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工艺，包括以下步骤：A、将含有An+、Bn‑、C+和D‑离子的废水进行初步澄清液和过滤，获得产水的悬浮固体含量小于5mg/L;B、将步骤A获得产水通入第一电渗析器进行离子重组;C、将所述第一隔室的产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，其中纳滤淡水中主要含有C+和D‑;D、向步骤C中的所述纳滤淡水中加入盐类电解质，将加有盐类电解质的所述纳滤淡水输送至第四隔室;E、将第四隔室的产水输送至第一隔室的给水水箱，并向第一隔室中补入纯水;该发明工艺简化，使用设备少，生产效率高。
权利要求书
1.一种脱硫废水浓缩减量工艺，其特征在于：包括以下步骤：
A、将含有An+、Bn-、C+和D-离子的废水进行初步澄清液和过滤，获得产水的悬浮固体含量小于5mg/L;
B、将步骤A获得产水通入第一电渗析器(100)进行离子重组;
所述第一电渗析器(100)具有多组容纳四种溶液的四个隔室(31)，分别为第一隔室(31a)、第二隔室(31b)、第三隔室(31c)和第四隔室(31d);其中第二隔室(31b)和第四隔室(31d)为淡室，第一隔室(31a)和第三隔室(31c)为浓室;
将步骤A获得产水输送至所述第一电渗析器(100)的第二隔室(31b)获得产水;第一隔室(31a)的产水含有Bn-、C+和D-离子，第三隔室(31c)的产水含有An+、C+和D-离子，实现了易结垢离子An+和Bn-的分组;
四个所述隔室(31)分别具备单独的水流通道，每一个隔室(31)通过与其对应的水流通道连通相应的给水水箱和产水水箱;
在第一电渗析器(100)首次运行时分别向第一隔室(31a)、第三隔室(31c)和第四隔室(31d)中补入纯水;随后随着第一电渗析器(100)的运行，第一隔室(31a)、第二隔室(31b)、第三隔室(31c)和第四隔室(31d)分别有产水;
C、将所述第一隔室(31a)的产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;
D、向步骤C中的所述纳滤淡水中加入盐类电解质，将加有盐类电解质的所述纳滤淡水输送至第四隔室(31d);
E、将第四隔室(31d)的产水输送至第一隔室(31a)的给水水箱，并向第一隔室(31a)中补入纯水。
2.如权利要求1所述的一种脱硫废水浓缩减量工艺，其特征在于：将步骤B中所述第二隔室(31b)的产水回用至脱硫塔给水或冷却塔补水。
3.如权利要求1所述的一种脱废水浓缩减量工艺，其特征在于：所述第一电渗析器(100)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(1)，所述膜对(1)依次包括隔板(3)、阴离子交换膜(12)、隔板(3)和阳离子交换膜(11);每一张隔板(3)设有一隔室(31);所述阳极板与其相邻的所述膜对(1)之间还设有一阳离子交换膜(11);两组相邻膜对(1)中包含有四个隔室(31);
相邻两膜对(1)分别为第一膜对(1)和第二膜对(1)，两膜对(1)的四个隔室(31)依次为第一隔室(31a)、第二隔室(31b)、第三隔室(31c)和第四隔室(31d)，其中所述第一隔室(31a)处于邻近阳极板设置的阳离子交换膜(11)或两膜对(1)中第二组膜对(1)中的阳离子交换膜(11)与第一膜对(1)中阴离子交换膜(12)之间;所述第二隔室(31b)处于所述第一膜对(1)中的阴离子交换膜(12)和第一膜对(1)中的阳离子交换膜(11)之间;所述第三隔室(31c)处于第一膜对(1)阳离子交换膜(11)和第二膜对(1)阴离子交换膜(12)之间;第四隔室(31d)处于第二膜对(1)阴离子交换膜(12)和第二膜对(1)阳离子交换膜(11)之间。
4.如权利要求3所述的一种脱硫废水浓缩减量工艺，其特征在于：所述隔板(3)包括中间板(32)和位于中间板(32)两侧的支撑板(33);所述中间板(32)中部为铺有隔网(325)的隔室(31)，中间板(32)的上端和下端分别设有数量相同位置对应的多个集水孔(321);位于所述中间板(32)一侧的所述集水孔(321)包括水流孔(322)和连通孔(323);所述连通孔(323)的长度小于所述水流孔(322)的长度;每一块中间板(32)上端和下端的连通孔(323)交错设置;在所述中间板(32)的上端和下端分别设有数量相同的流道(324)，所述流道(324)一端连通其所在中间板(32)的隔室(31)，所述流道(324)的另一端指向与其同侧的所述连通孔(323);
所述支撑板(33)中部设有连通所述隔室(31)的第一孔(331)，所述支撑板(33)的上端和下端设有数量和位置与集水孔(321)相同的第二孔(332)，第二孔(332)的大小与所述水流孔(322)相同;
所述中间板(32)上端的连通孔(323)以及与该连通孔(323)对应位置的其两侧的第二孔(332)构成所述隔板(3)的出水孔或进水孔;所述中间板(32)下端的连通孔(323)以及与该连通孔(323)对应位置的其两侧的第二孔(332)构成所述隔板(3)的进水孔或出水孔;位于所述中间板(32)上端或者下端的所述流道(324)指向其对应的所述连通孔(323)的一端位于两侧所述支撑板(33)的所述第二孔(332)之间;所述流道(324)的剩余部分由两侧的所述支撑板(33)覆盖。
5.如权利要求4所述的一种脱硫废水浓缩减量工艺，其特征在于：每一条所述流道(324)宽度相等，每一条流道(324)的宽度为0.5至2.5mm，每个所述连通孔(323)对应的流道(324)数量为5至15条;所述中间板(32)的厚度为0.3至1mm;所述支撑板(33)厚度为0.15至0.5mm。
6.如权利要求3所述的一种脱硫废水浓缩减量工艺，其特征在于：将步骤B中所述第三隔室(31c)的产水输送至第二电渗析器或高压反渗透器中浓缩后得到淡水和浓水;将所述淡水输送至第三隔室(31c)给水水箱，并向第三隔室(31c)的给水水箱中补充纯水。
7.如权利要求6所述的一种脱硫废水浓缩减量工艺，其特征在于：所述第二电渗析器采用均相离子交换膜电渗析膜堆、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;所述高压反渗透器采用DTRO碟管式反渗透系统。
8.如权利要求6所述的一种脱硫废水浓缩减量工艺，其特征在于：所述第三隔室(31c)设有盐酸加药单元;通过盐酸加药单元向第三隔室(31c)的给水水箱中添加盐酸以调节其产水水箱中的pH值为4-6。
9.如权利要求1所述的一种脱硫废水浓缩减量工艺，其特征在于：所述步骤D中的所述盐类电解质为氯化钠、氯化钾、硝酸钠、硝酸钾或者磺酸钠。
说明书
一种脱硫废水浓缩减量工艺
技术领域
本发明涉及废水处理，特别是涉及一种脱硫废水浓缩减量工艺。
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给水水箱和产水水箱，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号给水水箱中加入过滤装置过滤后的产水，而往1号给水水箱、3号给水水箱、4给水水箱加入干净的纯水，并往4号给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号给水水箱，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号给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号给水水箱;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号给水水箱中;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工艺环节和设备数量较多，工艺较复杂，投资成本高，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工艺，该发明工艺简化，使用设备少，生产效率高。
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工艺，包括以下步骤：
A、将含有An+、Bn-、C+和D-离子的废水进行初步澄清液和过滤，获得产水的悬浮固体含量小于5mg/L;
B、将步骤A获得产水通入第一电渗析器进行离子重组;
所述第一电渗析器具有多组容纳四种溶液的四个隔室，分别为第一隔室、第二隔室、第三隔室和第四隔室;
将步骤A获得产水输送至所述第一电渗析器的第二隔室获得产水;其中第二隔室和第四隔室为淡室，第一隔室和第三隔室为浓室;第一隔室的产水含有Bn-、C+和D-离子，第三隔室的产水含有An+、C+和D-离子，实现了易结垢离子An+和Bn-的分组;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给水水箱和产水水箱;
在第一电渗析器首次运行时分别向第一隔室、第三隔室和第四隔室中补入纯水;随后随着第一电渗析器的运行，第一隔室、第二隔室、第三隔室和第四隔室分别有产水;
C、将所述第一隔室的产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，其中纳滤淡水中主要含有C+和D-;
D、向步骤C中的所述纳滤淡水中加入盐类电解质，将加有盐类电解质的所述纳滤淡水输送至第四隔室;
E、将第四隔室的产水输送至第一隔室的给水水箱，并向第一隔室中补入纯水。
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，将上述废水初步澄清后进行过滤处理，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，将步骤B中所述第二隔室的产水回至脱硫塔给水或冷却塔补水。第二隔室产水的电导率约为5000μS/cm即可回用至脱硫塔给水或冷却塔补水，充分利用废水，减少水的使用和污染。
进一步改进，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;每一张隔板设有一隔室;所述阳极板与其相邻的所述膜对之间还设有一阳离子交换膜;两组相邻膜对中包含有四个隔室，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所述给水水箱和所述产水水箱;
相邻两膜对分别为第一膜对和第二膜对，两膜对的四个隔室依次为第一隔室、第二隔室、第三隔室和第四隔室，其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。
本发明中的四种隔室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，获得离子被脱除的淡水。第一隔室的产水经过纳滤系统后的纳滤淡水通入第四隔室，第四隔室中溶液的离子主要为C+和D-，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，第三隔室中形成了由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给水水箱和产水水箱，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;所述中间板中部为铺有隔网的隔室，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隔室，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隔室的第一孔，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，防止阳离子交换膜和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。
优选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。
进一步改进，将步骤B中所述第三隔室的产水输送至第二电渗析器或高压反渗透器中浓缩后得到淡水和浓水;将所述淡水输送至第三隔室给水水箱，并向第三隔室的给水水箱中补充纯水。通过向第三隔室的给水水箱中补充少量的纯水使得第三隔室可以稳定运行，将第三隔室的产水水箱连通第二电渗析器或高压反渗透器进一步将第三隔室的产水进行浓缩，减少浓水的量，减少需末端固化处理浓水的工作量，减少能源的使用，利于保护环境。另一方面，本发明通过将第三隔室设置为独立运行的单元，减少了各个隔室之间水流或者是离子浓度的影响，利于控制和监管，利于脱硫废水浓缩减量工艺的稳定运行。
优选所述第二电渗析器采用均相离子交换膜电渗析膜堆、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;所述高压反渗透器采用DTRO碟管式反渗透系统。
进一步改进，所述第三隔室设有盐酸加药单元;通过盐酸加药单元向第三隔室的给水水箱中添加盐酸以调节其产水水箱中的pH值为4-6。由于第三隔室为浓室，其中的溶液中浓度较高的钙离子和镁离子，如果第三隔室中溶液呈碱性，则第三隔室内以及相应的进水水箱和产水水箱会由于形成氢氧化钙和氢氧化镁沉淀(结垢)，因此需要将第三隔室、进水水箱和产水水箱中的溶液调节成为酸性，防止结垢，堵塞设备，从而利于工艺的实现。
优选所述步骤D中的所述盐类电解质为氯化钠、氯化钾、硝酸钠、硝酸钾或者磺酸钠。第四隔室中需要向相邻的第一隔室和第三隔室提供单价阴离子和单价阳离子，以便于与废水中硫酸钙发生离子重组，使得相邻的浓室中生成易溶于水的盐类，防止设备内结垢，利于脱硫废水浓缩和减量的实现。
通过采用上述技术方案，本发明中包含有能够容纳四种溶液的第一隔室、第二隔室、第三隔室和第四隔室，其中第二隔室和第三隔室的产水与第一隔室和第四隔室的产水相互独立，第一隔室的产水经过纳滤系统分盐后将淡水重新通入至第四隔室的进水水箱，将纳滤系统淡水回用至第四隔室一方面提供了第四隔室的进水来源，另一方面由于第一隔室的进水是通过纳滤系统分盐的含有盐类电解质的淡水，即第四隔室不仅循环利用了废水中的水，还循环利用了废水中的盐类电解质，减少了第四隔室中盐类电解质的补充，第四隔室不仅节省了纯水的成本也在一定程度上节省了盐类电解质的成本，本发明的有益效果是：
一、本发明具有使用设备少，可循环利用废水中的水和盐类电解质，从而减少了纯水和盐类电解质的使用，节省水源，能够对脱硫废水实现有效的浓缩和减量;
二、本发明相较于现有技术简化了工艺流程，删减了部分工艺环节，减少了设备投资和运行费用，可以节省投资10%至15%，处理每立方废水可以减少运行费用4至6元;
三、本发明减少了第一电渗析器四个隔室间进出水的联系，防止各个隔室间进出水联系多导致各个隔室之间相互干扰牵制多，造成运行稳定性差，难以操控;
四、本发明设备运行效果得到提升;现有技术中由于第二隔室产水因在第一电渗析器中可能处理不彻底造成第二隔室产水中钙离子和镁离子的含量超过第一隔室的进水要求(钙离子和镁离子浓度和低于10mg/L)，造成第一隔室产水中钙离子和镁离子含量过高，在第一隔室内和纳滤系统中产生沉淀和结垢;本发明中将第四隔室产水通入至第一隔室的给水水箱，完全确保进入第一隔室的水不含有容易结垢的钙离子和镁离子。
从而实现本发明的上述目的。