CN111298648A - 一种吸收塔浆液陶瓷膜过滤装置及方法 - Google Patents

一种吸收塔浆液陶瓷膜过滤装置及方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及吸收塔浆液处理领域，特别是指一种吸收塔浆液陶瓷膜过滤装置及方法。吸收塔浆液陶瓷膜过滤装置包括陶瓷膜过滤器，所述陶瓷膜过滤器的最高液位低于吸收塔的最高液位；所述陶瓷膜过滤器包括浆液入口、滤液出水口和废水出水口；所述浆液入口与吸收塔连通，且两者连接管路上设置有控制阀；所述滤液出水口与滤液水箱连通，所述废水出水口与废水水箱连通。采用陶瓷膜过滤器对吸收塔浆液进行处理，浆液过滤效率较高、运行成本低、系统能耗较低和使用寿命较长。

Description

一种吸收塔浆液陶瓷膜过滤装置及方法
技术领域
本发明涉及吸收塔浆液处理领域，特别是指一种吸收塔浆液陶瓷膜过滤装置及方法。
背景技术
近年来，国家对环境治理力度不断加大，越来越多的燃煤锅炉建造了脱硫系统进行SOX的脱除，石灰石-石膏湿法脱硫技术是应用范围最广、工艺技术最成熟的燃煤锅炉烟气脱硫技术。由于脱硫系统水的循环使用，使得Cl-在吸收塔浆液中不断富集，浓度可高达几万ppm。Cl-的存在加快了脱硫系统设备的腐蚀破坏，同时也降低了石膏的品质。目前通过排放脱硫废水来降低脱硫塔中Cl-的浓度，脱硫废水的排放量是通过维持系统内Cl-的平衡来确定，因而，需要定期对吸收塔浆液中Cl-的浓度进行测量。然而，吸收塔浆液的水质十分复杂，含有大量的固体悬浮物，固体悬浮物的存在会影响Cl-浓度的测量。因此，在测量吸收塔浆液Cl-的浓度前需要对浆液进行预处理，目前吸收塔浆液的预处理工艺主要有以下几种。
1)化学沉淀法：包括絮凝和澄清工艺流程。在水箱中加入絮凝剂(FeClSO4)使吸收塔浆液固体悬浮物中的小颗粒变成大颗粒而沉积，之后在澄清池入口加入聚丙烯酞胺(PAM)来进一步强化凝聚过程，使絮凝体更容易沉积下来。澄清池上部为系统出水，通过测量出水中Cl-的浓度进而得到浆液中Cl-的浓度。
2)有机膜过滤法。吸收塔浆液在压力推动下，依靠膜的选择性，将吸收塔浆液中的固体悬浮物进行分离，通过测量滤液中Cl-的浓度进而得到浆液中Cl-的浓度。
3)电絮凝法：电絮凝法是利用电化学原理，将其他化学反应结合起来的吸收塔浆液处理方法。其间，阴极处水电解产生氢气和OH-，阳极产生金属阳离子，在电流的作用下，OH-和金属阳离子发生反应，产生金属阳离子的氢氧化物。电解产生的絮状物具有很强的吸附能力，可以有效去除浆液中的固体悬浮物。电解过程中产生的氢气可以将絮体上浮，使固体悬浮物漂浮在溶液表面而分离。
上述处理方法存在以下问题：
1、化学沉淀法。化学沉淀法将混凝与化学沉淀工艺结合实现固体悬浮物的去除。但是脱硫塔浆液进水稳定性差，加药量不好控制，过少过多都会造成反应不完全且浪费，运行成本较高；另外投资成本大，设备占地面积较大，浆液处理效率较低。
2、有机膜过滤技术。由于吸收塔浆液的温度较高而且具有一定的酸性，有机膜的使用寿命较短，运行成本增加；此外，有机膜一般为对称膜，抗污染能力差，不易清洗，使用时间较长时膜通量明显下降。
3、电絮凝法。电絮凝法耗能较高，大大增加了运行成本。
发明内容
本发明提出一种吸收塔浆液陶瓷膜过滤装置及方法，解决了现有技术中存在的浆液过滤效率低、运行成本高和膜的使用寿命短、易污染的问题。
本发明的技术方案是这样实现的：
提供了一种吸收塔浆液陶瓷膜过滤装置，其包括陶瓷膜过滤器，所述陶瓷膜过滤器的最高液位低于吸收塔的最高液位；
所述陶瓷膜过滤器包括浆液入口、滤液出水口和废水出水口；
所述浆液入口与吸收塔连通，且两者连接管路上设置有控制阀；
所述滤液出水口与滤液水箱连通，所述废水出水口与废水水箱连通。
优选的，所述浆液入口与吸收塔通过管道连接；
所述管道与吸收塔的连接处位于吸收塔内液位1.5m－2m。
优选的，所述管道的端部深入吸收塔内0.5m－1m。
优选的，所述陶瓷膜过滤器包括壳体和设置在壳体内陶瓷膜；
所述陶瓷膜将壳体分隔成原液腔和滤液腔，所述浆液入口和废水出水口与原液腔连通，所述滤液腔与滤液出水口连通。
优选的，还包括反冲洗装置，所述反冲洗装置与滤液腔连通，并向滤液腔内提供冲洗水。
优选的，设置在壳体内的陶瓷膜将绕成筒状结构，且滤液腔的截面成圆形；
所述反冲洗装置包括活塞、活塞杆、驱动机构和冲洗水箱；
所述冲洗水箱与滤液腔连通，所述活塞设置在滤液腔内；
所述驱动机构通过活塞杆与活塞连接，并带动活塞沿滤液腔往复运动。
优选的，所述冲洗水箱和滤液腔之间的连接管路上设置有单向阀，所述单向阀仅能朝向滤液腔的方向开启。
优选的，所述陶瓷膜为单通道管式陶瓷膜，陶瓷膜长度为1m，外径为60mm，内径为40mm。
优选的，陶瓷膜孔径为100nm。
优选的，所述控制阀为电磁阀。
一种吸收塔浆液陶瓷膜过滤方法，该方法用于控制如以上所述的吸收塔浆液陶瓷膜过滤装置的运行，该方法包括以下步骤：
吸收塔浆液在水压作用下进入陶瓷膜过滤器，在水压的驱动下，吸收塔浆液在膜管外高速流动，含小分子组分的渗透液沿膜管外壁向内垂直透过膜，含大分子组分的固体悬浮物被膜截留在膜管外壁；
浆液过滤后的废水排入到废水水箱，滤液水排入到滤液水箱；
陶瓷膜过滤器的陶瓷膜每隔设定时间进行一次反冲洗，反冲洗时，电动机带动圆盘开始转动，圆盘带动活塞杆左右进行移动，活塞杆带动活塞左右进行移动；
活塞初始位置在陶瓷膜左端，此时圆盘顺时针进行转动，圆盘转动半圈后，活塞移动到陶瓷膜右端，冲洗水箱中的工艺水在负压作用下进入陶瓷膜内部通道，圆盘继续转动后，活塞开始向左移动，推动工艺水在膜管内高速流动，以冲掉陶瓷膜上的堵塞物质，浆液在膜外流动随之冲走堵塞物质进入废水水箱，圆盘每转一圈，活塞左右移动一个完整的行程，完成一次冲洗过程。
本发明技术方案采用陶瓷膜过滤器对吸收塔浆液进行处理，不涉及到化学处理工艺，过滤过程为物理过程，因而浆液过滤效率较高。浆液处理过程中不需要进行加药处理，运行成本低；其次，浆液在陶瓷膜过滤器高速流动的动力为吸收塔水压，系统能耗较低，这进一步降低了运行成本。陶瓷膜过滤器采用的陶瓷膜为无机膜，能够适用于高温、高压体系，具有优良的耐酸碱腐蚀性能，因而使用寿命较长。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明具体实施方式提供的吸收塔浆液陶瓷膜过滤装置的结构示意图。
1、吸收塔 2、控制阀 3、单向阀 4、陶瓷膜过滤器 5、活塞 6、废水水箱 7、滤液水箱 8、圆盘 9、电动机 10、活塞杆 11、冲洗水箱。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，本实施方式提供了一种吸收塔浆液陶瓷膜过滤装置，其包括陶瓷膜过滤器4，陶瓷膜过滤器4的最高液位低于吸收塔1的最高液位，吸收塔1中浆液能够在势能的作用下流入陶瓷膜过滤器4。
陶瓷膜过滤器4包括浆液入口、滤液出水口和废水出水口，浆液入口与吸收塔1连通，且两者连接管路上设置有控制阀2。滤液出水口与滤液水箱7连通，废水出水口与废水水箱6连通。
在本实施方式中，采用陶瓷膜过滤器4对吸收塔1浆液进行处理，不涉及到化学处理工艺，过滤过程为物理过程，因而浆液过滤效率较高。浆液处理过程中不需要进行加药处理，运行成本低；其次，浆液在陶瓷膜过滤器4高速流动的动力为吸收塔1水压，系统能耗较低，这进一步降低了运行成本。陶瓷膜过滤器4采用的陶瓷膜为无机膜，能够适用于高温、高压体系，具有优良的耐酸碱腐蚀性能，因而使用寿命较长。
浆液入口与吸收塔1通过管道连接，管道与吸收塔1的连接处位于吸收塔1内液位1.5m－2m。优选的，管道与吸收塔1的连接处位于吸收塔1内液位1.6m、1.7m、1.8m或1.9m。
管道的端部深入吸收塔1内0.5m－1m。管道的端部深入吸收塔1内为0.6m、0.7m、0.8m或0.9m。
上述管道的设置方式是因为吸收塔1浆液中含有较多的杂质和固体悬浮物，由于固体物质的沉积性，浆液的液位越低含有的杂质和固体悬浮物越多，因此，为了减轻浆液对陶瓷膜的堵塞，取高液位的浆液过滤后进行Cl-的浓度测定。
陶瓷膜过滤器4包括壳体和设置在壳体内陶瓷膜。
陶瓷膜将壳体分隔成原液腔和滤液腔，浆液入口和废水出水口与原液腔连通，滤液腔与滤液出水口连通。
吸收塔浆液陶瓷膜过滤装置还包括反冲洗装置，反冲洗装置与滤液腔连通，并向滤液腔内提供冲洗水。
设置在壳体内的陶瓷膜将绕成筒状结构，且滤液腔的截面成圆形。反冲洗装置包括活塞5、活塞杆10、驱动机构和冲洗水箱11，冲洗水箱11与滤液腔连通，活塞5设置在滤液腔内，驱动机构通过活塞杆10与活塞5连接，并带动活塞5沿滤液腔往复运动。
具体的，驱动机构包括圆盘8和电动机9，圆盘与电动机的输出轴连接，活塞杆与设置在圆盘8上的偏心轴转动连接。
冲洗水箱11和滤液腔之间的连接管路上设置有单向阀3，单向阀3仅能朝向滤液腔的方向开启。
陶瓷膜为单通道管式陶瓷膜，陶瓷膜为单通道管式陶瓷膜，陶瓷膜长度为1m，外径为60mm，内径为40mm。陶瓷膜包括陶瓷膜支撑体和膜材质，陶瓷膜支撑体材质为α－Al2O3，膜材质为氧化铝，耐压强度为1.0Mpa。陶瓷膜两端膜壳焊接法兰和外部管道法兰进行连接，法兰之间加装密封圈进行密封。陶瓷膜孔径为100nm，可实现对吸收塔浆液中悬浮物的有效截留，能够有效的过滤吸收塔浆液。
控制阀2为电磁阀。
为了对上述吸收塔浆液陶瓷膜过滤装置进行进一步的说明，本实施方式还提供了上述过滤装置具体的工作过程：
吸收塔浆液在水压作用下进入陶瓷膜过滤器4浆液入口管道，此时控制阀2打开阀门到一定开度，吸收塔浆液进入陶瓷膜过滤器4，陶瓷膜过滤器的陶瓷膜为单通道非对称膜，其过滤方式为错流过滤，在水压的驱动下，吸收塔浆液在膜管外高速流动，含小分子组分的渗透液沿膜管外壁向内垂直透过膜，含大分子组分的固体悬浮物被膜截留在膜管外壁，从而达到对浆液过滤的目的。浆液过滤后的废水排入到废水水箱6，滤液水排入到滤液水箱7，通过测定滤液水中Cl-的浓度得到吸收塔浆液中Cl-的浓度。陶瓷膜过滤器4每运行5min时关闭控制阀2，此时陶瓷膜过滤器4停止运行，对滤液水箱5中的滤液水进行Cl-的浓度测定，测定后排空滤液水，为下一次Cl-的浓度测定做准备。半小时后控制阀2打开阀门到一定开度，再次进行上述过滤过程。为防止浆液中固体悬浮物堵塞膜孔，造成膜通量下降，陶瓷膜每隔3h进行一次反冲洗。反冲洗时，电动机9接通电源，电动机9带动圆盘8开始转动，圆盘8带动活塞杆10左右进行移动，活塞杆10带动活塞5左右进行移动。活塞5初始位置在陶瓷膜左端，此时圆盘8顺时针进行转动，圆盘8转动半圈后，活塞移动到陶瓷膜右端，冲洗水箱11中的工艺水在负压作用下进入陶瓷膜内部通道(即滤液腔)；圆盘8继续转动后，活塞5开始向左移动，推动工艺水在膜管内高速流动，以冲掉陶瓷膜上的堵塞物质，浆液在膜外流动随之冲走堵塞物质进入废水水箱6，圆盘8每转一圈，活塞左右移动一个完整的行程，完成一次冲洗过程。陶瓷膜冲洗时间设为一分钟，圆盘转速为10圈每分钟，陶瓷膜可连续进行反冲洗工艺。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种吸收塔浆液陶瓷膜过滤装置，其特征在于，包括陶瓷膜过滤器，所述陶瓷膜过滤器的最高液位低于吸收塔的最高液位；
所述陶瓷膜过滤器包括浆液入口、滤液出水口和废水出水口；
所述浆液入口与吸收塔连通，且两者连接管路上设置有控制阀；
所述滤液出水口与滤液水箱连通，所述废水出水口与废水水箱连通。
2.根据权利要求1所述的吸收塔浆液陶瓷膜过滤装置，其特征在于，所述浆液入口与吸收塔通过管道连接；
所述管道与吸收塔的连接处位于吸收塔内液位1.5m－2m。
3.根据权利要求2所述的吸收塔浆液陶瓷膜过滤装置，其特征在于，所述管道的端部深入吸收塔内0.5m－1m。
4.根据权利要求1所述的吸收塔浆液陶瓷膜过滤装置，其特征在于，所述陶瓷膜过滤器包括壳体和设置在壳体内陶瓷膜；
所述陶瓷膜将壳体分隔成原液腔和滤液腔，所述浆液入口和废水出水口与原液腔连通，所述滤液腔与滤液出水口连通。
5.根据权利要求4所述的吸收塔浆液陶瓷膜过滤装置，其特征在于，还包括反冲洗装置，所述反冲洗装置与滤液腔连通，并向滤液腔内提供冲洗水。
6.根据权利要求5所述的吸收塔浆液陶瓷膜过滤装置，其特征在于，设置在壳体内的陶瓷膜将绕成筒状结构，且滤液腔的截面成圆形；
所述反冲洗装置包括活塞、活塞杆、驱动机构和冲洗水箱；
所述冲洗水箱与滤液腔连通，所述活塞设置在滤液腔内；
所述驱动机构通过活塞杆与活塞连接，并带动活塞沿滤液腔往复运动。
7.根据权利要求6所述的吸收塔浆液陶瓷膜过滤装置，其特征在于，所述冲洗水箱和滤液腔之间的连接管路上设置有单向阀，所述单向阀仅能朝向滤液腔的方向开启。
8.根据权利要求6所述的吸收塔浆液陶瓷膜过滤装置，其特征在于，所述陶瓷膜为单通道管式陶瓷膜，陶瓷膜长度为1m，外径为60mm，内径为40mm。
9.根据权利要求1所述的吸收塔浆液陶瓷膜过滤装置，其特征在于，陶瓷膜孔径为100nm。
10.一种吸收塔浆液陶瓷膜过滤方法，其特征在于，该方法用于控制权利要求6所述的吸收塔浆液陶瓷膜过滤装置的运行，该方法包括以下步骤：
吸收塔浆液在水压作用下进入陶瓷膜过滤器，在水压的驱动下，吸收塔浆液在膜管外高速流动，含小分子组分的渗透液沿膜管外壁向内垂直透过膜，含大分子组分的固体悬浮物被膜截留在膜管外壁；
浆液过滤后的废水排入到废水水箱，滤液水排入到滤液水箱；
陶瓷膜过滤器的陶瓷膜每隔设定时间进行一次反冲洗，反冲洗时，电动机带动圆盘开始转动，圆盘带动活塞杆左右进行移动，活塞杆带动活塞左右进行移动；
活塞初始位置在陶瓷膜左端，此时圆盘顺时针进行转动，圆盘转动半圈后，活塞移动到陶瓷膜右端，冲洗水箱中的工艺水在负压作用下进入陶瓷膜内部通道，圆盘继续转动后，活塞开始向左移动，推动工艺水在膜管内高速流动，以冲掉陶瓷膜上的堵塞物质，浆液在膜外流动随之冲走堵塞物质进入废水水箱，圆盘每转一圈，活塞左右移动一个完整的行程，完成一次冲洗过程。
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