CN104909494A - 一种工业高浓盐水除杂提纯工艺及其专用设备 - Google Patents

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夏俊方
张水水
陆魁
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Abstract

一种工业高浓盐水除杂提纯工艺及其专用设备，采用两级沉淀澄清、离子交换、脱气、脱色、高级氧化处理过程，最终产水可进行蒸发结晶制盐，减少了蒸发结晶过程中的能耗损失、内部结垢、设备腐蚀等危害，并且可制取品质较高的晶体盐，实现了工业高浓盐水资源化利用的目标，不仅保护了环境，而且提高了经济效益。

Description

一种工业高浓盐水除杂提纯工艺及其专用设备
技术领域
本发明属于工业浓盐水处理及资源化利用技术领域，具体讲就是涉及一种工业高浓盐水除杂提纯工艺及其专用设备，将工业高浓盐水进行除杂提纯，产水进行蒸发结晶制盐，提高晶体盐的品质，保护了环境。
背景技术
工业高浓盐水主要来源于生产过程中的生产废水浓缩液、循环水系统排水、化学水站排水等，其特点是含盐量高，总含盐量(TDS)一般可达到3～10万mg/L，其中，盐分主要以Cl-、SO4 2-、Na+等物质为主，除含有大量的盐分之外，工业高浓盐水中还含有PO4 3-、CO3 2-、SS、COD、氟、总硅、钙镁钡锶等离子，密度大，采用常规的方法处理，无法达到目前越来越严格的废水排放水质的要求。
目前，对于工业高浓盐水的处理方法，常采用的是蒸发结晶技术，主要包括机械蒸汽压缩技术(MVR)与多效蒸发技术(MED)，二者有一个共同之处是对进水(工业高浓盐水)水质要求严格，若直接将其进蒸发结晶系统，会对蒸发结晶处理造成很大的影响：(1)能耗损失大：由于废液中所能回收产品的浓度低，导致水分蒸发所需的能耗较大，成本过高；(2)结垢问题严重：在蒸发回收氯化钠的过程中，蒸发室和加热管极易结垢，这将使加热管的传热系数降低，增加能源的消耗；(3)设备腐蚀强：高浓度的氯离子溶液对设备的腐蚀性极强，需要对材料进行特殊处理，加重了回收成本；(4)带来二次污染：在蒸发回收产物过程中产生的废气进入冷凝水中，导致冷凝水的二次污染。因此，有必要对高盐水进行预处理，去除其相关的杂质等。
现有的工业高浓盐水的蒸发结晶预处理方法通常采用混凝沉降法。它具有成本低、性能好、高效率、维护操作简便，处理效果好，设备需求低等优点，可以在一定程度上降低废水的浊度和色度，去除多种高分子有机物，甚至是难降解的溶解性有机物，以及一些重金属离子和放射性物质等，并且还能够改善污泥的脱水性能。但是，混凝沉淀也存在一些不足，如受水质、温度、絮凝剂类型影响比较大，设备运行复杂，运行费用高，投入过多的药剂时药剂本身也对水体造成污染，水质千变万化，最佳的投药量各不相同，必须通过实验确定，并且产生的污泥量较大，需增加污泥浓缩脱水处理系统，从而增加费用与占地面积等。因此，技术、经济可行的蒸发结晶预处理技术亟待需要开发与应用。
发明内容
本发明的目的是针对现有的工业高浓盐水处理工艺运行成本高，处理效率低下的技术缺陷，在现有的工业高浓盐水处理技术(英文：IndustrialHigh-concentrated Brine Treatment Technology，简称：IHBT)与蒸发结晶预处理技术(Evaporation Crystallization Pretreatment Technology，简称：ECP)的基础上，进行技术改进，设计了一种工业高浓盐水除杂提纯工艺及其专用设备(英文：Industrial High-concentration Brine PurificationTechnology and Special Equipment，简称：IHBP)，将工业高浓盐水经过两级沉淀澄清、离子交换、脱气、脱色、高级氧化处理，最终产水进行蒸发结晶制盐，减少蒸发结晶过程中能耗损失、内部结垢、设备腐蚀等危害，同时制取品质较高晶体盐，实现了工业高浓盐水资源化利用的目标，不仅保护了环境，而且提高了经济效益。
技术方案
为了实现上述技术目的，本发明设计一种工业高浓盐水除杂提纯工艺，它包括以下几个步骤：
(1)将工业高浓盐水进行沉淀反应处理，去除废水中的PO4 3-、CO3 2-、SS、COD、氟、总硅、钙镁钡锶离子，得到澄清出水；
(2)将步骤(1)得到的澄清出水进行离子交换处理，进一步去除废水中钙镁钡锶金属离子，得到离子交换出水；
(3)将步骤(2)得到的离子交换出水进行脱气处理，将废水中的碳酸根、碳酸氢根转化成二氧化碳，并吹脱去除，得到脱气出水；
(4)将步骤(3)得到的脱气出水进行脱色处理，浓缩分离有机呈色物质，得到脱色出水；
(5)将步骤(4)得到的脱色出水进行氧化处理，氧化去除有机物。
进一步，所述步骤(2)离子交换处理前，将步骤(1)得到的澄清出水先通过过滤去除SS、胶体物质后再调节pH值至8.5～12.0的范围内。
进一步，所述步骤(3)中加入强酸溶液，使pH值降至3～5之间，从而使HCO3 -、CO3 2-转化为二氧化碳气体溢出。
进一步，所述步骤(4)中首先通过絮凝剂和电化学方式将大分子有机物进行桥架链接，然后通过分离膜进行浓缩脱色，产生的浓缩液为原水的4％。
用于上述所述工业高浓盐水除杂提纯工艺的专用设备，其特征在于：它包括两级沉淀澄清池、离子交换柱、脱气塔、脱色膜单元、氧化反应器；
所述原水池与两级沉淀澄清池相连接，连接管路上装有第一进水泵，两级沉淀澄清池的清液输出端连接离子交换柱清液输入端，污泥输出端连接污泥处理系统，再生液池与离子交换柱再生液输入端连接，连接管路上装有第二进水泵，离子交换柱的清液输出端连接脱气塔的进水口，洗脱液输出端连接废液处理系统，脱气塔的进风口与离心风机连接，出风口敞开，出水口与脱色膜单元连接；脱色膜单元的浓缩液输出端连接浓液池，透过液输出端连接氧化反应器，氧化反应器的输出端连接产水池。
进一步，所述两级沉淀澄清池内装有反应搅拌机。
进一步，所述离子交换柱中装有离子交换树脂\过滤器、流量计、压力表。
进一步，所述脱色膜单元包括改性反应器，改性反应器与膜元件连接，连接管路上装有高压泵。
有益效果
本发明采用两级沉淀澄清、离子交换、脱气、脱色、高级氧化处理过程，最终产水可进行蒸发结晶制盐，减少了蒸发结晶过程中的能耗损失、内部结垢、设备腐蚀等危害，并且可制取品质较高的晶体盐，实现了工业高浓盐水资源化利用的目标，不仅保护了环境，而且带来了经济效益。
附图说明
附图1是本发明的工艺流程图。
附图2是本发明的设备连接关系示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明做进一步说明。
如附图2所示，一种工业高浓盐水除杂提纯工艺的专用设备，它包括两级沉淀澄清池1、离子交换柱2、脱气塔3、脱色膜单元4、氧化反应器5；
所述原水池6与两级沉淀澄清池1相连接，连接管路上装有第一进水泵7，两级沉淀澄清池1的清液输出端连接离子交换柱2清液输入端，污泥输出端连接污泥处理系统9，再生液池12与离子交换柱2再生液输入端连接，连接管路上装有第二进水泵11，离子交换柱2的清液输出端连接脱气塔3的进水口，洗脱液输出端连接废液处理系统10，脱气塔3的进风口与离心风机13连接，出风口敞开，出水口与脱色膜单元4连接；脱色膜单元4的浓缩液输出端连接浓液池17，透过液输出端连接氧化反应器5，氧化反应器5的输出端连接产水池18。
所述两级沉淀澄清池1内装有反应搅拌机8。
所述离子交换柱2中装有离子交换树脂、过滤器、流量计、压力表。
所述脱色膜单元4包括改性反应器14，改性反应器14与膜元件16连接，连接管路上装有高压泵15。
如附图1所示，利用上述专用设备进行工业高浓盐水除杂提纯的工艺过程如下：
第一步，将工业高浓盐水泵入两级沉淀澄清系统，进行沉淀反应，去除废水中的PO4 3-、CO3 2-、SS、COD、氟、总硅、钙镁钡锶等，这些杂质以污泥的形式进入污泥处理系统，经脱水后处置。
第二步，上述得到的澄清出水进入离子交换系统，先通过过滤系统去除SS、胶体等物质后调节pH至8.5～12.0的范围内，再通过离子交换柱进行离子交换，去除废水中的钙镁钡锶等金属离子；待树脂饱和后通过HCl溶液再生(NaOH溶液转型)，即可恢复交换性能，继续进行离子交换。
第三步，上述得到的离子交换系统出水进入脱气系统后，加入强酸溶液，使pH降至3～5之间，从而使HCO3 -、CO3 2-等转化为二氧化碳气体从系统中吹脱去除。
第四步，上述得到的脱气系统出水进入脱色系统，通过特殊分离膜仅截留有机物而几乎不截留盐分的特性，对废水中有机物进行浓缩脱色，产生的浓缩液为原水的4％左右，可焚烧处理或资源化利用。
第五步，上述得到的脱色系统出水进入高级氧化系统，进行电化学氧化或投加强氧化剂处理，使废水中的有机物发生化学氧化反应，产水可进行蒸发结晶分离产品盐。
本发明采用两级沉淀澄清、离子交换、脱气、脱色、高级氧化处理过程，最终产水可进行蒸发结晶制盐，减少了蒸发结晶过程中的能耗损失、内部结垢、设备腐蚀等危害，并且可制取品质较高的晶体盐，实现了工业高浓盐水资源化利用的目标，不仅保护了环境，而且带来了经济效益。

Claims (8)

1.一种工业高浓盐水除杂提纯工艺，其特征在于，它包括以下几个步骤：
(1)将工业高浓盐水进行沉淀反应处理，去除废水中的PO4 3-、CO3 2-、SS、COD、氟、总硅、钙镁钡锶离子，得到澄清出水；
(2)将步骤(1)得到的澄清出水进行离子交换处理，进一步去除废水中钙镁钡锶金属离子，得到离子交换出水；
(3)将步骤(2)得到的离子交换出水进行脱气处理，将废水中的碳酸根、碳酸氢根转化成二氧化碳，并吹脱去除，得到脱气出水；
(4)将步骤(3)得到的脱气出水进行脱色处理，浓缩分离有机呈色物质，得到脱色出水；
(5)将步骤(4)得到的脱色出水进行氧化处理，氧化去除有机物。
2.如权利要求1所述的一种工业高浓盐水除杂提纯工艺，其特征在于：所述步骤(2)离子交换处理前，将步骤(1)得到的澄清出水先通过过滤去除SS、胶体物质后再调节pH值至8.5～12.0的范围内。
3.如权利要求1所述的一种工业高浓盐水除杂提纯工艺，其特征在于：所述步骤(3)中加入强酸溶液，使pH值降至3～5之间，从而使HCO3 -、CO3 2-转化为二氧化碳气体溢出。
4.如权利要求1所述的一种工业高浓盐水除杂提纯工艺，其特征在于：所述步骤(4)中首先加入絮凝剂，通过电化学方式将大分子有机物进行架桥链接，然后通过分离膜进行浓缩脱色，产生的浓缩液为原水的4％。
5.用于上述任一项权利要求所述工业高浓盐水除杂提纯工艺的专用设备，其特征在于：它包括两级沉淀澄清池(1)、离子交换柱(2)、脱气塔(3)、脱色膜单元(4)、氧化反应器(5)；
所述原水池(6)与两级沉淀澄清池(1)相连接，连接管路上装有第一进水泵(7)，两级沉淀澄清池(1)的清液输出端连接离子交换柱(2)清液输入端，污泥输出端连接污泥处理系统(9)，再生液池(12)与离子交换柱(2)再生液输入端连接，连接管路上装有第二进水泵(11)，离子交换柱(2)的清液输出端连接脱气塔(3)的进水口，洗脱液输出端连接废液处理系统(10)，脱气塔(3)的进风口与离心风机(13)连接，出风口敞开，出水口与脱色膜单元(4)连接；脱色膜单元(4)的浓缩液输出端连接浓液池(17)，透过液输出端连接氧化反应器(5)，氧化反应器(5)的输出端连接产水池(18)。
6.如权利要求5所述的工业高浓盐水除杂提纯工艺的专用设备，其特征在于：所述两级沉淀澄清池(1)内装有反应搅拌机(8)。
7.如权利要求5所述的工业高浓盐水除杂提纯工艺的专用设备，其特征在于：所述离子交换柱(2)中装有离子交换树脂、过滤器、流量计、压力表。
8.如权利要求5所述的工业高浓盐水除杂提纯工艺的专用设备，其特征在于：所述脱色膜单元(4)包括改性反应器(14)，改性反应器(14)与膜元件(16)连接，连接管路上装有高压泵(15)。
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