CN110877941A - 氨碱法蒸氨废液资源化利用系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种氨碱法蒸氨废液资源化利用系统及方法，其系统包括芒硝溶解池、蒸氨废液上清液存储池，石膏反应池、石膏沉淀池、过滤装置、冷冻结晶系统、换热装置、石膏精制系统和纳滤系统；其方法包括如下步骤：(1)加药反应得到石膏悬浮液；(2)石膏初次沉淀；(3)石膏二次沉淀；(4)二次上清液过滤分离；(5)冷冻结晶脱出过量的硫酸钠；(6)冷冻母液换热；(7)纳滤分盐。本发明将蒸氨废液资源化利用，既解决了水资源短缺问题，又不会对当地的环境和生态造成污染和破坏，对于在建和拟建的氨碱行业项目，具有极为重要的环境意义和经济意义。

Description

氨碱法蒸氨废液资源化利用系统及方法
技术领域：
本发明涉及蒸氨废液回收利用处理系统及方法，特别是涉及氨碱法蒸氨废液资源化利用系统及方法。
背景技术：
氨碱法生产纯碱的过程中会产生大量的蒸氨废水，每生产1吨纯碱会产出10吨的蒸氨废液。随国家环保政策的调整，国家要求对蒸氨废液减量排放，蒸氨废液的排放不仅会对被排放水体造成严重的破坏，更是对资源的一种浪费，蒸氨废液可溶性总固体含量高达200000mg/L以上，其中，60％以上成分为氯化钙，剩余主要成分为氯化钠，合理的回收利用可有效降低蒸氨废液对水体的破坏，更能实现废物的回收利用。
目前，国内外对蒸氨废液普遍的处理方法：一是传统的筑坝拦渣把废液澄清后排放；二是将其浓缩装船排放到深海；三是采用先进的固液分离法，把废液经压滤后，达标清液直接排放，固渣堆放再利用。
氨碱厂蒸氨废液直接排海后，会造成“白滩”，使海洋滩涂受到污染，影响滩涂生态系统，除此之外，据相关研究报道，蒸氨废液与海水混合后，会形成Mg(OH)2和CaSO4沉淀，悬浮在水中使海水透明度下降，使海水中藻类出现营养缺乏等症状，过度排放会对海洋生态系统造成极大的影响，由于海洋体量较大，截止目前为止，还未见蒸氨废液对海洋等造成污染的报道，相关研究仅在实验室模拟环境下进行，但是，随着长远的发展，如不加以治理，氨碱厂蒸氨废液必将对环境造成破坏。
氨碱法耗水量巨大，产生的废水量也很大，废水呈碱性，钙离子含量高，水质相对简单，但消耗废水中的钙离子需投加大量药剂，造成废水处理费用高，而我国制碱工业分布地区绝大部分属于水源地或环境脆弱地区，若产生的废液排入江河湖泊，将对下游生态系统造成不可恢复的破坏。
发明内容：
本发明的第一个目的在于提供一种蒸氨废液资源化利用，节省水资源，同时无污水和固废排放的氨碱法蒸氨废液资源化利用系统。
本发明的第二个目的在于提供一种蒸氨废液资源化利用，节省水资源，同时无污水和固废排放的氨碱法蒸氨废液资源化利用方法。
本发明的第一个目的由如下技术方案实施：氨碱法蒸氨废液资源化利用系统，其包括芒硝溶解池、蒸氨废液上清液存储池，石膏反应池、石膏沉淀池、过滤装置、冷冻结晶系统、换热装置、石膏精制系统和纳滤系统；
所述蒸氨废液上清液存储池出口与所述石膏反应池的进水口连接，所述芒硝溶解池的出口与所述石膏反应池的加药口连接，所述石膏反应池的出水口与所述石膏沉淀池的进水口连接，所述石膏沉淀池的出水口与所述过滤装置的进水口连接，所述石膏沉淀池的排泥口与所述石膏精制系统的进口连接；所述过滤装置的浓水出口与所述石膏沉淀池的进水口连接，所述过滤装置的清液出口与所述冷冻结晶系统的进水口连接；所述冷冻结晶系统的芒硝出口与所述芒硝溶解池和/或所述石膏反应池连接；所述冷冻结晶系统的冷冻母液出口与所述换热装置的进水口连接，所述换热装置的出水口与所述纳滤系统的进水口连接，所述纳滤系统的产水出口与氨碱法制碱系统的粗盐溶解池连接；所述纳滤系统的浓水出口与所述石膏反应池和/或芒硝溶解池连接。
进一步，所述石膏沉淀池包括初沉池和二沉池，所述石膏反应池的出水口与所述初沉池的进水口连接，所述初沉池的出水口与所述二沉池的进水口连接，所述二沉池的出水口与所述过滤装置的进水口连接；所述初沉池的排泥口和所述二沉池的排泥口均与所述石膏精制系统的进口连接；所述过滤装置的浓水出口与所述初沉池的进水口连接。
进一步，所述石膏精制系统包括石膏脱水干燥系统、石膏清洗系统和膜法过滤系统；
所述石膏沉淀池的排泥口与所述石膏脱水干燥系统的进料口连接，所述石膏脱水干燥系统的石膏出口与所述石膏淋洗系统的进料口连接，所述石膏淋洗系统的出水口与所述膜法过滤系统的进水口连接；所述石膏淋洗系统的固体石膏出口与石膏储仓连接；所述膜法过滤系统的浓水出口与所述石膏脱水干燥系统的进水口连接，所述膜法过滤系统的产水出口与所述石膏淋洗系统的进水口连接，所述石膏脱水干燥系统的脱水滤液出口与所述石膏反应池的进水口连接。
进一步，所述石膏脱水干燥系统为真空皮带脱水机、板框压滤机、带式压滤脱水机、离心压滤脱水机、滚筒列管式干燥机、盘式连续干燥器、套筒烘干机、箱工式干燥器、板式干燥器、闪蒸干燥器、旋转列管式干燥器或空心螺旋管干燥器中的任意一种或几种。
进一步，所述过滤装置为浸没式超滤膜组件、滤池+中空纤维膜组件、微滤膜组件或陶瓷膜组件中的任意一种或几种。
进一步，所述换热装置为换热器或缓存容器。使用蒸汽来源于厂区热源，主要是锅炉或蒸汽发生装置，产生冷凝水排入厂区回用水系统，采用换热器的作用是使用蒸汽与冷冻结晶母液换热，使母液温度达到15～30℃，满足纳滤系统的进水温度，从而进入纳滤系统进行进一步处理。
进一步，所述换热器为板式换热器、管式换热器、浮头换热器、固定管板换热器或填料式换热器中的任意一种或几种。
本发明的第二个目的由如下技术方案实施：氨碱法蒸氨废液资源化利用方法，其包括如下步骤：(1)加药反应得到石膏悬浮液；(2)石膏初次沉淀；(3)石膏二次沉淀；(4)二次上清液过滤分离；(5)冷冻结晶脱出过量的硫酸钠；(6)冷冻母液换热；(7)纳滤分盐；其中，
(1)加药反应得到石膏悬浮液：蒸氨废液与配置好的芒硝溶液同时加入石膏反应池，搅拌反应得到石膏悬浮液；
(2)石膏初次沉淀：将所述石膏悬浮液加入初沉池进行初次沉淀，沉淀固相物经石膏精制系统脱水清洗后得到石膏产品，经石膏精制系统脱出的脱水滤液进入石膏反应池；初沉池的上清液进入二沉池；初沉池可以将99％以上的固相物去除，经螺杆泵泵入真空皮带脱水机进行脱水。
(3)石膏二次沉淀：所述上清液进入二沉池进行二次沉淀，进一步将固相物质与液相进行分离，沉淀固相物经石膏精制系统脱水淋洗后得到石膏产品，二次上清液经投加盐酸调节pH至6～11后，进入过滤装置；底部固相沉淀经螺杆泵泵入真空皮带脱水机进行附着水的进一步去除干燥。
(4)二次上清液过滤分离：所述二次上清液进入过滤装置，进行固相与液相的深度分离，过滤装置产水SDI＜3，浊度＜1NTU；过滤装置产水进入冷冻结晶系统，过滤装置浓水返回所述石膏反应池；
(5)冷冻结晶脱出过量的硫酸钠：所述过滤装置产水进入冷冻结晶系统中进行冷冻结晶，将除钙过程中加入的过量硫酸根以芒硝的形式结晶出来。硫酸钠以芒硝的形式析出，(经离心机离心后，)然后将芒硝与冷冻母液分离，从而将杂盐中的绝大部分硫酸钠分离出来，满足后续纳滤分盐的工艺条件要求。分离出的芒硝返回芒硝溶解池循环利用，实现药剂的循环利用，同时过量投加芒硝，保证蒸氨废液中钙离子的彻底去除。冷冻母液进入换热装置，冷冻母液中硫酸根的含量小于10000mg/L；
(6)冷冻母液换热：所述冷冻母液经换热装置升温后，进入到纳滤系统；
(7)纳滤分盐：换热后的冷冻母液经纳滤系统进行分盐，纳滤产水主要含有氯化钠，含量占纳滤产水溶解性总固体的99％以上，用于氨碱法制碱系统的粗盐溶解用水，纳滤浓水同时含有氯化钠和硫酸钠，返回芒硝溶解池和\或石膏反应池循环利用。
进一步，所述沉淀固相物经石膏精制系统脱水淋洗后得到石膏产品的具体步骤为：所述沉淀固相物首先经石膏脱水干燥系统脱水，脱水后石膏进入石膏淋洗系统进行淋洗得到石膏产品；经所述石膏脱水干燥系统脱出的脱水滤液返回石膏反应池；石膏淋洗系统排出的淋洗滤液进入膜法过滤系统进行过滤、脱盐处理，膜过滤产水返回石膏淋洗系统，过滤浓水进入石膏脱水干燥系统。石膏淋洗用水为膜法过滤浓水、少量洁净水和膜法过滤产水，首先在石膏脱水干燥系统使用膜法过滤浓水进行初次清洗，然后使用少量洁净水和膜法过滤产水在石膏清洗系统进行二次清洗；
进一步，所述步骤(1)中，根据硫酸钙溶度积常数，加入过量的硫酸钠，用以和废水中钙离子充分反应，使钙离子浓度降至200mg/L以下。沉淀在溶液中达到沉淀溶解平衡状态时，各离子浓度保持不变或一定，其离子浓度幂的乘积为一个常数，这个常数称之为溶度积常数，简称溶度积。
进一步，所述步骤(1)中，所述芒硝溶液的质量浓度为10％～70％；反应温度为10℃～50℃；反应时间为30-120min。
进一步，所述步骤(2)中，沉淀时间为30-120min。
进一步，所述步骤(3)中，沉淀时间为30-120min。
进一步，所述步骤(5)中，冷冻结晶温度为0℃～-5℃。
进一步，所述步骤(6)中，将所述冷冻母液加热至15℃～30℃。
进一步，所述石膏脱水干燥系统为真空皮带脱水机、板框压滤机、带式压滤脱水机、离心压滤脱水机、滚筒列管式干燥机、盘式连续干燥器、套筒烘干机、箱工式干燥器、板式干燥器、闪蒸干燥器、旋转列管式干燥器或空心螺旋管干燥器中的任意一种或几种。
进一步，所述过滤装置为浸没式超滤膜组件、滤池+中空纤维膜组件、微滤膜组件或陶瓷膜组件中的任意一种或几种。
进一步，所述换热装置为换热器或缓存容器。使用蒸汽来源于厂区热源，主要是锅炉或蒸汽发生装置，产生冷凝水排入厂区回用水系统，采用换热器的作用是使用蒸汽与冷冻结晶母液换热，使母液温度达到15～30℃的纳滤系统适宜进水温度，从而进入纳滤系统进行进一步处理。当为缓存容器时，冷冻结晶母液在常温条件下放置一段时间，使母液温度达到常温状态。
进一步，所述换热器为板式换热器、管式换热器、浮头换热器、固定管板换热器或填料式换热器中的任意一种或几种。
说明：
1.石膏反应池根据硫酸钙溶度积常数Ksp投加芒硝，根据溶度积常数将废液中钙离子浓度降至200mg/L以下，即：
投加芒硝摩尔数＝Ksp(CaSO4)/(200/40/1000)；
2.因石膏反应池按硫酸钙溶度积投加硫酸根离子，废水中硫酸根离子残留约57600mg/L(经测算，硫酸钙Ksp＝3.0×10-3)，如：进入冷冻结晶系统的废水中氯化钠含量为18.5％，根据氯化钠、硫酸钠、水三元平衡体系相图，可得到冷冻结晶后，大部分硫酸钠以芒硝形式析出并返回投加至石膏反应池或芒硝溶解池，母液中硫酸根残留约5500mg/L，进入纳滤系统进一步回收硫酸钠。
式中：Ksp(CaSO4)：硫酸钙的溶度积常数；
200：使用过量芒硝与蒸氨废液反应后，溶液中的钙离子浓度；
40：钙离子相对摩尔质量；
1000：本方案钙离子溶度为mg/L，计算溶度积常数换算为g/L时的换算系数。
本发明的优点：
1、使用初沉池与二沉池相结合将石膏反应池产生的硫酸钙固相与液相彻底分离，然后将固相送入真空皮带脱水机进行水分去除，产出的石膏品位、白度较高，可以作为高强度α石膏或β石膏的原料，用于3D打印或工艺品的加工制作，实现了废物的资源化利用，同时提高处理经济效益；
2、经纳滤分盐后，纳滤产水侧主要成分为氯化钠，可以用于氨碱法生产纯碱工艺中，用做氨碱厂粗盐溶解水，一方面节约了洁净水的用量，另一方面，纳滤产水本身含有18％～20％的氯化钠，大大减少了氨碱厂制碱原料盐的投入成本，降低了运行成本。每使用1吨纳滤产水节约粗盐使用量120kg，以目前粗盐价格80元/吨计算，每使用1吨纳滤产水约节约成本9.6元，极大地降低了废水处理综合成本，采用本发明方法处理氨碱法蒸氨废液，废水处理综合成本低于10元/吨；
3、纳滤浓水用于芒硝的溶解配药，既节约了洁净水用量，又使废水中硫酸根经纳滤系统富集以后再次用于钙离子去除，最终工艺过程中没有废水外排；
4、纳滤浓水用于药剂配制，重新加入到石膏反应池中，使得首次除钙后残留的钙离子经富集后，再次进入系统进行钙离子去除，避免了钙离子在系统中的富集；
5、本发明使用石膏淋洗水实现循环利用，系统仅需要补充少量洁净水即可实现石膏中可溶性盐分的去除；
6、本发明通过前端过量投加硫酸钠，结合使用冷冻结晶系统将过量硫酸钠析出并返回系统中循环利用，与传统工艺相比，过量投加硫酸钠可保证废水中钙离子的彻底去除，循环利用又避免了过量投加硫酸钠造成的药剂浪费，在不增加运行成本的条件下提高了废水处理效果；
7、本发明将蒸氨废液资源化利用，即制碱行业生产过程中所产生的废水经过处理后废水全部回用，并产出石膏等工业副产品，作为工业原料进一步转化利用，既解决了水资源短缺问题，又不会对当地的环境和生态造成污染和破坏，对于在建和拟建的氨碱行业项目，具有极为重要的环境意义和经济意义。
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为氨碱法蒸氨废液资源化利用方法流程图。
图2为氨碱法蒸氨废液资源化利用系统结构示意图。
芒硝溶解池1，蒸氨废液上清液存储池2，石膏反应池3，石膏沉淀池4，初沉池4-1，二沉池4-2，过滤装置5，冷冻结晶系统6，换热装置7，石膏精制系统8，石膏脱水干燥系统8-1，石膏清洗系统8-2，膜法过滤系统8-3，纳滤系统9，粗盐溶解池10。
具体实施方式：
本发明主要针对上述达标清液进行再处理，针对现有蒸氨废液的处理方法，固液分离后，根据硫酸钙溶度积系数对蒸氨废液上清液加入硫酸钠或芒硝进行钙离子去除，将蒸氨废液中钙离子降至200mg/L以下，再经过初沉池与二沉池沉淀后，废液中产出的固相石膏沉淀，进入真空皮带脱水机进行脱水，产出含水率较低的石膏，石膏经石膏淋洗系统后，石膏中可溶性盐分得到去除，石膏淋洗滤液经膜法过滤后，盐分及悬浮物集中过滤浓水中，其中膜过滤浓水作为石膏的一次清洗水，膜过滤产水和洁净水作为二次清洗水。石膏沉淀池上清液进入浸没式超滤过滤后，超滤产水进入冷冻结晶系统，将废液中富集的硫酸根离子以芒硝的形式产出，重复利用至前端除钙系统，冷冻母液经换热后，将母液温度升至25℃，进入纳滤系统，纳滤浓水用于硫酸钠/芒硝配药用水，纳滤产水用于氨碱厂粗盐溶解。
下面将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：氨碱法蒸氨废液资源化利用系统，其包括芒硝溶解池1、蒸氨废液上清液存储池2，石膏反应池3、石膏沉淀池4、过滤装置5、冷冻结晶系统6、换热装置7、石膏精制系统8和纳滤系统9；
本实施例中，石膏沉淀池4包括初沉池4-1和二沉池4-2。
本实施例中，石膏精制系统8包括石膏脱水干燥系统8-1、石膏清洗系统8-2和膜法过滤系统8-3；
蒸氨废液上清液存储池2出口与石膏反应池3进水口连接，芒硝溶解池1的出口与石膏反应池3的加药口连接，石膏反应池3的出水口与初沉池4-1的进水口连接，初沉池4-1的出水口与二沉池4-2的进水口连接，二沉池4-2的出水口与过滤装置5的进水口连接；初沉池4-1的排泥口和二沉池4-2的排泥口均与石膏脱水干燥系统8-1的进口连接；石膏脱水干燥系统8-1的石膏出口与石膏淋洗系统8-2的进料口连接，石膏淋洗系统8-2的出水口与膜法过滤系统8-3的进水口连接；石膏淋洗系统8-2的固体石膏出口与石膏储仓连接；膜法过滤系统8-3的浓水出口与石膏脱水干燥系统8-1的进水口连接，膜法过滤系统8-3的产水出口与石膏淋洗系统8-2的进水口连接；石膏脱水干燥系统8-1的脱水滤液出口与石膏反应池3的进水口连接。
过滤装置5的浓水出口与初沉池4-1的进水口连接，过滤装置5的清液出口与冷冻结晶系统6的进水口连接；冷冻结晶系统6的芒硝出口与芒硝溶解池1连接；冷冻结晶系统6的冷冻母液出口与换热装置7的进水口连接，换热装置7的出水口与纳滤系统9的进水口连接，纳滤系统9的产水出口与氨碱法制碱系统的粗盐溶解池10连接；纳滤系统9的浓水出口与芒硝溶解池1连接。
本实施例，石膏脱水干燥系统8为真空皮带脱水机，还可以为板框压滤机或其他带有脱水功能的类似设备。
本实施例，过滤装置5为浸没式超滤膜组件，还可以为滤池+中空纤维膜组件、微滤膜组件、陶瓷膜组件或其他具有类似功能的相关设备。
本实施例，换热装置7为板式换热器，还可为管式换热器、浮头换热器、固定管板换热器或填料式换热器中的任意一种或几种，或者还可以为置于常温环境下的缓存容器。使用蒸汽来源于厂区热源，主要是锅炉或蒸汽发生装置，产生冷凝水排入厂区回用水系统，采用换热器的作用是使用蒸汽与冷冻结晶母液换热，使母液温度达到10～50℃的纳滤系统适宜进水温度，从而进入纳滤系统进行进一步处理。当为缓存容器时，冷冻结晶母液在常温条件下放置一段时间，使母液温度达到常温状态后进入纳滤系统。
实施例2：结合某氨碱厂蒸氨废液资源化循环利用项目。
氨碱厂制碱产出蒸氨废液，经检测，其水质情况为：Ca2+：44213.0mg/L、Na+：25106.9mg/L、K+：21.3mg/L、Cl-：112240.4mg/L、SO4 2-：234.1mg/L。
利用实施例1系统进行氨碱法蒸氨废液资源化利用方法，包括以下步骤：
(1)加药反应得到石膏悬浮液：蒸氨废液首先进入石膏反应池，进水流量为30m3/h；同时加入质量浓度为10％的芒硝溶液164m3/h，反应温度10℃，搅拌反应30min，得到石膏悬浮液；
(2)石膏初次沉淀：经石膏反应池后，蒸氨废液中钙离子与芒硝中硫酸根离子反应生成硫酸钙固体，因搅拌作用，石膏与蒸氨废液为悬浮液体，沉淀时间120min；初沉池底部积泥经螺杆泵泵入石膏脱水干燥系统脱水，脱水后石膏进入石膏淋洗系统进行淋洗得到石膏产品；经石膏脱水干燥系统脱出的脱水滤液返回石膏反应池；石膏淋洗系统排出的淋洗滤液进入膜法过滤系统进行过滤、脱盐处理，膜过滤产水返回石膏淋洗系统，过滤浓水进入石膏脱水干燥系统。石膏淋洗用水为膜法过滤浓水、少量洁净水和膜法过滤产水，首先在石膏脱水干燥系统使用膜法过滤浓水进行初次清洗，然后使用少量洁净水和膜法过滤产水在石膏清洗系统进行二次清洗；
石膏脱水干燥系统为真空皮带脱水机，共设置2台脱水机，每台处理能力3t/h(干泥量)，皮带传动频率7.5Hz，真空度-0.04Mpa，产出石膏含水率＜15％；初沉池的上清液进入二沉池；
经过滤浓水及洁净水的二次清洗后，石膏中可溶性盐分降至0.1％以下，其中Cl-＜0.06％，Na+＜0.04％；
(3)石膏二次沉淀：上清液经自流至二沉池，沉淀时间120min，底部积泥经螺杆泵泵入真空皮带脱水机布料器中，二次上清液经投加盐酸调节pH至6后，进入过滤装置；
(4)二次上清液过滤分离：二次上清液经超滤进水泵泵入浸没式超滤膜池超滤浓水回流至初沉池，产水进入冷冻结晶系统；浸没式超滤产水浊度为0.41NTU，Ca2+：182.9mg/L、Na+：100355.0mg/L、K+：21.3mg/L、Cl-：112240.4mg/L、SO4 2-：57734.1mg/L；
(5)冷冻结晶脱出过量的硫酸钠：经浸没式超滤处理后，产水进入冷冻结晶系统，冷冻结晶温度为-5℃，产出芒硝10.2t/h，芒硝含附着水5％，分离出的芒硝返回芒硝溶解池循环利用；
(6)冷冻母液换热：冷冻母液进入板式换热器经板式换热器换热，冷冻母液温度加热至10℃，进入纳滤系统；
(7)纳滤分盐：纳滤系统设计回收率65％，其中纳滤产水量30m3/h，Ca2+：18.3mg/L、Na+：79326.4mg/L、K+：21.3mg/L、Cl-：112477.2mg/L、SO4 2-：82.5mg/L，纳滤浓水水量19.1m3/h，Ca2+：571.7mg/L、Na+：65790.4mg/L、K+：21.3mg/L、Cl-：88475.9mg/L、SO4 2-：18297.2mg/L；纳滤产水用于厂区粗盐溶解水，浓水用来配制芒硝溶液。
采用本实施例方法获得的石膏品质如下表所示：
指标 含量/％ 白度/％ 含水率/％ 氯化物/％ 酸不溶物/％ 粒度(D50)
检测值 97.9 97.3 14.3 0.03 0.3 70.5
实施例3：结合某氨碱厂蒸氨废液资源化循环利用相目。
氨碱厂制碱产出蒸氨废液，经检测，其水质情况为：Ca2+：50149.0mg/L、Na+：14701.5mg/L、K+：53.2mg/L、Cl-：111602.3mg/L、SO4 2-：110.6mg/L。
利用实施例1系统进行氨碱法蒸氨废液资源化利用方法，包括以下步骤：
(1)加药反应得到石膏悬浮液：蒸氨废液首先进入石膏反应池，进水流量为120m3/h；同时加入质量浓度为70％的芒硝溶液30m3/h，反应温度30℃，搅拌反应90min，得到石膏悬浮液；
(2)石膏初次沉淀：经石膏反应池后，蒸氨废液中钙离子与芒硝中硫酸根离子反应生成硫酸钙固体，因搅拌作用，石膏与蒸氨废液为悬浮液体，沉淀时间80min；初沉池底部积泥经螺杆泵泵入石膏脱水干燥系统脱水，脱水后石膏进入石膏淋洗系统进行淋洗得到石膏产品；经石膏脱水干燥系统脱出的脱水滤液返回石膏反应池；石膏淋洗系统排出的淋洗滤液进入膜法过滤系统进行过滤、脱盐处理，膜过滤产水返回石膏淋洗系统，过滤浓水进入石膏脱水干燥系统。石膏清洗用水为膜法过滤浓水、少量洁净水和膜法过滤产水，首先在石膏脱水干燥系统使用膜法过滤浓水进行初次清洗，然后使用少量洁净水和膜法过滤产水在石膏清洗系统进行二次清洗；
石膏脱水干燥系统为真空皮带脱水机布料器，共设置6台脱水机，每台处理能力5t/h(干泥量)，皮带传动频率8.1Hz，真空度-0.04Mpa，产出石膏含水率＜15％；初沉池的上清液进入二沉池；
经过过滤浓水及洁净水的二次清洗后，石膏中可溶性盐分降至0.1％以下，其中Cl-＜0.06％，Na+＜0.04％；
(3)石膏二次沉淀：经初沉池沉淀后，上清液经自流至二沉池，沉淀时间90min，底部积泥经螺杆泵泵入真空皮带脱水机布料器中，二次上清液经投加盐酸调节pH至9后，进入过滤装置；
(4)二次上清液过滤分离：二次上清液经超滤进水泵泵入浸没式超滤膜池，超滤浓水回流至初沉池，产水进入冷冻结晶系统；浸没式超滤产水浊度为0.32NTU、Ca2+：196.1mg/L、Mg2+：0.8mg/L、Na+：99647.3mg/L、K+：53.2mg/L、Cl-：111602.3mg/L、SO4 2-：57600mg/L；
(5)冷冻结晶脱出过量的硫酸钠：经浸没式超滤处理后，产水进入冷冻结晶系统，冷冻结晶温度为-2℃，产出芒硝43.0t/h，芒硝含附着水5％，分离出的芒硝返回芒硝溶解池和/或石膏反应池循环利用；
(6)冷冻母液换热：冷冻母液经板式换热器换热后，冷冻母液温度加热至30℃，进入纳滤系统；
(7)纳滤分盐：纳滤系统设计回收率50％，其中纳滤产水量120m3/h，Ca2+：43.9mg/L、Na+：88255.3mg/L、K+：59.6mg/L、Cl-：136290.4mg/L、SO4 2-：84.0mg/L，纳滤浓水水量85.5m3/h，Ca2+：466.5mg/L、Na+：76594.1mg/L、K+：59.6mg/L、Cl-：109236.6mg/L、SO4 2-：13349.4mg/L；纳滤产水用于厂区粗盐溶解水，浓水用来配制芒硝溶液。
采用本实施例方法获得的石膏品质如下表所示：
指标 含量/％ 白度/％ 含水率/％ 氯化物/％ 酸不溶物/％ 粒度(D50)
检测值 98.7 96.8 13.2 0.04 0.3 72.1
实施例4：结合某氨碱厂蒸氨废液资源化循环利用相目。
氨碱厂制碱产出蒸氨废液，经检测，其水质情况为：Ca2+：40103.2mg/L、Na+：14701.5mg/L、K+：21.4mg/L、Cl-：102102.3mg/L、SO4 2-：320.6mg/L。
利用实施例1系统进行氨碱法蒸氨废液资源化利用方法，包括以下步骤：
(1)加药反应得到石膏悬浮液：蒸氨废液首先进入石膏反应池，进水流量为50m3/h；同时加入质量浓度为35％的芒硝溶液53.2m3/h，反应温度50℃，搅拌反应120min，得到石膏悬浮液；
(2)石膏初次沉淀：经石膏反应池后，蒸氨废液中钙离子与芒硝中硫酸根离子反应生成硫酸钙固体，因搅拌作用，石膏与蒸氨废液为悬浮液体，沉淀时间30min；初沉池底部积泥经螺杆泵泵入石膏脱水干燥系统脱水，脱水后石膏进入石膏淋洗系统进行淋洗得到石膏产品；经石膏脱水干燥系统脱出的脱水滤液返回石膏反应池；石膏淋洗系统排出的淋洗滤液进入膜法过滤系统进行过滤、脱盐处理，膜过滤产水返回石膏淋洗系统，过滤浓水进入石膏脱水干燥系统。石膏清洗用水为膜法过滤浓水、少量洁净水和膜法过滤产水，首先在石膏脱水干燥系统使用膜法过滤浓水进行初次清洗，然后使用少量洁净水和膜法过滤产水在石膏清洗系统进行二次清洗；
石膏脱水干燥系统为真空皮带脱水机布料器，共设置2台脱水机，每台处理能力5t/h(干泥量)，皮带传动频率6.2Hz，真空度-0.04Mpa，产出石膏含水率＜15％；上清液进入二沉池；
经过过滤浓水及洁净水的二次清洗后，石膏中可溶性盐分降至0.1％以下，其中Cl-＜0.06％，Na+＜0.04％；
(3)石膏二次沉淀：上清液经自流至二沉池，沉淀时间30min，底部积泥经螺杆泵泵入真空皮带脱水机布料器中，二次上清液经投加盐酸调节pH至7.5后，进入过滤装置；
(4)二次上清液过滤分离：二次上清液经超滤进水泵泵入浸没式超滤膜池，超滤浓水回流至初沉池，产水进入冷冻结晶系统；浸没式超滤产水浊度为0.48NTU、Ca2+：Ca2+：150mg/L、Na+：102765.5mg/L、K+：21.4mg/L、Cl-：102102.3mg/L、SO4 2-：76800mg/L；
(5)冷冻结晶脱出过量的硫酸钠：经浸没式超滤处理后，产水进入冷冻结晶系统，冷冻结晶温度为0℃，产出芒硝23.4t/h，芒硝含附着水5％，分离出的芒硝返回芒硝溶解池循环利用；
(6)冷冻母液换热：冷冻母液经板式换热器换热后，冷冻母液温度加热至10℃，进入纳滤系统；
(7)纳滤分盐：纳滤系统设计回收率62.7％，其中纳滤产水量50m3/h，Ca2+：35.1mg/L、Na+：84387.4mg/L、K+：25.0mg/L、Cl-：130263.8mg/L、SO4 2-：96.6mg/L，纳滤浓水水量29.7m3/h，Ca2+：372.8mg/L、Na+：74550.37mg/L、K+：25.0mg/L、Cl-：104406.3mg/L、SO4 2-：15340.9mg/L；纳滤产水用于厂区粗盐溶解水，浓水用来配制芒硝溶液。
采用本实施例方法获得的石膏品质如下表所示：
指标 含量/％ 白度/％ 含水率/％ 氯化物/％ 酸不溶物/％ 粒度(D50)
检测值 97.6 97.3 14.5 0.03 0.5 75.8
上述实施例对蒸氨废液处理方法和应用进行的详细描述，是说明性的而不是限定性的，可按照所限定范围列举出若干个实施例，因此在不脱离本发明总体构思下的变化和修改，应属本发明的保护范围之内。

Claims (19)

1.氨碱法蒸氨废液资源化利用系统，其特征在于，其包括芒硝溶解池、蒸氨废液上清液存储池，石膏反应池、石膏沉淀池、过滤装置、冷冻结晶系统、换热装置、石膏精制系统和纳滤系统；
所述蒸氨废液上清液存储池出口与所述石膏反应池的进水口连接，所述芒硝溶解池的出口与所述石膏反应池的加药口连接，所述石膏反应池的出水口与所述石膏沉淀池的进水口连接，所述石膏沉淀池的出水口与所述过滤装置的进水口连接，所述石膏沉淀池的排泥口与所述石膏精制系统的进口连接；所述过滤装置的浓水出口与所述石膏沉淀池的进水口连接，所述过滤装置的清液出口与所述冷冻结晶系统的进水口连接；所述冷冻结晶系统的芒硝出口与所述芒硝溶解池和/或所述石膏反应池连接；所述冷冻结晶系统的冷冻母液出口与所述换热装置的进水口连接，所述换热装置的出水口与所述纳滤系统的进水口连接，所述纳滤系统的产水出口与氨碱法制碱系统的粗盐溶解池连接；所述纳滤系统的浓水出口与所述石膏反应池和/或芒硝溶解池连接。
2.根据权利要求1所述的氨碱法蒸氨废液资源化利用系统，其特征在于，所述石膏沉淀池包括初沉池和二沉池，所述石膏反应池的出水口与所述初沉池的进水口连接，所述初沉池的出水口与所述二沉池的进水口连接，所述二沉池的出水口与所述过滤装置的进水口连接；所述初沉池的排泥口和所述二沉池的排泥口均与所述石膏精制系统的进口连接；所述过滤装置的浓水出口与所述初沉池的进水口连接。
3.根据权利要求1或2所述的氨碱法蒸氨废液资源化利用系统，其特征在于，所述石膏精制系统包括石膏脱水干燥系统、石膏淋洗系统和膜法过滤系统；
所述石膏沉淀池的排泥口与所述石膏脱水干燥系统的进料口连接，所述石膏脱水干燥系统的石膏出口与所述石膏淋洗系统的进料口连接，所述石膏淋洗系统的出水口与所述膜法过滤系统的进水口连接；所述石膏淋洗系统的固体石膏出口与石膏储仓连接；所述膜法过滤系统的浓水出口与所述石膏脱水干燥系统的进水口连接，所述膜法过滤系统的产水出口与所述石膏淋洗系统的进水口连接，所述石膏脱水干燥系统的脱水滤液出口与所述石膏反应池的进水口连接。
4.根据权利要求3所述的氨碱法蒸氨废液资源化利用系统，其特征在于，所述石膏脱水干燥系统为真空皮带脱水机、板框压滤机、带式压滤脱水机、离心压滤脱水机、滚筒列管式干燥机、盘式连续干燥器、套筒烘干机、箱工式干燥器、板式干燥器、闪蒸干燥器、旋转列管式干燥器或空心螺旋管干燥器中的任意一种或几种。
5.根据权利要求1所述的氨碱法蒸氨废液资源化利用系统，其特征在于，所述过滤装置为浸没式超滤膜组件、滤池+中空纤维膜组件、微滤膜组件或陶瓷膜组件中的任意一种或几种。
6.根据权利要求1所述的氨碱法蒸氨废液资源化利用系统，其特征在于，所述换热装置为换热器或缓存容器。
7.根据权利要求6所述的氨碱法蒸氨废液资源化利用系统，其特征在于，所述换热器为板式换热器、管式换热器、浮头换热器、固定管板换热器或填料式换热器中的任意一种或几种。
8.氨碱法蒸氨废液资源化利用方法，其特征在于，其包括如下步骤：(1)加药反应得到石膏悬浮液；(2)石膏初次沉淀；(3)石膏二次沉淀；(4)二次上清液过滤分离；(5)冷冻结晶脱出过量的硫酸钠；(6)冷冻母液换热；(7)纳滤分盐；其中，
(1)加药反应得到石膏悬浮液：蒸氨废液与配置好的芒硝溶液同时加入石膏反应池，搅拌反应得到石膏悬浮液；
(2)石膏初次沉淀：将所述石膏悬浮液加入初沉池进行初次沉淀，沉淀固相物经石膏精制系统脱水淋洗后得到石膏产品，经石膏精制系统脱出的脱水滤液进入石膏反应池；初沉池的上清液进入二沉池；
(3)石膏二次沉淀：所述上清液进入二沉池进行二次沉淀，进一步将固相石膏与液相进行分离，沉淀固相物经石膏精制系统脱水淋洗后得到石膏产品，二次上清液经投加盐酸调节pH至6～11后，进入过滤装置；
(4)二次上清液过滤分离：所述二次上清液进入过滤装置，进行固相与液相的深度分离，过滤装置产水SDI＜3，浊度＜1NTU；过滤装置产水进入冷冻结晶系统，过滤装置浓水返回所述石膏反应池；
(5)冷冻结晶脱出过量的硫酸钠：所述过滤装置产水进入冷冻结晶系统中进行冷冻结晶，硫酸钠以芒硝的形式析出，然后将芒硝与冷冻母液分离，分离出的芒硝返回芒硝溶解池循环利用，冷冻母液进入换热装置，冷冻母液中硫酸根的含量小于10000mg/L；
(6)冷冻母液换热：所述冷冻母液经换热装置升温后，进入到纳滤系统；
(7)纳滤分盐：换热后的冷冻母液经纳滤系统进行分盐，纳滤产水主要含有氯化钠，含量占纳滤产水溶解性总固体的99％以上，用于氨碱法制碱系统的粗盐溶解用水，纳滤浓水同时含有氯化钠和硫酸钠，返回芒硝溶解池和\或石膏反应池循环利用。
9.根据权利要求8所述的氨碱法蒸氨废液资源化利用方法，其特征在于，所述沉淀固相物经石膏精制系统脱水淋洗后得到石膏产品的具体步骤为：所述沉淀固相物首先经石膏脱水干燥系统脱水，脱水后石膏进入石膏淋洗系统进行淋洗得到石膏产品；经所述石膏脱水干燥系统脱出的脱水滤液返回石膏反应池；石膏淋洗系统排出的淋洗滤液进入膜法过滤系统进行过滤、脱盐处理，膜过滤产水返回石膏淋洗系统，过滤浓水进入石膏脱水干燥系统。
10.根据权利要求8所述的氨碱法蒸氨废液资源化利用方法，其特征在于，所述步骤(1)中，根据硫酸钙溶度积常数，加入过量的硫酸钠，用以和废水中钙离子充分反应，使钙离子浓度降至200mg/L以下。
11.根据权利要求8所述的氨碱法蒸氨废液资源化利用方法，其特征在于，所述步骤(1)中，所述芒硝溶液的质量浓度为10％～70％；反应温度为10℃～50℃；反应时间为30-120min。
12.根据权利要求8所述的氨碱法蒸氨废液资源化利用方法，其特征在于，所述步骤(2)中，沉淀时间为30-120min。
13.根据权利要求8所述的氨碱法蒸氨废液资源化利用方法，其特征在于，所述步骤(3)中，沉淀时间为30-120min。
14.根据权利要求8所述的氨碱法蒸氨废液资源化利用方法，其特征在于，所述步骤(5)中，冷冻结晶温度为0℃～-5℃。
15.根据权利要求8所述的氨碱法蒸氨废液资源化利用方法，其特征在于，所述步骤(6)中，将所述冷冻母液加热至10℃～50℃。
16.根据权利要求8-15任一所述的氨碱法蒸氨废液资源化利用方法，其特征在于，所述石膏脱水干燥系统为真空皮带脱水机、板框压滤机、带式压滤脱水机、离心压滤脱水机、滚筒列管式干燥机、盘式连续干燥器、套筒烘干机、箱工式干燥器、板式干燥器、闪蒸干燥器、旋转列管式干燥器或空心螺旋管干燥器中的任意一种或几种。
17.根据权利要求8-15任一所述的氨碱法蒸氨废液资源化利用方法，其特征在于，所述过滤装置为浸没式超滤膜组件、滤池+中空纤维膜组件、微滤膜组件或陶瓷膜组件中的任意一种或几种。
18.根据权利要求8-15任一所述的氨碱法蒸氨废液资源化利用方法，其特征在于，所述换热装置为换热器或缓存容器。
19.根据权利要求18所述的氨碱法蒸氨废液资源化利用方法，其特征在于，所述换热器为板式换热器、管式换热器、浮头换热器、固定管板换热器或填料式换热器中的任意一种或几种。
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