CN204778863U - 精制盐水一体化处理设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及卤水精制设备，一种精制盐水一体化处理设备，包括依次连接的折流槽、反应桶、陶瓷膜反应器和西恩过滤器；所述的西恩过滤器具有第一精盐水出口和盐泥出口，所述的盐泥出口下方设置有盐泥池，所述的盐泥池通过盐泥泵连接有板框式压滤机，所述的压滤机设置有滤饼出口和滤液出口，所述的滤液出口与所述的反应桶连接；所述的陶瓷膜反应器设置有第二精盐水出口和浓缩液出口，所述的浓缩液出口与西恩过滤器连接。本实用新型的有益效果是，本实用新型采用陶瓷膜反应器+西恩过滤器精制盐水耦合工艺，出陶瓷膜反应器的浓缩液则利用西恩过滤器处理，陶瓷膜反应器渗透液与西恩过滤器上清液勾兑，耦合所述两种精制过滤技术，发挥协同优势。

Description

精制盐水一体化处理设备

技术领域

本实用新型涉及卤水精制设备，尤其是一种精制盐水一体化处理设备。

背景技术

由于原卤成份的复杂性和地域的特点等因素，且氯碱企业所用离子膜法对盐水精制要求极高，一次精制盐水的Ca²⁺和Mg²⁺含量均须低于1mg/L，二次精制盐水的碱土金属含量必须降低到μg/L的水平。现有的处理与回用工艺技术包括传统盐水精制工艺、有机聚合物膜法盐水精制工艺、陶瓷膜法过滤盐水精制工艺及西恩过滤器盐水精制工艺。但是上述几种精制盐水处理工艺均存在缺点。

传统盐水精制工艺在应用过程中主要存在以下问题：

(1)道尔澄清桶的返浑现象。道尔澄清桶中的颗粒沉降遵循斯托克斯定律，只有沉降速度大于液体上升速度的颗粒才能被分离，盐水流量、温度及杂质含量的变化会导致盐水密度、沉淀颗粒粒径、上升速度等发生变化，极易引起澄清桶返浑，影响盐水质量；

(2)砂滤器过滤精度低，存在硅元素的溶出现象。砂滤器的过滤介质是由平均粒径在1mm左右的砂粒堆积形成的1-2m厚的固定床，孔径较大，无法完全截留超细沉淀颗粒，石英砂在碱性盐水中会溶出二氧化硅，污染精盐水，不适用于离子膜法工艺；

(3)碳素烧结管过滤器运行不稳定。碳素烧结管过滤器主要通过表面预涂的α纤维素实现对悬浮颗粒的截留，过滤机理为深度孔径截留机理，对预涂及前处理要求较高，一旦预涂不均或进水不达标，将影响过滤出水水质，破坏后续螯合树脂塔的正常工作。

多年以来，陆续有研究者对传统盐水精制工艺进行了改进，但都没有从根本上改变传统工艺受原盐质量影响大、精盐水质量不稳定、精盐水中的固体悬浮物超标等缺点。随着氯碱工业的发展，传统盐水精制工艺与离子膜法工艺的不匹配问题越来越凸显。

有机聚合物膜法盐水精制工艺出现以来，迅速替代传统盐水精制工艺成为主流工艺，极大改善了国内氯碱行业盐水质量不达标的状况，但是在实际运行中也存在一些问题：

(1)工艺路线长，操作复杂。有机聚合物膜对于粒径细小的Mg(OH)₂沉淀过滤性能极差，所以必须采取浮上澄清法先去除Mg(OH)₂沉淀以满足盐水中Ca/Mg含量比大于10的指标，才能保证膜过滤器正常运行，因此使得工艺流程长，投资大，控制点多，操作复杂。

(2)膜材料强度低，寿命短。有机聚合物膜为柔性材料，机械强度较低，在长期运行过程中，容易出现膜层脱落、穿孔、破损等现象。由于PE和PP材料不耐游离氯的氧化，戈尔膜和颇尔膜常因为迅速老化而发生机械强度下降、膜层脱落、破裂等现象，增加了设备维护和运行费用。有机聚合物膜用于钡法除SO₄ ^2-的盐水精制工艺时，BaSO₄在膜内的沉积会造成膜物理结构破坏，机械性能降低，影响膜的渗透性，最终造成膜永久性失效。凯膜和戈尔管式膜的耐游离氯性能较高，但是依然无法解决BaSO₄污染对系统的影响。

综合传统工艺和膜法工艺的应用进展可以发现，“预处理+膜分离”的膜法盐水精制工艺可获得比“道尔澄清桶+砂滤器+碳素管过滤器”的传统工艺质量更优的精制盐水。除了传统盐水精制工艺、有机聚合物膜法盐水精制工艺外，近年来还出现了西恩过滤盐水精制工艺和陶瓷膜法盐水精制工艺，但是由于各自工艺及设备各具优缺点，在氯碱工业应用存在争议。

西恩过滤器盐水精制工艺在应用过程中主要存在以下问题：

(1)设备占地面积大，土建费用较高，且每个班组必须定期在过滤器底部手动排泥，自动化程度低，现场管理难度大；

(2)过滤时需加凝聚助沉剂聚丙烯酸钠、聚丙烯酰胺或苛化淀粉等，增大了运行辅料成本，同时会给精制盐水引入凝聚助沉剂，导致精制盐水不符合氯碱企业进离子膜工序的原料标准；

(3)过滤精度较低，固体悬浮物SS约15mg/L，无法达到离子膜进料SS不大于5这一条件，且西恩过滤器反冲洗和定期手动排泥时精制盐水反浑现象严重，出水不稳定。

而陶瓷膜法盐水精制工艺在应用过程中主要存在以下问题：

(1)陶瓷膜成套设备价格、运行能耗费用及清洗再生费用较高；

(2)脆性大尤其小孔径的多孔单体膜件耐冲击能力低、易碎，增大了安装与维养费用；

(3)陶瓷膜浓缩液的浓缩倍数较低，浓缩液固含量约10％，出陶瓷膜装置的浓缩液流量大，占进料量比例高达30％以上，板换压缩机处理负荷较大。若提高浓缩液循环量以提高浓缩液固含量，这将导致膜污染加速，酸洗周期变短，有效生产运行时间缩短，不利于连续经济化生产。

从盐水精制工艺的发展历程分析可见，工艺流程简化、系统集成度提高是盐水精制工艺发展的趋势，多种过滤技术集成耦合是盐水精制工艺开发的方向。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是，提供一种工艺流程简单，且运行成本低的精制盐水一体化处理设备。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种精制盐水一体化处理设备，包括依次连接的折流槽、反应桶、陶瓷膜反应器和西恩过滤器；

所述的西恩过滤器具有第一精盐水出口和盐泥出口，所述的盐泥出口下方设置有盐泥池，所述的盐泥池通过盐泥泵连接有板框式压滤机，所述的板框式压滤机设置有滤饼出口和滤液出口，所述的滤液出口与所述的反应桶连接；

所述的陶瓷膜反应器设置有第二精盐水出口和浓缩液出口，所述的浓缩液出口与西恩过滤器连接。

进一步地，为实现连续化循环过滤，所述的反应桶与陶瓷膜反应器之间还设置有循环罐，所述的反应桶出口与所述循环罐连接，所述的循环罐出口与所述陶瓷膜反应器连接；

所述的陶瓷膜反应器的浓缩液出口还设置有内回流支管，所述内回流支管与所述的循环罐连接。

作为优选，所述的反应桶与所述的循环罐之间设置有供料泵，所述的循环罐与所述的陶瓷膜反应器之间设置有循环泵。利用供料泵将反应桶内卤水输送至循环罐，利用循环泵将循环罐内的卤水输送至陶瓷膜反应器进行卤水处理，并给陶瓷膜反应器提供一定的压力。

进一步地，为便于向卤水中加入氢氧化钠、碳酸钠、氯化铁等药剂，所述的折流槽设置在反应桶上方，所述的折流槽上方还设置有加药系统，所述加药系统包括氢氧化钠加药装置、碳酸钠加药装置及氯化铁加药装置，所述加药系统还包括在线监测浓度仪和分别与各加药装置连接的供料泵，所述的在线监测浓度仪与卤水直接接触，并与供料泵信号连接。通过在线检测浓度仪检测卤水中钙镁以及硅酸根离子的浓度，通过控制各供料泵的流量来控制加药量的多少，实现自动控制，节省添加剂用量。

进一步地，所述的陶瓷膜反应器由串联的三级错流过滤组件组成，包括第一过滤组件、第二过滤组件和第三过滤组件。粗盐水料液经循环泵先送入陶瓷膜反应器的第一过滤组件过滤，第一级过滤组件出来的浓缩盐水进入第二过滤组件，第二过滤组件出来的浓缩盐水进入第三过滤组件过滤，最后浓缩液流入浓缩液出口，进入西恩过滤器；渗透液则逐级出水即精制盐水，从第二精盐水出口流出。

进一步地，为便于观察陶瓷膜反应器内的压力，所述第一过滤组件和第三过滤组件的进料口一端设置有压力表。保持第一过滤组件进口压力在0.30～0.35MPa之间。

作为优选，所述的西恩过滤器第一精盐水出口设置有流量计、电动阀和控制器，流量计将检测的流量数据信号传输给控制器，控制器通过流量数据控制电动阀的开度。实现自动控制。

作为优选，所述的西恩过滤器为双过滤系统，包括一级深层悬浮粒子微电荷吸附过滤系统和二级机械过滤系统。经陶瓷膜过滤得到的浓缩液经一级深层悬浮粒子微电荷吸附过滤系统过滤后清液自流至二级机械过滤系统，清液即精制盐水，被过滤、截留的固体颗粒剂悬浮物即盐泥，盐泥经盐泥出口排放至盐泥池。

本实用新型的有益效果是，本实用新型采用陶瓷膜反应器+西恩过滤器精制盐水耦合工艺，其中陶瓷膜反应器浓缩液采用三级逐级浓缩技术，出陶瓷膜反应器的浓缩液则利用西恩过滤器处理，陶瓷膜反应器渗透液与西恩过滤器上清液勾兑，耦合所述两种精制过滤技术，发挥协同优势。

陶瓷膜分离技术是基于多孔陶瓷介质的筛分效应而进行物质分离的技术，采用高效错流过滤方式，具有以下优点：

(1)采用无机陶瓷材料，寿命更长。陶瓷膜机械强度高，耐酸碱耐高温，不受游离氯影响，且具有良好的耐磨、耐冲涮性能，可实现在线反冲，实现膜通量稳定，采用酸清洗进行化学再生，能有效的恢复膜渗透通量，使用寿命可达5年以上。

(2)过滤精度更高，产水水质优异。陶瓷膜的标称孔径为0.05μm且孔径分布窄，比有机聚合物膜的过滤精度更高，对沉淀颗粒的截留率更高，由于反应器的精确反应过滤作用，产水水质优异。

(3)无需预处理，工艺流程简单。陶瓷膜对Mg(OH)₂沉淀和有机物污染较不敏感，比有机聚合物膜更加能够适应国内原盐质量差、Mg含量高的特点，无需预处理，适应性更好、工艺流程简单，设备占地面积小，投入药剂少，投资及运行费用低。

(4)采用表面错流过滤机理，运行更稳定。陶瓷膜采用错流过滤，盐水流动方向与渗透方向垂直，膜表面形成湍动效应，能够减缓悬浮颗粒在膜表面的沉积，降低膜污染速率，可获得稳定的渗透通量，增加过滤系统的稳定性，延长膜再生周期。同时错流技术既解决了反应器的堵塞，又可以浓缩悬浮物等，不需要添加沉淀池，出水水质好等，沉淀反应和陶瓷膜过滤集成耦合技术优势明显。

(5)渗透通量大，陶瓷膜有很高的孔隙率，高达35％以上，因此其盐水通量很高，其中50nm孔径的陶瓷超滤膜饱和氯化钠盐水通量大于800L/m²·h。且设备占地面积小，土建投资费用小，自动化程度高，便于现场管理。

西恩过滤器技术采用深层悬浮粒子层的微电荷吸附和机械过滤双重作用进行固液分离，具有以下优点：

(1)采用自身反冲洗，不容易堵塞，采用的过滤介质使用寿命长，不分解，无须更换。

(2)主体材料为乙烯基树脂FRP，耐酸耐碱抗氧化，使用寿命长，适用于酸性、含盐、碱溶液等多种分离工况。

(3)成套设备购置成本较低且可连续低压力运行，运行能耗费用低。

(4)西恩过滤器底部盐泥固含量可高达30％以上，减轻了板框压滤机的负荷，同时降低人力成本。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

图1是本实用新型设备结构示意图；

图中：1.反应桶，2.折流槽，21.加药系统，3.陶瓷膜反应器，31.循环泵，32.第二精盐水出口，33.浓缩液出口，34.内回流支管，35.第一过滤组件，36.第二过滤组件，37.第三过滤组件，4.西恩过滤器，41.第一精盐水出口，42.盐泥出口，5.盐泥池，6.板框式压滤机，61.盐泥泵，62.滤饼出口，63.滤液出口，7.循环罐，71.供料泵。

具体实施方式

现在结合附图对本实用新型作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本实用新型的基本结构，因此其仅显示与本实用新型有关的构成。

实施例1

如图1所示，一种精制盐水一体化处理设备，包括依次连接的折流槽2、反应桶1、循环罐7、陶瓷膜反应器3和西恩过滤器4；

所述的西恩过滤器4具有第一精盐水出口41和盐泥出口42，所述的盐泥出口42下方设置有盐泥池5，所述的盐泥池5通过盐泥泵61连接有板框式压滤机6，所述的板框式压滤机6设置有滤饼出口62和滤液出口63，所述的滤液出口63与所述的反应桶1连接；

所述的陶瓷膜反应器3设置有第二精盐水出口32和浓缩液出口33，所述的浓缩液出口33与西恩过滤器4连接。

所述的陶瓷膜反应器3的浓缩液出口33还设置有内回流支管34，所述内回流支管34与所述的循环罐7连接。

所述的反应桶1与所述的循环罐7之间设置有供料泵71，所述的循环罐7与所述的陶瓷膜反应器3之间设置有循环泵31。

为便于向卤水中加入氢氧化钠、碳酸钠、氯化铁等药剂，所述的折流槽2设置在反应桶1上方，所述的折流槽2上方还设置有加药系统21，所述加药系统21包括氢氧化钠加药装置、碳酸钠加药装置及氯化铁加药装置，所述加药系统21还包括在线监测浓度仪和分别与各加药装置连接的供料泵71，所述的在线监测浓度仪与卤水直接接触，并与供料泵71信号连接。

进一步地，所述的陶瓷膜反应器3由串联的三级错流过滤组件组成，包括第一过滤组件35、第二过滤组件36和第三过滤组件37。粗盐水料液经循环泵31先送入陶瓷膜反应器3的第一过滤组件35过滤，第一级过滤组件出来的浓缩盐水进入第二过滤组件36，第二过滤组件36出来的浓缩盐水进入第三过滤组件37过滤，最后浓缩液流入浓缩液出口33，进入西恩过滤器4；渗透液则逐级出水即精制盐水，从第二精盐水出口32流出。

进一步地，为便于监控陶瓷膜反应器3内的压力，所述第一过滤组件35和第三过滤组件37的进料口一端设置有压力表。

进一步地，所述的西恩过滤器4第一精盐水出口41设置有流量计、电动阀和控制器，流量计将检测的流量数据信号传输给控制器，控制器通过流量数据控制电动阀的开度。

具体地，所述的西恩过滤器4为双过滤系统，包括一级深层悬浮粒子微电荷吸附过滤系统和二级机械过滤系统。

利用上述设备处理卤水工艺如下：

1)将矿区卤水直接进折流槽2内，再通过加药系统21向折流槽2内投加药剂使反应桶1内原卤混凝沉淀，得到粗盐水；

其中加药系统21包括氢氧化钠加药装置、氢氧化钠加药装置及氯化铁加药装置。其中首先通过在线监测浓度仪监测到卤水中镁钙及硅酸根的量，从而控制各供料泵71的进料量，进而自动去除卤水中镁钙离子剂微量硅元素。

2)将步骤1)中得到的粗盐水通过供料泵71打入循环罐7内，然后粗盐水通过循环泵31打至陶瓷膜反应器3，粗盐水通过陶瓷膜反应器3内串联的三级错流过滤组件进行过滤，得到澄清渗透液(即精制盐水)及浑浊浓缩液，分别经第二精盐水出口32和浓缩液出口33排出；

3)将步骤2)中得到的浑浊浓缩液部分进入西恩过滤器4，其余部分经内回流支管34回流至陶瓷膜循环罐7与供料泵71送来的粗盐水混合，用于调整进料液的固含量，进入过滤循环泵31进口，实现控制浓缩液固含量和保证膜面流速的目的，然后经过滤循环泵31回到陶瓷膜反应器3内再次参加循环过滤。

其中，所述浑浊浓缩液由于高速运动而形成湍流，不断冲洗陶瓷膜的内表面，将少量附着在陶瓷膜上的固形物带走，从而防止了陶瓷膜的阻塞，保持过滤的正常进行。所述浑浊浓缩液不断循环，固形物浓度愈来愈大，当浓度到达一定程度后自动排出，最终达到固液分离的目的。另外约70％的浑浊浓缩液在0.18～0.25MP压力下由内回流支管34回流至循环罐7内再次参加反应。经过陶瓷膜反应器3的过滤及截留作用及前期不同药剂的作用，出水直接达到精制盐水出水标准。所述出陶瓷膜过滤器的浑浊浓缩液即至西恩过滤器4的浓缩液流量约占陶瓷膜反应器3进料量的30％，其固含量约10％(约10％时综合效益最佳)；

4)将步骤3)中得到的所述部分浑浊浓缩液经西恩过滤器4的一级深层悬浮粒子微电荷吸附过滤系统和二级机械过滤系统双层作用进行固液分离，一级深层悬浮粒子微电荷吸附过滤系统清液自流至二级机械过滤系统，清液(即精制盐水)流入第一精盐水出口41，被过滤器过滤、截留的固体颗粒及悬浮物即盐泥集中至西恩过滤器4底中心的盐泥出口42，通过手动排泥阀每八小时定期排入盐泥池5。

5)盐泥池5内盐泥固含量达30％以上，直接可进板框压滤机脱水，将步骤4得到的盐泥池5内的盐泥经盐泥泵61输送至板框式压滤机6，将得到的滤液经其滤液出口63排放至反应桶1内，滤饼经滤饼出口62排出。

在步骤2)中，所述粗盐水在陶瓷膜反应器3内逐级浓缩的工艺条件为：陶瓷膜一级进口压力在0.30～0.35MPa之间。

在步骤3)中，所述浑浊浓缩液，循环罐7压力设定0.20～0.25MPa，三级出口压力控制在0.18MPa左右下进入内回流支管34内。

Claims (8)

1.一种精制盐水一体化处理设备，其特征在于：包括依次连接的折流槽(2)、反应桶(1)、陶瓷膜反应器(3)和西恩过滤器(4)；

所述的西恩过滤器(4)具有第一精盐水出口(41)和盐泥出口(42)，所述的盐泥出口(42)下方设置有盐泥池(5)，所述的盐泥池(5)通过盐泥泵(61)连接有板框式压滤机(6)，所述的板框式压滤机(6)设置有滤饼出口(62)和滤液出口(63)，所述的滤液出口(63)与所述的反应桶(1)连接；

所述的陶瓷膜反应器(3)设置有第二精盐水出口(32)和浓缩液出口(33)，所述的浓缩液出口(33)与西恩过滤器(4)连接。

2.根据权利要求1所述的精制盐水一体化处理设备，其特征在于：所述的反应桶(1)与陶瓷膜反应器(3)之间还设置有循环罐(7)，所述的反应桶(1)出口与所述循环罐(7)连接，所述的循环罐(7)出口与所述陶瓷膜反应器(3)连接；

所述的陶瓷膜反应器(3)的浓缩液出口(33)还设置有内回流支管(34)，所述内回流支管(34)与所述的循环罐(7)连接。

3.根据权利要求2所述的精制盐水一体化处理设备，其特征在于：所述的反应桶(1)与所述的循环罐(7)之间设置有供料泵(71)，所述的循环罐(7)与所述的陶瓷膜反应器(3)之间设置有循环泵(31)。

4.根据权利要求1所述的精制盐水一体化处理设备，其特征在于：所述的折流槽(2)设置在反应桶(1)上方，所述的折流槽(2)上方还设置有加药系统(21)，所述加药系统(21)包括氢氧化钠加药装置、碳酸钠加药装置及氯化铁加药装置，所述加药系统(21)还包括在线监测浓度仪和分别与各加药装置连接的供料泵(71)，所述的在线监测浓度仪与供料泵(71)信号连接。

5.根据权利要求1所述的精制盐水一体化处理设备，其特征在于：所述的陶瓷膜反应器(3)由串联的三级错流过滤组件组成，包括第一过滤组件(35)、第二过滤组件(36)和第三过滤组件(37)。

6.根据权利要求5所述的精制盐水一体化处理设备，其特征在于：所述第一过滤组件(35)和第三过滤组件(37)的进料口一端设置有压力表。

7.根据权利要求1所述的精制盐水一体化处理设备，其特征在于：所述的西恩过滤器(4)第一精盐水出口(41)设置有流量计、电动阀和控制器，流量计将检测的流量数据信号传输给控制器，控制器通过流量数据控制电动阀的开度。

8.根据权利要求1所述的精制盐水一体化处理设备，其特征在于：所述的西恩过滤器(4)为双过滤系统，包括一级深层悬浮粒子微电荷吸附过滤系统和二级机械过滤系统。