CN112142250B - 一种车用尾气脱硫催化剂废水零排放系统和工艺 - Google Patents

一种车用尾气脱硫催化剂废水零排放系统和工艺 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种车用尾气脱硫催化剂废水零排放的处理系统和工艺，处理系统中调节池系统依次连接预热系统、蒸发浓缩系统、蒸发结晶系统、降温结晶系统和母液干化系统；系统产生的冷凝水返回预热系统，然后进入催化剂生产系统；蒸发结晶系统和降温结晶系统分别配套固液分离系统；降温结晶系统中设有富铵母液管和富硝母液回流管；富铵母液由蒸发结晶系统流至降温结晶系统，富硝母液从降温结晶系统回流至蒸发结晶系统；降温结晶系统中设有母液外排管与母液干化系统连接，母液干化系统中的冷凝水返回催化剂生产系统利用；以及利用本发明处理系统进行车用尾气脱硫催化剂废水零排放的处理工艺。本发明可以实现脱硫催化剂生产废水的零排放及资源化利用。

Description

一种车用尾气脱硫催化剂废水零排放系统和工艺
技术领域
本发明属于废水处理领域，具体涉及一种车用尾气脱硫催化剂废水零排放系统和工艺。
背景技术
随着我国汽车尾气排放标准的提高，车用尾气脱硫催化剂在汽车行业内不断发展，市场需求越来越大，催化剂在生产过程中会排放大量含盐废水，对环境造成巨大污染，同时也造成大量的资源浪费。因此，需要对车用尾气脱硫催化剂生产过程中产生的废水进行合理的处置，实现催化剂生产废水的零排放和资源化利用。
车用尾气脱硫催化剂生产废水中含有大量硫酸钠、硫酸铵及硅胶等物质，废水中氨氮含量高，总含盐量高达10-15%。目前国内脱硫催化剂生产厂家主要采用液碱调节pH后通过汽提塔去除氨氮，该工艺存在较大弊端：
1、废水中需要加入大量液碱进行pH调节，处理成本较高；
2、汽提塔脱除氨氮后的废水为高盐废水，随着国家废水排放标准的提高，尤其是对排放废水中含盐量的要求，该废水将无法再排放至污水处理厂。
发明内容
本发明针对上述问题，提供了一种车用尾气脱硫催化剂废水零排放的处理系统及工艺，可以实现脱硫催化剂生产废水的零排放及资源化利用。本发明的技术方案如下：
一种车用尾气脱硫催化剂废水零排放的处理系统，包括：调节池系统、蒸发浓缩系统、蒸发结晶系统、降温结晶系统及母液干化系统，其中：
所述调节池系统设有催化剂废水进口和出口，该出口依次连接预热系统、蒸发浓缩系统、蒸发结晶系统、降温结晶系统和母液干化系统；
所述蒸发浓缩系统、蒸发结晶系统、降温结晶系统和母液干化系统产生的冷凝水返回预热系统，然后进入催化剂生产系统；
所述蒸发结晶系统和降温结晶系统分别配套硫酸钠固液分离系统和硫酸铵固液分离系统，回收硫酸钠及硫酸铵的结晶体，结晶体返回催化剂生产系统利用，硫酸钠固液分离系统分离的母液返回蒸发结晶系统，硫酸铵固液分离系统分离的母液返回降温结晶系统；
所述降温结晶系统中设有富铵母液管和富硝母液回流管，富铵母液管和富硝母液回流管分别与蒸发结晶系统连接；富铵母液由蒸发结晶系统流至降温结晶系统，富硝母液从降温结晶系统回流至蒸发结晶系统；
所述降温结晶系统中设有母液外排管与母液干化系统连接；
所述母液干化系统将母液进行干化，混盐作为工业固废进行处置，冷凝水返回催化剂生产系统利用。
进一步的，所述蒸发浓缩系统中的设备选自降膜蒸发器、强制循环蒸发器或者降膜蒸发器和强制循环蒸发器同时使用；
所述蒸发结晶系统中的设备采用强制循环蒸发器；
所述降温结晶系统中的设备选自夹套式结晶器、DTB型结晶器和OSLO型结晶器中的至少一种；
所述母液干化系统选自喷雾干燥机、回转干燥机、真空耙式干燥机或者桨叶干燥机中的任意一种。
进一步的，所述蒸发浓缩系统和蒸发结晶系统采用机械式蒸汽再压缩技术（MVR），这一技术可降低系统能耗；
所述降温结晶系统采用的降温方式有：夹套冷却水降温、外冷式换热器降温或者真空闪发降温。
更进一步的，利用本发明处理系统进行车用尾气脱硫催化剂废水零排放的处理工艺，包括以下步骤：
（1）车用尾气脱硫催化剂的生产废水经过板框过滤机脱除固体悬浮物后排入调节池中，进行废水水质的调节，这一步骤使得让废水水质比较稳定；
（2）通过调节池调节的废水经预热系统回收系统冷凝水热量，进入蒸发浓缩系统进行浓缩，浓缩后的废水进入蒸发结晶系统进行处理；
（3）废水进入蒸发结晶系统继续蒸发，废水中硫酸钠含量达到操作温度下的饱和浓度，硫酸钠饱和析出，硫酸铵浓度继续升高；排出的含硫酸钠的浆料中，固体含量为20-40%，浆料经过硫酸钠固液分离系统，分离出固体硫酸钠，分离的母液返回蒸发浓缩系统继续蒸发；优选的，操作温度为75-105℃。
（4）蒸发结晶系统中浓缩后的富铵母液进入降温结晶系统，经过降温后，废水中硫酸铵浓度达到操作温度下的饱和浓度，硫酸铵饱和析出，而硫酸钠的溶解度随温度降低而升高，不会析出；排出含硫酸铵固体的浆料，固体含量为20-40%，经过硫酸铵固液分离系统，分离出固体硫酸铵，分离母液返回降温结晶系统继续处理；降温结晶后的富硝母液循环进入蒸发结晶系统继续进行蒸发结晶；优选的，操作温度为20-60℃。
（5）降温结晶后的一部分母液进入母液干化系统处理，干化后的混盐作为工业固废处置；
（6）蒸发浓缩系统、蒸发结晶系统、降温结晶系统及母液干化系统中产生的冷凝水进预热系统回收热量后返回催化剂生产系统利用。
进一步的，本发明工艺中蒸发浓缩系统和蒸发结晶系统均采用机械式蒸汽再压缩技术，蒸发浓缩系统和蒸发结晶系统的二次蒸汽经过蒸汽压缩机升温升压后，继续用于蒸发浓缩系统和蒸发结晶系统，将二次蒸汽的热量重复利用，降低系统综合能耗。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
（1）通过热法分盐技术将废水中的硫酸铵及硫酸钠进行回收，两种盐的产品品质均达到二级工业用盐标准，同时硫酸铵可作为原料返回生产系统使用，实现资源化利用；
（2）系统无废水排放，降低企业排污费用，同时系统内产生的冷凝水为高品质中水，可返回生产系统循环使用，减少企业工业用水的用量；
（3）该系统无需使用液碱调节废水pH，极大的降低了企业环保投入费用；
（4）MVR（机械式蒸汽再压缩技术）与多效蒸发组合的方式，较常规MVR蒸发及多效蒸发系统，节能优势明显，系统综合能耗为常规MVR蒸发系统的1/2，四效蒸发系统的1/3
附图说明
图1为本发明工艺流程图。
具体实施方式
下面结合具体实施例来进一步描述本发明，本发明的优点和特点将会随着描述而更为清楚。但实施例仅是范例性的，并不对本发明的范围构成任何限制。本领域技术人员应该理解的是，在不偏离本发明的精神和范围下可以对本发明技术方案的细节和形式进行修改或替换，但这些修改和替换均落入本发明的保护范围内。
实例1：一种车用尾气脱硫催化剂废水零排放的处理系统
处理系统包括：调节池系统、蒸发浓缩系统、蒸发结晶系统、降温结晶系统及母液干化系统，其中：
所述调节池系统设有催化剂废水进口和出口，该出口依次连接预热系统、蒸发浓缩系统、蒸发结晶系统、降温结晶系统和母液干化系统；
所述蒸发浓缩系统、蒸发结晶系统、降温结晶系统和母液干化系统产生的冷凝水返回预热系统，然后进入催化剂生产系统；
所述蒸发结晶系统和降温结晶系统分别配套硫酸钠固液分离系统和硫酸铵固液分离系统，回收硫酸钠及硫酸铵的结晶体，结晶体返回催化剂生产系统利用，硫酸钠固液分离系统分离的母液返回蒸发结晶系统，硫酸铵固液分离系统分离的母液返回降温结晶系统；
所述降温结晶系统中设有富铵母液管和富硝母液回流管，富铵母液管和富硝母液回流管分别与蒸发结晶系统连接；富铵母液由蒸发结晶系统流至降温结晶系统，富硝母液从降温结晶系统回流至蒸发结晶系统；
所述降温结晶系统中设有母液外排管与母液干化系统连接；
所述母液干化系统将母液进行干化，混盐作为工业固废进行处置，冷凝水返回催化剂生产系统利用。
实施例2：一种车用尾气脱硫催化剂废水零排放的处理系统
所述蒸发浓缩系统中的设备采用降膜蒸发器和强制循环蒸发器同时使用；
所述蒸发结晶系统中的设备采用强制循环蒸发器；
所述降温结晶系统中的设备采用DTB型结晶器；
所述母液干化系采用自喷雾干燥机；
所述蒸发浓缩系统和蒸发结晶系统采用机械式蒸汽再压缩技术；
所述降温结晶系统采用外冷式换热器降温。
实施例3：利用本发明处理系统进行车用尾气脱硫催化剂废水零排放的处理工艺
处理工艺包括以下步骤：
（1）车用尾气脱硫催化剂的生产废水经过板框过滤机脱除固体悬浮物后排入调节池中，进行废水水质的调节，这一步骤使得让废水水质比较稳定；
（2）通过调节池调节的废水经预热系统回收系统冷凝水热量，进入蒸发浓缩系统进行浓缩，浓缩后的废水进入蒸发结晶系统进行处理；
（3）废水进入蒸发结晶系统继续蒸发，废水中硫酸钠含量达到操作温度（操作温度为75-105℃）下的饱和浓度，硫酸钠饱和析出，硫酸铵浓度继续升高；排出的含硫酸钠的浆料中，固体含量为20-40%，浆料经过硫酸钠固液分离系统，分离出固体硫酸钠，分离的母液返回蒸发浓缩系统继续蒸发；
（4）蒸发结晶系统中浓缩后的富铵母液进入降温结晶系统，经过降温后，废水中硫酸铵浓度达到操作温度（操作温度为20-60℃）下的饱和浓度，硫酸铵饱和析出，而硫酸钠的溶解度随温度降低而升高，不会析出；排出含硫酸铵固体的浆料，固体含量为20-40%，经过硫酸铵固液分离系统，分离出固体硫酸铵，分离母液返回降温结晶系统继续处理；降温结晶后的富硝母液循环进入蒸发结晶系统继续进行蒸发结晶；
（5）降温结晶后的一部分母液进入母液干化系统处理，干化后的混盐作为工业固废处置；
（6）蒸发浓缩系统、蒸发结晶系统、降温结晶系统及母液干化系统中产生的冷凝水进预热系统回收热量后返回催化剂生产系统利用；
其中，蒸发浓缩系统和蒸发结晶系统均采用机械式蒸汽再压缩技术，蒸发浓缩系统和蒸发结晶系统的二次蒸汽经过蒸汽压缩机升温升压后，继续用于蒸发浓缩系统和蒸发结晶系统，将二次蒸汽的热量重复利用，降低系统综合能耗。
实施例4：利用本发明处理系统进行车用尾气脱硫催化剂废水零排放的处理工艺
具体步骤如下：
（1）车用尾气脱硫催化剂生产厂家排放的生产废水，处理量为20m3/h，其中硫酸钠含1.5%（质量分数，下同），硫酸铵含4.5%；
（2）生产废水经过板框过滤机脱除固体悬浮物后，进入调节池中停留10h以上，稳定废水水质；
（3）调节池中废水经预热系统回收系统冷凝水热量后，进入蒸发浓缩系统进行浓缩，蒸发浓缩系统采用MVR+双效浓缩工艺，其中双效浓缩采用逆流流程，Ⅰ效蒸发器采用强制循环蒸发器，Ⅱ效蒸发器采用降膜蒸发器。将废水浓缩到接近操作温度下硫酸钠饱和浓度，其中Ⅰ效蒸发器温度为89℃；
（4）经过蒸发浓缩系统浓缩后的废水进入蒸发结晶系统继续蒸发，采用MVR+强制循环蒸发结晶工艺，其中结晶器采用强制循环蒸发器。将废水蒸发至硫酸钠结晶析出，母液中硫酸铵接近操作温度下硫酸铵饱和浓度，其中蒸发器温度为80℃；
（5）在强制循环蒸发器盐腿排出含硫酸钠固体的浆料，固含量为20%左右，经过硫酸钠固液分离系统，分离出固体硫酸钠，分离母液返回蒸发浓缩系统继续蒸发，其中固液分离设备采用双级活塞推料离心机；
（6）蒸发结晶系统中富铵母液进入降温结晶系统，经过降温后，废水中硫酸铵浓度达到操作温度下的饱和浓度，硫酸铵饱和析出，而硫酸钠的溶解度随温度降低而升高，不会析出。其中降温结晶系统采用两级真空闪发降温工艺，设备采用DTB型结晶器，两级DTB的操作温度为58℃和38℃，第二级真空系统采用二级蒸汽喷射+二级表面冷凝器+一级水环真空泵工艺；
（7）降温结晶系统中排出含硫酸铵固体的浆料，固含量为30%，经过硫酸铵固液分离系统，分理出固体硫酸铵，分离母液返回降温结晶系统继续处理，其中固液分离设备采用双级活塞推料离心机；
（8）经过两级降温结晶后的富硝母液循环回蒸发结晶系统，继续析出硫酸钠，母液循环量为10m3/h；
（9）经过两级降温结晶后的一部分富硝母液外排进入母液干化系统处理，外排量为1-2m3/h，干化后的混盐作为工业固废处置；
（10）蒸发浓缩系统、蒸发结晶系统、降温结晶系统及母液干化系统中产生的冷凝水进预热系统回收热量后返回催化剂生产系统利用；
（11）通过蒸发结晶系统和降温结晶系统将该废水中的硫酸铵及硫酸钠进行回收，两种盐的产品品质均达到二级工业用盐标准，同时硫酸铵可作为原料返回催化剂生产系统使用，实现资源化利用。

Claims (5)

1.一种车用尾气脱硫催化剂废水零排放的处理系统，其特征在于，所述处理系统包括：调节池系统、蒸发浓缩系统、蒸发结晶系统、降温结晶系统及母液干化系统，其中：
所述调节池系统设有催化剂废水进口和出口，该出口依次连接预热系统、蒸发浓缩系统、蒸发结晶系统、降温结晶系统和母液干化系统；
所述蒸发浓缩系统、蒸发结晶系统、降温结晶系统和母液干化系统产生的冷凝水返回预热系统，然后进入催化剂生产系统；
所述蒸发结晶系统和降温结晶系统分别配套硫酸钠固液分离系统和硫酸铵固液分离系统，回收硫酸钠及硫酸铵的结晶体，结晶体返回催化剂生产系统利用，硫酸钠固液分离系统分离的母液返回蒸发结晶系统，硫酸铵固液分离系统分离的母液返回降温结晶系统；
所述降温结晶系统中设有富铵母液管和富硝母液回流管，富铵母液管和富硝母液回流管分别与蒸发结晶系统连接；富铵母液由蒸发结晶系统流至降温结晶系统，富硝母液从降温结晶系统回流至蒸发结晶系统；
所述降温结晶系统中设有母液外排管与母液干化系统连接；
所述母液干化系统将母液进行干化，混盐作为工业固废进行处置，冷凝水返回催化剂生产系统利用。
2.根据权利要求1所述的处理系统，其特征在于，所述蒸发浓缩系统中的设备选自降膜蒸发器、强制循环蒸发器或者降膜蒸发器和强制循环蒸发器同时使用；
所述蒸发结晶系统中的设备采用强制循环蒸发器；
所述降温结晶系统中的设备选自夹套式结晶器、DTB型结晶器和OSLO型结晶器中的至少一种；
所述母液干化系统选自喷雾干燥机、回转干燥机、真空耙式干燥机或者桨叶干燥机中的任意一种。
3.根据权利要求1所述的处理系统，其特征在于，所述蒸发浓缩系统和蒸发结晶系统采用机械式蒸汽再压缩技术；
所述降温结晶系统采用的降温方式有：夹套冷却水降温、外冷式换热器降温或者真空闪发降温。
4.利用如权利要求1-3任一项所述处理系统进行车用尾气脱硫催化剂废水零排放的处理工艺，包括以下步骤：
（1）车用尾气脱硫催化剂的生产废水经过板框过滤机脱除固体悬浮物后排入调节池中，进行废水水质的调节；
（2）通过调节池调节的废水经预热系统回收系统冷凝水热量，进入蒸发浓缩系统进行浓缩，浓缩后的废水进入蒸发结晶系统进行处理；
（3）废水进入蒸发结晶系统继续蒸发，废水中硫酸钠含量达到操作温度下的饱和浓度，硫酸钠饱和析出，硫酸铵浓度继续升高；排出的含硫酸钠的浆料中，固体含量为20-40%，浆料经过硫酸钠固液分离系统，分离出固体硫酸钠，分离的母液返回蒸发浓缩系统继续蒸发；
（4）蒸发结晶系统中浓缩后的富铵母液进入降温结晶系统，经过降温后，废水中硫酸铵浓度达到操作温度下的饱和浓度，硫酸铵饱和析出，而硫酸钠的溶解度随温度降低而升高，不会析出；排出含硫酸铵固体的浆料，固体含量为20-40%，经过硫酸铵固液分离系统，分离出固体硫酸铵，分离母液返回降温结晶系统继续处理；降温结晶后的富硝母液循环进入蒸发结晶系统继续进行蒸发结晶；
（5）降温结晶后的一部分母液进入母液干化系统处理，干化后的混盐作为工业固废处置；
（6）蒸发浓缩系统、蒸发结晶系统、降温结晶系统及母液干化系统中产生的冷凝水进预热系统，回收热量后返回催化剂生产系统利用；
所述步骤（3）中操作温度为75-105℃；
所述步骤（4）中操作温度为20-60℃。
5.根据权利要求4所述的处理工艺，其特征在于，所述蒸发浓缩系统和蒸发结晶系统均采用机械式蒸汽再压缩技术，蒸发浓缩系统和蒸发结晶系统的二次蒸汽经过蒸汽压缩机升温升压后，继续用于蒸发浓缩系统和蒸发结晶系统。
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