基于电驱离子膜实现脱硫废液零排放的工艺装置及方法制造方法及图纸

一种基于电驱离子膜实现脱硫废液零排放的工艺装置及方法，属于废水处理领域。该装置包括脱硫废液澄清池、沉淀过滤设备、稀释罐、一多价离子分离电驱离子膜设备、均相浓缩电驱离子膜设备、双极膜电驱离子膜设备；该工艺方法包括：脱硫废液去除固体杂质；进入稀释罐进行稀释；用一多价离子分离电驱离子膜设备进行离子分离，得到的氯化钠在均相浓缩电驱离子膜设备进行浓缩；浓缩氯化钠进入双极膜电驱离子膜设备进行电解，得到氢氧化钠和盐酸。该方法基于电驱动离子膜技术进行脱硫废液的处理，达到了零排放的效果，具有成本低、工艺流程简单、处理物料大部分回收利用、无二次污染、能源消耗低和经济效益好的优点。

Device and method for realizing zero discharge of desulfurized waste liquid based on electric drive ion membrane

The utility model relates to a device and a method for realizing zero discharge of desulfurized waste liquid based on an electric drive ion membrane, belonging to the field of wastewater treatment. The device comprises a desulfurization waste water clarifier, sedimentation and filtration equipment, dilution tank, a multivalent ion separation electric drive equipment, homogeneous ion exchange membrane concentrated electric drive equipment, ion-exchange membrane bipolar membrane ionic membrane electric drive equipment; including the process: desulfurization waste liquid to remove solid impurities into the dilution tank; dilution; ion separation with a multivalent ion separation of ionic membrane electric drive equipment, the concentration of sodium chloride in homogeneous electric drive equipment of ionic membrane concentration; concentrated sodium chloride into bipolar membrane electric drive equipment of ion-exchange membrane electrolysis, by sodium hydroxide and hydrochloric acid. This method is based on the electric treatment of desulfurization waste liquid driven ion membrane technology, can achieve the zero discharge effect, has the advantages of low cost, simple process, most of materials recycling, no two pollution, low energy consumption and good economic advantages.

【技术实现步骤摘要】
基于电驱离子膜实现脱硫废液零排放的工艺装置及方法
本专利技术涉及一种废水处理领域，更具体地说是涉及一种基于电驱离子膜实现脱硫废液零排放的工艺装置及方法。
技术介绍
脱硫废液主要来自于锅炉烟气湿法脱硫(石灰法/双碱法)过程所排放的吸收废液，含有大量悬浮物、盐份，微量重金属、氟等污染物质，其典型水质如下表所示。表1脱硫废水典型水质传统的脱硫废水零排放工艺普遍采用的是脱硫废液直接进行处理的方法，即首先对废水进行预软化和过滤处理；然后将得到的软化水先经高压反渗透处理，淡水直接回用；最后浓水经浓缩设备(常见技术有碟管式反渗透和电驱动脱盐)浓缩处理后进行蒸发，蒸发产生的盐类则作为固体废物处理。可以看出传统工艺路线设备复杂，而且材质要求极高。吨水设备投资约合70-120万元，投资极高，行业阻力极大。而且软化药剂用量、脱盐系统电耗、蒸发蒸汽、电耗消耗极大，吨水成本高达60-120元。传统工艺每次只产生少量一次除盐水，却产出大量危险固体废物，处置成本高昂。综上所述，传统零排放工艺路线，尤其是预处理和后续蒸发部分导致投资、成本高昂，效益极差，因此很难赢得市场。所以必须对传零排放工艺做进一步改进，以降低处理能耗和简化运行维护操作。传统零排放工艺路线高耗低效的原因是单纯地采用了末端治理思路，而没有对脱硫零排放进行系统的需求分析。通过对湿法脱硫工艺进行分析：(1)湿法脱硫核心过程是利用氢氧化钙将二氧化硫转化成石膏固体沉淀，沉淀去除，脱硫料液中不存在离子累计和反应平衡抑制因素，因此可以持续进行而不需要排放废液。(2)由于煤炭中含有少量氯离子，燃烧过程中生成氯化氢气体，导致烟气中含有少量氯化氢气体。氯化氢气体在脱硫液吸收过程中转化成脱硫循环液中氯离子，并因脱硫液浓缩而不断累积。过高的氯离子浓度会造成设备腐蚀和脱硫率下降，因此为了保证氯离子浓度低于限制，必须从系统中排放一定量的废液，这就是脱硫废液。(3)通过上述分析，只要能从脱硫废液中分离脱除氯离子，保障脱硫液中氯离子浓度低于一定限制，即可实现脱硫废液零排放，这就是脱硫废液零排放的本质需求。(4)传统脱硫废液零排放工艺路线是基于简单的末端治理思路，针对脱硫废液的水量和水质进行分析拟定工艺，由于脱硫废液中含有高浓度钙镁例子、硫酸根、盐度，因而采用了软化-超滤-反渗透-蒸发工艺流程，将脱硫废液中所有离子转化为固体废物，水回收利用，工艺流程复杂，需要添加大量化学药剂，以及使用大量能源，不仅造成严重的二次污染，而且导致废液处理投资及处理成本极其高昂，经济及社会效益很差，无法适应企业及社会需求。
技术实现思路
为了克服现有脱硫废液处理技术的不足，本专利技术提出了一种基于电驱离子膜实现脱硫废液零排放的工艺装置及方法，该方法基于电驱动离子膜技术进行脱硫废液的处理，达到了零排放的效果，具有成本低、工艺流程简单、处理物料大部分回收利用、无二次污染、能源消耗低和经济效益好的优点。本专利技术的一种基于电驱离子膜实现脱硫废液零排放的工艺装置，包括脱硫废液澄清池、沉淀过滤设备、稀释罐、一多价离子分离电驱离子膜设备、均相浓缩电驱离子膜设备、双极膜电驱离子膜设备；脱硫废液澄清池通过载流管道与沉淀过滤设备连接，沉淀过滤设备通过载流管道与稀释罐连接，稀释罐通过载流管道与一多价离子分离电驱离子膜设备连接，一多价离子分离电驱离子膜设备通过载流管道分别与脱硫废液澄清池和均相浓缩电驱离子膜设备连接，均相浓缩电驱离子膜设备通过载流管道与双极膜电驱离子膜设备连接，双极膜电驱离子膜设备通过载流管道与脱硫废液澄清池连接；所述的沉淀过滤设备包括沉淀池和纤维过滤器，沉淀池与纤维过滤器连接；所述的一多价离子分离电驱离子膜设备为采用直流电场作为推动力，以一多价离子分离膜为分离介质，对一价离子和多价离子进行分离的过程；一多价离子离子分离膜是一种允许一价离子快速通过，而不允许多价离子通过的电驱离子膜。所述的均相浓缩电驱离子膜设备是直流电场作为推动力，以均相离子膜为分离介质，对溶液进行浓缩的工艺设备；均相离子膜是指通过化工合成方式生产的，离子基团在膜内均匀分布的离子交换膜，所述的双极膜电驱离子膜设备是指采用双极膜为介质，通过直流电解过程将氯化钠溶液转化成氢氧化钠和盐酸的工艺设备。双极膜是指一张离子膜两侧呈现不同离子属性，一侧为阳离子膜，另一侧是阴离子膜，在直流电场中双极膜会将水解离成氢氧根离子和氢离子。本专利技术的一种基于电驱离子膜实现脱硫废液零排放的工艺方法，采用上述装置，包括以下步骤：(1)自脱硫塔排出的脱硫废液进入脱硫废液澄清池，进行初步澄清，去除脱硫废液中累积的大量石膏，得到脱硫废液澄清液，脱硫废液澄清液进入沉淀过滤设备进行沉淀、过滤处理，去除脱硫废液中的悬浮固体，得到脱硫废液滤液；(2)脱硫废液滤液进入稀释罐中，向稀释罐中加入水，得到脱硫废液稀释液；其中，按流量比，脱硫废液清液∶水＝(20～25)∶100；(3)脱硫废液稀释液进入一多价离子分离电驱离子膜设备进行离子分离，通过分离得到硫酸钙和氯化钠；其中，硫酸钙通过载流管道进入脱硫废液澄清池；氯化钠浓度为(1.0～1.5)wt.％；(4)氯化钠进入均相浓缩电驱离子膜设备进行浓缩，浓缩后，得到浓缩氯化钠；浓缩氯化钠的浓度为(6～8)wt.％；(5)浓缩氯化钠进入双极膜电驱离子膜设备进行电解，电解后，得到氢氧化钠和盐酸，其中，氢氧化钠的浓度为(6～8)wt.％，盐酸的浓度为(6～8)wt.％；其中，氢氧化钠通过载流管道进入脱硫废液澄清池，实现脱硫废液碱度平衡，盐酸作为副产品回收。所述的步骤(1)中，所述的沉淀、过滤处理，具体为：脱硫废液澄清池的脱硫废液进入沉淀过滤设备中的沉淀池，进行沉淀，得到沉降物和脱硫上清液；脱硫上清液进入纤维过滤器进行过滤，去除脱硫上清液中的悬浮固体，得到脱硫废液滤液。所述的步骤(3)中，所述的离子分离，其一多价离子分离电驱离子膜设备的单段分离效率≥90％，通过三段串联，完成氯化钠和硫酸钙分离效率≥99.9％，出水氯化钠溶液中硫酸钙浓度≤10mg/L。所述的步骤(4)中，所述的浓缩采用两级浓缩，第一级浓缩由(1.0～1.5)wt.％到(4.0～4.5)wt.％，电流密度150～200A/m2，运行电压为0.9～1.1V；第二级由(4.0～4.5)wt.％浓缩到(6～8)wt.％，电流密度300～350A/m2，运行电压为0.75～0.9V。所述的步骤(5)中，所述的电解，其工艺参数为：在阳极侧得到氢氧化钠，阴极侧得到盐酸，电解电流密度600～1000A/m2，运行电压0.85～1.0V。本专利技术的一种电驱离子膜处理脱硫废液的工艺装置和方法，相比于现有技术，其有益效果为：第一、采用一多价离子分离电驱离子膜设备分离氯离子，不需要软化预处理和彻底脱盐，针对性解决本质需求，降低工艺投资、成本和风险；第二、通过双极膜电驱离子膜设备将氯化钠电解成氢氧化钠和盐酸，氢氧化钠回用至脱硫系统，实现闭路循环和资源化；第三、采用分盐和资源化，减少预处理和末端蒸发设备，大幅度降低设备投资和运行成本；第四、不需要预处理药剂和后端蒸发运行费用，同时生产酸碱，极大降低成本，产生效益；第五、投资及运行成本显著降低，同时产生副产品盐酸，解决了企业零排放成本高的问题，优势明显。附图说明图1为本专利技术电驱离子膜处理脱本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于电驱离子膜实现脱硫废液零排放的工艺装置，其特征在于，该基于电驱离子膜实现脱硫废液零排放的工艺装置包括脱硫废液澄清池、沉淀过滤设备、稀释罐、一多价离子分离电驱离子膜设备、均相浓缩电驱离子膜设备、双极膜电驱离子膜设备；脱硫废液澄清池通过载流管道与沉淀过滤设备连接，沉淀过滤设备通过载流管道与稀释罐连接，稀释罐通过载流管道与一多价离子分离电驱离子膜设备连接，一多价离子分离电驱离子膜设备通过载流管道分别与脱硫废液澄清池和均相浓缩电驱离子膜设备连接，均相浓缩电驱离子膜设备通过载流管道与双极膜电驱离子膜设备连接，双极膜电驱离子膜设备通过载流管道与脱硫废液澄清池连接。

【技术特征摘要】
1.一种基于电驱离子膜实现脱硫废液零排放的工艺装置，其特征在于，该基于电驱离子膜实现脱硫废液零排放的工艺装置包括脱硫废液澄清池、沉淀过滤设备、稀释罐、一多价离子分离电驱离子膜设备、均相浓缩电驱离子膜设备、双极膜电驱离子膜设备；脱硫废液澄清池通过载流管道与沉淀过滤设备连接，沉淀过滤设备通过载流管道与稀释罐连接，稀释罐通过载流管道与一多价离子分离电驱离子膜设备连接，一多价离子分离电驱离子膜设备通过载流管道分别与脱硫废液澄清池和均相浓缩电驱离子膜设备连接，均相浓缩电驱离子膜设备通过载流管道与双极膜电驱离子膜设备连接，双极膜电驱离子膜设备通过载流管道与脱硫废液澄清池连接。2.如权利要求1所述的基于电驱离子膜实现脱硫废液零排放的工艺装置，其特征在于，所述的沉淀过滤设备包括沉淀池和纤维过滤器，沉淀池与纤维过滤器连接。3.采用权利要求1所述的装置，实现脱硫废液零排放的工艺方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)自脱硫塔排出的脱硫废液进入脱硫废液澄清池，进行初步澄清，去除脱硫废液中累积的大量石膏，得到脱硫废液澄清液，脱硫废液澄清液进入沉淀过滤设备进行沉淀、过滤处理，去除脱硫废液中的悬浮固体，得到脱硫废液滤液；(2)脱硫废液滤液进入稀释罐中，向稀释罐中加入水，得到脱硫废液稀释液；其中，按流量比，脱硫废液清液∶水＝(20～25)∶100；(3)脱硫废液稀释液进入一多价离子分离电驱离子膜设备进行离子分离，通过分离得到硫酸钙和氯化钠；其中，硫酸钙通过载流管道进入脱硫废液澄清池；氯化钠浓度为(1.0～1.5)wt.％；(4)氯化钠进入均相浓缩电驱离子膜设备进行浓缩，浓缩后，得到浓缩氯化钠；浓缩氯化钠的浓...

【专利技术属性】
技术研发人员：王惠丰，耿琳，史克威，
申请(专利权)人：沈阳艾柏瑞环境科技有限公司，
类型：发明
国别省市：辽宁,21