一种利用脱硫废水制备融雪剂的系统、方法及应用与流程

1.本发明涉及污水回用技术领域，具体涉及一种利用徒留废水制备融雪剂的系统、方法及应用。


背景技术：

2.公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
3.燃煤电厂废水主要由循环冷却排污水、脱硫废水、含油废水、输煤系统废水、冲灰渣水、化学废水和生活污水等构成。现如今燃煤电厂已形成图1所示的废水梯级综合利用的工程实践(来源：博士论文“基于双极膜电渗析处理脱硫废水的研究”，夏敏，武汉大学，2018年)。从图中可以看出，越往金字塔顶部，废水处理的难度及成本越大。其“末端废水”主要为脱硫废水、反渗透浓废水以及离子交换树脂酸碱再生废水等，该类废水含盐量高，回用必须经过脱盐处理，而回用系统复杂，回用成本高，因此该类废水的回收利用效率低。而其中，属脱硫废水水量最大，水质最为复杂，处理难度也最大。
4.当前对于脱硫废水的分盐工艺程度复杂，工程建设成本和运行成本都较高，且分盐工艺分出的盐市场销售前景欠佳，容易出现分盐后的盐产品在现场堆积的问题。烟道喷干工艺虽然可以在一定程度上解决废盐处置的问题，但灰中掺入盐后，灰的品质会降低，容易导致灰的市场售价降低甚至转化为新的固体废弃物。
5.而将脱硫废水用于制备融雪剂的研究至今仍是一个技术空白点，基于脱硫废水本身水质复杂、处理难度大的特点，通过低成本处理系统和过程制备得到符合使用标准的融雪剂，相应的也具有很大挑战。


技术实现要素：

6.为了克服上述问题，本发明设计了一种利用脱硫废水制备融雪剂的系统，可实现脱硫废水零排放过程，同时又可避免传统脱硫废水零排放过程中运行成本、建设成本、占地面积、运行难度较高的问题，将脱硫废水中的80％以上的混盐转化为符合使用标准的融雪剂。
7.基于上述研究成果，本公开提供以下技术方案：
8.本公开第一方面，提供一种利用脱硫废水制备融雪剂的系统，包括絮凝池，所述絮凝池与离心机、砂滤罐、蒸发器、烘干机依次连接。
9.本公开第二方面，提供一种利用脱硫废水制备融雪剂的方法，包括以下步骤：
10.(1)将脱硫废水通入絮凝池中，在不断搅拌的状态下加入絮凝剂，充分混合后导入离心机内处理，沉降物进行掺烧处理，废水进行砂滤处理；
11.(2)将经过砂滤处理的脱硫废水导入蒸发器内进行蒸发，随后进行离心处理，经过烘干后即可制备得到融雪剂。
12.本公开第三方面，提供上述融雪剂在光伏板化雪方面的应用。
13.本公开第四方面，提供上述融雪剂用于光伏板化雪的方法，包括：将融雪剂配置成6％-8％的溶液，而后可选择直接灌入光伏在线清洗装置或选择采用间接性喷淋的方式对光伏板进行清洗，而后再用自来水进行冲洗。
14.本公开一个或多个具体实施方式至少取得了以下技术效果：
15.(1)利用本公开系统对脱硫废水进行絮凝、离心、砂滤、蒸发、烘干处理过程，可将脱硫废水中超过80％的盐分，包括钙、镁、钠、氯离子等转化为符合使用要求的融雪剂，进而解决脱硫废水在处理过程中，最后的盐分只能当作固废处理的问题，同时可解决传统工艺中需要将盐分排入灰厂而影响灰的品质的问题。该融雪剂化冰能力、环保性能、防腐蚀性能均满足融雪剂使用要求。用于光伏板化雪具有化雪效率极佳，化雪过程快速，化雪时间短的优势，同时化雪后在光伏板表面无残留，制备获得满足光伏板表面化雪要求的融雪剂，保障光伏板正常发电工作。同时，所述融雪剂中的重金属离子均在检出限之下，不会存在环境污染问题。
16.(2)利用本公开系统可以获得一部分的水质较好的水源，该部分水源可作为循环水补充水或脱硫废水补充水，实现了脱硫废水盐资源和水资源的充分利用。
17.(3)利用本公开系统可以辅助电厂脱硫废水零排放工程的建设，直接实现废水零排放，且运行成本和建设成本均明显低于传统的脱硫废水零排放过程，包括分盐处理或烟道旁路蒸干等工艺。
18.(4)本公开所述系统适用于多种运行方式产生的脱硫废水，具有极强的适用性。
附图说明
19.构成本公开的一部分的说明书附图用来提供对本公开的进一步理解，本公开的示意性实施例及其说明用于解释本公开，并不构成对本公开的不当限定。
20.图1为燃煤电厂废水利用梯级示意图；
21.其中，1.加强管理、串级用水、消除泄露，2、减少设备、系统耗水，3、末端废水(脱硫废水、酸碱再生废水)。
22.图2为本发明实施例1中所述利用脱硫废水制备融雪剂的系统；
23.其中，1.絮凝池，2.离心机，3.砂滤罐，4.蒸发器，5.加药罐，6.烘干机，7.包装机，8.掺烧装置，9.蒸汽来源，10.脱硫废水来源，11.曝气装置。
具体实施方式
24.应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本公开提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本公开所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
25.需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本公开的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
26.正如背景技术所介绍的，燃煤电厂的脱硫废水水量大、水质复杂、处理难度大，回
收利用效率低。因此，本技术提出了一种利用脱硫废水制备融雪剂的系统和方法，可实现将脱硫废水中的盐分，转化为复合使用标准和光伏板化雪使用要求的融雪剂，避免了固废的形成和处理或影响粉煤灰等资源型固体物质的品质。
27.本公开第一方面，提供一种利用脱硫废水制备融雪剂的系统，包括絮凝池，所述絮凝池与离心机、砂滤罐、蒸发器、烘干机依次连接。
28.在一种典型实施方式中，所述蒸发器还与离心机相连，进一步，所述离心机与加药罐相连，用于将缓蚀剂加入离心分离后的固体混合物中。
29.在一种典型实施方式中，所述絮凝池与曝气装置相连，将空气中的氧溶解于絮凝池中，氧气由气相向液相进行传质转移。
30.在一种典型实施方式中，所述与絮凝池相连的离心机还与掺烧装置连接，以对离心沉降物进行掺烧处理。
31.在一种典型实施方式中，所述烘干机还与包装机连接，对融雪剂进行封装储存。
32.本公开第二方面，提供一种利用脱硫废水制备融雪剂的方法，包括以下步骤：
33.(1)将脱硫废水通入絮凝池中，在不断搅拌的状态下加入絮凝剂，充分混合后导入离心机内处理，沉降物进行掺烧处理，废水进行砂滤处理；
34.(2)将经过砂滤处理的脱硫废水导入蒸发器内进行蒸发，随后进行离心处理，经过烘干后即可制备得到融雪剂。
35.在一种典型实施方式中，步骤(1)中，所述絮凝剂为复合絮凝剂，进一步，所述絮凝剂由硅藻土、活性炭和多聚磷酸钠组成，更进一步，所述复合絮凝剂的制备过程为：将硅藻土、活性炭、多聚磷酸钠按照质量比3：3：1进行充分混合，而后采用球磨机对混合粉末进行球磨，而后将混合粉末放在110℃的温度下进行加热陈化，加热20-24h后，冷却至室温即可得到。
36.优选的，混合前，硅藻土含水量不超过5％，活性炭为椰壳活性炭，多聚磷酸钠最低纯度为98％。混合粉末的加热陈化过程采用烘箱加热，加热时间为22h。
37.本发明利用上述复合絮凝剂分离脱硫废水中的有机物和重金属，硅藻土、活性炭的主要作用是吸附脱硫废水影响融雪剂性能的杂质，多聚磷酸钠的主要作用为与脱硫废水中的钙镁离子反应后形成沉淀，从而实现对硅藻土、活性炭的一体化沉降，避免硅藻土、活性炭在脱硫废水中残留，同时沉降后的物质可进行掺烧，活性炭、硅藻土等物质在掺烧后，不影响最终灰的品质，避免形成二次污染，因此本发明是综合考虑融雪剂制备过程中的各个因素选择的复合絮凝剂。
38.在一种典型实施方式中，步骤(1)中，将经过三联箱处理的脱硫废水导入絮凝池内，进一步，三联箱处理为采用石灰、有机硫、聚合硫酸铁对脱硫废水进行先后处理，在加入复合絮凝剂之前，脱硫废水的ph在7-9之间。通过对脱硫废水进行预处理，分离脱硫废水中的影响融雪剂使用性能的成分，包括影响化冰能力的有机物和影响环境因素的重金属。
39.在一种典型实施方式中，步骤(2)中，所述蒸发器为双效蒸发器，可以节省蒸汽消耗，提高工作效率，减少冷却水消耗。
40.在一种典型实施方式中，步骤(2)中，液体和冷却后的蒸发水汽混合后导回脱硫塔内，以实现循环有效利用，降低能耗。
41.在一种典型实施方式中，步骤(2)中还涉及对离心机分离处理的固体混盐加入缓
蚀剂的步骤，所述缓蚀剂为碳钢缓蚀剂，以减少氯盐型融雪剂对基础设施的腐蚀危害，对于碳钢缓蚀剂的种类并没有限定，市面上合格的碳钢缓蚀剂均可。进一步，碳钢缓蚀剂的加入量为0.3％-0.6％，最终融雪剂的含水量不超过5％，且各类重金属均在检出限之下。
42.在一种典型实施方式中，步骤(2)中，蒸发过程中的蒸汽温度不低于95℃，蒸汽流向和脱硫废水流向为逆向流动。
43.在一种典型实施方式中，步骤(2)中，离心处理过程中的转速不低于3000rpm，离心时间不低于10min。
44.本公开第三方面，提供上述融雪剂在光伏板化雪方面的应用。
45.本公开第四方面，提供上述融雪剂用于光伏板化雪的方法，包括：将融雪剂配置成6％-8％的溶液，而后可选择直接灌入光伏在线清洗装置或选择采用间接性喷淋的方式对光伏板进行清洗，而后再用自来水进行冲洗。
46.在一种典型实施方式中，对单块光伏板的融雪剂喷淋时间通常为1min，清洗时间通常为1min。在线清洗装置清洗后，应及时用自来水对管道进行清洗，避免融雪剂结晶堵塞喷头等细管路，间歇性喷淋主要是采用移动性喷水车对光伏板进行喷淋，喷淋后及时用自来水再进行冲洗，避免喷涂堵塞。
47.为了使得本领域技术人员能够更加清楚地了解本公开的技术方案，以下将结合具体的实施例与对比例详细说明本公开的技术方案。
48.实施例1
49.如图2所示，本技术所述利用脱硫废水制备融雪剂的系统，包括絮凝池1，所述絮凝池1与离心机2、砂滤罐3、蒸发器4、烘干机6以及包装机7依次连接；所述蒸发器4还与离心机相连，所述离心机与加药罐5相连，用于将缓蚀剂加入离心分离后的固体混合物中；所述絮凝池1与曝气装置11相连，将空气中的氧溶解于絮凝池1中，氧气由气相向液相进行传质转移；所述与絮凝池1相连的离心机2还与掺烧装置8连接，以对离心沉降物进行掺烧处理。
50.实施例2
51.利用实施例1所述脱硫废水制备融雪剂的系统的方法具体为：
52.1、复合絮凝剂的制备：将3g含水量为3％的硅藻土、3g椰壳活性炭、1g纯度为98％的多聚磷酸钠进行充分混合，而后采用球磨机对混合粉末进行球磨，而后将混合粉末放在110℃的温度下进行加热陈化，加热22h后，冷却至室温。
53.2.脱硫废水的处理：以华能辛店电厂的经过三联箱处理的脱硫废水导入絮凝池内，三联箱处理为采用石灰、有机硫、聚合硫酸铁对脱硫废水进行先后处理，在加入复合絮凝剂之前，脱硫废水的ph为8。在不断搅拌的状态下，加入絮凝剂，待絮凝剂全部加完后，继续搅拌十分钟，而后导入离心机内，对脱硫废水进行离心处理，离心转速为4000rpm，离心时间为20min,沉降物进行掺烧处理，废水进行砂滤处理。
54.3.脱硫废水蒸发浓缩：将经过砂滤处理的脱硫废水，导入双效蒸发器内进行蒸发，蒸汽温度为100℃，蒸汽流向和脱硫废水流向为逆向流动。而后选用离心机进行离心分离。液体和冷却后的蒸发水汽混合后导回脱硫塔内。
55.4.融雪剂制备：对离心机分离处理的固体混盐加入质量分数为0.3％的碳钢缓蚀剂，再经过深度烘干后，将融雪剂的含水量控制在5％以下，制备的融雪剂的品质如表1所示。
56.表1
57.项目融雪剂融雪剂标准固体溶解速度/(g/min)8.5》6.0相对融雪化冰能力93％，以氯化钠为参照》90％冰点/oc-1.311
‑‑
碳钢腐蚀率/(mm/a)0.06《0.11汞/mg/kg
‑‑
1镉/mg/kg
‑‑
5铬/mg/kg
‑‑
15铅/mg/kg
‑‑
25砷/mg/kg
‑‑
5固体水分/％4.65水不溶物/％2.15
58.5.融雪剂应用：将融雪剂配置成6％的溶液，以济宁金乡新能源站冬季覆盖积雪的光伏板为处理对象，通入光伏板清洗装置中，对单块光伏板的融雪剂喷淋时间通常为1min，清洗时间通常为1min。在线清洗装置清洗后，用自来水对管道进行清洗。
59.实施例2
60.1.复合絮凝剂的制备：同实施例1。
61.2.脱硫废水的处理：以华能嘉祥电厂经过三联箱处理后的脱硫废水为处理对象，具体处理过程同实施例1。
62.3.脱硫废水蒸发浓缩：同实施例1。
63.4.融雪剂制备：对离心机分离处理的固体混盐加入碳钢缓蚀剂0.4％，再经过深度烘干后，将融雪剂的含水量控制在5％以下，制备的融雪剂的品质如表2所示。
64.表2
65.项目融雪剂融雪剂标准固体溶解速度/(g/min)8.5》6.0相对融雪化冰能力91％，以氯化钠为参照》90％冰点/oc-1.331
‑‑
碳钢腐蚀率/(mm/a)0.06《0.11汞/mg/kg
‑‑
1镉/mg/kg
‑‑
5铬/mg/kg
‑‑
15铅/mg/kg
‑‑
25砷/mg/kg
‑‑
5固体水分/％4.35水不溶物/％1.85
66.5.融雪剂应用：将融雪剂配置成6％的溶液，以济宁金乡新能源站冬季覆盖积雪的光伏板为处理对象，通入光伏板清洗装置中，对单块光伏板的融雪剂喷淋时间通常为1min，清洗时间通常为1min。在线清洗装置清洗后，用自来水对管道进行清洗。
67.实施例3
68.1.复合絮凝剂的制备：同实施例1。
69.2.脱硫废水的处理：以华能曲阜电厂经过三联箱处理后的脱硫废水为处理对象，具体处理过程同实施例1。
70.3.脱硫废水蒸发浓缩：同实施例1。
71.4.融雪剂制备：对离心机分离处理的固体混盐加入碳钢缓蚀剂0.4％，再经过深度烘干后，将融雪剂的含水量控制在5％以下，制备的融雪剂的品质如表3所示。
72.表3
73.项目融雪剂融雪剂标准固体溶解速度/(g/min)7.5》6.0相对融雪化冰能力92％，以氯化钠为参照》90％冰点/oc-1.313
‑‑
碳钢腐蚀率/(mm/a)0.06《0.11汞/mg/kg
‑‑
1镉/mg/kg
‑‑
5铬/mg/kg
‑‑
15铅/mg/kg
‑‑
25砷/mg/kg
‑‑
5固体水分/％4.45水不溶物/％2.75
74.5.融雪剂应用：将融雪剂配置成6％的溶液，以潍坊昌乐新能源站冬季覆盖积雪的光伏板为处理对象，通入光伏板清洗装置中，对单块光伏板的融雪剂喷淋时间通常为1min，清洗时间通常为1min。在线清洗装置清洗后，用自来水对管道进行清洗。
75.由实施例1-3可以看出，利用本技术所述系统和方法制备得到的融雪剂适用于不同电厂，该融雪剂化冰能力、环保性能、防腐蚀性能均满足融雪剂使用要求，其中的重金属离子均在检出限之下，不会存在环境污染问题。
76.本发明主要通过对建立复合型絮凝剂，可以将脱硫废水中有机物和重金属进行深度分离，将脱硫废水中的盐分转化为符合使用标准的融雪剂，用于光伏板东西化雪，保障光伏板的正常工作，不仅为脱硫废水中的废盐提供了更加理想的处理方式，解决了固体废弃物处置问题，并且可以解决传统向粉煤灰中掺入盐分而造成灰品质下降的问题。同时本发明也是脱硫废水零排放过程的一种新方法，较以反渗透为基础的膜法处理工艺和烟气蒸发工艺、或者是分盐工艺等废水零排放工程而言，本发明所述脱硫废水零排放过程，运行稳定性、脱硫废水处理效率均显著提升，运行成本、占地面积等，均明显降低，对推动发电企业建立脱硫废水零排放工程具有重要的指导意义，应用前景广阔。
77.以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。