申请日2018.07.14
公开(公告)日2018.11.13
IPC分类号C02F9/06
摘要
本发明公开一种脱硫废水浓缩减量装置，包括预处理单元和第一电渗析器;所述第一电渗析器包括所述第一隔室、第二隔室、第三隔室和第四隔室,所述预处理单元连通第二隔室，所述第一隔室出水端装有一纳滤系统;所述纳滤系统的出水一端设置有第一浓水管道和第一淡水管道，所述第一淡水管道连通所述第四隔室的进水端;第四隔室进水端设有加盐单元;第四隔室的出水端通过管道连通至所述第一隔室的进水端;还包括一纯水供应单元，所述纯水供应单元通过管道连通所述第一隔室、第三隔室和第四隔室的进水管道;本发明组件少，成本低，使用效果好。
权利要求书
1.一种脱硫废水浓缩减量装置，其特征在于：包括预处理单元和第一电渗析器;
所述第一电渗析器包括阳极板、膜堆、阴极板和固定密封膜堆的压紧板;所述膜堆包括多组膜对，所述膜对依次包括隔板、阴离子交换膜、隔板和阳离子交换膜;与所述阳极板相邻的所述膜对和所述阳极板之间还装有一阳离子交换膜;
每一张隔板设有一隔室;两组相邻膜对中包含有四个隔室，依次为第一隔室、第二隔室、第三隔室和第四隔室;
四个所述隔室分别具备单独的水流通道，每一个隔室通过与其对应的水流通道连通相应的进水水箱和产水水箱;
所述预处理单元连通第二隔室，所述第一隔室出水端装有一纳滤系统;所述纳滤系统的出水一端设置有第一浓水管道和第一淡水管道，所述第一淡水管道连通所述第四隔室的进水端;
第四隔室进水端设有加盐单元;第四隔室的出水端通过管道连通至所述第一隔室的进水端;
还包括一纯水供应单元，所述纯水供应单元通过管道连通所述第一隔室、第三隔室和第四隔室的进水管道。
2.如权利要求1所述的一种脱硫废水浓缩减量装置，其特征在于：所述预处理单元包括三联箱和过滤器，所述过滤器为砂滤耦合超滤系统或者通过管式微滤膜系统。
3.如权利要求1所述的一种脱硫废水浓缩减量装置，其特征在于：所述第三隔室出水管道连通废水浓缩装置，所述废水浓缩装置出水一端分别设有第二浓水管道和第二淡水管道，所述第二淡水管道连通所述第三隔室的进液管道且与所述纯水供应单元管道连通。
4.如权利要求3所述的一种脱硫废水浓缩减量装置，其特征在于：所述废水浓缩装置为均相离子交换膜电渗析膜堆或者异相离子交换膜电渗析膜堆或半均相离子交换膜电渗析膜堆或者DTRO碟管式反渗透系统。
5.如权利要求1所述的一种脱硫废水浓缩减量装置，其特征在于：每一张所述隔板包括中间板和位于中间板两侧的支撑板;
所述中间板中部设有中间孔，所述隔网铺满所述中间孔，中间板的上端和下端分别设有数量相同位置对应的多个集水孔;位于所述中间板一侧的所述集水孔包括水流孔和连通孔;所述连通孔的长度小于所述水流孔的长度;每一块中间板上端和下端的连通孔交错设置;在所述中间板的上端和下端分别设有数量相同的流道，所述流道一端连通其所在中间板的中间孔，所述流道的另一端指向与其同侧的所述连通孔;
所述支撑板中部设有连通所述中间孔的第一孔，所述支撑板的上端和下端设有数量和位置与集水孔相同的第二孔，第二孔的大小与所述水流孔相同;
所述中间板的所述中间孔与其两侧支撑板的第一孔构成所述第一隔室或第二隔室或第三隔室或第四隔室;
所述中间板上端的连通孔以及与该连通孔对应位置的其两侧的第二孔构成所述第一隔板或第二隔板或第三隔板或第四隔板的出水孔或进水孔;所述中间板下端的连通孔以及与该连通孔对应位置的其两侧的第二孔构成所述第一隔板或第二隔板或第三隔板或第四隔板的进水孔或出水孔;位于所述中间板上端或者下端的所述流道指向其对应的所述连通孔的一端位于两侧所述支撑板的所述第二孔之间;所述流道的剩余部分由两侧的所述支撑板覆盖。
6.如权利要求5所述的一种脱硫废水浓缩减量装置，其特征在于：位于所述中间板上侧或者下侧每一个连通孔分别通过一组流道连通其所在所述中间板的中间孔，每一组流道的数量为5至15条;同一组所述流道从其对应的所述连通孔向着所述中间孔呈放射状分布。
7.如权利要求5所述的一种脱硫废水浓缩减量装置，其特征在于：每一条所述流道宽度相等，每一条流道的宽度为0.5至2.5mm，每个所述连通孔对应的流道数量为5至15条;所述中间板的厚度为0.3至1mm;所述支撑板厚度为0.15至0.5mm。每一条所述流道从所述中间孔向其对应的所述连通孔的转向处为圆弧状，圆弧半径为5至10mm。
8.如权利要求5所述的一种脱硫废水浓缩减量装置，其特征在于：所述中间板上端或者下端的所述集水孔的数量为4n个，n为正整数;所述中间板上端或者下端的所述连通孔的数量为n个;每一块所述中间板位于下端的所述连通孔与位于所述中间板上端的所述连通孔间隔相等数量的所述水流孔交错设置。
9.如权利要求1所述的一种脱硫废水浓缩减量装置，其特征在于：
所述第一隔室在进水一端设有一第一进水水箱，所述第一隔室在出水一端设有一第一产水水箱;所述第一产水水箱与所述纳滤系统的进水一端连通;
所述第二隔室在进水一端设有一第二进水水箱，所述第二隔室在出水一端设有一第二产水水箱;所述第二进水水箱连通所述预处理单元;
所述第三隔室在进水一端设有一第三进水水箱，所述第三隔室在出水一端设有一第三产水水箱;所述第三产水水箱出水端连通所述废水浓缩装置，所述废水浓缩装置的所述第二淡水管道连通所述第三进水水箱;所述第三进水水箱上装有盐酸加药单元;
所述第四隔室在进水一端设有一第四进水水箱，所述第四隔室在出水一端设有一第四产水水箱;所述第四产水水箱的出水端连通所述第一进水水箱;
所述第一进水水箱、第三进水水箱和第四进水水箱分别与所述纯水供应单元连通。
说明书
一种脱硫废水浓缩减量装置
技术领域
本发明涉及分离设备，特别是涉及一种脱硫废水浓缩减量装置。
背景技术
脱硫废水水质具有结垢倾向高、离子组成复杂和含盐量高等特点，而且脱硫废水中的硫酸钙和亚硫酸钙都处于过饱和状态，极易给废水处理设备带来结垢问题。在对脱硫废水进行浓缩减量化处理或进行零排放处理时，都必须对脱硫废水进行预处理，解决脱硫废水易结垢的问题。常规的双碱法软化预处理工艺，需要添加添加大量的化学药剂，药剂费用高昂，且产生大量的污泥。
申请号为CN201710312017.4的发明专利申请中公开了电厂脱硫废水的处理方法，包括以下处理步骤：
S11：提供一三联箱处理设施，将脱硫废水通过三联箱进行预处理以使得悬浮颗粒物和重金属元素的含量降低，得到初步澄清液;S12：提供一过滤装置，将所述初步澄清液进行过滤以使得过滤后的产水的悬浮固体含量小于5mg/L;
S13：提供四隔室电渗析器、纳滤系统、反渗透系统A、电渗析系统以及反渗透系统B;所述四隔室电渗析器包括相互隔离的4种隔室，每种隔室对应着一种水流道，并依次标记为1、2、3、4号水流道单元，每个水流道单元均设置相应的进水水箱和产水水箱，经过电驱动作用，各流道单元中的离子在四隔室电渗析器中进行离子重组，各流道单元获得的产水分别进入对应的产水水箱;四隔室电渗析器首次启动运行时，往2号进水水箱中加入过滤装置过滤后的产水，而往1号进水水箱、3号进水水箱、4进水水箱加入干净的纯水，并往4号进水水箱中加入盐类电解质;在首次启动过后的稳定运行状态时，将过滤装置过滤后的产水输送至2号进水水箱，进而进入四隔室电渗析器的2号水流道，并得到2号水流道的离子重组产水;将2号产水水箱中的储水分流至1号进水水箱和循环冷却塔补水或脱硫塔给水;将1号产水水箱的储水输送至纳滤系统进行分盐处理，得到纳滤浓水以及纳滤淡水，往所述纳滤淡水中加入盐类电解质后，作为4号水流道的给水输送至4号进水水箱;将4号产水水箱的储水输送至所述反渗透系统A处理，得到反渗透A浓水和反渗透A淡水，所述反渗透A浓水返回至所述纳滤系统进行分盐处理，所述反渗透A淡水作为3号水流道的给水输送至3号进水水箱中;将3号产水水箱中的储水输送至电渗析系统中进行浓缩，得到电渗析淡水和电渗析浓水。将所述电渗析淡水通过反渗透系统B进行淡化处理，得到反渗透B淡水和反渗透B浓水，所述反渗透B浓水返回至所述电渗析系统进行循环浓缩处理;将所述纳滤浓水和所述电渗析浓水采用蒸发结晶或烟道喷雾系统处理，将废水全部蒸发。上述电厂脱硫废水的处理方法中需要的设备较多，成本高，生产效率较低。
发明内容
本发明的目的在于提供一种脱硫废水浓缩减量装置，该发明组件少，成本低，使用效果好。
为解决此技术问题，本发明的技术方案是：一种脱硫废水浓缩减量装置，包括预处理单元和第一电渗析器;
所述第一电渗析器包括阳极板、膜堆、阴极板和固定密封膜堆的压紧板;所述膜堆包括多组膜对，所述膜对依次包括隔板、阴离子交换膜、隔板和阳离子交换膜;与所述阳极板相邻的所述膜对和所述阳极板之间还装有一阳离子交换膜;
每一张隔板设有一隔室;两组相邻膜对中包含有四个隔室，依次为第一隔室、第二隔室、第三隔室和第四隔室;
四个所述隔室分别具备单独的水流通道，每一个隔室通过与其对应的水流通道连通相应的进水水箱和产水水箱;
所述预处理单元连通第二隔室，所述第一隔室出水端装有一纳滤系统;所述纳滤系统的出水一端设置有第一浓水管道和第一淡水管道，所述第一淡水管道连通所述第四隔室的进水端;
第四隔室进水端设有加盐单元;第四隔室的出水端通过管道连通至所述第一隔室的进水端;
还包括一纯水供应单元，所述纯水供应单元通过管道连通所述第一隔室、第三隔室和第四隔室的进水管道。
本发明中所述第一隔室处于邻近阳极板设置的阳离子交换膜或两膜对中第二组膜对中的阳离子交换膜与第一膜对中阴离子交换膜之间;所述第二隔室处于所述第一膜对中的阴离子交换膜和第一膜对中的阳离子交换膜之间;所述第三隔室处于第一膜对阳离子交换膜和第二膜对阴离子交换膜之间;第四隔室处于第二膜对阴离子交换膜和第二膜对阳离子交换膜之间;四种隔室中分别可以进入四种液体。待处理的废水溶液中包含有多种离子，主要有An+、Bn-、C+和D-，其中An+代表包括钙离子、镁离子、铁离子、铜离子等多价阳离子，Bn-代表硫酸根离子、磷酸根离子、碳酸根离子等多价阴离子，C+代表如钠离子、钾离子、铵根离子等单价阳离子，D-代表如氯离子、硝酸根离子等单价阴离子，钙离子、镁离子与硫酸根离子、磷酸根离子、碳酸根离子之间容易结合形成沉淀，造成电渗析设备结垢。其中第一隔室和第三隔室为浓缩室，第二隔室和第四隔室为淡化室，第一隔室和第三隔室中通入不含多价离子的水溶液，第二隔室中通入待处理的废水溶液。在电驱动作用力下，第二隔室待处理的废液中An+和C+通过阳离子交换膜迁入第三隔室，Bn-和D-透过阴离子交换膜迁入第一隔室，获得离子均被脱除的淡水。第四隔室内溶液中的C+透过阳离子交换膜迁入第一隔室，D-透过阴离子交换膜迁入第三隔室，获得离子被脱除的淡水。经过本发明的作用，第一隔室中形成了Bn-、C+和D-离子组成的浓水，第三隔室中形成了有An+、C+和D-离子组成的浓水，实现了易结垢离子An+和Bn-的分组;且其四个所述隔室分别具备单独的水流通道，每一个隔室通过与其对应的水流通道连通相应的进水水箱和产水水箱，通过将不同离子组成和浓度溶液分别处理，降低本发明发生结垢的可能性。
进一步改进，所述预处理单元包括三联箱和过滤器，所述过滤器为砂滤耦合超滤系统或者通过管式微滤膜系统。本发明中首先通入三联箱对废水进行中和、混凝和沉淀处理，向废水中加入氢氧化钙将废水的pH值调节到9至9.5，向废水中加入有机硫、混凝剂，其中有机硫加入量为10至100mg/L，聚合硫酸氯化铁(混凝剂)40至120mg/L，将上述废水进行初步澄清后进行过滤，过滤后废水中的悬浮固体小于5mg/L，防止造成设备污堵。
进一步改进，所述第三隔室出水管道连通废水浓缩装置，所述废水浓缩装置出水一端分别设有第二浓水管道和第二淡水管道，所述第二淡水管道连通所述第三隔室的进液管道且与所述纯水供应单元管道连通;本发明中第三隔室与废水浓缩装置连通配合形成了一个独立封闭的循环回路，减少了第三隔室的管路连接，方便安装和维护，提高了浓水的浓缩效率和效果。
优选所述废水浓缩装置为均相离子交换膜电渗析膜堆或者异相离子交换膜电渗析膜堆或半均相离子交换膜电渗析膜堆或者DTRO碟管式反渗透系统。对废水进行第二次的浓缩，进一步降低浓水的量，提高浓水的浓度，获取可以利用的淡水，利于减少需末端固化处理浓水的工作量。
进一步改进，每一张所述隔板包括中间板和位于中间板两侧的支撑板。所述隔板为三层夹芯结构，中间板中部设有中间孔，所述隔网铺满所述中间孔，中间板的上端和下端分别设有数量相同位置对应的多个集水孔;位于所述中间板一侧的所述集水孔包括水流孔和连通孔;所述连通孔的长度小于所述水流孔的长度;每一块中间板上端和下端的连通孔交错设置;在所述中间板的上端和下端分别设有数量相同的流道，所述流道一端连通其所在中间板的中间孔，所述流道的另一端指向与其同侧的所述连通孔;
所述支撑板中部设有连通所述中间孔的第一孔，所述支撑板的上端和下端设有数量和位置与集水孔相同的第二孔，第二孔的大小与所述水流孔相同;
所述中间板的所述中间孔与其两侧支撑板的第一孔构成所述第一隔室或第二隔室或第三隔室或第四隔室;
所述中间板上端的连通孔以及与该连通孔对应位置的其两侧的第二孔构成所述第一隔板或第二隔板或第三隔板或第四隔板的出水孔或进水孔;所述中间板下端的连通孔以及与该连通孔对应位置的其两侧的第二孔构成所述第一隔板或第二隔板或第三隔板或第四隔板的进水孔或出水孔;位于所述中间板上端或者下端的所述流道指向其对应的所述连通孔的一端位于两侧所述支撑板的所述第二孔之间;所述流道的剩余部分由两侧的所述支撑板覆盖。本发明中通过将隔板设置为三层夹芯结构，即位于中间的中间板和位于中间板两侧的支撑板，支撑板将中间板上的流道覆盖，防止阳离子交换膜或者阴离子交换膜由于来自压紧板的紧固压力在流道处产生压痕，避免离子交换膜凹陷入流道中，一方面防止流道阻塞，另一方面还能防止流道阻塞后水流不畅造成热扩散慢而发生烧膜现象;因此本发明针对废水进行离子重组分离的过程中，隔室与隔室之间分离效果好，各离子交换膜受到两侧支撑板的保护，防止离子交换膜出现压痕，利于延长本发明的使用寿命，具有良好的分离重组效果，安全可靠。
进一步改进，位于所述中间板上侧或者下侧每一个连通孔分别通过一组流道连通其所在所述中间板的中间孔，每一组流道的数量为5至15条;同一组所述流道从其对应的所述连通孔向着所述中间孔呈放射状分布。由于支撑板的支撑作用，可以避免膜对中相邻两块隔板的流道交叉处在流道两侧均产生对离子交换膜的压力，从而避免离子交换膜在流道交叉处两侧面均产生压痕，因此三层夹芯结构的隔板流道的设置不受相邻两块隔板流道不能交叉的限制，即相邻两隔板的流道可以交叉设置，提高流道设置的均匀性，因而流道能够在隔室一端分布的范围较广较均匀，保证隔室进水或者出水均匀，防止产生流动的死区。
进一步改进，位于所述隔室两侧的所述流道连通所述隔室的一端均匀分布在所述中间板上，所述流道连通所述连通孔的另一端均匀分布在所述中间板上。进一步均匀流道在隔室进水或者出水一侧的分布，使得隔室的布水更加均匀，防止隔室中产生死区。
进一步改进，每一条所述流道宽度相等，每一条流道的宽度为0.5至2.5mm，每个所述连通孔对应的流道数量为5至15条;所述中间板的厚度为0.3至1mm;所述支撑板厚度为0.15至0.5mm。通过调整流道个数和中间板厚度保证每个所述连通孔对应的所述流道的总过水截面积为5至12mm2。结合流道选择的宽度和支撑板的厚度，以保证支撑板在0.5Mpa压强下支撑板在流道处不产生明显压痕。每一条所述流道从所述中间孔向其对应的所述连通孔的转向处为圆弧状，圆弧半径为5至10mm。流道在拐弯处呈圆弧状设计，圆滑的流道减小了水流阻力，同时还可以减轻水中颗粒物的沉淀造成流道的阻塞。
优选所述中间板上端或者下端的所述集水孔的数量为4n个，n为正整数;所述中间板上端或者下端的所述连通孔的数量为n个;每一块所述中间板位于下端的所述连通孔与位于所述中间板上端的所述连通孔间隔相等数量的所述水流孔交错设置。在一张中间板上设置多组进水或者出水的连通孔，随着n的增加，隔室的进水或者出水均会更加均匀，也会减小流道拐弯的弧度，降低液体流动的阻力，防止液体中颗粒沉积阻塞流道。每一块所述中间板位于下端的所述连通孔与位于所述中间板上端的所述连通孔间隔一个所述水流孔交错设置，保证隔室的浓水或者淡水都能充分流动，防止死区的产生。
进一步改进，所述第一隔室在进水一端设有一第一进水水箱，所述第一隔室在出水一端设有一第一产水水箱;所述第一产水水箱与所述纳滤系统的进水一端连通;
所述第二隔室在进水一端设有一第二进水水箱，所述第二隔室在出水一端设有一第二产水水箱;所述第二进水水箱连通所述预处理单元;
所述第三隔室在进水一端设有一第三进水水箱，所述第三隔室在出水一端设有一第三产水水箱;所述第三产水水箱出水端连通所述废水浓缩装置，所述废水浓缩装置的所述第二淡水管道连通所述第三进水水箱;所述第三进水水箱上装有盐酸加药单元;
所述第四隔室在进水一端设有一第四进水水箱，所述第四隔室在出水一端设有一第四产水水箱;所述第四产水水箱的出水端连通所述第一进水水箱;
所述第一进水水箱、第三进水水箱和第四进水水箱分别与所述纯水供应单元连通。
本发明中通过设置对第一隔室、第二隔室、第三隔室和第四隔室相应的进水水箱和出水水箱利于控制各个隔室进出水的管控，同时也具有一定的缓存作用，利于提高本发明运行的稳定性和可靠性。
通过采用上述技术方案，本发明的有益效果是：本发明通过预处理单元对待处理的废水进行澄清和过滤，然后将符合第一电渗析器进水要求的废水通入第一电渗析器的第二隔室，第二隔室将废水中的易形成沉淀的多价阳离子和多价阴离子分组置于相邻的第一隔室和第三隔室中，第一隔室出水端连通纳滤系统，纳滤系统对第一隔室中出水进行分盐处理，纳滤系统的第一浓水管道将进一步浓缩的浓水导出，进行下一步的处理，而第一淡水管道将不含有多价离子的淡水通入至第四隔室，经过第四隔室的进一步淡化的淡水连通至第一隔室的进水端，减少了第一隔室对纯水的需求，第四隔室的产出的淡水不含有多价阳离子和多价阴离子，防止第一隔室和纳滤系统中结垢，利于设备的长期稳定运行;同时减少了设备的使用，减少了使用过程中的工艺步骤，减少了各个隔室之间的进出水的联系，本发明中仅有第一隔室和第四隔室存在进出水的循环，第二隔室和第三隔室均独立进出水，且通过第一隔室与第四隔室的配合减少了纯水的用量，可以循环使用待处理废水以及其中的盐类电解质，降低了在实际运行中的运行成本，使用方便。
从而实现本发明的上述目的。