本发明专利技术涉及一种用于焦化废水的高效电渗析脱盐装置与方法，包括改性低渗透抗污染离子交换膜、低析氢析氧过电位的耐腐蚀钛基涂层电极、防水渗漏防漏电隔板，以及适用于焦化废水脱盐的电渗析过程控制系统，通过系统集成和优化，构建适用于焦化废水脱盐的高效电渗析装置。所述方法是把高效电渗析装置用于焦化废水的深度处理与脱盐，其中淡水通过多级脱盐使经预处理后的焦化废水达到工业回用水标准，淡水回收率大于85％；浓水经过循环浓缩使其排放量小于15％，且可达标排放，系统运行稳定。本发明专利技术解决了采用常规膜技术处理焦化废水存在的淡水回收率低、浓水排放量大、膜污染严重、难以长期稳定运行等问题，可促进电渗析技术在焦化废水深度处理与脱盐的工程化应用。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术涉及，包括改性低渗透抗污染离子交换膜、低析氢析氧过电位的耐腐蚀钛基涂层电极、防水渗漏防漏电隔板，以及适用于焦化废水脱盐的电渗析过程控制系统，通过系统集成和优化，构建适用于焦化废水脱盐的高效电渗析装置。所述方法是把高效电渗析装置用于焦化废水的深度处理与脱盐，其中淡水通过多级脱盐使经预处理后的焦化废水达到工业回用水标准，淡水回收率大于85％；浓水经过循环浓缩使其排放量小于15％，且可达标排放，系统运行稳定。本专利技术解决了采用常规膜技术处理焦化废水存在的淡水回收率低、浓水排放量大、膜污染严重、难以长期稳定运行等问题，可促进电渗析技术在焦化废水深度处理与脱盐的工程化应用。【专利说明】
本专利技术涉及焦化废水脱盐方法及设备领域，具体地，本专利技术涉及用于焦化废水的高效电渗析脱盐装置与方法。
技术介绍
焦化废水是煤制焦炭、煤气净化及焦化产品回收过程中产生的废水，废水排放量大，水质成分复杂，除了氨、氰、硫氰根等无机污染物外，还含有酚、油类、萘、吡啶、喹啉、蒽等杂环及多环芳香族化合物(PAHs)。这种废水毒性大且具有“三致”作用。因此焦化废水的大量排放，不但对环境造成严重污染，同时也直接威胁到人类的健康。 焦化废水主要采用沉淀过滤、混凝/絮凝、萃取、生物法、催化氧化等一系列处理，其目标是实现废水达标排放。这种达标外排焦化废水中还含有少量难降解有机物、微生物、胶体、颗粒悬浮物、Ca2+和Mg2+及其他高价离子、可溶性无机盐等，其特点是含盐量高、污染物以总含盐量为主，通常在5000mg/L左右甚至更高。为了实现这种废水的深度处理与回用，有采用超滤-反渗透双膜法处理，但存在淡水回收率低(大约60% -70% )，大量浓水(30% -40% )外排会造成环境污染。采用蒸发浓缩进一步处理大量的反渗透浓水，也存在能耗高、设备腐蚀，蒸发固体残余废渣无法利用等问题。因此，需要进一步开发适用于焦化废水深度处理与脱盐回用的处理方法与装置。 电渗析是在直流电场的作用下，离子透过选择性离子交换膜而发生迀移，使带电离子从水溶液和其他不带电组分中分离出来的一种膜分离过程。该技术具有操作简便、能耗低、不污染环境等特点，已在苦咸水淡化、海水浓缩制盐、废水处理等方面起重要作用。 近年来，电渗析技术用于工业废水处理也受到重视，如唐艳和凌云(中国资源综合利用，2008，26(3):27-29)采用电渗析法处理氨氮废水，表明在电压为55V、进水流量为24L/h、氨氮废水进水电导率为2920 μ s/cm、氨氮浓度为534.59mg/L。处理结果为，出水室浓水和淡水各占19%和81%，浓水和淡水的电导率分别为14000 μ s/cm和11.8 μ s/cm，氨氮含量分别为2700mg/L和13mg/L。该电渗析装置处理后的氨氮废水达到排放标准，可以满足回用要求。 凌开成等(膜科学与技术，2002，22 (4):30-34)采用电渗析法处理L-谷氨酸废水，获得适宜的操作条件和描述电渗析器特性的经验模型。表明含L-谷氨酸浓度为0.001?0.02mol/L的废水，经电渗析分离处理后，淡水室中L-谷氨酸的浓度为5X 10_5mol/L，浓缩室中L-谷氨酸的浓度为0.05mol/L，达到了净化水质和回收L-谷氨酸的双重目的。 彭超和唐建华(水处理技术，2004, 30 (I): 19-21)报道采用电渗析处理溴化钠废水，表明初始浓度为1.6Wt%的溴化钠溶液可以脱盐至120mg/L的淡溶液和浓缩至15Wt%的浓溶液。 Gherasim等(Chemical Engineering Journal, 2014，256 (15): 324-334)研宄了从废水中去除和浓缩Pb2+离子的可行性，通过考察施加电位、溶液流速、温度和初始金属浓度等的影响，获得了优化电渗析工艺参数。表明电渗析技术可应用于去除废水中的Pb2+离子，产生淡水可达到外排标准。 Gain 等(Journal of Applied Electrochemistry, 2002, 32:969 - 975)报道了米用膜电解一电渗析耦合技术处理硝酸铵废水，其中氨可原位吹脱，产生的硝酸浓度达8mol/L，当进水浓度为I 一 8mol/L时，电渗析淡水中的硝酸铵小于3X 10_3mol/L。 Benvenuti 等(Separat1n and Purificat1n Technology, 2014, 129:106-112)探讨了电渗析技术用于电镀废水中镍的回收与脱盐，实现淡水和浓缩液回用。结果表明，电渗析产生淡水的电导率很低，可回用作冲洗水；浓缩液可返回电镀浴中，减少由于电镀过程中蒸发和抽提造成的溶液损失。 Cheikh 等(Chemical Engin eering and Processing: ProcessIntensificat1n, 2013，63:1-6)等探讨了电渗析与生物反应器结合用于废水脱氮的新技术，考察了电流密度、cr和so/—离子浓度等对电渗析脱氮过程的影响。发现共存的Cl-离子可降低N03_的电迀移速率，而SO 42_离子对其没有影响，并且成功建立了电渗析与生物反应器的耦合脱氮过程。 Costa 等(J.Braz.Chem.Soc., 2002, 13:540-547)评价了电渗析处理金属精炼废水的可行性，这种废水中的金属离子大多以络合阴离子形式存在，不同离子在电渗析过程中的脱除率有所不同。 与电渗析处理废水相关的专利技术专利也有一些报道，如中国科学院生态环境研宄中心吴光夏等(CN01144626.9)公开了一种浓淡水循环卷式电渗析器，其主要特点在于将电极夹在离子交换膜内制成特殊的膜堆电极，阴阳离子交换膜与绝缘隔网板制成淡水U形流道单元，以淡水集配水管为中心卷制成圆筒体的新型电渗析器，但目前还未见到市场化产品O 程幼学等(CN93223933.1)公开了涉及造纸废水处理装置，其特征是由若干个电渗析单元连接而组成，每个单元有阳极板、阴极室和电渗析槽，阳极板和阴极室挂于电渗析槽内，电渗析槽上有进出液口，阴极室由框架、阴极和阳离子交换膜层叠构成，框架的外层为阴极，阴极外面层叠阳离子交换膜。其实质是把常规电渗析技术用于造纸废水处理，但电渗析装置并没有明显改进。 彭昌盛和刘艳艳(CN200910015568.X)公开了涉及通过电解-电渗析联合技术实现含铜废水资源化的方法，将电解和电渗析技术集成实现铜的回收和水的回用。其特征是，把电解与电渗析两种技术进行耦合，发挥两种技术的优势。本专利技术的优点是能同时处理不同浓度的含铜废水，铜的回收率达95%以上，处理后的出水能够循环回用，具有显著的环境效益和经济效益。 潘咸丰等(CN94110704.3)公开了电渗析法处理含有机酸废水的方法及应用，其主要特点在于选择了有特定交联度的离子交换膜，该专利技术可用于处理高浓度的复合有机酸(酸浓度为3-15% )，废水中的酸含量可降低到0.05 - 0.3%，可以满足后续生化处理的要求。 徐晓军等(CN201110184509.2)公开了一种电渗析-高效蒸发处理矿冶废水膜过滤浓缩液的方法，用于冶金和矿山行业含重金属废水膜浓缩液的处理。其特征是，重金属矿本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于焦化废水的高效电渗析脱盐装置，其特征在于：所述装置包括改性低渗透抗污染离子交换膜(1)、低析氢析氧过电位的耐腐蚀钛基涂层电极(2)、防水渗漏防漏电隔板(3)，其中改性低渗透抗污染离子交换膜(1)包括阴离子交换膜和阳离子交换膜，分别与防水渗漏防漏电隔板(3)交替排列共同构成电渗析装置的淡室(4)和浓室(5)，其中分别通过淡水和浓水；所述低析氢析氧过电位的耐腐蚀钛基涂层电极(2)固定在极板框内，与相邻的防水渗漏防漏电隔板(3)和低渗透抗污染离子交换膜(1)共同构成极室(6)，其中循环通过极水；所述改性低渗透抗污染离子交换膜(1)、低析氢析氧过电位的耐腐蚀钛基涂层电极(2)、防水渗漏防漏电隔板(3)等与夹紧装置共同构成单个电渗析膜堆，膜堆中的淡室(4)、浓室(5)和极室(6)通过管路分别与淡水槽(7)和浓水槽(8)、极水槽(9)相连；所述电渗析膜堆通过电路、管路与稳压直流电源(10)、电渗析过程控制系统(11)、控制阀和在线传感器等共同构成高效电渗析脱盐装置。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：石绍渊，曹宏斌，李玉平，盛宇星，
申请(专利权)人：中国科学院过程工程研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。