申请日 2020.08.28
公开（公告）日 2021.01.15
IPC分类号 C02F1/469; C02F1/46; C01B7/03; C01D1/04; C01D3/04
摘要
本实用新型涉及脱硫废水浓缩电渗析系统的免加药酸洗装置，包括双极膜电渗析系统和主电渗析系统；双极膜电渗析系统主要由双极膜电渗析反应器、酸室、酸循环泵、碱室、碱循环泵、极室、极循环泵、盐水循环泵及配套的表计阀门管道组成；双极膜电渗析反应器由阳极、膜堆和阴极组成，其中膜堆包括双极膜BM、选择性阴离子交换膜A、选择性阳离子交换膜C和支撑隔板；膜堆排列顺序为：(BM‑A‑C)n‑BM，酸溶液通道、盐溶液通道与碱溶液通道间隔分布；膜堆两侧最外层均为双极膜。本实用新型的有益效果是：提供了一种双极膜电渗析系统，无需额外使用酸洗药剂即可对用于脱硫废水处理的电渗析系统进行酸洗，能够节约酸洗药剂费、简化酸洗步骤、降低用酸安全风险。
权利要求书
1.一种脱硫废水浓缩电渗析系统的免加药酸洗装置，其特征在于：包括双极膜电渗析系统和主电渗析系统；双极膜电渗析系统主要由双极膜电渗析反应器、酸室、酸循环泵、碱室、碱循环泵、极室、极循环泵、盐水循环泵及配套的表计阀门管道组成；双极膜电渗析反应器由阳极、膜堆和阴极组成，其中膜堆包括双极膜BM、选择性阴离子交换膜A、选择性阳离子交换膜C和支撑隔板；膜堆排列顺序为：(BM-A-C)n-BM，其中n为1-500的自然数，形成n个酸溶液通道、n个盐溶液通道、n个碱溶液通道和最外侧2个极水通道，酸溶液通道、盐溶液通道与碱溶液通道间隔分布；膜堆两侧最外层均为双极膜；主电渗析系统的浓水箱与旁路阀、盐水循环泵和双极膜电渗析反应器盐水通道，形成盐水内循环；酸室、酸循环泵和双极膜电渗析反应器酸通道，形成酸内循环；碱室、碱循环泵和双极膜电渗析反应器碱通道，形成碱内循环；极室、极水循环泵和双极膜电渗析反应器极水通道，形成极水内循环；双极膜电渗析系统通过旁路阀1和旁路阀2连通主电渗析系统的浓水箱，酸室依次通过酸循环泵和加酸阀连通至主电渗析系统的清洗水箱，碱室依次通过碱循环泵和中和阀连通至主电渗析系统的清洗水箱。
2.根据权利要求1所述的脱硫废水浓缩电渗析系统的免加药酸洗装置，其特征在于：浓水箱的出口依次通过旁路阀1和盐水循环泵连通至双极膜电渗析反应器盐水通道入口，双极膜电渗析反应器盐水通道出口通过旁路阀2连通至浓水箱的入口。
3.根据权利要求1所述的脱硫废水浓缩电渗析系统的免加药酸洗装置，其特征在于：电极阳极与膜堆靠近选择性阴离子交换膜一侧相邻排列，电极阴极与膜堆靠近选择性阳离子交换膜一侧相邻排列。
4.根据权利要求1所述的脱硫废水浓缩电渗析系统的免加药酸洗装置，其特征在于：双极膜的阴膜朝向阴极一侧，双极膜的阳膜朝向阳极一侧。
5.根据权利要求1所述的脱硫废水浓缩电渗析系统的免加药酸洗装置，其特征在于：每层膜的两侧均设置有支撑隔板，隔板上端和下端分别设有水流孔和连通孔。
6.根据权利要求1所述的脱硫废水浓缩电渗析系统的免加药酸洗装置，其特征在于：所有电动阀的开关接入远程控制系统。
7.根据权利要求1所述的脱硫废水浓缩电渗析系统的免加药酸洗装置，其特征在于：各级装置之间通过PE管连接，水泵出口均设置逆止阀。
8.根据权利要求1所述的脱硫废水浓缩电渗析系统的免加药酸洗装置，其特征在于：双极膜电渗析系统的高盐浓水进水口设置有浊度表、pH表、电导率表和温度计，酸室和碱室均设有pH表和电导率表，所有水箱设置有液位计，所有表计信号接入远程控制系统。
说明书
脱硫废水浓缩电渗析系统的免加药酸洗装置
技术领域
本实用新型属于环保水处理技术领域，具体涉及一种用于脱硫废水浓缩电渗析系统的免加药酸洗装置。
背景技术
电渗析技术具有高效、清洁、节能、低成本的优点，具有广阔的开发潜力和应用前景。不同类型的电渗析系统在化工冶金、轻工、造纸、医药工业等行业有着不同的规模和特点。燃煤电厂脱硫废水浓缩处理工艺路线中的电渗析系统有一定的特殊性，使用了单价选择性交换膜替代不具有选择性的阴离子交换膜。脱硫废水经过电渗析反应器处理，淡水侧的离子在电场力驱动下往浓水侧迁移，最终分为浓水和淡水。其中浓水具有水量小、氯离子浓度高、硫酸根离子浓度低、二价阳离子浓度低、需深度处理的特点，淡水具有含水量大、氯离子浓度低、硫酸根离子浓度高、二价阳离子浓度高、可直接回用的特点。用于脱硫废水浓缩处理的电渗析反应器示意图见图3。
对于脱硫废水浓缩处理的电渗析系统，初始极水为2％质量分数的氯化钠溶液。随着系统对于脱硫废水的处理，浓水通道中的少量二价阳离子会透过单价阳离子选择性交换膜进入阴极侧极水通道(单价阳离子选择性膜无法做到100％的分离，以选择透过性系数或多价离子透过率来表征膜的分离效果。所以，虽然从原理上说，单价膜只能让单价离子通过，实际上仍无法完美实现)，并在阴极板表面形成钙镁垢。不仅如此，系统长期运行后淡水侧离子交换膜表面也会结垢。电极极板和离子交换膜表面的钙镁结垢，会导致膜表面结构破坏、膜通道堵塞、膜电阻增大、电极腐蚀、电流效率下降、离子迁移能力减弱等问题，必须定期对电极极板和膜表面进行酸洗，以维持设备的正常运行。由于脱硫废水的硬度较高、结垢速率较快，用于脱硫废水浓缩的电渗析设备较其他废水处理的电渗析设备酸洗频率要高。
常用的电渗析酸洗方式为配置质量分数为0.1％-0.5％的盐酸，对电渗析膜堆和电极极板进行循环酸洗。盐酸药剂需求量大、药剂费高，且存在酸洗废水污染环境、操作复杂、安全性差等缺点。有必要开发一种新型电渗析酸洗系统，无需额外加入酸洗药剂即可对电极板和膜堆进行全面酸洗。
实用新型内容
本实用新型的目的是针对现有用于脱硫废水浓缩的电渗析酸洗药剂需求大的问题，提供一种免加药酸洗装置。
这种脱硫废水浓缩电渗析系统的免加药酸洗装置，包括双极膜电渗析系统和主电渗析系统；双极膜电渗析系统主要由双极膜电渗析反应器、酸室、酸循环泵、碱室、碱循环泵、极室、极循环泵、盐水循环泵及配套的表计阀门管道组成；双极膜电渗析反应器由阳极、膜堆和阴极组成，其中膜堆包括双极膜BM、选择性阴离子交换膜A、选择性阳离子交换膜C和支撑隔板；膜堆排列顺序为：(BM-A-C)n-BM，其中n为1-500的自然数，形成n个酸溶液通道、n个盐溶液通道、n个碱溶液通道和最外侧2个极水通道，酸溶液通道、盐溶液通道与碱溶液通道间隔分布；膜堆两侧最外层均为双极膜；主电渗析系统的浓水箱与旁路阀、盐水循环泵和双极膜电渗析反应器盐水通道，形成盐水内循环；酸室、酸循环泵和双极膜电渗析反应器酸通道，形成酸内循环；碱室、碱循环泵和双极膜电渗析反应器碱通道，形成碱内循环；极室、极水循环泵和双极膜电渗析反应器极水通道，形成极水内循环；双极膜电渗析系统通过旁路阀1和旁路阀2连通主电渗析系统的浓水箱，酸室依次通过酸循环泵和加酸阀连通至主电渗析系统的清洗水箱，碱室依次通过碱循环泵和中和阀连通至主电渗析系统的清洗水箱。
作为优选：浓水箱的出口依次通过旁路阀1和盐水循环泵连通至双极膜电渗析反应器盐水通道入口，双极膜电渗析反应器盐水通道出口通过旁路阀2连通至浓水箱的入口。
作为优选：电极阳极与膜堆靠近选择性阴离子交换膜一侧相邻排列，电极阴极与膜堆靠近选择性阳离子交换膜一侧相邻排列。
作为优选：双极膜的阴膜朝向阴极一侧，双极膜的阳膜朝向阳极一侧。
作为优选：每层膜的两侧均设置有支撑隔板，隔板上端和下端分别设有水流孔和连通孔。
作为优选：所有电动阀的开关接入远程控制系统。
作为优选：各级装置之间通过PE管连接，水泵出口均设置逆止阀。
作为优选：双极膜电渗析系统的高盐浓水进水口设置有浊度表、pH表、电导率表和温度计，酸室和碱室均设有pH表和电导率表，所有水箱设置有液位计，所有表计信号接入远程控制系统。
本实用新型的有益效果是：
1、本实用新型提供了一种双极膜电渗析系统，无需额外使用酸洗药剂即可对用于脱硫废水处理的电渗析系统进行酸洗，能够节约酸洗药剂费、简化酸洗步骤、降低用酸安全风险。
2、本实用新型的酸洗装置利用了主电渗析系统运行得到的高盐浓水，实现了副产物的资源化利用。
3、本实用新型的酸洗装置自身副产物碱溶液也得到了合理的利用，用于中和酸洗后的低pH废水。
4、本实用新型的酸洗装置运行成本较低(相比直接购买盐酸)，设备可靠、安全、易维护。
发明人 （徐浩然;冯向东;陈彪;张贺;余一凡;）
