CN110282707A - 一种脱硫废水资源化电渗析装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种脱硫废水资源化电渗析装置，包括由阴极室(2)、阳极室(6)和废水室(4)构成的电渗析池；废水室(4)与阴极室(2)、阳极室(6)之间分别通过阳膜(3)和阴膜(5)隔离；阴阳极室插入电极(9)连接到电源；阴极室(2)连接到澄清池(1)；阳极室(6)为密闭结构连通到吸收瓶(7)。该装置利用电渗析实现脱硫废水中Mg²⁺的资源化和Cl^‑的资源化，所得氢氧化镁纯度>85％，次氯酸钠有效氯含量>13g/L，均可用于市售。

Description

一种脱硫废水资源化电渗析装置

技术领域

本发明属于脱硫废水处理领域，具体涉及一种脱硫废水资源化电渗析装置。

背景技术

随着我国工业的迅猛发展，能源消耗日益增多，由此引发的环境污染问题也越来越严重。工业排放的二氧化硫不仅是造成酸雨的主要原因，而且也是形成PM2.5的前体物质，是雾霾天气的重要成因之一，因此，二氧化硫的排放控制是我国大气污染治理的关键所在和核心内容。目前，作为二氧化硫主要排放源之一的燃煤电厂已全面实施超低排放技术，其中烟气脱硫是目前世界上应用最为普遍的控制二氧化硫(SO₂)排放的技术。根据脱硫过程是否加水以及副产物的形态，烟气脱硫技术(燃烧后脱硫)又可分为干式烟气脱硫技术(DFGD)、半干式烟气脱硫技术(SDFGD)、湿式烟气脱硫技术(WFGD)。目前，湿法烟气脱硫工艺(WFGD)因其技术相比其他脱硫技术更为优越，已成为应用最为普遍的二氧化硫控制技术。

湿法烟气脱硫工艺水一般来自电厂循环水、中水或其他工业水系统，水质差且钠镁钙氯硫酸根等含量很高，目前的零排放技术采用纳滤分盐工艺或电渗析分盐工艺。纳滤分盐工艺利用纳滤膜使得氯化钠进入纳滤透过液，经结晶处理实现分盐；电渗析则利用电渗析产水经反渗透得到的浓水结晶分盐。目前直接采用电渗析技术回收氯镁，提取次氯酸钠和氢氧化镁的技术尚未见应用。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种脱硫废水资源化装置，旨在对脱硫废水中的镁和氯资源化以得到可以市售的氢氧化镁和次氯酸钠。

本发明提供的电渗析装置能够有效地分离出Mg²⁺和Cl^-。装置为三室两膜结构，阴极室的电生OH^-与通过阳膜进入阴极室的镁离子结合生成氢氧化镁固体颗粒，与硫酸根和硝酸根等阴离子一起通过阴膜进入阳极室的氯离子则放电产生氯气。为了进一步提高所得产物次氯酸盐的纯度，将电解生成的氯气通过密闭装置导出再与碱吸收液反应，得到纯净的次氯酸钠溶液，有效地避免了其他阴阳离子如钙离子、硫酸根离子、重金属离子等的干扰。本发明能够将Mg²⁺和Cl^-资源化，极大地提高了脱硫废水的资源化率和附加值，提供了一种环境友好的脱硫废水再利用的装置和方法。

本发明提供的具体方案如下：

一种脱硫废水资源化电渗析装置，包括由阴极室(2)、阳极室(6)和废水室(4)构成的电渗析池；

废水室(4)与阴极室(2)、阳极室(6)之间分别通过阳膜(3)和阴膜(5)隔离；

阴阳极室插入电极(9)连接到电源(8)；

阴极室(2)连接到澄清池(1)；

阳极室(6)为密闭结构连通到吸收瓶(7)。

具体的，脱硫废水为混凝沉淀处理后的澄清液或脱硫废水静置后的清液。

具体的，阴极室(2)通过管道连接到澄清池(1)，澄清池(1)用于固液分离。

具体的，阳极室(6)顶部密闭并通过管道连通到吸收瓶(7)。

具体的，吸收瓶(7)中装有碱液。

具体的，阴阳极室、废水室可自动补液；阴极室补液来自澄清池上清液；废水室补液为澄清脱硫废水。

具体的，吸收室(7)中有效氯含量达到13g/L以上时，更换吸收液。

具体的，装置的电解过程可持续运行至换膜。

本发明的有益效果：

1)本装置为三室两膜的结构，能够有效地分离出Mg²⁺和Cl^-，获得高纯度的目标产物；

2)利用导出方式吸收氯气，可获得纯净的氯碱溶液，有效氯含量>13g/L；有效氯含量可通过提高吸收液浓度进一步得到提高，可用于市售；

3)所制备的氢氧化镁产率纯度>85％，可用于市售；

4)有效实现了节能降耗、废水资源化，同时药剂的回用与外售又可有效提高脱硫系统经济效益。

附图说明

图1为脱硫废水资源化的电渗析装置；

附图标记：1-澄清池；2-阴极室；3-阳膜；4-废水室；5-阴膜；6-阳极室；7-吸收瓶；8-电源；9-电极。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进一步说明，本发明的内容完全不限于此。

下述的脱硫废水均为经混凝沉淀处理后的澄清液或脱硫废水静置后的清液。混凝沉淀处理工艺为目前火电厂通用的三联箱法，具体处理方法如下：加入碱类物质如NaOH或是Ca(OH)₂来调节废水的pH，在较高pH条件下加入铁盐或铝盐混凝剂和聚丙烯酰胺助凝剂，通过混凝沉淀除去脱硫废水中的胶体和悬浮物。

图1示出了本发明提供装置的结构。

一种脱硫废水资源化电渗析装置，包括由阴、阳极室和废水室构成的电渗析池。

废水室4与阴极室2、阳极室6之间分别通过阳膜3和阴膜5隔离；所述阳膜3和阴膜5均为均相离子交换膜。

阴阳极室插入电极9连接到电源8；

阴极室2连接到澄清池1；阴极室2排液进入澄清池1进行固液分离，固体经池底部管道排出，干燥后可得氢氧化镁；上清液回用于阴极室，作为阴极室补充液。

阳极室6为密闭结构连通到吸收瓶7；阳极室6电解产生的氯气经管道导入到吸收瓶7中，再与碱液(氢氧化钠)反应生成次氯酸钠。

利用上述装置实现Mg²⁺和Cl^-的资源化的工艺，包括以下步骤：

(1)首先向废水室4注入脱硫废水，向两极室2、6注入电解液，吸收瓶7装碱液；连接电源8与电极9，进行电解；

(2)阴极室2排液进入澄清池1进行固液分离，固体经澄清池1底部管道排出，干燥后可得氢氧化镁；

(3)阳极室6产生氯气，经管道导入吸收室，形成次氯酸盐。

上述阴阳极室、废水室可自动补液；阴极室补液来自澄清池上清液；废水室补液为澄清脱硫废水。电解过程自动进水排水：三室液位低于设定值时自动补液，液位高于设定值时自动排液。

上述吸收室7中有效氯含量达到13g/L以上时，更换吸收液。

需要更换膜时停运换膜，然后可继续上述电解过程。

实施例1

取电厂脱硫废水经混凝沉淀定量氧化后上清液注入废水室，Mg²⁺和Cl^-含量分别为7560和9120mg/L。连接好电路进行电解至阴极排液入澄清池进行固液分离，所得氢氧化镁纯度为92.0％。阳极氢氧化钠吸收氯气后有效氯含量采用GB/T5750.11-2006中的碘量法测定得有效氯浓度为14g/L。

实施例2

取电厂脱硫废水经混凝沉淀定量氧化后上清液注入废水室，Mg²⁺和Cl^-含量分别为12618和9230mg/L。连接好电路进行电解至阴极排液入澄清池进行固液分离，所得氢氧化镁纯度为94.0％。阳极氢氧化钠吸收氯气后有效氯含量采用GB/T5750.11-2006中的碘量法测定得吸收液中有效氯浓度为15.5g/L。

实施例3

取电厂脱硫废水经混凝沉淀定量氧化后上清液注入废水室，Mg²⁺和Cl^-含量分别为1532和8512mg/L。连接好电路进行电解至阴极排液入澄清池进行固液分离，所得氢氧化镁纯度为91.0％。阳极氢氧化钠吸收氯气后有效氯含量采用GB/T5750.11-2006中的碘量法测定得吸收液中有效氯浓度为13.5g/L。

由此可见，该装置有效实现了脱硫废水的资源化利用，所得的产品纯度较高，均可用于直接市售。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明保护的范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内所做的任何修改，等同替换和改进等，均应包含在发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种脱硫废水资源化电渗析装置，其特征在于：

包括由阴极室(2)、阳极室(6)和废水室(4)构成的电渗析池；

废水室(4)与阴极室(2)、阳极室(6)之间分别通过阳膜(3)和阴膜(5)隔离；

阴阳极室插入电极(9)连接到电源(8)；

阴极室(2)连接到澄清池(1)；

阳极室(6)为密闭结构连通到吸收瓶(7)。

2.根据权利要求1所述装置，其特征在于：所述脱硫废水为混凝沉淀处理后的澄清液或脱硫废水静置后的清液。

3.根据权利要求1所述装置，其特征在于：所述阴极室(2)通过管道连接到澄清池(1)，澄清池(1)用于固液分离。

4.根据权利要求1所述装置，其特征在于：所述阳极室(6)顶部密闭并通过管道连通到吸收瓶(7)。

5.根据权利要求1所述装置，其特征在于：所述吸收瓶(7)中装有碱液。

6.根据权利要求1所述装置，其特征在于：所述阴阳极室、废水室可自动补液；阴极室补液来自澄清池上清液；废水室补液为澄清脱硫废水。

7.根据权利要求1所述装置，其特征在于：所述吸收室(7)中有效氯含量达到13g/L以上时，更换吸收液。

8.根据权利要求1所述装置，其特征在于：其电解过程可持续运行至换膜。