CN109824187A - 一种多级多段纳滤分盐处理系统及工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多级多段纳滤分盐处理系统，包括预处理单元、纳滤A单元、纳滤B单元、NaCl蒸发结晶单元和Na₂SO₄蒸发结晶单元；本发明还公开了一种多级多段纳滤分盐处理方法，其包括(1)纳滤工序，(2)NaCl浓缩结晶工序和(3)Na₂SO₄浓缩结晶工序；本方法采用不同级不同段纳滤处理，实现了Cl^‑和SO₄ ^2‑的高度分离；经分离后，纳滤产水侧基本只含有NaCl，NaCl浓度占纳滤产水中溶解性固体比例超过99％，纳滤产水只需普通蒸发结晶产出高品质NaCl结晶盐；纳滤浓水经蒸发结晶与冷冻结晶结合的热法‑冷法进行分盐，得到高纯度的Na₂SO₄结晶盐。

Description

一种多级多段纳滤分盐处理系统及工艺

技术领域：

本发明涉及一种多级多段纳滤分盐处理系统及工艺，属于水处理领域。

背景技术：

伴随着大型煤化工项目的建设和运行，各企业产生的高含盐废水量巨大，煤化工废水存在含盐量高，难降解有机物含量高，废水排放量大的特点，使部分地区呈现突出的水污染问题。

现代煤化工项目选择采用废水“零排放”技术成为破解产业发展与水资源及环境矛盾的重要途径。然而，传统废水零排放过程是预处理+膜浓缩+蒸发结晶，整个工艺过程中不涉及到分盐处理，最终只是通过蒸发将膜浓缩后浓稠料液中的废水蒸干，得到的盐分是水中所有盐离子形成的混合盐，俗称杂盐；副产的杂盐无重复利用价值，且具有极强的可溶性，很容易溶解在水中，存在二次污染的风险，杂盐被认定为危废。

发明内容：

本发明的第一个目的在于提供一种多级多段纳滤分盐处理系统。

本发明的第二个目的在于提供一种多级多段纳滤分盐处理工艺，以降低蒸发结晶系统的控制难度及分盐难度，提高结晶盐品质和产率。

本发明的第一个目的由如下技术方案实施：一种多级多段纳滤分盐处理系统，其包括预处理单元、纳滤A单元、纳滤B单元、NaCl深度浓缩单元、NaCl蒸发结晶单元、Na₂SO₄深度浓缩单元和Na₂SO₄蒸发结晶单元，所述预处理单元与所述纳滤A单元的进水侧连接，所述纳滤A单元和所述纳滤B单元的产水侧均与所述NaCl深度浓缩单元的进水侧连接，纳滤A单元和所述纳滤B单元的浓水侧均与所述Na₂SO₄深度浓缩单元的进水侧连接；所述纳滤A单元的产水侧和浓水侧分别还与所述纳滤B单元的进水侧连接；所述NaCl深度浓缩单元的浓水侧与所述NaCl蒸发结晶单元的进水侧连接，所述Na₂SO₄深度浓缩单元的浓水侧与所述Na₂SO₄蒸发结晶单元的进水侧连接。

进一步的，其还包括冷冻结晶单元，所述Na₂SO₄蒸发结晶单元与所述冷冻结晶单元的进水侧连接，所述冷冻结晶单元的母液出口与所述NaCl蒸发结晶单元的进水侧连接，所述冷冻结晶单元的芒硝出口与所述Na₂SO₄蒸发结晶单元的进水侧连接。

进一步的，其还包括回用水单元，所述NaCl深度浓缩单元的产水侧、所述NaCl蒸发结晶单元的产水侧、所述Na₂SO₄深度浓缩单元的产水侧和所述Na₂SO₄蒸发结晶单元的产水侧均与所述回用水单元连接。

所述预处理单元为高密度沉淀池、V型滤池、多介质过滤器、超滤、除碳器、高级氧化、离子交换树脂中的任意一种，或多种的结合。

所述NaCl深度浓缩单元为高压平板膜、电渗析单元、高压反渗透单元、正渗透单元中的任意一种，也可以是上述几者的组合。

所述Na₂SO₄深度浓缩单元为高压平板膜、电渗析单元、高压反渗透单元、正渗透单元中的任意一种，也可以是上述几者的组合。

所述NaCl蒸发结晶单元为单效蒸发结晶单元、多效蒸发结晶单元、MVR蒸发结晶单元、TVR蒸发结晶单元中的任意一种，也可以是上述几者的组合。

所述Na₂SO₄蒸发结晶单元为单效蒸发结晶单元、多效蒸发结晶单元、MVR蒸发结晶单元、TVR蒸发结晶单元中的任意一种，也可以是上述几者的组合。

本发明的第二个目的由如下技术方案实施：一种多级多段纳滤分盐处理系统的分盐处理方法，其包括经过预处理后得到的高含盐工业废水依次经过：(1)纳滤工序，所述预处理后的高含盐工业废水经过纳滤处理，得到纳滤产水和纳滤浓水；(2)NaCl浓缩结晶工序，所述纳滤产水依次经过NaCl深度浓缩单元的深度浓缩和所述NaCl蒸发结晶单元的蒸发结晶得到NaCl结晶盐；(3)Na₂SO₄浓缩结晶工序，所述纳滤浓水依次经过Na₂SO₄深度浓缩单元进行深度浓缩和Na₂SO₄蒸发结晶单元进行蒸发结晶，得到所述Na₂SO₄结晶盐和Na₂SO₄蒸发母液；

根据所述高含盐工业废水中c(Cl^-):c(SO₄ ^2-)的比例不同选择不同的所述(1)纳滤工序，具体的：

当所述高含盐工业废水中c(Cl^-):c(SO₄ ^2-)>6.0时，预处理后的所述高含盐工业废水进入纳滤A单元和纳滤B单元进行一级两段纳滤处理，其中，所述纳滤A单元的浓水进入所述纳滤B单元，所述纳滤B单元的浓水即为所述纳滤浓水，所述纳滤A单元和所述纳滤B单元的产水混合得到所述纳滤产水；

当所述高含盐工业废水中3.5<c(Cl^-):c(SO₄ ^2-)<6.0时，预处理后的所述高含盐工业废水进入纳滤A单元进行一级一段纳滤处理，得到所述纳滤产水和所述纳滤浓水；

当所述高含盐工业废水中0.5<c(Cl^-):c(SO₄ ^2-)<3.5时，所述高含盐工业废水进入纳滤A单元和纳滤B单元进行两级一段纳滤处理，所述纳滤A单元的产水进入所述纳滤B单元，所述纳滤B单元的产水即为所述纳滤产水，所述纳滤A单元和所述纳滤B单元的浓水混合得到所述纳滤浓水。

进一步的，在所述(3)Na₂SO₄浓缩结晶工序中，所述Na₂SO₄蒸发母液经过冷冻结晶单元的冷冻结晶，得到芒硝和冷冻母液，所述芒硝返回所述Na₂SO₄蒸发结晶单元循环蒸发，所述冷冻母液排入所述NaCl蒸发结晶单元进行蒸发结晶。

本发明的优点：

1、根据高含盐工业废水c(Cl^-):c(SO₄ ^2-)比例的不同，采用不同级不同段纳滤处理，进一步增强SO₄ ^2-截留效果，SO₄ ^2-截留率可达99.5％，实现了Cl^-和SO₄ ^2-的高度分离；经分离后，纳滤产水侧基本只含有NaCl，NaCl浓度占纳滤产水中溶解性总固体比例超过99％，纳滤产水只需普通蒸发结晶产出高品质NaCl结晶盐；纳滤浓水经蒸发结晶与冷冻结晶结合的热法-冷法进行分盐，得到高纯度的Na₂SO₄结晶盐。

2、通过纳滤分盐，尽可能的将氯化钠和硫酸钠分开，有效减小纳滤浓水侧蒸发结晶水量，降低蒸发结晶分盐水量和分盐难度。

3、通过纳滤A单元和/或纳滤B单元分盐纯化，有效将氯化钠和硫酸钠分开，避免了由于水质波动造成进蒸发结晶系统的物料与设计值发生严重偏离，保证蒸发结晶系统的稳定运行，间接提高整个分盐零排放系统的抗水质波动稳定性。同时多级多段纳滤分盐，与蒸发结晶分盐结合，双重保证分盐效果，保证结晶盐品质和产率。

4、经浓缩结晶后产出高品质NaCl结晶盐，纯度大于98.5％，符合《工业盐》(GB/T5462-2015)“精制工业盐二级”标准；Na₂SO₄结晶盐纯度大于97％，符合《工业无水硫酸钠》(GB/T 6009-2014)“Ⅱ类合格品”标准；

5、NaCl结晶盐和Na₂SO₄结晶盐的产率均大于85％。显著提高结晶盐产量，副产价值高。

附图说明：

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为实施例1一种多级多段纳滤分盐处理系统示意图。

图中：预处理单元1、纳滤A单元2-1、纳滤B单元2-2、NaCl深度浓缩单元3、NaCl蒸发结晶单元4、Na₂SO₄深度浓缩单元5、Na₂SO₄蒸发结晶单元6、冷冻结晶单元7、回用水单元8。

具体实施方式：

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1：

一种多级多段纳滤分盐处理系统，其包括预处理单元1、纳滤A单元2-1、纳滤B单元2-2、NaCl深度浓缩单元3、NaCl蒸发结晶单元4、Na₂SO₄深度浓缩单元5、Na₂SO₄蒸发结晶单元6、冷冻结晶单元7和回用水单元8，预处理单元1与纳滤A单元2-1的进水侧连接，纳滤A单元2-1和纳滤B单元2-2的产水侧均与NaCl深度浓缩单元3进水侧连接，纳滤A单元2-1和纳滤B单元2-2的浓水侧均与Na₂SO₄深度浓缩单元5的进水侧连接，纳滤A单元2-1的产水侧和浓水侧分别还与纳滤B单元2-2的进水侧连接；

NaCl深度浓缩单元3的浓水侧和NaCl蒸发结晶单元4的进水侧连接，Na₂SO₄深度浓缩单元5、Na₂SO₄蒸发结晶单元6和冷冻结晶单元7依次连接，冷冻结晶单元7的母液出口与NaCl蒸发结晶单元4进水侧连接，冷冻结晶单元7的芒硝出口与Na₂SO₄蒸发结晶单元6进水侧连接；NaCl深度浓缩单元3的产水侧、NaCl蒸发结晶单元4的产水侧、Na₂SO₄深度浓缩单元5的产水侧和Na₂SO₄蒸发结晶单元6的产水侧均与回用水单元8连接。

NaCl深度浓缩单元3和Na₂SO₄蒸发结晶单元6均采用高压平板膜，NaCl蒸发结晶单元4和Na₂SO₄蒸发结晶单元6均采用多效蒸发结晶器。

实施例2：

利用实施例1所述系统进行多级多段纳滤分盐的方法，以某化工园区排放的废水为例，该废水水量Q：100m³/h，TDS：12268mg/L，Cl^-：5924mg/L，SO₄ ^2-：996mg/L。

废水首先经过预处理工序处理，去除废水中的悬浮物、胶体、浊度和硬度，得到Q：25m³/h，TDS：49073mg/L，Cl^-：25884mg/L，SO₄ ^2-：3982mg/L的高含盐工业废水；

(1)纳滤工序，高含盐工业废水首先经过纳滤A单元的纳滤处理，其浓水再经过纳滤B单元的纳滤处理，纳滤A单元和纳滤B单元的产水混合得到Q：17.5m³/h，TDS为37001mg/L，Cl^-：26509mg/L，SO₄ ^2-：65mg/L的纳滤产水，得到纳滤B单元的浓水Q：7.5m³/h，TDS为57134mg/L，Cl^-：25467mg/L，SO₄ ^2-：6597mg/L的纳滤浓水；

(2)NaCl浓缩结晶工序，纳滤产水首先经过NaCl深度浓缩单元3的深度浓缩，得到Q：5.2m³/h，TDS：124294mg/L，Cl^-：86833mg/L，SO₄ ^2-：213mg/L的NaCl浓缩液，

而后经过NaCl蒸发结晶单元4的蒸发结晶得到纯度为99.7％的NaCl结晶盐；

(3)Na₂SO₄浓缩结晶工序，纳滤浓水首先经过Na₂SO₄深度浓缩单元5进行深度浓缩，得到Q：2.6m³/h，TDS：162965mg/L，Cl^-：83419mg/L，SO₄ ^2-：21610mg/L的Na₂SO₄浓缩液，

而后经过Na₂SO₄蒸发结晶单元6进行蒸发结晶，得到纯度为98.0％的Na₂SO₄结晶盐和Na₂SO₄蒸发母液；Na₂SO₄蒸发母液经过冷冻结晶单元7的冷冻结晶，得到芒硝和冷冻母液，芒硝返回Na₂SO₄蒸发结晶单元6循环蒸发，冷冻母液进入NaCl蒸发结晶单元4进行蒸发结晶。

NaCl深度浓缩单元3、NaCl蒸发结晶单元4、Na₂SO₄深度浓缩单元5和Na₂SO₄蒸发结晶单元6的产水均直接进入回用水单元8进行回用。

经过72小时连续运行，处理水量7200t，得到NaCl结晶盐69.9t，Na₂SO₄结晶盐9.9t，结晶盐相对产率89.1％。

实施例3：

利用实施例1所述系统进行多级多段纳滤分盐的方法，以某化工园区排放的废水为例，该废水水量Q：150m³/h，TDS：9450mg/L，Cl^-：4000mg/L，SO₄ ^2-：1100mg/L。

废水首先经过预处理工序处理，去除废水中的悬浮物、胶体、浊度和硬度，得到Q：34m³/h，TDS：48127mg/L，Cl^-：24750mg/L，SO₄ ^2-：4920mg/L的高含盐工业废水；

(1)纳滤工序，浓盐水经过纳滤A单元2-1的纳滤处理，得到Q：23.8m³/h，TDS为42433mg/L，Cl^-：25000mg/L，SO₄ ^2-：340mg/L的纳滤产水和Q：10.2m³/h，TDS为65209mg/L，Cl^-：20653mg/L，SO₄ ^2-：20022mg/L的纳滤浓水；

(2)NaCl浓缩结晶工序，纳滤产水首先经过NaCl深度浓缩单元3的深度浓缩，得到Q：10.5m³/h，Cl^-：75383mg/L，SO₄ ^2-：1026mg/L的NaCl浓缩液，

而后经过NaCl蒸发结晶单元4的蒸发结晶得到纯度为99.5％的NaCl结晶盐；

(3)Na₂SO₄浓缩结晶工序，纳滤浓水首先经过Na₂SO₄深度浓缩单元5进行深度浓缩，得到Q：4.1m³/h，TDS为163022mg/L，Cl^-：50055mg/L，SO₄ ^2-：51633mg/L的Na₂SO₄浓缩液，

而后经过Na₂SO₄蒸发结晶单元6进行蒸发结晶，得到纯度为98.1％的Na₂SO₄结晶盐和Na₂SO₄蒸发母液；Na₂SO₄蒸发母液经过冷冻结晶单元7的冷冻结晶，得到芒硝和冷冻母液，芒硝返回Na₂SO₄蒸发结晶单元6循环利用，冷冻母液排入NaCl蒸发结晶单元4进行蒸发结晶。

NaCl深度浓缩单元3、NaCl蒸发结晶单元4、Na₂SO₄深度浓缩单元5和Na₂SO₄蒸发结晶单元6的产水均直接进入回用水单元8进行回用。

经过72小时连续运行，处理水量10800t，得到NaCl结晶盐71.2t，Na₂SO₄结晶盐17.6t，结晶盐相对产率87％。

实施例4：

利用实施例1所述系统进行多级多段纳滤分盐的方法，以某化工园区排放的高含盐工业废水为例，该高含盐工业废水水量Q：360m³/h，TDS：10352mg/L，Cl^-：2700mg/L，SO₄ ^2-：3200mg/L。

废水首先经过预处理工序处理，去除废水中的悬浮物、胶体、浊度和硬度，得到Q：72m³/h，TDS：51539mg/L，Cl^-：12322mg/L，SO₄ ^2-：16973mg/L的高含盐工业废水；

(1)纳滤工序，高含盐工业废水首先经过纳滤A单元2-1的纳滤处理，其产水再经过纳滤B单元2-2的纳滤处理，得到Q：46.8m³/h，TDS为32560mg/L，Cl^-：12800mg/L，SO₄ ^2-：498mg/L的纳滤产水，纳滤A单元2-1和纳滤B单元2-2的浓水混合得到Q：25.2m³/h，TDS为86785mg/L，Cl^-：11434mg/L，SO₄ ^2-：47569mg/L的纳滤浓水；

(2)NaCl浓缩结晶工序，纳滤产水首先经过NaCl深度浓缩单元3的深度浓缩，得到Q：10.7m³/h，Cl^-：54538mg/L，SO₄ ^2-：2122mg/L的NaCl浓缩液，

而后经过NaCl蒸发结晶单元4的蒸发结晶得到纯度为99.4％的NaCl结晶盐；

(3)Na₂SO₄浓缩结晶工序，纳滤浓水首先经过Na₂SO₄深度浓缩单元5进行深度浓缩，得到Q：12.2m³/h，TDS为138704mg/L，Cl^-：24219mg/L，SO₄ ^2-：100760mg/L的Na₂SO₄浓缩液，

而后经过Na₂SO₄蒸发结晶单元6进行蒸发结晶，得到纯度为97.6％的Na₂SO₄结晶盐和Na₂SO₄蒸发母液；Na₂SO₄蒸发母液经过冷冻结晶单元7的冷冻结晶，得到芒硝和冷冻母液，芒硝返回Na₂SO₄蒸发结晶单元6循环利用，冷冻母液排入NaCl蒸发结晶单元4进行蒸发结晶。

NaCl深度浓缩单元3、NaCl蒸发结晶单元4、Na₂SO₄深度浓缩单元5和Na₂SO₄蒸发结晶单元6的产水均直接进入回用水单元8进行回用。

经过72小时连续运行，处理水量25920t，得到NaCl结晶盐115.3t，Na₂SO₄结晶盐122.7t，结晶盐相对产率88.7％。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种多级多段纳滤分盐处理系统，其特征在于，其包括预处理单元、纳滤A单元、纳滤B单元、NaCl深度浓缩单元、NaCl蒸发结晶单元、Na₂SO₄深度浓缩单元和Na₂SO₄蒸发结晶单元，所述预处理单元与所述纳滤A单元的进水侧连接，所述纳滤A单元和所述纳滤B单元的产水侧均与所述NaCl深度浓缩单元的进水侧连接，所述纳滤A单元和所述纳滤B单元的浓水侧均与所述Na₂SO₄深度浓缩单元的进水侧连接；所述纳滤A单元的产水侧和浓水侧分别还与所述纳滤B单元的进水侧连接；所述NaCl深度浓缩单元的浓水侧与所述NaCl蒸发结晶单元的进水侧连接，所述Na₂SO₄深度浓缩单元的浓水侧与所述Na₂SO₄蒸发结晶单元的进水侧连接。

2.根据权利要求1所述的一种多级多段纳滤分盐处理系统，其特征在于：其还包括冷冻结晶单元，所述Na₂SO₄蒸发结晶单元与所述冷冻结晶单元的进水侧连接，所述冷冻结晶单元的母液出口与所述NaCl蒸发结晶单元的进水侧连接，所述冷冻结晶单元的芒硝出口与所述Na₂SO₄蒸发结晶单元的进水侧连接。

3.根据权利要求2所述的一种多级多段纳滤分盐处理系统，其特征在于：其还包括回用水单元，所述NaCl深度浓缩单元的产水侧、所述NaCl蒸发结晶单元的产水侧、所述Na₂SO₄深度浓缩单元的产水侧和所述Na₂SO₄蒸发结晶单元的产水侧均与所述回用水单元连接。

4.利用权利要求1-3任一所述的一种多级多段纳滤分盐处理系统的分盐处理方法，其包括经过预处理后得到的高含盐工业废水依次经过：(1)纳滤工序，所述高含盐工业废水经过纳滤处理，得到纳滤产水和纳滤浓水；(2)NaCl浓缩结晶工序，所述纳滤产水依次经过NaCl深度浓缩单元的深度浓缩和所述NaCl蒸发结晶单元的蒸发结晶得到NaCl结晶盐；(3)Na₂SO₄浓缩结晶工序，所述纳滤浓水依次经过Na₂SO₄深度浓缩单元进行深度浓缩和Na₂SO₄蒸发结晶单元进行蒸发结晶，得到所述Na₂SO₄结晶盐和Na₂SO₄蒸发母液；

其特征在于：根据所述高含盐工业废水中c(Cl^-):c(SO₄ ^2-)的比例不同选择不同的所述(1)纳滤工序，具体的：

当所述高含盐工业废水中c(Cl^-):c(SO₄ ^2-)>6.0时，预处理后的所述高含盐工业废水进入纳滤A单元和纳滤B单元进行一级两段纳滤处理，其中，所述纳滤A单元的浓水进入所述纳滤B单元，所述纳滤B单元的浓水即为所述纳滤浓水，所述纳滤A单元和所述纳滤B单元的产水混合得到所述纳滤产水；

当所述高含盐工业废水中3.5<c(Cl^-):c(SO₄ ^2-)<6.0时，预处理后的所述高含盐工业废水进入纳滤A单元进行一级一段纳滤处理，得到所述纳滤产水和所述纳滤浓水；

当所述高含盐工业废水中0.5<c(Cl^-):c(SO₄ ^2-)<3.5时，所述高含盐工业废水进入纳滤A单元和纳滤B单元进行两级一段纳滤处理，其中，所述纳滤A单元的产水进入所述纳滤B单元，所述纳滤B单元的产水即为所述纳滤产水，所述纳滤A单元和所述纳滤B单元的浓水混合得到所述纳滤浓水。

5.根据权利要求4所述的一种多级多段纳滤分盐处理方法，其特征在于：在所述(3)Na₂SO₄浓缩结晶工序中，所述Na₂SO₄蒸发母液经过冷冻结晶单元的冷冻结晶，得到芒硝和冷冻母液，所述芒硝溶解后返回所述Na₂SO₄蒸发结晶单元循环蒸发，所述冷冻母液排入所述NaCl蒸发结晶单元进行蒸发结晶。