一种电厂脱硫废水浓缩减量装置及工艺的制作方法

本发明属于废水处理技术领域，涉及一种电厂脱硫废水浓缩减量同时副产气的装置及工艺，尤其涉及一种利用电解技术对废水进行浓缩减量的工艺。

背景技术：

石灰石-石膏湿法脱硫是国内外电厂中应用最多的烟气脱硫技术，这种方法的优点是脱硫效率较高、石膏品质也不错。但是这种方法的缺点是定期向外界排出一定量的高浓度废水。由于脱硫废水是电厂最末端的废水，其具有以下特点：（1）废水中污染组分受脱硫工艺水质、煤种、排放周期等因素的影响，不同电厂有很大差别；（2）脱硫废水为定期间断排放，水量波动较大；（3）废水中ca²⁺、mg²⁺、cl^-、so4^2-和溶解性固体含量非常高，这些高浓度离子会对后续处理系统造成一定的不利影响。因此，为了实现全厂废水零排放的目的，必须对其进行减量浓缩后再进行下一步处理。

目前，国内大多燃煤电厂采用膜法和热法的浓缩减量工艺。膜法浓缩工艺包括纳滤、反渗透、电渗析、正渗透以及膜蒸馏等。但由于脱硫废水中含有大量的盐分，从而常规的膜处理方式在对脱硫废水进行浓缩时会造成膜层的腐蚀和污染，严重降低了膜处理装置对脱硫废水的浓缩效果和稳定性，厂家也需要定期对膜层进行更换，增加了相应的浓缩工艺成本。热法浓缩是一种传统的化工工艺过程，包括蒸汽加热蒸发、烟气蒸发、自然蒸发和增湿去湿等方式。但是由于热法的投资成本较高，在选择热法浓缩工艺时需进行充分的技术经济论证。

比如实用新型专利（cn209974506u）公开的一种湿法脱硫废水浓缩减量系统，主要包括除尘器、烟道、引风机、脱硫塔、三联箱、澄清池、浓缩池和废水输送泵。系统利用除尘后的高温原烟气将部分脱硫废水蒸发，从而实现浓缩减量。但是此系统对原烟道进行了改造，土建成本较高，不利于电厂盈利。

又如发明专利（cn108793522a）公开的一种脱硫废水浓缩减量工艺，主要利用纳滤、电渗析和高压反渗透对废水进行浓缩。由于脱硫废水含盐量较高，膜处理方式在对脱硫废水进行浓缩时容易造成膜污堵，维修费用和运行费用较高。

由上所述，现有对电厂脱硫废水的浓缩处理方法尚存在处理成本高及工艺较为复杂的问题。因此，亟需开发一种能与当今时代可持续发展、低碳环保的理念相适应的脱硫废水浓缩减量工艺。

另一方面，氢能具有清洁高效、可再生和能量密度高等特点，被认为是未来最有潜力的能源体之一。近年来，由于油气资源的供应不稳定和人类对可持续发展的高要求，氢能的价值在当今社会日益凸显。氢的来源丰富，可利用煤、石油等化石能源生产，也可利用电解水来生产。其中电解水制氢的原料为水，生产过程仅产生少量的碱液废水，相对来说是一种绿色环保的制氢技术。

技术实现要素：

针对现有技术中存在的上述问题，本发明所解决的技术问题即在于提供一种能将电解水制氢与脱硫废水浓缩减量耦合的电厂废水浓缩减量装置及工艺，该装置及工艺主要利用电解技术对电厂废水浓缩减量，达到低成本实现节能减排目的的同时，还可获得工业盐及多种可二次利用的副产气。

本发明所采用的技术手段如下所述。

本发明提供一种电厂脱硫废水浓缩减量装置，该装置包含：三联箱，所述三联箱设有加药装置和供电厂脱硫废水流入的入口；超滤装置，所述超滤装置连接于所述三联箱的脱硫废水出口；电解装置，所述电解装置连接于所述超滤装置的脱硫废水出口。

该装置还包括吸附分离装置，所述吸附分离装置连接于所述电解装置的阳极室的气体出口。

该装置还包括蒸发结晶装置，所述蒸发结晶装置连接于所述电解装置的脱硫废水出口。

其中，所述蒸发结晶装置的淡水出口连接于所述超滤装置和/或所述加药装置。

本发明还提供一种电厂脱硫废水浓缩减量工艺，该工艺为：电厂产生的脱硫废水经设有加药装置的三联箱的入口流入该三联箱中，经过所述三联箱的沉降和絮凝作用后，由所述三联箱的脱硫废水出口流入超滤装置中，经过超滤装置的再次过滤后；由所述超滤装置的脱硫废水出口流入电解装置中，脱硫废水经电解后，在所述电解装置的阳极室内产生氧气和氯气，在所述电解装置的阴极室内产生氢气。

其中，由所述阳极室内产生的氧气和氯气，再进入吸附分离装置中进行分离，得到分离后的氧气和氯气。

其中，原始电厂脱硫废水的总溶解固体含量为10000-60000mg/l，其中ag⁺、hg⁺、fe³⁺、cu²⁺的总含量少于100mg/l。

其中，经所述超滤装置过滤的脱硫废水中悬浮物的含量小于等于0.2mg/l时，再排至所述电解装置中。

其中，经所述电解装置电解后的脱硫废水的总溶解固体含量上升至300000-400000mg/l时，再由电解装置的脱硫废水出口排至蒸发结晶装置中，脱硫废水经蒸发结晶后得到工业盐和淡水。

其中，所述蒸发结晶装置产生的淡水流入所述超滤装置和/或所述加药装置中，进行二次利用。

本发明所产生的有益效果如下所述。

（1）主要利用了脱硫废水中盐分高，继而其导电度高，有利于进行电解而达到浓缩减量目的，将电解水制氢与脱硫废水浓缩减量耦合解决了电厂废水难以处理的问题。

（2）本发明在对脱硫废水进行浓缩减量的同时，生成可二次再利用的氢气、氧气及氯气以及工业盐产品，达到节能减排且可增加电厂收益的目的。

（3）相较于现有的工艺，本发明的电厂脱硫废水浓缩减量装置及工艺主要采用电解方式对废水浓缩减量，几乎不需消耗任何化学药剂，具有成本较低、绿色环保、清洁高效且易于推广的优势。

附图说明

图1为本发明电厂脱硫废水浓缩减量装置的一种实施例结构示意图。

具体实施方式

如图1所示，其为本发明电厂脱硫废水浓缩减量装置的一种实施例结构示意图。本实施例的电厂脱硫废水浓缩减量装置主要包含三联箱1、超滤装置3及电解装置4，其中三联箱1设有加药装置2和供电厂脱硫废水流入的入口，超滤装置3连接于三联箱1的脱硫废水出口，电解装置4连接于超滤装置3的脱硫废水出口。

其中，三联箱1的作用主要是沉降和絮凝，以去除废水中的悬浮物；加药装置2的作用是向三联箱1中加入凝聚剂、助凝剂、酸或碱等；超滤装置3的作用为进一步净化废水中的杂质，其对废水中的离子浓度几乎无改变；电解装置4是将脱硫废水中的水进行电解产出氢气、氧气和氯气，从而实现废水浓缩减量目的，电解装置所采用的电解槽可为：碱水电解槽、质子交换膜水电解槽和固体氧化物水电解槽，优选为碱水电解槽。

如图所示，为了进一步对电解后的脱硫废水及其它产物进行二次利用，本实施例的电厂脱硫废水浓缩减量装置还设有蒸发结晶装置5和吸附分离装置6。其中，蒸发结晶装置5连接于电解装置4的脱硫废水出口，用于进一步将脱硫废水蒸发结晶生成可利用的工业盐和淡水；吸附分离装置6连接于电解装置4的阳极室41的气体出口，用于将阳极室内产生的氯气和氧气分离开来。

其中吸附分离装置6的吸附材料可为活性炭或分子筛，优选为活性炭；吸附方式可为变压吸附或变温吸附，优选为变压吸附。

同时，本实施例中蒸发结晶装置5的淡水出口可连接于超滤装置3以及三联箱1的加药装置2，以将结晶后产生的淡水用于补充超滤装置3和加药装置2中的用水。

此外，还可通过加设氢气收集及储存装置、氯气收集及储存装置、氧气收集及储存装置等方式，对电解装置4生成的三种副产气进行二次再利用，达到节能或增加电厂收益的目的。

基于图1所示实施例装置的电厂脱硫废水浓缩减量工艺过程：电厂脱硫废水首先经过设有加药装置2的三联箱1，经过三联箱1的沉降和絮凝作用以除去废水中的悬浮物；再经由三联箱1的脱硫废水出口流入超滤装置3中以进一步净化废水中的杂质，再由超滤装置3的脱硫废水出口流入电解装置4中，经过电解作用在电解装置4的阳极室41产生氯气和氧气，在阴极室42产生可二次利用的氢气，在阳极室41产生的氯气和氧气可通过吸附分离装置6进行分离后再进行二次利用；电解装置4电解后的脱硫废水还可再流入蒸发结晶装置5中，经过蒸发结晶作用后生成工业盐和淡水，其中的淡水又可用于补充超滤装置3和/或加药装置2中的用水。

其中，原始电厂脱硫废水一般呈酸性，ph值介于4-6之间，例如可为4、5、6等，优选为4；原始脱硫废水的总溶解固体含量为10000-60000mg/l，例如可为10000mg/l、20000mg/l、30000mg/l和60000mg/l，优选为60000mg/l。

此外，若废水中存在重金属离子，则会在阳极生成重金属的氧化物，但又由于如上所述脱硫废水一般呈酸性，重金属的氧化物在电解完成后会被酸分解，即重金属离子对电解过程的影响可以被消除。因此，脱硫废水可含有少量的ag⁺、hg⁺、fe³⁺、cu²⁺，较优地，废水中的ag⁺、hg⁺、fe³⁺、cu²⁺的总含量少于100mg/l。

经超滤装置3过滤后的脱硫废水中悬浮物的含量达到小于等于0.2mg/l时，例如可为0.2mg/l、0.1mg/l、0.05mg/l、0.02mg/l，优选为0.2mg/l，再排至电解装置4中进行电解。

经电解装置4电解后的脱硫废水的总溶解固体含量上升至300000-400000mg/l时，例如可为310000mg/l、320000mg/l、400000mg/l等，优选为400000mg/l，再经电解装置4的脱硫废水出口排至蒸发结晶装置5中。

本发明的废水浓缩减量装置及工艺还可适用于对其它类型的电厂废水进行浓缩减量，例如：循环排污水或反渗透浓水。