一种基于癸酸萃取的脱硫废水浓缩方法和系统技术方案

本发明专利技术涉及一种基于癸酸萃取的脱硫废水浓缩方法和系统，该方法包括以下步骤：1）将癸酸投入容器中加热至设定温度，该设定温度为31.5‑95℃；2）向加热的癸酸加入预处理的脱硫废水，充分搅拌混合，继续加热并维持在设定温度1‑5min，使癸酸溶液中溶解吸收的水达到饱和形成混合乳液；在混合乳液中，脱硫废水预处理水因水溶解吸收进入癸酸中而被浓缩；3）对混合乳液进行分离，分离出癸酸乳液与脱硫废水浓缩液；将分离的脱硫废水浓缩液进行末端固化处理；4）将分离出的癸酸乳液先降温至32‑40℃，使部分水自癸酸乳液中析出，形成癸酸溶液和水；癸酸溶液返回步骤1）循环使用。本发明专利技术无需对脱硫废水进行软化，可降低设备投资。

【技术实现步骤摘要】
一种基于癸酸萃取的脱硫废水浓缩方法和系统
：本专利技术涉及燃煤电厂废水处理领域，具体为一种基于癸酸萃取的脱硫废水浓缩方法和系统。
技术介绍
：现有的脱硫废水处理技术需要对拟处理的脱硫废水进行软化（去除致垢离子，如：钙、镁等），包括化学软化和膜法软化。化学软化工艺，由于脱硫废水含有高浓度的致垢离子钙镁锶钡等，化学软化工艺需要需投加大量化学软化药剂，药剂费用非常高，占据了零排放系统药剂费用的绝大部分；建设大型化学软化工艺设备，占地面积大，投资高；并产生大量化学软化污泥，处置费用高；产水TDS不降反升，加重后续浓缩减量、末端固化负担，增加浓缩减量、末端固化的投资和运行费用。软化后的脱硫废水进行浓缩处理，现有的脱硫废水浓缩技术包括热浓缩技术和膜浓缩技术。热浓缩技术是利用热源对废水进行持续加热，使得水连续蒸发从而使废水不断浓缩，并最终得到蒸馏水回用、浓缩液固化处置。由于蒸发浓缩过程水汽相变需消耗大量热量，因而成本通常较高。主要存在以下问题：1）由于高盐度废水具有较强的腐蚀性，所有与废水接触的设备部件都要使用价格高昂的金属材料，造成了设备成本较高；２）由于蒸汽与废水传热表面极其重要，若换热表面形成结垢，则系统性能将大幅度减低，因此该技术对废水预处理的要求也非常高；３）废水盐度较高时，相应的沸点升高也较高（如氯化钠溶液在饱和浓度条件下沸点升高达13℃），蒸发浓缩技术此时的能效不高，造成运行成本增加。因此，普遍存在投资、运行维护费用高，占地面积大，设备结垢腐蚀严重等问题。膜浓缩主要为高压反渗透（RO）、正渗透（FO）、膜蒸馏（MD）、电渗析（ED）以及震动膜浓缩工艺等，其中：正渗透（FO）可浓缩至TDS≤18万ppm，高压反渗透（RO）可浓缩至TDS≤10万ppm，其投资及运行维护费用、占地面积略低于热浓缩技术，主要存在以下问题：1）为了防止膜元件污堵，其对废水的预处理要求较高，从而增加了预处理的投资和运维费用；2）运行过程中膜元件不断劣化，需要定期清洗和更换，增加了运行维护成本；3）受膜技术的限制，废水的浓缩倍数较低，浓水排放量高于MVC/MED热浓缩技术，增加了末端处理的投资和运维费用；4）普遍存在膜系统清洗困难、清洗周期和使用寿命短、抗负荷冲击能力差等问题。
技术实现思路
：为了解决现有脱硫废水浓缩技术存在的问题，本专利技术提供一种基于癸酸萃取的脱硫废水浓缩方法。本专利技术还提供一种基于癸酸萃取的脱硫废水浓缩系统。本专利技术的方案如下：本专利技术基于癸酸萃取的脱硫废水浓缩方法，包括以下步骤：1）将癸酸投入容器中加热至设定温度，该设定温度为31.5-95℃；2）向加热的癸酸加入预处理的脱硫废水，充分搅拌混合，继续加热并维持在设定温度1-5min，使癸酸溶液中溶解吸收的水达到饱和形成混合乳液；3）对混合乳液进行分离，分离出癸酸乳液与脱硫废水浓缩液；并将分离的脱硫废水浓缩液进行固化处理；4）将上步分离出的癸酸乳液先降温至32-40℃，使部分水自癸酸乳液中析出，形成癸酸溶液和水；癸酸溶液返回步骤1）循环使用。进一步的，步骤2）中脱硫废水雾化成粒径90-110μm的液滴后与癸酸混合，混合时间为1min。进一步的，还设有换热设备，通过换热设备对步骤4）分离出的癸酸乳液进行降温处理，将癸酸乳液作为热源，用于对步骤4）回用的癸酸溶液进行加热。进一步的，步骤4）中，自癸酸乳液中析出的水冷却至5-31.5℃，使水中含有的痕量癸酸生成为白色晶体，通过过滤将纯水与癸酸固体分离；分离的癸酸晶体，送至步骤1）回用。一种基于癸酸萃取的脱硫废水浓缩系统，适用本专利技术上述方法，包括加热器、混合器、输送泵、第一分离器、癸酸溶液箱、产水箱、第二分离器和第一冷却器；加热器和输送泵出口分别连接混合器的入口，混合器出口连接第一分离器入口；第一分离器依次连接第一冷却器和第二分离器；第二分离器其中一出口连接癸酸溶液箱，经癸酸溶液箱连接至加热器入口，另一出口连接产水箱；癸酸与脱硫废水在混合器混合形成的混合乳液，经第一分离器分离出含水的癸酸乳液与脱硫废水浓缩液；含水的癸酸乳液经第一冷却器后，进入第二分离器分离出癸酸溶液和水；癸酸溶液送入癸酸溶液箱，再输送至加热器循环使用；第二分离器分离出的水排入产水箱。进一步的，还包括文丘里射流器，输送泵出口连接文丘里射流器入口，文丘里射流器出口连接混合器入口，脱硫废水经文丘里射流器喷射进入混合器。进一步的，第一分离器分离和第一冷却器之间设有换热器，第一分离器分离出的癸酸乳液流入癸酸乳液箱，再经泵输入换热器热端，放热后的癸酸乳液进入第一冷却器；第二分离器分离出的癸酸溶液进入癸酸溶液箱，再经泵输入换热器冷端，吸热后的癸酸溶液送入所述加热器。进一步的，还设有第二冷却器和过滤器，依次连接在所述产水箱出口；第二分离器析出的水经产水箱后进入第二冷却器冷却，使水中的痕量癸酸生成为白色晶体，通过过滤器将纯水与癸酸固体分离；分离的癸酸固体，送至加热器中回用。进一步的，所述混合器内设有温度传感器；混合器下部为圆锥形、上部为圆柱形；混合器下部圆锥体的中间位置设有癸酸入口管，加热后的癸酸通过癸酸入口管从沿圆周切向自溢流进入混合器，且流体流向与搅拌旋转方向同向；混合器下部圆锥体的底部中心位置设有脱硫废水入口管，脱硫废水由输送泵加压后，自脱硫废水入口管进入混合器；混合器顶部设有混合乳液自溢流管，混合乳液经混合乳液自溢流管排出。进一步的，所述第一分离器采用重力分离器；所述第二分离器采用离心分离器；重力分离器为上大下小的圆锥台形，重力分离器内中心平面设有多孔板；重力分离器中心位置设有混合乳液输入管，混合乳液输入管出口位于多孔板下侧，混合乳液经混合乳液输入管输送至多孔板下侧；重力分离器顶部设有癸酸溢流出口管，底部设有脱硫废水浓缩液虹吸出口管；所述换热器为夹套式换热器、沉浸式蛇管换热器、板框式换热器或管壳式换热器；换热器热端、冷端入口，设有温度计、压力计或流量计；所述第一冷却器为自然冷却塘或开式机械通风冷却塔；第一冷却器设有温度传感器或测温仪；第二分离器设有温度传感器或测温仪；所述第二冷却器为自然冷却塘或开式机械通风冷却塔。本专利技术采用申请号为201820386613.7所述专利一种新型废水高效絮凝处理系统进行脱硫废水预处理，产出脱硫废水预处理水，可满足后续工艺段进料来水的水质要求。本专利技术利用了癸酸天然易得，对人类无害，在低于熔点（31.5℃）时为白色晶体；癸酸虽不溶于水，但在不同温度下可溶解吸收不同质量的纯水，且癸酸具有不会溶解吸收盐分和其它杂质的性质。本专利技术以癸酸作为溶剂，水作为溶质，利用不同温度下癸酸溶解吸收水能力的差异，例如：低于31.5℃时，癸酸为白色晶体，不含水；而62℃下癸酸可溶解吸收约5.1％的水，使加热的癸酸溶液与脱硫废水预处理水进行充分搅拌混合，从而使癸酸溶液中溶解吸收的水达到饱和，脱硫废水预处理水因纯水溶解吸收进入癸酸溶液中而被浓缩；通过含纯水的癸酸乳液与脱硫废水浓缩液的分离，得本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于癸酸萃取的脱硫废水浓缩方法，其特征在于，包括以下步骤：/n1）将癸酸投入容器中加热至设定温度，该设定温度为31.5-95℃；/n2）向加热的癸酸加入预处理的脱硫废水，充分搅拌混合，继续加热并维持在设定温度1-5min，使癸酸溶液中溶解吸收的水达到饱和形成混合乳液；/n3）对混合乳液进行分离，分离出癸酸乳液与脱硫废水浓缩液；并将分离的脱硫废水浓缩液进行固化处理；/n4）将上步分离出的癸酸乳液先降温至32-40℃，使部分水自癸酸乳液中析出，形成癸酸溶液和水；癸酸溶液返回步骤1）循环使用。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于癸酸萃取的脱硫废水浓缩方法，其特征在于，包括以下步骤：
1）将癸酸投入容器中加热至设定温度，该设定温度为31.5-95℃；
2）向加热的癸酸加入预处理的脱硫废水，充分搅拌混合，继续加热并维持在设定温度1-5min，使癸酸溶液中溶解吸收的水达到饱和形成混合乳液；
3）对混合乳液进行分离，分离出癸酸乳液与脱硫废水浓缩液；并将分离的脱硫废水浓缩液进行固化处理；
4）将上步分离出的癸酸乳液先降温至32-40℃，使部分水自癸酸乳液中析出，形成癸酸溶液和水；癸酸溶液返回步骤1）循环使用。


2.根据权利要求1所述的基于癸酸萃取的脱硫废水浓缩方法，其特征在于：步骤2）中脱硫废水雾化成粒径90-110μm的液滴后与癸酸混合，混合时间为1min。


3.根据权利要求2所述的基于癸酸萃取的脱硫废水浓缩方法，其特征在于：还设有换热设备，通过换热设备对步骤4）分离出的癸酸乳液进行降温处理，将癸酸乳液作为热源，用于对步骤4）回用的癸酸溶液进行加热。


4.根据权利要求2或3所述的基于癸酸萃取的脱硫废水浓缩方法，其特征在于：步骤4）中，自癸酸乳液中析出的水冷却至5-31.5℃，使水中含有的痕量癸酸生成为白色晶体，通过过滤将纯水与癸酸固体分离；分离的癸酸晶体，送至步骤1）回用。


5.一种适用于权利要求1所述方法的基于癸酸萃取的脱硫废水浓缩系统，其特征在于：包括加热器、混合器、输送泵、第一分离器、癸酸溶液箱、产水箱、第二分离器和第一冷却器；加热器和输送泵出口分别连接混合器的入口，混合器出口连接第一分离器入口；第一分离器依次连接第一冷却器和第二分离器；第二分离器其中一出口连接癸酸溶液箱，经癸酸溶液箱连接至加热器入口，另一出口连接产水箱；癸酸与脱硫废水在混合器混合形成的混合乳液，经第一分离器分离出含水的癸酸乳液与脱硫废水浓缩液；含水的癸酸乳液经第一冷却器后，进入第二分离器分离出癸酸溶液和水；癸酸溶液送入癸酸溶液箱，再输送至...

【专利技术属性】
技术研发人员：薛庆堂，王文飚，杨希刚，蔡培，尉院春，张建东，
申请(专利权)人：国电科学技术研究院有限公司，国电南京电力试验研究有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32