CN105502791B - 一种煤化工废水盐分提取方法及设备 - Google Patents

一种煤化工废水盐分提取方法及设备 Download PDF

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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

_种煤化工废水盐分提取方法及设备
技术领域
[0001] 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
[0002] 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) 一般彡5000mg/L,⑶Dcr (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。
[0003] 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。
[0004] 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。
[0005] 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
[0006] 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。
[0007] 为达成上述目的,本发明的解决方案为:
[0008] —种煤化工废水盐分提取方法,包括以下步骤:
[0009] —,将煤化工废水经进料栗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;
[0010] 二,储存在超滤产水罐的料液经高压栗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;
[0011] 三,储存在纳滤产水罐中的料液经高压栗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。
[0012] 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栗,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。
[0013] 进一步,纳滤膜组件由在线高压栗、保安过滤器及纳滤膜组成,在线高压栗输入口 接与超滤产水罐连接的高压栗,在线高压栗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, 耐受压力为〇_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。
[0014] 进一步,反渗透膜组件由在线高压栗、保安过滤器、一级反渗透膜及二级反渗透膜 组成,在线高压栗输入口接与纳滤产水罐连接的高压栗,在线高压栗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。
[0015] 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。
[0016] —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栗接超滤膜组件入口,超滤膜组件 出口接超滤产水罐;超滤产水罐经高压栗接纳滤膜组件入口,纳滤膜组件出口接纳滤产水 罐;纳滤产水罐经高压栗接反渗透膜组件,反渗透膜组件接蒸发结晶装置。
[0017] 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栗,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。
[0018] 进一步,纳滤膜组件由在线高压栗、保安过滤器及纳滤膜组成,在线高压栗输入口 接与超滤产水罐连接的高压栗,在线高压栗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, 耐受压力为〇_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。
[0019] 进一步,反渗透膜组件由在线高压栗、保安过滤器、一级反渗透膜及二级反渗透膜 组成,在线高压栗输入口接与纳滤产水罐连接的高压栗,在线高压栗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。
[0020] 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。
[0021] 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%。
[0022] 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。
[0023] 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。
[0024] 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。
[0025] 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
[0026] 图1为本发明的工艺流程图;
[0027] 图2为本发明的结构示意图。
[0028] 标号说明
[0029] 进水栗10 进料栗20
[0030] 高压栗30 生化系统或动力煤燃烧系统40
[0031] 高压栗50
[0032] 超滤进料罐1 超滤膜组件2
[0033] 保安过滤器21 超滤膜22
[0034] 超滤产水罐3 纳滤膜组件4
[0035] 在线高压栗41 保安过滤器42
[0036] 纳滤膜43 纳滤产水罐5
[0037] 反渗透膜组件6 在线高压栗61
[0038] 保安过滤器62 —级反渗透膜63
[0039] 二级反渗透膜64 蒸发结晶装置7
[0040] 蒸发罐71 结晶罐72
[0041] 离心分离设备73 干燥设备74。
具体实施方式
[0042] 以下结合附图及具体实施例对本发明做详细描述。
[0043] 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:
[0044] —,将煤化工废水经进水栗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栗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。
[0045] 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。
[0046] 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 接进料栗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。
[0047] 二,储存在超滤产水罐3的料液经高压栗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T0C,浓水回用于生化系统或动力煤燃烧系统40。
[0048] 本实施例中,纳滤膜组件4由在线高压栗41、保安过滤器42及纳滤膜43组成,在线 高压栗41输入口接与超滤产水罐3连接的高压栗30,在线高压栗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。
[0049] 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%。
[0050] 三,储存在纳滤产水罐5中的料液经高压栗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。
[0051] 本实施例中,反渗透膜组件6由在线高压栗61、保安过滤器62、一级反渗透膜63及 二级反渗透膜64组成,在线高压栗61输入口接与纳滤产水罐5连接的高压栗50,在线高压栗 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,耐受压力为〇-75bar,其浓缩倍数优选于5-8倍之间。
[0052] 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。
[0053] 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。
[0054] 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。
[0055] —,煤化工废水分盐实验数据结果如下:
Figure CN105502791BD00071
Figure CN105502791BD00081
[0057]二,煤化工废水反渗透浓缩实验数据结果:
Figure CN105502791BD00082
[0059] ~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I莫组件2、 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。
[0060] 煤化工废水经进水栗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出料口经高压栗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输入口接进料栗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。
[0061] 超滤产水罐3经高压栗30接纳滤膜组件4入口,纳滤膜组件4由在线高压栗41、保安 过滤器42及纳滤膜43组成,在线高压栗41输入口接与超滤产水罐3连接的高压栗30,在线高 压栗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。
[0062] 纳滤产水罐5经高压栗50接反渗透膜组件6,反渗透膜组件6由在线高压栗61、保安 过滤器62、一级反渗透膜63及二级反渗透膜64组成,在线高压栗61输入口接与纳滤产水罐5 连接的高压栗50,在线高压栗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。
[0063] 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。
[0064] 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 (4)

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,将煤化工废水经进水栗输入超滤进料罐进行调酸,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栗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;超滤膜组件由保安过滤器和超滤膜组成,保安过滤器输入 口接进料栗,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1-1 〇微米的 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; 二,储存在超滤产水罐的料液经高压栗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;纳滤膜组件由在线高压栗、保安过滤器及纳滤膜组成,在线高压栗输入口接与超滤产 水罐连接的高压栗,在线高压栗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; 三,储存在纳滤产水罐中的料液经高压栗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;反渗透膜组件由在线高压 栗、保安过滤器、一级反渗透膜及二级反渗透膜组成,在线高压栗输入口接与纳滤产水罐连 接的高压栗,在线高压栗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。
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,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。
3. —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栗接超滤膜组件入口,超 滤膜组件出口接超滤产水罐;超滤产水罐经高压栗接纳滤膜组件入口,纳滤膜组件出口接 纳滤产水罐;纳滤产水罐经高压栗接反渗透膜组件,反渗透膜组件接蒸发结晶装置; 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栗,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; 纳滤膜组件由在线高压栗、保安过滤器及纳滤膜组成,在线高压栗输入口接与超滤产 水罐连接的高压栗,在线高压栗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; 反渗透膜组件由在线高压栗、保安过滤器、一级反渗透膜及二级反渗透膜组成,在线高 压栗输入口接与纳滤产水罐连接的高压栗,在线高压栗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。
4.如权利要求3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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