CN112758960A - 高碱度浓盐水零排放处理方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高碱度浓盐水零排放处理方法及系统，高碱度浓盐水零排放处理方法包括：S1、对浓盐水进行预热处理和蒸发浓缩处理，获得浓缩液；S2、对浓缩液进行一水碳酸钠蒸发结晶处理，得到一水碳酸钠母液和一水碳酸钠产品盐；S3、对一水碳酸钠母液进行冷冻结晶处理和热熔处理，得到冷冻母液和一水碳酸钠浆液；S4、对冷冻母液进行氯化钠蒸发结晶处理，获得氯化钠母液和氯化钠产品盐。本发明实现对高碱度浓盐水依次进行蒸发浓缩、一水碳酸钠蒸发结晶、十水碳酸钠冷冻结晶、氯化钠蒸发结晶处理，进而实现浓盐水的回收利用，并得到符合国家标准的一水碳酸钠和氯化钠，提高废水的水回收率，保护环境，结晶盐得到资源化利用，实现浓盐水零排放目标。
Description
技术领域
本发明涉及废水处理技术领域，尤其涉及一种高碱度浓盐水零排放处理方法及系统。
背景技术
在煤化工、石化、造纸、冶金、采矿等行业生产过程中，产生了大量的工艺系统排水、循环水排污水、开采过程井下涌水等废水，对废水进行生化处理、化学加药处理、膜处理等常规工艺处理技术，仅能从中回收75％-85％的产品水，剩下的废水则以高含盐的浓盐水进行外排，污染了周边水源和生态环境。
由于浓盐水产生的各个行业生产特性的区别，造成了废水污染物的水质指标差异，针对硫酸钠及氯化钠为主的浓盐水，目前国内外采用的零排放处理工艺主要是通过预处理单元去除水中的结垢因子，再通过膜浓缩单元实现浓盐水的提浓减量，最后采用蒸发结晶单元实现废水中的结晶盐分离与提取，最终实现废水零排放的目标。然而在某些行业的生产过程中，产生的浓盐水是以碳酸钠和氯化钠为主，现有的零排放工艺只能通过预处理去除结垢因子、膜浓缩实现浓缩减量，但蒸发结晶却难以实现结晶盐的资源化，因而无法达成废水全部回用的目标。
针对浓盐水的零排放处理，现今国内外采用的零排放处理工艺及系统未能区别对待或综合考虑各行业的废水特性，无法实现碳酸钠及氯化钠型浓盐水回用处理的技术难题，因此，亟需寻找一种将浓盐水中碳酸钠及氯化钠分离和提取的处理工艺及系统，以实现废水零排放的目标。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，提供一种实现浓盐水中碳酸钠及氯化钠分离和提取的高碱度浓盐水零排放处理方法及高碱度浓盐水零排放处理系统。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种高碱度浓盐水零排放处理方法，用于碳酸钠及氯化钠型浓盐水的零排放处理，所述高碱度浓盐水零排放处理方法包括以下步骤：
S1、依次对浓盐水进行预热处理和蒸发浓缩处理，获得浓缩液；
S2、对浓缩液进行一水碳酸钠蒸发结晶处理，得到一水碳酸钠母液和一水碳酸钠产品盐；
S3、对一水碳酸钠母液进行冷冻结晶处理和热熔处理，得到冷冻母液和热熔后的一水碳酸钠浆液；
S4、对冷冻母液进行氯化钠蒸发结晶处理，获得氯化钠母液和氯化钠产品盐。
优选地，步骤S2包括：将浓缩液进行蒸发结晶处理以得到一水碳酸钠浆液，再将该一水碳酸钠浆液依次进行增稠、离心和干燥处理，获得一水碳酸钠产品盐。
优选地，步骤S3包括：将一水碳酸钠母液进行冷冻结晶处理以得到十水碳酸钠浆液和冷冻母液，将十水碳酸钠浆液依次进行增稠、离心和热熔处理，获得一水碳酸钠浆液。
优选地，步骤S3还包括：将热熔后的一水碳酸钠浆液依次进行增稠、离心和干燥处理，获得一水碳酸钠产品盐。
优选地，步骤S4包括：将冷冻母液先经过预热、蒸发结晶获得氯化钠母液和氯化钠浆液，再将氯化钠浆液依次进行增稠、离心和干燥处理，获得氯化钠产品盐。
优选地，所述高碱度浓盐水零排放处理方法还包括以下步骤：
S5、将部分或全部步骤S4获得的氯化钠母液进行干化处理，获得混盐。
本发明还提供一种高碱度浓盐水零排放处理系统，用于碳酸钠及氯化钠型浓盐水的零排放处理，所述高碱度浓盐水零排放处理系统包括对浓盐水进行预热浓缩处理的蒸发浓缩装置、对浓缩液进行一水碳酸钠提取的一水碳酸钠蒸发结晶装置、对所述一水碳酸钠蒸发结晶装置产出的母液进行冷冻结晶和热熔处理的十水碳酸钠冷冻结晶装置、对所述十水碳酸钠冷冻结晶装置产出的冷冻母液进行氯化钠提取的氯化钠蒸发结晶装置；
所述蒸发浓缩装置、一水碳酸钠蒸发结晶装置、十水碳酸钠冷冻结晶装置和氯化钠蒸发结晶装置依次连接。
优选地，所述蒸发浓缩装置包括依次连接的蒸发原水池、第一预热器和蒸发浓缩单元；所述蒸发浓缩单元连接所述一水碳酸钠蒸发结晶装置；
所述一水碳酸钠蒸发结晶装置包括依次连接的一水碳酸钠蒸发结晶罐、第一增稠器、第一离心机和第一干燥机；所述一水碳酸钠蒸发结晶罐连接所述蒸发浓缩装置，接收来自所述蒸发浓缩装置的浓缩液。
优选地，所述十水碳酸钠冷冻结晶装置包括依次连接的冷冻结晶罐、第二增稠器、第二离心机和热熔槽；所述冷冻结晶罐连接所述一水碳酸钠蒸发结晶罐，接收来自所述一水碳酸钠蒸发结晶罐的母液；
所述氯化钠蒸发结晶装置包括依次连接的氯化钠蒸发结晶罐、第三增稠器、第三离心机和第三干燥机；所述氯化钠蒸发结晶罐连接所述冷冻结晶罐，接收来自所述冷冻结晶罐的冷冻母液。
优选地，所述高碱度浓盐水零排放处理系统还包括对所述氯化钠蒸发结晶装置产出的母液进行干化处理的杂盐干化装置；所述杂盐干化装置连接所述氯化钠蒸发结晶装置。
本发明的有益效果：实现对碳酸钠及氯化钠型浓盐水依次进行蒸发浓缩、一水碳酸钠蒸发结晶、十水碳酸钠冷冻结晶、氯化钠蒸发结晶处理，进而实现浓盐水的回收利用，并得到符合国家标准的一水碳酸钠和氯化钠，不仅极大提高了废水的水回收率，保护了环境，而且使结晶盐得到资源化利用，从而真正实现了浓盐水的零排放目标。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
图1是本发明一实施例的高碱度浓盐水零排放处理系统的连接框图；
图2是本发明一实施例的高碱度浓盐水零排放处理方法的流程图。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。
如图1所示，本发明一实施例的高碱度浓盐水零排放处理系统，用于碳酸钠及氯化钠型浓盐水的零排放处理，该系统可包括依次连接的蒸发浓缩装置10、一水碳酸钠蒸发结晶装置20、十水碳酸钠冷冻结晶装置30、氯化钠蒸发结晶装置40以及杂盐干化装置50。
蒸发浓缩装置10对浓盐水进行预热浓缩处理，得到浓缩液。一水碳酸钠蒸发结晶装置20对浓缩液进行一水碳酸钠提取，得到一水碳酸钠母液和一水碳酸钠产品盐。十水碳酸钠冷冻结晶装置30对一水碳酸钠母液进行冷冻结晶和热熔处理，得到冷冻母液和热熔后的一水碳酸钠浆液。氯化钠蒸发结晶装置40对冷冻母液进行氯化钠提取，得到氯化钠母液和氯化钠产品盐。杂盐干化装置50对氯化钠蒸发结晶装置40产出的母液(部分或全部)进行干化处理，获得混盐。
其中，蒸发浓缩装置10可包括依次连接的蒸发原水池11、第一预热器12和蒸发浓缩单元13；蒸发浓缩装置10以蒸发浓缩单元13连接一水碳酸钠蒸发结晶装置20。蒸发原水池11用于接收并储存浓盐水，浓盐水从蒸发原水池11输送至第一预热器12，在其中进行预热处理，预热后的浓盐水再输送至蒸发浓缩单元13进行蒸发浓缩处理，获得高浓度碳酸钠及氯化钠的浓缩液。该浓缩液中溶解性固体(TDS)不小于220000mg/L。
第一预热器12的热源主要可来自该处理系统内的冷凝水，少量来自于厂区的低压饱和蒸汽。冷凝水包括蒸发浓缩单元13、一水碳酸钠蒸发结晶装置20和氯化钠蒸发结晶装置40产生的蒸发冷凝水，引流至预热处理，将热量回收利用，减少能耗。蒸发浓缩单元13可采用机械压缩式蒸发(MVR)降膜蒸发浓缩罐或多效蒸发(MED)强制循环浓缩罐。
一水碳酸钠蒸发结晶装置20包括依次连接的一水碳酸钠蒸发结晶罐21、第一增稠器22、第一离心机23和第一干燥机24。一水碳酸钠蒸发结晶罐21连接蒸发浓缩装置10的蒸发浓缩单元13，接收来自蒸发浓缩装置10的浓缩液。浓缩液在一水碳酸钠蒸发结晶罐21内经90℃-100℃的蒸发结晶处理，形成一水碳酸钠母液和一水碳酸钠浆液。一水碳酸钠浆液再依次经过第一增稠器22的增稠处理、第一离心机23的离心处理和第一干燥机24的干燥处理，获得一水碳酸钠产品盐。
根据需要，一水碳酸钠蒸发结晶装置20还可包括第一包装机25，对干燥获得的一水碳酸钠产品盐进行包装。
十水碳酸钠冷冻结晶装置30接收来自一水碳酸钠蒸发结晶罐21的一水碳酸钠母液，对其进行冷冻结晶和热熔处理。具体地，该十水碳酸钠冷冻结晶装置30包括依次连接的冷冻结晶罐31、第二增稠器32、第二离心机33和热熔槽34。冷冻结晶罐31连接一水碳酸钠蒸发结晶罐21，接收来自一水碳酸钠蒸发结晶罐21的母液(即一水碳酸钠母液)，一水碳酸钠母液在-2℃-0℃下冷冻结晶，形成冷冻母液和十水碳酸钠浆液。十水碳酸钠浆液依次经过第二增稠器32进行增稠和晶体成长处理、第二离心机33的离心分离后，得到的十水碳酸钠浆液。再将十水碳酸钠浆液输送至热熔槽34内进行热熔处理，获得一水碳酸钠浆液。
热熔槽34还连接第一增稠器22，以将其中热熔后的一水碳酸钠浆液输送至第一增稠器22，再进行增稠、离心和干燥处理，形成一水碳酸钠产品盐。
氯化钠蒸发结晶装置40接收来自冷冻结晶罐31的冷冻母液，对冷冻母液氯化钠提取。氯化钠蒸发结晶装置40可包括依次连接的氯化钠蒸发结晶罐41、第三增稠器42、第三离心机43和第三干燥机44。氯化钠蒸发结晶罐41连接冷冻结晶罐31，接收来自冷冻结晶罐31的冷冻母液。
冷冻母液优选先经过预热处理，再在氯化钠蒸发结晶罐41内经25℃-40℃的蒸发结晶，获得氯化钠母液和氯化钠浆液。氯化钠浆液再依次经过第三增稠器42的增稠和晶体成长处理、第三离心机43的离心分离处理和第三干燥机44的干燥处理，获得氯化钠产品盐。
为了实现对冷冻母液的预热处理，十水碳酸钠冷冻结晶装置30还可包括连接在冷冻结晶罐31和氯化钠蒸发结晶罐41之间的第二预热器35，冷冻结晶罐31输出的冷冻母液经第二预热器35进行预热处理后再进入氯化钠蒸发结晶罐41。
根据需要，氯化钠蒸发结晶装置40还可包括第二包装机45，对干燥获得的氯化钠产品盐进行包装。
杂盐干化装置50连接氯化钠蒸发结晶装置40的氯化钠蒸发结晶罐41，接收部分或全部的氯化钠母液，对氯化钠母液再进行干化处理，获得成分较杂的混盐。
作为优选，氯化钠蒸发结晶装置40还连接蒸发原水池11，以将大部分的氯化钠母液回流至蒸发原水池11，小部分送至杂盐干化装置50进行干化处理。
杂盐干化装置50可包括滚筒干燥机或耙式干燥机。
结合图1、2，本发明的高碱度浓盐水零排放处理方法，采用上述的高碱度浓盐水零排放处理系统实现，该高碱度浓盐水零排放处理方法可包括以下步骤：
S1、依次对浓盐水进行预热处理和蒸发浓缩处理，获得高浓度碳酸钠及氯化钠的浓缩液。
该步骤S1在蒸发浓缩装置10中进行。在蒸发浓缩装置10中，浓盐水先存储在蒸发原水池11内，浓盐水从蒸发原水池11输送至第一预热器12，在其中进行预热处理，预热后的浓盐水再输送至蒸发浓缩单元13进行蒸发浓缩处理，获得高浓度碳酸钠及氯化钠的浓缩液。该浓缩液中溶解性固体(TDS)不小于220000mg/L。
S2、对浓缩液进行一水碳酸钠蒸发结晶处理，得到一水碳酸钠母液和一水碳酸钠产品盐。
步骤S1获得的浓缩液输送至一水碳酸钠蒸发结晶装置20。在一水碳酸钠蒸发结晶装置20内，浓缩液在一水碳酸钠蒸发结晶罐21内经90℃-100℃的蒸发结晶处理，形成一水碳酸钠母液和一水碳酸钠浆液；一水碳酸钠浆液再依次经过第一增稠器22的增稠处理、第一离心机23的离心处理和第一干燥机24的干燥处理，获得一水碳酸钠产品盐。
一水碳酸钠产品盐可再经过第一包装机25进行包装。
S3、对一水碳酸钠母液进行冷冻结晶处理和热熔处理，得到冷冻母液和热熔后的一水碳酸钠浆液。
具体地，一水碳酸钠母液从一水碳酸钠蒸发结晶罐21被输送至十水碳酸钠冷冻结晶装置30。十水碳酸钠冷冻结晶装置30的冷冻结晶罐31接收来自一水碳酸钠蒸发结晶罐21的一水碳酸钠母液，一水碳酸钠母液在-2℃-0℃下冷冻结晶，形成冷冻母液和十水碳酸钠浆液。十水碳酸钠浆液依次经过第二增稠器32进行增稠和晶体成长处理、第二离心机33的离心分离后，得到的十水碳酸钠浆液。再将十水碳酸钠浆液输送至热熔槽34内进行热熔处理，获得一水碳酸钠浆液。
将热熔后的一水碳酸钠浆液再输送至第一增稠器22，以再依次进行增稠、离心和干燥处理，形成一水碳酸钠产品盐。
S4、对冷冻母液进行氯化钠蒸发结晶处理，获得氯化钠母液和氯化钠产品盐。
其中，氯化钠蒸发结晶装置40接收来自冷冻结晶罐31的冷冻母液。冷冻母液在氯化钠蒸发结晶装置40的氯化钠蒸发结晶罐41内经25℃-40℃的蒸发结晶，获得氯化钠母液和氯化钠浆液。氯化钠浆液再依次经过第三增稠器42的增稠和晶体成长处理、第三离心机43的离心分离处理和第三干燥机44的干燥处理，获得氯化钠产品盐。氯化钠产品盐可再经过第二包装机45进行包装。
冷冻母液在进入氯化钠蒸发结晶罐41前，先经过第二预热器35进行预热处理。
S5、将部分或全部步骤S4获得的氯化钠母液进行干化处理，获得混盐。
优选地，将少量氯化钠母液进行干化处理，大部分氯化钠母液回至蒸发原水池11。干化处理由杂盐干化装置50实现，该杂盐干化装置50可包括滚筒干燥机或耙式干燥机。
综上，浓盐水通过上述的处理系统或方法处理后，能够实现浓盐水的回收利用，并得到符合国家标准的一水碳酸钠和氯化钠，不仅极大提高了废水的水回收率，保护了环境，而且使结晶盐得到资源化利用，从而真正实现了浓盐水的零排放目标。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (10)
1.一种高碱度浓盐水零排放处理方法，用于碳酸钠及氯化钠型浓盐水的零排放处理，其特征在于，所述高碱度浓盐水零排放处理方法包括以下步骤：
S1、依次对浓盐水进行预热处理和蒸发浓缩处理，获得浓缩液；
S2、对浓缩液进行一水碳酸钠蒸发结晶处理，得到一水碳酸钠母液和一水碳酸钠产品盐；
S3、对一水碳酸钠母液进行冷冻结晶处理和热熔处理，得到冷冻母液和热熔后的一水碳酸钠浆液；
S4、对冷冻母液进行氯化钠蒸发结晶处理，获得氯化钠母液和氯化钠产品盐。
2.根据权利要求1所述的高碱度浓盐水零排放处理方法，其特征在于，步骤S2包括：将浓缩液进行蒸发结晶处理以得到一水碳酸钠浆液，再将该一水碳酸钠浆液依次进行增稠、离心和干燥处理，获得一水碳酸钠产品盐。
3.根据权利要求1所述的高碱度浓盐水零排放处理方法，其特征在于，步骤S3包括：将一水碳酸钠母液进行冷冻结晶处理以得到十水碳酸钠浆液和冷冻母液，将十水碳酸钠浆液依次进行增稠、离心和热熔处理，获得一水碳酸钠浆液。
4.根据权利要求3所述的高碱度浓盐水零排放处理方法，其特征在于，步骤S3还包括：将热熔后的一水碳酸钠浆液依次进行增稠、离心和干燥处理，获得一水碳酸钠产品盐。
5.根据权利要求1所述的高碱度浓盐水零排放处理方法，其特征在于，步骤S4包括：将冷冻母液先经过预热、蒸发结晶获得氯化钠母液和氯化钠浆液，再将氯化钠浆液依次进行增稠、离心和干燥处理，获得氯化钠产品盐。
6.根据权利要求1-5任一项所述的高碱度浓盐水零排放处理方法，其特征在于，所述高碱度浓盐水零排放处理方法还包括以下步骤：
S5、将部分或全部步骤S4获得的氯化钠母液进行干化处理，获得混盐。
7.一种高碱度浓盐水零排放处理系统，用于碳酸钠及氯化钠型浓盐水的零排放处理，其特征在于，所述高碱度浓盐水零排放处理系统包括对浓盐水进行预热浓缩处理的蒸发浓缩装置、对浓缩液进行一水碳酸钠提取的一水碳酸钠蒸发结晶装置、对所述一水碳酸钠蒸发结晶装置产出的母液进行冷冻结晶和热熔处理的十水碳酸钠冷冻结晶装置、对所述十水碳酸钠冷冻结晶装置产出的冷冻母液进行氯化钠提取的氯化钠蒸发结晶装置；
所述蒸发浓缩装置、一水碳酸钠蒸发结晶装置、十水碳酸钠冷冻结晶装置和氯化钠蒸发结晶装置依次连接。
8.根据权利要求7所述的高碱度浓盐水零排放处理系统，其特征在于，所述蒸发浓缩装置包括依次连接的蒸发原水池、第一预热器和蒸发浓缩单元；所述蒸发浓缩单元连接所述一水碳酸钠蒸发结晶装置；
所述一水碳酸钠蒸发结晶装置包括依次连接的一水碳酸钠蒸发结晶罐、第一增稠器、第一离心机和第一干燥机；所述一水碳酸钠蒸发结晶罐连接所述蒸发浓缩装置，接收来自所述蒸发浓缩装置的浓缩液。
9.根据权利要求8所述的高碱度浓盐水零排放处理系统，其特征在于，所述十水碳酸钠冷冻结晶装置包括依次连接的冷冻结晶罐、第二增稠器、第二离心机和热熔槽；所述冷冻结晶罐连接所述一水碳酸钠蒸发结晶罐，接收来自所述一水碳酸钠蒸发结晶罐的母液；
所述氯化钠蒸发结晶装置包括依次连接的氯化钠蒸发结晶罐、第三增稠器、第三离心机和第三干燥机；所述氯化钠蒸发结晶罐连接所述冷冻结晶罐，接收来自所述冷冻结晶罐的冷冻母液。
10.根据权利要求7-9任一项所述的高碱度浓盐水零排放处理系统，其特征在于，所述高碱度浓盐水零排放处理系统还包括对所述氯化钠蒸发结晶装置产出的母液进行干化处理的杂盐干化装置；所述杂盐干化装置连接所述氯化钠蒸发结晶装置。
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