一种电解法处理高氯脱硫废水并用于烟气汞污染治理方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种电解法处理高氯脱硫废水并用于烟气汞污染治理方法及系统，属于废水处理技术领域。该方法包括以下步骤：(1)对高氯脱硫废水进行预处理；(2)将预处理后的脱硫废水泵入到电解装置进行电解；(3)电解产生的氯气净化后通入氯气液化器进行液化储存备用；(4)将储存的氯气通过压缩空气携带导入到燃煤电站锅炉的SCR入口烟道内；(5)获得的脱盐水回流到湿式洗涤器中。该方法将高氯脱硫废水处理和烟气汞污染治理集成在一起，既达到了脱硫治理废水的目的，又实现了燃煤烟气中汞的治理。

Method and system for treating high chlorine desulfurization wastewater by electrolysis process and mercury pollution for flue gas

The invention discloses a method and a system for treating high chlorine desulfurization wastewater by electrolysis and used for flue gas mercury pollution, belonging to the technical field of wastewater treatment. The method comprises the following steps: (1) the high chlorine desulfurization wastewater pretreatment; (2) the desulfurization wastewater after pretreatment of the pump into the electrolytic device for electrolysis; (3) produced by electrolysis of chlorine after purification into chlorine liquefier was liquefied storage reserve; (4) the stored chlorine by compression the air carried into the SCR entrance flue of the coal fired power plant boilers; (5) to obtain the desalted water back into the wet scrubber. The method combines the treatment of high chlorine desulfurization wastewater and the mercury pollution of flue gas, and achieves the purpose of desulfurization and wastewater treatment, and realizes the treatment of mercury in coal-fired flue gas.

【技术实现步骤摘要】
一种电解法处理高氯脱硫废水并用于烟气汞污染治理方法及系统
本专利技术属于废水处理
，具体涉及一种电解法处理高氯脱硫废水并用于烟气汞污染治理方法及系统。
技术介绍
燃煤电厂湿法烟气脱硫系统(WFGD)排放大量废水，该废水呈弱酸性，含有大量悬浮物、石膏颗粒、二氧化硅及氢氧化物等，并富集了大量重金属离子及氯、氟、硫酸根离子等，废水处理和再利用难度较大。为了维持脱硫系统安全稳定运行、保证石膏产品质量和保证脱硫效率，需要控制浆液中C1-浓度，一般要求低于20g/L，因此需定期排放大量废水，导致脱硫系统用水量增加。目前，国内外发电厂对脱硫废水一般进行如下几种处理方式：1)通过中和、沉淀、絮凝、澄清、氧化等方法处理，浓缩后与脱硫副产品石膏混合后排至灰场；2)通过电除尘器与空气预热器之间的烟道蒸发；3)采用单独的废水处理系统处理后排放或回用；4)电渗析或反渗透处理后回用部分废水；5)采用多效蒸发、膜蒸馏和分子蒸馏等技术；6)此外还有流化床法、膜分离法、离子交换法和电絮凝法等。然而这些方法都有一定的弊端，如电渗析或反渗透无法解决脱硫废水氯离子含量过高，有机物等杂质多等问题，且会导致膜污堵频繁。多效蒸发、膜蒸馏和分子蒸馏等技术，通过含氯盐类结晶去除氯离子，但其蒸发过程对设备材质的要求较高，且能耗比较大。随着对环保的重视，燃煤烟气汞污染问题已经引起了全世界范围内的广泛关注。我国《火电厂大气污染物排放标准》(GB13223－2011)中规定我国火电厂汞及其化合物的排放限值为0.03mg/m3。燃煤烟气中汞的存在形式主要有3种：氧化态(Hg2+),颗粒态汞(Hgp)和单质态汞(Hg0)。Hg2+易溶于水,用现有的湿法脱硫装置可吸收烟气中80％～90％的Hg2+；Hgp吸附在烟气中的飞灰上,可以通过除尘设备脱除；Hg0具有较高的蒸汽压且难溶于水，除尘设备和湿式脱硫设备很难将其直接捕获。如何有效地把烟气中的Hg0转化为Hg2+和HgP，利用现有除尘设备和湿法脱硫装置脱除，成为脱汞技术开发的突破点。研究发现，氧化性气氛下，燃煤烟气中氯含量越高，烟气中Hg0转化为Hg2+的比例越高，即烟气中氯元素能促进烟气中汞的氧化，有利于利用现有污染控制装置协同脱除烟气中的汞。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术的上述缺陷，提供了一种电解法处理高氯脱硫废水并用于烟气汞污染治理方法及系统，其特征在于，该方法及系统包括以下步骤：(1)对高氯脱硫废水进行预处理；(2)将预处理后的高氯脱硫废水泵入电解装置的阳极室内，同时将浓度为0.5mol/L的氢氧化钠溶液泵入电解装置的阴极室内，之后向电解装置中通入直流电并控制电流为3A；电解过程中，通过鼓泡反应器将空气通入阴极室内的阴极板附近，增加阴极板附近的溶解氧含量，并发生还原反应生成水；在阳极室的阳极板处发生氧化反应产生氯气，阳极室内获得脱盐水；(3)产生的氯气依次通过饱和食盐水和无水氯化钙以除去氯气中的HCl以及水分，净化后的氯气通入氯气液化器进行液化储存备用；(4)将步骤(3)中储存的氯气通过压缩空气携带导入到燃煤电站锅炉的SCR系统入口烟道，对烟气中的单质态汞进行氧化，氯元素与烟气中汞的均相氧化反应：Hg+Cl+M＝HgCl+M；Hg+HOCl＝HgCl+OH；HgCl+Cl2＝HgCl2+Cl；HgCl+HCl＝HgCl2+H；其中，Hg首先是被HOCl和Cl氧化生成HgCl，HgCl接着在Cl2和HCl的作用下被氧化成HgCl2，即汞的主要氧化路径为Hg→HgCl→HgCl2；(5)步骤(2)获得的脱盐水作为回流水回流到湿式洗涤器中。步骤(1)中所述的预处理为“pH调节+混合絮凝+澄清沉淀”预处理，具体步骤如下：(a)将高氯脱硫废水泵入中和箱中，添加0.5mol/L的NaOH溶液，调节pH值至8-9；(b)中和后的废水进入混合箱中，并投加三巯基三唪钠盐，投加量为7.5mg/L；(c)混合后的废水进入絮凝箱中，并投加硫酸氯铁和聚丙烯酰胺，投加量分别为25mg/L、2.5mg/L，进行絮凝；(d)絮凝后的废水溢流进入斜板澄清器，上清液泵入电解池的阳极室内进行电解处理。步骤(2)中所述电解装置为带阳离子交换膜的双室电解池，其中，阳极室设有阳极板，阳极板为钌系涂层钛电极；阴极室设有阴极板，阴极板为ODC微孔氧催化电极；所述阳极板和阴极板的间距可调。步骤(2)中所述电解装置采用多对阳极板与多对阴极板并联的方式，以提高处理效率。一种电解法处理高氯脱硫废水并用于烟气汞污染治理的系统，其特征在于，该系统包括燃煤电站锅炉、SCR系统、除尘设备、引风机、湿式洗涤器、烟囱、中和箱、混合箱、絮凝箱、斜板澄清器、电解装置、鼓泡反应器、空压机、压缩空气气源、氯气液化器；其中，所述湿式洗涤器通过管路与中和箱相连，中和箱与混合箱、絮凝箱依次相连，絮凝箱与斜板澄清器相连，斜板澄清器的溢流泵入电解装置的阳极室内；空压机的空气通过鼓泡反应器通入电解装置阴极室内的阴极板附近；电解装置的阳极室与湿式洗涤器相连，电解后的脱盐水作为回流水回流到湿式洗涤器中，用作湿式洗涤的用水；电解过程中阳极室的阳极板处产生的氯气净化后通入氯气液化器，通过来自压缩空气气源的压缩空气携带导入到燃煤电站锅炉的SCR系统的入口烟道。本专利技术的原理如下：对电解池通电后，通过溶液中的氯离子的氧化反应，形成分子氯，作为一种气体在电解池的阳极板逸出，氧化反应的过程如下：2Cl-(aq)-2e-＝Cl2(g)E0＝1.36V阴极发生还原反应，过程如下：O2(g)+4H+(aq)+4e-＝2H2OE0＝1.23V阳极电解产生的氯气回收后通入燃煤锅炉的SCR烟道入口，对烟气中的单质态汞进行氧化，氯元素与烟气中汞的均相氧化反应：Hg+Cl+M＝HgCl+M；Hg+HOCl＝HgCl+OH；HgCl+Cl2＝HgCl2+Cl；HgCl+HCl＝HgCl2+H；其中，Hg首先是被HOCl和Cl氧化生成HgCl，HgCl接着在Cl2和HCl的作用下被氧化成HgCl2，即汞的主要氧化路径为Hg→HgCl→HgCl2。本专利技术的有益技术效果：1、本方法烟气处理过程中使用的湿式洗涤器可以使用抗腐蚀性较小的材料，可减少电厂设备开支；2、本方法采用耗氧阴极技术，阴极不产生氢气，降低了阴极的放电电位，电耗减少明显，有显著的经济效益；3、本专利技术将阳极电解产生的氯气回用喷至电厂的SCR系统入口烟道，氯气的存在能强化SCR催化剂对汞氧化的效果，促进单质汞的氧化，继而在湿法烟气中脱除烟气中的氧化态汞；4、本方法减少了脱硫废水的排放，并实现了脱硫废水的资源化利用；5、本方法可以实现电厂的自产自销，降低生产成本，并促进利用现有污染物控制装置实现对汞排放的控制，环保又经济；6、其电解系统原理简单，可以将在原有基础上改造，且改造成本低。附图说明图1是本专利技术的电解法处理高氯脱硫废水并用于烟气汞污染治理系统示意图。具体实施方式本专利技术提供了一种电解法处理高氯脱硫废水并用于烟气汞污染治理方法及系统，下面结合附图和实施例对本专利技术进一步说明，实施例的内容不作为对本专利技术的保护范围的限制。如图1所示，一种电解法处理高氯脱硫废水并用于烟气汞污染治理系统包括：燃煤电站锅炉1、SCR系统2、除尘设备3、引风机4、湿式洗涤器5、烟囱6、中本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电解法处理高氯脱硫废水并用于烟气汞污染治理方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)对高氯脱硫废水进行预处理；(2)将预处理后的高氯脱硫废水泵入电解装置的阳极室内，同时将浓度为0.5mol/L的氢氧化钠溶液泵入电解装置的阴极室内，向电解装置中通入直流电并控制电流为3A；电解过程中，通过鼓泡反应器将空气通入阴极室内的阴极板附近，增加阴极板附近的溶解氧含量，并发生还原反应生成水；在阳极室的阳极板处发生氧化反应产生氯气，阳极室内获得脱盐水；(3)产生的氯气依次通过饱和食盐水和无水氯化钙以除去氯气中的HCl以及水分，净化后的氯气通入氯气液化器进行液化储存备用；(4)将步骤(3)中储存的氯气通过压缩空气携带导入到燃煤电站锅炉的SCR系统入口烟道，对烟气中的单质态汞进行氧化，氯元素与烟气中的汞发生均相氧化反应：Hg+Cl+M＝HgCl+M；Hg+HOCl＝HgCl+OH；HgCl+Cl

【技术特征摘要】
1.一种电解法处理高氯脱硫废水并用于烟气汞污染治理方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)对高氯脱硫废水进行预处理；(2)将预处理后的高氯脱硫废水泵入电解装置的阳极室内，同时将浓度为0.5mol/L的氢氧化钠溶液泵入电解装置的阴极室内，向电解装置中通入直流电并控制电流为3A；电解过程中，通过鼓泡反应器将空气通入阴极室内的阴极板附近，增加阴极板附近的溶解氧含量，并发生还原反应生成水；在阳极室的阳极板处发生氧化反应产生氯气，阳极室内获得脱盐水；(3)产生的氯气依次通过饱和食盐水和无水氯化钙以除去氯气中的HCl以及水分，净化后的氯气通入氯气液化器进行液化储存备用；(4)将步骤(3)中储存的氯气通过压缩空气携带导入到燃煤电站锅炉的SCR系统入口烟道，对烟气中的单质态汞进行氧化，氯元素与烟气中的汞发生均相氧化反应：Hg+Cl+M＝HgCl+M；Hg+HOCl＝HgCl+OH；HgCl+Cl2＝HgCl2+Cl；HgCl+HCl＝HgCl2+H；其中，Hg首先是被HOCl和Cl氧化生成HgCl，HgCl接着在Cl2和HCl的作用下被氧化成HgCl2，即汞的主要氧化路径为Hg→HgCl→HgCl2；(5)步骤(2)获得的脱盐水作为回流水回流到湿式洗涤器中。2.根据权利要求1所述的一种电解法处理高氯脱硫废水并用于烟气汞污染治理方法，其特征在于，步骤(1)中所述的预处理为pH调节+混合絮凝+澄清沉淀，具体步骤如下：(a)将高氯脱硫废水泵入中和箱中，添加0.5mol/L的NaOH溶液，调节pH值至8-9；(b)中和后的废水进入混合箱中...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘松涛，梅玉倩，陈传敏，张智博，黄陈，曹强，周达海，
申请(专利权)人：华北电力大学保定，
类型：发明
国别省市：河北,13