CN109231252A

CN109231252A - 等离子体烟气处理高浓度盐水中分离SO42-制CaSO4的方法与系统

Info

Publication number: CN109231252A
Application number: CN201810980301.3A
Authority: CN
Inventors: 沈烁; 江中央; 孙钟华; 田君国
Original assignee: Jiangsu Tianying Environmental Protection Energy Equipment Co Ltd
Current assignee: Jiangsu Tianying Environmental Protection Energy Equipment Co Ltd
Priority date: 2018-08-27
Filing date: 2018-08-27
Publication date: 2019-01-18
Anticipated expiration: 2038-08-27
Also published as: CN109231252B

Abstract

本发明公开了一种等离子体烟气处理高浓度盐水中分离SO₄ ^2‑制CaSO₄的方法系统，包括纳滤工艺系统和CaSO₄产出工艺系统。NF工艺系统用于分离二价SO₄ ^2‑和一价盐离子，分为NF‑1和NF‑2；CaSO₄产出工艺系统用于将NF‑1浓水高度浓缩的SO₄ ^2‑脱除，得到纯度高的CaSO₄，同时将上层清液经软化后回流至进水箱。本发明可以无二次污染的从15%~20%高盐废水中分离出SO₄ ^2‑，得到纯度高的CaSO₄，实现了SO₄ ^2‑的回收利用，以及工艺系统内废水的近零排放。

Description

等离子体烟气处理高浓度盐水中分离SO42-制CaSO4的方法与系统

技术领域

本发明涉及工业高含盐废水处理领域，具体涉及一种等离子体烟气处理高浓度盐水中分离SO₄ ^2-制CaSO₄的方法与系统。

背景技术

工业高含盐废水中的氯盐和硫酸盐等都具有实际存在的利用价值，直接浓缩排放造成资源的浪费和环境污染，因此对高盐废水中的盐类可进行回收利用；而高含盐废水中经常是多种离子共存，很多时候需要分别处理并回收不同的盐类进行利用。目前的技术，比如常规混絮凝、沉淀、过滤等，能够很好的去除盐水中的重金属、SS等杂质，得到只含有Na⁺、K⁺、Cl^-、SO₄ ^2-的工业含盐水。

目前，在我国工业废水处理领域，尤其是在飞灰等离子体烟气酸洗废水的处理过程中，对于掺杂有高SO₄ ^2-（8~12g/L）的高含盐废水（15%~20%）中SO₄ ^2-的分离技术极少涉及。经理论分析，在蒸发分盐的过程中，高浓度SO₄ ^2-会导致Na₂SO₄、NaCl以及K₂SO₄、KCl的分离允许范围非常小，往往得到的是氯盐和硫酸盐的混盐，而且随着浓缩过程的循环，硫酸盐含量越来越高，分盐更加困难。

在氯碱行业，对于高SO₄ ^2-的高含盐水去除SO₄ ^2-往往采用投加钡盐或者钙盐去除，但是这种方法会产生二次污染，存在药剂毒害风险，且药剂投加量大，运行成本高，并且氯碱行业的SO₄ ^2-浓度一般 ≤ 5 g/L即可满足要求，而这个浓度在工业废水处理领域，尤其涉及到工业的分盐系统中仍不能满足要求，如果采用药剂进一步去除需要更大的成本。

发明内容

为了解决上述的技术问题，本发明提供了一种等离子体烟气处理高浓度盐水中分离SO₄ ^2-制CaSO₄的方法与系统。

本发明的技术方案为：一种等离子体烟气处理高浓度盐水中分离SO₄ ^2--制得CaSO₄的系统，包括进水箱、提升泵、高压泵、纳滤工艺系统和CaSO₄产出工艺系统，纳滤工艺系统分为NF-1和NF-2， CaSO₄产出工艺系统包括硫酸根脱除器与软化器，进水箱的出水端与NF-1的进水端连接，进水箱与NF-1之间的管道上依次设置有提升泵与高压泵，NF-1的产水端与NF-2的进水端连接，NF-2的产水端与蒸发结晶系统连接，NF-2的浓水端与进水箱连接；NF-1的浓水端与硫酸根脱除器的进水端连接，硫酸根脱除器的上部与软化器连接，软化器与进水箱连接。

进一步地，NF膜的膜材质为改性高分子。

进一步地，步骤一：高浓度盐水进入进水箱，经由提升泵、高压泵作用后进入NF-1，经NF-1分离后，产水进入NF-2，浓水进入硫酸根脱除器；

步骤二：产水经NF-2处理后，产水进入蒸发结晶系统，得到纯度高的结晶氯盐，浓水直接回流至进水箱；

步骤三：在硫酸根脱除器中加入Ca²⁺，生成高纯度的CaSO₄沉淀，上层清液经软化器后以与NF-2浓水相匹配的比例回流至进水箱。

进一步地，所述步骤一中的高浓度盐水含有Na⁺、K⁺、Cl^-、SO₄ ^2-，高浓度盐水含量为15% ~ 20%，SO₄ ^2- 为8 ~ 12 g/L。

进一步地，所述步骤一中NF-1操作压力为3.0 ~ 3.5MPa，温度为20 ~ 25℃。

进一步地，所述步骤一中，经NF-1处理后的浓水中的SO₄ ^2-浓缩到7-9倍。

本发明的有益效果为：

1. 本方法与系统针对含高SO₄ ^2-（8-12g/L）的高含盐（15%~20%）工业生产废水，尤其是飞灰等离子体烟气酸洗废水，进行SO₄ ^2-的分离或去除，其区别于传统的加药分离或去除工艺，实现了无二次污染的从高盐废水中分离出SO₄ ^2-；

2. 分离出的SO₄ ^2-进行资源回收利用，得到纯度高的CaSO₄；

3. 系统中设置软化器，保证和提高NF工艺系统对SO₄ ^2-的浓缩倍数和浓缩效果。

4. 方法产生的废水在系统内实现消纳，系统废水近零排放。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

图1是本发明的工艺流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明，本实施例不构成对本发明的限制。

如图1所示，一种等离子体烟气处理高浓度盐水中分离SO₄ ^2-制CaSO₄的系统，包括进水箱、提升泵、高压泵、附属管道仪表、纳滤（NF）工艺系统和CaSO₄产出工艺系统。

纳滤（NF）工艺系统分为一级NF（NF-1）和二级NF（NF-2），纳滤（NF）工艺系统用于分离二价SO₄ ^2-和一价盐离子（主要是Na⁺、K⁺、Cl^-），CaSO₄产出工艺系统包括硫酸根脱除器与软化器，CaSO₄产出工艺系统用于将NF-1处理后废水中高度浓缩的SO₄ ^2-脱除，得到高纯度的CaSO₄。

进水箱的出水端与NF-1的进水端连接，进水箱与NF-1之间的管道上依次设置有提升泵与高压泵。NF-1的产水端与NF-2的进水端连接，NF-2的产水端与蒸发结晶系统连接，NF-2的浓水端与进水箱连接。NF-1的浓水端与硫酸根脱除器的进水端连接，硫酸根脱除器的上部的开口处与软化器连接，软化器与进水箱连接，将硫酸根脱除器的上层清液经软化后回流至进水箱。

高硫酸根高含盐水中的盐离子主要是Na⁺、K⁺、Cl^-和SO₄ ^2-，盐含量15% ~ 20%。高硫酸根高含盐水进入进水箱，经由提升泵、高压泵作用后进入NF-1，NF-1操作压力为3.0 ~3.5 MPa。NF-1产水后进入NF-2，浓水则进入CaSO₄产出工艺系统的硫酸根脱除器，浓水中的SO₄ ^2-经NF-1浓缩到7-9倍。

经NF-2进一步处理得到分离或去除掉SO₄ ^2-的高含盐水，NF-2产水进入蒸发结晶系统，得到纯度高的结晶氯盐，NF-2处理后的浓水则直接回流至进水箱。

进入硫酸根脱除器的含SO₄ ^2-的高浓度浓缩废水，由于水量少且SO₄ ^2-浓度高，在外加Ca²⁺的作用下，生成高纯度的CaSO₄沉淀，可进一步后续脱水、清洗等处理，硫酸根脱除器为一体化兼有混絮凝及沉淀作用的升流异向流式高效斜管沉淀池，高度浓缩的SO₄ ^2-与相当量的Ca²⁺反应，并使SO₄ ^2-以CaSO₄的形式脱离系统，有效停留时间为30min。相当量的Ca²⁺可由CaCl₂提供，以避免引入其他阴离子杂质，同时，保证高度浓缩的SO₄ ^2-可处于稍微过量状态，以避免引入过量的Ca²⁺。由于SO₄ ^2-高度浓缩且溶液量少，加入Ca²⁺沉淀较快，并且沉淀为高纯度的CaSO₄，几乎不含其它杂质，便于回收利用。

硫酸根脱除器的上层清液经软化器软化后回流至进水箱，软化器可进一步对回流上层清液中含有的Ca²⁺进行去除，避免NF-1进水引入Ca²⁺，从而保证并提高NF工艺系统对SO₄ ^2-的浓缩倍数和浓缩效果。

NF-2的回流浓水与硫酸根脱除器的上层清液回流水比例适合，以维持NF-1进水中SO₄ ^2-浓度的相对稳定。

NF膜的膜材质为改性高分子。

实施例一

含有Na⁺、K⁺、Cl^-、SO₄ ^2-的工业废水进入进水箱，废水中的NaCl、KCl含量为15% ~ 20%，SO₄ ^2- 为11 ~ 12 g/L。废水经提升泵和高压泵进入NF-1，进水流量为4.0 m³/h左右，操作压力为3.0 ~ 3.5MPa，温度为20 ~ 25℃。

NF-1产水约为3.6 m³/h，SO₄ ^2-约为3.2 ~ 3.5 g/L，产水进入NF-2。NF-1处理后的浓水约为0.4 m³/h；SO₄ ^2-约为90 g/L左右，浓缩倍数约为8倍，浓水进入硫酸根脱除器。

NF-2产水约为3.1 m³/h，SO₄ ^2-< 1.2 g/L，产水进入蒸发结晶系统，得到纯度高的结晶氯盐。经NF-2处理后的浓水约为0.5 m³/h，SO₄ ^2- 约为15g/L，浓水经回流至进水箱。

整个纳滤（NF）工艺系统的SO₄ ^2-的去除率约为93%。

在硫酸根脱除器投加氯化钙，保证SO₄ ^2-处于过量状态，Ca²⁺沉淀彻底，生成的沉淀累积量后集中脱水、清洗处理，得到纯度高的CaSO₄。上层清液CaCl₂经软化器后以与NF-2浓水相匹配的比例回流至进水箱。

实施例二

含有Na⁺、K⁺、Cl^-、SO₄ ^2-的工业废水进入进水箱；废水中的NaCl、KCl含量为 15 ~ 17%，SO₄ ^2- 约为10 g/L。废水经提升泵和高压泵进入NF-1，进水流量为20 m³/h，操作压力为3.0~ 3.5MPa，温度在25℃左右。

NF-1产水约为18 m³/h，SO₄ ^2-为2.7 ~ 3.1 g/L，NF-1产水进入NF-2。经NF-1处理后的浓水中的SO₄ ^2-约为75g/L，浓缩倍数7-8倍，浓水进入硫酸根脱除器。

NF-2产水为15.3 m³/h，SO₄ ^2-< 1.0 g/L，产水进入蒸发结晶系统，得到纯度高的结晶氯盐。经NF-2处理后的浓水约为2.7 m³/h，SO₄ ^2- 为13 g/L，浓水回流至进水箱。

整个纳滤（NF）工艺系统的SO₄ ^2-的去除率约为92%。

在硫酸根脱除器中投加氯化钙，保证SO₄ ^2-处于过量状态，Ca²⁺沉淀彻底，生成的沉淀累积量后集中脱水处理，得到纯度高的CaSO₄。上层清液CaCl₂经软化器后以与NF-2浓水相匹配的比例回流至进水箱。

本发明方法可以无二次污染的从15% ~ 20% 高盐废水中分离出SO₄ ^2-，得到纯度高的CaSO₄，实现了SO₄ ^2-的回收利用，以及工艺系统内废水的近零排放。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，不用于限制本发明，本领域技术人员可以在本发明的实质和保护范围内，对本发明做出各种修改或等同替换，这种修改或等同替换也应视为落在本发明技术方案的保护范围内。

Claims

1.一种等离子体烟气处理高浓度盐水中分离SO₄ ^2-制CaSO₄的系统，其特征在于：包括进水箱、提升泵、高压泵、纳滤工艺系统和CaSO₄产出工艺系统，纳滤工艺系统分为NF-1和NF-2，CaSO₄产出工艺系统包括硫酸根脱除器与软化器，进水箱的出水端与NF-1的进水端连接，进水箱与NF-1之间的管道上依次设置有提升泵与高压泵，NF-1的产水端与NF-2的进水端连接，NF-2的产水端与蒸发结晶系统连接，NF-2的浓水端与进水箱连接；NF-1的浓水端与硫酸根脱除器的进水端连接，硫酸根脱除器的上部与软化器连接，软化器与进水箱连接。

2.根据权利要求1所述的等离子体烟气处理高浓度盐水中分离SO₄ ^2-制CaSO₄的系统，其特征在于：NF膜的膜材质为改性高分子。

3.根据权利要求2所述的等离子体烟气处理高浓度盐水中分离SO₄ ^2-制CaSO₄的方法，其特征在于：

步骤一：高浓度盐水进入进水箱，经由提升泵、高压泵作用后进入NF-1，经NF-1分离后，产水进入NF-2，浓水进入硫酸根脱除器；

4.根据权利要求3所述的等离子体烟气处理高浓度盐水中分离SO₄ ^2-制CaSO₄的方法，其特征在于：所述步骤一中的高浓度盐水含有Na⁺、K⁺、Cl^-、SO₄ ^2-，高浓度盐水含量为15% ~20%，SO₄ ^2- 为8 ~ 12 g/L。

5.根据权利要求3所述的等离子体烟气处理高浓度盐水中分离SO₄ ^2-制CaSO₄的方法，其特征在于：所述步骤一中NF-1操作压力为3.0 ~ 3.5MPa，温度为20 ~ 25℃。

6.根据权利要求3所述的等离子体烟气处理高浓度盐水中分离SO₄ ^2-制CaSO₄的方法，其特征在于：所述步骤一中，经NF-1处理后的浓水中的SO₄ ^2-浓缩到7-9倍。