CN115504615B - 一种针对高含盐废水的盐转化零排系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种针对高含盐废水的盐转化零排系统,系统包括用于对高含盐废水进行前序处理的前处理模块,NF分离模块将前处理模块处理后的高含盐废水进行溶质分离以获得高纯度的氯化钠和硫酸钠,盐转化模块可将氯化钠和硫酸钠分别转化为碳酸氢钠和铵盐;前处理模块、NF分离模块、盐转化模块的综合联用能够消除高含盐废水中非目标盐类物质、有机污染物及其它杂质对产品质量和工艺效能的影响,获得符合市场需求的高价值产品;固液回收处理模块能够对NF分离模块的处理母液进行部分回收利用并将剩余废料进行焚烧处理,实现处理过程中的废水废渣零排。
Description
技术领域
本发明涉及废水净化处理领域,尤其涉及煤化工高含盐废水的转化处理,具体为一种针对高含盐废水的盐转化零排系统。
背景技术
高含盐废水是指含有有机物且总含盐质量分数大于1%的或至少3.5%(质量浓度)的总溶解固体物(TDS)的废水。这种废水来源广泛,一类是化工、制药、石油、造纸、奶制品加工、食品罐装等多种工业生产过程中,会排放大量废水,水中不但含有很多高浓度的有机污染物,伴随着大量钙、钠、氯、硫酸根等离子。另一类是为了充分利用水资源,部分沿海城市直接利用海水作为工业生产用水或是冷却水。
高含盐废水会带来严重的污染并危害环境及生产。如果直接排入生态系统,可使生态系统的盐浓度升高、水质变差,从而影响生态系统中生物的正常生长或繁殖。在企业的生产运行中会对金属管道特别是蒸发设备造成腐蚀,且其产生的终端废水难以处理,会产生大量固废或危废。因此,去除含盐污水中的盐及有机污染物对环境造成的影响至关重要。
高含盐量有机废水的有机物根据生产过程不同,所含有机物的种类及化学性质差异较大,但所含盐类物质多为Cl-、SO42 -、Na+、Ca2 +等盐类物质。虽然这些离子都是微生物生长所必需的营养元素,在微生物的生长过程中起着促进酶反应、维持膜平衡和调节渗透压的重要作用,但离子浓度过高会对微生物产生抑制和毒害作用,因此,采用生物法进行处理,高浓度的盐类物质对微生物具有抑制作用,难以达到预期的净化效果。
现有高含盐废水处理工艺会产生大量与市场需求不匹配的杂盐,大量闲置杂盐也会造成资源浪费和固体废料的堆积。根据市场需求和工艺技术,煤化工产业杂盐的资源化转化主要方向为氯化铵、硫酸铵、碳酸氢钠(小苏打)和碳酸钠(纯碱)等具有较高附加值的盐类产品,市场需求量大、具有较好的经济价值和实用价值。
现有高盐废水物化法处理工艺有电解法、离子交换法、焚烧法、浓缩、蒸发等方法。例如公开号为CN105540972B的专利文件公开了一种高含盐废水的零排放处理系统,包括循环预处理单元、循环减量化单元和零排放单元,其特征在于,循环预处理单元用于将高含盐废水与预处理药剂反应后的产水通过管式微滤器过滤后排送至循环减量化单元,循环减量化单元通过反渗透装置对循环预处理单元处理的产水进行初步减量化处理,并且通过由至少一个电驱动离子膜装置组成的多级电驱动离子膜装置进行深度浓缩处理以进一步减量化分离高含盐废水中的水分至淡水水箱回用,深度浓缩得到的浓缩混合盐液排送至零排放单元,零排放单元通过对浓缩混合盐液加热、蒸发、结晶以回收浓缩混合盐液中的硝盐和钠盐。
该专利中提供了一种高含盐废水经过预处理、循环减量、离子膜交换和蒸发处理的工艺过程,但其不能同时将分离获得低价值盐类进行转化处理,所得成品与市场需求不匹配,导致工艺流程产出价值低;同时,该工艺过程未处理溶液中的有机污染物、硅、氟和硬水离子等物质,未处理的物质循环富集可导致产品纯度及质量下降,也会导致设备处理能力的退化,增加设备维护成本。
因此,需要一种能够对高含盐废水中盐类物质、有机污染物及其它影响产品质量和工艺效能的杂质进行综合处理的工艺,且该工艺能将低价值的硫酸钠、氯化钠转化为高价值的碳酸氢钠(碳酸钠)和铵盐产品的工艺,也可循环回收处理以实现处理过程中的废水废渣零排。
此外,一方面由于对本领域技术人员的理解存在差异;另一方面由于发明人做出本发明时研究了大量文献和专利,但篇幅所限并未详细罗列所有的细节与内容,然而这绝非本发明不具备这些现有技术的特征,相反本发明已经具备现有技术的所有特征,而且申请人保留在背景技术中增加相关现有技术之权利。
发明内容
针对现有技术所提出的至少一部分不足之处,本申请提供了一种针对高含盐废水的盐转化零排系统,系统包括前处理模块、NF分离模块和盐转化模块,其中,前处理模块用于对高含盐废水进行前序处理,前序处理至少包括调节均和处理、除硬处理、有机物氧化处理、活性吸附处理、膜处理和除氟硅处理中的一项或多项;前处理模块通过有机结合的前序处理来去除高含盐废水中的非目标物质,其中,有机结合的前序处理是通过调节均和处理、除硬处理、有机物氧化处理、活性吸附处理、膜处理和除氟硅处理中的若干项以优选级数和优选顺序进行组合的方式来实现的,非目标物质至少包括高含盐废水中除氯化钠、硫酸钠以外的其它组分,例如其它盐类、有机物、胶体和杂质等。
在高含盐废水中的非目标物质被前处理模块清除后,高含盐废水进入NF分离模块进行溶质分离,分离产物在提取后分别进入盐转化模块进行盐的转化以获得碳酸氢钠和铵盐产品。
优选级数是指前序处理中的调节均和处理、除硬处理、有机物氧化处理、活性吸附处理、膜处理和除氟硅处理可根据工艺特点分别设定为二级处理模式或是更多级的处理模式,且同一处理方式的各级处理可分别针对非目标物质的不同范围或不同种类;优选顺序是指各处理方式的不同级以特定顺序进行组合,使得优选级数和优选顺序的有机结合能够形成多层次、有交叉的前需处理。例如膜处理可包括第一级微滤、第二级超滤,第三级反渗透,使得膜处理的物质尺寸由大到小;除硬处理可包括第一级化学沉淀除硬和第二级离子交换树脂除硬,第一级化学沉淀除硬可设置在第一级微滤和第二级超滤之间,第二级离子交换树脂除硬可设置在第三级反渗透之后,使得各处理方式交叉进行以保证前序处理的效果。
优选地,NF分离模块用于将前处理模块处理后的高含盐废水进行溶质分离,在工作压力驱动下,NF分离模块基于NF膜的设定尺寸将氯化钠和硫酸钠分离,使得NF分离模块输出主要包含氯化钠的NF盐侧出水和NF硝侧浓水,对NF盐侧出水和NF硝侧浓水进行处理以获得硫酸钠和氯化钠。
优选地,盐转化模块包括用于将氯化钠和硫酸钠分别转化为碳酸氢钠和铵盐的复分解单元,在复分解单元通入二氧化碳和氨水的情况下,复分解单元基于碳酸氢根和铵根的同离子效应发生复分解反应,使得溶液中产生的碳酸氢钠和铵盐能够基于不同条件下的多项结晶溶解平衡关系被分别提取出来。
针对现有技术没有对高含盐废水中非目标盐类物质、有机污染物及其它影响产品质量和工艺效能的杂质进行有效综合处理的问题,本申请提出的前处理模块能够针对高含盐废水中的非目标盐类、有机污染物和其它杂质进行有效去除,例如胶体等不溶杂质,Ca2 +、Mg2 +离子,Si、F类化合物以及苯酚、多环芳香烃等有机污染物。经前序处理后的高含盐废水仅保留主要包括SO4 2+、Cl-、Na+等离子的盐类,为后续工艺对工业盐的分离和提取提供有利的物理化学条件。前序处理中可以将多种处理模式进行有机组合以适应不同来源的高含盐废水,例如,针对煤化工高含盐废水,其中的有机物和杂质含量较高,且高含盐废水水质水量存在波动,则首先将高含盐废水进行调节均和处理以获得复合工艺参数且保持稳定得初始高含盐废水,将膜尺寸较大的膜处理工艺设置在前以进行初步筛滤。
前序处理中,在各处理方法仅设置单级处理的情况下,系统无法基于差别层次的处理工艺对高含盐废水进行分段或分级处理,不利于达成良好的处理效果,且某项前序处理后,后续处理工艺会引入新的处理药剂,导致处理效果大打折扣。因此,将调节均和处理、除硬处理、有机物氧化处理、活性吸附处理、膜处理和除氟硅处理中的若干项以优选级数和优选顺序的方式进行组合,降低有机物和杂质对产品质量和工艺效能的影响,增加前处理模块的处理能力和处理质量,例如除硬处理可以先后设置化学沉淀除硬和树脂除硬以有效去除高含盐废水中的硬水离子。
NF分离模块基于NF膜介于反渗透和超滤之间的压力驱动高含盐废水中盐质分离,NF膜基于膜的选择性分离实现料液中不同组分的分离,该过程属于物理过程,不需要发生相的变化或添加助剂。纳滤膜(NF)的孔径在1nm以上,一般1-2nm,由于孔径大概在1nm左右,所以被称为纳滤膜。通常采用聚酰胺材质制成,过滤能力介于超滤和反渗透之间,能够有效去除水中的有机物、色度、硬度以及去除部分的溶解性盐等杂质。
经前处理模块处理后的高含盐废水被NF分离模块分离为NF硝侧浓水和NF盐侧出水,其中,NF硝侧浓水中主要包含硫酸钠等盐类,NF盐侧出水主要包括氯化钠等盐类,可通过蒸发结晶等方式实现工业盐硫酸钠和氯化钠的分别提取。盐转化模块用于将低价值工业盐转化为高价值工业盐,将工业盐硫酸钠和氯化钠分别投入盐转化模块中,加入氨水并通入二氧化碳气体反应获得碳酸铵溶液,使得氯化钠/硫酸钠分别与碳酸铵基于复分解反应生成碳酸氢钠和铵盐等高价值的盐类,进一步可以获取碳酸钠。
优选地,系统还包括固液回收处理模块,固液回收处理模块将NF分离模块提取氯化钠和硫酸钠后的混盐母液进行二次蒸发结晶,回收其中的氯化钠和硫酸钠,将包含危废杂盐的杂盐母液进行干化、焚烧处理。固液回收处理模块用于对流程中产生的部分蒸发余液和固体进行处理,工业盐氯化钠和硫酸钠的蒸发结晶提取过程中,会产生蒸发余液,蒸发余液中包含少量的氯化钠和硫酸钠,以及其它杂盐,其中的氯化钠和硫酸钠存在循环利用价值,将氯化钠和硫酸钠提取处理后的混盐母液进行再次蒸发结晶以获得主要包含氯化钠和硫酸钠的混盐和包含其他杂盐的杂盐母液,并将混盐回溶以循环处理,同时,对杂盐母液进行干化处理得到杂盐固体,将杂盐固体投入负压焚烧炉进行后续处理。
优选地,前处理模块包括用于对高含盐废水进行调控的调节均和池,调节均和池设置有涡旋装置和调控装置,涡旋装置通过在调节均和池产生涡旋的方式维持调节均和池内各处的高含盐废水物化参数与各项平均值之间的最大差值保持在设定范围,调控装置控制的物化参数可以包括温度、总溶解固体物,从而能够将进入下一阶段的高含盐废水的物化参数维持在与后续工艺处理相匹配的范围内。
优选地,前处理模块包括用于去除高含盐废水中硬水离子的除硬单元,除硬单元由第一除硬单元和第二除硬单元组成,其中,第一除硬单元基于加药单元导入的除硬剂对高含盐废水进行化学沉淀除硬,第二除硬单元基于阳离子交换树脂进一步去除化学沉淀法未能去除的硬水离子。化学沉淀法和阳离子交换树脂法的分段联用可以有效去除高含盐废水中的硬水离子,且第一除硬单元适用于前期硬水离子含量较高的情况,可减少后续第二除硬单元的处理量,增加阳离子交换树脂的使用周期。
优选地,前处理模块包括用于对高含盐废水中不同组分进行分离处理的膜处理单元,膜处理单元包括超滤单元和高压反渗透单元,其中,在施加压力的情况下,超滤单元基于预设的膜尺寸允许溶剂和小分子溶质通过以过滤其中的大分子物质;高压反渗透单元基于施加在高浓度侧的压力和预设的膜尺寸允许溶剂从高浓度侧向低浓度侧转移,可实现溶剂的提取和高浓度侧的浓缩富集。
超滤单元使用的超滤膜(UF)孔径通常在1~100nm之间,分子截留量范围在1000-500000之间,通常使用醋酸纤维素类、醋酸纤维素酯类、聚乙烯类、聚砜类及聚酰胺类等高分子材料制成,能够过滤水中的胶体、蛋白质、微生物和大分子有机物等杂质;高压反渗透单元使用的反渗透膜(RO)的孔径在0.1nm~0.7nm之间,截留大于0.0001微米的物质,反渗透膜通常使用醋酸纤维素、聚酰胺或者使用两种以上的材质制成的半透膜,能够有效过滤原水中的溶解盐类、胶体、微生物、有机物等杂质。关于膜处理的运行压力:反渗透膜工作压力比其他膜元件要高,通常在12-70bar之间;超滤膜的运行压力为1-7bar;纳滤膜的运行压力为3.5-30bar;微滤膜的运行压力为0.7-7bar。关于膜处理孔径大小:反渗透膜的孔径是这几种膜元件中最小的,如按照孔径大小进行排序则反渗透膜<纳滤膜<超滤膜<微滤膜。
优选地,前处理模块包括用于对高含盐废水中有机物进行氧化处理的氧化单元,氧化单元包括第一氧化单元和第二氧化单元,其中,第一氧化单元基于加药单元投入的氧化剂对高含盐废水中的有机物进行氧化分解处理,第二氧化单元基于加药单元投入的氧化剂和催化剂对其中的有机物进行催化氧化处理。第一氧化单元通过化学分解反应可去除水中可反应的大部分有机物,引入第二加药单元对高含盐废水中的剩余有机物进行催化氧化处理,增强了氧化单元对有机物的处理效果。
优选地,前处理模块包括用于对高含盐废水中杂质进行吸附处理的吸附单元,吸附单元包括第一吸附单元和第二吸附单元,其中,第一吸附单元基于活性炭疏松多孔的结构对高含盐废水中的有机污染物和部分重金属无机物进行吸附处理,第二吸附单元基于活性炭和砂的配合作用对高含盐废水中的有机污染物和部分重金属无机物进行吸附处理。将氧化单元和吸附单元进行联用可以增强有机物的处理能力,可分别去除高含盐废水中的可氧化有机物和其它有机物。
优选地,前处理模块包括用于去除高含盐废水中氟、硅物质的除硅氟单元,除硅氟单元基于加药单元投入的除硅剂和除氟剂去除高含盐废水中的硅、氟及对应的化合物。去除硅及其化合物能够有效防止硅化合物形成硅垢,影响设备的传热效率和正常运行;去除氟能够降低高含盐废水对设备的腐蚀性,以避免氟化合物在后续蒸发结晶工艺中逸散至空气中。
优选地,经前处理模块处理后的高含盐废水排入NF单元,NF单元工作压力设定为5-30bar,膜尺寸设置为1-2nm,在工作压力驱动下,NF单元基于膜尺寸将高含盐废水中的SO4 2+和Cl-分离,使得Cl-、大部水分子和部分Na+离子透过NF膜而形成主要包含氯化钠的NF盐侧出水,而NF膜施压侧的SO4 2+和部分Na+留下而形成主要包含硫酸钠的NF硝侧浓水。
优选地,NF分离模块包括盐侧膜浓缩单元和硝料液蒸发单元,其中,盐侧膜浓缩单元在反渗透膜的作用下将NF盐侧出水制备为盐侧浓缩液,盐侧浓缩液排入盐蒸发单元以获得氯化钠晶体和混盐母液,将混盐母液排入混盐母液单元;将氯化钠晶体输送至氯化钠分离单元进行细化并重新溶解以形成高纯度的氯化钠溶液;硝料液蒸发单元基于蒸发结晶作用得到硫酸钠晶体和混盐母液,将混盐母液排入混盐母液单元;将硫酸钠晶体输送至硫酸钠分离单元进行细化并重新溶解以形成高纯度的硫酸钠溶液。
优选地,将NF分离模块产生的高纯度氯化钠溶液和硫酸钠溶液分别投入复分解单元,复分解单元可针对氯化钠和碳酸钠配置两条并行处理通道;在复分解模块中通入二氧化碳和氨水以形成碳酸氢铵溶液,氯化钠/硫酸钠分别与碳酸氢铵发生复分解反应形成碳酸氢钠和氯化铵/硫酸铵,基于碳酸氢钠溶解度和氯化铵/硫酸铵溶解度随温度变化的差异,使用至少两级蒸发结晶过程分别提取氯化铵/硫酸铵和碳酸氢钠成品。
优选地,固液回收处理模块包括混盐母液单元,将盐蒸发单元和硝料液蒸发单元蒸发结晶后剩余的混盐母液集中至混盐母液单元,对混盐母液进行蒸发结晶处理,使得其中的氯化钠和硫酸钠析出,过滤获得氯化钠硫酸钠混盐和杂盐母液,将氯化钠硫酸钠混盐输送至混盐回溶单元以形成混盐溶液并重新投入至NF单元,与前处理模块处理后的高含盐废水混合以循环处理。
优选地,将杂盐母液排入杂盐母液单元,在杂盐母液干化单元中对杂盐母液单元中的母液进行分批次的干化处理,获得杂盐固体,在杂盐破碎筛选单元中将杂盐固体进行细化处理并将细化的杂盐颗粒投入负压焚烧炉中进行焚烧处理;将杂盐焚烧后所形成炉灰输送至急冷固渣单元进行后续的筛选或再利用。杂盐可基于细化颗粒状态增大比表面积,使得杂盐中的物质被充分焚烧,彻底消除其中的危废杂盐。
优选地,蒸发结晶设备包括结晶器,结晶器从上至下被构造为混流区、引流区和沉降区,结晶器包括用以区分上述三个区域的外壳,外壳的底部设有引流管,其中,引流管被构造为具备至少一个扩散区间和一个涡流区间的非直筒结构。
设置有现有技术中的引流管,其结构较为单一简单,通常为直筒结构,虽然能够起到基础的引流效果,但是并不能很好的实现辅助原料混合、晶体颗粒调控的效果。为此,有部分现有技术选择在引流管中置入搅拌扇叶的结构,以形成搅拌涡流来加速晶体结晶,但是采用搅拌的方式往往会使得引流管中间的空间被占据,严重影响液体的流动,其次搅拌产生的涡流通常是切向环形涡流,难以改变液体的纵向流动速度,从而导致结晶效率较低。而本申请将引流管构造为扩散区间和非扇叶搅拌结构的涡流区间,使得在扩散区间中按照流动方向产生切向速度的液体能够进入漩涡区间以产生漩涡的方式强化液体混合,加速结晶进程。
优选地,涡流区间被配置为含有至少一个逆反流道作为分支流道的直筒流道结构,若干逆反流道在直筒流道的轴向上错位配置,使得若干逆反流道的入口设置在不同平面上。
优选地,逆反流道包括构成为直流流道的第一段落和构成为弯曲流道的第二段落,逆反流道可由异形间隔块构成,异形间隔块的呈弯曲形状的至少部分外壁构成逆反流道的第一段落和第二段落,其中,异形间隔块凭借至少一部分沿直筒流道向外蜿蜒的弧度面构成第二段落的侧壁面之一。
由于逆反流道的特殊设计,第二段落流出的液体在直筒流道中形成了因液流对冲而产生的涡流,因此实现了液流的充分混合,从而使得晶体能够快速析出。本方案去除了常规方案中利用搅拌扇叶的方案,在解放液流流动空间以提升轴向速度的同时,利用特殊的逆反流道设计,使得液流多处存在自然压差,从而自动产生轴向方向上的液流对冲,从而使得液流混合效率大幅提升,非常有利于晶体的析出,同时通过配置多个逆反流道,能够使得液流在顺序流动的情况下实现多次速度变化、分离、混合、结晶,同时通过合理配置多个逆反流道之间的位差数值,能够实现对分离效果以及整体结构效能的控制或者预先设计。
附图说明
图1是本发明的一种优选实施方式的简化工艺流程示意图;
图2是本发明的一种优选实施方式的具体工艺流程示意图;
图3是本发明的一种优选实施方式的结晶器结构示意图;
图4是本发明的一种优选实施方式的结晶器引流管的结构示意图;
图5是本发明的一种优选实施方式的结晶器逆反流道的结构示意图。
附图标记列表
100:前处理模块;200:NF分离模块;300:盐转化模块;400:固液回收处理模块;101:调节均和池;102:第一除硬单元;103:加药单元;104:超滤单元;105:第一氧化单元;106:第一吸附单元;107:除硅氟单元;108:高压反渗透单元;109:第二除硬单元;110:第二氧化单元;111:第二吸附单元;201:NF单元;202:硝料液蒸发单元;203:硫酸钠分离单元;204:盐侧膜浓缩单元;205:盐蒸发单元;206:氯化钠分离单元;301:复分解单元;302:焙烧单元;401:混盐母液单元;402:混盐蒸发单元;403:混盐回溶单元;404:杂盐母液单元;405:杂盐母液干化单元;406:杂盐破碎筛选单元;407:负压焚烧炉;408:余热锅炉;409:尾气净化单元;410:急冷固渣单元;501:结晶器;502:混流区;503:引流区;504:引流管;505:沉降孔;506:挡板;507:沉降区;508:排出口;509:底部;510:第一扩散区间;511:第二扩散区间;512:外壳;513:折流筒;514:溢流开口;515:第一涡流区间;516:第二涡流区间;517:扩散区间;518:涡流区间;601:第一逆反流道;602:第二逆反流道;603:第一段落;604:第二段落;605:逆反流道;606:异形间隔块。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行详细说明。
实施例1
本申请提出了一种针对高含盐废水的盐转化零排系统,该种针对高含盐废水的盐转化零排系统在实施例中简称为系统。
如图1所示,系统包括用于对高含盐废水进行预处理的前处理模块100,前处理模块100能够去除高含盐废水中的非转化盐类及和有机污染物,例如Ca2 +、Mg2 +离子,Si、F类化合物以及苯酚、多环芳香烃等有机污染物。经前处理模块100处理后的高含盐废水仅保留主要包括SO4 2+、Cl-、Na+等离子的盐类,为后续工艺对工业盐的分离和提取提供有利的物理化学条件。
系统还包括用于将硫酸盐和氯化盐分离的NF分离模块200,NF分离模块200基于NF膜介于反渗透和超滤之间的压力驱动高含盐废水中盐质分离,NF膜基于膜的选择性分离实现料液中不同组分的分离,该过程属于物理过程,不需要发生相的变化或添加助剂。经前处理模块100处理后的高含盐废水被NF分离模块200分离为NF硝侧浓水和NF盐侧出水,其中,NF硝侧浓水中主要包含硫酸钠等盐类,NF盐侧出水主要包括氯化钠等盐类,并通过蒸发结晶等方式实现工业盐硫酸钠和氯化钠的分别提取。
系统还包括用于将低价值工业盐转化为高价值工业盐的盐转化模块300,将工业盐硫酸钠和氯化钠分别投入盐转化模块300中,加入氨水并通入二氧化碳气体反应获得碳酸铵溶液,使得氯化钠/硫酸钠分别与碳酸铵基于复分解反应生成碳酸氢钠和铵盐等高价值的盐类,进一步可以获取碳酸钠。
系统还包括用于对流程中产生的部分蒸发余液和固体进行处理的固液回收处理模块400。工业盐氯化钠和硫酸钠的蒸发结晶提取过程中,会产生蒸发余液,蒸发余液中包含少量的氯化钠和硫酸钠,以及其它杂盐,其中的氯化钠和硫酸钠存在循环利用价值,将氯化钠和硫酸钠提取处理后的混盐母液进行再次蒸发结晶以获得主要包含氯化钠和硫酸钠的混盐和包含其他杂盐的杂盐母液,并将混盐回溶以循环处理,同时,对杂盐母液进行干化处理得到杂盐固体,将杂盐固体投入负压焚烧炉407进行后续处理。
优选地,前处理模块100针对高含盐废水的处理流程包括:调节均和处理、除硬处理、膜处理、有机物氧化处理、活性吸附处理。
在实际的高含盐废水处理流程中,基于废水产生过程中的生产调节和工艺特点的不同,废水中的各项物化参数处于变动状态,而高含盐废水处理工艺往往设定有经验物化参数范围以获得更优的处理性能,因此,调节均和处理可以将一定时间段内的初始高含盐废水进行积蓄并将其物化参数调节至适合当前高含盐废水处理工艺的范围内,例如,高含盐废水的温度,总含盐质量分数或总溶解固体物(TDS)等,经调节均和的高含盐废水可获得相对稳定的物化参数,为后续的膜处理、氧化处理等提供有利条件。
除硬处理是用于去除高含盐废水中的钙镁等硬水离子,钙镁等硬水离子会在工艺设备及管道中结垢,影响传热效率和运行效率,也会对工艺处理中的物化反应产生干扰和阻碍,因此,针对高含盐废水的除硬处理应当靠近调节均化处理流程以消除硬水离子对后续流程的不利影响,必要时可以投入多级除硬处理以强化除硬效果。
膜处理包括超滤(UF)、微滤(MF)、纳滤(NF)、反渗透(RO)等。超滤的过滤精度小于0.1微米,在压力推动下,小分子溶质和溶剂穿过特制孔径的薄膜,大分子不能透过而留在膜的一边,主要用于过滤水中的铁锈、泥沙、悬浮物、胶体、细菌、大分子有机物等有害物质;微滤又称为微孔过滤,过滤精度一般在0.1~50微米,原水在静压差作用下,水溶剂透过膜上的微孔流到膜的低压侧,为透过液,大于膜孔的微粒被截留,从而实现原料液中的微粒与溶剂的分离,主要用于过滤水中的泥沙、铁锈等大颗粒杂质;纳滤过滤精度为0.001微米,纳滤膜的突出特性是膜本体带有电荷,主要去除直径为1纳米左右的溶质粒子,纳滤膜大多从反渗透膜衍化而来,介于反渗透和超滤之间且截留水中粒径为纳米级颗粒物的一种膜分离技术,与反渗透相比操作压力更低,也被称作“低压反渗透”,主要用于去除地表水中的有机物和色素、部分除溶解盐;反渗透过滤精度为0.0004微米,在高于溶液渗透压的作用下,只允许水分子(0.0003微米)通过,而其他物质不能透过RO膜,从而将这些物质和水分离开来,反渗透膜的膜孔径非常小,因此能够有效地去除水中的溶解盐类、胶体、微生物、有机物等。
有机物氧化处理主要采用化学氧化法,可在催化剂作用下,用化学氧化剂去处理废水中的有机物以提高其可生化性,或直接降解废水中有机物使之稳定化,常用的化学氧化剂为臭氧、双氧水、次氯酸、高锰酸钾和高铁酸钾等;活性吸附处理则是利用活性吸附物质对废水中的有机污染物和部分无机物进行更深层次的处理,可以将废水中不易发生氧化反应的有机物去除,与其它废水处理方法联用可以有效延长吸附周期,强化处理效果。
优选地,前处理模块100包括用于对初始高含盐废水进行调控的调节均和池101,调节均和池101设置有涡旋装置和调控装置。涡旋装置通过在调节均和池101产生涡旋的方式维持调节均和池101内各处高含盐废水物化参数与各项平均值之间的最大差值保持设定范围,调控装置控制的物化参数可以包括温度、总溶解固体物(TDS)等参数,从而能够将进入下一阶段的高含盐废水的物化参数维持在与后续工艺处理相匹配的范围内。
优选地,前处理模块100包括用于去除高含盐废水中硬水离子的除硬单元,除硬单元由第一除硬单元102和第二除硬单元109组成,其中,第一除硬单元102基于加药单元103导入的除硬剂对高含盐废水进行化学沉淀除硬,可去除其中的钙镁离子,除硬剂可以是石灰石和纯碱,所需比例和用量基于测得的高含盐废水中的硬度进行配置;第二除硬单元109基于阳离子交换树脂进一步去除化学沉淀法未能去除的硬水离子。化学沉淀法和阳离子交换树脂法的分段联用可以有效去除高含盐废水中的硬水离子,且第一除硬单元102适用于前期硬水离子含量较高的情况,可减少后续第二除硬单元109的处理量,增加阳离子交换树脂的使用周期。
优选地,前处理模块100包括用于对高含盐废水中不同组分进行分离处理的膜处理单元,不同组分可以是不同溶质、溶质与溶剂等。膜处理单元包括超滤单元104和高压反渗透单元108,其中,在施加压力的情况下,超滤单元104基于预设的膜尺寸允许溶剂和小分子溶质通过以过滤其中的大分子物质,例如铁锈、泥沙、悬浮物、胶体、细菌、大分子有机物等物质;在施加压力的情况下,高压反渗透单元108基于施加在高浓度侧的压力和预设的膜尺寸允许溶剂从高浓度侧向低浓度侧转移,可实现溶剂的提取和高浓度侧的浓缩富集,该过程产出的溶剂可供其它流程进行适用或进行存储备用。
优选地,前处理模块100包括用于对高含盐废水中有机物进行氧化处理的氧化单元,氧化单元包括第一氧化单元105和第二氧化单元110,其中,第一氧化单元105基于加药单元103投入的氧化剂对高含盐废水中的有机物进行氧化分解处理,第二氧化单元110基于加药单元103投入的氧化剂和催化剂对其中的有机物进行二次催化氧化处理。第一氧化单元105通过化学分解反应可去除水中可反应的大部分有机物,引入第二加药单元103对高含盐废水中的剩余有机物进行催化氧化处理,增强了氧化单元对有机物的处理效果。
优选地,前处理模块100包括用于对高含盐废水中杂质进行吸附处理的吸附单元,吸附单元包括第一吸附单元106和第二吸附单元111,其中,第一吸附单元106基于活性炭疏松多孔的结构对高含盐废水中的有机污染物和部分重金属无机物进行吸附处理,第二吸附单元111基于活性炭和砂的配合作用对高含盐废水中的有机污染物和部分重金属无机物进行吸附处理。将氧化单元和吸附单元进行联用可以增强有机物的处理能力,可分别去除高含盐废水中的可氧化有机物和其它有机物。
优选地,前处理模块100包括用于去除高含盐废水中氟、硅等物质的除硅氟单元107,除硅氟单元107基于加药单元103投入的除硅剂和除氟剂去除高含盐废水中的硅、氟及各自的化合物。
优选地,前处理模块100的工艺流程可优化配置为:高含盐废水首先在均和调节池101中消除水质水量波动,排入第一除硬单元102进行化学沉淀除硬,排入超滤单元104去除大分子物质和不溶物,排入第一氧化单元105进行有机物氧化处理,排入第一吸附单元106进行活性炭吸附,排入除氟硅单元107去氟硅化合物,在高压反渗透单元108中浓缩产水,在第二除硬单元109中基于阳离子交换树脂除硬,在第二氧化单元110中进行有机物的催化氧化处理,在第二吸附单元111中进行活性炭和砂的综合吸附。
工艺流程具体可以设置为:
(1)高含盐废水排入调节均和池101,调节均和池101基于涡旋装置将高含盐废水均匀地混合,并在调控装置作用下将高含盐废水的物化参数控制在工艺要求范围内;
(2)经调节均和池101处理的高含盐废水排入第一除硬单元102,第一除硬单元102基于加药单元103投入的除硬剂对高含盐废水中的硬水离子进行初步的处理,降低高含盐废水中的硬度,避免高钙镁等硬水离子在管道或设备内结垢;除硬剂可以是石灰石和纯碱。
(3)经初步除硬的高含盐废水排入超滤单元104,超滤单元104运行压力设定在2-7bar,超滤单元104膜尺寸设定在20-100nm,高含盐废水中不溶性大分子被截留,仅允许小分子溶质和溶剂通过;
(4)将超滤单元104处理的高含盐废水排入第一氧化单元105,第一氧化单元105基于加药单元103投入的氧化剂对高含盐废水中的有机物进行氧化分解处理,氧化剂可以是臭氧、双氧水、次氯酸、高锰酸钾和高铁酸钾等;
(5)经初步氧化的高含盐废水排入第一吸附单元106,第一吸附单元106基于活性炭疏松多孔的结构对高含盐废水中的有机物和部分重金属无机物进行吸附处理,第一氧化单元105和第一吸附单元106的联用可以有效处理高含盐废水中的可反应有机物和其它有机物;
(6)经第一吸附单元106处理后的高含盐废水排入除硅氟单元107中,除硅氟单元107基于加药单元103投入的除硅剂和除氟剂对高含盐废水中的硅、氟剂化合物进行处理,除硅剂可以是镁剂、铝盐、铁盐和石灰中的一种或多种,除氟剂可以是活性氧化铝或骨钙;
(7)经除氟、除硅后的高含盐废水排入高压反渗透单元108,高压反渗透单元108运行压力设置为16-60bar,膜尺寸设置为0.2-0.5nm,使得高浓度侧的溶质在运行压力的作用下向低浓度侧转移,溶质和其它物质在高浓度侧浓缩富集,该过程的产水可用于工艺的其它部分或其它工艺。当从除硅氟单元107排入的高含盐废水中总溶解固体物(TDS)大于6000mg/L时,高含盐废水经旁路绕过高压反渗透单元108,进入第二除硬单元109;
(8)经反渗透浓缩富集的高含盐废水排入第二除硬单元109,第二除硬单元109基于阳离子交换树脂对富集后的高含盐废水做进一步的除硬处理;第一除硬单元102已去除大部分的硬水离子,剩余硬水离子在高压反渗透单元108浓缩作用下重新达到一定浓度,阳离子交换树脂可去除剩余的钙镁等硬水离子,同时,第一除硬单元102和第二除硬单元109联用的设置方式可以有效减轻阳离子交换树脂的处理量,提高第二除硬单元109的使用周期;
(9)经再次除硬的高含盐废水排入第二氧化单元110,第二氧化单元110基于加药单元103投入的氧化剂和催化剂对高含盐废水中的有机物进行二次氧化分解处理,催化剂的加入可提高氧化剂的处理能力和处理程度,适用于二次氧化处理中有机物浓度低,氧化难度较高的情况;
(10)经二次氧化处理的高含盐废水排入第二吸附单元111,第二吸附单元111设置有活性炭和砂粒混合的活性吸附结构,可进一步对二次氧化处理中未反应的有机物进行吸附处理。
经前处理模块100处理后的高含盐废水基本去除SO4 2+、Cl-、Na+以外的有机物、杂质和其它盐类,高含盐废水中的总溶解固体物(TDS)大于6000mg/L,即主要包含SO4 2+、Cl-、Na+等离子的高含盐废水被浓缩,为NF分离模块200进一步的处理提供了物化条件,也降低了NF分离模块200的处理量。
优选地,经前处理模块100处理后的高含盐废水排入NF单元201,NF单元201工作压力设定为5-30bar,膜尺寸设置为1-2nm,在工作压力驱动下,NF单元201基于膜尺寸将高含盐废水中的SO4 2+和Cl-分离,使得Cl-、大部水分子和部分Na+离子透过NF膜而形成主要包含氯化钠的NF盐侧出水,而NF膜施压侧的SO4 2+和部分Na+留下而形成主要包含硫酸钠的NF硝侧浓水。
优选地,将NF盐侧出水排入盐侧膜浓缩单元204,使得NF盐侧出水在反渗透膜的作用下将大量溶质排出而形成盐侧浓缩液,盐侧膜浓缩单元204基于反渗透作用的产水可用于工艺其它部分;经浓缩后的NF盐侧出水排入盐蒸发单元205,盐蒸发单元205基于蒸发结晶析出氯化钠晶体并将氯化钠晶体过滤分离,剩余混盐母液排入混盐母液单元401中;氯化钠晶体输送至氯化钠分离单元206进行细化并重新溶解以形成高纯度的氯化钠溶液,溶解过程可适用高压反渗透单元108或盐侧膜浓缩单元204的产水,也可将低品质蒸汽通入以加快溶解效率。
优选地,将NF硝侧浓水排入硝料液蒸发单元202,硝料液蒸发单元202基于蒸发结晶作用析出硫酸钠晶体并将硫酸钠晶体过滤分离,剩余混盐母液排入混盐母液单元401;硫酸钠晶体输送至硫酸钠分离单元203进行细化并重新溶解以形成高纯度的硫酸钠溶液。
将NF分离模块200产生的氯化钠和硫酸钠溶液分别投入盐转化模块300中,可将氯化钠和硫酸钠等低价值工业盐转化为碳酸氢钠、碳酸钠和铵盐等高价值产品。
优选地,将NF分离模块200产生的高纯度氯化钠溶液和硫酸钠溶液分别投入复分解单元301,复分解单元301可针对氯化钠和碳酸钠配置两条并行处理通道,避免混合处理导致部分离子反应彻底而影响转化效率的问题。在复分解模块中通入二氧化碳和氨水以形成碳酸氢铵溶液,氯化钠与碳酸氢铵基于复分解反应形成碳酸氢钠和氯化铵,基于碳酸氢钠溶解度和氯化铵溶解度随温度变化的差异,使用至少两级蒸发结晶过程分别提取氯化铵和碳酸氢钠成品;硫酸钠与碳酸氢铵基于复分解反应形成碳酸氢钠和硫酸铵,基于碳酸氢钠溶解度和硫酸铵溶解度随温度变化的差异,使用至少两级蒸发结晶过程分别提取碳酸氢钠和硫酸铵成品。
优选地,将分析获得的碳酸氢钠输送至焙烧单元302,碳酸氢钠在高温下发生分解反应生成碳酸钠、二氧化碳和水,产生的二氧化碳可以回收至复分解模块进行再利用。
优选地,复分解单元301多级蒸发处理后的剩余母液可回收至复分解单元301进行循环处理,使得盐转化模块300不产生废液。
NF分离模块200中,产生的混盐母液包含少量氯化钠和硫酸钠,也包含其它杂盐,对混盐母液的进行二次蒸发结晶,使得其中的氯化钠和硫酸钠可以被回收以循环利用,将二次蒸发结晶剩余的杂盐母液进行干化处理并将获得的杂盐固体进行焚烧固渣处理。
优选地,将盐蒸发单元205和硝料液蒸发单元202蒸发结晶后剩余的混盐母液集中至混盐母液单元401,在混盐蒸发单元402中对混盐母液进行蒸发结晶处理,使得其中的氯化钠和硫酸钠析出,过滤获得氯化钠硫酸钠混盐和杂盐母液,将氯化钠硫酸钠混盐输送至混盐回溶单元403以形成混盐溶液,该混盐溶液可重新投入至NF单元201,与前处理模块100处理后的高含盐废水混合以循环处理。
优选地,将杂盐母液排入杂盐母液单元404,在杂盐母液干化单元405中对杂盐母液单元404中的母液进行分批次的干化处理,获得杂盐固体,该类杂盐固体不具备回收价值,在杂盐破碎筛选单元406中将杂盐固体进行细化处理并将细化的杂盐颗粒投入负压焚烧炉407中进行焚烧处理,杂盐可基于细化颗粒状态增大比表面积,使得杂盐中的物质被充分焚烧,彻底消除其中的危废杂盐;将杂盐焚烧后所形成炉灰输送至急冷固渣单元410进行后续的筛选或再利用。
优选地,负压焚烧炉407通入天然气或煤气以提供燃料,负压焚烧炉407产生的热量在焚烧杂盐的同时,也利用高温烟气对余热锅炉408进行加热。负压焚烧炉407和余热锅炉408属于化工产业常见配套系统,余热锅炉408产生的蒸汽可用作蒸发结晶,尾气净化单元409可对余热锅炉408组成烟道排出的烟气进行净化处理,包括除尘、脱硫、脱硝等。
实施例2
本申请用于蒸发结晶的设备包含结晶器501。如图3所示,结晶器501从上至下被构造为混流区502、引流区503和沉降区507;结晶器501包括外壳512,外壳512用以区分上述三个区域,混流区502中部配置有折流筒513,与外壳512在混流区502位置设置有开口斜向下的溢流开口514。外壳512的底部509可被设置为圆锥形,底部509设置有排出口508,底部509与折流筒513接触的位置设有引流管504,引流管504下部设置有沉降孔505和用于控制沉降孔505的挡板506。
现有技术中的引流管504,其结构较为单一简单,通常为直筒结构,虽然能够起到基础的引流效果,但是并不能很好的实现辅助原料混合、晶体颗粒调控的效果。为此,有部分现有技术选择在引流管504中置入搅拌扇叶的结构,以形成搅拌涡流来加速晶体结晶,但是采用搅拌的方式往往会使得引流管504中间的空间被占据,严重影响液体的流动,其次搅拌产生的涡流通常是切向环形涡流,难以改变液体的纵向流动速度,从而导致结晶效率较低。
因此,针对上述问题,本发明提出一种优选实施例,本实施例中,引流管504被构造为具备至少一个扩散区间517和一个涡流区间518的非直筒结构,涡流区间518设置在扩散区间517下方,即在涡流区间518与扩散区间517均为一个的配置时,涡流区间518在扩散区间517的下游。当存在两个扩散区间517和一个涡流区间518时,涡流区间518配置在两扩散区间517之间;当存在两个扩散区间517和两个涡流区间518时,涡流区间518和扩散区间517交替配置,或者在另一种实施例下,两扩散区间517串联配置,两涡流区间518串联配置并且设置于扩散区间517的下游。本实施例中,任意配置下均保证有至少一个涡流区间518在扩展区间的下游位置,引流管504的入口为扩散区间517,出口为涡流区间518或者扩散区间517。由此可以保证,在扩散区间517中按照流动方向产生切向速度的液体能够进入漩涡区间以产生漩涡的方式强化液体混合,以使得晶体颗粒可以增大。
以图3所示的四区间式结构为例,即以两段扩散区间517和两段涡流区间518交替设置的结构为例,根据流动方向依次具体为第一扩散区间510、第一涡流区间511、第二扩散区间515和第二涡流区间516。扩散区间517的内部流道被配置为沿流道中心向外扩散,呈内弧形状,也即扩散区间517的流道在其中间部分的尺寸是大于其开口与结束端口的,这使得液体在进入扩散区间517后流速减缓,同时从扩散区间517的相对较小的出口处流出的液体再次经历一次加速变速。扩散区间517内弧弧度优选为0.8-2.0。
如图4所示,涡流区间518被配置为含有至少一个逆反流道605作为分支流道的直筒流道结构,优选的,本实施例中,一个涡流区间518含有至少两个逆反流道605作为分支流道,两个逆反流道605结构近似且关于涡流区域的主直筒流道的轴线镜像对称设置,并且两个逆反流道605在直筒流道的轴向上错位配置,即两逆反流道605的入口均不在同一个平面上,具体的,如图5所示的第一逆反流道601和第二逆反流道602。
如图5所示,逆反流道605包括构成为直流流向的第一段落603和构成为弯曲的第二段落604。第一段落603大致为直流流向,液体在其中主要呈直线流动,优选地,第一段落603与主直筒流道轴向呈一定夹角,优选地,夹角在15°-45°之间。配置该夹角区间的目的在于,过小的或者过大的角度可能会导致液流在进入第一段落603时产生不同出入口的液压差,导致液流难以稳定流动。第二段落604为弯曲的段落,其构成逆反流道605的入口与出口,并连通第一段落603构成整体的液体流通通道的逆反流道605。在入口位置,第二段落604构成为沿主直筒流道侧壁向原理后者轴线弯曲并以连续的弧度向第一段落603延伸后与其串联的结构;在出口位置,第二段落604按照其液体流动方向与第一流道液流方向近乎完全相反的折向方向配置,从而使得由逆反流道605出口流出的液流与主直筒流道的液流方向存在反向夹角,因此两股液流产生了冲突。第一段落603和第二段落604构成的逆反流道605使得液流的路径被划分为多个压力区域,通过压差变化产生的推动动力,使得液流速度增加。数个压力区域的划分使得液流在逆反流道605中的流量增大,从而在主直筒流道上产生的涡流更大。
如图5所示,逆反流道605可以由异形间隔块606构成,异形间隔块606的部分呈弯曲的外壁构成逆反流道605的第一段落603和第二段落604,其没有参与逆反流道605两个段落构成的部分外壁也构成为弧形面结构,异形间隔块606的一部分沿主直筒流道向外蜿蜒的弧度面构成第二段落604的侧壁面之一。异形间隔块606具备构成第二段落604的弧形的一个面接下来向非弧形的一端渐渐收敛,以在第一段落603位置构成与形成第一段落603流道特征相关的相对平直的外表面结构特征。在逆反流道605的出口位置,异形间隔块606以其外表面向主直筒流道轴向近乎相反的方向呈弧形延伸而构成在出口方向上的第二段落604侧壁组成部分。优选地,异形间隔块606可以构成为水滴形状,其具备两个几乎对称的且弧度变化较大的弧面以及一个弧度变化相对平缓且接近平直的弧面,由此可以构成上述的在出口和入口处的第二段落604和位于中间的第一段落603,在本结构的配置下,呈水滴形的异形间隔块606对称线与主直筒流道夹角设置,水滴形异形间隔块606构成的逆反流道605具备数个均匀分布的压力区域,在多个压力区域的弯折能够有效降低液体在其中的流速,继而可以在不利用其余动力的情况下产生漩涡。另外优选地,异形间隔块606也可以构成为卵状,其相较于水滴形具备更加平滑的弧线变化,有利于提升逆反流道605的使用寿命,减少流动死区的存在,有利于去除对流作用产生的小晶体。
由于逆反流道605的特殊设计,第二段落604流出的液体在主直筒流道中形成了因液流对冲而产生的涡流,因此实现了液流的充分混合,从而使得晶体能够快速析出。本方案去除了常规方案中利用搅拌扇叶的方案,在解放液流流动空间以提升轴向速度的同时,利用特殊的逆反流道605设计,使得液流多处存在自然压差,从而自动产生轴向方向上的液流对冲,从而使得液流混合效率大幅提升,非常有利于晶体的析出,同时通过配置多个逆反流道605,能够使得液流在顺序流动的情况下实现多次速度变化、分离、混合、结晶,同时通过合理配置多个逆反流道605之间的位差数值,能够实现对分离效果以及整体结构效能的控制或者预先设计,例如,位差指两个逆反流道605的入口高度差,当位差达到引流管504高度的一半时,由于两个逆反流道605带来的液流对冲位置相对最远,因此整个引流管504使用寿命在此种环境下相对最长;在需要提升结晶效率的情况下,也可以将位差适当减小,以使得经过主直筒流道的液流能够在相对短的时间内经历多次对冲混合,有利于提升结晶效率。通过配置多个逆反流道605显然也能够提升最终结晶的颗粒尺寸,具备良好的结晶效果。
需要注意的是,上述具体实施例是示例性的,本领域技术人员可以在本发明公开内容的启发下想出各种解决方案,而这些解决方案也都属于本发明的公开范围并落入本发明的保护范围之内。本领域技术人员应该明白,本发明说明书及其附图均为说明性而并非构成对权利要求的限制。本发明的保护范围由权利要求及其等同物限定。
Claims (7)
1.一种针对高含盐废水的盐转化零排系统,所述系统包括前处理模块(100)、NF分离模块(200)和盐转化模块(300),其中,所述前处理模块(100)用于对所述高含盐废水进行前序处理,所述前序处理至少包括调节均和处理、除硬处理、有机物氧化处理、活性吸附处理、膜处理和除氟硅处理中的一项或多项;所述前处理模块(100)通过有机结合的所述前序处理来去除所述高含盐废水中的非目标物质,其中,
所述有机结合的所述前序处理是通过所述调节均和处理、所述除硬处理、所述有机物氧化处理、所述活性吸附处理、所述膜处理和所述除氟硅处理中的若干项以优选级数和优选顺序进行组合的方式来实现的,所述非目标物质至少包括所述高含盐废水中除氯化钠、硫酸钠以外的其它组分;
在所述高含盐废水中的所述非目标物质被所述前处理模块(100)清除后,所述高含盐废水进入所述NF分离模块(200)进行溶质分离,分离产物在提取后分别进入所述盐转化模块(300)进行盐的转化以获得碳酸氢钠和铵盐产品,
所述盐转化模块(300)包括用于将氯化钠和硫酸钠分别转化为碳酸氢钠和铵盐的复分解单元(301),在所述复分解单元(301)通入二氧化碳和氨水的情况下,所述复分解单元(301)基于碳酸氢根和铵根的同离子效应发生复分解反应,使得溶液中产生的碳酸氢钠和铵盐能够基于不同条件下的多项结晶溶解平衡关系被分别提取出来;
所述系统还包括固液回收处理模块(400),所述固液回收处理模块(400)将所述NF分离模块(200)提取氯化钠和硫酸钠后的混盐母液进行二次蒸发结晶,回收其中的氯化钠和硫酸钠,将包含危废杂盐的杂盐母液进行干化、焚烧处理;
所述固液回收处理模块(400)还包括混盐母液单元(401),将所述盐蒸发单元(205)和所述硝料液蒸发单元(202)蒸发结晶后剩余的所述混盐母液集中至所述混盐母液单元(401),对所述混盐母液进行蒸发结晶处理,使得其中的氯化钠和硫酸钠析出,过滤获得氯化钠硫酸钠混盐和杂盐母液,将氯化钠硫酸钠混盐输送至混盐回溶单元(403)以形成混盐溶液并重新投入至所述NF单元(201),与所述前处理模块(100)处理后的高含盐废水混合以循环处理;
蒸发结晶设备包括结晶器(501),所述结晶器(501)从上至下被构造为混流区(502)、引流区(503)和沉降区(507),所述结晶器(501)包括用以区分上述三个区域的外壳(512),所述外壳(512)的底部(509)设有引流管(504),其中,所述引流管(504)被构造为具备至少一个扩散区间(517)和一个涡流区间(518)的非直筒结构;
所述涡流区间(518)设置在扩散区间(517)下方,即在所述涡流区间(518)与扩散区间(517)均为一个的配置时,所述涡流区间(518)在所述扩散区间(517)的下游,
所述涡流区间(518)被配置为含有至少一个逆反流道(605)作为分支流道的直筒流道结构。
2.根据权利要求1所述的系统,其特征在于,所述NF分离模块(200)用于将所述前处理模块(100)处理后的所述高含盐废水进行溶质分离,在工作压力驱动下,所述NF分离模块(200)基于NF膜的设定尺寸将氯化钠和硫酸钠分离,使得所述NF分离模块(200)输出主要包含氯化钠的NF盐侧出水和NF硝侧浓水,对NF盐侧出水和NF硝侧浓水进行处理以获得硫酸钠和氯化钠。
3.根据前述权利要求1或2所述的系统,其特征在于,所述前处理模块(100)包括用于对所述高含盐废水进行调控的调节均和池(101),所述调节均和池(101)设置有涡旋装置和调控装置,所述涡旋装置通过在所述调节均和池(101)产生涡旋的方式维持所述调节均和池(101)内各处的所述高含盐废水物化参数与各项平均值之间的最大差值保持在设定范围,所述调控装置控制的物化参数包括温度、总溶解固体物。
4.根据前述权利要求3所述的系统,其特征在于,所述前处理模块(100)包括用于对所述高含盐废水中不同组分进行分离处理的膜处理单元,所述膜处理单元包括超滤单元(104)和高压反渗透单元(108),其中,在施加压力的情况下,所述超滤单元(104)基于预设的膜尺寸允许溶剂和小分子溶质通过以过滤其中的大分子物质;所述高压反渗透单元(108)基于施加在高浓度侧的压力和预设的膜尺寸允许溶剂从高浓度侧向低浓度侧转移以实现溶剂的提取和高浓度侧的浓缩富集。
5.根据前述权利要求4所述的系统,其特征在于,所述前处理模块(100)包括用于去除所述高含盐废水中硬水离子的除硬单元,所述除硬单元由第一除硬单元(102)和第二除硬单元(109)组成,其中,所述第一除硬单元(102)基于加药单元(103)导入的除硬剂对所述高含盐废水进行化学沉淀除硬,所述第二除硬单元(109)基于阳离子交换树脂进一步去除化学沉淀法未能去除的硬水离子;
所述前处理模块(100)包括用于对所述高含盐废水中有机物进行氧化处理的氧化单元,所述氧化单元包括第一氧化单元(105)和第二氧化单元(110),其中,所述第一氧化单元(105)基于加药单元(103)投入的氧化剂对所述高含盐废水中的有机物进行氧化分解处理,所述第二氧化单元(110)基于加药单元(103)投入的氧化剂和催化剂对其中的有机物进行催化氧化处理;
所述前处理模块(100)包括用于对所述高含盐废水中杂质进行吸附处理的吸附单元,所述吸附单元包括第一吸附单元(106)和第二吸附单元(111)。
6.根据权利要求1所述的系统,其特征在于,经所述前处理模块(100)处理后的所述高含盐废水排入NF单元(201),所述NF单元(201)工作压力设定为5-30bar,膜尺寸设置为1-2nm,在工作压力驱动下,所述NF单元(201)基于膜尺寸将所述高含盐废水中的SO4 2+和Cl-分离,使得Cl-、大部水分子和部分Na+离子透过NF膜而形成主要包含氯化钠的NF盐侧出水,而NF膜施压侧的SO4 2+和部分Na+留下而形成主要包含硫酸钠的NF硝侧浓水。
7.根据权利要求6所述的系统,其特征在于,所述NF分离模块(200)包括盐侧膜浓缩单元(204)和硝料液蒸发单元(202),其中,所述盐侧膜浓缩单元(204)在反渗透膜的作用下将所述NF盐侧出水制备为盐侧浓缩液,所述盐侧浓缩液排入盐蒸发单元(205)以获得氯化钠晶体和混盐母液,将氯化钠晶体输送至氯化钠分离单元(206)进行细化并重新溶解以形成高纯度的氯化钠溶液;
所述硝料液蒸发单元(202)基于蒸发结晶作用得到硫酸钠晶体和混盐母液,将硫酸钠晶体输送至硫酸钠分离单元(203)进行细化并重新溶解以形成高纯度的硫酸钠溶液。
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