一种脱硫废水处理系统和方法与流程

1.本发明涉及脱硫废水处理技术领域，具体涉及一种脱硫废水处理系统和方法。


背景技术：

2.目前，湿法脱硫废水一般采用加药絮凝沉淀工艺，经过絮凝沉淀去除大部分二价离子后，通过加酸/碱调平ph值后，排入受纳水体。随着国家对环保要求的逐步提高，越来越多的生产企业要求污染物的零排放，脱硫废水经常规处理后，含有大量的氯离子和钠离子，为了达到零排要求，一般采用蒸发工艺，脱硫废水蒸发工艺是指脱硫废水经预处理后，通过加热将脱硫废水中的水分蒸干，以实现脱硫废水零排放，这种技术常规的工艺路线为：预处理 膜浓缩 蒸发结晶(mvr或med)，蒸发工艺可以实现脱硫废水的零排放，而且已经有成功运行的工程案例，但是这种方法存在以下不足：由于采用膜浓缩和蒸发结晶工艺，整个系统占地面积大，且这种工艺投资成本及运行成本高；而且，蒸发结晶产生的盐一般为杂盐，很难再被利用，处理困难，依旧存在污染物的排放，只是由废水变成了废固。


技术实现要素：

3.本发明的目的是为了克服现有的脱硫废水处理系统存在的系统占地面积大、工艺投资成本高、运行成本高、蒸发过程产生的杂盐处理困难等问题，提供一种新的脱硫废水处理系统和方法。
4.为了实现上述目的，本发明提供了一种脱硫废水处理系统，该系统包括：
5.预处理装置，用于对脱硫废水进行预处理，以脱除所述脱硫废水中的二价离子；
6.电解装置，用于对经过预处理后的脱硫废水进行电解；
7.气液分离装置，用于对所述电解装置中产生的气液混合物进行气液分离；
8.脱氯装置，用于对所述气液分离装置中分离出的氢气进行脱氯；
9.氢气加压装置，用于对经过脱氯后的氢气进行加压和冷却干燥；以及
10.氢气脱氧装置，用于对经过加压和冷却干燥后的氢气进行脱氧。
11.优选地，所述预处理装置包括依次连接的ph值调节箱、反应箱、絮凝箱、沉淀箱和多介质过滤器。
12.优选地，所述ph值调节箱包括箱体、混合器、酸液投加装置、碱液投加装置和ph检测仪，所述混合器的主进液端与脱硫废水进口连接，所述混合器的辅进液端连接至所述酸液投加装置和碱液投加装置，所述ph检测仪设置于所述混合器的出口与所述箱体的进液口之间。
13.优选地，所述沉淀箱包括箱体、进液中心管和溢流堰，所述进液中心管的下端出口距离所述箱体底部10-30cm，所述溢流堰环绕设置于所述箱体的内壁上部。
14.优选地，所述溢流堰的上沿为锯齿形结构。
15.优选地，所述多介质过滤器内部填充的过滤材料为石英砂、活性炭和无烟煤中一种或至少两种以上的任意组合。
16.优选地，所述电解装置所采用的电解槽为板式电极管式电解槽、板网式电极板式电解槽或同心圆管式电解槽。
17.优选地，所述系统还包括酸洗装置，用于对所述电解装置运行过程中产生的结垢进行清理。
18.优选地，所述氢气脱氧装置包括氢气一次脱氧单元和氢气二次脱氧单元，所述氢气一次脱氧单元采用气体分离膜脱氧，所述氢气二次脱氧单元采用钯催化剂脱氧。
19.优选地，所述氢气脱氧装置还包括设置在所述氢气二次脱氧单元后面的氢气三次脱氧单元，所述氢气三次脱氧单元采用变温变压吸附装置进行脱氧。
20.本发明还提供了一种脱硫废水处理方法，该方法包括以下步骤：
21.(1)对脱硫废水进行预处理，通过絮凝、沉淀以脱除所述脱硫废水中的二价离子；
22.(2)对经过预处理后的脱硫废水进行电解，生成包含次氯酸钠溶液和氢气的气液混合物；
23.(3)对所述气液混合物进行气液分离，分离成作为液相的次氯酸钠溶液和作为气相的氢气；
24.(4)对分离出的所述氢气进行脱氯，以去除所述氢气中夹带的氯气；
25.(5)对经过脱氯后的氢气进行加压和冷却干燥；以及
26.(6)对经过加压和冷却干燥后的氢气进行脱氧。
27.优选地，所述脱氧的过程包括：
28.采用气体分离膜进行一次脱氧；
29.采用钯催化剂进行二次脱氧；以及
30.可选地采用变温变压吸附装置进行三次脱氧。
31.按照本发明所述的脱硫废水的处理方法和系统，对脱硫废水进行预处理，通过絮凝、沉淀去除大部分的二价离子，剩余在水体中的基本为钠离子和氯离子，接着通过电解可以将氯离子转化为次氯酸钠，次氯酸钠可供厂区消毒使用，电解过程中产生的氢气通过脱氯、加压并冷却干燥以及脱氧，可以获得纯净的氢气。因此，按照本发明所述的技术方案对脱硫废水进行处理，整体工艺不会产生外排废弃物，而且整个系统占地面积小、工艺投资成本和运行成本均较低。
附图说明
32.图1是本发明所述的脱硫废水处理系统的示意图；
33.图2是本发明所述的脱硫废水处理系统中预处理装置的示意图；
34.图3是本发明所述的脱硫废水处理方法的流程图。
具体实施方式
35.以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
36.如图1所示，本发明所述的脱硫废水处理系统包括依次连接的预处理装置、电解装置、气液分离装置、脱氯装置、氢气加压装置和氢气脱氧装置。
37.在所述脱硫废水处理系统中，所述预处理装置用于对脱硫废水进行预处理，以脱
除所述脱硫废水中的二价离子。在一种具体实施方式中，如图2所示，所述预处理装置包括依次连接的ph值调节箱、反应箱、絮凝箱、沉淀箱和多介质过滤器。
38.在所述预处理装置中，所述ph值调节箱包括箱体、混合器、酸液投加装置、碱液投加装置和ph检测仪。所述混合器的主进液端与脱硫废水进口连接，所述混合器的辅进液端连接至所述酸液投加装置和碱液投加装置，所述ph检测仪设置于所述混合器的出口与所述箱体的进液口之间，具体地，所述ph检测仪设置于所述混合器与所述箱体的连接处。
39.所述酸液投加装置包括酸液计量泵，所述酸液投加装置的进口连接至酸液存储罐，并且酸液通过酸液计量泵注入所述混合器中。
40.所述减液投加装置包括碱液计量泵，所述碱液投加装置的进口连接至碱液存储罐，并且碱液通过碱液计量泵注入所述混合器中。
41.所述混合器可以选自静态混合器、动力搅拌混合器和管道混合器。
42.在所述预处理装置中，所述反应箱包括药剂投加计量泵。所述药剂投加计量泵所投加的药剂可以是碳酸钠、氢氧化钠等，所述药剂投加计量泵对应接至各自的储液箱。
43.在所述预处理装置中，所述絮凝箱包括絮凝剂投加计量泵。所述絮凝剂投加计量泵连接至絮凝剂存储箱，所用的絮凝剂可以为本领域的常规选择，例如可以为聚合氯化铝、三氯化铁、硫酸亚铁、明矾和硫酸铝中的至少一种。
44.在所述预处理装置中，在优选情况下，所述沉淀箱包括箱体、进液中心管和溢流堰，所述进液中心管的下端出口距离所述箱体底部10-30cm，所述溢流堰环绕设置于所述箱体的内壁上部。按照上述优选结构的沉淀箱，可以获得较好的絮凝沉淀效果。所述溢流堰的上沿的结构形式没有特别的限定。在较优选的实施方式中，所述溢流堰的上沿为锯齿形结构。这种锯齿形结构能够克服水的表面张力，促进水流均匀。在具体的实施方式中，形成所述溢流堰的上沿的锯齿形可以为方形、半圆形或三角形等。
45.在所述预处理装置中，所述多介质过滤器包括罐体和填充于罐体内的过滤材料。所述罐体可以是玻璃钢、碳钢衬塑等材质。所述多介质过滤器内部填充的过滤材料优选为石英砂、活性炭和无烟煤中一种或至少两种以上的任意组合。
46.在所述脱硫废水处理系统中，所述电解装置用于对经过预处理后的脱硫废水进行电解，以生成次氯酸钠溶液和氢气。所述电解装置包括电解槽和电源。所述电解槽优选为板式电极管式电解槽、板网式电极板式电解槽或同心圆管式电解槽。所述电源可以采用高频稳流开关电压，也可以采用可控硅整流电源。所述电解槽与所述电源优选通过电缆或铜排相连。
47.在所述脱硫废水处理系统中，在优选情况下，所述系统还包括酸洗装置，用于对所述电解装置运行过程中产生的结垢进行清理。在较优选的实施方式中，所述酸洗装置包括酸洗罐、卸酸泵、酸洗泵和酸雾吸收器。所述酸洗罐可以采用pe材质罐体，也可以采用玻璃钢材质罐体，也可以采用钢衬胶材质罐体。所述卸酸泵可以采用磁力泵，也可以采用离心泵。所述酸洗泵可以采用磁力泵，也可以采用离心泵。所述酸雾吸收器的内部可以采用拉西环等填料填充，并填充氢氧化钠溶液。所述卸酸泵的进口与酸洗溶液罐体相连，所述卸酸泵的出口与所述酸洗罐相连。所述酸洗泵的进口与所述酸洗罐相连，所述酸洗泵的出口与所述电解槽的进口相连，所述电解槽的酸洗溶液出口与酸洗罐相连。所述酸雾吸收器的进口与酸洗罐顶部的气相出口相连。
48.在所述脱硫废水处理系统中，所述气液分离装置用于对所述电解装置中产生的气液混合物进行气液分离。所述气液分离装置的进口与所述电解装置的电解槽的出口相连，所述气液分离装置的出液口与次氯酸钠溶液存储罐相连，所述气液分离装置的出气口与脱氯装置的进气口相连。在较优选的实施方式中，所述气液分离装置的内部为螺旋结构，进入气液分离装置的液体沿气液分离装置的螺旋结构进行离心运动，实现气体与液体的离心分离，并分离成作为液相的次氯酸钠溶液和作为气相的氢气。
49.在所述脱硫废水处理系统中，所述脱氯装置用于对所述气液分离装置中分离出的氢气进行脱氯。所述脱氯装置包括脱氯塔、碱液罐和碱液泵。其中，所述脱氯塔采用圆桶型罐体，所述脱氯塔内部均匀分布有喷淋管；所述碱液罐采用耐次氯酸钠腐蚀材质即可；所述碱液泵可以采用不锈钢离心泵。所述碱液泵的进口与所述碱液罐相连，所述碱液泵的出口与所述脱氯塔内部的喷淋管相连。
50.在所述脱硫废水处理系统中，所述氢气加压装置用于对经过脱氯后的氢气进行加压和冷却干燥。所述氢气加压装置可以采用氢气压缩机，也可以采用气体增压泵。所述氢气加压装置的进口与所述脱氯装置的气体出口相连。所述气体加压装置还包含氢气冷却干燥装置，可以采用气体空冷器降温，也可以采用冷干机冷却并降温。
51.在所述脱硫废水处理系统中，所述氢气脱氧装置用于对经过加压和冷却干燥后的氢气进行脱氧。在较优选的实施方式中，所述氢气脱氧装置包括氢气一次脱氧单元、氢气二次脱氧单元以及可选的氢气三次脱氧单元，其中，所述氢气一次脱氧单元采用气体分离膜脱氧，分离氢气和氧气，所述氢气一次脱氧单元的进口与所述氢气加压装置的出口相连；所述氢气二次脱氧单元采用钯催化剂脱氧，所述氢气二次脱氧单元的进口与所述氢气一次脱氧单元的出口相连；所述氢气三次脱氧单元采用变温变压吸附装置进行脱氧，所述氢气三次脱氧单元的进口与所述氢气二次脱氧单元的出口相连。
52.本发明还提供了一种脱硫废水处理方法，如图3所示，该方法包括以下步骤：
53.(1)对脱硫废水进行预处理，通过絮凝、沉淀以脱除所述脱硫废水中的二价离子；
54.(2)对经过预处理后的脱硫废水进行电解，生成包含次氯酸钠溶液和氢气的气液混合物；
55.(3)对所述气液混合物进行气液分离，分离成作为液相的次氯酸钠溶液和作为气相的氢气；
56.(4)对分离出的所述氢气进行脱氯，以去除所述氢气中夹带的氯气；
57.(5)对经过脱氯后的氢气进行加压和冷却干燥；以及
58.(6)对经过加压和冷却干燥后的氢气进行脱氧。
59.在一种优选实施方式中，所述脱硫废水处理方法采用前文所述的脱硫废水处理系统实施。
60.在另一种优选实施方式中，所述脱氧的过程包括：
61.采用气体分离膜进行一次脱氧；
62.采用钯催化剂进行二次脱氧；以及
63.可选地采用变温变压吸附装置进行三次脱氧。
64.按照本发明所述的脱硫废水处理方法对脱硫废水进行处理，可以得到次氯酸钠溶液和较纯的氢气产品，整个工艺过程不会产生外排废弃物。
65.下面通过实施例来进一步说明本发明所述的脱硫废水处理系统和方法。实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体操作过程，但本发明的保护范围不限于下述实施例。
66.以下实施例中的实验方法，如无特殊说明，均为本领域常规方法。下述实施例中所用的实验材料，如无特殊说明，均可商购得到。
67.以下实施例中所用的脱落废水中含有氯离子18g/l、钠离子11.4g/l、硫酸根离子0.2g/l、钙离子0.2g/l和镁离子0.05g/l。
68.实施例1
69.如图1-2所示，本实施例所用的脱硫废水处理系统包括依次连接的预处理装置、电解装置、气液分离装置、脱氯装置、氢气加压装置和氢气脱氧装置，以及用于对电解装置进行清理的酸洗装置，其中，所述预处理装置包括依次连接的ph值调节箱、反应箱、絮凝箱、沉淀箱和多介质过滤器。所述ph值调节箱包括箱体、混合器、酸液投加装置、碱液投加装置和ph检测仪，所述混合器的主进液端与脱硫废水进口连接，所述混合器的辅进液端连接至所述酸液投加装置和碱液投加装置，所述ph检测仪设置于所述混合器与所述箱体的连接处。所述沉淀箱包括箱体、进液中心管和溢流堰，所述进液中心管的下端出口距离所述箱体底部10-30cm，所述溢流堰环绕设置于所述箱体的内壁上部，所述溢流堰的上沿为锯齿形结构。所述多介质过滤器包括罐体和填充于罐体内的过滤材料，所述过滤材料为石英砂。所述电解装置包括电解槽和电源，其中，所述电解槽为板式电极管式电解槽。所述酸洗装置包括酸洗罐、卸酸泵、酸洗泵和酸雾吸收器，所述卸酸泵的进口与酸洗溶液罐体相连，所述卸酸泵的出口与所述酸洗罐相连，所述酸洗泵的进口与所述酸洗罐相连，所述酸洗泵的出口与所述电解槽的进口相连，所述电解槽的酸洗溶液出口与酸洗罐相连，所述酸雾吸收器的进口与酸洗罐顶部的气相出口相连。所述气液分离装置的进口与所述电解装置的电解槽的出口相连，所述气液分离装置的出液口与次氯酸钠溶液存储罐相连，所述气液分离装置的出气口与脱氯装置的进气口相连。所述脱氯装置包括脱氯塔、碱液罐和碱液泵，所述脱氯塔内部均匀分布有喷淋管，所述碱液泵的进口与所述碱液罐相连，所述碱液泵的出口与所述脱氯塔内部的喷淋管相连。所述氢气加压装置采用氢气压缩机，所述氢气加压装置的进口与所述脱氯装置的气体出口相连。所述氢气脱氧装置包括氢气一次脱氧单元、氢气二次脱氧单元以及氢气三次脱氧单元，其中，所述氢气一次脱氧单元采用气体分离膜脱氧，分离氢气和氧气，所述氢气一次脱氧单元的进口与所述氢气加压装置的出口相连；所述氢气二次脱氧单元采用钯催化剂脱氧，所述氢气二次脱氧单元的进口与所述氢气一次脱氧单元的出口相连；所述氢气三次脱氧单元采用变温变压吸附装置进行脱氧，所述氢气三次脱氧单元的进口与所述氢气二次脱氧单元的出口相连。
70.脱硫废水处理的过程为：将脱硫废水注入上述脱硫废水处理系统中进行处理，在所述预处理装置中，投加絮凝剂聚合氯化铝(购自济南嘉阳化工有限公司，其中al2o3≥28％)，通过絮凝、沉淀以脱除所述脱硫废水中的二价离子；接着，在电解装置中对经过预处理后的脱硫废水进行电解，生成包含次氯酸钠溶液和氢气的气液混合物；再接着，对所述气液混合物进行气液分离，分离成作为液相的次氯酸钠溶液和作为气相的氢气；其次，对分离出的所述氢气进行脱氯，以去除所述氢气中夹带的微量氯气；随后，对经过脱氯后的氢气进行加压和冷却干燥；然后，对经过加压和冷却干燥后的氢气进行三次脱氧。按照该方法制备
的氢气的纯度为99.999％，制得的次氯酸钠溶液的浓度为8g/l，针对每立方米的脱硫废水，制得的氢气的量为1800l。
71.以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，包括各个技术特征以任何其它的合适方式进行组合，这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容，均属于本发明的保护范围。