一种火力发电厂全厂废水零排放系统的制作方法

1.本实用新型涉及水处理技术领域，具体涉及一种火力发电厂全厂废水零排放系统。


背景技术：

2.随着水资源的匮乏及水环境污染加重，作为用水大户的燃煤电厂，节水减排被迫切的提上日程，实现全厂废水零排放也成为最终目标。优化全厂水平衡体系，建立合理的水量平衡系统，实施水的梯级利用和重复使用，做到一水多用，水尽其用、废水回用，避免水的“高质低用”，提高废水回用率，建设终端废水处理设施，最终实现全厂废水零排放目标。电厂废水零排放，主要是采取措施不向外界排出废水，进入电厂的水最终以蒸汽的形式进入大气，或以污泥等形式封闭、填埋处理。
3.全厂废水综合了电厂各种废水，主要是除灰、除渣系统的溢水、排水与工业废水等。
4.目前全厂废水综合治理工艺流程分三个步骤，第一步预处理，去除悬浮物、硬度、碱度、重金属等；第二步，浓缩处理，浓缩废水总量，以减少末端浓水处理设备的投资；第三步，末端废水处理，实现废水零排放。目前火力发电厂末端高盐废水处理工艺主要有两个大方向，一是蒸发结晶，二是烟气余热蒸发。蒸发结晶器造价非常高，烟气余热蒸发受烟气量的限制。
5.目前主要的零排放的工艺路线存在如下问题：预处理工艺流程长、运行费用高；膜浓缩回收率较低；终端处理设备投资费用高等，因此亟需一种降低加药量、提高膜浓缩回收率和降低终端废水量的火力发电厂全厂废水处理系统。


技术实现要素：

6.本实用新型是为了解决火力发电厂废水零排放的工艺路线问题，提供包括预处理系统、膜浓缩系统和干灰拌湿系统的一种火力发电厂全厂废水零排放系统，通过精准控制ph，有效降低加药量，节省运行费用，提高膜浓缩回收率，降低终端废水量，节省终端设备投资费用，终端废水直接送至灰库消纳，对原有设备进行防腐改造，有一定的经济效益和环保效益。
7.本实用新型提供一种火力发电厂全厂废水零排放系统，包括依次连接的预处理系统、膜浓缩系统和干灰拌湿系统；
8.预处理系统用于使废水絮凝除杂浓缩，膜浓缩系统用于将预处理系统的出水浓缩去盐得到产水和浓水，干灰拌湿系统用于通过干灰拌湿消纳浓水；
9.预处理系统包括依次连接的废水调节池，机械加速搅拌澄清池，管式膜预处理系统和与机械加速搅拌澄清池、管式膜预处理系统均连接的污泥处理单元，管式膜预处理系统与膜浓缩系统相连；废水调节池用于将废水均质，机械加速搅拌澄清池用于使废水絮凝形成矾花并进行泥水分离，管式膜预处理系统用于去除废水形成的沉淀后通过管式膜进行
浓缩及固液分离，污泥处理单元用于将机械加速搅拌澄清池和管式膜预处理系统产生的污泥进行脱水；
10.干灰拌湿系统包括搅拌机，搅拌机用于通过干灰拌湿消纳浓水。
11.本实用新型所述的一种火力发电厂全厂废水零排放系统，作为优选方式，管式膜预处理系统包括依次相连的第一反应槽、第二反应槽、管式膜浓缩槽、管式膜装置和管式膜产水箱，管式膜产水箱与膜浓缩系统相连；
12.第一反应槽用于在废水中添加第一药剂粗调ph并形成沉淀，第二反应槽用于在废水中添加第二药剂精调ph并继续形成沉淀，管式膜浓缩槽用于接收存放第二反应槽的出水，管式膜装置用于将管式膜浓缩槽的出水进行浓缩固液分离并调整ph，管式膜产水箱用于存放管式膜装置的出水。
13.本实用新型所述的一种火力发电厂全厂废水零排放系统，作为优选方式，第一药剂为氢氧化钠，第一反应槽ph调至8
‑
10，第一反应槽用于使废水形成氢氧化镁沉淀和氢氧化镁携带二氧化硅沉淀。
14.本实用新型所述的一种火力发电厂全厂废水零排放系统，作为优选方式，第二药剂为碳酸钠溶液，第二反应槽ph调至9
‑
11，第二反应槽用于使废水进一步形成碳酸钙沉淀、氢氧化镁沉淀和氢氧化镁携带二氧化硅沉淀。
15.本实用新型所述的一种火力发电厂全厂废水零排放系统，作为优选方式，第一反应槽、第二反应槽和管式膜浓缩槽均包含折流板、导流挡板和机械搅拌装置，第一反应槽的出水通过导流挡板溢流至第二反应槽，第二反应槽的出水通过导流挡板溢流至管式膜浓缩槽。
16.本实用新型所述的一种火力发电厂全厂废水零排放系统，作为优选方式，膜浓缩系统包括依次相连的一级反渗透装置和浓水反渗透装置，浓水反渗透装置与一级反渗透装置的浓水出口相连；
17.一级反渗透装置用于将预处理系统的出水进行浓缩去盐，浓水反渗透装置用于将一级反渗透装置的浓水再次进行浓缩去盐，一级反渗透装置的产水和浓水反渗透装置的产水回用。
18.本实用新型所述的一种火力发电厂全厂废水零排放系统，作为优选方式，干灰拌湿系统包括与浓水反渗透装置浓水出口依次相连的浓水输送泵、浓水缓冲水箱和浓水提升泵，浓水提升泵与搅拌机相连，搅拌机用于将浓水反渗透装置的浓水进行干灰拌湿。
19.本实用新型所述的一种火力发电厂全厂废水零排放系统，作为优选方式，搅拌机为双轴搅拌机，搅拌机包括机壳，设置在机壳内部的螺旋轴总成、加水调湿配管和与加水调湿配管相连的供水管道；螺旋轴总成包括螺旋轴，螺旋轴为左右旋向；加水调湿配管包括接管、接头和设置在机壳内部上方的喷嘴。
20.本实用新型所述的一种火力发电厂全厂废水零排放系统，作为优选方式，喷嘴为不锈钢雾化锥喷嘴，喷嘴沿螺旋轴的轴向排列。
21.本实用新型所述的一种火力发电厂全厂废水零排放系统，作为优选方式，废水调节池用于将废水均质并且去除cod，废水调节池设置用于将废水加热的蒸汽加热装置；废水调节池出口连接用于将废水输送至机械加速搅拌澄清池的提升泵；
22.机械加速搅拌澄清池包括投加絮凝剂pac用的澄清池进水管道混合器，机械加速
搅拌澄清池内加入助凝剂pam，管式膜预处理系统与机械加速搅拌澄清池相连的进水管道添加次氯酸钠；
23.污泥处理单元为压滤机。
24.厂区废水由二排口废水池提升泵送至零排放站区废水调节池，，在均质的同时还可以去除部分cod。同时设置蒸汽加热装置，冬季废水温度低于10℃时，通过蒸汽加热，保证水温在20～25℃，可以保证反渗透装置正常运行。
25.废水调节池中废水通过废水提升泵提升至机械加速澄清池，在机械加速澄清池进水管道混合器内投加絮凝剂pac，在机械加速澄清池内投加助凝剂pam，将悬浮物在絮凝剂架桥作用下，形成大的矾花，在机械加速澄清池内实现泥水分离，污泥送至污泥处理单元，上清液自流至清水箱。
26.废水添加一定量次氯酸钠用于抑制微生物滋生，流入反应槽，在第一反应槽内添加相关药剂，进行ph粗调，形成氢氧化镁的沉淀物，同时氢氧化镁携带二氧化硅形成共沉淀。然后废水流入第二反应槽，继续补充添加药剂，对ph进行精调，使得反应更加完全，使废水进一步形成碳酸钙沉淀、氢氧化镁沉淀和氢氧化镁携带二氧化硅沉淀，不需要过量加药。两级反应槽分别进行机械搅拌和ph监控。经过反应后的水(含有反应生成的悬浮固体)溢流到管式膜的浓缩槽内，用循环泵输送到管式膜进行固液分离。此时大流量的水在废水浓缩槽和管式膜之间循环，而部分膜透过水(等同于输入的水量)则将ph回调到中性之后，送往管式膜产水箱贮存，作为反渗透的进水，在反渗透系统内做进一步的脱盐处理。
27.同时，管式膜还产生一定量的浓缩液(污泥)，需要送往污泥脱水系统，经过污泥处理单元脱水之后，脱水泥饼外运处理，脱离水则回流到系统前端再次处理。
28.膜浓缩系统主要包含一级反渗透和浓水反渗透装置。
29.管式膜产水箱出水通过提升泵、一级反渗透高压泵进入一级反渗透系统，一级反渗透产水进入淡水箱回用，一级反渗透浓水进入一级反渗透浓水箱，再由提升泵、浓水反渗透高压泵送至浓水反渗透系统。
30.浓水反渗透系统产水进入淡水箱回用，浓水进入浓水箱，送至灰库。
31.一级反渗透装置回收率可达75％，浓水反渗透装置回收率50％～70％。经过两次浓缩，废水量得到大幅度减量。在一级反渗透进水管路中投加阻垢剂、还原剂，防止结垢。在浓水反渗透进水管路中投加阻垢剂。
32.干灰拌湿系统主要包括浓水输送泵、浓水缓冲水箱、浓水提升泵和双轴搅拌机(原有设备防腐改造)。
33.浓水由浓水输送泵送至灰库浓水缓冲水箱，再由浓水提升泵送至双轴搅拌机进行干灰拌湿回用。
34.本实用新型具有以下优点：
35.(1)能够最大程度减少废水及污泥的排放量，实现资源的梯级利用，具有工艺流程短、占地面积小、设备抗冲击能力强、运行稳定、处理效果好、投资及运行费用低的特点，能够产生巨大的经济和环保效益。
36.(1)废水调节池内设置曝气系统，起到调节水质的作用。机械加速澄清池可抗高悬浮物冲击，有效保护后续处理工艺。
37.(2)化学反应 管式膜过滤的软化处理工艺，流程大大缩短，减少了系统占地面积。
通过精确控制ph，经加药反应之后，通过过滤分离就可将钙、镁、锶、钡和二氧化硅这些无机致垢成分降至极低的程度，对氟离子等污染物有明显的去除效果，不需要过量加药，节省运行费用。有效保护后续的回收反渗透单元，提高其回收率，并有效延长反渗透系统的使用寿命。化学加药软化 管式膜过滤的工艺自身的回收率几乎为100％，只有污泥脱水后的泥饼含有一定量的水分。
38.(3)经过两次浓缩，废水量得到大幅度减量，根据来水水质不同，操作压力3～7mpa，浓水含盐量可高达70000～80000mg/l。选用高渗透性、高抗污染反渗透膜元件。
39.(4)浓水最终送往灰库进行干灰拌湿，实现零排放目标，需要对原设备双轴搅拌机进行防腐改造。相对于蒸发结晶、高温烟气干燥等工艺，投资成本和运行费用大大降低。
附图说明
40.图1为一种火力发电厂全厂废水零排放系统实施例1结构图；
41.图2为一种火力发电厂全厂废水零排放系统实施例2
‑
3结构图；
42.附图标记：
43.1、预处理系统；11、废水调节池；12、机械加速搅拌澄清池；13、管式膜预处理系统；131、第一反应槽；132、第二反应槽；133、管式膜浓缩槽；134、管式膜装置；135、管式膜产水箱；14、污泥处理单元；2、膜浓缩系统；21、一级反渗透装置；22、浓水反渗透装置；3、干灰拌湿系统；31、搅拌机；32、浓水输送泵；33、浓水缓冲水箱；34、浓水提升泵。
具体实施方式
44.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。
45.实施例1
46.如图1所示，一种火力发电厂全厂废水零排放系统，包括依次连接的预处理系统1、膜浓缩系统2和干灰拌湿系统3；
47.预处理系统1用于使废水絮凝除杂浓缩，膜浓缩系统2用于将预处理系统1的出水浓缩去盐得到产水和浓水，干灰拌湿系统3用于通过干灰拌湿消纳浓水；
48.预处理系统1包括依次连接的废水调节池11，机械加速搅拌澄清池12，管式膜预处理系统13和与机械加速搅拌澄清池12、管式膜预处理系统13均连接的污泥处理单元14，管式膜预处理系统13与膜浓缩系统2相连；废水调节池11用于将废水均质，机械加速搅拌澄清池12用于使废水絮凝形成矾花并进行泥水分离，管式膜预处理系统13用于去除废水形成的沉淀后通过管式膜进行浓缩及固液分离，污泥处理单元14用于将机械加速搅拌澄清池12和管式膜预处理系统13产生的污泥进行脱水；
49.干灰拌湿系统3包括搅拌机31，搅拌机31用于通过干灰拌湿消纳浓水。
50.实施例2
51.如图2所示，一种火力发电厂全厂废水零排放系统，包括依次连接的预处理系统1、膜浓缩系统2和干灰拌湿系统3；
52.预处理系统1用于使废水絮凝除杂浓缩，膜浓缩系统2用于将预处理系统1的出水
浓缩去盐得到产水和浓水，干灰拌湿系统3用于通过干灰拌湿消纳浓水；
53.预处理系统1包括依次连接的废水调节池11，机械加速搅拌澄清池12，管式膜预处理系统13和与机械加速搅拌澄清池12、管式膜预处理系统13均连接的污泥处理单元14，管式膜预处理系统13与膜浓缩系统2相连；废水调节池11用于将废水均质，机械加速搅拌澄清池12用于使废水絮凝形成矾花并进行泥水分离，管式膜预处理系统13用于去除废水形成的沉淀后通过管式膜进行浓缩及固液分离，污泥处理单元14用于将机械加速搅拌澄清池12和管式膜预处理系统13产生的污泥进行脱水；
54.管式膜预处理系统13包括依次相连的第一反应槽131、第二反应槽132、管式膜浓缩槽133、管式膜装置134和管式膜产水箱135，管式膜产水箱135与膜浓缩系统2相连；
55.第一反应槽131用于在废水中添加第一药剂粗调ph并形成沉淀，第二反应槽132用于在废水中添加第二药剂精调ph并继续形成沉淀，管式膜浓缩槽133用于接收存放第二反应槽132的出水，管式膜装置134用于将管式膜浓缩槽133的出水进行浓缩固液分离并调整ph，管式膜产水箱135用于存放管式膜装置134的出水；
56.第一药剂为氢氧化钠，第一反应槽131ph调至8
‑
10，第一反应槽131用于使废水形成氢氧化镁沉淀和氢氧化镁携带二氧化硅沉淀；
57.第二药剂为碳酸钠溶液，第二反应槽132ph调至9
‑
11，第二反应槽132用于使废水进一步形成碳酸钙沉淀、氢氧化镁沉淀和氢氧化镁携带二氧化硅沉淀；
58.第一反应槽131、第二反应槽132和管式膜浓缩槽133均包含折流板、导流挡板和机械搅拌装置，第一反应槽131的出水通过导流挡板溢流至第二反应槽132，第二反应槽132的出水通过导流挡板溢流至管式膜浓缩槽133；
59.膜浓缩系统2包括依次相连的一级反渗透装置21和浓水反渗透装置22，浓水反渗透装置22与一级反渗透装置21的浓水出口相连；
60.一级反渗透装置21用于将预处理系统1的出水进行浓缩去盐，浓水反渗透装置22用于将一级反渗透装置21的浓水再次进行浓缩去盐，一级反渗透装置21的产水和浓水反渗透装置22的产水回用；
61.干灰拌湿系统3包括搅拌机31，搅拌机31用于通过干灰拌湿消纳浓水；
62.干灰拌湿系统3包括与浓水反渗透装置22浓水出口依次相连的浓水输送泵32、浓水缓冲水箱33和浓水提升泵34，浓水提升泵34与搅拌机31相连，搅拌机31用于将浓水反渗透装置22的浓水进行干灰拌湿；
63.搅拌机31为双轴搅拌机，搅拌机31包括机壳，设置在机壳内部的螺旋轴总成、加水调湿配管和与加水调湿配管相连的供水管道；螺旋轴总成包括螺旋轴，螺旋轴为左右旋向；加水调湿配管包括接管、接头和设置在机壳内部上方的喷嘴；
64.喷嘴为不锈钢雾化锥喷嘴，喷嘴沿螺旋轴的轴向排列；
65.废水调节池11用于将废水均质并且去除cod，废水调节池11设置用于将废水加热的蒸汽加热装置；废水调节池11出口连接用于将废水输送至机械加速搅拌澄清池12的提升泵；
66.机械加速搅拌澄清池12包括投加絮凝剂pac用的澄清池进水管道混合器，机械加速搅拌澄清池12内加入助凝剂pam，管式膜预处理系统13与机械加速搅拌澄清池12相连的进水管道添加次氯酸钠；
67.污泥处理单元14为压滤机。
68.实施例3
69.如图2所示，一种火力发电厂全厂废水零排放系统，废水调节池11，池内设置曝气系统，在均质的同时还可以去除部分cod。同时设置蒸汽加热装置，冬季废水温度低于10℃时，通过蒸汽加热，保证水温在20～25℃，可以保证反渗透装置在较高回收率运行。
70.机械加速澄清池12，主要去除悬浮物等杂质。在其进水管道混合器内投加絮凝剂pac，在机械加速澄清池内投加助凝剂pam，将悬浮物在絮凝剂架桥作用下，形成大的矾花，在机械加速澄清池内实现泥水分离，污泥送至污泥处理单元，上清液自流至清水箱。
71.管式膜预处理系统13由化学加药系统和两级反应槽组成。清水箱内废水由管式膜提升泵提升至管式膜第一反应槽131。在第一反应槽131投加氢氧化钠，调节ph值9.5左右，同时预留碳酸钠溶液加药管。形成氢氧化镁的沉淀物，同时氢氧化镁携带二氧化硅形成共沉淀。在第二反应槽132内投加碳酸钠溶液，通过投加氢氧化钠控制ph值10左右，使废水进一步形成碳酸钙沉淀、氢氧化镁沉淀和氢氧化镁携带二氧化硅沉淀，使得反应更加完全，以节省运行费用。第一反应槽131、第二反应槽132和管式膜浓缩槽133内设置折流板、导流挡板和机械搅拌装置，有效保证水流沿反应槽对角线方向流动，通过充分的机械搅拌使得药剂和进水完全混合发生反应，同时避免沉淀物沉入池底。通过导流挡板，第一反应槽废水溢流至第二反应槽132，第二反应槽废水溢流至管式膜浓缩槽133。
72.管式膜装置134：管式膜系装置134由浓缩槽、管式膜和其他配套设备组成。浓缩槽可接收不断被管式膜浓缩的污水，保持污泥浓度达到最佳状态。
73.浓缩反应槽内悬浊液直接由管式膜循环泵送至管式膜错流过滤，清水经盐酸调节ph后进入管式膜产水箱存放，污泥浓缩液送至污泥处理单元。
74.管式膜的结构是膜被浇铸在多孔材料管的内部。含被过滤物质的水流透过膜后，再透过多孔支撑材料，进入产水侧即水被净化。被膜截留的固体颗粒在水流的推动下，不会停留在膜的表面，而是在膜表面起到一定的冲刷作用，避免污染物在膜表面停留。错流式过滤方式是为了达到非常好的出水水质，代替传统的沉降或澄清工艺。利用微孔的膜把废水中的沉淀物分离出来。它不需要沉淀物粒径足够大和比重足够大，所以当把物质从溶解状态转化为不溶状态后，它是一种更有效的分离方法。
75.管式膜产水箱135及ph回调，进入管式膜产水箱前添加盐酸将ph回调到8.0左右。
76.膜浓缩系统2主要包含一级反渗透装置21和浓水反渗透装置22。
77.一级反渗透装置21回收率可达75％，一级反渗透产水进入淡水箱回用，一级反渗透浓水进入一级反渗透浓水箱，送至浓水反渗透系统。
78.浓水反渗透装置22回收率50％～70％。浓水反渗透系统产水进入淡水箱回用，浓水进入浓水箱，送至灰库。根据来水水质不同，操作压力3～7mpa，浓水含盐量可高达70000～80000mg/l。
79.经过两次浓缩，废水量得到大幅度减量。在一级反渗透进水管路中投加阻垢剂、还原剂，防止结垢。在浓水反渗透进水管路中投加阻垢剂。
80.一级反渗透装置21选用抗污染反渗透膜元件，有效提高系统对生物污染的耐受性。膜元件采用超低压差设计，允许系统实现更好的水流平衡，在废水处理等生物污染较普遍的环境中，水流可以被更均匀地分布到系统各个元件中。采用可靠耐用的反渗透膜材料，
能够抵抗有机污染物，清洁效果好，能耗低，并具备较高的溶质去除率。清洗次数减少，降幅达50％，产水量相同的情况下节能幅度高达10％。
81.浓水反渗透装置22选用浓盐水适用的高渗透性、高抗污染反渗透膜元件，在反渗透的正常运行边界条件内，即可将浓水tds浓缩至80000ppm左右。减少进入下游工艺的浓盐水量，优化整个零排放系统的运行成本。ph耐受范围(ph 1
‑
13)广，在严重污染或结垢的情况下能实现充分有效的化学清洗。
82.干灰拌湿系统3主要包括浓水输送泵32、浓水缓冲水箱33、浓水提升泵34和搅拌机31(原有设备防腐改造，双轴)。
83.浓水由浓水输送泵32送至灰库浓水缓冲水箱33，再由浓水提升泵34送至搅拌机31进行干灰拌湿回用。搅拌机31主要由机壳、螺旋轴总成、驱动装置、配管、盖板、链罩等部件组成，壳体主要由板材及型钢构成，是双轴搅拌机的支撑。壳体密封严密，不会有飞灰外扬、漏灰的现象。螺旋轴总成是双轴搅拌机的主要组成部分，其组成部分主要有左右旋向螺旋轴、轴承座、轴承套、轴承盖、齿轮、链轮、油杯、叶片等零部件。加水调湿配管主要由接管、接头及喷嘴组成。喷嘴采用不锈钢雾化锥喷嘴，布置在搅拌机机壳内部上方，沿螺旋轴方向轴向排列，形成水帘以利于物料的加湿搅拌。喷嘴结构简单，易于更换，不锈钢材质，防腐耐用。通过操作供水管道上的手动调节阀可以调节湿灰的含水率。盖板主要包括左盖板、中间盖、右盖板、孔盖及检修孔盖等。
84.搅拌机31的防腐改造方案主要包括：壳体部分：利用原设备壳体加内衬，内衬材质为2205不锈钢钢板，厚度4mm，贴于机壳内壁上；主动轴、从动轴新制，材质为碳钢包裹2205不锈钢；叶片新制，材质为碳钢板包裹聚氨酯；保留原有的喷水管，新增独立的一套喷水管，材质2205；新增进水喷头，材质2507；增加自动水阀控制，实现自动进水。改造完成后，双轴搅拌机水源可在浓水和原水源两种水源自动切换。
85.相对于蒸发结晶、高温烟气干燥等工艺，投资成本和运行费用大大降低。
86.以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。