一种高含盐工业废水的电渗析-高压纳滤组合分盐系统 |
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| 申请号 | CN201610072784.8 | 申请日 | 2016-01-30 | 公开(公告)号 | CN105692993A | 公开(公告)日 | 2016-06-22 |
| 申请人 | 内蒙古久科康瑞环保科技有限公司; | 发明人 | 张娜; 王俊辉; 赛世杰; 李战胜; 薛源; 刘丹茹; 刘慧; 郭默然; 齐婧; 党平; 姚红锐; 李思序; 高贵和; 杭天浜; | ||||
| 摘要 | 一种处理高含盐工业 废 水 的 电渗 析 -高压纳滤组合分盐系统及其工艺，属于 水处理 技术，该工艺是将经前端预处理系统处理后的高含盐废水供给电渗析系统，电渗析系统对高含盐废水进行浓缩得高含盐浓水，高含盐浓水由供料 泵 直接进入高压纳滤系统，高压纳滤系统中高压纳滤膜组件将高含盐浓水分为 氯化钠 浓水和 硫酸 钠浓水；氯化钠浓水直接进入后续 蒸发 结晶系统I，最终得到工业级氯化钠；硫酸钠浓水直接进入后续蒸发结晶系统II，最终得到工业级硫酸钠；有益效果：该系统及工艺具有操作简单、运行稳定、分盐效率高等特点，和现有分盐技术相比，实现了超高浓度含盐水分盐，并能达到高效分盐的效果，同时大大降低能耗和运行成本。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种高含盐工业废水的电渗析-高压纳滤组合分盐系统，包括：前端预处理系统，其特征在于：所述的高含盐工业废水经前端预处理系统处理后产生的产水通过供料泵供给电渗析系统，电渗析系统的产水进入产水箱，电渗析系统的浓水通过纳滤进料泵供给保安过滤器，保安过滤器的产水通过高压纳滤泵供给高压纳滤膜组件，高压纳滤膜组件产生的硫酸钠浓水通过管道进入纳滤浓水箱，产生的氯化钠产水通过管道进入纳滤产水箱；纳滤产水箱通过管道与蒸发结晶系统I连通，产出氯化钠晶体；纳滤浓水箱通过管道与蒸发结晶系统II或冷冻结晶系统连通，产出氯化钠晶体和硫酸钠晶体。 |
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| 说明书全文 | 一种高含盐工业废水的电渗析-高压纳滤组合分盐系统技术领域背景技术[0002] 目前，社会经济的迅猛发展带动了企业进入快速发展时期。但是随之而来的环境问题，如化工废水、化工废气成为制约经济发展的瓶颈。同时，国家对环保的日益关注和人民对生活质量的要求越来越高，迫使绿色、环保、可持续发展的生产经营成为必经之道。化工废水，尤其是煤化工企业在煤制油、煤制甲醇、煤制烯烃、煤制气过程中产生的废水，具有含盐量高、硬度高、成分复杂、处理难度大等特点。设计、开发一种运行稳定、处理效果好、处理成本低的煤化工废水处理方案成为必经之路。 [0003] 近些年，根据高含盐工业废水的特点，经国内外学者不断的研究与改进，涌现出了一批高含盐工业废水的“零排放”处理工艺。但实际运行过程中，这些“零排放”处理工艺往往只是实现了液体的零排放，而高盐水中含有的溶解性无机盐和有机物等则作为混合杂盐蒸发结晶出来。这部分混盐由于各种无机盐、有机物和重金属离子互相掺杂，不但不能进行回用，反而被定性为危险废物进行处理处置。因此，一方面增加了后期危废处理的成本，另一方面也增加了其对周边环境造成二次污染的风险。因此，寻找一种高含盐工业废水的分盐处理工艺，实现高盐水中氯化钠和硫酸钠的彻底分离，是实现高含盐工业废水真正意义上“零排放”目标的关键所在。 发明内容[0004] 本发明的目的在于克服现有技术中的不足之处，提供一种高含盐工业废水的电渗析-高压纳滤组合分盐系统及工艺，针对性的解决了高含盐工业废水“零排放”工艺中产生的混盐无法利用、无经济价值、同时还会造成危险废物的堆积与二次污染等问题；本发明主要是利用高压纳滤膜对不同离子的选择透过性，将电渗析浓缩的高含盐工业废水分为一价氯化钠浓水和二价硫酸钠浓水，然后进行结晶，最后得到工业级标准的氯化钠和硫酸钠；该工艺具有操作简单、运行稳定、分盐效率高等特点，和现有分盐技术相比，实现了超高浓度含盐水分盐，并能达到高效分盐的效果，同时大大降低能耗和运行成本。 [0005] 为实现本发明的目的，我们将采用如下技术方案予以实施： [0006] 一种高含盐工业废水的电渗析-高压纳滤组合分盐系统，包括：前端预处理系统，其特征在于：所述的高含盐工业废水经前端预处理系统处理后产生的产水通过供料泵供给电渗析系统，电渗析系统的产水进入产水箱，电渗析系统的浓水通过纳滤进料泵供给保安过滤器，保安过滤器的产水通过高压纳滤泵供给高压纳滤膜组件，高压纳滤膜组件产生的硫酸钠浓水通过管道进入纳滤浓水箱，产生的氯化钠产水通过管道进入纳滤产水箱；纳滤产水箱通过管道与蒸发结晶系统I连通，产出氯化钠晶体；纳滤浓水箱通过管道与蒸发结晶系统II连通，产出氯化钠晶体和硫酸钠晶体。 [0007] 进一步，所述的高压纳滤膜组件前端连通有清洗水箱；所述的高压纳滤膜组件后端设置有清洗水输出管。 [0008] 进一步，所述的高压纳滤膜组件至少有一组。 [0009] 利用一种高含盐工业废水的电渗析-高压纳滤组合分盐系统处理高含盐工业废水的工艺，其特征在于：包括如下步骤： [0010] (1)经前端预处理系统处理后的高含盐废水硬度几乎为零，可由供料泵进入电渗析系统，将高含盐废水中的带电离子汇集于浓水侧，得高含盐浓水，同时也得到产水直接作为回用水； [0011] (2)经电渗析系统处理后的高含盐浓水由供料泵直接进入高压纳滤系统，高压纳滤系统中的高压纳滤膜组件将前端电渗析系统产生高含盐浓水分为一价氯化钠浓水和二价硫酸钠浓水； [0012] (3)高压纳滤系统分盐后产生的一价氯化钠浓水直接进入后续结晶系统1，最终得到工业级氯化钠晶体；高压纳滤系统分盐产生的二价硫酸钠浓水直接进入后续结晶系统2，最终得到工业级氯化钠晶体和硫酸钠晶体。 [0013] 进一步，在步骤(1)中，所述的前端预处理系统主要是去除高盐水中的硬度和颗粒物、悬浮物、胶体和COD，同时调节高盐水pH，使得高盐水符合进入电渗析系统的要求，即总硬度几乎为零，COD含量＜30mg/L，pH为6-9；所述的电渗析系统以压力差为推动力，操作压力0.5-3.0kg/cm2，操作电压100-250V、电流1-3A，耗电量0.5-2.0kWh，所得高含盐浓水含盐量70000-80000mg/L。 [0014] 进一步，在步骤(2)中，所述的高压纳滤膜组件为卷式纳滤膜，卷式纳滤膜对一价盐浓水的截留率为5％-15％，对二价盐浓水的截留率为90％-99％；所述的高压纳滤系统分盐后产生的一价氯化钠浓水，其含盐量为70000-100000mg/L，产生的二价硫酸钠浓水，其含盐量为100000-130000mg/L。 [0015] 进一步，在步骤(3)中，所述的高压纳滤膜组件产生的一价氯化钠浓水进入后续的蒸发结晶系统1，得到工业级氯化钠结晶，纯度＞99％；所述的高压纳滤系统产生的二价硫酸钠浓水进入后续的蒸发结晶系统2，得到工业级氯化钠结晶和硫酸钠结晶，硫酸钠结晶纯度＞97％。 [0016] 更进一步，所述的高压纳滤膜组件可通过增加或减少高压纳滤膜元件的数量来适应较大的水量变化。 [0017] 更进一步，所述的高压纳滤膜组件的性能衰减率为1％-5％，使用寿命保持为3-5年，随水质变化有所波动。 [0018] 有益效果 [0019] 1、针对性的解决了高含盐工业废水“零排放”工艺中产生的混盐无法利用、无经济价值、同时还会造成危险废物的堆积与二次污染等问题； [0020] 2、本发明利用高压纳滤膜对不同离子的选择透过性，将电渗析系统浓缩的高含盐工业废水分为一价氯化钠浓水和二价硫酸钠浓水，然后进行结晶，最后得到工业级标准的氯化钠和硫酸钠； [0022] 图1为本发明所述工艺的工艺流程图； [0023] 图2为本发明所述系统的结构示意PID图。具体实施方案 [0024] 下面结合附图，进一步详述本发明的技术方案，本发明的保护范围不局限于下述的实施例。 [0025] 如图2所示，本发明所述的一种高含盐工业废水的电渗析-高压纳滤组合分盐系统，所述的高含盐工业废水经前端预处理系统处理后产生的产水A通过供料泵供给电渗析系统1，电渗析系统1的产水进入产水箱12，电渗析系统1的浓水通过纳滤进料泵2供给保安过滤器3，保安过滤器3的产水通过高压纳滤泵4供给高压纳滤膜组件5，高压纳滤膜组件5产生的硫酸钠浓水通过管道进入纳滤浓水箱6，产生的氯化钠产水通过管道进入纳滤产水箱7；纳滤产水箱7通过管道与蒸发结晶系统I 8连通，产出氯化钠晶体C；纳滤浓水箱6通过管道与蒸发结晶系统II或冷冻结晶系统9连通，产出氯化钠晶体C硫酸钠晶体D。 [0026] 所述的高压纳滤膜组件5前端连通有清洗水箱10，清洗水箱10由总产水B供给；所述的高压纳滤膜组件5后端设置有清洗水输出管11。 [0027] 所述的高压纳滤膜组件5至少有一组。 [0028] 本发明要解决的技术问题在于：实现高含盐工业废水中氯化钠和硫酸钠的高效分离，保证高含盐工业废水的“零排放”(回收率＞97％)的同时回收高含盐工业废水中的工业级氯化钠和硫酸钠，彻底达到完全意义上的高含盐工业废水“零排放”。如图1或图2所示，具体实施步骤如下： [0029] (1)以煤化工行业为例，来自各生产工艺的煤化工高含盐工业废水，由供料泵进入前端预处理系统，即化学软化系统，经前端预处理系统处理后的高含盐工业废水A硬度几乎为零，COD含量＜30mg/L，并调节pH为7.5，可由供料泵进入电渗析系统1，电渗析系统1根据其中离子交换膜具有选择透过性，在直流电场作用下产生离子定向迁移，从而将高含盐废水中的带电离子汇集于浓水侧，得高含盐浓水，其含盐量：70000-80000mg/L；同时也得到产水输入产水箱12回用； [0030] (2)经电渗析系统1处理后的高含盐浓水：70000mg/L≤TDS≤80000mg/L，Cl-≤30000mg/L，SO42-≤18000mg/L，总硬度≤10mg/L，COD含量＜30mg/L，pH为7.5，流量为Q＝ 20L/min，由供料泵2直接进入高压纳滤系统，高压纳滤系统在2.0MPa的压力下，高压纳滤系统中的高压纳滤膜组件5对一价盐氯化钠的截留率为5％-15％，对二价盐硫酸钠的截留率为90％-99％，高压纳滤膜组件5将前端电渗析系统1产生高含盐浓水分为一价氯化钠浓水和二价硫酸钠浓水，其中一价氯化钠浓水为高压纳滤系统的产水，二价硫酸钠浓水为高压纳滤系统的浓水； [0031] (3)高压纳滤系统分盐后产生的一价氯化钠浓水，其含盐量为70000-100000mg/L，进入后续氯化钠蒸发结晶系统I 8；得到工业级氯化钠，纯度＞95％；高压纳滤系统分盐产生的二价硫酸钠浓水，其含盐量为100000-130000mg/L，进入后续硫酸钠蒸发结晶系统II 9，得到工业级氯化钠结晶和硫酸钠结晶，硫酸钠结晶纯度＞97％。 [0032] 实施例 [0033] 为了验证本发明所述高压纳滤系统对经电渗析系统浓缩后的高含盐浓水的分盐效果，如图1或图2所示，以某煤化工企业高含盐工业废水处理项目为例进行说明。 [0034] (1)高含盐工业废水波动较大，成分变化较大，待处理高含盐工业废水经前端预处理系统和电渗析系统1处理后，进入高压纳滤系统的高含盐浓水的水质指标为：TDS＝79220mg/L，Cl-＝18374mg/L，SO42-＝10819mg/L，总硬度为4.15mg/L。pH为7.5，流量为Q＝ 20L/min。 [0035] (2)经前端预处理软化和电渗析浓缩后的高含盐浓水，如步骤(1)中所述水质的高含盐浓水由供料泵2直接进入高压纳滤系统，高压纳滤系统在2.0MPa的压力下，通过高压纳滤膜组件5的不同选择性将电渗析系统1浓缩后的高含盐浓水分为一价盐浓水和二价盐浓水，其中一价盐浓水为氯化钠浓水，二价盐浓水为硫酸钠浓水。 [0036] 纳滤膜利用道南(DONNAN)效应，使得膜对不同离子的选择透过性不一样，加之高含盐浓水中各种电解质盐离子的电荷强度不同，造成高压纳滤膜组件5对离子的截留率有差异。因此，在含有不同价态离子的多元体系中，不同的离子通过高压纳滤膜组件5的比例也不相同，从而将待处理高含盐工业废水分为以氯化钠为主和以硫酸钠为主的两种浓水。本工艺中，所用高压纳滤膜组件5为高压卷式纳滤膜对氯化钠的截留率为5％-15％，对硫酸钠的截留率为90％-99％，即经高压纳滤膜组件5处理后，85％-95％的氯化钠可以透过纳滤膜进入产水侧，而硫酸钠则只有1％-10％透过，大部分被截留，停留在浓水侧，这样就实现了纳滤膜对氯化钠和硫酸钠的高效分离，得到氯化钠和硫酸钠两种不同离子价态的浓水； [0037] (3)经步骤(2)高压纳滤系统分盐产生的一价盐氯化钠浓水由供料泵送入蒸发结晶系统I 8，最终得到工业级氯化钠C； [0038] 高压纳滤系统得到的氯化钠浓水TDS＝71350mg/L，总硬度2.07mg/L，Cl-1＝17450mg/L，SO42-＝1801mg/L，流量14L/min，高压纳滤系统分盐后得到的氯化钠浓水流量明显减少，减小了结晶系统的运行负荷。同时，得到的氯化钠浓水中Cl-离子浓度远大于SO42-离子浓度，既充分保证了后续浓缩结晶所得工业级氯化钠盐的纯度，又可很好的避免由多种混合成分造成的结晶设备污染、堵塞。氯化钠结晶盐的纯度＞95％，符合《工业盐》(GB/T 5462-2003)中规定的“日晒工业盐一级”标准； [0039] 高压纳滤系统分盐产生的二价盐硫酸钠浓水由供料泵送入蒸发结晶系统II 9，最终得到工业级氯化钠C和工业级硫酸钠D； [0040] 高压纳滤系统得到的硫酸钠浓水TDS＝114790mg/L，总硬度4.15mg/L，SO42-＝35330mg/L，Cl-＝17405mg/L，流量6L/min，高压纳滤系统分盐后得到的硫酸钠浓水流量明显减少，减小了结晶系统的运行负荷。将上述二价盐硫酸钠浓水由供料泵送入蒸发结晶系统II 9，得到氯化钠结晶和硫酸钠晶体。氯化钠结晶盐的纯度＞95％，符合《工业盐》(GB/T 5462-2003)中规定的“日晒工业盐一级”标准，硫酸钠的纯度＞97％，符合《工业无水硫酸钠》(GB/T 6009-2014)中规定的“II类合格品”标准； [0041] (5)高压纳滤膜组件5在间断性停止运行之后进行化学清洗，同时设计有替换纳滤膜，保证纳滤膜在清洗期间纳滤系统能正常运行。清洗时采用6％NaOH溶液在低压条件下，冲洗8小时，然后用高压纳滤膜组件5前端连通的清洗水箱10中的来自总产水B的产水进行反冲洗30分钟，反冲洗后的反冲洗水由高压纳滤膜组件5后端设置有清洗水输出管11流出，使纳滤膜恢复原有性能。 |
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