本發(fā)明涉及環(huán)境工程廢水處理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于電滲析的脫硫廢水零排放處理方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

目前隨著國家排放標準的提高，脫硫廢水零排放處理也逐漸展開實施?，F(xiàn)有的脫硫廢水工藝一般包括中和、沉淀、混凝、中和及泥漿脫水處理等軟化預處理(將脫硫廢水加藥混凝澄清，去除大部分硬度、堿度以及懸浮物；軟化出水進入過濾系統(tǒng)進一步去除懸浮物；化學反應(yīng)產(chǎn)生的泥渣進入脫水系統(tǒng)脫泥)、膜濃縮處理(用各種類型的膜，進行濃縮處理，得到高鹽濃縮液)和蒸發(fā)濃縮結(jié)晶處理，結(jié)晶后的濃縮液與晶體顆粒進行固液分離，母液返回原液池或繼續(xù)蒸發(fā)結(jié)晶，晶體進行脫水干燥，最后得到凈化水和雜鹽。上述工藝方案的特點在于：提高懸浮物、重金屬離子、硬度離子、硅離子的去除率，同時將這部分污染物從離子態(tài)蒸發(fā)結(jié)晶轉(zhuǎn)化為固體態(tài)，從廢水中分離排放，達到如下效果：可以使得廢水達標排放，可以將廢水進行濃縮，蒸發(fā)結(jié)晶后雜鹽排放。

但是卻存在以下缺點：(1)由于脫硫廢水水質(zhì)水量變化大、廢水中含鹽量高等特點，對脫硫廢水的處理裝置產(chǎn)生固體雜鹽，雜鹽成分復雜無法回收利用，只能作為危廢處理。不僅如此，由于脫硫系投資成本較高，由于沒有能夠有限根據(jù)水質(zhì)水量變化作出相應(yīng)調(diào)節(jié)的工藝，使得脫硫廢水處理系統(tǒng)不能長期穩(wěn)定運行。(2)在脫硫廢水處理系統(tǒng)中存在預處理的藥劑成本過高，藥劑的二次污染嚴重，處理系統(tǒng)的末端處理負荷過大，不能完成實現(xiàn)零排放要求下的穩(wěn)定運行。(3)在膜處理方面主要采用反滲透進行高倍濃縮提高廢水的回收率，但操作壓力過高，容易發(fā)生危險。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為此，需要提供一種更加有效的脫硫廢水無害化與資源化處理工藝，從而大幅度提高運行效率，降低運行成本，提高中水回用與系統(tǒng)脫鹽的廢水處理處理，解決脫硫廢水零排放的要求。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案之一是基于電滲析的脫硫廢水零排放處理方法，包括以下步驟:

(1)將電廠脫硫廢水通過中和、絮凝沉淀去除脫硫廢水中的懸浮物、重金屬、部分的硫酸根離子，獲得的澄清液通過加入酸液進行pH回調(diào)，pH回調(diào)后的澄清液滿足后續(xù)精濾處理的進水要求；

(2)將步驟(1)獲得的澄清液加入軟化螯合劑，再進行精濾處理，通過精濾去除鈣離子、鎂離子，把澄清液中的SDI控制在3以下，獲得的精濾產(chǎn)水滿足后續(xù)膜系統(tǒng)的進水要求；

(3)將步驟(2)獲得的精濾產(chǎn)水采用電滲析進行鹽濃縮淡化處理，獲得鹽度高于15％的電滲析濃水和產(chǎn)水率高于60％的電滲析淡水；

(4)將步驟(3)獲得的電滲析淡水用于電廠的其他補水，將電滲析濃水暫存于濃水箱中，通過脫硫廢水的處理水量進行調(diào)節(jié)分配至雙極膜電滲析處理及煙道蒸發(fā)處理；

(5)將步驟(4)中雙極膜電滲析處理產(chǎn)生的堿液和酸液分別回用于步驟(1)中的中和及pH回調(diào)中使用；

(6)步驟(4)中通過煙道蒸發(fā)處理的電滲析濃水以結(jié)晶鹽的形式析出，隨后續(xù)的煙氣處理中的電除塵捕集到粉煤灰中，或在煙道蒸發(fā)中加入除塵器，捕集結(jié)晶鹽，進行資源化利用。

進一步的，所述步驟(1)中的電廠脫硫廢水進水流量：5-20m³/h，鈣離子濃度為500-2000mg/L，鎂離子濃度為3000-6000mg/L，硫酸根6000-12000mg/L，氯離子為3000-12000mg/L，pH值為5.0-7.5。

進一步的，所述步驟(2)的精濾處理采用多介質(zhì)過濾，濾液的Ca²⁺﹤50mg/L，Mg²⁺﹤50mg/L，pH＝7.0，SDI﹤3；

進一步的，所述步驟(3)中的電滲析裝置進行鹽濃縮淡化處理中，鹽濃縮淡化模塊采用多套均相膜電滲析器，通過一級一段間歇式循環(huán)處理進行，濃水電導率達到150-170mS/cm，淡水電導率﹤10mS/cm。

進一步的，所述步驟(4)中，根據(jù)處理的水量，自動調(diào)整電滲析濃水的水量分配，以處理水量的1/20-1/5的電滲析濃水量進雙極膜電滲析制取堿液、酸液回用于預處理的中和與pH回調(diào)；

進一步的，所述步驟(5)中，雙極膜電滲析處理產(chǎn)出pH﹥12的堿液和pH﹤3的酸液。

進一步的，所述步驟(5)中煙道蒸發(fā)處理采用旁路煙道蒸發(fā)工藝，取煙道中的高溫煙氣對廢水進行霧化蒸發(fā)，蒸發(fā)后的結(jié)晶物與水蒸氣隨煙氣返回電廠的煙道中，隨煙氣處理系統(tǒng)一并處理。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的另一技術(shù)方案是基于電滲析的脫硫廢水零排放處理系統(tǒng)，預處理池、軟化池、精濾器、電滲析器、淡水收集箱、濃水收集箱、煙道蒸發(fā)裝置、雙極膜電滲析器和酸堿液回收池、所述預處理池的出口與軟化池的入口相連通，軟化池的出口與精濾器的入口相連通，精濾器的出口與電滲析器的入口相連通，電滲析器的出口分別與淡水收集箱和濃水收集箱的入口相連通，所述濃水收集箱的出口分別與雙極膜電滲析器和煙道蒸發(fā)裝置的入口相連通，雙極膜電滲析器的出口與酸堿液回收池的入口連通，酸堿液回收池的出口與預處理池的入口連通。

進一步的，還包括螯合劑配藥箱，所述螯合劑配藥箱的出口與軟化池的入口相連通。該螯合劑與廢水的鈣鎂硬度離子形成微小絮體，與后續(xù)的精密過濾器的過濾配合，脫除廢水中的鈣鎂硬度離子。

進一步的，還包括除塵器，所述除塵器的入口與煙道蒸發(fā)裝置的出口相連通。

進一步的，所述精濾器為多介質(zhì)過濾器。

進一步的，還包括PH調(diào)節(jié)池，所述PH調(diào)節(jié)池的入口與預處理池的出口相連通，所述PH調(diào)節(jié)池的出口與軟化池的入口相連通。

區(qū)別于現(xiàn)有技術(shù)，上述技術(shù)方案具有的有益效果如下：

1.本發(fā)明通過中和沉淀預處理+軟化精密過濾工藝，去除懸浮物、重金屬、硫酸根離子、鈣離子、鎂離子，將SDI控制在3以下，滿足后續(xù)電滲析處理的進水要求，最大程度地降低了膜污染指數(shù)，保證電滲析處理的長期穩(wěn)定運行。

2.本發(fā)明在電滲析處理階段通過間歇式循環(huán)處理的方式，降低了電滲析的設(shè)備成本，提高電滲析的使用效率及鹽濃縮淡化的性能，使電滲析的濃水電導率達到150-170mS/cm，電滲析淡水電導率﹤10mS/cm。

3.本發(fā)明在對電滲析濃水處理的工藝上采用雙極膜電滲析+煙道蒸發(fā)工藝進行組合，通過處理水量進行雙極膜電滲析對電滲析濃水制酸堿的控制，使制得的酸堿液剛好滿足預處理工藝中加堿中和、pH回調(diào)的使用，提高系統(tǒng)運行的安全性，并減少了預處理工藝的加藥成本與配藥的工作量，在整體上也降低了系統(tǒng)的脫鹽負荷與系統(tǒng)煙道蒸發(fā)的負荷。

4.本發(fā)明通過雙極膜電滲析+煙道蒸發(fā)的工藝組合，提高末端處理的能力，改變以往單一的末端處理方式，避免因末端處理出現(xiàn)故障而使整套系統(tǒng)停止運行。對系統(tǒng)末端處理的有效調(diào)節(jié)，能夠應(yīng)對電廠不同水質(zhì)水量變化，保證整套系統(tǒng)穩(wěn)定運行。該脫硫廢水處理系統(tǒng)實現(xiàn)零排放，同時能夠利用產(chǎn)生的廢水制取進行酸液、堿液進行回用，達到環(huán)境友好的設(shè)計要求，具有廣泛的應(yīng)用前景。

附圖說明

圖1為本發(fā)明基于電滲析的脫硫廢水零排放處理方法的流程圖。

圖2為本發(fā)明基于電滲析的脫硫廢水零排放處理裝置的結(jié)構(gòu)圖。

具體實施方式

為詳細說明技術(shù)方案的技術(shù)內(nèi)容、構(gòu)造特征、所實現(xiàn)目的及效果，以下結(jié)合具體實施例并配合附圖詳予說明。

參考圖1所示，本發(fā)明基于電滲析的脫硫廢水零排放處理方法，包括以下步驟:

①將電廠脫硫廢水通過中和、絮凝沉淀去除脫硫廢水中的懸浮物、重金屬、部分的硫酸根離子，獲得的澄清液通過加入酸液進行pH回調(diào)，pH回調(diào)后的澄清液滿足后續(xù)精濾處理的進水要求；

②將步驟①獲得的澄清液加入軟化螯合劑，再進行精濾處理，通過精濾去除鈣離子、鎂離子，把澄清液中的SDI控制在3以下，獲得的精濾產(chǎn)水滿足后續(xù)膜系統(tǒng)的進水要求；

③將步驟②獲得的精濾產(chǎn)水采用電滲析進行鹽濃縮淡化處理，獲得鹽度高于15％的電滲析濃水和產(chǎn)水率高于60％的電滲析淡水；

④將步驟③獲得的電滲析淡水用于電廠的其他補水，將電滲析濃水暫存于濃水箱中，通過脫硫廢水的處理水量進行調(diào)節(jié)分配至雙極膜電滲析處理及煙道蒸發(fā)處理；

⑤將步驟④中雙極膜電滲析處理產(chǎn)生的堿液和酸液分別回用于步驟(1)中的中和及pH回調(diào)中使用；

⑥步驟④中通過煙道蒸發(fā)處理的電滲析濃水以結(jié)晶鹽的形式析出，隨后續(xù)的煙氣處理中的電除塵捕集到粉煤灰中，或在煙道蒸發(fā)中加入除塵器，捕集結(jié)晶鹽，進行資源化利用。

所述步驟(1)中的電廠脫硫廢水進水流量：5-20m³/h，鈣離子濃度為500-2000mg/L，鎂離子濃度為3000-6000mg/L，硫酸根6000-12000mg/L，氯離子為3000-12000mg/L，pH值為5.0-7.5。

所述步驟①的精濾處理采用多介質(zhì)過濾，濾液的Ca²⁺﹤50mg/L，Mg²⁺﹤50mg/L，pH＝7.0，SDI﹤3；

所述步驟③中的電滲析裝置進行鹽濃縮淡化處理中，鹽濃縮淡化模塊采用多套均相膜電滲析器，通過一級一段間歇式循環(huán)處理進行，濃水電導率達到150-170mS/cm，淡水電導率﹤10mS/cm。

所述步驟④中，根據(jù)處理的水量，自動調(diào)整電滲析濃水的水量分配，以處理水量的1/20-1/5的電滲析濃水量進雙極膜電滲析制取堿液、酸液回用于預處理的中和與pH回調(diào)；

所述步驟⑤中，雙極膜電滲析處理產(chǎn)出pH﹥12的堿液和pH﹤3的酸液。

所述步驟⑤中煙道蒸發(fā)處理采用旁路煙道蒸發(fā)工藝，取煙道中的高溫煙氣對廢水進行霧化蒸發(fā)，蒸發(fā)后的結(jié)晶物與水蒸氣隨煙氣返回電廠的煙道中，隨煙氣處理系統(tǒng)一并處理。

參考圖2所示，基于電滲析的脫硫廢水零排放處理系統(tǒng)，預處理池1、軟化池2、多介質(zhì)精密精濾器3、電滲析器4、淡水收集箱5、濃水收集箱6、煙道蒸發(fā)裝置7、雙極膜電滲析器8和酸堿液回收池9、所述預處理池1包括中和池和絮凝沉淀池，所述預處理池1的出口與軟化池2的入口相連通，軟化池2的出口與多介質(zhì)精密精濾器3的入口相連通，多介質(zhì)精密精濾器3的出口與電滲析器4的入口相連通，電滲析器4的出口分別與淡水收集箱5和濃水收集箱6的入口相連通，所述濃水收集箱6的出口分別與雙極膜電滲析器8和煙道蒸發(fā)裝置7的入口相連通，雙極膜電滲析器8的出口與酸堿液回收池9的入口連通，酸堿液回收池9的出口與預處理池1的入口連通。

還包括螯合劑配藥箱(未示意)，所述螯合劑配藥箱的出口與軟化池2的入口相連通。該螯合劑與廢水的鈣鎂硬度離子形成微小絮體，與后續(xù)的精密過濾器的過濾配合，脫除廢水中的鈣鎂硬度離子。

還包括除塵器10，所述除塵器10的入口與煙道蒸發(fā)裝置7的出口相連通。捕集結(jié)晶鹽，進行資源化利用。

所述多介質(zhì)精密精濾器3為陶瓷膜多孔過濾器。

還包括PH調(diào)節(jié)池(未示意)，所述PH調(diào)節(jié)池(未示意)的入口與預處理池的出口相連通，所述PH調(diào)節(jié)池(未示意)的出口與精濾器的入口相連通。

下面列舉幾個具體實施方式來進一步闡述本發(fā)明的方法和系統(tǒng)。

請參閱圖1和圖2，本實施例1采用的某電廠煙氣脫硫廢水500L，鈣離子濃度為2000mg/L，鎂離子濃度為6000mg/L，硫酸根12000mg/L，氯離子為12000mg/L，pH為5.2的脫硫廢水；經(jīng)過加入堿液pH調(diào)至10.2，加入絮凝劑，沉淀后，加酸液進行pH回調(diào)，加入軟化劑并進行精濾過濾，濾液進入電滲析器，電滲析采用400*800,100對膜的均相膜膜堆，一級一段的電滲析器，間歇式循環(huán)處理方式進行，濃水電導率為168mS/cm，淡水電導率為5mS/cm；取60L電導率為168mS/cm的電滲析濃水進行雙極膜制酸堿，制取pH＝12.5的堿液，pH＝2.8的酸液進行預處理過程的回用。取400L電導率為168mS/cm的電滲析濃水進行旁路煙道蒸發(fā)設(shè)備進行霧化蒸發(fā)。

系統(tǒng)運行效果：

1.中和池的懸浮物在加入雙極膜制得的堿液后快速沉淀，15min沉淀完成，加入的軟化劑與精密過濾器有效去除的絕大部分的硬度離子，出水Ca²⁺＝40mg/L；Mg²⁺﹤35mg/L；SDI＝1.8；pH＝7.0，有限減少鹽淡化濃縮模塊的結(jié)垢風險，電滲析運行500h后極室與淡水室、濃水室內(nèi)的壓差沒有明顯的改變；

2.電滲析設(shè)備穩(wěn)定運行，膜堆耗電量每噸原水為7kwh，僅是高壓反滲透能耗的1/2及多效蒸發(fā)器能耗的1/4，大大減少了系統(tǒng)的整體能耗；

3.旁路煙道設(shè)備穩(wěn)定運行，電滲析濃水在旁路煙道蒸發(fā)中瞬間蒸發(fā)，結(jié)晶鹽隨煙氣返回煙道內(nèi)。

實施例2：

請參閱圖1和圖2，本實施例2采用的另一家電廠煙氣脫硫廢水300L，鈣離子濃度為800mg/L，鎂離子濃度為5000mg/L，硫酸根8520mg/L，氯離子為6530mg/L，pH為6.7的脫硫廢水；通過加堿液中和至pH＝9.5、絮凝沉淀15min后，澄清液投加30g軟化劑，經(jīng)過多介質(zhì)精密過濾器，出水進入通過pH回調(diào)后，進入電滲析處理，電滲析采用400*800,50對膜的均相膜膜堆，一級一段的電滲析器，間歇式循環(huán)處理方式進行，取35L的電滲析濃水進行雙極膜制酸堿，制取pH＝12.2的堿液，pH＝2.4的酸液進行預處理過程的回用。取250L電導率為電滲析濃水進行旁路煙道蒸發(fā)設(shè)備進行霧化蒸發(fā)。

系統(tǒng)運行效果：

1.中和池的懸浮物在加入雙極膜制得的堿液后快速沉淀，9min后沉淀完成，出水Ca²⁺＝15mg/L；Mg²⁺＝12mg/L；SDI＝1.0；pH＝7.0，有限減少鹽淡化濃縮模塊的結(jié)垢風險，電滲析運行500h后極室與淡水室、濃水室內(nèi)的壓差沒有明顯的改變；

2.電滲析設(shè)備穩(wěn)定運行，電滲析濃水電導率為155mS/cm，電滲析淡水電導率為4mS/cm，膜堆耗電量每噸原水為7.9kwh。

3.旁路煙道設(shè)備穩(wěn)定運行，通過觀察口的觀察并無結(jié)晶鹽粘到結(jié)晶器上。

實施例3：

請參閱圖1和圖2，本實施例3采用的另一家電廠煙氣脫硫廢水500L，鈣離子濃度為520mg/L，鎂離子濃度為3200mg/L，硫酸根6300mg/L，氯離子為5500mg/L，pH為6.5的脫硫廢水；通過中和、絮凝沉淀，并投加20g軟化劑，經(jīng)過精密過濾器，出水進入電滲析處理，電滲析采用400*800,70對膜的均相膜膜堆，一級一段的電滲析器，間歇式循環(huán)處理方式進行，取80L的電滲析濃水進行雙極膜制酸堿。取380L電導率為電滲析濃水進行旁路煙道蒸發(fā)設(shè)備進行霧化蒸發(fā)。

系統(tǒng)運行效果：

1.中和池的懸浮物在加入雙極膜制得的堿液后快速沉淀，9min后沉淀完成，出水Ca²⁺＝15mg/L；Mg²⁺＝12mg/L；SDI＝1.0；pH＝7.0，有限減少鹽淡化濃縮模塊的結(jié)垢風險，電滲析運行500h后極室與淡水室、濃水室內(nèi)的壓差沒有明顯的改變；

2.經(jīng)過100h的運行，多介質(zhì)精濾器按照3h清洗的正常程序運行，濾料沒有明顯污堵情況，出水SDI﹤3滿足工藝要求

3.電滲析設(shè)備穩(wěn)定運行，電滲析濃水電導率為160mS/cm，電滲析淡水電導率為6mS/cm，膜堆耗電量每噸原水為8.6kwh。

4.旁路煙道設(shè)備的霧化器沒有明顯結(jié)垢，可長期穩(wěn)定運行。

需要說明的是，在本文中，諸如第一和第二等之類的關(guān)系術(shù)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(guān)系或者順序。而且，術(shù)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(shè)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(shè)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(shè)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(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)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(jié)構(gòu)或等效流程變換，或直接或間接運用在其他相關(guān)的技術(shù)領(lǐng)域，均同理包括在本發(fā)明的專利保護范圍之內(nèi)。