CN106242144A - 基于石膏晶种工艺的蒸发结晶母液回流自平衡的方法及其系统 - Google Patents

基于石膏晶种工艺的蒸发结晶母液回流自平衡的方法及其系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于石膏晶种工艺的蒸发结晶母液回流自平衡的方法及其系统，属于废水处理领域，所述方法包括如下步骤：1)含盐废水进入蒸发结晶的预处理装置，在所述预处理装置中加入能够去除钙镁离子的过量的药剂，降低含盐废水的硬度；2)预处理后的含盐废水通过循环管进入蒸发结晶器内，定量外排母液，使蒸发结晶器内维持一定的离子浓度；3)外排的母液通过澄清，将固体盐返回蒸发结晶器内回收，上清液回流至预处理装置形成系统内药剂的自平衡。本发明的方法不仅可以有效减少母液排放造成的污染，又可以对母液中的有效成分二次利用，降低了系统运行成本。

Description

基于石膏晶种工艺的蒸发结晶母液回流自平衡的方法及其 系统
技术领域
本发明涉及废水处理技术领域，尤其涉及一种基于石膏晶种工艺的蒸发结晶母液回流自平衡的方法及其系统。
背景技术
在蒸发结晶系统中，为了防止卤水中硬度过高，造成蒸发设备中结垢，以及影响产品盐品质，需要对原卤水投加药剂进行预处理除硬。在蒸发器中，随着浓缩的进行，各离子指标浓度都不断升高。为了维持蒸发器内各离子浓度在安全范围内，需要将浓缩的母液不断外排。这部分母液通常直接排放，不但污染环境，而且由于其中含有大量钙、镁、硫酸根等离子成分，无法回收，造成资源浪费。
尤其是利用石膏晶种法的蒸发结晶器，母液中含大量硫酸根离子，直接排掉会造成资源浪费。有些氯化钠制盐蒸发器工艺中，将母液澄清后返回蒸发器内部，这样即使回收了氯化钠，但同时其它离子也返回了蒸发器，会进一步累积，影响产品盐的纯度。
针对蒸发结晶母液，目前主要处理方式为澄清后返回蒸发器，或者直接排掉。前者会造成杂质在蒸发器内不断累积，污染产品盐。后者更是会污染环境，同时造成资源无法回收，提高了生产成本。并且，工业生产中含盐废水波动较大，会对系统造成冲击，影响设备运行和产品品质。
因此，有必要提供一种能够有效降低母液污染、并防止蒸发器设备结垢、降低生产成本的方法。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种能够有效降低母液污染、并有效防止蒸发器设备结垢、降低生产成本的基于石膏晶种工艺的蒸发结晶母液回流自平衡的方法及其系统。
为解决上述技术问题，本发明提供技术方案如下：
一方面，提供一种基于石膏晶种工艺的蒸发结晶母液回流自平衡的方法，包括如下步骤：
1)含盐废水进入蒸发结晶的预处理装置，在所述预处理装置中加入能够去除钙镁离子的过量的药剂，降低含盐废水的硬度；
2)预处理后的含盐废水通过循环管进入蒸发结晶器内，定量外排母液，使蒸发结晶器内维持一定的离子浓度；
3)外排的母液通过澄清，将固体盐返回蒸发结晶器内回收，上清液回流至预处理装置形成系统内药剂的自平衡。
本发明通过添加过量的药剂(包括OH-、SO4 2-、CO3 2-)去除含盐废水中的钙镁离子，为了使蒸发结晶器内维持一定的离子浓度，在蒸发结晶系统中定量外排母液，通过对母液进行澄清处理，使固体盐返回结晶器中，同时含有多余药剂的上清液返回到预处理装置中代替一部分药剂去除钙镁离子；同时针对前段来水的波动，比如钙镁突然升高，母液中多余的药剂可以有效缓冲钙镁离子的浓度，并可灵活调整母液回流量，及时控制钙镁离子的浓度实现缓冲的功能；本发明的方法不仅可以有效减少母液排放造成的污染，又可以对母液中的有效成分二次利用，降低了系统运行成本，同时，母液回流可缓解进水波动(钙镁离子波动)带来的冲击形成一定的自平衡。
母液流量的控制范围3～15m3/h。
进一步地，所述预处理装置包括用于除去镁离子的第一预处理装置和用于去除钙镁离子第二预处理装置，所述母液澄清后的上清液回流至第二预处理装置。
在第一预处理装置中可以加入OH-(NaOH、Ca(OH)2等碱液)去除镁离子等其他重金属离子，同时在第二预处理装置中加入SO4 2-、CO3 2-(Na2SO4、Na2CO3)去除钙镁等离子，因此预处理后的含盐废水含有较多的SO4 2-、CO3 2-离子，经过蒸发结晶器浓缩通过母液外排回流至第二预处理装置代替一部分药剂，形成二次利用，降低运行成本。
优选地，在所述第一预处理装置中加入的药剂为Ca(OH)2，在所述第二预处理装置中加入的药剂为Na2SO4和/或Na2CO3。
Ca(OH)2的来源主要是石灰水，成本较低，第二预处理装置使用的药剂为Na2SO4和/或Na2CO，优选为Na2SO4，与Ca2+反应形成微溶的CaSO4，微量的CaSO4在蒸发结晶器可作为晶种，防止结垢，而且CaSO4较轻，随结晶盐进入洗涤装置时，容易被回冲洗涤不会造成结晶盐的污染。
所述Ca(OH)2的添加量为2～65g/L，Na2SO4和/或Na2CO3的添加量为5～130g/L。
进一步地，未处理的含盐废水的钙离子浓度范围在800～2000mg/L，镁离子浓度范围在500～20000mg/L。预处理后镁离子低于100mg/L。
本发明可自平衡的含盐废水的浓度有一定的限制，超出一定的限制，则需要对系统进行检查或其他处理。
优选地，所述药剂的添加量由回流母液的流量和系统离子含量，以及系统进水量计算得出，具体通过进水离子浓度减去回流离子浓度，推算出需要添加的药剂量。通过检测废水中的钙镁离子浓度，不仅可以计算药剂添加量，也可以对系统进行实时监控，实现系统的有效运行。
另一方面，提供一种基于石膏晶种工艺的蒸发结晶母液回流自平衡的系统，包括：
蒸发结晶器；
与所述蒸发结晶器连接的预处理装置；
与所述蒸发结晶器及预处理装置连接的母液澄清装置。
进一步地，所述预处理装置包括用于除去镁离子的第一预处理装置和用于去除钙镁离子第二预处理装置，母液澄清装置与所述第二预处理装置连接。
综上所述，本发明的有益效果表现为：
1)本发明通过添加过量的药剂(包括OH-、SO4 2-、CO3 2-)去除含盐废水中的钙镁离子，为了使蒸发结晶器内维持一定的离子浓度，在蒸发结晶系统中定量外排母液，通过对母液进行澄清处理，使固体盐返回结晶器中，同时含有多余药剂的上清液返回到预处理装置中代替一部分药剂去除钙镁离子；
2)同时针对前段来水的波动，比如钙镁突然升高，母液中多余的药剂可以有效缓冲钙镁离子的浓度，并可灵活调整母液回流量，及时控制钙镁离子的浓度，实现缓冲的功能；
3)本发明的方法不仅可以有效减少母液排放造成的污染，又可以对母液中的有效成分二次利用，降低了系统运行成本，同时，母液回流可缓解进水波动(钙镁离子波动)带来的冲击形成一定的自平衡。
附图说明
图1为本发明的基于石膏晶种工艺的蒸发结晶母液回流自平衡的方法的流程图。
具体实施方式
为使本发明的实施例要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合具体实施例进行详细描述。但本发明绝非限于这些例子。以下所述仅为本发明较好的实施例，仅仅用以解释本发明，并不能因此而理解为本发明专利范围的限制。应当指出的是，凡在本发明的精神和原则之内所做的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
实施例一
本实施例中的基于石膏晶种工艺的蒸发结晶母液回流自平衡的系统，如图1所示，包括：
蒸发结晶器；
与所述蒸发结晶器连接的预处理装置；
与所述蒸发结晶器及预处理装置连接的母液澄清装置。
本发明所述的基于石膏晶种工艺的蒸发结晶母液回流自平衡的方法，包括如下步骤：
1)含盐废水进入蒸发结晶的预处理装置，含盐废水钙离子800mg/L，镁离子含盐量5000mg/L，水量30m3/h；系统启动时，预处理装置中投加Ca(OH)2 15g/L，Na2SO4 9g/L，预处理后镁离子含量低于100mg/L，钙离子和硫酸根离子含量摩尔比小于1，基本到达石膏晶种法蒸法结晶进水要求；
2)产出结晶盐后，蒸发结晶器内维持一定的硫酸钙浓度，不超过40g/L，按5m3/h定量外排母液，排出来的母液经过澄清，固体盐返回蒸发结晶器内回收，上清液回流至第二预处理装置。此时母液中多余的硫酸根控制在500mg/L以内，这部分即可作为药剂替代预处理中部分硫酸钠的投加量。同时，母液中的饱和氯化钠也可以被回收。
基于石膏晶种法，可保证蒸发结晶器清洗周期延长至8～12个月。
实施例二
本实施例中的基于石膏晶种工艺的蒸发结晶母液回流自平衡的系统，如图1所示，包括：
蒸发结晶器；
与所述蒸发结晶器连接的预处理装置，预处理装置包括第一预处理装置和第二预处理装置；
与所述蒸发结晶器及预处理装置连接的母液澄清装置。
本发明所述的基于石膏晶种工艺的蒸发结晶母液回流自平衡的方法，包括如下步骤：
1)含盐废水进入蒸发结晶的预处理装置，含盐废水钙离子2000mg/L，镁离子含盐量10000mg/L，水量30m3/h；系统启动时，第一预处理装置投加Ca(OH)230g/L，第二预处理装置投加Na2SO4 70g/L，预处理后镁离子含量低于100mg/L，钙离子和硫酸根离子含量摩尔比小于1，基本到达石膏晶种法蒸法结晶进水要求；
2)产出结晶盐后，蒸发结晶器内维持一定的硫酸钙浓度，不超过40g/L，按10m3/h定量外排母液。排出来的母液经过澄清，固体盐返回蒸发结晶器内回收，上清液回流至第二预处理装置。此时母液中多余的硫酸根控制在500mg/L以内，这部分即可作为药剂替代预处理中部分硫酸钠的投加量。同时，母液中的饱和氯化钠也可以被回收。
若含盐废水中钙镁离子指标突然升高，达到20000mg/L，可根据离子平衡增大母液回流量至15m3/h，提供更多量的硫酸根以暂时平衡钙镁。
基于石膏晶种法，可保证蒸发结晶器清洗周期延长至8～12个月。
实施例三
本实施例中的基于石膏晶种工艺的蒸发结晶母液回流自平衡的系统，如图1所示，包括：
蒸发结晶器；
与所述蒸发结晶器连接的预处理装置，预处理装置包括第一预处理装置和第二预处理装置；
与所述蒸发结晶器及预处理装置连接的母液澄清装置。
本发明所述的基于石膏晶种工艺的蒸发结晶母液回流自平衡的方法，包括如下步骤：
1)含盐废水进入蒸发结晶的预处理装置，含盐废水钙离子800mg/L，镁离子含盐量20000mg/L，水量30m3/h；系统启动时，第一预处理装置投加Ca(OH)2 15g/L，第二预处理装置投加Na2SO4 8g/L，预处理后镁离子含量低于100mg/L，钙离子和硫酸根离子含量摩尔比小于1，基本到达石膏晶种法蒸法结晶进水要求；
2)产出结晶盐后，蒸发结晶器内维持一定的硫酸钙浓度，不超过40g/L，按15m3/h定量外排母液。排出来的母液经过澄清，固体盐返回蒸发结晶器内回收，上清液回流至第二预处理装置。此时母液中多余的硫酸根控制在500mg/L以内，这部分即可作为药剂替代预处理中部分硫酸钠的投加量。同时，母液中的饱和氯化钠也可以被回收。
基于石膏晶种法，可保证蒸发结晶器清洗周期延长至8～12个月。
实施例四
本实施例中的基于石膏晶种工艺的蒸发结晶母液回流自平衡的系统，如图1所示，包括：
蒸发结晶器；
与所述蒸发结晶器连接的预处理装置，预处理装置包括第一预处理装置和第二预处理装置；
与所述蒸发结晶器及预处理装置连接的母液澄清装置。
本发明所述的基于石膏晶种工艺的蒸发结晶母液回流自平衡的方法，包括如下步骤：
1)含盐废水进入蒸发结晶的预处理装置，含盐废水钙离子2000mg/L，镁离子含盐量20000mg/L，水量30m3/h；系统启动时，第一预处理装置投加Ca(OH)2 60g/L，第二预处理装置投加Na2SO4 120g/L，预处理后镁离子含量低于100mg/L，钙离子和硫酸根离子含量摩尔比小于1，基本到达石膏晶种法蒸法结晶进水要求；
2)产出结晶盐后，蒸发结晶器内维持一定的硫酸钙浓度，不超过40g/L，按15m3/h定量外排母液。排出来的母液经过澄清，固体盐返回蒸发结晶器内回收，上清液回流至第二预处理装置。此时母液中多余的硫酸根控制在500mg/L以内，这部分即可作为药剂替代预处理中部分硫酸钠的投加量。同时，母液中的饱和氯化钠也可以被回收。
基于石膏晶种法，可保证蒸发结晶器清洗周期延长至8～12个月。
上述实施例中各物质的添加量和流量可以根据回流母液的流量和系统离子含量进行一定程度的调整。
对比例一
为了进一步证明本发明所述的技术方案相比于现有技术具有显著的技术效果，本发明还设置了对比例，所述对比例中的废水处理工艺，包括：
1)含盐废水进入蒸发结晶的预处理装置，含盐废水钙离子800mg/L，镁离子含盐量5000mg/L，水量30m3/h；系统启动时，预处理投加Ca(OH)215g/L，Na2SO4 5g/L，预处理后镁离子含量低于100mg/L，钙离子和硫酸根离子含量摩尔比大于1；
2)产出结晶盐后，蒸发结晶器内维持一定的硫酸钙浓度，不超过40g/L，按10m3/h定量外排母液。排出来的母液经过澄清，固体盐返回蒸发结晶器内回收，上清液回流至第二预处理装置。此时。系统中的钙镁离子容易导致结晶器内结垢的产生，需要定期清洗，清洗周期小于3个月。
本发明的的母液自回流平衡的方法一方面可以缓冲系统内钙镁离子浓度的突然变化，使系统内的钙镁离子处于一种比较低的水平，保证所制盐分纯度在97％以上，另一方面可以节约水资源、药剂资源，同时减少母液对环境的污染。与现有技术相比，处理方法更加灵活，针对不同流量和水质的来水，均可根据计算进行相应流量的母液回流，控制灵活，使系统具有更强的抗冲击能力。
综上所述，本发明的有益效果表现为：
1)本发明通过添加过量的药剂(包括OH-、SO4 2-、CO3 2-)去除含盐废水中的钙镁离子，为了使蒸发结晶器内维持一定的离子浓度，在蒸发结晶系统中定量外排母液，通过对母液进行澄清处理，使固体盐返回结晶器中，同时含有多余药剂的上清液返回到预处理装置中代替一部分药剂去除钙镁离子；
2)同时针对前段来水的波动，比如钙镁突然升高，母液中多余的药剂可以有效缓冲钙镁离子的浓度，并可灵活调整母液回流量，及时控制钙镁离子的浓度实现缓冲的功能；
3)本发明的方法不仅可以有效减少母液排放造成的污染，又可以对母液中的有效成分二次利用，降低了系统运行成本，同时，母液回流可缓解进水波动(钙镁离子波动)带来的冲击形成一定的自平衡。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种基于石膏晶种工艺的蒸发结晶母液回流自平衡的方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)含盐废水进入蒸发结晶的预处理装置，在所述预处理装置中加入能够去除钙镁离子的过量的药剂，降低含盐废水的硬度；
2)预处理后的含盐废水通过循环管进入蒸发结晶器内，定量外排母液，使蒸发结晶器内维持一定的离子浓度；
3)外排的母液通过澄清，将固体盐返回蒸发结晶器内回收，上清液回流至预处理装置形成系统内药剂的自平衡。
2.根据权利1所述的方法，其特征在于，所述预处理装置包括用于除去镁离子的第一预处理装置和用于去除钙镁离子第二预处理装置，所述母液澄清后的上清液回流至第二预处理装置。
3.根据权利2所述的方法，其特征在于，在所述第一预处理装置中加入的药剂为Ca(OH)2，在所述第二预处理装置中加入的药剂为Na2SO4和/或Na2CO3。
4.根据权利3所述的方法，其特征在于，所述Ca(OH)2的添加量为2～65g/L，Na2SO4和/或Na2CO3的添加量为5～130g/L。
5.根据权利1至4任一所述的方法，其特征在于，未处理的含盐废水的钙离子浓度范围在800～2000mg/L，镁离子浓度范围在500～20000mg/L。
6.根据权利5所述的方法，其特征在于，所述药剂的添加量由回流母液的流量和系统离子含量，以及系统进水量计算得出。
7.一种基于石膏晶种工艺的蒸发结晶母液回流自平衡的系统，其特征在于，包括：
蒸发结晶器；
与所述蒸发结晶器连接的预处理装置；
与所述蒸发结晶器及预处理装置连接的母液澄清装置。
8.根据权利7所述的系统，其特征在于，所述预处理装置包括用于除去镁离子的第一预处理装置和用于去除钙镁离子第二预处理装置，母液澄清装置与所述第二预处理装置连接。
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