CN112979036A - 一种废碱液资源化处理系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明一种废碱液资源化处理系统及方法涉及化工废水处理技术领域，具体涉及到一种废碱液资源化处理系统及方法，包括通过管路依次连接的调节均质池、氧化系统、沉降过滤系统、三效蒸发系统及结晶精制系统。氧化系统包括依次相连的一级氧化装置、二级氧化装置及三级氧化装置；所述一级氧化装置与调节均质池相连，一级氧化装置和调节均质池之间的管路上设置有催化剂加入口，三级氧化装置与沉降过滤装置相连；本发明通过铁系催化剂和空气氧化，并结合空气通入量使得硫化物的转化率可达到97%以上，处理过程中不添加其他药剂，不进行pH值的调节，节约药剂使用量，降低处理成本。
Description
技术领域
本发明涉及化工废水处理技术领域，具体涉及到一种废碱液资源化处理系统及方法。
背景技术
煤化工和石油化工中的烯烃生产装置在产品气精制生产过程中产生的废碱液，其排放量大，废碱液中除了Na2CO3、NaOH外还含有大量的Na2S、有机物等，废碱液成分复杂并对环境存在很大的危害，需要对其进行处理，简单处理成本高，副产物危害大。
目前，部分企业采用焚烧法、湿式氧化方法等对废碱液进行处理，如中国专利CN101143746 A公开了一种含硫废碱液的处理方法，采用负载型酞菁钴催化氧化处理废碱液可以有较好的脱硫效果，氧化产物是Na2S2O3，但未进行深度资源化处理；CN 109592775 A公开的废碱液的湿式空气氧化处理方法中氧化反应温度为180℃，压力为2.6-2.8MPa，虽然可以获得较好的处理效果，但是高温高压氧化法安全要求高，操作难度大，而低温氧化氧化不彻底，因此，一种经济、高效、易于操作的废碱液的处理方法，是当前急需解决的技术难题。其他的处理方法也都没有实现后续的硫代硫酸钠的资源化和pH调节剂的资源化。
发明内容
为了解决目前废碱液处理困难和成本高缺点，本发明提供一种经济、高效、操作简单的废碱液资源化的处理系统及方法，去除废碱液中高浓度的COD及硫化钠，产出硫代硫酸钠和pH调节剂。
本发明一种废碱液资源化处理系统，包括通过管路依次连接的调节均质池、氧化系统、沉降过滤系统、三效蒸发系统及结晶精制系统。
优选地，氧化系统包括依次相连的一级氧化装置、二级氧化装置及三级氧化装置；
所述一级氧化装置与调节均质池相连，一级氧化装置和调节均质池之间的管路上设置有催化剂加入口，三级氧化装置与沉降过滤装置相连；
所述一级氧化装置、二级氧化装置及三级氧化装置上均设置有空气通入口。
优选地，一级氧化装置、二级氧化装置及三级氧化装置均为曝气氧化装置。
优选地，三效蒸发系统包括依次相连的第一效蒸发器、第二效蒸发器及第三效蒸发器，所述第一效蒸发器上部与沉降过滤系统相连，第一效蒸发器的底部与第二蒸发器上部相连，第二蒸发器底部与第三效蒸发器上部相连，第三效蒸发器底部与结晶精制系统相连；
所述第一效蒸发器、第二效蒸发器及第三效蒸发器下部均设置有凝液出口。
优选地，结晶精制系统包括相连的结晶器和离心机，所述离心机上设置有液体出口和固体出口，所述离心机的固体出口连接有重结晶精制装置，离心机的液体出口连接有分离塔，所述分离塔上设置有萃取液出口和分离液出口，所述萃取液出口通过管路与结晶器相连，分离液出口上连接有精制单元。
优选地，重结晶精制装置为硫代硫酸钠重结晶装置。
优选地，精制单元为碱液精制装置。
优选地，沉降过滤系统为相连的沉降池和过滤池，所述沉降池与三级氧化装置相连，过滤池与第一效蒸发器相连，沉降池和过滤池底部均设置有污泥排放口。
一种废碱液资源化处理方法，一种废碱液资源化处理系统进行废碱液处理，包括以下步骤：
（1）将废碱液打入调节均质池，进行水质均化；
（2）调节均质池的产水通过管路进入氧化系统，并从催化剂加入口添加铁锰系催化剂，在氧化系统中通入氧化需要的空气，具体通入空气量为：在一级氧化装置通入废碱液中硫化物氧化为硫代硫酸根所需空气总量的70%，在二级氧化装置通入废碱液中硫化物氧化为硫代硫酸根所需空气总量的30%，在三级氧化装置通入废碱液中硫化物氧化为硫代硫酸根所需空气总量的10%，催化剂的加量为废碱液总重量3-5‰，控制反应温度为50-60℃；
（3）氧化系统处理后的水依次进入沉降池和过滤池，并在沉降池中停留时间30-35h，沉降池底部设有污泥排放口，经过压滤后清液进入过滤池，过滤的精度控制在微米级别，防止后续的三效蒸发系统堵塞和后续产品纯度，沉降产生的污泥和过滤产生的污泥输排出后另行处理；
（4）经过滤池处理后的水进入三效蒸发系统进行浓缩处理，三效蒸发系统所产生的凝液进入中水回用或再生水单元再利用；
（5）经三效蒸发系统浓缩后的水进入结晶精制系统的结晶器中，结晶器内的温度控制在40±5℃，结晶器中添加有溶剂，离心机产出的固相经过重结晶精制装置后转化为产品硫代硫酸钠，分离塔进行有机溶剂解析时控制底相不含有有机溶剂，有机溶剂分离出来后再返回结晶器，并根据需要进行适当的补充有机溶剂；
三效蒸发系统采用强制循环模式，第三效蒸发器在饱和结晶时出料。
本发明通过铁系催化剂和空气氧化，并结合空气通入量使得硫化物的转化率可达到97%以上，处理过程中不添加其他药剂，不进行pH值的调节，节约药剂使用量，降低处理成本。
本发明三效蒸发系统和常用的蒸发出盐不同，只是进行浓缩到饱和点，对结垢堵塞和能耗的降低有很大的帮助，对于降低运行成本有较大的贡献。萃取结晶能够较好的保证硫代硫酸钠产品的纯度，经过后续的分离，产出了pH调节剂，具有使用价值。
本发明具有操作简单、处理效果好、运行成本低。
附图说明
图1为本发明结构示意图。
附图说明：1-废碱液，2-调节均质池，3-一级氧化装置，4-二级氧化装置，5-三级氧化装置，6-沉降池，7-过滤池，8-第一效蒸发器，9-第二效蒸发器，10-第三效蒸发器，11-结晶器，12-离心机，13-重结晶精制装置，14-离心机母液，15-分离塔，16-精制单元，17-氧化系统，18-沉降过滤系统，19-三效蒸发系统，20-结晶精制系统，21-催化剂加入口，22-空气通入口，23-凝液出口，25-污泥排放口。
具体实施方式
本发明一种废碱液资源化处理系统，包括通过管路依次连接的调节均质池2、氧化系统17、沉降过滤系统18、三效蒸发系统19及结晶精制系统20。
氧化系统17包括依次相连的一级氧化装置3、二级氧化装置4及三级氧化装置5；
所述一级氧化装置3与调节均质池2相连，一级氧化装置3和调节均质池2之间的管路上设置有催化剂加入口21，三级氧化装置5与沉降过滤装置相连；
所述一级氧化装置3、二级氧化装置4及三级氧化装置5上均设置有空气通入口22。
优选地，一级氧化装置3、二级氧化装置4及三级氧化装置5均为曝气氧化装置。
三效蒸发系统19包括依次相连的第一效蒸发器8、第二效蒸发器9及第三效蒸发器10，所述第一效蒸发器8上部与沉降过滤系统18相连，第一效蒸发器8的底部与第二蒸发器上部相连，第二蒸发器底部与第三效蒸发器10上部相连，第三效蒸发器10底部与结晶精制系统20相连；
所述第一效蒸发器8、第二效蒸发器9及第三效蒸发器10下部均设置有凝液出口23。
结晶精制系统20包括相连的结晶器11和离心机12，所述离心机12上设置有液体出口和固体出口，所述离心机12的固体出口连接有重结晶精制装置13，离心机12的液体出口连接有分离塔15，所述分离塔15上设置有萃取液出口和分离液出口，所述萃取液出口通过管路与结晶器11相连，分离液出口上连接有精制单元16。
重结晶精制装置13为硫代硫酸钠重结晶装置。
精制单元16为碱液精制装置。在结晶器11中加入有机溶剂，结晶后的固体为硫代硫酸钠，通过离心机12进行固液分离，分离的硫代硫酸钠经过重结晶精制装置13后转化为产品硫代硫酸钠。离心机12产生的母液经过分离塔15进行加热将有机溶剂脱出，有机溶剂作为萃取剂返回结晶器11，保证有机溶剂重复利用。分离后的母液主成分为氢氧化钠，经过精致后转化为可以在水处理行业应用的pH调节剂。
沉降过滤系统18为相连的沉降池6和过滤池7，所述沉降池6与三级氧化装置5相连，过滤池7与第一效蒸发器8相连，沉降池6和过滤池7底部均设置有污泥排放口25。沉降过滤系统18不调节pH值只发挥沉降和过滤的作用，去除掉催化剂产生的沉淀和胶体，充分保留废碱液中的氢氧化钠，系统产生的污泥输送至大污水进行处理。
废碱液1的处理产物仅为硫代硫酸钠，pH调节剂；回用水和沉降的污泥返回前置装置使用；处理过程中不进行酸碱pH值的调节，节约了大量的处理药剂。
一种废碱液资源化处理方法，一种废碱液资源化处理系统进行废碱液处理，包括以下步骤：
（1）将废碱液1打入调节均质池2，进行水质均化；
（2）调节均质池2的产水通过管路进入氧化系统17，并从催化剂加入口21添加铁锰系催化剂，在氧化系统17中通入氧化需要的空气，具体通入空气量为：在一级氧化装置3通入废碱液中硫化物氧化为硫代硫酸根所需空气总量的70%，在二级氧化装置4通入废碱液中硫化物氧化为硫代硫酸根所需空气总量的30%，在三级氧化装置5通入废碱液中硫化物氧化为硫代硫酸根所需空气总量的10%，催化剂的加量为废碱液总重量3-5‰，控制反应温度为50-60℃；使用的催化剂为铁系催化剂，在碱性条件下将硫化钠进行控制氧化，将氧化产物控制为硫代硫酸钠；硫化物转化为硫代硫酸根的效率达到97%。
（3）氧化系统17处理后的水依次进入沉降池6和过滤池7，并在沉降池6中停留时间30-35h，沉降池6底部设有污泥排放口25，经过压滤后清液进入过滤池7，过滤的精度控制在微米级别，防止后续的三效蒸发系统19堵塞和后续产品纯度，沉降产生的污泥和过滤产生的污泥输排出后另行处理；
（4）经过滤池7处理后的水进入三效蒸发系统19进行浓缩处理，三效蒸发系统19所产生的凝液进入中水回用或再生水单元再利用；
（5）经三效蒸发系统19浓缩后的水进入结晶精制系统20的结晶器11中，结晶器11内的温度控制在40±5℃，结晶器11中添加有溶剂，离心机12产出的固相经过重结晶精制装置13后转化为产品硫代硫酸钠，分离塔15进行有机溶剂解析时控制底相不含有有机溶剂，有机溶剂分离出来后再返回结晶器11，并根据需要进行适当的补充有机溶剂；
三效蒸发系统19采用强制循环模式，第三效蒸发器10在饱和结晶时出料。
废碱液的水质情况为：pH为11-13，TDS＜35000mg/L，无机盐类主要为Na2CO3、NaOH、Na2S，其中S2-＝6000-8000mg/L，还包括COD，COD＞10000mg/L。
实施例一
某化工厂DMTO和DCC装置产生的废碱液1，其中：硫化物含量5500 mg/L，化学需氧量COD含量达10000mg/L以上。
采用本发明废碱液的处理方法，包括以下步骤：
（1）将废碱液1打入调节池，进行水质均化。
（2）调节均质池2的产水通过管路进入氧化系统17，氧化系统17只添加铁锰系催化剂，在氧化系统17中通入氧化需要的空气，在一级氧化装置3通入废碱液中硫化物氧化为硫代硫酸根所需空气总量的70%，在二级氧化装置4通入废碱液中硫化物氧化为硫代硫酸根所需空气总量的30%，在三级氧化装置5通入废碱液中硫化物氧化为硫代硫酸根所需空气总量的10%，催化剂的加量为3-5‰，控制反应温度为50-60℃，硫化物转化为硫代硫酸根的效率达到97%；
（3）氧化系统17处理后的水依次进入沉降池6和过滤池7，并在沉降池6中停留时间30-35h，沉降池6底部设有污泥排放口25，经过压滤后清液进入过滤池7，过滤的精度控制在微米级别，防止后续的三效蒸发系统19堵塞和后续产品纯度，沉降产生的污泥和过滤产生的污泥输排出后另行处理；
（4）经过滤池7处理后的水进入三效蒸发系统19进行浓缩处理，三效蒸发系统19所产生的凝液进入中水回用或再生水单元再利用；
（5）经三效蒸发系统19浓缩后的水进入结晶精制系统20的结晶器11中，结晶器11是通过加入溶剂和降温两种措施实现，结晶器11内的温度控制在40±5℃，结晶器11中添加有溶剂，溶剂的加入量控制硫代硫酸钠的结晶率为97%，离心机12产出的固相经过重结晶精制装置13后转化为产品硫代硫酸钠，离心机12产出的固相经过重结晶精制装置13的纯度达到≥98%，离心机12产出的离心机母液14进入分离塔15中，分离塔15进行有机溶剂解析时控制底相不含有有机溶剂，有机溶剂分离出来后再返回结晶器11，溶剂分离出来后整个循环有将近5%的损耗，根据需要进行适当的补充有机溶剂。
Claims (9)
1.一种废碱液资源化处理系统，其特征在于，包括通过管路依次连接的调节均质池（2）、氧化系统（17）、沉降过滤系统（18）、三效蒸发系统（19）及结晶精制系统（20）。
2.如权利要求1所述一种废碱液资源化处理系统，其特征在于，所述氧化系统（17）包括依次相连的一级氧化装置（3）、二级氧化装置（4）及三级氧化装置（5）；
所述一级氧化装置（3）与调节均质池（2）相连，一级氧化装置（3）和调节均质池（2）之间的管路上设置有催化剂加入口（21），三级氧化装置（5）与沉降过滤装置相连；
所述一级氧化装置（3）、二级氧化装置（4）及三级氧化装置（5）上均设置有空气通入口（22）。
3.如权利要求2所述一种废碱液资源化处理系统，其特征在于，所述一级氧化装置（3）、二级氧化装置（4）及三级氧化装置（5）均为曝气氧化装置。
4.如权利要求3所述一种废碱液资源化处理系统，其特征在于，所述三效蒸发系统（19）包括依次相连的第一效蒸发器（8）、第二效蒸发器（9）及第三效蒸发器（10），所述第一效蒸发器（8）上部与沉降过滤系统（18）相连，第一效蒸发器（8）的底部与第二蒸发器上部相连，第二蒸发器底部与第三效蒸发器（10）上部相连，第三效蒸发器（10）底部与结晶精制系统（20）相连；
所述第一效蒸发器（8）、第二效蒸发器（9）及第三效蒸发器（10）下部均设置有凝液出口（23）。
5.如权利要求4所述一种废碱液资源化处理系统，其特征在于，所述结晶精制系统（20）包括相连的结晶器（11）和离心机（12），所述离心机（12）上设置有液体出口和固体出口，所述离心机（12）的固体出口连接有重结晶精制装置（13），离心机（12）的液体出口连接有分离塔（15），所述分离塔（15）上设置有萃取液出口和分离液出口，所述萃取液出口通过管路与结晶器（11）相连，分离液出口上连接有精制单元（16）。
6.如权利要求5所述一种废碱液资源化处理系统，其特征在于，所述重结晶精制装置（13）为硫代硫酸钠重结晶装置。
7.如权利要求6所述一种废碱液资源化处理系统，其特征在于，所述精制单元（16）为碱液精制装置。
8.如权利要求5所述一种废碱液资源化处理系统，其特征在于，所述沉降过滤系统（18）为相连的沉降池（6）和过滤池（7），所述沉降池（6）与三级氧化装置（5）相连，过滤池（7）与第一效蒸发器（8）相连，沉降池（6）和过滤池（7）底部均设置有污泥排放口（25）。
9.一种废碱液资源化处理方法，利用如权利要求8所述一种废碱液资源化处理系统进行废碱液处理，其特征在于，包括以下步骤：
（1）将废碱液打入调节均质池（2），进行水质均化；
（2）调节均质池（2）的产水通过管路进入氧化系统（17），并从催化剂加入口（21）添加铁锰系催化剂，在氧化系统（17）中通入氧化需要的空气，具体通入空气量为：在一级氧化装置（3）通入废碱液中硫化物氧化为硫代硫酸根所需空气总量的70%，在二级氧化装置（4）通入废碱液中硫化物氧化为硫代硫酸根所需空气总量的30%，在三级氧化装置（5）通入废碱液中硫化物氧化为硫代硫酸根所需空气总量的10%，催化剂的加量为废碱液总重量3-5‰，控制反应温度为50-60℃；
（3）氧化系统（17）处理后的水依次进入沉降池（6）和过滤池（7），并在沉降池（6）中停留时间30-35h，沉降池（6）底部设有污泥排放口（25），经过压滤后清液进入过滤池（7），过滤的精度控制在微米级别，防止后续的三效蒸发系统（19）堵塞和后续产品纯度，沉降产生的污泥和过滤产生的污泥输排出后另行处理；
（4）经过滤池（7）处理后的水进入三效蒸发系统（19）进行浓缩处理，三效蒸发系统（19）所产生的凝液进入中水回用或再生水单元再利用；
（5）经三效蒸发系统（19）浓缩后的水进入结晶精制系统（20）的结晶器（11）中，结晶器（11）内的温度控制在40±5℃，结晶器（11）中添加有溶剂，离心机（12）产出的固相经过重结晶精制装置（13）后转化为产品硫代硫酸钠，分离塔（15）进行有机溶剂解析时控制底相不含有有机溶剂，有机溶剂分离出来后再返回结晶器（11），并根据需要进行适当的补充有机溶剂；
三效蒸发系统（19）采用强制循环模式，第三效蒸发器（10）在饱和结晶时出料。
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