CN109824195A - 一种资源化高盐废水中氯离子的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种资源化高盐废水中氯离子的系统，包括萃取装置、一级加药系统和二级加药系统，所述萃取装置上设有废水入口、萃取剂入口、反萃剂入口、萃余液出口和反萃液出口，所述萃余液出口与一级加药系统相连；一级加药系统与二级加药系统相连；所述萃取剂为三辛胺和正辛醇的混合物；所述一级加药系统中所加药物为CaO、NaOH和Al(OH)3的混合物；所述二级加药系统中所加药物为酸溶液；所述反萃剂为浓氨水。所述系统结构简单，能够低成本地实现废水中的氯离子的深度去除和资源化利用，整体工艺成本低，操作简单，且不产生任何二次污染。本发明还公开了一种资源化高盐废水中氯离子的方法。

Description

一种资源化高盐废水中氯离子的系统和方法
技术领域
本发明涉及废水处理系统和方法，具体涉及一种资源化高盐废水中氯离子的系统和方法。
背景技术
目前，工业生产所排放的高盐废水中，含有多种非金属离子，其中，以Cl-含量最大。高浓度的Cl-若直接排放，会增加水的盐度，导致土壤盐碱化、植物生长困难，管道易腐蚀，还有可能危害人体的健康。由于Cl-的化学性质稳定，因此难以使用常规的化学沉淀法去除，又由于微生物不能利用Cl-，使得其又难以用生物法除去。因此，常规的处理方法，通常采用物理方法，例如膜浓缩法，蒸发法等。但是这些方法通常投资大、处理成本高，难以大规模推广。因此，需要开发新的廉价的、高效的处理方法，将氯离子有效的从水中除去。
目前，对于高Cl-废水的处理，主要是采用蒸发浓缩的方法。该方法不仅可以实现废水中Cl-和水的分离，还能回收部分有用的结晶盐。然而，该方法由于能耗大，仅适合处理高浓度的含Cl-废水，而不适合处理低浓度的含Cl-废水。而为了提高水中的Cl-浓度，则通常会采用膜浓缩的方法，对废水进行浓缩。然而，由于膜浓缩系统对膜材料和膜设备的要求较高，因此投资成本并未显著降低，此外，一旦废水中含有大分子有机物或者絮凝剂等物质，容易导致膜的堵塞，使得其处理效率和使用寿命显著下降。因此，无论是单一的蒸发技术，还是耦合了膜浓缩的蒸发技术，在高Cl-废水的处理领域，都存在了一定的缺陷。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术存在的不足之处而提供一种资源化高盐废水中氯离子的系统和方法。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：一种资源化高盐废水中氯离子的系统，包括萃取装置、一级加药系统和二级加药系统，所述萃取装置上设有废水入口、萃取剂入口、反萃剂入口、萃余液出口和反萃液出口，所述萃余液出口与一级加药系统相连；一级加药系统与二级加药系统相连；
所述萃取剂为三辛胺和正辛醇的混合物；所述一级加药系统中所加药物为CaO、NaOH和Al(OH)3的混合物；所述二级加药系统中所加药物为酸溶液；所述反萃剂为浓氨水。
含有高浓度的氯离子的废水经过萃取装置中萃取剂的作用，绝大部分的氯离子进入负载有机相中，在负载有机相中加入反萃剂浓氨水，氯离子转移至水相中得到高浓度的氯化铵溶液，再生有机相可回收继续用作萃取剂。用浓氨水作为反萃剂可以资源化回收氯离子。
萃余液中还有部分氯离子，在一级加药系统中，通过加入CaO、NaOH和Al(OH)3，与Cl-作用生成复合沉淀，以达到去除Cl-的目的。其反应方程式如下：
CaO+H2O＝Ca(OH)2
Al(OH)3+NaOH＝NaAlO2+2H2O
2Ca(OH)2+NaAlO2+NaCl+2H2O＝Ca2Al(OH)6Cl↓+2NaOH
为了尽可能的去除Cl-，一级加药系统中所投加的药剂量均为理论用量的1.4～1.6倍，因此，出水中含有残留的CaO、NaOH和Al(OH)3，为了将其彻底去除，增加二级加药系统，通过加入适量的酸，除去残留的物质CaO、NaOH和Al(OH)3。其反应方程式如下：
CaO+2H+＝Ca2++H2O
OH-+H+＝H2O
AlO2 -+H++H2O＝Al(OH)3↓
为防止生成的氢氧化铝沉淀进一步与酸反应，生成可溶性的Al3+，导致出水的Al3+超标，酸的加入量为理论加入量的85～90％。
作为本发明所述资源化高盐废水中氯离子的系统的优选实施方式，所述三辛胺和正辛醇的混合物中，三辛胺和正辛醇的体积之比为：三辛胺：正辛醇＝3:2。发明人发现，采用三辛胺和正辛醇的混合物作为萃取剂，其对氯离子的萃取效率高于其他萃取剂，尤其是采用上述配比时，萃取剂能萃取大部分的氯离子，一级萃取的氯离子回收率约为75-80％。在实际应用中，可根据出水要求，选择多级萃取-反萃取的方式。
作为本发明所述资源化高盐废水中氯离子的系统的优选实施方式，所述CaO、NaOH和Al(OH)3的混合物中，CaO、NaOH和Al(OH)3的重量之比为：CaO：NaOH：Al(OH)3＝6:2:1。加药系统所投加的药剂，均为常用廉价药剂，投加成本较低，且后续不产生二次污染。
作为本发明所述资源化高盐废水中氯离子的系统的优选实施方式，所述反萃液出口与蒸发器相连。高浓度的氯化铵溶液经过蒸发器，可回收氯化铵晶体。
作为本发明所述资源化高盐废水中氯离子的系统的优选实施方式，还包括pH调节池，所述pH调节池用来调节进入萃取装置之前废水的pH值为7.5～8。
作为本发明所述资源化高盐废水中氯离子的系统的优选实施方式，所述酸溶液为硫酸溶液。
本发明的目的还在于提供一种资源化高盐废水中氯离子的方法，所述方法包括以下步骤：
(1)、将高盐废水加入萃取剂进行萃取，得萃余液和负载有机相；
(2)、将萃余液通过一级加药处理和二级加药处理，得处理后的废水；
(3)、将负载有机相加入反萃剂，得再生有机相和反萃液；
其中，所述萃取剂为三辛胺和正辛醇的混合物；所述一级加药处理中所加药物为CaO、NaOH和Al(OH)3的混合物；所述二级加药处理中所加药物为酸溶液；所述反萃剂为浓氨水。
作为本发明所述资源化高盐废水中氯离子的方法的优选实施方式，所述三辛胺和正辛醇的混合物中，三辛胺和正辛醇的体积之比为：三辛胺：正辛醇＝3:2。
作为本发明所述资源化高盐废水中氯离子的方法的优选实施方式，所述CaO、NaOH和Al(OH)3的混合物中，CaO、NaOH和Al(OH)3的重量之比为：CaO：NaOH：Al(OH)3＝6:2:1。
作为本发明所述资源化高盐废水中氯离子的方法的优选实施方式，所述反萃液通过蒸发浓缩处理，得氯化铵晶体；步骤(1)之前，还包括将高盐废水的pH调节至7.5～8的步骤。
本发明的有益效果在于：本发明提供了一种资源化高盐废水中氯离子的系统。所述系统结构简单，能够低成本地实现废水中的氯离子的深度去除和资源化利用，整体工艺成本低，操作简单，且不产生任何二次污染。本发明还提供了一种资源化高盐废水中氯离子的方法。所述方法针对高盐废水中氯离子难处理的现状，将废水中大部分Cl-转化成氯化铵，并回收再利用，氯离子回收效率高。
附图说明
图1为实施例所述资源化高盐废水中氯离子的系统的结构示意图；其中，1、pH调节池；2、萃取装置；3、一级加药系统；4、二级加药系统；5、蒸发器；6、装有三辛胺和正辛醇的容器；7、装有浓氨水的容器。
具体实施方式
为更好的说明本发明的目的、技术方案和优点，下面将结合具体实施例和附图对本发明作进一步说明。
实施例1
本发明所述资源化高盐废水中氯离子的系统的一种实施例，结构示意图如图1所示，本实施例所述资源化高盐废水中氯离子的系统包括pH调节池1、萃取装置2、一级加药系统3、二级加药系统4和蒸发器5，所述萃取装置2上设有废水入口、萃取剂入口、反萃剂入口、萃余液出口和反萃液出口，所述萃余液出口与一级加药系统3相连；一级加药系统3与二级加药系统4相连；所述一级加药系统3与装有CaO、NaOH和Al(OH)3的容器(图中未示出)相连，所述二级加药系统4与装有酸溶液的容器(图中未示出)相连，所述萃取剂入口与装有三辛胺和正辛醇的容器6相连；所述反萃剂入口与装有浓氨水的容器7相连；所述反萃液出口与蒸发器5相连。
本实施例中，所述装有三辛胺和正辛醇的容器中，三辛胺和正辛醇的体积之比为：三辛胺：正辛醇＝3:2，所述装有CaO、NaOH和Al(OH)3的容器中，CaO、NaOH和Al(OH)3的重量之比为：CaO：NaOH：Al(OH)3＝6:2:1，装有酸溶液的容器中，酸为硫酸。废水原水中氯离子浓度约为5000mg/L，通过pH调节系统后，其pH值为7.5～8。废水原水和萃取剂的体积比为1：1，萃取时间为10min，萃取完成后，静置15min以上，直到完成分层为止。反萃剂为浓度为30％的氨水，体积为废水原水体积的1/5，反萃取时间为10min，反萃取完成后，静置15min以上，直到完成分层为止。一级加药系统中所投加的药剂量均为理论用量的1.5倍。
本实施例所述资源化高盐废水中氯离子的系统工作时，将氯离子浓度约为5000mg/L的废水原水经过pH调节池1，调节pH值为7.5～8，进入萃取装置2中，加入萃取剂，上层为负载有机相，下层为萃余液，萃余液中的氯离子浓度约为1200mg/L萃余液送至一级加药系统3和二级加药系统4中，出水中氯离子浓度低于100mg/L。在负载有机相中加入反萃剂，氯离子转移至下层水相中得到高浓度的氯化铵溶液，经蒸发器可回收氯化铵晶体，上层的再生有机相可回收继续用作萃取剂。
实施例2
本发明所述资源化高盐废水中氯离子的方法的一种实施例，所述方法包括以下步骤：
(1)、将高盐废水调节pH至7.5～8；
(2)、加入萃取剂进行萃取，得萃余液和负载有机相；
(3)、将萃余液通过一级加药处理和二级加药处理，得处理后的废水；
(4)、将负载有机相加入反萃剂，得再生有机相和反萃液；
(5)、将反萃液进行蒸发浓缩，得到氯化铵晶体。
其中，所述萃取剂为三辛胺和正辛醇的混合物，三辛胺和正辛醇的体积之比为：三辛胺：正辛醇＝3:2；所述一级加药处理中所加药物为CaO、NaOH和Al(OH)3的混合物，CaO、NaOH和Al(OH)3的重量之比为：CaO：NaOH：Al(OH)3＝6:2:1；所述二级加药处理中所加药物为酸溶液；所述反萃剂为浓氨水。
最后所应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims (10)

1.一种资源化高盐废水中氯离子的系统，其特征在于，包括萃取装置、一级加药系统和二级加药系统，所述萃取装置上设有废水入口、萃取剂入口、反萃剂入口、萃余液出口和反萃液出口，所述萃余液出口与一级加药系统相连；一级加药系统与二级加药系统相连；
所述萃取剂为三辛胺和正辛醇的混合物；所述一级加药系统中所加药物为CaO、NaOH和Al(OH)3的混合物；所述二级加药系统中所加药物为酸溶液；所述反萃剂为浓氨水。
2.如权利要求1所述资源化高盐废水中氯离子的系统，其特征在于，所述三辛胺和正辛醇的混合物中，三辛胺和正辛醇的体积之比为：三辛胺：正辛醇＝3:2。
3.如权利要求1所述资源化高盐废水中氯离子的系统，其特征在于，所述CaO、NaOH和Al(OH)3的混合物中，CaO、NaOH和Al(OH)3的重量之比为：CaO：NaOH：Al(OH)3＝6:2:1。
4.如权利要求1所述资源化高盐废水中氯离子的系统，其特征在于，所述反萃液出口与蒸发器相连。
5.如权利要求1所述资源化高盐废水中氯离子的系统，其特征在于，还包括pH调节池，所述pH调节池用来调节进入萃取装置之前废水的pH值为7.5～8。
6.如权利要求1所述资源化高盐废水中氯离子的系统，其特征在于，所述酸溶液为硫酸溶液。
7.一种资源化高盐废水中氯离子的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)、将高盐废水加入萃取剂进行萃取，得萃余液和负载有机相；
(2)、将萃余液通过一级加药处理和二级加药处理，得处理后的废水；
(3)、将负载有机相加入反萃剂，得再生有机相和反萃液；
其中，所述萃取剂为三辛胺和正辛醇的混合物；所述一级加药处理中所加药物为CaO、NaOH和Al(OH)3的混合物；所述二级加药处理中所加药物为酸溶液；所述反萃剂为浓氨水。
8.如权利要求7所述资源化高盐废水中氯离子的方法，其特征在于，所述三辛胺和正辛醇的混合物中，三辛胺和正辛醇的体积之比为：三辛胺：正辛醇＝3:2。
9.如权利要求7所述资源化高盐废水中氯离子的方法，其特征在于，所述CaO、NaOH和Al(OH)3的混合物中，CaO、NaOH和Al(OH)3的重量之比为：CaO：NaOH：Al(OH)3＝6:2:1。
10.如权利要求7所述资源化高盐废水中氯离子的方法，其特征在于，所述反萃液通过蒸发浓缩处理，得氯化铵晶体；步骤(1)之前，还包括将高盐废水的pH调节至7.5～8的步骤。
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