一种基于气升式环流反应器的湿法脱硫废水软化系统与方法技术方案

本发明专利技术属于废水处理技术领域，具体涉及一种基于气升式环流反应器的湿法脱硫废水软化系统与方法。该系统核心组成为两级气升式环流反应器，另有缓冲池、液固分离装置、烟气回收装置等配套设备。该系统的主要特征为：待处理的湿法脱硫废水通过缓冲沉降之后进入第一级气升式环流反应器，该级环流反应器的作用是以压缩空气为动力源，通过碱性软化剂脱镁。之后，脱镁后的废水通过液固分离装置进入第二级气升式环流反应器，该级环流反应器的作用是以烟气回收装置输送的经脱硫脱硝后的烟气为动力源，通过烟气中的CO

Wet desulfurization wastewater softening system and method based on Airlift Loop Reactor

The invention belongs to the technical field of wastewater treatment, in particular to a wet desulfurization wastewater softening system and method based on an airlift loop reactor. The core of the system consists of two stage airlift loop reactor, and other equipment, such as buffer pool, liquid solid separation unit, flue gas recovery unit and so on. The main characteristic of this system is: wet desulfurization waste water to be treated by buffer and sedimentation after entering the first airlift reactor, the ALR is compressed air as power source, magnesium removal by alkaline softener. After the removal of magnesium by liquid solid separation device to enter the second airlift reactor, the ALR is the role of the flue gas recovery device by desulfurization and denitrification of flue gas conveying the power source, through the CO in the flue gas

【技术实现步骤摘要】
一种基于气升式环流反应器的湿法脱硫废水软化系统与方法
本专利技术属于废水处理
，具体涉及一种基于环流反应器的湿法脱硫废水软化系统与方法。
技术介绍
湿法脱硫过程会产生大量的脱硫废水，脱硫废水并没有一个典型的水质，然而其主要特点可以概括为：某些重金属含量超标，悬浮物浓度高，高氯根，盐度大，这种极其复杂的水质特性迫使脱硫废水要通过零排放的方式来处理。相比于重金属以及悬浮物的去除，现阶段脱硫废水零排放的关键更在于脱盐。目前，脱硫废水的脱盐方法主要为膜法和蒸发法，然而，这两种方法对废水的预处理要求非常高，尤其是水质的硬度。对于膜法，硬质性离子一方面会使膜的渗透通量下降，另一方面还会增加膜的清洗频率，增加运行费用；对于蒸发法，蒸发设备常在较高的温度下运行，其界面换热的结垢系数会随着温度的升高而增大，即使硬质离子含量非常低的废水也会在蒸发过程中出现结垢现象，使相关热力设备难以正常运行。因此，去除硬质性的钙镁离子，使脱硫废水得到高效的软化是非常必要的。脱硫废水软化最理想的方法是化学沉淀法，NaOH-Na2CO3的联合工艺被认为是最佳的脱硫废水软化工艺，该工艺不仅对Ca2+、Mg2+有着极大的脱除率，而且对全硅也具有优异的去除效果。然而，此法会消耗大量的软化剂，不但增加了电厂的消费成本，而且还会使脱硫废水处理过程产生大量的污泥，增加后续处理的难度。因此，寻找新的方法来对这种联合工艺做出改善成为脱硫废水软化的关键。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于气升式环流反应器的湿法脱硫废水软化系统与方法。本专利技术所述的基于气升式环流反应器的湿法脱硫废水软化系统采用的技术方案为：该系统由缓冲池、气升式环流反应器(包括两级：第一级气升式环流反应器和第二级气升式环流反应器)、高密度沉淀池、废水旋流器、纤维过滤器、脱水机(包括两级：第一级脱水机和第二级脱水机)、澄清箱以及烟气回收装置组成：废水缓冲池的出口与第一级气升式环流反应器的进液口相连，第一级气升式环流反应器的物料排出口与高密度沉淀池的入口相连，高密度沉淀池的底部浓缩物出口与第一级脱水机的进口相连，第一级脱水机的液相出口与第一级气升式环流反应器的进液口相连，第一级脱水机的固相出口为泥饼出口。废水旋流器和纤维过滤器依次相连，高密度沉淀池的液体出口与废水旋流器的进口相连，废水旋流器的底部浓缩物出口与第一级脱水机的进口相连。纤维过滤器的出口与第二级气升式环流反应器的进液口相连，第二级气升式环流反应器与烟气回收装置连通，其物料排出口与澄清箱的进口相连，澄清箱的浓缩物出口与第二级脱水机的进口相连，第二级脱水机的固相物出口与石灰石给料系统的进口相连，澄清箱和第二级脱水机的液相出口为废水排出口。该系统在常规脱硫废水处理设备的基础上引入了相同的两级气升式环流反应器：该气升式环流反应器包括外部筒体反应器和两端开口的内部导流筒，两者通过设置在外部筒体反应器上的两排间隔的筋块及其底部的固定槽固定，保证了内部导流筒的稳固性和可拆性。外部筒体反应器上设置加药口、pH在线检测口、取样口以及物料排出口。外部筒体反应器通过法兰和反应器封盖连接，反应器封盖上设置进液口、排气口以及吊耳。排气口有两个作用：一是作为气相的出口，二是作为反应器内部气相与液相管路的通道。内部导流筒上设置吊耳，底部安装气体分布器，气体分布器通过设置在导流筒内部的底座固定并通过气相管路与气体压缩机连通。为保证环流反应器的清洗，外部筒体反应器顶部内壁设置呈环形分布的压力喷嘴，喷嘴通过液相管路与清洗水泵相连。两级气升式环流反应器结构相同，不同的是第一级气升式环流反应器的动力源为压缩空气，而第二级气升式环流反应器的动力源是脱硫脱硝后的烟气。所述两级气升式环流反应器的高径比为5～14。所述两级气升式环流反应器的导流筒的高径比为3～12。所述两级气升式环流反应器的导流筒至少为一段。所述两级气升式环流反应器设置清洗装置，为紧贴外部筒体反应器顶部内壁的呈环形分布的压力喷嘴。一种基于上述系统的湿法脱硫废水软化方法，具有以下步骤：脱硫吸收塔产生的一定量的脱硫废水通过水泵等动力设备输送到废水缓冲池中，之后进入第一级气升式环流反应器中进行脱镁，为了使该级环流反应器同时具有重金属脱除以及除硅作用，因此在该级气升式环流反应器内添加碱性软化剂，保证OH—与Mg2+的摩尔比满足2.2～2.4；同时，要对该级气升式环流反应器的表观气速、循环液速等两个主要操作参数进行控制，两者分别满足范围0.01m/s～0.03m/s、3.36m/s～5.07m/s。脱镁后的废水中含有较多的悬浮物，因此接下来进入高密度沉淀池中进行絮凝澄清。为了使第二级气升式环流反应器脱钙过程产生的沉淀物保持较高的纯度，因此，脱硫废水的浊度在进入第二级气升式环流反应器之前必须尽可能降低到最低，采取的措施为在高密度沉淀池之后设置废水旋流器和纤维过滤器。脱镁后的脱硫废水中还含有大量的钙离子，因此进入第二级气升式环流反应器中进行脱钙，脱钙的方式为CO2软化，CO2来自经脱硫脱硝后的烟气，含量为10～16％。脱钙过程，仍需对该级气升式环流反应器的表观气速、循环液速两项操作参数进行控制，两者分别满足为范围0.002m/s～0.02m/s、1.84m/s～4.35m/s。对于不同电厂的脱硫废水，受CO2溶解度影响，钙可能无法完全脱除，因此需要额外添加辅助性的软化药剂，保证CO32-与Mg2+的摩尔比满足1.7～1.8。脱钙后，第二级气升式环流反应器内会产生大量的沉淀物，主要成分为CaCO3，为稳定的方解石晶体结构，比例＞90％。可以作为良好的脱硫剂继续使用，因此被重新利用到湿法脱硫过程中。经澄清箱和第二级脱水机分离后的清液为高度软化的脱硫废水，可以满足后续膜法和蒸发法等深度处理工艺的要求。所述该法适用于镁硬度≤20000mg/L(以CaCO3计)，钙硬度≤10000mg/L(以CaCO3计)的湿法脱硫废水，经该法软化后，出水镁硬度≤170mg/L(以CaCO3计)，钙硬度≤100mg/L(以CaCO3计)。本专利技术的有益效果为：本专利技术所述的基于气升式环流反应器的湿法脱硫废水软化系统与方法，解决了湿法脱硫废水零排放处理过程中一个重要技术难题。针对化学沉淀法存在的不足，本专利技术提出利用气升式环流反应器对脱硫废水进行先脱镁后脱钙的分步软化方法：脱镁过程采用碱性软化剂，脱钙过程则充分利用经脱硫脱硝后的烟气以及辅助性的化学药剂。该方法不仅实现了脱硫废水的高效软化，而且还实现了烟气中CO2以及沉淀物CaCO3的回收利用，既降低了脱硫废水软化过程的运行花费，又为电厂节能减排的实现提供了新的途径。附图说明图1为本专利技术所述的基于气升式环流反应器的湿法脱硫废水软化系统的原理图；图2为本专利技术所述的第一级气升式环流反应器的示意图；其中，图中标号：1-废水缓冲池；2-第一级气升式环流反应器(2.1-封盖；2.2-进液口；2.3-排气口；2.4-吊耳；2.5-法兰；2.6-吊耳；2.7-pH在线检测口；2.8-筋块；2.9-取样口；2.10-底座；2.11-出液口；2.12-固定槽；2.13-气体分布器；2.14-导流筒；2.15-外部筒体反应器；2.16-加药口；2.17-清洗喷嘴；a-进气管路；b-清洗水管路)；本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于气升式环流反应器的湿法脱硫废水软化系统，由废水缓冲池(1)、第一级气升式环流反应器(2)、高密度沉淀池(3)、第一级脱水机(4)、废水旋流器(5)、纤维过滤器(6)、第二级气升式环流反应器(7)、澄清箱(8)、第二级脱水机(9)、烟气回收装置(10)和石灰石给料系统(11)组成，其特征在于：废水缓冲池(1)的出口与第一级气升式环流反应器(2)的进液口相连，第一级气升式环流反应器(2)的物料排出口与高密度沉淀池(3)的入口相连，高密度沉淀池(3)的底部浓缩物出口与第一级脱水机(4)的进口相连，第一级脱水机(4)的液相出口与第一级气升式环流反应器(2)的进液口相连，第一级脱水机(4)的固相出口为泥饼出口；废水旋流器(5)和纤维过滤器(6)依次相连，高密度沉淀池(3)的液体出口与废水旋流器(5)的进口相连，废水旋流器(5)的底部浓缩物出口与第一级脱水机(4)的进口相连；纤维过滤器(6)的出口与第二级气升式环流反应器(7)的进液口相连，第二级气升式环流反应器(7)与烟气回收装置(10)连通，其物料排出口与澄清箱(8)的进口相连，澄清箱(8)的浓缩物出口与第二级脱水机(9)的进口相连，第二级脱水机(9)的固相物出口与石灰石给料系统(11)的进口相连，澄清箱(8)和第二级脱水机(9)的液相出口为废水排出口。...

【技术特征摘要】
1.一种基于气升式环流反应器的湿法脱硫废水软化系统，由废水缓冲池(1)、第一级气升式环流反应器(2)、高密度沉淀池(3)、第一级脱水机(4)、废水旋流器(5)、纤维过滤器(6)、第二级气升式环流反应器(7)、澄清箱(8)、第二级脱水机(9)、烟气回收装置(10)和石灰石给料系统(11)组成，其特征在于：废水缓冲池(1)的出口与第一级气升式环流反应器(2)的进液口相连，第一级气升式环流反应器(2)的物料排出口与高密度沉淀池(3)的入口相连，高密度沉淀池(3)的底部浓缩物出口与第一级脱水机(4)的进口相连，第一级脱水机(4)的液相出口与第一级气升式环流反应器(2)的进液口相连，第一级脱水机(4)的固相出口为泥饼出口；废水旋流器(5)和纤维过滤器(6)依次相连，高密度沉淀池(3)的液体出口与废水旋流器(5)的进口相连，废水旋流器(5)的底部浓缩物出口与第一级脱水机(4)的进口相连；纤维过滤器(6)的出口与第二级气升式环流反应器(7)的进液口相连，第二级气升式环流反应器(7)与烟气回收装置(10)连通，其物料排出口与澄清箱(8)的进口相连，澄清箱(8)的浓缩物出口与第二级脱水机(9)的进口相连，第二级脱水机(9)的固相物出口与石灰石给料系统(11)的进口相连，澄清箱(8)和第二级脱水机(9)的液相出口为废水排出口。2.根据权利要求1所述的一种基于气升式环流反应器的湿法脱硫废水软化系统，其特征在于：所述第一级气升式环流反应器(2)和第二级气升式环流反应器(7)的高径比满足5～14。3.根据权利要求1所述的一种基于气升式环流反应器的湿法脱硫废水软化系统，其特征在于：所述第一级气升式环流反应器(2)和第二级气升式环流反应器(7)的导流筒的高径比满足3～12。4.根据权利要求1所述的一种基于气升式环流反应器的湿法脱硫废水软化系统，其特征在于：所述第一级气升式环流反应器(2)和第二级气升式环流反应器(7)内导流筒至少为一段。5.根据权利要求1所述的一种基于气升式环流反应器的湿法脱硫废水软化系统，其特征在于：所述第一级气升式环流反应器(2)和第二级气升式环流反应器(7)进一步包括紧贴外部筒体反...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑宗明，聂向欣，陆强，董长青，崔孝洋，覃吴，
申请(专利权)人：华北电力大学，
类型：发明
国别省市：北京,11