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一種燃煤電廠脫硫廢水均相離子交換膜電滲析減量化處理工藝的制作方法

文檔序號:12449526閱讀:332來源:國知局

本發(fā)明屬于水處理領域,具體涉及到一種燃煤電廠脫硫廢水均相離子交換膜電滲析減量化處理工藝。



背景技術:

我國90%以上的燃煤電廠采用石灰石-石膏法脫硫工藝,過程中會產(chǎn)生大量的脫硫廢水,需進行處理。

脫硫廢水的常規(guī)處理工藝為“中和——沉淀——混凝”,處理后的脫硫廢水可達到國家有關排放標準。但這些水體中存在大量的無機鹽,鹽含量一般為2-3.5%(質量百分比),環(huán)保政策要求逐步對這些高鹽廢水進行零排放處理。

高鹽廢水零排放,主要包括濃縮減量和蒸發(fā)結晶兩個過程。濃縮減量,可用的方法有:反滲透(苦咸水反滲透、海水淡化反滲透、蝶管式反滲透)、正滲透、膜蒸餾和電滲析。

近年來,隨著均相離子交換膜制備技術的突破,均相離子交換膜電滲析技術在高鹽廢水濃縮減量上因其濃縮倍數(shù)高、減量化程度高、投資成本和運行成本適中的優(yōu)點,具有獨特優(yōu)勢。

均相離子交換膜具備良好的電化學性能,即低電阻和高滲透選擇性。低電阻能夠降低運行過程的電壓,從而使電滲析過程的運行能耗較低;滲透選擇性高使得均相離子交換膜對反離子(與膜固定荷電基團電性相反的離子)具有高滲透性,但基本不透過同離子(與膜固定荷電基團電性相同的離子),從而使電滲析過程的運行效率較高。均相離子交換膜還具備合適的機械穩(wěn)定性、化學穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性。如:能夠承受在被安裝到電滲析設備過程中的操作應力以及在電滲析過程中膜兩側的水力學壓力差,能夠在溶液pH值介于2到12之間時保持長期穩(wěn)定,能夠在溫度不高于45℃時能保持長期穩(wěn)定。

近年來,有關電滲析技術在燃煤電廠脫硫廢水處理中應用的專利也有報道,如:《一種采用電滲析技術進行電廠脫硫廢水零排放處理的方法》(CN201410590054),采用多級逆流倒極電滲析方法對納濾產(chǎn)水進行脫鹽和濃縮;《一種電廠煙氣脫硫廢水處理工藝》(CN201410734641),將澄清濾液用帶pH值調(diào)節(jié)功能的電滲析膜組器進行濃縮:《一種脫硫廢水零排放工藝》(CN201510526476),對脫硫廢水用電滲析系統(tǒng)進行濃縮處理。這些工藝,均未涉及均相離子交換膜的應用,未涉及濃縮減量過程的具體工藝及其控制方法。



技術實現(xiàn)要素:

本發(fā)明提出的一種燃煤電廠脫硫廢水均相離子交換膜電滲析減量化處理工藝,如圖1所示,包括以下步驟:(1)將常規(guī)處理后的脫硫廢水,通過管式微濾裝置過濾,去除懸浮物等雜質,得到澄清脫硫廢水,澄清脫硫廢水流入第一調(diào)節(jié)罐中。(2)將步驟(1)獲得的澄清脫硫廢水通過反滲透裝置進行預濃縮,得到鹽濃度2.8-3.3%(質量百分比)的預濃縮后的脫硫廢水和反滲透淡水,預濃縮后的脫硫廢水流入第二調(diào)節(jié)罐中。(3)將步驟(2)獲得的反滲透淡水返回脫硫塔,用于煙氣脫硫。(4)將步驟(2)的第二調(diào)節(jié)罐中注滿液體,則第二調(diào)節(jié)罐向第一濃水罐注入液體,當?shù)谝粷馑拗凶M液體,啟動第一級電滲析裝置進行初步濃縮,當?shù)谝粷馑拗械柠}濃度達到9.5-10%時,關閉第一級電滲析裝置,得到鹽濃度9.5-10%的初步濃縮后的脫硫廢水和第一級電滲析淡水。(5)將步驟(4)獲得的第一級電滲析淡水返回第一調(diào)節(jié)罐。(6)將步驟(4)獲得的初步濃縮后的脫硫廢水從第一濃水罐抽入第三調(diào)節(jié)罐,當?shù)谌{(diào)節(jié)罐中注滿液體,則第三調(diào)節(jié)罐向第二濃水罐注入液體,當?shù)诙馑拗凶M液體,啟動第二級電滲析裝置進行深度濃縮,當?shù)诙馑拗械柠}濃度≥15%時,關閉第二級電滲析裝置,得到鹽濃度≥15%的深度濃縮后的脫硫廢水,深度濃縮后的脫硫廢水外排,實現(xiàn)脫硫廢水的減量化處理。進一步的,步驟(6)中,所述步驟(6)中,第二級電滲析裝置產(chǎn)水還包括第二級電滲析淡水,該第二級電滲析淡水返回第三調(diào)節(jié)罐。

進一步的,所述管式微濾裝置過濾,過濾精度為5μm。

進一步的,所述反滲透裝置,采用低壓抗污染苦咸水反滲透膜元件,進水流道寬度30-40mil,膜通量18-40L/(m2·h),脫鹽率99-99.5%。反滲透濃水鹽濃度2.8-3.3%(質量百分比),實現(xiàn)脫硫廢水的預濃縮;反滲透淡水鹽濃度≤0.05%(質量百分比),返回脫硫塔,用于煙氣脫硫。

所述第一級電滲析裝置和第二級電滲析裝置采用均相離子交換膜,膜的面電阻2-3Ω·cm2,膜的離子選擇透過性為90-95%。第一級電滲析裝置和第二級電滲析裝置的電流效率為75-85%,脫鹽率70-90%,均采用自動頻繁倒極方式,倒極頻率為次/30min。第一級電滲析裝置和第二級電滲析裝置共用極水罐,極水罐連接了鹽酸罐進行自動加酸,極水的pH值為3.5-4,以防止極室產(chǎn)生結垢。

進一步的,預濃縮后的脫硫廢水通過第一級電滲析裝置進行初步濃縮第二調(diào)節(jié)罐容量為第一濃水罐容量的15-20倍,料液流速3-4cm/sec,平均電流密度450-550A/cm2。第一濃水罐由液位和電導率控制,電導率達到125mS/cm時第一濃水罐中的初步濃縮后的脫硫廢水進入第三調(diào)節(jié)罐。通過第二級電滲析裝置進行深度濃縮,第三調(diào)節(jié)罐容量為第二濃水罐容量的20-30倍,料液流速4-5cm/sec,平均電流密度550-700A/cm2。第二濃水罐由液位和電導率控制,電導率達到170mS/cm時,第二濃水罐中的深度濃縮后的脫硫廢水為減量化處理的產(chǎn)品,總減量程度75-90%,后續(xù)進入蒸發(fā)結晶工藝環(huán)節(jié)。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比的優(yōu)點在于:通過兩級均相離子交換膜電滲析裝置,合理設計料液量比、料液流速和平均電流密度,實現(xiàn)脫硫廢水的高倍濃縮和大幅度減量,降低減量化處理過程的能耗,提高減量化處理過程的效率。

附圖說明

圖1為本發(fā)明燃煤電廠脫硫廢水均相離子交換膜電滲析減量化處理工藝流程圖。

具體實施方式

實施例1

參考圖1所示,常規(guī)處理后的脫硫廢水,TDS=19209mg/L,通過管式微濾裝置1過濾,去除懸浮物等雜質,得到SS=4的澄清脫硫廢水。澄清脫硫廢水流入調(diào)節(jié)罐2中。將澄清脫硫廢水通過反滲透裝置3(一級兩段)進行預濃縮,得到TDS=31890mg/L的預濃縮后的脫硫廢水和TDS=410mg/L反滲透淡水。反滲透裝置3采用低壓抗污染苦咸水反滲透膜元件,進水流道寬度40mil,膜通量40L/(m2·h),脫鹽率99.5%。反滲透濃水鹽濃度3.3%(質量百分比),實現(xiàn)脫硫廢水的預濃縮;反滲透淡水鹽濃度≤0.05%(質量百分比),返回脫硫塔,用于煙氣脫硫。

將預濃縮后的脫硫廢水先注入先流入調(diào)節(jié)罐4,調(diào)節(jié)罐4向濃水罐7注入脫硫廢水,調(diào)節(jié)罐4容量為濃水罐7容量的16倍,料液流速4cm/sec,平均電流密度510A/cm2,當濃水罐7中注滿液體時,啟動第一級電滲析裝置5進行初步濃縮,當濃水罐7中的鹽度達到9.5%時,關閉第一級電滲析裝置5,得到TDS=96500mg/L(電導率125mS/cm)的初步濃縮后的脫硫廢水和第一級電滲析淡水,第一級電滲析淡水返回調(diào)節(jié)罐4。

初步濃縮后的脫硫廢水從濃水罐7抽入調(diào)節(jié)罐8;當調(diào)節(jié)罐8中注滿液體,則調(diào)節(jié)罐8向濃水罐10注入液體,當濃水罐10中注滿液體,啟動第二級電滲析裝置9進行深度濃縮,調(diào)節(jié)罐8容量為濃水罐10容量的22倍,料液流速4.5cm/sec,平均電流密度620A/cm2,當濃水罐10中的鹽度≥15%時,關閉第二級電滲析裝置9,得到鹽濃度≥15%,TDS=155900mg/L(電導率170mS/cm)的深度濃縮后的脫硫廢水。深度濃縮后的脫硫廢水外排,實現(xiàn)脫硫廢水的減量化處理。

所述第一級電滲析裝置5和第二級電滲析裝置9采用均相離子交換膜,膜的面電阻3Ω·cm2,膜的離子選擇透過性為95%。第一級電滲析裝置5和第二級電滲析裝置9的電流效率為85%,脫鹽率90%,均采用自動頻繁倒極方式,倒極頻率為次/30min。第一級電滲析裝置5和第二級電滲析裝置9共用極水罐11,極水罐11連接了鹽酸罐6進行自動加酸,極水的pH值為4,以防止極室產(chǎn)生結垢。

均相離子交換膜電滲析裝置,將TDS=31890mg/L的反滲透濃水濃縮到TDS=155900mg/L,濃水減量約80%。

實施例2:

參考圖1所示,常規(guī)處理后的脫硫廢水,TDS=21080mg/L,通過管式微濾裝置過濾,去除懸浮物等雜質,得到SS=4的澄清脫硫廢水。將澄清脫硫廢水通過反滲透裝置(一級兩段)進行預濃縮,反滲透裝置,采用低壓抗污染苦咸水反滲透膜元件,進水流道寬度30mil,膜通量18L/(m2·h),脫鹽率99%。反滲透濃水鹽濃度2.8%(質量百分比),實現(xiàn)脫硫廢水的預濃縮;反滲透淡水鹽濃度≤0.05%(質量百分比),返回脫硫塔,用于煙氣脫硫。

得到TDS=32870mg/L的預濃縮后的脫硫廢水(反滲透淡水TDS=430mg/L)。將預濃縮后的脫硫廢水通過第一級電滲析裝置進行初步濃縮,調(diào)節(jié)罐2容量為濃水罐1容量的19倍,料液流速3cm/sec,平均電流密度540A/cm2,得到TDS=96500mg/L(電導率125mS/cm)的初步濃縮后的脫硫廢水。將初步濃縮后的脫硫廢水通過第二級電滲析裝置進行深度濃縮,調(diào)節(jié)罐3容量為濃水罐2容量的30倍,料液流速5cm/sec,平均電流密度600A/cm2,得到TDS=155900mg/L(電導率170mS/cm)的深度濃縮后的脫硫廢水。所述第一級電滲析裝置和第二級電滲析裝置采用均相離子交換膜,膜的面電阻2Ω·cm2,膜的離子選擇透過性為90%。第一級電滲析裝置和第二級電滲析裝置的電流效率為75%,脫鹽率70%,均采用自動頻繁倒極方式,倒極頻率為次/30min。電滲析裝置1、2共用極水罐,極水罐連接了鹽酸罐進行自動加酸,極水的pH值為3.5,以防止極室產(chǎn)生結垢。

均相離子交換膜電滲析裝置,將TDS=32870mg/L的反滲透濃水濃縮到TDS=155900mg/L,濃水減量約79%。

實施例3:

參考圖1所示,常規(guī)處理后的脫硫廢水,TDS=21080mg/L,通過管式微濾裝置過濾,去除懸浮物等雜質,得到SS=4的澄清脫硫廢水。將澄清脫硫廢水通過反滲透裝置(一級兩段)進行預濃縮,得到TDS=32870mg/L的預濃縮后的脫硫廢水(反滲透淡水TDS=430mg/L)。將預濃縮后的脫硫廢水通過第一級電滲析裝置進行初步濃縮,調(diào)節(jié)罐2容量為濃水罐1容量的15倍,料液流速3.4cm/sec,平均電流密度450A/cm2,得到TDS=96500mg/L(電導率125mS/cm)的初步濃縮后的脫硫廢水。將初步濃縮后的脫硫廢水通過第二級電滲析裝置進行深度濃縮,調(diào)節(jié)罐3容量為濃水罐2容量的20倍,料液流速4cm/sec,平均電流密度550A/cm2,得到TDS=155900mg/L(電導率170mS/cm)的深度濃縮后的脫硫廢水。

均相離子交換膜電滲析裝置,將TDS=32870mg/L的反滲透濃水濃縮到TDS=155900mg/L,濃水減量約75%。

實施例4:

參考圖1所示,常規(guī)處理后的脫硫廢水,TDS=21580mg/L,通過管式微濾裝置過濾,去除懸浮物等雜質,得到SS=4的澄清脫硫廢水。將澄清脫硫廢水通過反滲透裝置(一級兩段)進行預濃縮,得到TDS=36870mg/L的預濃縮后的脫硫廢水(反滲透淡水TDS=460mg/L)。將預濃縮后的脫硫廢水通過第一級電滲析裝置進行初步濃縮,調(diào)節(jié)罐2容量為濃水罐1容量的30倍,料液流速5cm/sec,平均電流密度700A/cm2,得到TDS=97500mg/L(電導率125mS/cm)的初步濃縮后的脫硫廢水。將初步濃縮后的脫硫廢水通過第二級電滲析裝置進行深度濃縮,調(diào)節(jié)罐3容量為濃水罐2容量的25倍,料液流速5cm/sec,平均電流密度700A/cm2,得到TDS=156900mg/L(電導率170mS/cm)的深度濃縮后的脫硫廢水。

均相離子交換膜電滲析裝置,將TDS=35850mg/L的反滲透濃水濃縮到TDS=155900mg/L,濃水減量約90%。

需要說明的是,在本文中,諸如第一和第二等之類的關系術語僅僅用來將一個實體或者操作與另一個實體或操作區(qū)分開來,而不一定要求或者暗示這些實體或操作之間存在任何這種實際的關系或者順序。而且,術語“包括”、“包含”或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含,從而使得包括一系列要素的過程、方法、物品或者終端設備不僅包括那些要素,而且還包括沒有明確列出的其他要素,或者是還包括為這種過程、方法、物品或者終端設備所固有的要素。在沒有更多限制的情況下,由語句“包括……”或“包含……”限定的要素,并不排除在包括所述要素的過程、方法、物品或者終端設備中還存在另外的要素。此外,在本文中,“大于”、“小于”、“超過”等理解為不包括本數(shù);“以上”、“以下”、“以內(nèi)”等理解為包括本數(shù)。

盡管已經(jīng)對上述各實施例進行了描述,但本領域內(nèi)的技術人員一旦得知了基本創(chuàng)造性概念,則可對這些實施例做出另外的變更和修改,所以以上所述僅為本發(fā)明的實施例,并非因此限制本發(fā)明的專利保護范圍,凡是利用本發(fā)明說明書及附圖內(nèi)容所作的等效結構或等效流程變換,或直接或間接運用在其他相關的技術領域,均同理包括在本發(fā)明的專利保護范圍之內(nèi)。

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