一种脱硫废水处理装置及方法与流程

本发明涉及环保设备技术领域，具体来说，涉及一种脱硫废水处理装置及方法。

背景技术：

湿法烟气脱硫技术，尤其是石灰石-石膏法脱硫技术，脱硫效率高，反应速度快，技术成熟，生产运行安全可靠，在众多的脱硫技术中始终占据主导地位。而脱硫废水是指燃煤锅炉的烟气在湿法脱硫（石灰石-石膏法）过程中的排放水。为了维持脱硫系统的正常运行，防止设备腐蚀和管道堵塞，保证副产品（石膏）的质量，必须排除一定量的脱硫废水。但脱硫废水含有许多污染物，直接排放可能对环境造成极难逆转的损害。脱硫废水若要进行外排，其废水必须经处理达标后排放。

目前常见的脱硫废水处理工艺是三联箱工艺，cn204737770u公开了一种脱硫废水处理系统，该脱硫废水处理系统包括脱硫废水预沉淀装置及三联箱，所述脱硫废水预沉淀装置内设置有与脱硫系统连接的脉冲悬浮系统，所述脱硫废水预沉淀装置上设置有若干与所述三联箱连通的上清液排放口。该脱硫废水处理系统，将取自脱硫系统的浆液排到脱硫废水预沉淀装置中，通过浆液在脱硫废水预沉淀装置中的自然沉淀，然后将上层的清液通过上清液排放口排放到三联箱中，脱硫废水预沉淀装置底部含固量较高的沉积浆液，通过脉冲悬浮系统打回到吸收塔，从而有效地解决了脱硫废水含固量高的问题。但该脱硫废水处理系统需要脉冲悬浮泵，增加了处理成本。

cn206654797u公开了一种脱硫废水处理三联箱，该脱硫废水处理三联箱包括三个同心结构的敞口箱体，最内侧筒体为中和箱，中间筒体和最内侧筒体之间的区域构成反应箱，最外层筒体和中间筒体之间的区域构成絮凝箱；中和箱和反应箱之间通过最内侧筒体顶部的中和箱出水溢流口相连，反应箱和絮凝箱之间通过中间筒体顶部的反应箱出水溢流口相连，中和箱顶部装有深入中和箱底部的脱硫废水入口管，最外层筒体侧壁底部装有絮凝箱出水口；脱硫废水入口管、中和箱出水溢流口、反应箱出水溢流口、絮凝箱出水口布置在同一直线上。该三联箱采用同心圆布置，占地面积较传统三联箱减少65％左右，且使废水在三联箱中停留时间延长，提高了处理效果。但是由于三联箱是串联工艺，易出现一个模块加药不及时导致整个系统出水水质不达标的问题。

cn207313210u公开了一种脱硫废水预处理系统，在脱硫废水三联箱前置换热箱和预沉箱，换热箱内设置有双轴搅拌装置和换热管，利用换热管对脱硫废水进行加热浓缩后再对其进行降温，通过换热箱出水口连通预沉箱入水口进入预沉箱内，在预沉箱内初步沉淀后，较澄清的废水液体通过预沉箱出水口进入脱硫废水三联箱进行进一步处理，而沉淀在预沉箱锥形底部的泥浆通过排泥口进入泥浆脱水处理系统进行处理，在预沉箱入水口上设置有控水网。该系统利用换热管对脱硫废水进行浓缩及降温，并设置预沉箱初步沉淀脱硫废水，增加了进入三联箱的脱硫废水浓度，保证了絮凝池体系的稳定，减少了处理时间，提高了处理效率。但脱硫废水预处理系统存在处理流程长，占地面积大的问题。

上述工艺存在使用的药剂种类繁多，操作难度大；药剂加入量要求相对准确，对工艺控制要求高；极易造成三联箱系统堵塞等问题。因此，亟需开发一种不使用三联箱工艺的，处理系统操作简单、工艺控制要求低、处理流程短、占地面积小且投资和运行成本低的脱硫废水处理装置及方法。

技术实现要素：

针对相关技术中的上述技术问题，本发明提出一种脱硫废水处理装置及方法，能够克服现有技术的上述不足。

为实现上述技术目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种脱硫废水处理装置，包括壳体和混合反应装置，所述壳体内设有自上向下依次排列的清水区、分离区、配水区和集泥区，所述混合反应装置的下部位于所述分离区的中央，所述混合反应装置的出口连通配水区，所述混合反应装置的顶部穿过所述清水区与位于所述壳体上方的进水口和药剂添加口连通；

所述清水区设有至少一个溢流口；

所述分离区设有自下向上依次排列的整流装置、第一分离沉淀装置和第二分离沉淀装置，所述整流装置、第一分离沉淀装置和第二分离沉淀装置均位于所述壳体的内壁与所述混合反应装置的外壁之间，所述整流装置的底部与所述混合反应装置的底部在同一水平面上。

进一步地，所述混合反应装置为圆柱筒形，所述混合反应装置内设置有混流部件，所述混流部件上设置有凸起结构，所述凸起结构的形状包括棱锥、棱台、圆锥、圆台中的一种或多种。

进一步地，所述壳体上部外侧套设有集水装置，所述集水装置与所述清水区连通；所述集水装置包括圆环集水槽和圆环过滤层，所述圆环过滤层设置于所述圆环集水槽的内壁与所述壳体的外壁之间，所述圆环过滤层的环截面与所述圆环集水槽的环截面大小相当，所述圆环集水槽的下部一侧设有出水口，所述出水口位于所述圆环过滤层下方。

进一步地，所述整流装置、第一分离沉淀装置和第二分离沉淀装置的横截面均与所述壳体、混合反应装置之间的区域的横截面大小相当；在第一分离沉淀装置和第二分离沉淀装置之间设置有冲洗装置；所述整流装置包括方管或圆管，所述第一分离沉淀装置包括螺旋板，所述第二分离沉淀装置包括孔管，所述冲洗装置包括双向冲洗喷嘴。

进一步地，所述配水区位于所述整流装置的下方，所述配水区与所述壳体的高度比为1:3～1:7。

进一步地，所述集泥区设置有集泥斗，所述集泥斗的底部或底部一侧设有排泥口。

根据本发明的另一方面，提供了一种采用上述装置进行脱硫废水处理的方法，该方法包括以下步骤：

s1脱硫废水经进水口送入混合反应装置中，药剂经药剂添加口送入混合反应装置中进行反应；

s2在所述混合反应装置内反应后的脱硫废水进入配水区，反应后的脱硫废水中的固相在重力作用下进行沉淀，沉入集泥区，含固液相进入分离区进行液固分离；

s3液固分离后的脱硫废水进入清水区，完成净化处理。

进一步地，s2中沉入集泥区的沉淀物经排泥口排出，所述含固液相进入分离区进行液固分离为：含固液相经整流装置依次进入第一分离沉淀装置和第二分离沉淀装置进行液固分离，双向冲洗喷嘴对第一分离沉淀装置和第二分离沉淀装置进行冲洗。

进一步地，s3包括：所述液固分离后的脱硫废水进入清水区后，经过溢流口流入圆环集水槽，经过圆环过滤层过滤后，从出水口流出。

进一步地，s1中所述脱硫废水中的固相颗粒粒径＞0.01μm，所述混合反应装置的水力停留时间为7～10min；s2中，所述分离区的水力停留时间为4～6min；s3中，所述清水区的水力停留时间为3～5min。

本发明所述的数值范围不仅包括上述列举的点值，还包括没有列举出的上述数值范围之间的任意的点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。

本发明的有益效果：本发明的脱硫废水处理装置及方法具有以下优点：

（1）本发明提供的脱硫废水处理装置无需动力设备，占地面积小，投资和运行成本低；

（2）本发明提供的脱硫废水处理方法仅依靠废水自身重力作用完成处理，投资和运行成本低，操作简单、工艺控制要求低、处理流程短；

（3）本发明提供的脱硫废水处理方法可实现脱硫废水中悬浮物、重金属离子的高效去除，其中，悬浮物去除率可达99%以上，重金属离子（hg、pb等）的去除率可达80%以上。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是根据本发明实施例所述的脱硫废水处理装置的结构示意图；

图2是根据本发明实施例所述的圆环过滤层的剖视图；

图3是根据本发明实施例所述的第二分离沉淀装置的剖视图；

图4是根据本发明实施例所述的混流部件的结构示意图。

图中：1、进水口，2、药剂添加口，3、溢流口，4、圆环集水槽，5、第二分离沉淀装置，6、冲洗装置，7、第一分离沉淀装置，8、整流装置，9、集泥斗，10、清水区，11、圆环过滤层，12、出水口，13、混合反应装置，14、排泥口，15、混流部件，16、凸起结构，17、壳体，18、配水区。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1-4所示，根据本发明实施例所述的脱硫废水处理装置，包括壳体17和混合反应装置13，所述壳体17内设有自上向下依次排列的清水区10、分离区、配水区18和集泥区，所述混合反应装置13的下部位于所述分离区的中央，所述混合反应装置13的出口连通配水区18，所述混合反应装置13的顶部穿过所述清水区10与位于所述壳体17上方的进水口1和药剂添加口2连通；

所述清水区10（即清水室）为圆环柱形状，所述清水区10设有至少一个溢流口3；本发明中清水区10的主要功能为液固分离后的脱硫废水储存、缓冲和静止沉淀，保证处理后出水的水质达标。

所述分离区设有自下向上依次排列的整流装置8、第一分离沉淀装置7和第二分离沉淀装置5，所述整流装置8、第一分离沉淀装置7和第二分离沉淀装置5均位于所述壳体17的内壁与所述混合反应装置13的外壁之间，所述整流装置8的底部与所述混合反应装置13的底部在同一水平面上，可以实现反应后的脱硫废水水流的湍流在配水区18快速消除。

在本发明中，所述混合反应装置13为圆柱筒形，所述混合反应装置13内设置有混流部件15，所述混流部件15在混合反应装置13的内部倾斜排列，所述混流部件15包括折板，所述折板包括至少两个扇形板，所述扇形板倾斜焊接于混合反应装置13的内部，所述混流部件15上设置有凸起结构16，所述凸起结构16为设置在折板上的肋片，所述凸起结构16的形状包括棱锥、棱台、圆锥、圆台中的一种或多种，其中典型但非限制性的组合为棱锥和棱台的组合、棱台和圆锥的组合、棱锥和圆台的组合或圆锥和圆台的组合，折板和凸起结构16共同实现脱硫废水与药剂充分的混合，从而促进脱硫废水与药剂充分反应。

在本发明中，所述壳体17上部外侧套设有集水装置，所述集水装置与所述清水区10连通；所述集水装置包括圆环集水槽4和圆环过滤层11，所述圆环过滤层11设置于所述圆环集水槽4的内壁与所述壳体17的外壁之间，所述圆环过滤层11的环截面与所述圆环集水槽4的环截面大小相当，所述圆环集水槽4的下部一侧设有出水口12，所述出水口12位于所述圆环过滤层11下方。所述圆环过滤层11为不锈钢丝网，其环截面与所述圆环集水槽4的环截面大小相当，确保从清水区10溢流出来的脱硫废水能够全部经过圆环过滤层11过滤，使处理后出水的水质达标。

在本发明中，脱硫废水处理装置采用双重分级沉淀方式，所述整流装置8、第一分离沉淀装置7和第二分离沉淀装置5的横截面均与所述壳体17和混合反应装置13之间的区域的横截面大小相当，所述整流装置8、第一分离沉淀装置7和第二分离沉淀装置5的横截面填充满混合反应装置13与壳体17的内壁之间的横截面，确保反应后的脱硫废水全部通过整流装置8，脱硫废水中的含固液相全部进行两次液固分离，确保处理水质达标。在第一分离沉淀装置7和第二分离沉淀装置5之间设置有冲洗装置6；所述整流装置8包括方管和/或圆管，本发明中整流装置8的主要作用是将反应后的脱硫废水流动方向进行调整，减少紊流流动，保证进入到第一分离沉淀装置7时，脱硫废水为层流状态，且水流的速度方向与第一分离沉淀装置7入口一致。所述第一分离沉淀装置7包括螺旋（斜）板，本发明中螺旋板的间距和数量应保证脱硫废水流动过程中保持在层流状态；螺旋板的倾斜角度和长度应根据小分子沉淀物质与液相分离的要求进行确定。小分子沉淀物质在螺旋板上沉淀积累到一定重量之后在重力作用下滑落至集泥斗，液相继续向上流动进入第二分离沉淀装置5。所述第二分离沉淀装置5包括孔管，本发明中的孔管管径小且孔径小，提供了更大的沉淀物附着面积和更小的水流流速，有利于将小分子沉淀物从反应后的脱硫废水中进一步分离。所述冲洗装置6包括双向冲洗喷嘴。冲洗装置6定期对第一分离沉淀装置7和第二分离沉淀装置5进行清洗，去除上面沉积的沉淀物。

在本发明中，所述配水区18位于所述整流装置8的下方，所述配水区18与所述壳体17的高度比为1:3～1:7。配水区18的主要作用是使易沉淀的大分子物质在重力作用下沉入集泥区，不易沉淀的小分子物质随反应后脱硫废水进入分离区进一步进行液固分离。

在本发明中，所述集泥区设置有集泥斗9，所述集泥斗9的底部或底部一侧设有排泥口14。脱硫废水处理装置运行稳定后，集泥斗9连续排泥，排出的淤泥进行集中存放，综合利用。

本发明还提供了一种采用上述装置进行脱硫废水处理的方法，该方法采用重力驱动方式，运行过程中利用脱硫废水存在的液位差克服整个处理过程的阻力，不需要其余传动设备，投资和运行成本低，操作简单、工艺控制要求低、处理流程短，实现脱硫废水中悬浮物、重金属离子等分离去除，该方法包括以下步骤：

s1脱硫废水经进水口1送入混合反应装置13中，药剂经药剂添加口2送入混合反应装置13中进行反应；

s2在所述混合反应装置13内反应后的脱硫废水进入配水区18，反应后的脱硫废水中的固相在重力作用下进行沉淀，沉入集泥区，含固液相进入分离区进行液固分离；

s3液固分离后的脱硫废水进入清水区10，完成净化处理。

本发明的脱硫废水处理的方法中脱硫废水和药剂在混合反应装置中反应后，依次经配水区18、分离区和清水区10，实现了液固分离，完成了脱硫废水净化处理。其中，废水中的悬浮物、重金属等物质从废水中沉淀出来，在重力作用下，通过粗细分离装置等环节，废水中的清水经过清水室、溢流口3、圆环过滤层11、圆环集水槽4最终排出装置；废水中的沉淀物则在集泥斗9内沉淀、收集，通过排泥口14排出。

在本发明中，s2中沉入集泥区的沉淀物经排泥口14排出，所述含固液相进入分离区进行液固分离为：含固液相经整流装置8依次进入第一分离沉淀装置7和第二分离沉淀装置5进行液固分离，双向冲洗喷嘴对第一分离沉淀装置7和第二分离沉淀装置5进行冲洗。

在本发明中，s3进一步包括：所述液固分离后的脱硫废水进入清水区10后，经过溢流口3流入圆环集水槽4，经过圆环过滤层11过滤后，从出水口12流出。

在本发明中，s1中所述脱硫废水中的固相颗粒粒径＞0.01μm，所述混合反应装置13的水力停留时间为7～10min；s2中，所述分离区的水力停留时间为4～6min；s3中，所述清水区10的水力停留时间为3～5min。

为了进一步说明本发明，下面通过以下实施例进行详细说明。

实施例1

本实施例提供了一种脱硫废水处理装置，所述脱硫废水处理装置的结构示意图如图1所示，所述脱硫废水处理装置包括壳体17和混合反应装置13；在所述壳体17内自上向下依次包括清水区10、分离区、配水区18和集泥区；所述配水区18与壳体17的高度比为1：3。所述混合反应装置13设置于壳体17内，所述混合反应装置13的下部位于所述分离区的中央，且所述混合反应装置13的出口连通配水区18，所述混合反应装置13的顶部穿过所述清水区10与位于所述壳体17上方的进水口1和药剂添加口2连通。

所述清水区10设有溢流口3；所述分离区设有自下向上依次排列的整流装置8、第一分离沉淀装置7和第二分离沉淀装置5，所述整流装置8、第一分离沉淀装置7和第二分离沉淀装置5均位于所述壳体17的内壁与所述混合反应装置13的外壁之间，在第一分离沉淀装置7和第二分离沉淀装置5之间设置有冲洗装置6，所述整流装置8的底部与所述混合反应装置13的底部在同一水平面上。

所述混合反应装置13的内部设有混流部件15，如图2所示，所述混流部件15在混合反应装置13的内部倾斜排列，所述混流部件15上设置有凸起结构16。

所述脱硫废水处理装置还包括集水装置，所述集水装置设置在壳体17的上部外侧，与所述清水区10相连通，所述集水装置包括圆环集水槽4和设置于圆环集水槽4内的圆环过滤层11，所述圆环过滤层11的下部设置有出水口12；所述集泥区设置有集泥斗9，所述集泥斗9的底部一侧设置有排泥口14。

实施例2

本实施例提供了一种脱硫废水处理装置，所述脱硫废水处理装置除配水区与壳体的高度比置为1：5外，其余均与实施例1相同。

实施例3

本实施例提供了一种脱硫废水处理装置，所述脱硫废水处理装置除配水区与壳体的高度比设置为1：7外，其余均与实施例1相同。

对比例1

本对比例提供了一种脱硫废水处理装置，所述脱硫废水处理装置除分离区去掉整流装置外，其余均与实施例1相同。

对比例2

本对比例提供了一种脱硫废水处理装置，所述脱硫废水处理装置除分离区去掉第一分离沉淀装置外，其余均与实施例1相同。

对比例3

本对比例提供了一种脱硫废水处理装置，所述脱硫废水处理装置除去掉第二分离沉淀装置外，其余均与实施例1相同。

应用例1

本应用例提供了一种脱硫废水处理方法，所述脱硫废水处理方法应用实施例1提供的脱硫废水处理装置进行，包括如下步骤：

s1含有固相颗粒粒径为0.01～2000μm的脱硫废水以流速5mm/s，经进水口送入混合反应装置中，高效净水药剂（外部采购，主要成分为天然无机矿物、絮凝剂、螯合剂）加量为100mg/l废水，经药剂添加口送入混合反应装置中进行反应，所述混合反应装置的水力停留时间为7min，所述脱硫废水包括质量浓度为13224mg/l的悬浮物和质量浓度为52.25mg/l的重金属离子；

s2所述反应后的脱硫废水进入配水区，反应后的脱硫废水中的固相在重力作用下进行沉淀，沉入集泥斗，沉入集泥斗的沉淀物经排泥口连续排出；含固液相经整流装置依次进入第一分离沉淀装置和第二分离沉淀装置进行液固分离，所述分离区的水力停留时间为4min；

s3所述液固分离后的脱硫废水进入清水区，所述清水区的水力停留时间为3min，后经过溢流口流入圆环集水槽，经过圆环滤层过滤后，从出水口流出。

应用例2

本应用例提供了一种脱硫废水处理方法，所述脱硫废水处理方法应用实施例2提供的脱硫废水处理装置进行，包括如下步骤：

s1含有固相颗粒粒径为0.01～2000μm的脱硫废水以流速5mm/s，经进水口送入混合反应装置中，高效净水药剂（外部采购，主要成分为天然无机矿物、絮凝剂、螯合剂）加量为100mg/l废水，经药剂添加口送入混合反应装置中进行反应，所述混合反应装置的水力停留时间为8.5min，所述脱硫废水包括质量浓度为13224mg/l的悬浮物，质量浓度为52.25mg/l的重金属离子；

s2所述反应后的脱硫废水进入配水区，反应后的脱硫废水中的固相在重力作用下进行沉淀，沉入集泥斗，沉入集泥斗的沉淀物经排泥口连续排出；含固液相经整流装置依次进入第一分离沉淀装置和第二分离沉淀装置进行液固分离，所述分离区的水力停留时间为5min；

s3所述液固分离后的脱硫废水进入清水区，所述清水区的水力停留时间为4min，后经过溢流口流入圆环集水槽，经过圆环滤层过滤后，从出水口流出。

应用例3

本应用例提供了一种脱硫废水处理方法，所述脱硫废水处理方法应用实施例3提供的脱硫废水处理装置进行，包括如下步骤：

s1含有固相颗粒粒径为0.01～2000μm的脱硫废水以流速5mm/s，经进水口送入混合反应装置中，高效净水药剂（外部采购，主要成分为天然无机矿物、絮凝剂、螯合剂）加量为100mg/l废水，经药剂添加口送入混合反应装置中进行反应，所述混合反应装置的水力停留时间为10min，所述脱硫废水包括质量浓度为13224mg/l的悬浮物和质量浓度为52.25mg/l的重金属离子；

s2所述反应后的脱硫废水进入配水区，反应后的脱硫废水中的固相在重力作用下进行沉淀，沉入集泥斗，沉入集泥斗的沉淀物经排泥口连续排出；含固液相经整流装置依次进入第一分离沉淀装置和第二分离沉淀装置进行液固分离，所述分离区的水力停留时间为6min；

s3所述液固分离后的脱硫废水进入清水区，所述清水区的水力停留时间为5min，后经过溢流口流入圆环集水槽，经过圆环滤层过滤后，从出水口流出。

应用对比例1

本应用对比例提供了一种脱硫废水处理方法，所述脱硫废水处理方法采用对比例1提供的脱硫废水处理装置进行，所述脱硫废水处理方法参照应用例1的流程和参数。

应用对比例2

本应用对比例提供了一种脱硫废水处理方法，所述脱硫废水处理方法采用对比例2提供的脱硫废水处理装置进行，所述脱硫废水处理方法参照应用例1的流程和参数。

应用对比例3

本应用对比例提供了一种脱硫废水处理方法，所述脱硫废水处理方法分别采用对比例3提供的脱硫废水处理装置进行，所述脱硫废水处理方法参照应用例1的流程和参数。

测试及结果

对应用例1～3和应用对比例1～3中悬浮物和重金属离子浓度进行测定。测定方法按照国家标准或行业标准统计汇总如表1，结果如表2所示。

表1悬浮物和重金属离子浓度测定方法

表2悬浮物和重金属离子浓度测定结果

综上所述，借助于本发明的上述技术方案，本发明的脱硫废水处理装置中混合反应装置设置于壳体内，占地面积小；药剂直接进入混合反应装置中与脱硫废水发生反应，操作简单、工艺控制要求低；脱硫废水中的悬浮物、重金属离子等物质通过与药剂反应生成易沉淀的大分子物质和不易沉淀的小分子物质，在配水区，易沉淀的大分子物质在重力作用下沉入集泥区，不易沉淀的小分子物质随脱硫废水进入分离区进一步进行液固分离，液固分离后的脱硫废水进入清水区，实现了脱硫废水的净化处理；处理过程中无需动力设备，投资和运行成本低。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。