)水要求高，需要對脫硫廢水充分除硬軟化，對預(yù)處理要求嚴(yán)格且預(yù)處理成本高，而MTRO對膜進(jìn)水水質(zhì)要求較SWRO的低，可滿足進(jìn)水Ca2+為1-300mg/L，Mg2+為1-3000mg/L，SS為1-60mg/L；本發(fā)明可以先發(fā)揮在低含鹽量條件下MTRO膜單支膜組件處理的量大的特點(diǎn)，對脫硫廢水先進(jìn)行第一段MTRO濃縮，再進(jìn)行第二段DTRO濃縮，保證反滲透膜系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的情況下降低系統(tǒng)投資。
本發(fā)明的反滲透膜組合工藝充分回收MTRO和DTRO濃水能量，MTRO部分濃水壓力被MTRO循環(huán)泵直接回收利用，保證MTRO表面足夠的流量和錯流流速以避免膜污染，另一部分濃水壓力被DTRO循環(huán)泵直接回收利用；DTRO部分濃水壓力被DTRO循環(huán)泵直接回收利用，保證DTRO表面足夠的流量和錯流流速以避免膜污染，另一部分濃水壓力即最終濃水壓力通過能量回收裝置將其壓能傳遞給部分高壓泵進(jìn)水，通過增壓泵增壓至高壓泵出水壓力后與高壓泵出水一起進(jìn)入MTRO循環(huán)泵，降低對高壓泵的能耗要求；能量回收裝置為采用正位移原理的PX壓力交換式能量回收裝置，在能量回收過程中只有存在壓能-壓能1次能量轉(zhuǎn)換，能量損失小，能量回收效率高達(dá)90-95%，比渦輪機(jī)的轉(zhuǎn)換效率高1/3。
本發(fā)明可將脫硫廢水含鹽量從30-40g/L濃縮到100-110g/L，整體回收率為65-75%，減少了脫硫廢水量，為后續(xù)濃水處理創(chuàng)造更有利的條件。
附圖說明
圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)框圖。
標(biāo)號說明
還原劑儲罐1 酸儲罐2
反滲透膜系統(tǒng)原水罐3 加酸攪拌離心泵4
進(jìn)水泵5 阻垢劑儲罐6
保安過濾器7 高壓泵8
第一循環(huán)泵9 第一反滲透膜組件10
第二循環(huán)泵11 第二反滲透膜組件12
能量回收裝置13 增壓泵14
還原劑計(jì)量泵15 酸計(jì)量泵16
阻垢劑計(jì)量泵17。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖及具體實(shí)施例對本發(fā)明做詳細(xì)描述。
請參閱圖1所述，本發(fā)明揭示的一種脫硫廢水反滲透膜濃縮組合裝置，包括還原劑儲罐1、酸儲罐2、反滲透膜系統(tǒng)原水罐3、加酸攪拌離心泵4、進(jìn)水泵5、阻垢劑儲罐6、保安過濾器7、高壓泵8、第一循環(huán)泵9、第一反滲透膜組件10、第二循環(huán)泵11、第二反滲透膜組件12、能量回收裝置13、增壓泵14、還原劑計(jì)量泵15、酸計(jì)量泵16和阻垢劑計(jì)量泵17。
還原劑儲罐1出口接還原劑計(jì)量泵15入口，還原劑計(jì)量泵15出口接預(yù)處理后脫硫廢水進(jìn)反滲透膜系統(tǒng)原水罐3的管路，酸儲罐2出口接酸計(jì)量泵16入口，酸計(jì)量泵16出口接反滲透膜系統(tǒng)原水罐3入口，加酸攪拌離心泵4入口接反滲透膜系統(tǒng)原水罐3出口，進(jìn)水泵5入口接反滲透膜系統(tǒng)原水罐3出口，阻垢劑儲罐6出口接阻垢劑計(jì)量泵17入口，阻垢劑計(jì)量泵17出口接進(jìn)水泵5出口與保安過濾器7進(jìn)口之間的管路，進(jìn)水泵5出口接保安過濾器7入口。
保安過濾器7出口分別接高壓泵8入口和能量回收裝置13入口。高壓泵8出口接第一循環(huán)泵9入口，第一循環(huán)泵9出口接第一反滲透膜組件10入口，第一反滲透膜組件10出口接第一循環(huán)泵9入口和第二循環(huán)泵11入口，第二循環(huán)泵11出口接第二反滲透膜組件12入口，第二反滲透膜組件12出口接第二循環(huán)泵11入口和能量回收裝置13入口，能量回收裝置13出口接增壓泵14入口，增壓泵14出口接第一循環(huán)泵9入口。
第一反滲透膜組件10和第二反滲透膜組件12的產(chǎn)水輸送至外部回收利用設(shè)備；第二反滲透膜組件12的濃水通過能量回收裝置13出口輸送至外部處理設(shè)備。
第一反滲透膜組件10為微管式反滲透膜組件MTRO（微管式反滲透膜組件MTRO的具體結(jié)構(gòu)見申請?zhí)?01220032776.8中國專利，一種微管膜組件），第二反滲透膜組件12為碟管式反滲透膜組件DTRO（碟管式反滲透膜組件DTRO具體結(jié)構(gòu)見申請?zhí)枮?01610189904.2中國專利，一種全膜法對脫硫廢水深度處理膜分離組合零排放系統(tǒng)）；微管式反滲透膜組件MTRO和碟管式反滲透膜組件DTRO集成安裝，使得占地面積小，基建費(fèi)用和運(yùn)行費(fèi)用較低，且方便維修和日后擴(kuò)建。
本發(fā)明還揭示一種脫硫廢水反滲透膜濃縮組合工藝，包括以下步驟：
一，經(jīng)過前端化學(xué)加藥軟化除硬、TMF過濾或納濾分鹽等預(yù)處理后的脫硫廢水Ca2+為1-300mg/L，Mg2+為1-3000mg/L，SS為1-60mg/L，在進(jìn)入反滲透膜系統(tǒng)原水罐3前通過還原劑計(jì)量泵15添加還原劑，還原劑儲罐1內(nèi)的還原劑為質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%的亞硫酸氫鈉溶液，投加量為10-100ppm，通過酸計(jì)量泵16加入酸儲罐2內(nèi)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為98%的濃硫酸或者質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30-37%的鹽酸調(diào)節(jié)反滲透膜系統(tǒng)原水罐3內(nèi)脫硫廢水pH值為6-6.5，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為98%的濃硫酸的投加量為0.5-2.0kg每m3脫硫廢水，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30-37%的鹽酸的投加量為1.5-3.5kg每m3脫硫廢水，由加酸攪拌離心泵4充分?jǐn)嚢杷岷兔摿驈U水。
二，調(diào)酸后的脫硫廢水由進(jìn)水泵5打入反滲透膜設(shè)備前通過阻垢劑計(jì)量泵17添加阻垢劑，阻垢劑儲罐6內(nèi)的阻垢劑主要成分為有機(jī)磷酸鹽和聚丙烯酸脂，投加量為1-5ppm，經(jīng)過過濾精度5-10μm的保安過濾器7去除懸浮物后同時通過高壓泵8，及能量回收裝置13和增壓泵14增壓。
三，高壓泵8及能量回收裝置13和增壓泵14增壓后的脫硫廢水壓力為55-80bar，入口耐壓80bar的第一循環(huán)泵9再次增壓脫硫廢水壓力到60-90bar，該高壓力及高流量脫硫廢水進(jìn)入第一反滲透膜組件10進(jìn)行濃縮，第一反滲透膜組件10為耐高壓的高脫鹽率的微管式反滲透膜組件MTRO，MTRO格網(wǎng)采用梯形結(jié)構(gòu)，脫硫廢水在格網(wǎng)形成的通道內(nèi)流動，如同在管式膜內(nèi)流動，阻力菱形格網(wǎng)要小很多，同時，內(nèi)部橫向的加強(qiáng)筋可以增加料液流動時候的紊流，降低膜的濃差極化作用，MTRO耐污染能力比SWRO的高，對膜進(jìn)水水質(zhì)要求較SWRO的低，MTRO膜通量為13-18LMH，回收率為40-50%，將脫硫廢水含鹽量從30-40g/L濃縮到70-80g/L，經(jīng)過MTRO濃縮后的濃水壓力為55-80bar，該段濃水在高壓的驅(qū)動下部分回流至第一循環(huán)泵9入口，第一循環(huán)泵9直接回收該濃水壓力，并保證MTRO表面足夠的流量和錯流流速以避免膜污染，另一部分濃水直接進(jìn)入第二循環(huán)泵11。
四，入口耐壓80bar的第二循環(huán)泵11直接回收MTRO濃水壓力并將脫硫廢水增壓至60-90bar，該高壓力及高流量的脫硫廢水進(jìn)入第二反滲透膜組件12繼續(xù)濃縮，第二反滲透膜組件12為耐高壓的高脫鹽率的碟管式反滲透膜組件DTRO，DTRO采用開放式流道，膜片之間設(shè)有導(dǎo)流盤，導(dǎo)流盤上有凸點(diǎn)，高脫鹽率的DTRO膜通量為8-13LMH，回收率為40-50%，將脫硫廢水含鹽量從70-80g/L濃縮到100-110g/L，經(jīng)過DTRO濃縮后的濃水壓力為55-80bar，該段濃水在高壓的驅(qū)動下部分回流至第二循環(huán)泵11入口，第二循環(huán)泵11直接回收該濃水壓力，并保證DTRO表面足夠的流量和錯流流速以避免膜污染，另一部分濃水即最終濃水直接進(jìn)入能量回收裝置13。
五，能量回收裝置13采用正位移原理的PX壓力交換式能量回收裝置，將最終濃水的壓能傳遞給保安過濾器7的出水，即高壓泵8進(jìn)水，該部分脫硫廢水再通過增壓泵14增壓5-15bar后與高壓泵8出水混合進(jìn)入第一循環(huán)泵9，能量回收裝置13的能量回收效率為90-95%。
六，耐高壓的高脫鹽率的MTRO和耐高壓的高脫鹽率的DTRO集成安裝，設(shè)計(jì)壓力為90bar，運(yùn)行壓力為65-85bar，MTRO和DTRO整體回收率為65-75%，將脫硫廢水含鹽量從30-40g/L濃縮到100-110g/L，MTRO和DTRO處理后產(chǎn)水含鹽量小于2g/L，通過管道混合輸送至外部回收利用設(shè)備直接回用于工業(yè)用水，最終濃水通過能量回收裝置13出口輸送至外部處理設(shè)備，用于灰場進(jìn)行噴灑處理或進(jìn)行MVR蒸發(fā)結(jié)晶處理。
以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，并非對本案設(shè)計(jì)的限制，凡依本案的設(shè)計(jì)關(guān)鍵所做的等同變化，均落入本案的保護(hù)范圍。