CN106830481A - 一种利用膜法分离煤化工高含盐废水中有机物杂质并分离盐分的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种利用膜法分离煤化工高含盐废水中有机物杂质并分离盐分的方法，包括以下步骤：(1)、高效反渗透工序；(2)、纳滤工序；(3)、电渗析工序I；(4)、蒸发结晶工序I；(5)、电解氧化工序；(6)电渗析工序II；(7)、蒸发结晶工序II。本发明抛开了传统的在后端通过冷冻结晶或者热法分质结晶分离盐的方案，采用纳滤膜法分盐。利用纳滤膜对不同价态离子的选择透过性，实现对废水当中两种主要组分氯化钠和硫酸钠的分离；避免了传统盐硝分离热法结晶方案中无法应对水质变化，产品纯度低等缺点。
Description
技术领域
本发明属煤化工领域，尤其涉及一种利用膜法分离煤化工高含盐废水中有机物杂质并分离盐分的方法。
背景技术
煤化工过程是将煤炭转换为气体、液体、和固体产品或半产品，而后进一步加工成化工、能源产品的工业。我国的能源实际特点是缺油、少气、煤炭资源相对丰富，煤炭价格相对低廉，因此煤化工行业在中国有着巨大的市场需求和发展机遇。新型煤化工产业将在中国能源的可持续过程中扮演重要的角色，对今后中国减轻燃煤造成的环境污染，降低对进口石油的依赖，发展国内经济有着重大的意义。
但伴随着机遇的往往是亟待解决的问题。新型煤化工耗水量巨大，年用水量通常高达几千万立方米甚至更高，煤化工的快速发展引发了区域水资源的失衡。因此煤化工废水零排放成为了解决这一问题的唯一途径。在零排放技术的发展进程中，越来越多的专家和学者关注到，零排放技术的难点与重点往往并不在水的回收，而是在最终固体废盐的资源化利用，以及废水中有机物的处理上。
就国内目前已在运行的煤化工项目而言，已有两到三家实现了煤化工项目的“废水零排放”，但是同样存在着严重缺陷；以已经成功运行的内蒙古某项目而言，由于COD在零排放过程中未得到很好分离，终端结晶工序的稳定运行难以得到保障，回收冷凝液水质达标困难，产出结晶盐呈褐色，且主要盐组分未分离，无法实现结晶盐资源化利用。这种情况若得不到合理改善，对环境造成影响的同时，也会严重影响工厂的经济效益。
发明内容
针对目前国内煤化工项目废水特点（主要含固组分为氯化钠及硫酸钠），本发明提供了一种利用膜进行分离的工艺技术，对煤化工含盐废水主要盐组分及有机物杂质进行处理，实现有机废物和盐产品的分离，真正意义上实现水的最大程度回收，和固体盐的资源化回收。
本发明专利通过如下技术方案实现：
一种利用膜法分离煤化工高含盐废水中有机物杂质并分离盐分的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)、总盐含量10000-20000mg/L的煤化工含盐废水先经高效反渗透工序，将废水中盐含量初步浓缩;
(2)、再经过纳滤工序，分别得到主要成分为氯化钠的纳滤产水、以及主要成分为硫酸钠的纳滤浓水;
(3)、纳滤浓水送至电渗析工序I，分别得到电渗析浓水和电渗析产水;
(4)、电渗析浓水直接送入后续蒸发结晶工序I，通过蒸发结晶工序，最终得到纯净的硫酸钠产品;
(5)、电渗析产水送入电解氧化工序，去除其中难以降解的COD,去除COD后的含盐废水送回高效反渗透工序;
(6)、纳滤产水送至电渗析工序II用常规的电渗析处理方式进行处理，产水一部分送到浓室，一部分送到淡室；
(7)、浓室侧总盐含量浓缩至约200000mg/L左右后，送入后续蒸发结晶工序II；通过蒸发结晶操作，最终得到氯化钠产品。
所述的一种利用膜法分离煤化工高含盐废水中有机物杂质并分离盐分的方法，其特征在于：
包括以下步骤：
（1）来自上游工序的总盐含量10000~20000mg/L的煤化工含盐废水先经由高效反渗透工序将废水中盐含量初步浓缩至TDS 49000-51000mg/L左右后，由泵送至纳滤工序，在纳滤工序中实现主要为氯化钠的一价盐与主要为硫酸钠的二价盐的分离，分别得到主要成分为氯化钠的纳滤产水，以及主要成分为硫酸钠的纳滤浓水；
(2)将纳滤浓水送至电渗析工序I，采用硫酸钠蒸发结晶产水作为电渗析工序的浓室进水，通过带电离子的迁移作用，实现盐的浓缩，分别得到电渗析浓水和电渗析产水;电渗析浓水直接送入后续蒸发结晶工序I，通过蒸发结晶工序，最终得到纯净的硫酸钠产品;
(3)电渗析产水送入电解氧化工序，去除其中难以降解的COD,去除COD后的含盐废送回高效反渗透工序;
(4)纳滤产水送至电渗析工序II进行处理，直接采用常规的电渗析处理方式，产水一部分送到浓室，一部分送到淡室。经过电渗析工序II，浓室侧总盐含量浓缩至1900000-210000后，送入后续蒸发结晶工序II；通过蒸发结晶操作，最终得到氯化钠产品。
如附图1所示：1、高效反渗透工序，2纳滤工序，3、电渗析工序I，4、电渗析工序II，5、蒸发结晶工序I，6、蒸发结晶工序II，7、电解氧化工序。
来自上游工序的煤化工含盐废水（总盐含量约10000~20000mg/L），先经由高效反渗透工序将废水中盐含量初步浓缩至TDS约50000mg/L左右后，由泵送至纳滤工序，在纳滤工序中实现一价盐（主要为氯化钠）与二价盐（主要为硫酸钠），分别得到主要成分为氯化钠的纳滤产水，以及主要成分为硫酸钠的纳滤浓水。由于纳滤膜对COD的截流作用，COD主要留在纳滤浓水侧。
将纳滤浓水送至电渗析工序I，采用硫酸钠蒸发结晶产水作为电渗析工序的浓室进水（开车阶段可以利用乏汽冷凝液或高效反渗透产水），通过带电离子的迁移作用，实现盐的浓缩，分别得到电渗析浓水和电渗析产水。由于COD多呈电中性，不发生迁移，大多留在了电渗析的产水侧，从而实现了COD和盐的分离。
电渗析浓水盐含量约在200000mg/L左右，几乎不含COD，直接送入后续蒸发结晶工序I，通过蒸发结晶工序，最终得到纯净的硫酸钠产品。
电渗析产水送入电解氧化工序，去除其中难以降解的COD。去除COD的含盐废水由于其盐含量较高（约10000mg/L），所以送回高效反渗透工序。
纳滤产水送至电渗析工序II进行处理，由于纳滤产水流量较大，且COD含量较少，因此直接采用常规的电渗析处理方式，产水一部分送到浓室，一部分送到淡室。经过电渗析工序II，弄室侧总盐含量浓缩至约200000mg/L左右后，送入后续热法结晶工序II；通过蒸发结晶操作，最终得到氯化钠产品。
由于煤化工废水水质复杂，存在硝酸盐，氟盐等，蒸发过程中杂质的会富集，因此设置干化工序，处理间断排出的少量母液，保证整体系统的稳定运行。
本发明的有益效果如下：
抛开了传统的在后端通过冷冻结晶或者热法分质结晶分离盐的方案，采用纳滤膜法分盐。利用纳滤膜对不同价态离子的选择透过性，实现对废水当中两种主要组分氯化钠和硫酸钠的分离；避免了传统盐硝分离热法结晶方案中无法应对水质变化，产品纯度低等缺点；
利用纳滤膜对废水中COD进行截留，大部分COD位于纳滤浓水侧，为下一步通过电渗析分离COD做准备；同时也降低了后续电解氧化工序规模。
根据煤化工废水中COD不带电荷的特性，利用电渗析工序I离子迁移的工作特点，既实现了盐组分的浓缩，又实现COD与盐组分的分离，避免了COD在后续蒸发结晶工序的富集，保证了硫酸钠蒸发结晶工序的稳定运行。
利用纳滤膜对废水中COD进行截留，大大降低了纳滤产水侧的COD含量，大大减轻了COD对后续氯化钠蒸发结晶工序的影响，提高了氯化钠产品纯度。
利用电渗析工序II进一步浓缩纳滤产水，降低了后续热法结晶工序Ⅱ规模，节省了投资的同时，也降低了整个工序的运行费用；
采用电解氧化对电渗析工序I产水中的高含量COD进行降解处理，保障了整个装置的稳定性，提高了硫酸钠产品的纯度。
通过干化工序，采用喷雾干燥的方法处理杂盐排放母液，彻底实现了煤化工的零排放。
附图说明
图1为本发明工艺流程图。
具体实施方式
某工厂出回用水站含盐废水流量约200m3/h，TDS含量约20000mg/L左右，COD含量约280mg/L左右，盐硝比约1.71，经过高效反渗透工序浓缩后，浓水流量约80 m3/h，TDS约50000mg/L左右送入纳滤系统。
经纳滤系统处理后，纳滤浓水侧水量约16m3/h，总盐含量约为110g/L，盐硝比约为0.38，COD含量约为2800mg/L左右；经过电渗析工序I处理后，得到电渗析浓水约9m3/h，盐含量约200g/L左右，基本不含有COD，送至蒸发结晶工序Ⅰ，最终得到硫酸钠产品约1.2t/h。电渗析工序I产水约16m3/h，总盐含量约10g/L，COD含量约2800mg/L，则送入电解氧化工序进行处理，经处理后的含盐废水返回高效反渗透前端进一步浓缩处理。
纳滤产水水量约64m3/h，TDS约35000mg/L左右，盐硝比约13.7，COD含量约175mg/L左右；经电渗析浓缩后约9m3/h，送入蒸发结晶工序Ⅱ，最终得到较纯净的氯化钠盐约2.5t/h。电渗析工序Ⅱ产水约55m3/h，总盐含量约10000mg/L，COD含量约175mg/L，则送回高效反渗透工序前端，继续进行处理。
Claims (2)
1.一种利用膜法分离煤化工高含盐废水中有机物杂质并分离盐分的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)、总盐含量10000-20000mg/L的煤化工含盐废水先经高效反渗透工序，将废水中盐含量初步浓缩;
(2)、再经过纳滤工序，分别得到主要成分为氯化钠的纳滤产水、以及主要成分为硫酸钠的纳滤浓水;
(3)、纳滤浓水送至电渗析工序I，分别得到电渗析浓水和电渗析产水;
(4)、电渗析浓水直接送入后续蒸发结晶工序I，通过蒸发结晶工序，最终得到纯净的硫酸钠产品;
(5)、电渗析产水送入电解氧化工序，去除其中难以降解的COD,去除COD后的含盐废水送回高效反渗透工序;
(6)、纳滤产水送至电渗析工序II用常规的电渗析处理方式进行处理，产水一部分送到浓室，一部分送到淡室；
(7)、浓室侧总盐含量浓缩至200000mg/L左右后，送入后续蒸发结晶工序II；通过蒸发结晶操作，最终得到氯化钠产品。
2.根据权利要求1所述的一种利用膜法分离煤化工高含盐废水中有机物杂质并分离盐分的方法，其特征在于：
包括以下步骤：
（1）来自上游工序的总盐含量10000-20000mg/L的煤化工含盐废水先经由高效反渗透工序将废水中盐含量初步浓缩至TDS 49000-51000mg/L左右后，由泵送至纳滤工序，在纳滤工序中实现主要为氯化钠的一价盐与主要为硫酸钠的二价盐的分离，分别得到主要成分为氯化钠的纳滤产水，以及主要成分为硫酸钠的纳滤浓水；
(2)将纳滤浓水送至电渗析工序I，采用硫酸钠蒸发结晶产水作为电渗析工序的浓室进水，通过带电离子的迁移作用，实现盐的浓缩，分别得到电渗析浓水和电渗析产水;电渗析浓水直接送入后续蒸发结晶工序I，通过蒸发结晶工序，最终得到纯净的硫酸钠产品;
(3)电渗析产水送入电解氧化工序，去除其中难以降解的COD,去除COD后的含盐废水送回高效反渗透工序;
(4)纳滤产水送至电渗析工序II进行处理，直接采用常规的电渗析处理方式，产水一部分送到浓室，一部分送到淡室，经过电渗析工序II，浓室侧总盐含量浓缩至1900000-210000mg后，送入后续蒸发结晶工序II；通过蒸发结晶操作，最终得到氯化钠产品。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20170613 |