CN105502791A - 一种煤化工废水盐分提取方法及设备 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种煤化工废水盐分提取方法，将煤化工废水经进料泵输入超滤膜组件预处理，产水进入超滤产水罐，浓水循环处理；储存在超滤产水罐的料液经高压泵输入纳滤膜组件分盐处理，截留二价盐和TOC，透过氯化钠，得到含单价氯化钠盐为主的产水并进入纳滤产水罐，将氯化钠与二价盐和TOC分离；储存在纳滤产水罐中的料液经高压泵输入反渗透膜组件浓缩，减少后续处理水量，氯化钠盐为主的浓水经蒸发结晶得到氯化钠工业盐，产水回用。本发明还公开一种煤化工废水盐分提取设备。本发明有效缓解煤化工水资源短缺问题，减少后期蒸发结晶的运行成本，实现资源化利用。

Description

一种煤化工废水盐分提取方法及设备
技术领域
本发明涉及废水处理技术领域，尤其是指一种煤化工废水盐分提取方法及设备。
背景技术
煤化工废水排放量大、成分复杂、处理难度大，根据来源组成可分为有机废水和含盐废水。其中含盐废水经生化处理和膜处理得到的浓盐水，总含盐量TDS（溶解性固体总量）一般≥5000mg/L，CODcr（重铬酸盐指数）一般为200-800mg/L，氯离子含量甚多，异味明显，色度高，存在部分钙镁、硫酸根、硅等易结垢物质。
现有技术中，对于煤化工浓盐水的处理方法大都采用热浓缩工艺或膜分离技术，即将废水中的杂质富集到浓水中，淡水回用到循环水系统。二者工艺皆只回用淡水，浓水则经蒸发结晶、冲灰或自然蒸发产生混盐，而混盐成为对环境产生潜在危害的废品。
为了实现废水零排放目的，公告号为CN204417276U公开一种煤化工浓盐水蒸发结晶分盐装置，主要利用多效蒸发器分盐回收高纯度硫酸钠，再经过蒸发结晶器分离干燥得到氯化钠工业盐，微量杂盐外排，实现以最大程度的减少混盐含量，达到废水近零排放标准。其缺陷在于：该装置庞大，能耗高，对于其他微量杂盐仍以危废处理。
公告号为CN204111505U公开一种煤化工高盐水纯化和蒸发结晶回收工艺专用设备，依次利用物料膜截有机物，除杂系统除CODcr、胶体等杂质，脱气系统除去CO2等气体，氧化系统除去还原性有机物，含盐产水再经蒸发结晶系统分离干燥得到氯化钠、硫酸钠和硝酸钠三种工业盐。其缺陷在于：该设备虽实现废水零排放，但设备复杂，投资成分高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种煤化工废水盐分提取方法及设备，运用纳滤膜提取煤化工浓盐水中99%的氯化钠工业盐，反渗透膜回收95%以上的淡水，有效缓解煤化工水资源短缺问题，减少后期蒸发结晶的运行成本，实现资源化利用。
为达成上述目的，本发明的解决方案为：
一种煤化工废水盐分提取方法，包括以下步骤：
一，将煤化工废水经进料泵输入超滤膜组件预处理，产水进入超滤产水罐，浓水循环处理；
二，储存在超滤产水罐的料液经高压泵输入纳滤膜组件分盐处理，截留二价盐和TOC（有机污染物），透过氯化钠，得到含单价氯化钠盐为主的产水并进入纳滤产水罐，将氯化钠与二价盐和TOC分离；
三，储存在纳滤产水罐中的料液经高压泵输入反渗透膜组件浓缩，减少后续处理水量，氯化钠盐为主的浓水经蒸发结晶得到氯化钠工业盐，产水回用。
进一步，超滤膜组件由保安过滤器和超滤膜组成，保安过滤器输入口接进料泵，保安过滤器输出口接超滤膜，超滤膜接超滤产水罐；保安过滤器为1-10微米的芯式或者袋式保安过滤器；超滤膜为耐污染的管式或平板膜组件，截留分子量为3-50万。
进一步，纳滤膜组件由在线高压泵、保安过滤器及纳滤膜组成，在线高压泵输入口接与超滤产水罐连接的高压泵，在线高压泵输出口接保安过滤器，保安过滤器接纳滤膜，纳滤膜产水出口接纳滤产水罐，浓水出口接生化系统或动力煤燃烧系统；纳滤膜为卷式结构，耐受压力为0-75bar，截留分子量为100-400Dalton；保安过滤器为1-10微米的芯式或者袋式保安过滤器。
进一步，反渗透膜组件由在线高压泵、保安过滤器、一级反渗透膜及二级反渗透膜组成，在线高压泵输入口接与纳滤产水罐连接的高压泵，在线高压泵输出口接保安过滤器，保安过滤器接一级反渗透膜，一级反渗透膜接二级反渗透膜，二级反渗透膜接蒸发结晶装置；保安过滤器为1-10微米的芯式或者袋式保安过滤器。
进一步，蒸发结晶装置由蒸发罐、结晶罐、离心分离设备及干燥设备组成，蒸发罐输入口接反渗透膜组件，蒸发罐输出口接结晶罐，结晶罐接离心分离设备，离心分离设备接干燥设备。
一种煤化工废水盐分提取设备，包括超滤进料罐、超滤膜组件、超滤产水罐、纳滤膜组件、纳滤产水罐、反渗透膜组件及蒸发结晶装置；超滤进料罐进料口接煤化工废水，在超滤进料罐中加入盐酸调酸，超滤进料罐出料口经高压泵接超滤膜组件入口，超滤膜组件出口接超滤产水罐；超滤产水罐经高压泵接纳滤膜组件入口，纳滤膜组件出口接纳滤产水罐；纳滤产水罐经高压泵接反渗透膜组件，反渗透膜组件接蒸发结晶装置。
进一步，超滤膜组件由保安过滤器和超滤膜组成，保安过滤器输入口接进料泵，保安过滤器输出口接超滤膜，超滤膜接超滤产水罐；保安过滤器为1-10微米的芯式或者袋式保安过滤器；超滤膜为耐污染的管式或平板膜组件，截留分子量为3-50万。
进一步，纳滤膜组件由在线高压泵、保安过滤器及纳滤膜组成，在线高压泵输入口接与超滤产水罐连接的高压泵，在线高压泵输出口接保安过滤器，保安过滤器接纳滤膜，纳滤膜产水出口接纳滤产水罐，浓水出口接生化系统或动力煤燃烧系统；纳滤膜为卷式结构，耐受压力为0-75bar，截留分子量为100-400Dalton；保安过滤器为1-10微米的芯式或者袋式保安过滤器。
进一步，反渗透膜组件由在线高压泵、保安过滤器、一级反渗透膜及二级反渗透膜组成，在线高压泵输入口接与纳滤产水罐连接的高压泵，在线高压泵输出口接保安过滤器，保安过滤器接一级反渗透膜，一级反渗透膜接二级反渗透膜，二级反渗透膜接蒸发结晶装置；保安过滤器为1-10微米的芯式或者袋式保安过滤器。
进一步，蒸发结晶装置由蒸发罐、结晶罐、离心分离设备及干燥设备组成，蒸发罐输入口接反渗透膜组件，蒸发罐输出口接结晶罐，结晶罐接离心分离设备，离心分离设备接干燥设备。
采用上述方案后，本发明利用纳滤膜分离一价盐和二价盐，产水中的二价盐折干物均低于工业盐二级标准，氯化钠纯度达到99.37%；本发明利用纳滤膜分盐性能，高效、快速地实现氯化钠盐分的提纯，处理每吨水运行时间可节省40%-60%。
本发明利用纳滤膜的分盐性能，成功的分离出95%以上的杂盐，将煤化工废水中的高价盐含量降低至1%以下，使混盐变成工业盐，实现资源化利用。
本发明采用反渗透膜组件组合形式，浓缩倍数达到5-8倍，淡水回收率达95%，浓水量大大减少。本发明运用反渗透组合设备对纳滤产水进一步浓缩，后期蒸发结晶运行能耗节约15%-25%，真正实现节能减排。
鉴于常规反渗透膜浓缩倍数低，一般为3左右，且煤化工废水排放量大等问题，本方法采用反渗透膜组件组合形式，浓缩倍数达到5-8倍，淡水回收率达95%，浓水量大大减少，成功将煤化工废水中混盐转变成工业盐。鉴于常规反渗透膜组件对于高浓缩废水耐压能力差，本方法采用反渗透膜组件组合形式，在75bar运行压力下，将反渗透浓水进行二次浓缩，使TDS达到13万以上。运用反渗透组合设备对纳滤产水进一步浓缩，后期蒸发结晶运行能耗节约15%-25%，真正实现节能减排。
同时，相较于现有技术而言，本发明具有占地小、投资省、运行成本低、出水水质高、操作简单、运行稳定的特点。
附图说明
图1为本发明的工艺流程图；
图2为本发明的结构示意图。
标号说明
进水泵10进料泵20
高压泵30生化系统或动力煤燃烧系统40
高压泵50
超滤进料罐1超滤膜组件2
保安过滤器21超滤膜22
超滤产水罐3纳滤膜组件4
在线高压泵41保安过滤器42
纳滤膜43纳滤产水罐5
反渗透膜组件6在线高压泵61
保安过滤器62一级反渗透膜63
二级反渗透膜64蒸发结晶装置7
蒸发罐71结晶罐72
离心分离设备73干燥设备74。
具体实施方式
以下结合附图及具体实施例对本发明做详细描述。
参阅图1及图2所示，本发明揭示的一种煤化工废水盐分提取方法，包括以下步骤：
一，将煤化工废水经进水泵10输入超滤进料罐1进行调酸，以1吨废水中投加2L质量浓度为35%的盐酸的比例进行调酸预处理，酸性煤化工废水经进料泵20输入超滤膜组件2预处理，产水进入超滤产水罐3，浓水回到超滤进料罐1中循环处理。
本发明对煤化工废水进行调酸预处理，以1吨废水中投加2L质量浓度为35%的盐酸的比例进行调酸预处理，防止硫酸盐结垢物质生产并析出悬浮性有机物，保护后期超滤膜。盐酸阻垢较加药除垢其投资成本节省50%-70%，带入的氯离子可经纳滤膜分离形成工业盐，氢离子经反渗透膜浓缩形成淡水。
本实施例中，超滤膜组件2由保安过滤器21和超滤膜22组成，保安过滤器21输入口接进料泵20，保安过滤器21输出口接超滤膜22，超滤膜22接超滤产水罐3；保安过滤器21为1-10微米的芯式或者袋式保安过滤器；超滤膜22为耐污染的管式或平板膜组件，截留分子量为3-50万。
二，储存在超滤产水罐3的料液经高压泵30输入纳滤膜组件4分盐处理，截留二价盐和TOC（有机污染物），透过氯化钠，得到含单价氯化钠盐为主的产水进入纳滤产水罐5，将氯化钠与二价盐和TOC，浓水回用于生化系统或动力煤燃烧系统40。
本实施例中，纳滤膜组件4由在线高压泵41、保安过滤器42及纳滤膜43组成，在线高压泵41输入口接与超滤产水罐3连接的高压泵30，在线高压泵41输出口接保安过滤器42，保安过滤器42接纳滤膜43，纳滤膜42产水出口接纳滤产水罐5，浓水出口接生化系统或动力煤燃烧系统40；纳滤膜43为卷式结构，耐受压力为0-75bar，截留分子量为100-400Dalton；保安过滤器41为1-10微米的芯式或者袋式保安过滤器。
纳滤膜43对氯化钠截留率为8.97%以下；硫酸根截留率为98%以上，钙离子截留率为90%以上，镁离子截留率为87%以上，TOC截留率为93%以上，即纳滤膜对高价盐总体截留效果为95%以上。纳滤产水的盐分组成中，氯化钠折干物比例不低于99%，硫酸盐、有机污染物等杂质折干物比例不高于1%。
三，储存在纳滤产水罐5中的料液经高压泵50输入反渗透膜组件6浓缩，减少后续处理水量，氯化钠盐为主的浓水经蒸发结晶装置7得到氯化钠工业盐，反渗透产水回用。
本实施例中，反渗透膜组件6由在线高压泵61、保安过滤器62、一级反渗透膜63及二级反渗透膜64组成，在线高压泵61输入口接与纳滤产水罐5连接的高压泵50，在线高压泵61输出口接保安过滤器62，保安过滤器62接一级反渗透膜63，一级反渗透膜63接二级反渗透膜64，二级反渗透膜64接蒸发结晶装置7；保安过滤器61为1-10微米的芯式或者袋式保安过滤器。反渗透膜为卷式结构、碟管式结构等结构组件任意结合的组合设备，耐受压力为0-75bar，其浓缩倍数优选于5-8倍之间。
在75bar运行压力下，反渗透组合设备能将浓缩后的纳滤浓水进行二次浓缩，使TDS达到13万以上。
蒸发结晶装置7由蒸发罐71、结晶罐72、离心分离设备73及干燥设备74组成，蒸发罐71输入口接反渗透膜组件6，蒸发罐71输出口接结晶罐72，结晶罐72接离心分离设备73，离心分离设备73接干燥设备74。
本发明对超滤进料罐1中的废水预调酸，使废水中的杂质形成悬浮物、大分子有机物等物质，提高超滤膜处理效果；2bar运行压力下，进行超滤膜预处理，提高了产水水质和后续纳滤膜分盐效果；本发明通过选择一种对高价盐的截留效果为95%以上，单价盐截留率为30%以下性能的纳滤膜，在15-50bar运行压力下进行过滤分盐处理，实现一价盐和高价盐的分离，得到杂盐含量低于1%的高纯度氯化钠产水，浓水则回到动力煤系统或生化系统；20-75bar运行压力下进行反渗透膜浓缩处理，保证高品质出水下，氯化钠产水浓缩倍数达5-8倍，得到的浓水则进入蒸发结晶器分离干燥出高纯度氯化钠工业盐，产水回用。
一，煤化工废水分盐实验数据结果如下：
水样类别 NaCl(%) SO42-(%) Ca2+(%) Mg2+(%) TOC (%)
原水 85.30 9.41 3.08 0.43 1.77
超滤产水 89.39 6.90 2.27 0.41 1.03
纳滤产水 99.37 0.19 0.30 0.05 0.09
纳滤浓水 61.56 24.66 7.77 1.83 4.17
纳滤截留率 8.97 98 90 87 93
反渗透截留率 83.89 99 98 92 -
二级工业盐指标 98 ≤0.9 ≤0.6 ≤0.6 -
二，煤化工废水反渗透浓缩实验数据结果：
运行温度 运行压力 平均通量 TDS 备注
℃ bar LMH mg/L
RO-RO-1 26-38 60 12 97843 前端
RO-RO-2 26-38 75 10.5 135180 后端
本发明还揭示一种煤化工废水盐分提取设备，包括超滤进料罐1、超滤膜组件2、超滤产水罐3、纳滤膜组件4、纳滤产水罐5、反渗透膜组件6及蒸发结晶装置7。
煤化工废水经进水泵10输入超滤进料罐1，在超滤进料罐1中加入盐酸调酸，超滤进料罐1出料口经高压泵20接超滤膜组件2入口，超滤膜组件2由保安过滤器21和超滤膜22组成，保安过滤器21输入口接进料泵20，保安过滤器21输出口接超滤膜22，超滤膜22接超滤产水罐3。
超滤产水罐3经高压泵30接纳滤膜组件4入口，纳滤膜组件4由在线高压泵41、保安过滤器42及纳滤膜43组成，在线高压泵41输入口接与超滤产水罐3连接的高压泵30，在线高压泵41输出口接保安过滤器42，保安过滤器42接纳滤膜43，纳滤膜42产水出口接纳滤产水罐5，浓水出口接生化系统或动力煤燃烧系统40。
纳滤产水罐5经高压泵50接反渗透膜组件6，反渗透膜组件6由在线高压泵61、保安过滤器62、一级反渗透膜63及二级反渗透膜64组成，在线高压泵61输入口接与纳滤产水罐5连接的高压泵50，在线高压泵61输出口接保安过滤器62，保安过滤器62接一级反渗透膜63，一级反渗透膜63接二级反渗透膜64，二级反渗透膜64接蒸发结晶装置7。
蒸发结晶装置7由蒸发罐71、结晶罐72、离心分离设备73及干燥设备74组成，蒸发罐71输入口接反渗透膜组件6，蒸发罐71输出口接结晶罐72，结晶罐72接离心分离设备73，离心分离设备73接干燥设备74。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非对本案设计的限制，凡依本案的设计关键所做的等同变化，均落入本案的保护范围。

Claims (10)

1.一种煤化工废水盐分提取方法，其特征在于，包括以下步骤：
一，将煤化工废水经进料泵输入超滤膜组件预处理，产水进入超滤产水罐，浓水循环处理；
二，储存在超滤产水罐的料液经高压泵输入纳滤膜组件分盐处理，截留二价盐和TOC，透过氯化钠，得到含单价氯化钠盐为主的产水并进入纳滤产水罐，将氯化钠与二价盐和TOC分离；
三，储存在纳滤产水罐中的料液经高压泵输入反渗透膜组件浓缩，减少后续处理水量，氯化钠盐为主的浓水经蒸发结晶得到氯化钠工业盐，产水回用。
2.如权利要求1所述的一种煤化工废水盐分提取方法，其特征在于，超滤膜组件由保安过滤器和超滤膜组成，保安过滤器输入口接进料泵，保安过滤器输出口接超滤膜，超滤膜接超滤产水罐；保安过滤器为1-10微米的芯式或者袋式保安过滤器；超滤膜为耐污染的管式或平板膜组件，截留分子量为3-50万。
3.如权利要求1所述的一种煤化工废水盐分提取方法，其特征在于，纳滤膜组件由在线高压泵、保安过滤器及纳滤膜组成，在线高压泵输入口接与超滤产水罐连接的高压泵，在线高压泵输出口接保安过滤器，保安过滤器接纳滤膜，纳滤膜产水出口接纳滤产水罐，浓水出口接生化系统或动力煤燃烧系统；纳滤膜为卷式结构，耐受压力为0-75bar，截留分子量为100-400Dalton；保安过滤器为1-10微米的芯式或者袋式保安过滤器。
4.如权利要求1所述的一种煤化工废水盐分提取方法，其特征在于，反渗透膜组件由在线高压泵、保安过滤器、一级反渗透膜及二级反渗透膜组成，在线高压泵输入口接与纳滤产水罐连接的高压泵，在线高压泵输出口接保安过滤器，保安过滤器接一级反渗透膜，一级反渗透膜接二级反渗透膜，二级反渗透膜接蒸发结晶装置；保安过滤器为1-10微米的芯式或者袋式保安过滤器。
5.如权利要求1所述的一种煤化工废水盐分提取方法，其特征在于，蒸发结晶装置由蒸发罐、结晶罐、离心分离设备及干燥设备组成，蒸发罐输入口接反渗透膜组件，蒸发罐输出口接结晶罐，结晶罐接离心分离设备，离心分离设备接干燥设备。
6.一种煤化工废水盐分提取设备，其特征在于：包括超滤进料罐、超滤膜组件、超滤产水罐、纳滤膜组件、纳滤产水罐、反渗透膜组件及蒸发结晶装置；超滤进料罐进料口接煤化工废水，在超滤进料罐中加入盐酸调酸，超滤进料罐出料口经高压泵接超滤膜组件入口，超滤膜组件出口接超滤产水罐；超滤产水罐经高压泵接纳滤膜组件入口，纳滤膜组件出口接纳滤产水罐；纳滤产水罐经高压泵接反渗透膜组件，反渗透膜组件接蒸发结晶装置。
7.如权利要求6所述的一种煤化工废水盐分提取设备，其特征在于：超滤膜组件由保安过滤器和超滤膜组成，保安过滤器输入口接进料泵，保安过滤器输出口接超滤膜，超滤膜接超滤产水罐；保安过滤器为1-10微米的芯式或者袋式保安过滤器；超滤膜为耐污染的管式或平板膜组件，截留分子量为3-50万。
8.如权利要求6所述的一种煤化工废水盐分提取设备，其特征在于：纳滤膜组件由在线高压泵、保安过滤器及纳滤膜组成，在线高压泵输入口接与超滤产水罐连接的高压泵，在线高压泵输出口接保安过滤器，保安过滤器接纳滤膜，纳滤膜产水出口接纳滤产水罐，浓水出口接生化系统或动力煤燃烧系统；纳滤膜为卷式结构，耐受压力为0-75bar，截留分子量为100-400Dalton；保安过滤器为1-10微米的芯式或者袋式保安过滤器。
9.如权利要求6所述的一种煤化工废水盐分提取设备，其特征在于：反渗透膜组件由在线高压泵、保安过滤器、一级反渗透膜及二级反渗透膜组成，在线高压泵输入口接与纳滤产水罐连接的高压泵，在线高压泵输出口接保安过滤器，保安过滤器接一级反渗透膜，一级反渗透膜接二级反渗透膜，二级反渗透膜接蒸发结晶装置；保安过滤器为1-10微米的芯式或者袋式保安过滤器。
10.如权利要求6所述的一种煤化工废水盐分提取设备，其特征在于：蒸发结晶装置由蒸发罐、结晶罐、离心分离设备及干燥设备组成，蒸发罐输入口接反渗透膜组件，蒸发罐输出口接结晶罐，结晶罐接离心分离设备，离心分离设备接干燥设备。
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