CN111547924A - 一种气浮法精制卤水方法及装置 - Google Patents

一种气浮法精制卤水方法及装置 Download PDF

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Abstract

本发明属于卤水净化技术领域，尤其涉及一种气浮法精制卤水方法及装置。本发明将气浮技术用于精制卤水，既能为制盐及盐化工企业提高生产效率，降低盐产品成本，又能够提高盐产品质量，从而拓宽盐产品受产品质量所限的应用领域，为气浮技术在卤水净化领域的应用奠定了基础。本发明提供的气浮法精制卤水装置，可对水中小至0.05微米的不可溶物质进行分离，将其用于精制卤水，分离效果好。

Description

一种气浮法精制卤水方法及装置
技术领域
本发明涉及卤水净化技术领域，尤其涉及一种气浮法精制卤水方法及装置。
背景技术
目前，卤水净化精制生产过程中，一般根据卤水成份不同，卤水净化方式及手段不同，常规的净化方式和手段主要包括以下几种：一种是通过添加化学药剂及絮凝剂与卤水中的Ca2+、Mg2+离子杂质反应后，经过沉降池或沉降器去除大颗粒的固体，如泥、沙及其他不溶性固体杂质；一种是不添加任何化学药剂，经过沉降池或沉降器去除大颗粒的固体，如泥、沙等，而后将含有固体悬浮物及浊度较高的卤水通入砂滤装置或者其他过滤设备，达到降低水浊度或者净化水质除杂的目的；还有一种是在以上两种卤水净化方法的基础上，利用膜技术达到除杂净化及降低浊度的目的，如部分企业生产医用盐用卤水即采用化学药剂反应沉降除杂及膜技术相结合的处理方式。
然而，砂滤装置对油脂和胶体的去除率不高，脱色效果较差，其要求对所处理的进水悬浮物浓度不能太高，否则会造成装置内配件布水器损失过大；砂滤装置一般成组串联工作，占地面积较大，由于自身结构要求，采用反清洗的工作方式，冲洗操作频繁又消耗反冲洗用水，并且每年需要补充使用的过滤介质。其他过滤设备如袋式过滤器、精密过滤器等，一般对进水水质固体杂质有一定要求，且过滤后对卤水浊度的降低效果不明显。膜技术的使用对于进膜卤水有较高的要求，饱和卤水均需除油除杂后方可进入膜进一步精制卤水，同时考虑投资较高，且日常维护费用较高等原因，目前在工业盐及食用盐领域应用较少。此外，饱和卤水的悬浮物含量低、可溶性胶体难以去除，对于工艺参数的选择和技术运行操作要求较高。为了解决以上问题，并提高饱和卤水净化效果，降低卤水净化处理成本，亟需寻找一种卤水净化新技术。
发明内容
本发明的目的在于提供一种气浮法精制卤水方法及装置，能够提高饱和卤水净化效果，降低卤水净化处理成本。
为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
本发明提供了一种气浮法精制卤水方法，包括以下步骤：
将原料卤水进行固液分离，得到初步澄清液；
将所述初步澄清液与絮凝剂混合，进行絮凝反应-气浮净化，得到清液；
将所述清液进行蒸发，得到精制盐。
优选的，所述固液分离的方式为沉降。
优选的，所述絮凝剂为食品级絮凝剂，包括聚丙烯酰胺、聚丙烯酰钠、聚合硫酸铁、聚合氯化铝和聚合硫酸铝中的一种或几种。
优选的，所述初步澄清液与絮凝剂混合的时间为10s～30s，温度为20～30℃，速度梯度为500～1000s-1。
优选的，所述絮凝反应-气浮净化过程中，所用气浮装置的循环水量为处理水量的20～60％，溶气压力为0.25～0.35Mpa。
优选的，所述絮凝反应-气浮净化的时间为15～30min，速度梯度为10～100s-1。
本发明提供了一种气浮法精制卤水装置，包括沉降单元1、溶药单元2、气浮单元3、蒸发系统4、远程自动控制系统5、污泥储存槽6和输水管道7，所述沉降单元1的第一出料口1-1通过输水管道7与气浮单元3的第一连接口3-1-1相连，所述溶药单元2与输水管道7相连，所述气浮单元3的第三出料口3-2-1和蒸发系统4相连，所述沉降单元1的第二出料口1-2与污泥储存槽6相连，所述气浮单元3的第四出料口3-2-2与污泥储存槽6相连，所述远程自动控制系统5与气浮单元3的第二连接口3-1-2相连。
优选的，所述沉降单元1为沉降池或沉降器。
优选的，所述气浮单元3包括压力溶气罐、空压机、循环泵、气浮池和气泡发生器，所述气浮池的出口与所述循环泵的进口相连，所述循环泵的出口与压力溶气罐的第一进口相连，所述压力溶气罐的出口和气泡发生器相连，所述空压机的出口与压力溶气罐的第二进口相连。
优选的，所述溶药单元2中盛装有絮凝剂。
本发明提供了一种气浮法精制卤水方法，包括以下步骤：将原料卤水进行固液分离，得到初步澄清液；将所述初步澄清液与絮凝剂混合，进行絮凝反应-气浮净化，得到清液；将所述清液进行蒸发，得到精制盐。
本发明将气浮技术用于精制卤水，既能为制盐及盐化工企业提高生产效率，降低盐产品成本，又能够提高盐产品质量，从而拓宽盐产品受产品质量所限的应用领域，为气浮技术在卤水净化领域的应用奠定了基础。
本发明提供了一种气浮法精制卤水装置，所用附属设备少、相对于其他固液分离设备占地面积小，且地面、高处皆可安装，便于运输和安装；
本发明所述装置消耗的动力极小(处理每方卤水电耗仅需0.1～0.3kw)，维修费用低，人工操作少，正常运行时无需人工看守，操作简单，可以提高现有生产设备的利用效率，投资及运行能耗低，能够达到节能减排的目的；
本发明所用装置可实现自动化运行，并凭借其云系统架构，打造远程运维平台，自动化程度高。
本发明所用气浮装置对澄清液中悬浮固体去除率高达95％～99％，并大量去除纤维、油脂等物质，效益高；所述气浮装置所用气泡发生器能够通过压力感应实现自清洗，防止气泡发生器出现盐结晶堵塞现象，使设备的运行稳定性大大提高。
本发明所用装置进行卤水净化精制盐生产产生的废渣由浮层瞬时刮除，排放方便，水体扰动小，泥渣体积可缩小50～80％。
在本发明所用装置中，溶药过程在连通沉降单元与气浮单元的输水管道中完成，减少了溶药设备，降低了投资成本；
本发明所用气浮装置可持续稳定地释放直径30～50微米的微小“气泡云团”，可对水中小至0.05微米的不可溶物质进行分离，将其用于卤水净化精制盐的生产，分离效果好。
附图说明
图1为本发明的气浮法精制卤水装置示意图，其中，1-沉降单元、2-溶药单元、3-气浮单元、4-蒸发系统、5-远程自动控制系统、6-污泥储存槽，7-输水管道，1-1沉降单元1的第一出料口，3-1-1为气浮单元3的第一连接口，3-2-1为气浮单元3的第三出料口，1-2为沉降单元1的第二出料口，3-2-2为气浮单元3的第四出料口，3-1-2为气浮单元3的第二连接口。
具体实施方式
本发明提供了一种气浮法精制卤水方法，包括以下步骤：
将原料卤水进行固液分离，得到初步澄清液；
将所述初步澄清液与絮凝剂混合，进行絮凝反应-气浮净化，得到清液；
将所述清液进行蒸发，得到精制盐。
在本发明中，若无特殊说明，所需制备原料均为本领域技术人员熟知的卤水或市售商品。
本发明将原料卤水进行固液分离，得到初步澄清液。在本发明中，所述原料卤水优选包括浓缩海水、溶解石盐矿石制得的或自然形成的以氯化钠为主的水溶液。在本发明中，所述固液分离的方式优选为沉降，所述沉降优选在沉降池或沉降器中进行。本发明对所述沉降池或沉降器的具体型号没有特殊的限定选用本领域熟知型号的沉降池或沉降器即可，在本发明的实施例中，具体为道尔沉降器。在沉降过程中，卤水中砂砾等“重物质”在物体自身重力作用下，能够迅速下沉至沉降器或沉降池底部与水体分离，达到去除卤水中砂砾等较重且易沉的固体颗粒等杂质(如泥、沙及其他不溶性固体杂质)的效果。
得到初步澄清液后，本发明将所述初步澄清液与絮凝剂混合，进行絮凝反应-气浮净化，得到清液。在本发明中，所述絮凝剂优选为食品级絮凝剂，更优选包括聚丙烯酰胺、聚丙烯酰钠、聚合硫酸铁、聚合氯化铝和聚合硫酸铝中的一种或几种；所述絮凝剂的投加量优选为1～50mg/mL，具体的，当所述絮凝剂为聚合氯化铝和聚丙烯酰胺时，所述聚合氯化铝(PAC)的投加量优选为5～10mg/L，聚丙烯酰胺(PAM)的投加量优选为1mg/L；当所述絮凝剂为聚合硫酸铁和PAM时，所述聚合硫酸铁的投加量优选为50mg/L，所述PAM的投加量优选为1mg/L。在本发明中，所述混合的过程优选为先将所述初步澄清液引入气浮单元，然后向连接至气浮单元的输水管道中投加絮凝剂。
在本发明中，所述气浮单元优选包括压力溶气罐、空压机、循环泵、气浮池和气泡发生器；所述气浮池优选为超微气浮池。在本发明中，所述气浮的原理为采用溶气气浮，将压缩空气注入溶气罐形成饱和溶气卤水(几秒钟内快速形成饱和溶气水)，饱和溶气卤水通过溶气释放系统瞬时减压，溶解在卤水中的饱和气体骤然释放，产生大量的微细气泡，卤水中的细小颗粒通过微细气泡的粘附、夹裹和顶托作用，形成的悬浮物混合体比重略小于卤水的比重，悬浮物被气泡带至水面，通过撇渣器将悬浮物撇除，从而实现卤水中固体颗粒物或胶体颗粒物与卤水的分离。
在本发明中，所述絮凝反应-气浮净化过程中，所用气浮装置的处理水量优选根据进水流量进行调整，所用气浮装置的循环水量优选为处理水量的20～60％，溶气压力优选为0.25～0.35Mpa，在本发明的实施例中，所用气浮装置的处理水量具体为250～350m3/h。
在本发明中，所述初步澄清液与絮凝剂混合的时间优选为10～30s，更优选为15～25s，温度(初步澄清液的温度)优选为20～30℃，更优选为23～26℃，速度梯度优选为500～1000s-1，更优选为600～800s-1。在本发明中，所述絮凝反应-气浮净化的时间优选为15～30min，更优选为20～25min，速度梯度优选为10～100s-1，更优选为30～60s-1。本发明通过絮凝反应-气浮净化过程分离去除水体中质轻的悬浮颗粒，例如藻类、动植物残体及细小的胶体杂质、短纤维和重金属离子，废渣由浮层瞬时刮除，使出水SS含量降低，并降低浊度。
在絮凝反应-气浮净化过程中，卤水水体在输水管道中进行定向无规则流动的同时，投加的絮凝剂与卤水均匀混合并发生反应，打破卤水水体中稳定的胶体状态，促使水体中的颗粒物质(不溶于水的颗粒、胶体、悬浮物等)逐渐聚集形成较大的矾花，进而水体进入气浮装置，其中的气泡发生器持续稳定地释放直径为30～50微米的微小“气泡云团”来快速粘附、包裹水体中的颗粒物质，由此组合形成的小密度气-液-固三相混合“悬浮”体系可迅速上浮并与水分离开来，从而深度有效地将饱和卤水中的悬浮颗粒物质分离去除，同时产生极小体积的污泥。
得到清液后，本发明优选将所述清液进行蒸发，得到精制盐。在本发明中，所述蒸发优选在蒸发系统中进行，本发明对所述蒸发系统及蒸发的过程没有特殊的限定，选用本领域熟知的蒸发系统及相应的蒸发过程即可。
如图1所示，本发明提供了一种气浮法精制卤水装置，包括沉降单元1、溶药单元2、气浮单元3、蒸发系统4、远程自动控制系统5、污泥储存槽6和输水管道7，所述沉降单元1的第一出料口1-1通过输水管道7与气浮单元3的第一连接口3-1-1相连，所述溶药单元2与输水管道7相连，所述气浮单元3的第三出料口3-2-1和蒸发系统4相连，所述沉降单元1的第二出料口1-2与污泥储存槽6相连，所述气浮单元3的第四出料口3-2-2与污泥储存槽6相连，所述远程自动控制系统5与气浮单元3的第二连接口3-1-2相连。
在本发明中，若无特殊说明，所需结构部件均为本领域技术人员熟知的或现有技术所公开的结构部件。
本发明提供的气浮法精制卤水装置，包括沉降单元1，所述沉降单元1优选为沉降池或沉降器，具体优选为道尔沉降器。本发明将原料卤水引入沉降单元中，卤水中砂砾等“重物质”在物体自身重力作用下下沉至沉降单元底部与水体分离，达到去除砂砾等杂质的效果，所得杂质通过所述沉降单元1的第二出料口1-2进入污泥储存槽6。
本发明提供的气浮法精制卤水装置，包括溶药单元2，所述溶药单元2与输水管道7相连。在本发明中，所述溶药单元中优选盛装有絮凝剂。在本发明中，经沉降单元处理后的卤水水体进入连通沉降单元1与气浮单元3的输水管道中，水体在输水管道中进行定向无规则流道的同时，所述溶药单元向输水管道中注入絮凝剂，絮凝剂与卤水均匀混合并发生反应，进行絮凝沉降，打破水体中稳定的胶体状态，促使水体中的颗粒物质(不溶于水的颗粒、胶体、悬浮物等)逐渐聚集形成较大的矾花，进而进入气浮单元3。
本发明提供的气浮法精制卤水装置，包括气浮单元3，所述气浮单元优选包括压力溶气罐、空压机、循环泵、气浮池和气泡发生器，所述气浮池的出口与所述循环泵的进口相连，所述循环泵的出口与压力溶气罐的第一进口相连，所述压力溶气罐的出口和气泡发生器相连，所述空压机的出口与压力溶气罐的第二进口相连；所述沉降单元1的第一出料口1-1通过输水管道7与气浮单元3的第一连接口3-1-1相连。在本发明中，所述气浮单元所用气浮装置优选为公开专利CN209507926U所述装置。在本发明中，所述气泡发生器采用耐腐蚀的特殊非金属材料(耐盐水腐蚀的PVC)制造。传统气浮的气泡发生装置多采用金属材料，金属材料对中性的氯化钠浓液、海水和盐水在一定温度和浓度下有较低的均匀腐蚀率，但在特殊工况条件下，如饱和盐水中存在溶解氧，可能会在气泡发生装置中产生危险的局部性腐蚀。本发明所用气浮单元的气泡发生器采用耐腐蚀的特殊非金属材料制造，大大提升了设备的运行稳定性和维护费用。
在气浮单元中，气泡发生器持续稳定地释放直径为30～50微米的微小“气泡云团”来快速粘附、包裹水体中的颗粒物质，组合形成的小密度气-液-固三相混合“悬浮”体系可迅速上浮并与水分离开来，进行气浮净化，从而将饱和卤水中的悬浮颗粒物质(悬浮无机颗粒、藻类、植物残体及细小的胶体杂质、短纤维、重金属离子)分离去除，同时产生极小体积的污泥，废渣由浮层瞬时刮除，得到清液。其中，气浮单元3所得到的分离杂质由所述气浮单元3的第四出料口3-2-2进入污泥储存槽6。
本发明提供的气浮法精制卤水装置，包括蒸发系统4，所述气浮单元3的第三出料口3-2-1和蒸发系统4相连。在本发明中，所述气浮单元3的第三出料口3-2-1所得清液送入蒸发系统，进行蒸发，得到精制盐。
本发明提供的气浮法精制卤水装置，包括远程自动控制系统5，所述远程自动控制系统5与气浮单元3的第二连接口3-1-2相连。在本发明中，所述远程自动控制系统5由软件控制系统和控制设备组成；所述远程自动控制系统包含设备运行监控、故障报警、工单管理、视频管理及组态等几个基础功能模块。本发明利用远程自动控制系统5实现气浮单元的自动化控制，实现节能减排。
本发明提供的气浮法精制卤水装置，包括污泥储存槽6，所述沉降单元1的第二出料口1-2与污泥储存槽6相连，所述气浮单元3的第四出料口3-2-2与污泥储存槽6相连。
本发明提供的气浮法精制卤水装置，包括输水管道7，所述输水管道7用于连接沉降单元1的第一出料口1-1与气浮单元3的第一连接口3-1-1。
下面将结合本发明中的实施例，对本发明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做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
在本实施例中，气浮装置处理海水浓缩卤水水量为250m3/h，循环水量为处理水量的40％，溶气压力为030Mpa。
原料卤水经去除部分杂质后，将卤水水体引入沉降单元1(道尔沉降器)沉降，进行固液分离，得到初步澄清液，所得杂质通过所述沉降单元1的第二出料口1-2进入污泥储存槽6；将所述初步澄清液通过所述沉降单元1的第一出料口1-1引入气浮单元3的第一连接口3-1-1，通过远程自动控制系统5控制气浮单元3，卤水水温控制在30℃，将溶药单元2的絮凝剂投加至连通沉降单元1和气浮单元3的输水管道中(絮凝剂为PAM和PAC，PAC投加量为10mg/L，PAM投加量为1mg/L)，在速度梯度为600s-1条件下进行混合20s，然后在速度梯度为50s-1条件下，絮凝剂与卤水进行絮凝反应20min，形成矾花，进入气浮单元3，进行气浮净化，得到清液，所得杂质通过气浮单元3的第四出料口3-2-2进入污泥储存槽6；将所述清液通过气浮单元3的第三出料口3-2-1送入蒸发系统4，进行蒸发，得到精制盐。
对比例1
按照实施例1所述方法，区别仅在于不添加絮凝剂。
对实施例1和对比例1的过程进行监测，结果发现，卤水经过初步澄清后，进水悬浮物≤50mg/L，进水浊度≤30NTU；
添加絮凝剂情况下(实施例1)，卤水浊度可降至5～10NTU以下，SS<10mg/L，处理每方卤水电耗仅需0.1～0.3kw，所得精制盐的白度＞80，氯化钠含量≥99.1％；
在未投加絮凝剂的情况下(对比例1)，经气浮净化后，固体悬浮物即ss含量降至10～15mg/L，浊度降至10～20NTU以下，处理每方卤水电耗仅需0.1～0.3kw。
实施例2
气浮装置处理井矿盐卤水的处理水量为350m3/h，循环水量为处理水量的45％，溶气压力为0.30Mpa。
原料卤水经添加石灰反应后，将卤水水体引入沉降单元1(道尔沉降器)沉降，进行固液分离，得到初步澄清液，所得杂质通过所述沉降单元1的第二出料口1-2进入污泥储存槽6；将所述初步澄清液通过所述沉降单元1的第一出料口1-1引入气浮单元3的第一连接口3-1-1，通过远程自动控制系统5控制气浮单元3，水温控制在25℃，将溶药单元2的絮凝剂投加至连通沉降单元1和气浮单元3的输水管道中(絮凝剂为聚合硫酸铁(50mg/L)和PAM(1mg/L))，在速度梯度为800s-1条件下进行混合25s，然后在速度梯度为60s-1条件下，絮凝剂与卤水进行絮凝反应25min，形成矾花，进入气浮单元3，进行气浮净化，得到清液，所得杂质通过气浮单元3的第四出料口3-2-2进入污泥储存槽6；将所述清液通过气浮单元3的第三出料口3-2-1送入蒸发系统4，进行蒸发，得到精制盐。
对实施例2的过程进行监测，结果发现，卤水经过初步澄清后，进水悬浮物≤80mg/L，进水浊度≤100NTU；
SS含量降至≤15mg/L，卤水浊度可降至5NTU以下。
由以上实施例可知，本发明提供了一种气浮法精制卤水方法及装置。本发明将气浮技术用于精制卤水，既能为制盐及盐化工企业提高生产效率，降低盐产品成本，又能够提高盐产品质量，从而拓宽盐产品受产品质量所限的应用领域，为气浮技术在卤水净化领域的应用奠定了基础。本发明提供的气浮法精制卤水装置，可对水中小至0.05微米的不可溶物质进行分离，将其用于精制卤水，分离效果好。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种气浮法精制卤水方法，其特征在于，包括以下步骤：
将原料卤水进行固液分离，得到初步澄清液；
将所述初步澄清液与絮凝剂混合，进行絮凝反应-气浮净化，得到清液；
将所述清液进行蒸发，得到精制盐。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述固液分离的方式为沉降。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述絮凝剂为食品级絮凝剂，包括聚丙烯酰胺、聚丙烯酰钠、聚合硫酸铁、聚合氯化铝和聚合硫酸铝中的一种或几种。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述初步澄清液与絮凝剂混合的时间为10s～30s，温度为20～30℃，速度梯度为500～1000s-1。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述絮凝反应-气浮净化过程中，所用气浮装置的循环水量为处理水量的20～60％，溶气压力为0.25～0.35Mpa。
6.根据权利要求1或5所述的方法，其特征在于，所述絮凝反应-气浮净化的时间为15～30min，速度梯度为10～100s-1。
7.一种气浮法精制卤水装置，其特征在于，包括沉降单元(1)、溶药单元(2)、气浮单元(3)、蒸发系统(4)、远程自动控制系统(5)、污泥储存槽(6)和输水管道(7)，所述沉降单元(1)的第一出料口(1-1)通过输水管道(7)与气浮单元(3)的第一连接口(3-1-1)相连，所述溶药单元(2)与输水管道(7)相连，所述气浮单元(3)的第三出料口(3-2-1)和蒸发系统(4)相连，所述沉降单元(1)的第二出料口(1-2)与污泥储存槽(6)相连，所述气浮单元(3)的第四出料口(3-2-2)与污泥储存槽(6)相连，所述远程自动控制系统(5)与气浮单元(3)的第二连接口(3-1-2)相连。
8.根据权利要求7所述的气浮法精制卤水装置，其特征在于，所述沉降单元(1)为沉降池或沉降器。
9.根据权利要求7所述的气浮法精制卤水装置，其特征在于，所述气浮单元(3)包括压力溶气罐、空压机、循环泵、气浮池和气泡发生器，所述气浮池的出口与所述循环泵的进口相连，所述循环泵的出口与压力溶气罐的第一进口相连，所述压力溶气罐的出口和气泡发生器相连，所述空压机的出口与压力溶气罐的第二进口相连。
10.根据权利要求7所述的气浮法精制卤水装置，其特征在于，所述溶药单元(2)中盛装有絮凝剂。
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