苛性碱法烟气脱硫废水处理装置及方法

技术领域

本发明涉及废水处理技术领域，具体的，涉及苛性碱法烟气脱硫废水处理装置及方法。

背景技术

钠碱法烟气脱硫是利用氢氧化钠或碳酸钠溶液吸收烟气中的二氧化硫，吸收完之后得到的废水经过除尘处理、过滤得到上清液亚硫酸盐，现在的生产上需要对亚硫酸盐进行氧化处理，氧化完成之后作为含盐废水排放。钠碱法烟气脱硫的优点是吸收液不挥发，脱硫效率高，工艺简洁易操作，缺点是原料消耗费用高，导致运行费用高，而且含盐废水排放会对周围环境产生不好的影响。为此，人们提出来一些烟脱后含盐废水再生循环使用的方法，如膜电解或双极膜电渗析等工艺，双极膜电渗析再生技术是将吸收二氧化硫后的含盐废水先氧化然后进电渗析再生，生成的碱液循环使用，但生成的酸液无法处理，实际生产中，因副产物(如稀硫酸)无法回收等问题，限制了工业应用。

发明内容

本发明提出苛性碱法烟气脱硫废水处理装置及方法，解决了相关技术中双极膜电渗析再生技术生成的酸液无法处理，限制了工业应用的问题。

本发明的技术方案如下：苛性碱法烟气脱硫废水处理装置，包括依次连接的碱液储罐、脱硫机构、废水预处理机构和双极膜电渗析机构，关键在于：所述废水预处理机构包括依次连接的酸液储罐、处理罐和气提机构，脱硫机构的出液口与处理罐连接，气提机构的出液口与双极膜电渗析机构的进液口连接，双极膜电渗析机构的酸液出口与酸液储罐连接，双极膜电渗析机构的碱液出口与碱液储罐连接。

所述处理装置还包括设置在脱硫机构与废水预处理机构之间的除尘机构和过滤机构，除尘机构的进液口与脱硫机构连接，除尘机构的出液口与过滤机构的进液口连接，过滤机构的出液口与处理罐连接。

在处理罐内设置有搅拌机构，在处理罐上方设置有驱动机构，搅拌机构的上端与驱动机构的输出轴连接，在酸液储罐的出口处设置有开关阀和流量计，在处理罐内设置有pH传感器，在处理罐底部设置有排液阀，流量计和pH传感器的输出端都与控制器连接，控制器的输出端与驱动机构、开关阀和排液阀的受控端连接。

所述处理装置还包括设置在处理罐内的液位计，液位计的输出端与控制器连接。

所述搅拌机构包括与驱动机构输出轴连接的搅拌轴以及在搅拌轴上由上向下依次设置的上搅拌桨叶、中搅拌桨叶和下搅拌桨叶。

所述上搅拌桨叶的长度方向与中搅拌桨叶的长度方向之间、中搅拌桨叶的长度方向与下搅拌桨叶的长度方向之间都是垂直设置，上搅拌桨叶和中搅拌桨叶的下端都向其旋进方向倾斜。

所述上搅拌桨叶和中搅拌桨叶的数量都是两个且都沿搅拌轴的圆周方向均匀排列，在上搅拌桨叶和中搅拌桨叶的端部都固定有用来套在搅拌轴外围的第一定位环，在搅拌轴上开设有第一插槽，在第一定位环内壁上开设有第一定位槽，增设第一定位块，第一定位块同时与第一定位槽和第一插槽卡接，沿搅拌轴对称设置的两个第一定位环借助第一连接件锁紧。

所述下搅拌桨叶的数量是两个且都沿搅拌轴的圆周方向均匀排列，下搅拌桨叶的一端位于搅拌轴下方、另一端向上倾斜，搅拌机构还包括用来套在搅拌轴外围的第二定位环，在下搅拌桨叶的中部与第二定位环之间设置有连接板，在搅拌轴上开设有第二插槽，在第二定位环内壁上开设有第二定位槽，增设第二定位块，第二定位块同时与第二定位槽和第二插槽卡接，沿搅拌轴对称设置的两个第二定位环借助第二连接件锁紧。

在处理罐内壁上固定有至少四个沿圆周方向排列的支撑板，所有的支撑板都是沿处理罐的径向设置，支撑板的上端位于上搅拌桨叶上方，支撑板的下端位于中搅拌桨叶与下搅拌桨叶之间，在支撑板朝向搅拌机构旋进方向的面上沿竖直方向设置有一组挡板，相邻的挡板之间留有间隙。

使用苛性碱法烟气脱硫废水处理装置的处理方法，关键在于，包括以下步骤：

S1、烟气吸收：利用碱液储罐向脱硫机构内加入碱液，将烟气送入脱硫机构，碱液将烟气中的二氧化硫吸收后，得到废水；

S2、废水预处理：将步骤S1最后得到的废水送入处理罐内，利用酸液储罐向处理罐内加入酸液，直至pH呈酸性，得到混合液；

S3、气提：将混合液送入气提机构，在气提机构的作用下，混合液中的二氧化硫挥发出来并由气提机构的排气口排出被收集起来，剩下废液；

S4、电渗析：将气提机构内的废液送入双极膜电渗析机构，经过双极膜电渗析机构处理后得到酸液和碱液；

S5、双极膜电渗析机构中的酸液被送入酸液储罐内，碱液被送入碱液储罐内。

本发明的工作原理及有益效果为：废水预处理机构包括依次连接的酸液储罐、处理罐和气提机构，脱硫机构的出液口与处理罐连接，气提机构的出液口与双极膜电渗析机构的进液口连接，双极膜电渗析机构的酸液出口与酸液储罐连接，双极膜电渗析机构的碱液出口与碱液储罐连接。脱硫机构内的碱液将烟气中的二氧化硫吸收后，得到的废水进入处理罐内后，与酸液储罐加入的酸液反应，直至pH呈酸性，得到的混合液进入气提机构，混合液中的二氧化硫挥发出来并由气提机构的排气口排出被收集起来，剩下的废液经过双极膜电渗析机构处理后得到的酸液被送入酸液储罐内，用来调节pH，得到的碱液被送入碱液储罐内用来脱二氧化硫，酸液和碱液都可以循环使用，有效解决了相关技术中双极膜电渗析再生技术生成的酸液无法处理，限制了工业应用的问题，可用于工业生产，使烟气脱硫废水达到近零排放。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1为本发明处理装置的连接示意图。

图2为本发明的原理框图。

图3为本发明中处理罐的外部结构示意图。

图4为本发明中处理罐的内部结构示意图。

图5为图4中A的放大图。

图6为本发明中搅拌机构的结构示意图。

图7为本发明中支撑板与搅拌机构的位置关系示意图。

图中：1、碱液储罐，2、脱硫机构，3、双极膜电渗析机构，4、酸液储罐，5、处理罐，6、气提机构，7、除尘机构，8、过滤机构，9、驱动机构，10、开关阀，11、流量计，12、pH传感器，13、排液阀，14、控制器，15、搅拌轴，16、上搅拌桨叶，17、中搅拌桨叶，18、下搅拌桨叶，19、第一定位环，20、第一定位块，21、第一连接件，22、第二定位环，23、连接板，24、第二定位块，25、第二连接件，26、支撑板，27、挡板，28、液位计，29、进液阀。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都涉及本发明保护的范围。

具体实施例，如图1所示，苛性碱法烟气脱硫废水处理装置，包括依次连接的碱液储罐1、脱硫机构2、废水预处理机构和双极膜电渗析机构3，废水预处理机构包括依次连接的酸液储罐4、处理罐5和气提机构6，脱硫机构2的出液口与处理罐5连接，气提机构6的出液口与双极膜电渗析机构3的进液口连接，双极膜电渗析机构3的酸液出口与酸液储罐4连接，双极膜电渗析机构3的碱液出口与碱液储罐1连接。

作为对本发明的进一步改进，处理装置还包括设置在脱硫机构2与废水预处理机构之间的除尘机构7和过滤机构8，除尘机构7的进液口与脱硫机构2连接，除尘机构7的出液口与过滤机构8的进液口连接，过滤机构8的出液口与处理罐5连接。如图1所示，利用除尘机构7和过滤机构8对废水进行过滤，减少废水中的灰尘、杂质等，使得废水在后续处理过程中反应更充分，处理效果更好。

作为对本发明的进一步改进，在处理罐5内设置有搅拌机构，在处理罐5上方设置有驱动机构9，搅拌机构的上端与驱动机构9的输出轴连接，在酸液储罐4的出口处设置有开关阀10和流量计11，在处理罐5内设置有pH传感器12，在处理罐5底部设置有排液阀13，流量计11和pH传感器12的输出端都与控制器14连接，控制器14的输出端与驱动机构9、开关阀10和排液阀13的受控端连接。如图2和图3所示，流量计11可以实时检测酸液的加入量，pH传感器12可以实时检测处理罐5内的pH值，控制器14可以根据pH值的大小调节开关阀10的开口大小。pH值达到设定值后，控制器14发出信号使排液阀13打开，自动化排液，省时省力。处理装置还包括设置在处理罐5内的液位计28，液位计28的输出端与控制器14连接，当混合液排放完毕后，液位计28发出信号给控制器14，控制器14使排液阀13关闭即可，自动化控制，省时省力。

本发明中pH传感器12的数量为N个，N≥3且是整数，在此基础上，处理罐5的处理过程包括以下步骤：

a、控制器14使开关阀10的阀口全开，酸液储罐4内的酸液经过开关阀10进入到处理罐5内的废水中，当流量计检测到的流量值达到设定的酸液加入量最低值A mL时，控制器14输出信号使开关阀10关闭，同时使驱动机构9带动搅拌机构对处理罐5内的废水进行首次搅拌；

b、t min后驱动机构9停止工作，静置t1 min后，pH传感器12将此时检测到的pH检测值发送给控制器14；

c、控制器14将步骤b中收到的所有pH检测值两两进行比较，得到N个差值，

c1、当N个差值都在规定范围内、且pH检测值中的最大值与最小值之差D0在设定范围内时，说明混合均匀，驱动机构不工作；控制器将所有pH检测值的平均值DN与设定的酸性pH标准范围值的最大值B进行比较，当DN-B＞1时，控制器14输出信号使开关阀10的阀口打开80％，进入步骤d；

c2、当至少有一个差值不在规定范围内，或者是pH检测值中的最大值与最小值之差D0不在设定范围内时，说明混合不均匀，驱动机构工作，进入步骤b；

d、驱动机构9带动搅拌机构对处理罐5内的废水进行搅拌，pH传感器12将检测到的pH检测值发送给控制器14，当有一个pH检测值小于等于B时，控制器14输出信号使开关阀10的阀口打开40％，直至有至少两个pH检测值小于等于B时，控制器14输出信号使开关阀10的阀口打开10％，当所有pH检测值都小于等于B时，控制器14输出信号使开关阀10关闭；

e、控制器14使排液阀13打开，当混合液排放完毕后，液位计28发出信号给控制器14，控制器14使排液阀13关闭。

作为对本发明的进一步改进，处理装置还包括设置在处理罐5的进料口处的进液阀29，进液阀29的输出端与控制器14连接，在此基础上，上述处理过程的步骤e是控制器14使排液阀13打开，当混合液排放完毕后，液位计28发出信号给控制器14，控制器14使排液阀13关闭，同时使进液阀29打开，再次进料，当液面达到上限值时，液位计28发出信号给控制器14，控制器14使进液阀29关闭。可以实现自动化连续生产，更加省时省力。

作为对本发明的进一步改进，搅拌机构包括与驱动机构9输出轴连接的搅拌轴15以及在搅拌轴15上由上向下依次设置的上搅拌桨叶16、中搅拌桨叶17和下搅拌桨叶18。如图4、图6和图7所示，上搅拌桨叶16、中搅拌桨叶17和下搅拌桨叶18配合，形成上中下三层搅拌，使得搅拌机构与废液有足够大的接触面积，搅拌效果更好，反应更充分。

作为对本发明的进一步改进，上搅拌桨叶16的长度方向与中搅拌桨叶17的长度方向之间、中搅拌桨叶17的长度方向与下搅拌桨叶18的长度方向之间都是垂直设置，上搅拌桨叶16和中搅拌桨叶17的下端都向其旋进方向倾斜。如图4、图6和图7所示，上搅拌桨叶16、中搅拌桨叶17、下搅拌桨叶18交叉设置，使得上层废水与中层废水之间、中层废水与下层废水之间都可以产生交叉混合，搅拌效果更好。

作为对本发明的进一步改进，上搅拌桨叶16和中搅拌桨叶17的数量都是两个且都沿搅拌轴15的圆周方向均匀排列，在上搅拌桨叶16和中搅拌桨叶17的端部都固定有用来套在搅拌轴15外围的第一定位环19，在搅拌轴15上开设有第一插槽，在第一定位环19内壁上开设有第一定位槽，增设第一定位块20，第一定位块20同时与第一定位槽和第一插槽卡接，沿搅拌轴15对称设置的两个第一定位环19借助第一连接件21锁紧。如图4、图5、图6和图7所示，安装时，先将第一定位块20插入第一定位环19上的第一定位槽内，然后将第一定位环19套装到搅拌轴15上，并使第一定位块20插入搅拌轴15上的第一插槽内，然后用第一连接件21将两个第一定位环19锁紧在一起即可。第一定位块20同时与第一定位环19上的第一定位槽和搅拌轴15上的第一插槽卡接，可以有效防止上搅拌桨叶16和中搅拌桨叶17沿搅拌轴15的圆周方向和轴向发生偏移。本发明中的第一连接件21优选为螺栓和螺母，连接牢固可靠，拆装方便快捷，省时省力。

作为对本发明的进一步改进，下搅拌桨叶18的数量是两个且都沿搅拌轴15的圆周方向均匀排列，下搅拌桨叶18的一端位于搅拌轴15下方、另一端向上倾斜，搅拌机构还包括用来套在搅拌轴15外围的第二定位环22，在下搅拌桨叶18的中部与第二定位环22之间设置有连接板23，在搅拌轴15上开设有第二插槽，在第二定位环22内壁上开设有第二定位槽，增设第二定位块24，第二定位块24同时与第二定位槽和第二插槽卡接，沿搅拌轴15对称设置的两个第二定位环22借助第二连接件25锁紧。如图6和图7所示，两个下搅拌桨叶18形成的这种类似V形的结构可以进一步增大搅拌范围，搅拌效果更好。两个连接板23与两个下搅拌桨叶18连接成三角形结构，稳定性更好。

作为对本发明的进一步改进，在处理罐5内壁上固定有至少四个沿圆周方向排列的支撑板26，所有的支撑板26都是沿处理罐5的径向设置，支撑板26的上端位于上搅拌桨叶16上方，支撑板26的下端位于中搅拌桨叶17与下搅拌桨叶18之间，在支撑板26朝向搅拌机构旋进方向的面上沿竖直方向设置有一组挡板27，相邻的挡板27之间留有间隙。如图3、图4和图7所示，在搅拌过程中，废水在上搅拌桨叶16、中搅拌桨叶17和下搅拌桨叶18的推动作用下撞击到支撑板26和挡板27上，并被挡板27分隔成上下很多层，混合效果更好。

使用苛性碱法烟气脱硫废水处理装置的处理方法，包括以下步骤：

S1、烟气吸收：利用碱液储罐1向脱硫机构2内加入碱液，将烟气送入脱硫机构2，碱液将烟气中的二氧化硫吸收后，得到废水；

S2、废水预处理：将步骤S1最后得到的废水送入处理罐5内，利用酸液储罐4向处理罐5内加入酸液，直至pH呈酸性，得到混合液；

S3、气提：将混合液送入气提机构6，在气提机构6的作用下，混合液中的二氧化硫挥发出来并由气提机构6的排气口排出被收集起来，剩下废液；

S4、电渗析：将气提机构6内的废液送入双极膜电渗析机构3，经过双极膜电渗析机构3处理后得到酸液和碱液；

S5、双极膜电渗析机构3中的酸液被送入酸液储罐4内，碱液被送入碱液储罐1内。

本发明经过双极膜电渗析机构处理后得到的酸液被送入酸液储罐4内，用来调节pH，得到的碱液被送入碱液储罐1内用来脱二氧化硫，酸液和碱液都可以循环使用，有效解决了相关技术中双极膜电渗析再生技术生成的酸液无法处理，限制了工业应用的问题，可用于工业生产，使烟气脱硫废水达到近零排放。