本發(fā)明屬于廢水處理，特別涉及一種高鹽廢水多級處理系統(tǒng)以及高價值利用方法。

背景技術(shù)：

1、燃煤電廠機(jī)組在運(yùn)行中會產(chǎn)生大量含硫化物煙氣，需要進(jìn)行脫硫處理，當(dāng)前約90％的燃煤電廠配備的為濕法煙氣脫硫技術(shù)，該技術(shù)會產(chǎn)生大量脫硫廢水。脫硫廢水作為工業(yè)高鹽廢水的典型代表，其懸浮物、鹽分、硬度等含量較高，重金屬、cod等指標(biāo)超出標(biāo)準(zhǔn)，其中大量氯離子的強(qiáng)腐蝕性使得廢水處理較為困難，因此成為火電廠較難處理的末端廢水之一。

2、當(dāng)前，針對脫硫廢水的處理手段主要集中為化學(xué)混凝沉淀處理(三聯(lián)箱工藝)和零排放處理工藝(蒸發(fā)結(jié)晶等)，還未有脫硫廢水直接電解制氫相關(guān)方面的研究，這是由于脫硫廢水所含的復(fù)雜成分決定的。工業(yè)化的主流電解水制氫技術(shù)(alk、pem)對水質(zhì)的要求極高，用水為純水，幾乎不含任何雜質(zhì)離子。而脫硫廢水中懸浮物濃度極高，硬度極高(10000-30000mg/l，主要成分是ca2+和mg2+)，通常還含有超過排放標(biāo)準(zhǔn)的f-，tds濃度可達(dá)10000-50000mg/l(主要成分是na+、cl-和so42-)，同時還可能含有hg、cr、ni等重金屬元素，因此不具備利用alk或pem技術(shù)直接電解制氫的條件。

3、近年來，隨著一系列環(huán)保法規(guī)政策的出現(xiàn)和實(shí)施，提高用水效率，實(shí)現(xiàn)節(jié)水和廢水的有效再利用已成為必然選擇，有應(yīng)用案例的高鹽廢水濃縮處理技術(shù)主要分為熱法和膜法兩種。

4、申請?zhí)枮閏n202110218211.2的中國專利申請公開了一種脫硫廢水熱法與膜法耦合濃縮系統(tǒng)及方法，屬于脫硫廢水處理技術(shù)領(lǐng)域，該系統(tǒng)包括廢水預(yù)處理系統(tǒng)、引風(fēng)機(jī)、蒸發(fā)塔、循環(huán)水泵和膜蒸餾裝置；利用除塵器之后的煙氣作為熱源，在蒸發(fā)塔內(nèi)與脫硫廢水直接進(jìn)行換熱，通過廢水的蒸發(fā)，實(shí)現(xiàn)廢水的濃縮減量。同時，在脫硫廢水的循環(huán)回路上增加了膜蒸餾裝置，利用廢水蒸發(fā)后的余熱實(shí)現(xiàn)高品質(zhì)冷凝產(chǎn)水的回收，膜蒸餾冷卻介質(zhì)為低溫空氣，空氣經(jīng)過膜蒸餾系統(tǒng)回收部分熱量后進(jìn)入空預(yù)器；該申請通過膜法和熱法耦合系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)廢水的濃縮減量，但上述處理方法系統(tǒng)復(fù)雜，初期投入的規(guī)模較大，并且由于脫硫廢水水質(zhì)條件惡劣，運(yùn)行和維護(hù)要求高，經(jīng)濟(jì)效益較差。因此，開發(fā)一種經(jīng)濟(jì)性高的高鹽廢水處理技術(shù)和工藝路線具有重要意義。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為了解決上述問題，本發(fā)明提供了一種高鹽廢水多級處理系統(tǒng)以及高價值利用方法。

2、本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

3、本發(fā)明的目的之一在于提供一種高鹽廢水多級處理系統(tǒng)，包括：

4、水樣檢測分析系統(tǒng)：其對高鹽廢水進(jìn)行至少三個批次的取樣分析，得到廢水ph、cod、tds、硬度及各項污染物含量數(shù)值范圍；

5、臭氧化系統(tǒng)：其將經(jīng)過檢測分析的高鹽廢水與臭氧充分接觸，得到臭氧化出水；

6、預(yù)處理系統(tǒng)：其對所述臭氧化出水進(jìn)行沉降、過濾，得到預(yù)處理出水和預(yù)處理濃縮液，預(yù)處理出水進(jìn)入下一級電解制氫系統(tǒng)，預(yù)處理濃縮液進(jìn)入蒸發(fā)系統(tǒng)；

7、電解制氫系統(tǒng)：其包括集水組件和電解組件，集水組件對所述預(yù)處理出水進(jìn)行過濾得到廢水濃縮液和稀電解液，所述廢水濃縮液進(jìn)入下一級膜蒸餾系統(tǒng)；所述電解組件對稀電解液進(jìn)行原位電解得到濃縮電解液、氫氣和氧氣，所述濃縮電解液返回集水組件同預(yù)處理出水一起進(jìn)行過濾；

8、膜蒸餾系統(tǒng)：其對所述廢水濃縮液進(jìn)行膜蒸餾處理，得到純水和膜蒸餾濃縮液，所述膜蒸餾濃縮液進(jìn)入蒸發(fā)系統(tǒng)；

9、蒸發(fā)系統(tǒng)：其對所述預(yù)處理濃縮液和膜蒸餾濃縮液進(jìn)行蒸發(fā)處理，得到固體廢棄物。

10、進(jìn)一步地，所述臭氧化系統(tǒng)中，所述臭氧由臭氧發(fā)生器生成。

11、進(jìn)一步地，所述電解制氫系統(tǒng)中，所述得到的氧氣返回臭氧化系統(tǒng)中的臭氧發(fā)生器中，用于制備臭氧。

12、進(jìn)一步地，所述電解制氫系統(tǒng)中，設(shè)置有管束式集水模組件，所述管束式集水模組件包括集水組件和電解組件。

13、進(jìn)一步地，所述膜蒸餾系統(tǒng)和蒸發(fā)系統(tǒng)的驅(qū)動力為電廠低品位余熱。

14、進(jìn)一步地，所述電廠低品位余熱為煙道氣余熱或鍋爐出水余熱。

15、本發(fā)明的目的之二在于提供一種高鹽廢水的高價值利用方法，包括以下步驟：

16、水樣檢測分析：對實(shí)際生產(chǎn)過程中的高鹽廢水進(jìn)行至少三個批次的取樣分析，得到廢水ph、cod、tds、硬度及各項污染物含量數(shù)值范圍；

17、臭氧化處理：對經(jīng)過檢測分析的高鹽廢水與臭氧充分接觸，得到臭氧化出水；

18、廢水預(yù)處理：對所述臭氧化出水進(jìn)行沉降、過濾，得到預(yù)處理出水和預(yù)處理濃縮液；

19、電解制氫：將所述預(yù)處理出水經(jīng)過管束式集水組件進(jìn)行過濾和原位電解后，得到氫氣、氧氣和廢水濃縮液；

20、膜蒸餾處理：對所述廢水濃縮液進(jìn)行膜蒸餾處理，得到純水和膜蒸餾濃縮液；

21、蒸發(fā)處理：利用電廠低品位余熱將預(yù)處理濃縮液和膜蒸餾濃縮液進(jìn)行蒸發(fā)處理，除去水分，得到固體廢棄物。

22、進(jìn)一步地，所述電解制氫處理過程中，所述預(yù)處理出水進(jìn)入管束式集水組件殼程，電解液流經(jīng)管束式膜組件中空纖維內(nèi)部，在水蒸氣分壓差的驅(qū)動下，預(yù)處理出水中的水分子跨膜進(jìn)入電解液中，預(yù)處理出水得到初步濃縮，電解液被稀釋，達(dá)到了提水的目的，稀釋后的電解液在電解組件中經(jīng)電解制備得到氫氣，得到濃縮電解液再次進(jìn)入集水組件。

23、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：

24、1、本發(fā)明提供的一種高鹽廢水多級處理系統(tǒng)，將直接電解制氫系統(tǒng)與膜蒸餾制純水系統(tǒng)耦合用于處理高鹽廢水，直接電解制氫系統(tǒng)利用高濃度電解液提取預(yù)處理出水中的水分，用于電解產(chǎn)生氫氣，該系統(tǒng)無需對進(jìn)水進(jìn)行復(fù)雜純化，高鹽廢水經(jīng)過臭氧化、重力沉降、過濾除去大部分不溶性固體并降低cod值后，即可進(jìn)入直接電解制氫系統(tǒng)使用；由于本發(fā)明的原位電解制氫系統(tǒng)和膜蒸餾制純水系統(tǒng)對進(jìn)水水質(zhì)要求較低，原位電解制氫系統(tǒng)產(chǎn)生的廢水濃縮液可以直接進(jìn)入膜蒸餾系統(tǒng)進(jìn)行深度濃縮，產(chǎn)生的純水tds小于50mg/l，硬度接近于0，能夠達(dá)到純水水平，且該系統(tǒng)能夠利用電廠低品位余熱，如煙道氣余熱、鍋爐出水余熱作為系統(tǒng)能量消耗。

25、2、本發(fā)明提供的一種高鹽廢水的高價值利用方法，高鹽廢水經(jīng)簡單預(yù)處理后進(jìn)入直接電解制氫處理，一部分水經(jīng)過電解得到氫氣和氧氣，濃縮液進(jìn)入膜蒸餾系統(tǒng)進(jìn)行處理，濃縮至近飽和，全過程廢水利用率大于80％，氫氣純度大于99.9％，膜蒸餾純水tds小于50mg/l。

技術(shù)特征：

1.一種高鹽廢水多級處理系統(tǒng)，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高鹽廢水多級處理系統(tǒng)，其特征在于，所述臭氧化系統(tǒng)中，所述臭氧由臭氧發(fā)生器生成。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種高鹽廢水多級處理系統(tǒng)，其特征在于，所述電解制氫系統(tǒng)中，所述得到的氧氣返回臭氧化系統(tǒng)中的臭氧發(fā)生器中，用于制備臭氧。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高鹽廢水多級處理系統(tǒng)，其特征在于，所述電解制氫系統(tǒng)中，設(shè)置有管束式集水模組件，所述管束式集水模組件包括集水組件和電解組件。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高鹽廢水多級處理系統(tǒng)，其特征在于，所述膜蒸餾系統(tǒng)和蒸發(fā)系統(tǒng)的驅(qū)動力為電廠低品位余熱。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種高鹽廢水多級處理系統(tǒng)，其特征在于，所述電廠低品位余熱為煙道氣余熱或鍋爐出水余熱。

7.一種高鹽廢水的高價值利用方法，其特征在于，包括以下步驟：

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種高鹽廢水的高價值利用方法，其特征在于，所述電解制氫處理過程中，所述預(yù)處理出水進(jìn)入管束式集水組件殼程，電解液流經(jīng)管束式膜組件中空纖維內(nèi)部，在水蒸氣分壓差的驅(qū)動下，預(yù)處理出水中的水分子跨膜進(jìn)入電解液中，預(yù)處理出水得到初步濃縮，電解液被稀釋，達(dá)到了提水的目的，稀釋后的電解液在電解組件中經(jīng)電解制備得到氫氣，得到濃縮電解液再次進(jìn)入集水組件。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種高鹽廢水多級處理系統(tǒng)，包括：水樣檢測分析系統(tǒng)：其對高鹽廢水進(jìn)行至少三個批次的取樣分析，得到廢水pH、COD、TDS、硬度及各項污染物含量數(shù)值范圍；臭氧化系統(tǒng)：其將經(jīng)過檢測分析的高鹽廢水與臭氧充分接觸，得到臭氧化出水；預(yù)處理系統(tǒng)：其對所述臭氧化出水進(jìn)行沉降、過濾，得到預(yù)處理出水和預(yù)處理濃縮液；電解制氫系統(tǒng)：其對所述預(yù)處理出水進(jìn)行原位電解，得到氫氣、氧氣和廢水濃縮液；膜蒸餾系統(tǒng)：其對所述廢水濃縮液進(jìn)行膜蒸餾處理，得到純水和膜蒸餾濃縮液；蒸發(fā)系統(tǒng)：其對所述預(yù)處理濃縮液和膜蒸餾濃縮液進(jìn)行蒸發(fā)處理，得到固體廢棄物。本發(fā)明中，廢水處理全過程的廢水利用率大于80％，氫氣純度大于99.9％，膜蒸餾純水TDS小于50mg/L。

技術(shù)研發(fā)人員：趙佳利,楊麒臻,張月月,劉鈺瑩,裴景克,李愿杰,劉虹邑
受保護(hù)的技術(shù)使用者：東方電氣（福建）創(chuàng)新研究院有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/8