公布日：2023.06.06
申请日：2023.03.17
分类号：C02F9/00(2023.01)I;C02F1/00(2023.01)I;C02F1/469(2023.01)I;C02F1/46(2023.01)I;B01D36/04(2006.01)I;C02F1/44(2023.01)I;F23G7/04(2006.01)I;C02F1/
42(2023.01)N;C02F101/12(2006.01)N;C02F101/10(2006.01)N;C02F103/18(2006.01)N
摘要
本发明涉及一种脱硫废水处理系统，包括：流动电极电吸附模块，包括脱硫废水进口、第一盐水出口、第一流动电极出口和第一流动电极进口；容器，包括第一容器进口、第二容器进口、第一容器出口和第二容器出口，第一容器进口与第一流动电极出口相连，第一容器出口与第一流动电极进口相连；流动电极电渗析模块，包括第二流动电极进口、第二盐水出口和第二流动电极出口，第二流动电极进口与第二容器出口相连，第二流动电极出口与第二容器进口相连；双极膜电渗析模块，包括第二盐水进口、淡化液出口、酸液出口和碱液出口，第二盐水出口与第二盐水进口相连。本发明的脱硫废水处理系统能够充分利用脱硫废水中的离子盐，且固废产生量小，能够节约能源。
权利要求书
1.一种脱硫废水处理系统，其特征在于，包括：流动电极电吸附模块(1)，其包括脱硫废水进口(16)、第一盐水出口(17)、第一流动电极出口(19)和第一流动电极进口(18)；容器(2)，其包括第一容器进口(21)、第二容器进口(23)、第一容器出口(22)和第二容器出口(24)，所述第一容器进口(21)与所述第一流动电极出口(19)相连，所述第一容器出口(22)与所述第一流动电极进口(18)相连；流动电极电渗析模块(3)，其包括第二流动电极进口(35)、第二盐水出口(36)和第二流动电极出口(37)，所述第二流动电极进口(35)与所述第二容器出口(24)相连，所述第二流动电极出口(37)与所述第二容器进口(23)相连；双极膜电渗析模块(4)，其包括第二盐水进口(47)、淡化液出口(48)、酸液出口(49)和碱液出口(410)，所述第二盐水出口(36)与所述第二盐水进口(47)相连。
2.根据权利要求1所述的脱硫废水处理系统，其特征在于，所述流动电极电吸附模块(1)包括：外壳(11)；配水室(12)，其形成在所述外壳(11)的底部；阳极电吸附室(13)和阴极电吸附室(14)，其设置在所述外壳(11)内并分别铺设在所述外壳(11)的两侧，所述阳极电吸附室(13)与电源的正极相连，所述阴极电吸附室(14)与所述电源的负极相连，所述阳极电吸附室(13)和阴极电吸附室(14)与所述第一流动电极出口(19)相连通；多个脱盐单元(15)，多个所述脱盐单元(15)设置在所述阳极电吸附室(13)和阴极电吸附室(14)之间并彼此间隔开，所述脱盐单元(15)的底部与所述配水室(12)相连通，所述脱盐单元(15)的上端与所述第一盐水出口(17)相连通。
3.根据权利要求2所述的脱硫废水处理系统，其特征在于，所述脱盐单元(15)朝向阳极电吸附室(13)一侧的侧壁包括层叠设置的至少两块第一透水隔板(152)和夹设在所述第一透水隔板(152)之间的第一单价选择性阴离子交换膜(153)，所述脱盐单元(15)朝向所述阴极电吸附室(14)的一侧包括至少两块第一透水隔板(152)和夹设在所述第一透水隔板(152)之间的第一单价选择性阳离子交换膜(154)，所述脱盐单元(15)的朝向所述阳极电吸附室(13)一侧的侧壁和朝向所述阴极电吸附室(14)一侧的侧壁中间形成过水通道，所述过水通道的底部与所述配水室(12)相连通，所述过水通道的上端与所述第一盐水出口(17)相连通。
4.根据权利要求2所述的脱硫废水处理系统，其特征在于，所述阳极电吸附室(13)包括：第二透水隔板(131)，其设置在所述外壳(11)内，适于将所述流动电极与脱硫废水分隔开；金属编织电极(132)，其设置在所述第二透水隔板(131)与所述外壳(11)之间，并铺设在所述外壳(11)和/或所述第二透水隔板(131)上，适于与所述电源的正极相连接；流动电极，其形成在所述金属编织电极(132)内；所述阴极电吸附室(14)包括：第二透水隔板(131)，其设置在所述外壳(11)内，适于将所述流动电极与脱硫废水分隔开；金属编织电极(132)，其设置在所述第二透水隔板(131)与所述外壳(11)之间，并铺设在所述外壳(11)和/或所述第二透水隔板(131)上，适于与所述电源的负极相连接；流动电极，其形成在所述金属编织电极(132)内。
5.根据权利要求2所述的脱硫废水处理系统，其特征在于，所述流动电极电吸附模块(1)还包括：清洗口(111)，其穿过所述配水室(12)并与所述外壳(11)的内部连通，所述清洗口(111)远离所述外壳(11)的一侧适于与清洗液相连；排污口(112)，其穿过所述配水室(12)并与所述外壳(11)的内部连通。
6.根据权利要求1‑5中任一项所述的脱硫废水处理系统，其特征在于，所述流动电极电渗析模块(3)包括：第一阳极板(31)和第一阴极板(32)，所述第一阳极板(31)和第一阴极板(32)相互平行设置，所述第一阳极板(31)适于与电源的正极相连，所述第一阴极板(32)适于与电源的负极相连；至少一张第二阴离子交换膜(33)，其设置在所述第一阳极板(31)和所述第一阴极板(32)之间；至少一张第二阳离子交换膜(34)，其设置在所述第一阳极板(31)与所述第一阴极板(32)之间，并与所述第二阳离子交换膜(34)交错设置，所述第二流动电极进口(35)形成在所述流动电极电渗析模块(3)的进液端，并位于至少一组所述第二阴离子交换膜(33)和第二阳离子交换膜(34)之间，所述第二流动电极出口(37)形成在所述流动电极电渗析模块(3)的出液端，并位于至少一组所述第二阴离子交换膜(33)与第二阳离子交换膜(34)之间，所述第二盐水出口(36)形成在所述流动电极电渗析模块(3)的出液端，并与所述第二流动电极出口(37)交错设置。
7.根据权利要求1‑5中任一项所述的脱硫废水处理系统，其特征在于，所述双极膜电渗析模块(4)包括依次设置并彼此间隔开的第二阳极板(41)、第一双极膜(42)、第三阴离子交换膜(43)、第三阳离子交换膜(44)、第二双极膜(45)和第二阴极板(46)，所述第二盐水进口(47)形成在所述双极膜电渗析模块(4)的进液端并位于所述第三阴离子交换膜(43)和所述第三阳离子交换膜(44)之间，所述淡化液出口(48)形成在所述双极膜电渗析模块(4)的出液端并位于所述第三阴离子交换膜(43)和所述第三阳离子交换膜(44)之间，所述酸液出口(49)形成在所述双极膜电渗析模块(4)的出液端并位于所述第一双极膜(42)与所述第三阴离子交换膜(43)之间，所述碱液出口(410)形成在所述双极膜电渗析模块(4)的出液端并位于所述第三阳离子交换膜(44)和所述第二双极膜(45)之间。
8.根据权利要求7所述的脱硫废水处理系统，其特征在于，所述脱硫废水处理系统包括至少两个双极膜电渗析模块(4)，定义相邻的两组双极膜电渗析模块(4)中接近所述流动电极电渗析模块的一组双极膜电渗析模块(4)为第一双极膜电渗析模块(4)，另一组为第二双极膜电渗析模块(4)，所述第二双极膜电渗析模块(4)的第二盐水进口(47)与第一双极膜电渗析模块(4)的淡化液出口(48)相连。
9.根据权利要求7所述的脱硫废水处理系统，其特征在于，所述双极膜电渗析模块(4)还包括：酸储罐，其与所述酸液出口(49)相连；碱储罐，其与所述碱液出口(410)相连；淡盐水储罐，其与所述淡化液出口(48)相连。
10.根据权利要求1‑5中任一项所述的脱硫废水处理系统，其特征在于，还包括沉降过滤模块(5)，所述沉降过滤模块(5)包括：反应室(51)，所述反应室(51)适于接收脱硫废水，所述反应室(51)内设置有搅拌装置(52)，所述的搅拌装置(52)外周套设有两端敞口的导流筒(53)；沉降室(54)，其与所述反应室(51)连通，所述沉降室(54)内通过至少一个纵向隔板分隔为相互连通的至少两个沉降分区；过滤室(55)，其与所述沉降室(54)相连通，所述过滤室(55)内设置有过滤装置，所述过滤室(55)与所述流动电极电吸附模块(1)的脱硫废水进口(16)相连通。
11.根据权利要求10所述的脱硫废水处理系统，其特征在于，所述碱液出口(410)与所述沉降过滤模块(5)的反应室(51)相连；和/或，过滤室(55)与所述流动电极电吸附模块(1)的脱硫废水进口(16)通过第一管路相连，所述酸液出口(49)与所述第一管路相连。
12.根据权利要求10所述的脱硫废水处理系统，其特征在于，还包括连接在所述过滤室(55)的出口与所述流动电极电吸附模块(1)的脱硫废水进口(16)之间的陶瓷微滤装置(6)。
发明内容
因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中的脱硫废水处理方法造成的如SO42‑、Ca2+、Na+和Cl‑的浪费、固废产生量大，能耗高等缺陷，从而提供一种能够充分地利用脱硫废水中的SO42‑、Ca2+、Na+和Cl‑，、固废产生量小、药耗小且能耗低的脱硫废水处理系统。
为了解决上述问题，本发明提供了一种脱硫废水处理系统，包括流动电极电吸附模块，其包括脱硫废水进口、第一盐水出口、第一流动电极出口和第一流动电极进口；容器，其包括第一容器进口、第二容器进口、第一容器出口和第二容器出口，第一容器进口与第一流动电极出口相连，第一容器出口与第一流动电极进口相连；流动电极电渗析模块，其包括第二流动电极进口、第二盐水出口和第二流动电极出口，第二流动电极进口与第二容器出口相连，第二流动电极出口与第二容器进口相连；双极膜电渗析模块，其包括第二盐水进口、淡化液出口、酸液出口和碱液出口，第二盐水出口与第二盐水进口相连。
进一步地，流动电极电吸附模块包括：
外壳；
配水室，其形成在外壳的底部；
阳极电吸附室和阴极电吸附室，其设置在外壳内并分别铺设在外壳的两侧，阳极电吸附室与电源的正极相连，阴极电吸附室与电源的负极相连，阳极电吸附室和阴极电吸附室与第一流动电极出口相连通；
多个脱盐单元，多个脱盐单元设置在阳极电吸附室和阴极电吸附室之间并彼此间隔开，脱盐单元的底部与配水室相连通，脱盐单元的上端与第一盐水出口相连通。
进一步地，脱盐单元朝向阳极电吸附室一侧的侧壁包括层叠设置的至少两块第一透水隔板和夹设在第一透水隔板之间的第一单价选择性阴离子交换膜，脱盐单元朝向阴极电吸附室的一侧包括至少两块第一透水隔板和夹设在第一透水隔板之间的第一单价选择性阳离子交换膜，脱盐单元的朝向阳极电吸附室一侧的侧壁和朝向阴极电吸附室一侧的侧壁中间形成过水通道，过水通道的底部与配水室相连通，过水通道的上端与第一盐水出口相连通。
进一步地，阳极电吸附室包括：
第二透水隔板，其设置在外壳内，适于将流动电极与脱硫废水分隔开；
金属编织电极，其设置在第二透水隔板与外壳之间，并铺设在外壳和/或第二透水隔板上，适于与电源的正极相连接；
流动电极，其形成在金属编织电极内；
阴极电吸附室包括：
第二透水隔板，其设置在外壳内，适于将流动电极与脱硫废水分隔开；
金属编织电极，其设置在第二透水隔板与外壳之间，并铺设在外壳和/或第二透水隔板上，适于与电源的负极相连接；
流动电极，其形成在金属编织电极内。
进一步地，流动电极电吸附模块还包括：
清洗口，其穿过配水室并与外壳的内部连通，清洗口远离外壳的一侧适于与清洗液相连；
排污口，其穿过所述配水室并与外壳的内部连通。
进一步地，流动电极电渗析模块包括：
第一阳极板和第一阴极板，第一阳极板和第一阴极板相互平行设置，第一阳极板适于与电源的正极相连，第一阴极板适于与电源的负极相连；
至少一张第二阳离子交换膜，其设置在第一阳极板和第一阴极板之间；
至少一张第二阴离子交换膜，其设置在第一阳极板与第一阴极板之间，并与第二阳离子交换膜交错设置，第二流动电极进口形成在流动电极电渗析模块的进液端，并位于至少一组第二阴离子交换膜和第二阳离子交换膜之间，第二流动电极出口形成在流动电极电渗析模块的出液端，并位于至少一组第二阴离子交换膜与第二阳离子交换膜之间，第二盐水出口形成在流动电极电渗析模块的出液端，并与第二流动电极出口交错设置。
进一步地，双极膜电渗析模块包括依次设置并彼此间隔开的第二阳极板、第一双极膜、第三阴离子交换膜、第三阳离子交换膜、第二双极膜和第二阴极板，第二盐水进口形成在双极膜电渗析模块的进液端并位于第三阴离子交换膜和第三阳离子交换膜之间，淡化液出口形成在双极膜电渗析模块的出液端并位于第三阴离子交换膜和第三阳离子交换膜之间，酸液出口形成在双极膜电渗析模块的出液端并位于第一双极膜与第三阴离子交换膜之间，碱液出口形成在双极膜电渗析模块的出液端并位于第三阳离子交换膜和第二双极膜之间。
进一步地，脱硫废水处理系统包括至少两个双极膜电渗析模块，定义相邻的两组双极膜电渗析模块中接近流动电极电渗析模块的一组双极膜电渗析模块为第一双极膜电渗析模块，另一组为第二双极膜电渗析模块，第二双极膜电渗析模块的第二盐水进口与第一双极膜电渗析模块的淡化液出口相连。
进一步地，双极膜电渗析模块还包括：
酸储罐，其与酸液出口相连；
碱储罐，其与碱液出口相连；
淡盐水储罐，其与淡化液出口相连。
进一步地，脱硫废水处理系统还包括沉降过滤模块，沉降过滤模块包括：
反应室，反应室适于接收脱硫废水，反应室内设置有搅拌装置，的搅拌装置外周套设有两端敞口的导流筒；
沉降室，其与反应室连通，沉降室内通过至少一个纵向隔板分隔为相互连通的至少两个沉降分区；
过滤室，其与沉降室相连通，过滤室内设置有过滤装置，过滤室与流动电极电吸附模块的脱硫废水进口相连通。
进一步地，碱液出口与沉降过滤模块的反应室相连；和/或，
过滤室与流动电极电吸附模块的脱硫废水进口通过第一管路相连，酸液出口与第一管路相连。
进一步地，脱硫废水处理系统还包括连接在过滤室的出口与流动电极电吸附模块的脱硫废水进口之间的陶瓷微滤装置。
本发明具有以下优点：
本发明的脱离废水处理系统包括流动电极电吸附模块、容器、流动电极电渗析模块和双极膜电渗析模块。流动电极电吸附模块能够接收脱硫废水，通过其流动电极和脱盐膜单元来选择性吸附脱硫的废水中的Na+和Cl‑，以生成保留有SO42‑和Ca2+的第一盐水，第一盐水能够通过第一盐水出口排出，以回用到脱硫工艺中，由此避免了SO42‑和Ca2+的浪费。一方面，本装置通过单价选择性离子交换膜与电吸附耦合，从而实现了分盐‑脱盐一体化，大大地提高能源利用率和物料利用率，另一方面，由于本发明的脱硫废水处理系统无需对Ca2+进行沉淀，因此可以节约大量的药剂如Ca(OH)2、CaCO3等，并减少了固废的生成，从而节约了因处理固废而产生的成本。
携带Na+和Cl‑的流动电极能够通过第一流动电极出口进入到容器的第一容器进口中，再通过第一容器出口进入到流动电极电渗析模块的第二流动电极进口中，流动电极电渗析模块能够脱去流动电极中的Na+和Cl‑，以对流动电极进行再生，并生成含有Na+和Cl‑的第二盐水。再生后的流动电极能够依次通过第二流动电极出口和第二容器进口回到容器中，以供流动电极电吸附模块循环使用。
流动电极电吸附耦合流动电极电渗析系统，在脱硫废水进料‑出料的工业模式下，实现了水‑盐系统的动态平衡，因此系统具有极强的抗冲击负荷能力，对于流动电吸附材料的检查和更换也可以在容器中进行。
第二盐水能够通过第二盐水出口进入到双极膜电渗析模块中，双极膜电渗析模块能够将第二盐水制备成淡盐水、盐酸和氢氧化钠溶液。其中，盐酸和氢氧化钠溶液可以回用至火电厂各个用酸碱点，如本系统中的酸碱加药、原水预处理加药、锅炉补给水清洗加药等，淡盐水能够回用于锅炉补给水反渗透系统中或煤场的喷洒抑尘。综上所述，本发明的脱硫废水处理系统能够将脱硫废水中的SO42‑和Ca2+回用至脱硫系统形成石膏，Na+和Cl‑能够被制备成淡盐水、盐酸和氢氧化钠溶液，由此实现了脱硫废水的资源化，且无需使用额外的软化药剂，并减少了固废的生成，节约了因处理固废而产生的成本。
（发明人：杨东昱;崔德圣;梁宵;岳鹏飞;庞晓辰;刘进;李宏秀;许强;秦树篷）