CN112759165A - 矿井浓盐水零排放处理方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种矿井浓盐水零排放处理方法及系统，矿井浓盐水零排放处理方法包括以下步骤：S1、先对矿井浓盐水进行一级过滤除杂处理，再进行一级反渗透浓缩；S2、将一级反渗透浓水进行化学软化处理；S3、将软化产水进行二级过滤除杂处理，再进行二级反渗透浓缩；S4、将二级反渗透浓水进行微滤处理；S5、将微滤产水进行蒸发浓缩处理；S6、对浓缩液进行硫酸钠结晶处理，将硝浆依次进行增稠、离心和干燥，获得硫酸钠；S7、将步骤S6中硫酸钠结晶处理后的饱和母液进行氯化钠结晶处理，将盐浆依次进行增稠、离心和干燥，获得氯化钠。本发明极大提高了生产废水的水回收率，保护了环境，结晶盐得到资源化利用，真正实现了矿井浓盐水的零排放目标。

Description

矿井浓盐水零排放处理方法及系统
技术领域
本发明涉及废水处理技术领域，尤其涉及一种矿井浓盐水零排放处理方法及系统。
背景技术
矿井水是在煤炭生产过程中排放的地下废水，其中含有大量的煤粉、岩粉等悬浮物，且具有较高的矿化度。目前矿井水中的绝大部分直接排放，仅少部分经简单处理后用于洗煤水，其直接排放造成了当地土地板结和盐碱化，污染了矿区周边水源和生态环境，严重制约了矿山的正常生产。因此，实现矿井水的净化利用是防止矿井水污染矿区水源和环境的重要途径，是保证煤炭工业健康发展的必然选择。
目前针对矿井水的处理常采用沉淀、混凝沉淀、混凝沉淀过滤等技术，但是以混凝沉淀为基础的工艺仅能对废水中的钙镁离子、悬浮物等杂质进行去除，无法有效对废水中的盐分进行处理，尤其是高矿化度矿井水中含有大量的硫酸根离子。为了提高矿井水的回收利用率，部分企业采用了反渗透或电渗析等技术，对混凝沉淀的产水进一步浓缩处理，能够使产水中的含盐量有效降低，大量减小了外排水量。然而，经过反渗透或电渗析浓缩处理后的矿井水只能回收70％-80％，仍会有20％的高含盐废水难以进行处理。
针对高含盐废水的处理，现今国内外采用的再浓缩单元和蒸发结晶单元处理工艺，未能区别对待或综合考虑各行业废水、各个废水工序段中不同污染物的降解规律，未能基于达标要求确定出合理的设计参数，从而普遍存在运行成本高，结晶盐多为混盐，品质低而无法资源化利用的缺陷。因此，目前在矿井水的处理项目中，未能真正实现矿区开采废水的零排放和结晶盐的资源化利用。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，提供一种实现矿井浓盐水的零排放处理及结晶盐的资源化利用的矿井浓盐水零排放处理方法及矿井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：提供一种矿井浓盐水零排放处理方法，包括以下步骤：
S1、先对矿井浓盐水进行一级过滤除杂处理，再进行一级反渗透浓缩，得到一级反渗透产水和一级反渗透浓水；
S2、将所述一级反渗透浓水进行化学软化处理，得到软化产水；
S3、将所述软化产水进行二级过滤除杂处理，再进行二级反渗透浓缩，得到二级反渗透产水和二级反渗透浓水；
S4、将所述二级反渗透浓水进行微滤处理，去除其中的结垢离子，得到微滤产水；
S5、将所述微滤产水进行蒸发浓缩处理，得到浓缩液；
S6、对所述浓缩液进行硫酸钠结晶处理，得到含有硫酸钠颗粒的硝浆和饱和母液，将硝浆依次进行增稠、离心和干燥，获得硫酸钠；
S7、将步骤S6中硫酸钠结晶处理后的饱和母液进行氯化钠结晶处理，得到含有氯化钠颗粒的盐浆和饱和母液，将盐浆依次进行增稠、离心和干燥，获得氯化钠。
优选地，步骤S2包括：向所述一级反渗透浓水中加入氧化钙、氧化镁、氢氧化钙、氢氧化钠、碳酸钠、絮凝剂和次氯酸钠中的一种或多种，调节pH值至10-12；再进行沉淀、过滤和分离，去除所述一级反渗透浓水中的钙、镁、氟、硅、悬浮物、碱度污染物。
优选地，步骤S6中，硫酸钠结晶处理时，温度控制在100℃-110℃；获得的硫酸钠为纯度97％以上；
步骤S7中，氯化钠结晶处理时，温度控制在50℃-70℃；获得的氯化钠的纯度为97％以上。
优选地，所述矿井浓盐水零排放处理方法还包括以下步骤：
S8、将部分或全部步骤S7获得的饱和母液进行干化处理，获得混盐。
本发明还提供一种矿井浓盐水零排放处理系统，包括接收并存储矿井浓盐水的调节池、对矿井浓盐水进行一级过滤除杂处理的一级过滤除杂装置、对矿井浓盐水进行浓缩减量的一级反渗透浓缩装置、对一级反渗透浓水进行化学软化处理的高效澄清池、对软化产水进行二级过滤除杂处理的二级过滤除杂装置、对软化产水进行浓缩减量的二级反渗透浓缩装置、对二级反渗透浓水进行微滤处理的管式微滤装置、对微滤产水进行蒸发浓缩处理的降膜蒸发装置、依次对浓缩液进行结晶处理的硫酸钠结晶装置和氯化钠结晶装置；
所述调节池、一级过滤除杂装置、一级反渗透浓缩装置、高效澄清池、二级过滤除杂装置、二级反渗透浓缩装置、管式微滤装置、降膜蒸发装置、硫酸钠结晶装置和氯化钠结晶装置依次连接。
优选地，所述一级过滤除杂装置包括依次连接的自冲洗过滤器、保安过滤器和超滤膜组。
优选地，所述二级过滤除杂装置包括多介质过滤器、保安过滤器、超滤膜组和离子交换单元。
优选地，所述硫酸钠结晶装置包括依次连接的硫酸钠结晶罐、第一增稠器、第一离心机以及第一干燥器。
优选地，所述氯化钠结晶装置包括依次连接的氯化钠结晶罐、第二增稠器、第二离心机以及第二干燥器。
优选地，所述矿井浓盐水零排放处理系统还包括连接在所述调节池和一级过滤除杂装置之间的第一水泵、连接在所述高效澄清池和二级过滤除杂装置之间的第二水泵。
优选地，所述矿井浓盐水零排放处理系统还包括对所述氯化钠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结晶装置。
优选地，所述杂盐干化装置包括滚筒干燥机或耙式干燥机。
本发明的有益效果：通过对矿井浓盐水进行过滤除杂、反渗透浓缩、软化、微滤、蒸发浓缩、加热蒸发析硫酸钠和降温析出氯化钠处理后，使矿井水的水资源回收利用率达到98％以上，并得到了符合国家标准的工业盐，不仅极大提高了生产废水的水回收率，保护了环境，而且使结晶盐得到资源化利用，从而真正实现了矿井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矿井浓盐水零排放处理方法的流程图；
图2是本发明一实施例的矿井浓盐水零排放处理系统的连接框图。
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，本发明一实施例的矿井浓盐水零排放处理方法，包括以下步骤：
S1、先对矿井浓盐水进行一级过滤除杂处理，再进行一级反渗透浓缩，得到一级反渗透产水和一级反渗透浓水。
其中，矿井浓盐水预先存储在调节池内，再将调节池内的矿井浓盐水输出以进行一级过滤除杂处理，去除其中的悬浮物、油类等物质。
经一级过滤除杂处理后的矿井浓盐水再进行一级反渗透浓缩，得到一级反渗透产水和一级反渗透浓水。一级反渗透产水可直接达标回用。
在一级反渗透浓缩处理中，回收率控制在50％以上。
S2、将一级反渗透浓水进行化学软化处理，得到软化产水。
具体地，该步骤S2包括：向一级反渗透浓水中加入氧化钙、氧化镁、氢氧化钙、氢氧化钠、碳酸钠、絮凝剂和次氯酸钠中的一种或多种，调节pH值至10-12；再进行沉淀、过滤和分离，去除一级反渗透浓水中的钙、镁、氟、硅、悬浮物、碱度污染物等。
S3、将软化产水进行二级过滤除杂处理，再进行二级反渗透浓缩，得到二级反渗透产水和二级反渗透浓水。
二级反渗透产水可直接达标回用。二级反渗透浓水液中TDS不小于50000mg/L。
S4、将二级反渗透浓水进行微滤处理，去除其中的结垢离子，得到微滤产水。
微滤处理采用管式微滤膜作为分离设备，对二级反渗透浓水进行沉淀、过滤和分离，去除其中富集的钙、镁和硅等的结垢离子。
S5、将微滤产水进行蒸发浓缩处理，得到浓缩液。
浓缩液中TDS含量大于220000mg/L。
S6、对浓缩液进行硫酸钠结晶处理，得到含有硫酸钠颗粒的硝浆和饱和母液，将硝浆依次进行增稠、离心和干燥，获得纯度97％以上的硫酸钠。
硫酸钠结晶处理时，温度控制在100℃-110℃。
获得的硫酸钠(无水硫酸钠)可再包装形成袋装硫酸钠。
S7、将步骤S6中硫酸钠结晶处理后的饱和母液进行氯化钠结晶处理，得到含有氯化钠颗粒的盐浆和饱和母液，将盐浆依次进行增稠、离心和干燥，获得纯度97％以上的氯化钠。
氯化钠结晶处理时，温度控制在50℃-70℃。得到的氯化钠可包装形成袋装氯化钠。
S8、将部分或全部步骤S7获得的饱和母液进行干化处理，获得混盐。
优选地，将大部分步骤S7获得的饱和母液再回流进行硫酸钠结晶处理，小部分的饱和母液再进行干化处理，得到混盐。
如图2所示，本发明一实施例的矿井浓盐水零排放处理系统，可用于实施上述的矿井浓盐水零排放处理方法。该矿井浓盐水零排放处理系统包括依次连接的调节池10、一级过滤除杂装置20、一级反渗透浓缩装置30、高效澄清池40、二级过滤除杂装置50、二级反渗透浓缩装置60、管式微滤装置70、降膜蒸发装置80、硫酸钠结晶装置90和氯化钠结晶装置100。
其中，调节池10用于接收并存储矿井浓盐水。一级过滤除杂装置20接收来自调节池10的矿井浓盐水，对矿井浓盐水进行一级过滤除杂处理，去除其中的悬浮物等物质。一级反渗透浓缩装置30接收来自一级过滤除杂装置20的矿井浓盐水，对矿井浓盐水进行浓缩减量，输出一级反渗透浓水和一级反渗透产水。高效澄清池40接收来自一级反渗透浓缩装置30的一级反渗透浓水，对一级反渗透浓水进行化学软化处理，去除其中的钙、镁、氟、硅、悬浮物、碱度污染物等，得到软化产水。二级过滤除杂装置50接收来自高效澄清池40的软化产水，对其进行二级过滤除杂处理。二级反渗透浓缩装置60对过滤除杂后的软化产水进行浓缩减量，输出二级反渗透产水和二级反渗透浓水。管式微滤装置70接收来自二级反渗透浓缩装置60的二级反渗透浓水，对其进行微滤处理，去除其中富集的钙、镁和硅等的结垢离子，输出微滤产水。降膜蒸发装置80对微滤产水进行蒸发浓缩处理，提高其中盐分浓度，输出浓缩液。硫酸钠结晶装置90和氯化钠结晶装置100依次对浓缩液进行结晶处理，分别析出硫酸钠和氯化钠。
本实施例中，调节池10和一级过滤除杂装置20之间连接有第一水泵110，提供动力将调节池10内的矿井浓盐水输送至一级过滤除杂装置20。一级过滤除杂装置20可包括依次连接的自冲洗过滤器、保安过滤器和超滤膜组；矿井浓盐水依次经过自冲洗过滤器、保安过滤器和超滤膜组的过滤处理。
一级反渗透浓缩装置30连接在一级过滤除杂装置20和高效澄清池40之间，对过滤除杂后的矿井浓盐水进行一级反渗透浓缩，实现减量。
高效澄清池40接收来自一级反渗透浓缩装置30的一级反渗透浓水。在高效澄清池40的池体内，通过往其中加入氧化钙、氧化镁、氢氧化钙、氢氧化钠、碳酸钠、絮凝剂和次氯酸钠等药剂中的一种或多种，调节pH值至10-12；再进行沉淀、过滤和分离，去除一级反渗透浓水中的钙、镁、氟、硅、悬浮物、碱度污染物等，得到软化产水。
高效澄清池40底部积聚的污泥可输出至污泥收集单元41进行后续处理。
根据需要，软化产水从高效澄清池40输出后可先存储在软化产水箱120内，再从软化产水箱120输送至二级过滤除杂装置50。软化产水箱120和二级过滤除杂装置50之间可连接第二水泵130，提供动力将软化产水提升泵入二级过滤除杂装置50。
二级过滤除杂装置50可包括依次连接的多介质过滤器、保安过滤器、超滤膜组和离子交换单元；软化产水依次经过多介质过滤器、保安过滤器、超滤膜组的过滤后再经过离子交换单元的离子交换处理。软化产水经二级过滤除杂装置50进行二级过滤除杂后，进入二级反渗透浓缩装置60进行二级反渗透浓缩，实现提浓减量，输出二级反渗透浓水至管式微滤装置70。
管式微滤装置70通过管式微滤膜对二级反渗透浓缩进行微滤处理，去除其中的结垢离子，输出微滤产水。管式微滤装置70底部排出的污泥可输出至污泥收集单元71进行后续处理。
降膜蒸发装置80接收来自管式微滤装置70的微滤产水，对其进行蒸发浓缩，输出浓缩水。
硫酸钠结晶装置90接收来自降膜蒸发装置80的浓缩水，对其进行硫酸钠结晶处理。该硫酸钠结晶装置90具体可包括依次连接的硫酸钠结晶罐91、第一增稠器92、第一离心机93以及第一干燥器94。硫酸钠结晶罐91接收来自降膜蒸发装置80的浓缩水，浓缩水在100℃-110℃下加热蒸发结晶，得到含有硫酸钠颗粒的硝浆和饱和母液。硝浆依次经过第一增稠器92进行增稠和晶体成长处理、第一离心机93的离心分离和第一干燥器94的干燥后，得到纯度97％以上的无水硫酸钠。
根据需要，硫酸钠结晶装置90还可包括连接第一干燥器94的第一包装机95，将干燥后的无水硫酸钠直接进行包装形成袋装硫酸钠。
氯化钠结晶装置100包括依次连接的氯化钠结晶罐101、第二增稠器102、第二离心机103以及第二干燥器104。氯化钠结晶罐101连接并接收来自硫酸钠结晶罐91中的饱和母液，饱和母液在50℃-70℃下进行蒸发结晶处理，得到含有氯化钠颗粒的盐浆和饱和母液。将盐浆依次经过第二增稠器102进行增稠和晶体成长处理、第二离心机103的离心分离和第二干燥器104的干燥后，得到纯度97％以上的氯化钠。根据需要，氯化钠结晶装置100还可包括连接第二干燥器104的第二包装机105，将干燥后的氯化钠直接进行包装形成袋装氯化钠。
进一步地，本发明的矿井浓盐水零排放处理系统还包括对氯化钠结晶装置100产出的母液进行干化处理的杂盐干化装置140。杂盐干化装置140连接氯化钠结晶装置100的氯化钠结晶罐101。
杂盐干化装置140包括滚筒干燥机或耙式干燥机。
作为优选，氯化钠结晶罐101还连接硫酸钠结晶罐91，以将大部分的母液回流至硫酸钠结晶罐91再进行处理，小部分送至杂盐干化装置140进行干化处理。
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)

1.一种矿井浓盐水零排放处理方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、先对矿井浓盐水进行一级过滤除杂处理，再进行一级反渗透浓缩，得到一级反渗透产水和一级反渗透浓水；
S2、将所述一级反渗透浓水进行化学软化处理，得到软化产水；
S3、将所述软化产水进行二级过滤除杂处理，再进行二级反渗透浓缩，得到二级反渗透产水和二级反渗透浓水；
S4、将所述二级反渗透浓水进行微滤处理，去除其中的结垢离子，得到微滤产水；
S5、将所述微滤产水进行蒸发浓缩处理，得到浓缩液；
S6、对所述浓缩液进行硫酸钠结晶处理，得到含有硫酸钠颗粒的硝浆和饱和母液，将硝浆依次进行增稠、离心和干燥，获得硫酸钠；
S7、将步骤S6中硫酸钠结晶处理后的饱和母液进行氯化钠结晶处理，得到含有氯化钠颗粒的盐浆和饱和母液，将盐浆依次进行增稠、离心和干燥，获得氯化钠。
2.根据权利要求1所述的矿井浓盐水零排放处理方法，其特征在于，步骤S2包括：向所述一级反渗透浓水中加入氧化钙、氧化镁、氢氧化钙、氢氧化钠、碳酸钠、絮凝剂和次氯酸钠中的一种或多种，调节pH值至10-12；再进行沉淀、过滤和分离，去除所述一级反渗透浓水中的钙、镁、氟、硅、悬浮物、碱度污染物。
3.根据权利要求1所述的矿井浓盐水零排放处理方法，其特征在于，步骤S6中，硫酸钠结晶处理时，温度控制在100℃-110℃；获得的硫酸钠为纯度97%以上；
步骤S7中，氯化钠结晶处理时，温度控制在50℃-70℃；获得的氯化钠的纯度为97%以上。
4.根据权利要求1-3任一项所述的矿井浓盐水零排放处理方法，其特征在于，所述矿井浓盐水零排放处理方法还包括以下步骤：
S8、将部分或全部步骤S7获得的饱和母液进行干化处理，获得混盐。
5.一种矿井浓盐水零排放处理系统，其特征在于，包括接收并存储矿井浓盐水的调节池、对矿井浓盐水进行一级过滤除杂处理的一级过滤除杂装置、对矿井浓盐水进行浓缩减量的一级反渗透浓缩装置、对一级反渗透浓水进行化学软化处理的高效澄清池、对软化产水进行二级过滤除杂处理的二级过滤除杂装置、对软化产水进行浓缩减量的二级反渗透浓缩装置、对二级反渗透浓水进行微滤处理的管式微滤装置、对微滤产水进行蒸发浓缩处理的降膜蒸发装置、依次对浓缩液进行结晶处理的硫酸钠结晶装置和氯化钠结晶装置；
所述调节池、一级过滤除杂装置、一级反渗透浓缩装置、高效澄清池、二级过滤除杂装置、二级反渗透浓缩装置、管式微滤装置、降膜蒸发装置、硫酸钠结晶装置和氯化钠结晶装置依次连接。
6.根据权利要求5所述的矿井浓盐水零排放处理系统，其特征在于，所述一级过滤除杂装置包括依次连接的自冲洗过滤器、保安过滤器和超滤膜组；
所述二级过滤除杂装置包括多介质过滤器、保安过滤器、超滤膜组和离子交换单元。
7.根据权利要求5所述的矿井浓盐水零排放处理系统，其特征在于，所述硫酸钠结晶装置包括依次连接的硫酸钠结晶罐、第一增稠器、第一离心机以及第一干燥器；
所述氯化钠结晶装置包括依次连接的氯化钠结晶罐、第二增稠器、第二离心机以及第二干燥器。
8.根据权利要求5所述的矿井浓盐水零排放处理系统，其特征在于，所述矿井浓盐水零排放处理系统还包括连接在所述调节池和一级过滤除杂装置之间的第一水泵、连接在所述高效澄清池和二级过滤除杂装置之间的第二水泵。
9.根据权利要求5-8任一项所述的矿井浓盐水零排放处理系统，其特征在于，所述矿井浓盐水零排放处理系统还包括对所述氯化钠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结晶装置。
10.根据权利要求9所述的矿井浓盐水零排放处理系统，其特征在于，所述杂盐干化装置包括滚筒干燥机或耙式干燥机。
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