用于从废水中脱除单价阴离子物质的系统和方法与流程

相关申请引用

本申请要求于2018年11月1日提交的名称为“用于从烟气脱硫废水中有选择性去除单价阴离子的系统和方法”的美国临时专利申请62/754,068的优先权。

本公开涉及用于从废水中脱除单价阴离子物质的系统、方法和技术。更具体地说，通过单价电渗析系统和方法处理来自烟气脱硫过程的含有单价阴离子物质(例如氯化钙)的废水，以有选择性地脱除单价阴离子物质，并回收废水以在烟气脱硫过程中重新使用。

背景技术：

脱盐和水重用是至少部分地实现可持续性用水目标的一种方式。最常用的脱盐技术是反渗透(“ro”)、热蒸发和电渗析(“ed”)。在反渗透中，迫使水通过反渗透膜以产生基本上无盐的(“纯”)水。在热蒸发中，水被蒸发，然后冷凝成蒸馏纯水。在电渗析中，水中的盐离子在电驱动力的作用下被脱除。与产生纯水的反渗透和热蒸发不同的是，电渗析可产生留存预定盐含量的部分脱盐的产品水。

技术实现要素：

根据第一方面，提供了一种用于从废水中脱除单价阴离子物质的系统，该系统包括电渗析堆，该电渗析堆包括：i)阴极和阳极；以及ii)阴极与阳极之间的第一电渗析池，其中该第一电渗析池包括：a)产品室；b)与产品室的阴极侧相邻的金属阳离子浓缩室；以及c)与产品室的阳极侧相邻的转移溶液室，其中产品室和金属阳离子浓缩室每个均由阳离子交换膜界定并共享该阳离子交换膜，其中产品室和转移溶液室每个均由单价阴离子交换膜界定并共享该单价阴离子交换膜，并且其中转移溶液室在阳极侧由阴离子交换膜和单价阴离子交换膜之中的一个交换膜界定。

转移溶液室的阳极侧可由阴离子交换膜界定，而不是由单价阴离子交换膜界定。

转移溶液室的阳极侧可由单价阴离子交换膜界定，而不是由阴离子交换膜界定。

单价阴离子交换膜对于单价氯阴离子的渗透性与对于多价硫酸根阴离子的渗透性相比至少为3.0。

该系统还可包括与转移溶液室和金属阳离子浓缩室之中的至少一者流体连通的多价阴离子去除单元。该多价阴离子去除单元可配置为从已经离开转移溶液室和金属阳离子浓缩室之中的至少一者的溶液中去除至少一部分多价阴离子。

该多价阴离子去除单元可包括多价阴离子沉淀单元和纳滤单元之中的至少一者。

该电渗析堆还可包括与第一电渗析池相邻的第二电渗析池，该第二电渗析池包括：i)金属阳离子浓缩室，该金属阳离子浓缩室与第一电渗析池的转移溶液室的阳极侧相邻，并且共享阴离子交换膜和单价阴离子交换膜之中的界定第一电渗析池的转移溶液室的阳极侧的该一个交换膜；ii)与第二电渗析池的金属阳离子浓缩室的阳极侧相邻的产品室，其中第二电渗析池的产品室和第二电渗析池的金属阳离子浓缩室由阳离子交换膜界定并共享该阳离子交换膜；以及iii)与第二电渗析池的产品室的阳极侧相邻的转移溶液室，其中第二电渗析池的产品室和第二电渗析池的转移溶液室由单价阴离子交换膜界定并共享该单价阴离子交换膜。

根据另一个方面，提供了一种使用电渗析堆从废水中脱除单价阴离子物质的方法，该方法包括：i)将废水、第二溶液和单价阴离子转移溶液导入电渗析堆，该电渗析堆包括：a)阴极和阳极；以及b)阴极与阳极之间的电渗析池，其中该电渗析池包括：1)接收废水的产品室；2)与产品室的阴极侧相邻的接收第二溶液的金属阳离子浓缩室；以及3)与产品室的阳极侧相邻的接收单价阴离子转移溶液的转移溶液室，其中产品室和金属阳离子浓缩室每个均由阳离子交换膜界定并共享该阳离子交换膜，其中产品室和转移溶液室每个均由单价阴离子交换膜界定并共享该单价阴离子交换膜，并且其中转移溶液室在阳极侧由阴离子交换膜和单价阴离子交换膜之中的一个交换膜界定；并且ii)在阴极与阳极之间施加电势，以从废水中脱除至少一部分单价阴离子物质，并从废水中产生离开电渗析堆的产品水。

转移溶液室的阳极侧可由阴离子交换膜界定，而不是由单价阴离子交换膜界定。

转移溶液室的阳极侧可由单价阴离子交换膜界定，而不是由阴离子交换膜界定。

产品室接收的废水可包含多价阴离子，并且产品水可留存废水中的多价阴离子的至少80％。

离开电渗析堆的单价阴离子转移溶液可包含多价阴离子，并且该方法还可包括在单价阴离子转移溶液离开电渗析堆之后去除单价阴离子转移溶液中的至少一部分多价阴离子，以产生再生的单价阴离子转移溶液。

从单价阴离子转移溶液中去除至少一部分多价阴离子可通过利用纳滤过程分离多价阴离子以及从单价阴离子转移溶液沉淀多价阴离子之中的至少一者进行。

沉淀多价阴离子可通过在单价阴离子转移溶液离开转移溶液室后向单价阴离子转移溶液中添加氯化钡和氢氧化钡之中的至少一者进行。

该方法还可包括将再生的单价阴离子转移溶液导向转移溶液室。

在脱盐期间从废水中去除的单价阴离子物质可浓缩在第二溶液中，以产生也包含多价阴离子的单价阴离子浓缩溶液，并且该方法还可包括在单价阴离子浓缩溶液离开电渗析堆之后从单价阴离子浓缩溶液中去除至少一部分多价阴离子。

该方法还可包括在去除至少一部分多价阴离子之后将单价阴离子浓缩溶液再循环至金属阳离子浓缩室。

该废水可以是通过烟气脱硫过程产生的。

该方法还可包括重用产品水作为烟气脱硫过程的补充水。

本发明内容不一定描述所有方面的全部范围。在阅读以下具体实施例的说明后，其他方面、特征和优点对于本领域普通技术人员将变得明显。

附图说明

附图示出了一个或多个示例性实施例，在附图中：

图1是示出常规(现有技术)的单价电渗析堆的示意图，该单价电渗析堆可用于有限程度地处理烟气脱硫废水；

图2是示出单价电渗析堆的一个示例性实施例的示意图，该单价电渗析堆可用于处理烟气脱硫废水；

图3是示出单价电渗析堆的另一个示例性实施例的示意图，该单价电渗析堆可用于处理烟气脱硫废水；

图4是示出脱盐系统的一个示例性实施例的示意图，该脱盐系统可用于使用图2和图3所示的单价电渗析堆之中的任何一种处理烟气脱硫废水；

为了清楚起见，在不影响本领域普通技术人员理解本文所述的实施例的情况下，并未对每个部件均进行标记，也并未示出每个实施例的所有部件。

具体实施方式

在本公开中：

“单价阴离子物质”指包含单价阴离子以及单价和多价阳离子之中的至少一者的盐或酸化合物。

“单价离子物质”指包含单价阴离子和单价阳离子的盐或酸化合物。

“多价阴离子物质”指包含多价阴离子以及单价和多价阳离子之中的至少一者的盐或酸化合物。

“阳离子交换膜”指对于阳离子(单价和多价阳离子)是可渗透性的而对于阴离子是基本不可渗透性的(在一些实施例中，根据操作条件，对于阴离子是完全不可渗透性的)离子交换膜。

在此背景下，“基本上”指所述膜对于试图透过它的阴离子中的至少80％是不可渗透性的。

“阴离子交换膜”指对于阴离子(单价和多价阴离子)是可渗透性的而对于阳离子是基本上不可渗透性的(在一些实施例中，根据操作条件，对于阳离子是完全不可渗透性的)离子交换膜。

在此背景下，“基本上”指所述膜对于试图透过它的阳离子中的至少80％是不可渗透性的。

“单价阴离子交换膜”指对于单价阴离子的可渗透性高于对于多价阴离子的可渗透性、并且对于阳离子是基本上不可渗透性的(在一些实施例中，根据操作条件，对于阳离子是完全不可渗透性的)阴离子交换膜。在此背景下，“基本上”指所述膜对于试图透过它的阳离子中的至少80％是不可渗透性的。在此背景下，“更易渗透”指在通过电渗析对相同摩尔当量的单价阴离子和多价阴离子进行脱盐时，单价阴离子与多价阴离子的渗透率比值大于1，优选大于5，更优选大于10。

在本公开和图1-3中：

“c”指在电渗析期间产生的接收在脱盐期间响应于电驱动力而迁移的盐离子(“脱盐的盐离子”)的浓缩溶液。

“e”指在电渗析期间使用的电解质溶液。

“p”指在电渗析期间产生的至少部分地脱盐的产品水。

“r”指在电渗析期间使用的冲洗溶液。

“t”指在电渗析期间使用的单价阴离子转移溶液。

在燃煤电厂中，煤的燃烧会产生染有二氧化硫的烟气。在将烟气排放到大气中之前，通常通过烟气脱硫(“fgd”)过程对烟气进行处理，以去除二氧化硫。一种常见的fgd过程基于湿法洗涤，其中使用石灰石浆液来洗脱烟气中的二氧化硫。湿法fgd洗涤产生含有金属阳离子(例如钠、钙和镁)、单价阴离子(例如氯化物和硝酸盐)和多价阴离子(例如硫酸盐)的废水。在去除fgd废水的悬浮固体(例如硫酸钙固体和煤灰)后，首先将fgd废水重新用作石灰石浆液的补充水，以进一步洗脱二氧化硫。在fgd过程期间，随着硫酸钙的沉淀，fgd废水中的大部分硫酸盐和钙被从fgd废水中去除。但是，随着fgd废水被作为石灰石浆液的补充水重复使用，可溶性单价阴离子(例如氯化物)会在fgd废水中积累。石灰石浆液中的高氯化物浓度会抑制二氧化硫洗涤，并对fgd过程中的设备造成腐蚀风险。因此，当fgd废水的氯化物浓度超过预设水平(例如大约8000毫克/升)时，最终必须将其从fgd过程中清除。能够从fgd过程中去除氯化物的废水处理方法会改善fgd废水的重用，并减少需要排放到环境中的fgd废水的量。

在产生纯水不是必要的并且在经济上不可接受的一些脱盐应用中，例如在对fgd废水进行脱盐时，与反渗透和热蒸发过程相比，电渗析过程所允许的部分脱盐是有利的。与其他过程相比，电渗析还具有另一个优势，即，它允许使用高选择性渗透的单价离子交换膜，这种膜能够有选择性地脱除特定的离子(例如单价离子)，以产生部分脱盐的产品水，这种产品水能满足特定使用情况的要求。因此，在本文所述的至少一些实施例中，电渗析过程与单价阴离子交换膜结合使用，以相对于硫酸盐不成比例的方式从烟气脱硫过程产生的fgd废水中去除氯化物。

首先请参考图1，其中示意性地示出了常规(现有技术)的单价电渗析(“med”)堆，该单价电渗析堆可用于从fgd废水中有限程度地去除单价阴离子，例如氯化物。常规的med堆包括位于两个电极(阳极和阴极)之间的交替布置的单价阴离子交换膜(每个是一个“maem”)和阳离子交换膜(每个是一个“cem”)、以及位于两个末端电解质室(“e室”)之间的由cem和maem界定的交替布置的产品室(“p室”)和浓缩室(“c室”)。每个电渗析池包括一个p室和一个相邻的c室，该p室和c室由maem隔开。在操作期间，可使包含钙离子、氯离子和硫酸根离子的fgd废水流过p室，并使带走脱盐离子的第二股水流过c室。在p室中流动的fgd废水中的单价阴离子(例如氯化物)向阳极迁移，并穿过界定p室的阳极侧的maem进入在c室中流动的第二股水中。同时，在p室中流动的fgd废水中的阳离子(例如钙)向阴极迁移，并穿过界定p室的阴极侧的cem进入在c室中流动的第二股水中。fgd废水中的硫酸盐被maem阻止，并留存在p室中。图1所示的常规med堆理论上可在一定程度上分别将钙和硫酸盐分离到c室和p室中。

但是，通过实验发现，在使用图1的常规med堆对fgd废水进行脱盐时，硫酸钙会沉淀到常规med堆的maem的表面上和内部，由此使maem结垢。硫酸钙结垢会导致常规med堆内的maem最终发生故障，并导致脱盐中断。不受限于特定的理论，硫酸钙的结垢可能是由硫酸钙浓度增加到超过其在maem边界层周围和maem内的溶液中的溶解度而导致的。更重要的是，在电驱动力的作用下，钙离子和硫酸根离子都冲击图1的常规med堆中的界定p室和c室之中的每一个并在它们之间的maem。理论上，maem应阻止钙离子和硫酸根离子相遇。但是，实际上，maem对于阴离子与阳离子以及对于单价阴离子与多价阴离子的选择渗透性并不完美，并且不能提供防钙和防硫酸盐的屏障来防止钙离子和硫酸盐相遇。因此，在电驱动力的作用下，溶液中的一些钙离子和硫酸盐进入并穿过maem从而相遇，由此在maem的表面上和内部造成硫酸钙结垢。

现在请参考图2和图3，其中分别示意性地示出了用于处理烟气脱硫废水的med堆200a和200b(合称为“堆200a，b”)的第一和第二示例性实施例。如下文所进一步论述的，这是在堆200a，b的maem的表面上和内部没有硫酸钙结垢的情况下进行的。

与图1所示的每个电渗析池仅包括相邻的p室和c室的常规med堆相比，堆200a，b中的每个电渗析池包括三个室：p室、c室和单价阴离子转移溶液室(“t室”)。堆200a的第一实施例包括分隔其腔室的至少三种离子交换膜：cem202、maem203和阴离子交换膜204(每个是一个“aem204”)。堆200b包括分隔其腔室的至少两种离子交换膜：cem202和maem203。在至少一些实施例中，在用于处理fgd废水时，堆200a，b依赖maem203对于单价氯阴离子的渗透性高于对于多价硫酸根阴离子的渗透性的特点来防止硫酸钙结垢。maem203对于单价氯阴离子的渗透性与对于多价硫酸根阴离子的渗透性相比至少为3.0倍。

在堆200a，b的一端是阴极e室253，该阴极e室在一侧由阴极255界定，在另一侧由阴极电解质阳离子交换膜界定，在堆200a，b的另一端是阳极e室254，该阳极e室在一侧由阳极256界定，在另一侧由阳极电解质阳离子交换膜界定。在堆操作期间，电解质溶液被通过导管251泵入e室253、254，并且电解质溶液通过导管252离开e室253、254。电解质的例子有硫酸钠水溶液和硝酸钾水溶液。直流电源(在图2和图3中未示出)在阴极255与阳极256之间施加电势(电压)。

第一和第二冲洗溶液室(“r室”)243、244分别与e室253、254相邻，并通过电解质阳离子交换膜之中的一个交换膜与e室253、254隔开。虽然堆200a，b包括r室243、244，但是在至少一些替代实施例中(未示出)，堆200a、200b可省去r室243、244。在堆操作期间，冲洗溶液通过导管241进入r室243、244，并通过导管242离开。冲洗溶液的例子有氯化钠水溶液和氯化钾溶液。r室243、244保护e室253、254免受二价结垢离子(例如钙和镁)的污染。

堆200a，b之中的每一个在阴极255与阳极256之间包括至少一个第一电渗析池，该第一电渗析池包括：a)p室210、b)与p室210的阴极侧相邻的金属阳离子c室220、以及c)与p室210的阳极侧相邻的t室230，其中p室210和金属阳离子c室220每个均由阳离子交换膜202界定并共享该阳离子交换膜202，p室210和t室230每个均由单价阴离子交换膜203界定并共享该单价阴离子交换膜203。在如图2所示的堆200a的第一实施例中，t室230在其阳极侧由阴离子交换膜204界定。在如图3所示的堆200b的第二实施例中，t室230在其阳极侧由单价阴离子交换膜203界定。

如图所示，堆200a，b还包括于第一电渗析池相邻布置的第二电渗析池，其中该第二电渗析池包括：a)金属阳离子c室220，它与第一电渗析池的t室230的阳极侧相邻，并共享阴离子交换膜204(在堆200a的第一实施例中)和单价阴离子交换膜203(在堆200b的第二实施例中)之一；b)p室210，它与第二电渗析池的金属阳离子c浓缩室220的阳极侧相邻，并共享阳离子交换膜202；以及c)t室230，它与第二电渗析池的p室210的阳极侧相邻，并共享maem203。

堆200a，b可包括重复布置的电渗析单元，每个这样的电渗析单元包括由离子交换膜分隔的三个室，具有以下配置中的至少一种：

i.aem204/金属阳离子c室220/cem202/p室210/maem203/t室230(由图2所示的堆200a的第一实施例示出)；

ii.金属阳离子c室220/cem202/p室210/maem203/t室230/aem204(由图2所示的堆200a的第一实施例示出)；

iii.maem203/金属阳离子c室220/cem202/p室210/maem203/t室230(由图3所示的堆200b的第二实施例所示)；以及

iv.金属阳离子c室220/cem202/p室210/maem203/t室230/maem203(由图3所示的堆200b的第二实施例示出)。

在堆操作期间，包含金属阳离子(例如钠、钙和镁)、单价阴离子(例如氯化物和硝酸盐)和多价阴离子(例如硫酸盐)的废水(例如fgd废水)经由导管211导引至p室210；从废水中接收脱盐离子的第二溶液被通过导管221导引至金属阳离子c室220；并且包含单价离子物质(例如氯化钠)的单价阴离子转移溶液被通过导管231导引至t室230。在施加的电势的作用下，在p室210中流动的废水中的金属阳离子(例如钙)迁移并穿过限定p室210的阴极侧的cem202，并进入在金属阳离子浓缩室220中流动的第二溶液中。在p室210中流动的废水中的单价阴离子(例如氯化物)迁移并穿过界定p室210的阳极侧的maem203，并进入在t室230中流动的单价阴离子转移溶液中。但是，废水中的多价阴离子(例如硫酸盐)不能穿过界定p室210的阳极侧的maem203，因此留存在p室210中。在t室230中流动的单价阴离子转移溶液中的可能从废水或单价离子物质接收的单价阴离子(例如氯化物)的一部分迁移并穿过aem204(对于堆200a的第一实施例)或穿过限定t室230的阳极侧的maem203(对于堆200b的第二实施例)，并进入在金属阳离子c室220中流动的第二溶液中。单价阴离子转移溶液中的单价离子物质的阳离子不能穿过aem204或maem203，因此留存在t室230中。结果，废水被有选择性地脱除单价阴离子物质(例如氯化钙)，并变成部分脱盐的产品水，该单价阴离子物质(例如氯化钙)被至少部分地耗尽，同时多价阴离子(例如硫酸盐)的至少80％被留存。产品水通过导管212离开p室210。流过金属阳离子c室220的第二溶液从废水接收包含金属阳离子的单价阴离子物质，并从单价阴离子转移溶液接收单价阴离子，成为富含单价阴离子物质的浓缩溶液。该富含单价阴离子物质的浓缩液通过导管222离开金属阳离子浓缩室220。流过t室230的单价阴离子转移溶液作为用于离子转移的中间溶液，并通过接收和转出相同摩尔当量的阴离子来平衡其离子电荷中性。单价阴离子转移溶液通过导管232离开t室230，并通过循环回到t室230而被重用。

与图1所示的常规med堆相比，图2和图3所示的堆200a，b的每个电渗析池包括位于p室210与金属阳离子c室220之间的t室230。此外，t室230在其阴极侧由maem203界定，在其阳极侧由aem204(对于堆200a的第一实施例)或maem203(对于堆200b的第二实施例)界定。使用t室230及其两个界定膜解决了硫酸钙在maem203的表面上和内部结垢的问题。在图1所示的常规med堆中，钙和硫酸盐在电驱动力的作用下冲击maem，导致硫酸钙结垢。相比之下，图2和图3中的堆200a，b的实施例的钙和硫酸盐被界定t-室230的两个不同的膜隔开。因此，显著降低了钙和硫酸盐结合形成结垢硫酸钙的机会。在p室210与金属阳离子c室220之间使用t室230还能防止由p室210与金属阳离子c室220之间的内部泄漏(例如由膜的小孔或堆的密封不良导致的泄漏)引起的可能的硫酸钙结垢。在发生内部泄漏的情况下，可使用补充单价阴离子转移溶液部分地或全部恢复流入t室230中的单价阴离子转移溶液。

图3中的堆200b通过用两个maem203界定t室230来提供防止硫酸盐与钙相遇的一个附加屏障。通过切换向电极255、256施加的电势的极性并同时交换在p室210与金属阳离子c室220之间流动的流体，还可按反向单价电渗析(medr)模式操作堆200b，以去除积聚在膜表面上的任何结垢。

图4示出了一个示例性实施例的单价阴离子脱盐系统400，该单价阴离子脱盐系统有选择性地从fgd废水中脱除单价阴离子物质。系统400与fgd设备结合使用，该fgd设备产生fgd废水，并将从选择性脱盐产生的部分脱盐的产品水作为石灰石浆液的补充水重复使用。系统400使用堆200a，b中的至少一个，如图2和图3所示。一个或多个堆200a，b从fgd废水中去除并浓缩单价阴离子物质，如上文参照图2和图3所述。系统400还包括与fgd设备和至少一个堆200a，b流体连通的预处理单元410、以及与至少一个堆200a，b的t室230和金属阳离子c室220之中的至少一者流体连通的多价阴离子去除单元420。

图4所示的系统400以连续方式运行；但是，在不同的实施例(未示出)中，可通过控制适当的阀门、导管、罐和泵(在图4中未示出)使系统400以批量方式或半批量方式操作。

将包含金属阳离子(例如钠、钙和镁)、单价阴离子(例如硝酸盐和氯化物)和多价阴离子(例如硫酸盐)的fgd废水通过导管401导引至预处理单元410，在预处理单元410中，通过硫酸盐去饱和(例如通过添加石灰来沉淀硫酸钙)、重金属去除(例如通过添加石灰和/或有机硫化物化合物来沉淀重金属化合物)、添加石灰以去除氟化物、以及利用水力旋流器、凝聚、絮凝、气体浮选、澄清、沉降之中的一种或多种进行固体分离等方法之中的一种或多种方法对fgd废水进行预处理。

对预处理废水中的重金属(例如锌、铁和汞)的浓度进行监测。当任何一种或多种重金属的浓度高于预设值时(例如，若锌含量高于1.0毫克/升)，可通过向废水中添加碱(例如氢氧化钠或氢氧化钙)来对预处理后的废水进行进一步处理，直到其ph值高于9.0，从而使重金属沉淀为一种或多种金属氢氧化合物。

利用ph监测器402监测预处理后的废水在通过导管211输送到至少一个堆200a，b之前的ph。加酸单元(例如与控制阀耦合的酸溶液容器，在图4中未示出)可向预处理后的废水供应酸溶液(例如盐酸或硫酸溶液)，以将其ph调节至低于7.0，优选低于5.0，更优选低于3.0。酸性ph有助于去除预处理后的废水中的任何碳酸氢盐/碳酸盐，并防止单价电渗析期间金属氟化物(例如氟化钙)的结垢。

当系统400用于去除单价阴离子物质时，将至少三种溶液导引至该至少一个堆200a，b：通过导管211输送的预处理后的fgd废水、通过导管221输送的从fgd废水接收脱盐离子的第二溶液、以及通过导管231输送的单价阴离子转移溶液。如上文参照图2和图3所述，该至少一个堆200a，b有选择性地从fgd废水中脱除单价阴离子物质，并产生部分脱盐的产品水，在该产品水中，单价阴离子物质(例如氯化钙)至少部分地耗尽，同时留存废水的多价阴离子(例如硫酸根离子)的至少80％。产品水通过导管212离开p室210。从废水接收脱盐离子的第二溶液变为富含单价阴离子物质的浓缩溶液。该浓缩溶液通过导管222离开该至少一个堆200a，b。在产品水中的单价阴离子的浓度被脱除至预设值时，将产品水导回fgd设备，并作为石灰石浆液的补充水重新使用。

在使用系统400进行选择性脱盐时，fgd废水中的一些多价阴离子可能通过maem203泄漏到单价阴离子转移溶液中，这是因为maem203不能完美地排斥所有多价阴离子，或者因为在该至少一个堆200a，b内有内部泄漏(例如由膜的小孔或堆密封不良引起的泄漏)等。在对离开该至少一个堆200a，b的单价阴离子转移溶液进行采样之后，利用在线多价阴离子监测器403或离线多价阴离子测量装置测量从该至少一个堆200a，b经由导管232离开的单价阴离子转移溶液中的多价阴离子(例如硫酸盐)的浓度。当多价阴离子浓度达到预设值(例如500毫克/升)时，将离开该至少一个堆200a，b的t室230的单价阴离子转移溶液通过导管232部分地或全部导引至多价阴离子去除单元420，以去除多价阴离子。多价阴离子去除单元420去除所接收的单价阴离子转移溶液中的至少一些多价阴离子，并产生再生的单价阴离子转移溶液，其中的多价阴离子已被部分地或全部耗尽。通过导管422和231将再生的单价阴离子转移溶液导回t室230，并重用为用于该至少一个堆200a，b的操作的单价阴离子转移溶液。多价阴离子去除单元420还通过导管421将被去除的多价阴离子物质从系统400排出，或者在其离开烟气脱硫设备时使其返回到废水中(在图4中未示出)，以进行进一步处理。可通过控制适当的阀门、导管和泵以批量模式、半批量模式和连续模式之中的至少一者进行从单价阴离子转移溶液中去除多价阴离子的操作。

在一个实施例中，多价阴离子去除单元420是多价阴离子沉淀单元。利用化学药剂添加单元(例如与控制阀耦合的沉淀剂容器，在图4中未示出)向多价阴离子去除单元420添加多价阴离子沉淀化学药剂(例如氯化钡或氢氧化钡)，以从单价阴离子转移溶液中沉淀多价阴离子。多价阴离子沉淀单元中的反应产生通过导管421从系统400排出的多价阴离子沉淀(例如硫酸钡)以及再生的单价阴离子转移溶液，该再生的单价阴离子转移溶液中的多价阴离子已被部分地或完全耗尽。通过导管422和231将再生的单价阴离子转移溶液导回该至少一个堆200a，b中的t室230，以作为单价阴离子转移溶液重新使用。

在另一个实施例中，多价阴离子去除单元420是纳滤单元。该纳滤单元包括纳滤膜，该纳滤膜对于多价阴离子物质(例如硫酸钠)的排斥效率超过90％，但对于单价阴离子物质(例如氯化钠)的排斥效率低于60％。适当的纳滤膜的例子包括某些有机膜(例如聚合物膜)和无机膜(例如金属膜、二氧化硅膜、陶瓷膜、碳膜、沸石膜、氧化物膜或玻璃膜)。该纳滤膜单元可采用任何适当的构造。适当的膜构造的例子可能部分地取决于膜的材料，并且可包括薄片膜、螺旋缠绕膜、管状膜和中空纤维膜。该纳滤单元产生含有多价阴离子物质的渗余物，该渗余物通过导管421从系统400排出，或者再循环到向该至少一个堆200a，b供应的废水中以进行进一步处理(该再循环未在图4中示出)，该纳滤单元还产生渗透物，该渗透物中的多价阴离子已被部分地或完全耗尽。该纳滤渗透物被用作再生的单价阴离子转移溶液，该再生的单价阴离子转移溶液被通过导管422和231导回该至少一个堆200a，b中的t室230，以作为单价阴离子转移溶液重新使用。

来自该至少一个堆200a，b的富含单价阴离子物质的浓缩溶液被通过控制阀404和导管406从系统400排出。可通过将所排出的富含单价阴离子物质的浓缩溶液与煤灰或水泥混合来对其进行处理，以在某些实施例中实现零液体排放。或者，可将来自该至少一个堆200a，b的富含单价阴离子物质的浓缩溶液通过控制阀404和导管405、423和221再循环并送回该至少一个堆200a，b，以进一步浓缩单价阴离子物质。再循环的浓缩溶液可由多价阴离子去除单元420处理，以去除任何多价阴离子。在上文中已参照多价阴离子去除单元420说明了多价阴离子去除过程，该多价阴离子去除单元420可选自多价阴离子沉淀单元和纳滤单元之中的至少一者。

能够设想的是，在本说明书中论述的任何方面或实施例的任何部分可与本说明书中论述的任何其他方面或实施例的任何部分一起实施或组合。

在上文中示例性地说明了一个或多个示例性实施例。该说明仅是针对示例和说明的目的提供的，并非意图穷举或限制于所公开的形式。对于本领域技术人员来说显而易见的是，在不脱离权利要求的范围的情况下，能够做出各种变化和修改。