CN106587446A - 一种电厂脱硫废水脱氯化物方法 - Google Patents

一种电厂脱硫废水脱氯化物方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种电厂脱硫废水脱氯化物的装置。本申请依次包括预处理装置、电渗析装置、双极膜装置；预处理装置依次设置有自然沉降池、管式过滤装置和稀释槽；电渗析装置包括一二价阳离子分离装置和一二价阴离子分离装置；在电渗析装置的出口分成三路，第一路为硫酸钙的残液，再回到脱硫***；第二路为氯化钙溶液管路，与蒸发***连接；第三路为氯化钠溶液管路，与双极膜装置进口连接。本申请的优点实现低能耗、清洁、环保、高效的效果。

Description

一种电厂脱硫废水脱氯化物方法
技术领域
本发明属于水处理技术领域，具体涉及一种电厂脱硫废水脱氯化物方法。
技术背景
发展，水资源问题，尤其是水资源短缺与经济社会发展的矛盾已经充分暴露出来。全国平均每年因旱受灾的面积约4亿亩。正常年份全国灌区每年缺水300亿立方米，城市缺水60亿立方米。在缺水的同时，还存在着严重的用水浪费，全国农业灌溉用水利用系数大多只有0.4，而很多国家已达到0.7～0.8；我国工业万元产值用水量为103立方米，是发达国家的10～20倍，水的重复利用率我国为50％左右，而发达国家为85％以上。低效率的用水导致大量的废污水排放，目前全国年废污水排放总量已达620亿m3，大部分未经处理直接排入江、河、湖、库，使我国江河流域普遍受到污染，且呈发展趋势。我国每年因水污染造成的经济损失占到GDP的1.5％-3.0％。节约用水、清洁生产，对于我国的经济的持续发展具有重要的战略意义。
火力发电行业的用水量位列五个高用水行业(火力发电、纺织、造纸、钢铁和石油化工)之首，其用水量占全国工业用水总量的50％以上。根据原国家经贸委主持制定的《工业节水“十二五”规划》，全国用水总量控制在6350亿立方米以内，全国万元GDP用水量降低到105立方米以下，比2010年下降30％；万元工业增加值用水量降低到63立方米，比2010年降低30％以上；
废水零排放(Zero Liquid Discharge，简称ZLD)，是自1970年代以来首先由经济发达国家提出、研究和应用的，目前仍在不断进步着的一项综合性应用技术。ZLD一般是指工厂的用水除蒸发、风吹等自然损失以外，全部(通过各种处理)在厂内循环使用，不向外排放任何废水，水循环***中积累的盐类通过蒸发、结晶以固体形式排出。因为火电厂耗水量大，且有大量的余(废)热可供利用，因而ZLD的主要应用领域是火力发电厂。我国电力行业自“九五”(1995-2000)开始。在水资源紧缺和水污染形势的日益严重的形势迫使下开始投入力量进行ZLD的试验研究，并开始在火电厂中实际应用。到目前为止，已有十余家火电厂实施了不同方式的ZLD，基本上都是以处理和回用循环水排水为主要内容。从已经投入运行的ZLD***的运行效果来看.均能取得较好的节水效果，有的电厂确能因此而做到不排放任何废水。然而，和国际先进水平相比，我国现有的和在建的ZLD***在设计合理性、运行稳定性、运行效果等方面均存在较大的差距。同时也还存在一些有待改进的问题。
目前火电厂的高含盐废水主要有树脂再生酸、碱废水和脱硫废水，最常用的做法是将高含盐废水用于灰库搅拌和煤场喷淋，但这又会影响灰渣的回用质量和煤场及输煤***的喷淋运行。事实上该种回用方式并未从根本上解决高含盐废水的回用问题，只是转嫁给其他***。
尽管国内各电厂脱硫水质各异，但总体看来具有以下特点：1)呈弱酸性；2)重金属含量高；3)矿化度高，氯离子高，加速了腐蚀速度；4)含有大量生垢离子，采出水中含有SO42-、CO3-、Ca2+、Mg2+、Ba2+等易成垢离子；5)悬浮物含量高、颗粒细小。
对于电厂脱硫废水，一般呈酸性(pH4～6)，悬浮物在9000～12700mg/L，一般含汞、铅、镍、锌等重金属以及砷、氟等非金属污染物。由于脱硫废水属弱酸性，故许多重金属离子有良好的溶解性。所以，脱硫废水的处理主要是以化学、机械方法分离重金属和其它可沉淀的物质，如氟化物、亚硫酸盐和硫酸盐。
对于电厂的脱硫液而言，随着循环次数的增加，脱硫液中的氯化物含量越来越高，以至于对脱硫设备的腐蚀越来越严重。所以只能把脱硫液排出，成为脱硫废液，目前常规的方法，对脱硫废液进行软化后，再浓缩后蒸发，以达到零排目的，但整个过程费用与能耗都很高。
我们的目的是通过把脱硫废液中的氯化物进行脱除后，让脱硫废液可以重新回到脱硫***，以达到降低脱硫废液的处理成本。
发明内容
本发明的主要目的是开发一种可对含0.5-3％的氯化物的脱硫废液进行脱除氯化物至0.4％以下，可主脱硫废进行回用的一种方法。
本发明通过下述技术方案得以实现的：
一种电厂脱硫废水脱氯化物方法，其特征在于包括下述步骤：
(1)预处理：将废水泵入预处理装置，预处理装置包括自然沉降和管式过滤、以及用水进行稀释过程；自然沉降的过程在行业内为一般的技术，只要将料液中不溶物沉降，达到初步去除目的；
(2)电渗析处理：将稀释之后的料液泵入电渗析装置，电渗析装置中包括一二价阳离子分离过程和一二价阴离子分离过程；经电渗析处理后的料液分成三部分液体：第一部分为氯化物含量0.1-0.5％、少部分硫酸钙的残留液回到脱硫***；第二部分为氯化钙溶液，进蒸发***，成固体盐，蒸馏水回用；第三部分为氯化钠溶液，进入下一步处理；
(3)双极膜处理：将步骤(2)中的第三部分氯化钠溶液进入双极膜处理装置，分别产生盐酸和氢氧化钠溶液进行回收利用，对电厂的树脂进行再生。
作为优选，上述一种电厂脱硫废水脱氯化物方法的步骤(1)中管式过滤采用四氟乙稀中空纤维超滤膜进行过程，中空纤维的直径为0.5-2mm，过滤孔径为0.1-5微米；用水稀释为加原脱硫液体积的20-50％的自来水进行稀释。
作为优选，上述一种电厂脱硫废水脱氯化物方法的步骤(2)中电渗析控制每对膜的分电压为0.1-0.5V，电流密度为10-30mA，膜面流速为2-5cm/s，操作温度为15-35℃。
作为优选，上述一种电厂脱硫废水脱氯化物方法的步骤(3)中双极膜处理装置中采用全氟磺酸极膜、ACM阻酸专用阴膜、CMB阻碱专用阳膜所组成的三隔室双极膜装置；双极膜装置控制每组膜的分电压为1.1-2.5V，电流密度为30-50mA，膜面流速为3-6cm/s，操作温度为25-40℃；生成盐酸的浓度控制在1-10％，生成氢氧化碱的浓度控制在1-15％。
在本发明中，由于电厂所产生的废水所具有的特性是区别于其他行业的料液的成份，所以处理的过程、操作参数等都需要发明人的仔细分析、综合比较后所得出的合理区间，否则无法实现本发明的目的。本发明的整个过程包括预处理、一二价分离电渗析、双极膜等过程。脱硫废液经自然沉降、管式过滤后，进入稀释池，加水稀释。稀释后的脱硫废液用一二价分离电渗析进行分离，分别分成三路液体，一路为氯化物含量0.1-0.5％的残留液回到脱硫***；另一路为氯化钙溶液，进蒸发***，成固体盐，蒸馏水回用；最后一路为氯化钠溶液，进双极膜***。进入双极膜***的氯化钠溶液生成的盐酸与氢氧化钠，分别用于电厂的树脂再生。在本发明中，其中沉淀是利用重力进行自然沉降，过滤采用四氟乙稀中空超滤膜进行过程，中空纤维的直径为0.5-2mm，过滤孔径为0.1-5微米。加水稀释为加原脱硫液体积的20-50％的自来水进行稀释。所述的一二价分离电渗析***，采用北京廷公司生产的CSO一二价分离阳与ASA一二价分离阴组成的电渗析装置，可对氯化物进行有效的脱除。电渗析控制每对膜的分电压为0.1-0.5V，电流密度为10-30mA，膜面流速为2-5cm/s，操作温度为15-35℃。所述的双极膜***，是指采用北京廷公司生产的BP-1双极膜，全氟磺酸极膜、ACM阻酸专用阴膜、CMB阻碱专用阳膜所组成的三隔室双极膜***。双极膜***控制每组膜的分电压为1.1-2.5V，电流密度为30-50mA，膜面流速为3-6cm/s，操作温度为25-40℃。生成酸的浓度控制在1-10％，生成碱的浓度控制在1-15％。
有益效果：本发明通过把脱硫废液中的氯化物进行脱除后，让脱硫废液可以重新回到脱硫***，以达到降低脱硫废液的处理成本，实现低能耗、清洁、环保、高效的效果。
附图说明
图1本发明实施的流程示意图
具体实施方式
下面结合附图，对本发明的实施作具体说明：
实施例1
根据图1所示示意图，一股钙离子含量为9000mg/L，硫酸根含量为2000mg/L，氯离子含量为25000mg/L的脱硫废液进入我们的电厂脱硫废水脱氯化物***。脱硫废液经自然沉降、管式过滤后，进入稀释池，加水稀释。稀释后的脱硫废液用一二价分离电渗析进行分离，分别分成三路液体，一路为氯化物含量0.4％的残留液回到脱硫***；另一路为氯化钙溶液，进蒸发***，成固体盐，蒸馏水回用；最后一路为氯化钠溶液，进双极膜***。进入双极膜***的氯化钠溶液生成的盐酸与氢氧化钠，分别用于电厂的树脂再生。
其中沉淀是利用重力进行自然沉降，过滤采用四氟乙稀中空超滤膜进行过程，中空纤维的直径为1mm，过滤孔径为0.5微米。加水稀释为加原脱硫液体积的30％的自来水进行稀释。
一二价分离电渗析***，采用北京廷公司生产的CSO一二价分离阳与ASA一二价分离阴组成的电渗析装置，可对氯化物进行有效的脱除。电渗析控制每对膜的分电压为0.4V，电流密度为30mA，膜面流速为5cm/s，操作温度为30℃。
双极膜***，是指采用北京廷公司生产的BP-1双极膜，全氟磺酸极膜、ACM阻酸专用阴膜、CMB阻碱专用阳膜所组成的三隔室双极膜***。双极膜***控制每组膜的分电压为1.8V，电流密度为45mA，膜面流速为5cm/s，操作温度为35℃。生成酸的浓度控制在4％，生成碱的浓度控制在5％。
实施例2
根据图1所示示意图，一股钙离子含量为6000mg/L，硫酸根含量为3000mg/L，氯离子含量为22000mg/L的脱硫废液进入我们的电厂脱硫废水脱氯化物***。脱硫废液经自然沉降、管式过滤后，进入稀释池，加水稀释。稀释后的脱硫废液用一二价分离电渗析进行分离，分别分成三路液体，一路为氯化物含量0.3％的残留液回到脱硫***；另一路为氯化钙溶液，进蒸发***，成固体盐，蒸馏水回用；最后一路为氯化钠溶液，进双极膜***。进入双极膜***的氯化钠溶液生成的盐酸与氢氧化钠，分别用于电厂的树脂再生。
其中沉淀是利用重力进行自然沉降，过滤采用四氟乙稀中空超滤膜进行过程，中空纤维的直径为1.2mm，过滤孔径为0.45微米。加水稀释为加原脱硫液体积的20％的自来水进行稀释。
一二价分离电渗析***，采用北京廷公司生产的CSO一二价分离阳与ASA一二价分离阴组成的电渗析装置，可对氯化物进行有效的脱除。电渗析控制每对膜的分电压为0.5V，电流密度为35mA，膜面流速为5cm/s，操作温度为30℃。
双极膜***，是指采用北京廷公司生产的BP-1双极膜，全氟磺酸极膜、ACM阻酸专用阴膜、CMB阻碱专用阳膜所组成的三隔室双极膜***。双极膜***控制每组膜的分电压为1.9V，电流密度为50mA，膜面流速为5cm/s，操作温度为35℃。生成酸的浓度控制在4％，生成碱的浓度控制在5％。
在本发明中，选择合适的膜非常重要，同时对于各操作参数的控制也是关键所在，如果选择不妥当的操作参数，则无法实现经济运行，也不利于更大范围的推广应用。在预处理过程中，考虑到电厂废水的特性，所以采用沉降与微孔过滤相结合的工艺，可以减轻后期处理设备的成本或使用寿命，虽然看似增加了前期投入成本，在经长期的运行之后，这种前期投入的成本完全可以回收，预处理设备的反冲洗等也较为方便，更换成本较低等优点。对于后面阶段的离子膜的使用与操作参数选择，也是发明人经长期比较后所得出的合理选择。更多是考虑到电厂废液的特性所作出的选择。同样，对于双极膜更是使用中需要结合料液的成本等因素，以膜装置的装配方式。
经本发明***进行处理，电厂在废水处理中成本大幅下降，单纯从能耗来看，大约可以节省35％左右，而且所产生的酸、碱可以再次使用，经济价值也有较大的提高，从原来的纯粹投入处理变成现在少量投入处理完成的效果，而且整体环保效果也有大的改善。目前，本发明经多家电厂使用，反馈信息良好。

Claims (4)

1.一种电厂脱硫废水脱氯化物方法，其特征在于包括下述步骤：
(1)预处理：将废水泵入预处理装置，预处理装置包括自然沉降和管式过滤、以及用水进行稀释过程；
(2)电渗析处理：将稀释之后的料液泵入电渗析装置，电渗析装置中包括一二价阳离子分离过程和一二价阴离子分离过程；经电渗析处理后的料液分成三部分液体：第一部分为氯化物含量0.1-0.5％、少部分硫酸钙的残留液回到脱硫***；第二部分为氯化钙溶液，进蒸发***，成固体盐，蒸馏水回用；第三部分为氯化钠溶液，进入下一步处理；
(3)双极膜处理：将步骤(2)中的第三部分氯化钠溶液进入双极膜处理装置，分别产生盐酸和氢氧化钠溶液进行回收利用，对电厂的树脂进行再生。
2.根据权利要求1所述的一种电厂脱硫废水脱氯化物方法，其特征在于：步骤(1)中管式过滤采用四氟乙稀中空纤维超滤膜进行过程，中空纤维的直径为0.5-2mm，过滤孔径为0.1-5微米；用水稀释为加原脱硫液体积的20-50％的自来水进行稀释。
3.根据权利要求1所述的一种电厂脱硫废水脱氯化物方法，其特征在于：步骤(2)中电渗析控制每对膜的分电压为0.1-0.5V，电流密度为10-30mA，膜面流速为2-5cm/s，操作温度为15-35℃。
4.根据权利要求1所述的一种电厂脱硫废水脱氯化物方法，其特征在于：步骤(3)中双极膜处理装置中采用全氟磺酸极膜、ACM阻酸专用阴膜、CMB阻碱专用阳膜所组成的三隔室双极膜装置；双极膜装置控制每组膜的分电压为1.1-2.5V，电流密度为30-50mA，膜面流速为3-6cm/s，操作温度为25-40℃；生成盐酸的浓度控制在1-10％，生成氢氧化碱的浓度控制在1-15％。
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