[发明专利]一种脱硫废水协同脱汞的系统与方法

说明书

技术领域

本发明属于废水处理技术领域，具体涉及一种脱硫废水协同脱汞的系统与方法。

背景技术

我国是世界上最大的煤炭生产和消费国，2013年我国生产和消费的煤炭量分别占世界总量的47.4％和50.3％，长期以来煤炭在我国的一次能源结构中的比例高达70％以上，由此导致我国排放的SO₂有90％左右来自于燃煤。燃煤排放的大量SO₂对农作物、森林、建筑和人类健康造成了巨大危害，我国每年因SO₂的排放造成的经济损失达数千亿元。

石灰石-石膏法烟气脱硫技术(WFGD)因其煤种适应范围广、脱硫效率高、脱硫剂利用率高、工艺成熟以及运行可靠性高等优势，成为现阶段世界范围内应用最为广泛的烟气脱硫工艺。该工艺过程中，烟气中的氯元素、工艺水中的氯元素和脱硫剂(石灰石)中的氯元素不断进入脱硫浆液且逐渐富集，浆液中高浓度的氯离子具有降低脱硫效率、加速设备腐蚀以及影响石膏品质等众多危害，因此在该工艺在运行过程中，为了维持系统稳定安全运行并保持较高的脱硫效率，必须排出一定量的废水。脱硫废水中的主要阴离子为Cl^-和SO₄^2-，通常石灰石-石膏法脱硫废水中氯离子浓度可高达20000mg/L，废水中浓度最高的阳离子是Ca²⁺和Mg²⁺。

目前火电厂采用最多的脱硫废水处理方法是传统的化学沉淀法，该方法经过中和、沉降、絮凝和澄清等过程对废水进行处理，处理后的废水水质可以达到较高的标准。但是脱硫废水中的氯离子在该工艺处理过程中始终没有被分离出水体，因此该工艺处理后的废水中氯离子浓度依然很高，导致该法处理后的废水无法进入系统回收利用，且若废水中的氯离子不加治理直接排入江河，将会破坏水体的自然生态平衡，使水质恶化，导致渔业生产、水产养殖和淡水资源的破坏，严重时还会污染地下水和饮用水源。另外，水中氯化物浓度过高会对配水系统有腐蚀作用，如用于农业灌溉，则会使土壤发生盐化，并妨碍作物生长。综上，随着我国对水污染治理的愈加严格，湿法脱硫工艺不得不面对脱硫废水中氯离子去除的问题。

据联合国环境规划署(UNEP)数据显示，全球每年向大气中排放汞污染物约5000吨，其中人为汞排放量约1930吨，燃煤是人为汞排放源的重要组成部分，约占45％。电厂作为燃煤大户，其汞排放问题日益受到人们关注。燃煤烟气中的汞主要包括三种形态：单质汞(Hg⁰)，氧化态汞(Hg²⁺)和颗粒态汞(Hg^p)。颗粒态汞(Hg^p)可以被静电除尘和布袋除尘等除尘设备脱除，氧化态汞(Hg²⁺)可以被烟气中飞灰吸附脱除或通过现有脱硫装置高效脱除。而单质汞(Hg⁰)由于具有较强的不溶性和稳定性难以脱除。因此，燃煤电厂烟气中汞的脱除效率极大地取决于汞的存在形态。

基于以上分析，本发明利用电化学原理，将脱硫废水中的氯离子在离子膜电解槽中经过电解将其转化为氯气而得到去除，电解产生的氯气一部分送入脱硫塔前烟道把烟气中的单质汞(Hg⁰)氧化为易于被湿法脱硫系统脱除的氧化态汞(Hg²⁺)，既可解决传统脱硫废水处理工艺出水含盐量(尤其是氯离子)高的问题，又可实现现有湿法脱硫装置的协同脱汞。

发明内容

本发明要解决的技术问题为提供一种脱硫废水协同脱汞的系统与方法，解决现有脱硫废水处理工艺无法有效去除废水中氯离子导致废水含盐量高，从而无法回收利用或排放的问题，并可在现有湿法脱硫装置中实现高效协同脱汞。

为了解决上述技术问题，本发明提出的技术方案是：

一种脱硫废水协同脱汞的系统，包括脱硫塔、杂质去除系统、浓缩装置、电解装置以及碱液存储装置，其中，脱硫塔的出口与杂质去除系统连通，杂质去除系统与浓缩装置连接，浓缩装置与电解装置连接，碱液存储装置分别与电解装置和杂质去除系统连接，电解装置还与所述脱硫塔前的烟道连通。

优选的，所述杂质去除系统包括依次相连的澄清池、镁回收池以及钙回收池。

优选的，所述浓缩装置与电解装置之间还连接有离子交换树脂塔。

优选的，所述电解装置为离子膜电解槽。

一种脱硫废水协同脱汞的方法，包括以下步骤：