CN207158994U - 一种用于含硫酸钠和氯化钠的高盐废水双向浓缩分离装置 - Google Patents

Abstract

一种用于含硫酸钠和氯化钠的高盐废水双向浓缩分离装置，包括给水箱、NF1给水泵、NF1保安过滤器、NF1高压泵、NF1装置、NF1二段增压泵、NF1三段增压泵、NF1浓水箱、NF2给水泵、NF2保安过滤器、NF2高压泵、NF2装置、NF2二段增压泵、NF2三段增压泵、NF产淡水箱、NF2浓水箱、反渗透RO装置、蒸发结晶装置a以及蒸发结晶装置b。本实用新型主要应用于工业废水处理系统中，NF产水在反渗透RO装置中浓缩后，送至蒸发结晶装置a，其产盐氯化钠达到一级标准；浓水经过蒸发结晶装置b生产达到Ⅰ类标准的工业无水硫酸钠，实现副产盐的资源化利用，降低危废产生量。

Description

一种用于含硫酸钠和氯化钠的高盐废水双向浓缩分离装置

技术领域

本实用新型属于工业废水处理设备技术领域，具体涉及一种用于含硫酸钠和氯化钠的高盐废水双向浓缩分离装置。

背景技术

在节能减排和废水资源化的大环境下，高盐废水的零排放和副产盐资源化是实现企业环境友好型的必经之路。在废水零排放和副产盐资源化工艺中，纳滤分盐+蒸发结晶是必不可少的工段。

纳滤（Nanofiltration，NF）是介于超滤和反渗透技术之间的独立的分离技术。纳滤膜一般都具有截留低分子有机物和高价盐的能力，对单价离子的截留率很低，对二价或高价离子的截留率在 90%以上，同时具有很高的通量，这主要是纳滤膜本身的电荷屏蔽作用和孔径筛分共同作用。复合纳滤膜一般为荷负电膜，对不同价态的离子存在道南效应。由于纳滤膜的负电荷性，大部分的SO₄ ^2-被截留，Cl^-顺利通过，从而达到了分离 SO₄ ^2-和Cl^-的作用。在实际废水处理中，透过液中NaCl纯度达到97%，比较容易实现，但如何提高浓缩液中Na₂SO₄纯度才能降低进一步蒸发浓缩过程中产生的混盐数量，提高工业无水Na₂SO₄纯度是我们亟需解决的问题。

发明内容

为了克服现有技术的上述问题，本实用新型的目的在于提供一种用于含硫酸钠和氯化钠的高盐废水双向浓缩分离装置，实现对Na₂SO₄和NaCl的双向浓缩分离，提高对二者的分离效率。本实用新型可以生产出达到一级精制工业盐和Ⅰ类工业无水硫酸钠，淡水侧产水经过蒸发结晶产盐氯化钠达到一级标准，实现副产盐的资源化利用，并大大减少后续蒸发工段的混盐产生量，降低危废处理成本。

为实现上述目的，本实用新型所采用的技术方案是：一种用于含硫酸钠和氯化钠的高盐废水双向浓缩分离装置，包括给水箱、NF1装置和NF2装置，给水箱的进水口连接预处理废水管道，给水箱的出水口依次通过NF1给水泵、NF1保安过滤器及NF1高压泵后，连接NF1装置的进水口；NF1装置的淡水出口连接NF产淡水箱的进水口，NF产淡水箱的出水口连接反渗透RO装置的进水口，反渗透RO装置的浓水出口连接蒸发结晶装置a的入口，蒸发结晶装置a的出口连接一级精制工业氯化钠的出料口；NF1装置的浓水出口和反渗透RO装置的淡水出口连接NF1浓水箱的进水口，NF1浓水箱的出水口依次通过NF2给水泵、NF2保安过滤器、NF2高压泵后，连接NF2装置的进水口；NF2装置的淡水出口连接NF产淡水箱的进水口，NF2装置的浓水出口连接NF2浓水箱的进水口，NF2浓水箱的出水口连接蒸发结晶装置b的入口，蒸发结晶装置b的出口连接Ⅰ类工业无水硫酸钠的出料口。

所述NF1装置采用三段式结构，包括I段纳滤膜、Ⅱ段纳滤膜和Ⅲ段纳滤膜，废液进入NF1装置后，I段纳滤膜分离的浓水经NF1二段增压泵进入Ⅱ段纳滤膜，Ⅱ段纳滤膜分离的浓水经NF1三段增压泵进入Ⅲ段纳滤膜，Ⅲ段纳滤膜分离的浓水连接NF1装置的浓水出口，I段纳滤膜、Ⅱ段纳滤膜和Ⅲ段纳滤膜的淡水出口连接NF1装置的淡水出口。

所述NF2装置采用三段式结构，包括I段纳滤膜、Ⅱ段纳滤膜和Ⅲ段纳滤膜，废液进入NF2装置后，I段纳滤膜分离的浓水经NF2二段增压泵进入Ⅱ段纳滤膜，Ⅱ段纳滤膜分离的浓水经NF2三段增压泵进入Ⅲ段纳滤膜，Ⅲ段纳滤膜分离的浓水连接NF2装置的浓水出口，I段纳滤膜、Ⅱ段纳滤膜和Ⅲ段纳滤膜的淡水出口连接NF2装置的淡水出口。

所述I段纳滤膜、Ⅱ段纳滤膜和Ⅲ段纳滤膜均采用高压纳滤膜，所述NF1二段增压泵、NF1三段增压泵、NF2二段增压泵及NF2三段增压泵均采用变频水泵。

所述NF1保安过滤器和NF2保安过滤器采用过滤精度为5μm的过滤器。

所述预处理废水管道中的经过预处理的高盐废水，其含盐量为1%~5%，COD小于50mg/L，硬度小于10mg/L。

所述的NF1装置和NF2装置中，采用经过反渗透装置脱盐的纳滤淡产水作为浓水的稀释水；NF1装置和NF2装置浓水侧Na₂SO₄与NaCl的质量浓度之比大于10。

所述NF1装置和NF2装置对Na₂SO₄的截留率均大于98%，对氯化钠的截留率低于30%。

所述NF1装置和NF2装置产生的淡产水经过反渗透RO装置脱盐后，产脱盐水含盐量小于200 mg/L，作为NF1浓水的稀释水。

本实用新型的有益效果是：

1、本实用新型的纳滤产水经过一级反渗透装置进行浓缩后，再进行蒸发结晶，可以降低装置规模，提高蒸发效率，减少工业能耗。

2、含Na₂SO₄和NaCl的高盐废水经过一级纳滤装置分盐后，浓水侧产水中还含有大量的NaCl 15%~30%左右。浓水侧产水经过第二级纳滤分盐后，浓水侧产水中NaCl含量降低到5%~10%之间，大大降低了蒸发结晶单元产生的混盐数量。

3、实用新型可以生产出达到一级精制工业盐和Ⅰ类工业无水硫酸钠，淡水侧产水经过蒸发结晶产盐氯化钠达到一级标准，实现副产盐的资源化利用，并大大减少后续蒸发工段的混盐产生量，降低危废处理成本。

附图说明

图1为本实用新型一个具体实施例结构的工作原理示意图。

图中，1为给水箱；2为NF1给水泵；3为NF1保安过滤器；4为NF1高压泵；5为NF1装置；6为NF1二段增压泵；7为NF1三段增压泵；8为NF1浓水箱；9为NF2给水泵；10为NF2保安过滤器；11为NF2高压泵；12为NF2装置；13为NF2二段增压泵；14为NF2三段增压泵；15为NF产淡水箱；16为NF2浓水箱；17为反渗透RO装置；18为蒸发结晶装置a；19为蒸发结晶装置b。

具体实施方式

以下将结合附图对本实用新型内容做进一步说明，但本实用新型的实际应用形式并不仅限于图示的实施例。

参见附图1，本实用新型所述的双向浓缩工艺的主要设备包括给水箱、NF1给水泵、NF1保安过滤器、NF1高压泵、NF1装置、NF1二段增压泵、NF1三段增压泵、NF1浓水箱、NF2给水泵、NF2保安过滤器、NF2高压泵、NF2装置、NF2二段增压泵、NF2三段增压泵、NF产淡水箱、NF2浓水箱，反渗透RO装置、蒸发结晶装置、蒸发结晶装置b，其中的NF1保安过滤器和NF2保安过滤器为内装有5μm过滤精度聚丙烯滤芯的过滤精度为5μm的过滤器，NF1给水泵、NF1高压泵、NF1二段增压泵、NF1三段增压泵、NF2给水泵、NF2高压泵、NF2二段增压泵、NF2三段增压泵均为变频泵。

通过管道顺次连接的给水箱、NF1给水泵、NF1保安过滤器、NF1高压泵、NF1装置、NF1二段增压泵、NF1三段增压泵、NF1浓水箱、NF2给水泵、NF2保安过滤器、NF2高压泵、NF2装置、NF2二段增压泵、NF2三段增压泵、NF产淡水箱、NF2浓水箱，所述NF1装置和NF2装置的淡出水口通过管道与NF产淡水箱、反渗透RO装置、蒸发结晶装置a相连通，RO淡产水出口和NF1装置浓水出口通过管道与NF1浓水箱相连通，NF2浓水出口与NF2浓水箱、蒸发结晶装置b相连接，所述NF1装置和NF2装置均包括进液口、淡产水口、浓水口。

给水箱的出水（经过预处理的高盐废水）依次经过NF1给水泵、NF1保安过滤器、NF1高压泵进入三段式NF1装置。I段膜的浓水通过二段增压泵增压后进入Ⅱ段纳滤膜，Ⅱ段膜浓水由三段段间增压泵增压后进入Ⅲ段纳滤膜，I段、Ⅱ段和Ⅲ段淡产水汇总入一根管子收集到NF产淡水箱。Ⅲ段膜产浓水与后端RO产水在NF1浓水箱中混合均质后，依次由NF2给水泵、NF2保安过滤器、NF2高压泵输入到NF2装置，其I段、Ⅱ段和Ⅲ段淡产水通过产水母管收集到NF产淡水箱，Ⅲ段膜产浓水通过管道送入到NF2浓水箱，NF淡产水通过管道与反渗透RO装置、蒸发结晶装置相连通，NF2浓水箱通过管道与蒸发结晶装置b相连接。

NF1装置和NF2装置均采用三段式，考虑到适应高盐废水不同回收率要求，三段膜均采用高压纳滤膜，所有水泵均采用变频水泵。

本实用新型可基本实现含Na₂SO₄和NaCl的工业高盐废水（含盐量在1%~5%、COD小于50mg/L、硬度小于10mg/L）的双向浓缩分离。

本实用新型采用经过反渗透装置脱盐的纳滤淡产水作为NF1装置浓水的稀释水，用于进一步提高Na₂SO₄和NaCl的分离效率。

NF1装置和NF2装置的对Na₂SO₄的截留率均大于98%。

NF2装置浓水中NaCl含量降至5%~10%。

实施例1

本实例中设置的NF1和NF2装置采用（6:4:3）*6排列，为了满足高盐废水高回收率的要求，三段膜采用最大操作压力为84bar的型号为NF345HP-370纳滤膜。

NF1装置和NF2装置的进水pH控制在9.5左右，可以降低纳滤膜的污堵，减少膜清洗频率。

为了保证不同流量时，两级纳滤装置均能运行，所采用的水泵均为变频水泵。

某化工厂进入零排放装置的高盐废水主要成分是Na₂SO₄和NaCl，经过前段预处理和反渗透浓缩后，废水含盐量高达3%，其中Na₂SO₄ 1.3%，NaCl 1.7%，COD小于50mg/L，硬度小于10mg/L。高盐废水经过NF1装置5~10倍双向浓缩后，可以获得NaCl纯度大于98%的淡产水和Na₂SO₄纯度大于80%的浓缩液。为了实现浓水中Na₂SO₄和NaCl的进一步分离，将NF淡产水经反渗透RO装置脱盐的产水与NF1浓水以一定比例在NF1浓水箱中混合，经5~10倍浓缩后同样可以得到NaCl纯度大于98%的透过液，浓缩液中Na₂SO₄纯度则可以提高到90%以上，其含盐量在6~9%之间。NF1装置和NF2装置的淡产水经过反渗透RO装置浓缩4-8倍后，NaCl含盐量达到4~10%，再进入蒸发结晶装置a进一步蒸发浓缩，可以获得纯度达到一级标准的精制工业盐。NF2浓水通过蒸发结晶装置b，可以生产出纯度达到Ⅰ类标准的工业无水硫酸钠。蒸发结晶装置a、蒸发结晶装置b产冷凝液和反渗透RO装置产多余脱盐水可以作为再生水回收利用。

Claims (9)

1.一种用于含硫酸钠和氯化钠的高盐废水双向浓缩分离装置，包括给水箱（1）、NF1装置（5）和NF2装置（12），其特征在于，给水箱（1）的进水口连接预处理废水管道，给水箱（1）的出水口依次通过NF1给水泵（2）、NF1保安过滤器（3）及NF1高压泵（4）后，连接NF1装置（5）的进水口；NF1装置（5）的淡水出口连接NF产淡水箱（15）的进水口，NF产淡水箱（15）的出水口连接反渗透RO装置（17）的进水口，反渗透RO装置（17）的浓水出口连接蒸发结晶装置a（18）的入口，蒸发结晶装置a（18）的出口连接一级精制工业氯化钠的出料口；

NF1装置（5）的浓水出口和反渗透RO装置（17）的淡水出口连接NF1浓水箱（8）的进水口，NF1浓水箱（8）的出水口依次通过NF2给水泵（9）、NF2保安过滤器（10）、NF2高压泵（11）后，连接NF2装置（12）的进水口；NF2装置（12）的淡水出口连接NF产淡水箱（15）的进水口，NF2装置（12）的浓水出口连接NF2浓水箱（16）的进水口，NF2浓水箱（16）的出水口连接蒸发结晶装置b（19）的入口，蒸发结晶装置b（19）的出口连接Ⅰ类工业无水硫酸钠的出料口。

2.根据权利要求1所述的一种用于含硫酸钠和氯化钠的高盐废水双向浓缩分离装置，其特征在于，所述NF1装置（5）采用三段式结构，包括I段纳滤膜、Ⅱ段纳滤膜和Ⅲ段纳滤膜，废液进入NF1装置（5）后，I段纳滤膜分离的浓水经NF1二段增压泵（6）进入Ⅱ段纳滤膜，Ⅱ段纳滤膜分离的浓水经NF1三段增压泵（7）进入Ⅲ段纳滤膜，Ⅲ段纳滤膜分离的浓水连接NF1装置（5）的浓水出口，I段纳滤膜、Ⅱ段纳滤膜和Ⅲ段纳滤膜的淡水出口连接NF1装置（5）的淡水出口。

3.根据权利要求1所述的一种用于含硫酸钠和氯化钠的高盐废水双向浓缩分离装置，其特征在于，所述NF2装置（12）采用三段式结构，包括I段纳滤膜、Ⅱ段纳滤膜和Ⅲ段纳滤膜，废液进入NF2装置（12）后，I段纳滤膜分离的浓水经NF2二段增压泵（13）进入Ⅱ段纳滤膜，Ⅱ段纳滤膜分离的浓水经NF2三段增压泵（14）进入Ⅲ段纳滤膜，Ⅲ段纳滤膜分离的浓水连接NF2装置（12）的浓水出口，I段纳滤膜、Ⅱ段纳滤膜和Ⅲ段纳滤膜的淡水出口连接NF2装置（12）的淡水出口。

4.根据权利要求2或3所述的一种用于含硫酸钠和氯化钠的高盐废水双向浓缩分离装置，其特征在于，所述I段纳滤膜、Ⅱ段纳滤膜和Ⅲ段纳滤膜均采用高压纳滤膜，所述NF1二段增压泵（6）、NF1三段增压泵（7）、NF2二段增压泵（13）及NF2三段增压泵（14）均采用变频水泵。

5.根据权利要求1所述的一种用于含硫酸钠和氯化钠的高盐废水双向浓缩分离装置，其特征在于，所述NF1保安过滤器（3）和NF2保安过滤器（10）采用过滤精度为5μm的过滤器。

6.根据权利要求1所述的一种用于含硫酸钠和氯化钠的高盐废水双向浓缩分离装置，其特征在于，所述预处理废水管道中的经过预处理的高盐废水，其含盐量为1%~5%，COD小于50mg/L，硬度小于10mg/L。

7.根据权利要求1所述的一种用于含硫酸钠和氯化钠的高盐废水双向浓缩分离装置，其特征在于，所述的NF1装置（5）和NF2装置（12）中，采用经过反渗透装置脱盐的纳滤淡产水作为浓水的稀释水；NF1装置（5）和NF2装置（12）浓水侧Na₂SO₄与NaCl的质量浓度之比大于10。

8.根据权利要求1所述的一种用于含硫酸钠和氯化钠的高盐废水双向浓缩分离装置，其特征在于，所述NF1装置（5）和NF2装置（12）对Na₂SO₄的截留率均大于98%，对氯化钠的截留率低于30%。

9.根据权利要求1所述的一种用于含硫酸钠和氯化钠的高盐废水双向浓缩分离装置，其特征在于，所述NF1装置（5）和NF2装置（12）产生的淡产水经过反渗透RO装置（17）脱盐后，产脱盐水含盐量小于200 mg/L，作为NF1浓水的稀释水。