公布日：2023.06.06
申請日：2023.03.17
分類號：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
本發(fā)明涉及一種脫硫廢水處理系統(tǒng)，包括：流動電極電吸附模塊，包括脫硫廢水進口、第一鹽水出口、第一流動電極出口和第一流動電極進口；容器，包括第一容器進口、第二容器進口、第一容器出口和第二容器出口，第一容器進口與第一流動電極出口相連，第一容器出口與第一流動電極進口相連；流動電極電滲析模塊，包括第二流動電極進口、第二鹽水出口和第二流動電極出口，第二流動電極進口與第二容器出口相連，第二流動電極出口與第二容器進口相連；雙極膜電滲析模塊，包括第二鹽水進口、淡化液出口、酸液出口和堿液出口，第二鹽水出口與第二鹽水進口相連。本發(fā)明的脫硫廢水處理系統(tǒng)能夠充分利用脫硫廢水中的離子鹽，且固廢產(chǎn)生量小，能夠節(jié)約能源。
權利要求書
1.一種脫硫廢水處理系統(tǒng)，其特征在于，包括：流動電極電吸附模塊(1)，其包括脫硫廢水進口(16)、第一鹽水出口(17)、第一流動電極出口(19)和第一流動電極進口(18)；容器(2)，其包括第一容器進口(21)、第二容器進口(23)、第一容器出口(22)和第二容器出口(24)，所述第一容器進口(21)與所述第一流動電極出口(19)相連，所述第一容器出口(22)與所述第一流動電極進口(18)相連；流動電極電滲析模塊(3)，其包括第二流動電極進口(35)、第二鹽水出口(36)和第二流動電極出口(37)，所述第二流動電極進口(35)與所述第二容器出口(24)相連，所述第二流動電極出口(37)與所述第二容器進口(23)相連；雙極膜電滲析模塊(4)，其包括第二鹽水進口(47)、淡化液出口(48)、酸液出口(49)和堿液出口(410)，所述第二鹽水出口(36)與所述第二鹽水進口(47)相連。
2.根據(jù)權利要求1所述的脫硫廢水處理系統(tǒng)，其特征在于，所述流動電極電吸附模塊(1)包括：外殼(11)；配水室(12)，其形成在所述外殼(11)的底部；陽極電吸附室(13)和陰極電吸附室(14)，其設置在所述外殼(11)內(nèi)并分別鋪設在所述外殼(11)的兩側，所述陽極電吸附室(13)與電源的正極相連，所述陰極電吸附室(14)與所述電源的負極相連，所述陽極電吸附室(13)和陰極電吸附室(14)與所述第一流動電極出口(19)相連通；多個脫鹽單元(15)，多個所述脫鹽單元(15)設置在所述陽極電吸附室(13)和陰極電吸附室(14)之間并彼此間隔開，所述脫鹽單元(15)的底部與所述配水室(12)相連通，所述脫鹽單元(15)的上端與所述第一鹽水出口(17)相連通。
3.根據(jù)權利要求2所述的脫硫廢水處理系統(tǒng)，其特征在于，所述脫鹽單元(15)朝向陽極電吸附室(13)一側的側壁包括層疊設置的至少兩塊第一透水隔板(152)和夾設在所述第一透水隔板(152)之間的第一單價選擇性陰離子交換膜(153)，所述脫鹽單元(15)朝向所述陰極電吸附室(14)的一側包括至少兩塊第一透水隔板(152)和夾設在所述第一透水隔板(152)之間的第一單價選擇性陽離子交換膜(154)，所述脫鹽單元(15)的朝向所述陽極電吸附室(13)一側的側壁和朝向所述陰極電吸附室(14)一側的側壁中間形成過水通道，所述過水通道的底部與所述配水室(12)相連通，所述過水通道的上端與所述第一鹽水出口(17)相連通。
4.根據(jù)權利要求2所述的脫硫廢水處理系統(tǒng)，其特征在于，所述陽極電吸附室(13)包括：第二透水隔板(131)，其設置在所述外殼(11)內(nèi)，適于將所述流動電極與脫硫廢水分隔開；金屬編織電極(132)，其設置在所述第二透水隔板(131)與所述外殼(11)之間，并鋪設在所述外殼(11)和/或所述第二透水隔板(131)上，適于與所述電源的正極相連接；流動電極，其形成在所述金屬編織電極(132)內(nèi)；所述陰極電吸附室(14)包括：第二透水隔板(131)，其設置在所述外殼(11)內(nèi)，適于將所述流動電極與脫硫廢水分隔開；金屬編織電極(132)，其設置在所述第二透水隔板(131)與所述外殼(11)之間，并鋪設在所述外殼(11)和/或所述第二透水隔板(131)上，適于與所述電源的負極相連接；流動電極，其形成在所述金屬編織電極(132)內(nèi)。
5.根據(jù)權利要求2所述的脫硫廢水處理系統(tǒng)，其特征在于，所述流動電極電吸附模塊(1)還包括：清洗口(111)，其穿過所述配水室(12)并與所述外殼(11)的內(nèi)部連通，所述清洗口(111)遠離所述外殼(11)的一側適于與清洗液相連；排污口(112)，其穿過所述配水室(12)并與所述外殼(11)的內(nèi)部連通。
6.根據(jù)權利要求1‑5中任一項所述的脫硫廢水處理系統(tǒng)，其特征在于，所述流動電極電滲析模塊(3)包括：第一陽極板(31)和第一陰極板(32)，所述第一陽極板(31)和第一陰極板(32)相互平行設置，所述第一陽極板(31)適于與電源的正極相連，所述第一陰極板(32)適于與電源的負極相連；至少一張第二陰離子交換膜(33)，其設置在所述第一陽極板(31)和所述第一陰極板(32)之間；至少一張第二陽離子交換膜(34)，其設置在所述第一陽極板(31)與所述第一陰極板(32)之間，并與所述第二陽離子交換膜(34)交錯設置，所述第二流動電極進口(35)形成在所述流動電極電滲析模塊(3)的進液端，并位于至少一組所述第二陰離子交換膜(33)和第二陽離子交換膜(34)之間，所述第二流動電極出口(37)形成在所述流動電極電滲析模塊(3)的出液端，并位于至少一組所述第二陰離子交換膜(33)與第二陽離子交換膜(34)之間，所述第二鹽水出口(36)形成在所述流動電極電滲析模塊(3)的出液端，并與所述第二流動電極出口(37)交錯設置。
7.根據(jù)權利要求1‑5中任一項所述的脫硫廢水處理系統(tǒng)，其特征在于，所述雙極膜電滲析模塊(4)包括依次設置并彼此間隔開的第二陽極板(41)、第一雙極膜(42)、第三陰離子交換膜(43)、第三陽離子交換膜(44)、第二雙極膜(45)和第二陰極板(46)，所述第二鹽水進口(47)形成在所述雙極膜電滲析模塊(4)的進液端并位于所述第三陰離子交換膜(43)和所述第三陽離子交換膜(44)之間，所述淡化液出口(48)形成在所述雙極膜電滲析模塊(4)的出液端并位于所述第三陰離子交換膜(43)和所述第三陽離子交換膜(44)之間，所述酸液出口(49)形成在所述雙極膜電滲析模塊(4)的出液端并位于所述第一雙極膜(42)與所述第三陰離子交換膜(43)之間，所述堿液出口(410)形成在所述雙極膜電滲析模塊(4)的出液端并位于所述第三陽離子交換膜(44)和所述第二雙極膜(45)之間。
8.根據(jù)權利要求7所述的脫硫廢水處理系統(tǒng)，其特征在于，所述脫硫廢水處理系統(tǒng)包括至少兩個雙極膜電滲析模塊(4)，定義相鄰的兩組雙極膜電滲析模塊(4)中接近所述流動電極電滲析模塊的一組雙極膜電滲析模塊(4)為第一雙極膜電滲析模塊(4)，另一組為第二雙極膜電滲析模塊(4)，所述第二雙極膜電滲析模塊(4)的第二鹽水進口(47)與第一雙極膜電滲析模塊(4)的淡化液出口(48)相連。
9.根據(jù)權利要求7所述的脫硫廢水處理系統(tǒng)，其特征在于，所述雙極膜電滲析模塊(4)還包括：酸儲罐，其與所述酸液出口(49)相連；堿儲罐，其與所述堿液出口(410)相連；淡鹽水儲罐，其與所述淡化液出口(48)相連。
10.根據(jù)權利要求1‑5中任一項所述的脫硫廢水處理系統(tǒng)，其特征在于，還包括沉降過濾模塊(5)，所述沉降過濾模塊(5)包括：反應室(51)，所述反應室(51)適于接收脫硫廢水，所述反應室(51)內(nèi)設置有攪拌裝置(52)，所述的攪拌裝置(52)外周套設有兩端敞口的導流筒(53)；沉降室(54)，其與所述反應室(51)連通，所述沉降室(54)內(nèi)通過至少一個縱向隔板分隔為相互連通的至少兩個沉降分區(qū)；過濾室(55)，其與所述沉降室(54)相連通，所述過濾室(55)內(nèi)設置有過濾裝置，所述過濾室(55)與所述流動電極電吸附模塊(1)的脫硫廢水進口(16)相連通。
11.根據(jù)權利要求10所述的脫硫廢水處理系統(tǒng)，其特征在于，所述堿液出口(410)與所述沉降過濾模塊(5)的反應室(51)相連；和/或，過濾室(55)與所述流動電極電吸附模塊(1)的脫硫廢水進口(16)通過第一管路相連，所述酸液出口(49)與所述第一管路相連。
12.根據(jù)權利要求10所述的脫硫廢水處理系統(tǒng)，其特征在于，還包括連接在所述過濾室(55)的出口與所述流動電極電吸附模塊(1)的脫硫廢水進口(16)之間的陶瓷微濾裝置(6)。
發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明要解決的技術問題在于克服現(xiàn)有技術中的脫硫廢水處理方法造成的如SO42‑、Ca2+、Na+和Cl‑的浪費、固廢產(chǎn)生量大，能耗高等缺陷，從而提供一種能夠充分地利用脫硫廢水中的SO42‑、Ca2+、Na+和Cl‑，、固廢產(chǎn)生量小、藥耗小且能耗低的脫硫廢水處理系統(tǒng)。
為了解決上述問題，本發(fā)明提供了一種脫硫廢水處理系統(tǒng)，包括流動電極電吸附模塊，其包括脫硫廢水進口、第一鹽水出口、第一流動電極出口和第一流動電極進口；容器，其包括第一容器進口、第二容器進口、第一容器出口和第二容器出口，第一容器進口與第一流動電極出口相連，第一容器出口與第一流動電極進口相連；流動電極電滲析模塊，其包括第二流動電極進口、第二鹽水出口和第二流動電極出口，第二流動電極進口與第二容器出口相連，第二流動電極出口與第二容器進口相連；雙極膜電滲析模塊，其包括第二鹽水進口、淡化液出口、酸液出口和堿液出口，第二鹽水出口與第二鹽水進口相連。
進一步地，流動電極電吸附模塊包括：
外殼；
配水室，其形成在外殼的底部；
陽極電吸附室和陰極電吸附室，其設置在外殼內(nèi)并分別鋪設在外殼的兩側，陽極電吸附室與電源的正極相連，陰極電吸附室與電源的負極相連，陽極電吸附室和陰極電吸附室與第一流動電極出口相連通；
多個脫鹽單元，多個脫鹽單元設置在陽極電吸附室和陰極電吸附室之間并彼此間隔開，脫鹽單元的底部與配水室相連通，脫鹽單元的上端與第一鹽水出口相連通。
進一步地，脫鹽單元朝向陽極電吸附室一側的側壁包括層疊設置的至少兩塊第一透水隔板和夾設在第一透水隔板之間的第一單價選擇性陰離子交換膜，脫鹽單元朝向陰極電吸附室的一側包括至少兩塊第一透水隔板和夾設在第一透水隔板之間的第一單價選擇性陽離子交換膜，脫鹽單元的朝向陽極電吸附室一側的側壁和朝向陰極電吸附室一側的側壁中間形成過水通道，過水通道的底部與配水室相連通，過水通道的上端與第一鹽水出口相連通。
進一步地，陽極電吸附室包括：
第二透水隔板，其設置在外殼內(nèi)，適于將流動電極與脫硫廢水分隔開；
金屬編織電極，其設置在第二透水隔板與外殼之間，并鋪設在外殼和/或第二透水隔板上，適于與電源的正極相連接；
流動電極，其形成在金屬編織電極內(nèi)；
陰極電吸附室包括：
第二透水隔板，其設置在外殼內(nèi)，適于將流動電極與脫硫廢水分隔開；
金屬編織電極，其設置在第二透水隔板與外殼之間，并鋪設在外殼和/或第二透水隔板上，適于與電源的負極相連接；
流動電極，其形成在金屬編織電極內(nèi)。
進一步地，流動電極電吸附模塊還包括：
清洗口，其穿過配水室并與外殼的內(nèi)部連通，清洗口遠離外殼的一側適于與清洗液相連；
排污口，其穿過所述配水室并與外殼的內(nèi)部連通。
進一步地，流動電極電滲析模塊包括：
第一陽極板和第一陰極板，第一陽極板和第一陰極板相互平行設置，第一陽極板適于與電源的正極相連，第一陰極板適于與電源的負極相連；
至少一張第二陽離子交換膜，其設置在第一陽極板和第一陰極板之間；
至少一張第二陰離子交換膜，其設置在第一陽極板與第一陰極板之間，并與第二陽離子交換膜交錯設置，第二流動電極進口形成在流動電極電滲析模塊的進液端，并位于至少一組第二陰離子交換膜和第二陽離子交換膜之間，第二流動電極出口形成在流動電極電滲析模塊的出液端，并位于至少一組第二陰離子交換膜與第二陽離子交換膜之間，第二鹽水出口形成在流動電極電滲析模塊的出液端，并與第二流動電極出口交錯設置。
進一步地，雙極膜電滲析模塊包括依次設置并彼此間隔開的第二陽極板、第一雙極膜、第三陰離子交換膜、第三陽離子交換膜、第二雙極膜和第二陰極板，第二鹽水進口形成在雙極膜電滲析模塊的進液端并位于第三陰離子交換膜和第三陽離子交換膜之間，淡化液出口形成在雙極膜電滲析模塊的出液端并位于第三陰離子交換膜和第三陽離子交換膜之間，酸液出口形成在雙極膜電滲析模塊的出液端并位于第一雙極膜與第三陰離子交換膜之間，堿液出口形成在雙極膜電滲析模塊的出液端并位于第三陽離子交換膜和第二雙極膜之間。
進一步地，脫硫廢水處理系統(tǒng)包括至少兩個雙極膜電滲析模塊，定義相鄰的兩組雙極膜電滲析模塊中接近流動電極電滲析模塊的一組雙極膜電滲析模塊為第一雙極膜電滲析模塊，另一組為第二雙極膜電滲析模塊，第二雙極膜電滲析模塊的第二鹽水進口與第一雙極膜電滲析模塊的淡化液出口相連。
進一步地，雙極膜電滲析模塊還包括：
酸儲罐，其與酸液出口相連；
堿儲罐，其與堿液出口相連；
淡鹽水儲罐，其與淡化液出口相連。
進一步地，脫硫廢水處理系統(tǒng)還包括沉降過濾模塊，沉降過濾模塊包括：
反應室，反應室適于接收脫硫廢水，反應室內(nèi)設置有攪拌裝置，的攪拌裝置外周套設有兩端敞口的導流筒；
沉降室，其與反應室連通，沉降室內(nèi)通過至少一個縱向隔板分隔為相互連通的至少兩個沉降分區(qū)；
過濾室，其與沉降室相連通，過濾室內(nèi)設置有過濾裝置，過濾室與流動電極電吸附模塊的脫硫廢水進口相連通。
進一步地，堿液出口與沉降過濾模塊的反應室相連；和/或，
過濾室與流動電極電吸附模塊的脫硫廢水進口通過第一管路相連，酸液出口與第一管路相連。
進一步地，脫硫廢水處理系統(tǒng)還包括連接在過濾室的出口與流動電極電吸附模塊的脫硫廢水進口之間的陶瓷微濾裝置。
本發(fā)明具有以下優(yōu)點：
本發(fā)明的脫離廢水處理系統(tǒng)包括流動電極電吸附模塊、容器、流動電極電滲析模塊和雙極膜電滲析模塊。流動電極電吸附模塊能夠接收脫硫廢水，通過其流動電極和脫鹽膜單元來選擇性吸附脫硫的廢水中的Na+和Cl‑，以生成保留有SO42‑和Ca2+的第一鹽水，第一鹽水能夠通過第一鹽水出口排出，以回用到脫硫工藝中，由此避免了SO42‑和Ca2+的浪費。一方面，本裝置通過單價選擇性離子交換膜與電吸附耦合，從而實現(xiàn)了分鹽‑脫鹽一體化，大大地提高能源利用率和物料利用率，另一方面，由于本發(fā)明的脫硫廢水處理系統(tǒng)無需對Ca2+進行沉淀，因此可以節(jié)約大量的藥劑如Ca(OH)2、CaCO3等，并減少了固廢的生成，從而節(jié)約了因處理固廢而產(chǎn)生的成本。
攜帶Na+和Cl‑的流動電極能夠通過第一流動電極出口進入到容器的第一容器進口中，再通過第一容器出口進入到流動電極電滲析模塊的第二流動電極進口中，流動電極電滲析模塊能夠脫去流動電極中的Na+和Cl‑，以對流動電極進行再生，并生成含有Na+和Cl‑的第二鹽水。再生后的流動電極能夠依次通過第二流動電極出口和第二容器進口回到容器中，以供流動電極電吸附模塊循環(huán)使用。
流動電極電吸附耦合流動電極電滲析系統(tǒng)，在脫硫廢水進料‑出料的工業(yè)模式下，實現(xiàn)了水‑鹽系統(tǒng)的動態(tài)平衡，因此系統(tǒng)具有極強的抗沖擊負荷能力，對于流動電吸附材料的檢查和更換也可以在容器中進行。
第二鹽水能夠通過第二鹽水出口進入到雙極膜電滲析模塊中，雙極膜電滲析模塊能夠?qū)⒌诙}水制備成淡鹽水、鹽酸和氫氧化鈉溶液。其中，鹽酸和氫氧化鈉溶液可以回用至火電廠各個用酸堿點，如本系統(tǒng)中的酸堿加藥、原水預處理加藥、鍋爐補給水清洗加藥等，淡鹽水能夠回用于鍋爐補給水反滲透系統(tǒng)中或煤場的噴灑抑塵。綜上所述，本發(fā)明的脫硫廢水處理系統(tǒng)能夠?qū)⒚摿驈U水中的SO42‑和Ca2+回用至脫硫系統(tǒng)形成石膏，Na+和Cl‑能夠被制備成淡鹽水、鹽酸和氫氧化鈉溶液，由此實現(xiàn)了脫硫廢水的資源化，且無需使用額外的軟化藥劑，并減少了固廢的生成，節(jié)約了因處理固廢而產(chǎn)生的成本。
（發(fā)明人：楊東昱;崔德圣;梁宵;岳鵬飛;龐曉辰;劉進;李宏秀;許強;秦樹篷）
