CN209065580U - 一种氯碱废水的处理系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种氯碱废水的处理系统。一种氯碱废水的处理系统，包括通过管道连接的精密过滤器、超滤单元、第一级纳滤单元和第二级纳滤单元；所述超滤单元的产水端与第一级纳滤单元连接；所述第一级纳滤单元的浓缩端通过管道连接有蒸发结晶单元；所述第一级纳滤单元的渗滤端通过管道连接第二级纳滤单元；所述第二级纳滤单元的浓缩端通过管道连接所述蒸发结晶单元，所述第二级纳滤单元的渗滤端通过管道连接有离心脱水单元。本实用新型能充分回收利用氯碱废水中的硫酸钠及氯化钠，并将二者有效分离，获得更大的经济效益；同时本实用新型避免使用化学药剂处理废水，降低了处理成本，实现了低成本、高收益、零排放的目的。

Description

一种氯碱废水的处理系统

技术领域

本实用新型涉及的是一种氯碱废水的纳滤分盐零排放处理工艺，属于氯碱废水处理技术领域。

背景技术

离子膜制备烧碱的工艺会排出大量氯碱废水，该废水中含20％左右的氯化钠，0.75％的硫酸根，还含有微量的钙离子、镁离子，以及细菌、藻类残体，这些杂质如果不被去除，在工业化盐时会被带入化盐系统，对离子膜造成损伤，破坏电解槽的正常运行，大大降低离子膜的寿命。

目前对氯碱废水的排放处理工艺，主要采用化学药剂+多效蒸发结晶的手段；通常包括钙芒硝法、氯化钡法，机械蒸汽再压缩(MVR)，离子交换膜法；这些工艺得到的混合杂盐纯度低、品质差，难以直接进行工业回收利用，没有实现基本的“零排放”；且处理费用和运行费用昂贵。

因此，开发一种针对氯碱废水零排放的绿色环保经济工艺，保证结晶盐的纯度和品质，实现废水零排放，使其达到工业回收盐要求，具有重要意义。

有鉴于此，特提出本实用新型。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种氯碱废水的零排放处理系统，该处理系统能充分回收利用氯碱废水中的硫酸钠及氯化钠，并将二者有效分离，获得更大的经济效益；同时本实用新型避免使用化学药剂处理废水，降低了处理成本，实现了低成本、高收益、零排放的目的。

为了实现以上目的，本实用新型提供了以下技术方案：

一种氯碱废水的处理系统，包括通过管道连接的精密过滤器、超滤单元、第一级纳滤单元、第二级纳滤单元；所述超滤单元的产水端与第一级纳滤单元连接；所述第一级纳滤单元的浓缩端通过管道连接有蒸发结晶单元；所述第一级纳滤单元的渗滤端通过管道连接所述第二级纳滤单元；所述第二级纳滤单元的浓缩端通过管道连接所述蒸发结晶单元，所述第二级纳滤单元的渗滤端通过管道连接有离心脱水单元。

以上处理系统的工作原理如下：

待处理的氯碱废水经过废水管路，通过精密过滤器净化，去除水中的杂质、颗粒、悬浮物等；

精密过滤器出水再经过超滤单元，进一步降低氯碱废水中的浊度，使水质得到进一步净化；

超滤出水中钙、镁离子含量较高，超滤出水进行第一级纳滤软化，同时二价盐与一价盐得到初步的分离，第一级纳滤浓水回到蒸发结晶单元；第一级纳滤淡水作为第二级纳滤的进水，第一级纳滤产水主要为纯度较高的氯化钠溶液(其中还含有少量硫酸钠)；

第一级纳滤产水进入第二级纳滤后，第二级纳滤浓水与第一级纳滤浓水直接回到蒸发结晶单元，经过后续处理即可获得芒硝，后续处理可采用常见的冷冻结晶；

第二级纳滤出水中二价盐基本被去除，氯化钠溶液得到浓缩和提纯，得到的氯化钠溶液经过离心脱水单元，得到工业级氯化钠晶体。

由此可见，本实用新型的处理系统处理氯碱废水具有高效、针对性强、产品种类多且纯度高、成本低、无二次污染等优点，在氯碱废水处理领域具有显著优势，应用于市场将具有更大的市场竞争力。

本实用新型提供的处理系统适用于任意类型的氯碱废水，并且对于不同氯化钠和硫酸盐含量的氯碱废水均可实现零排放的效果。另外，在实际处理过程中因化学成分含量的差别处理条件有差异，本文以“20％氯化钠+0.75％硫酸钠”的氯碱废水为例，介绍处理系统的工作过程，具体如下。

在经过精密过滤器和超滤的处理后，废水进入纳滤单元，此时需要先加入等体积的水进行稀释，进行一级纳滤恒容分离，得到的纳滤渗滤液中氯化钠含量为12.36％，渗滤液中硫酸钠含量在0.35％以下，纳滤浓缩液中硫酸钠含量在0.62％。所述的被处理的一级纳滤渗滤液再次加入等体积的水进行稀释，进行二级纳滤恒容分离，得到的二级纳滤渗滤液中氯化钠含量为7.87％，二级纳滤浓缩液中硫酸钠含量在0.12％。

在以上结构基础上，还可以改进其他方面，以获得更好的技术效果，具体如下。

优选地，所述精密过滤器采用5μm滤芯，能去除水中绝大多数杂质、颗粒、悬浮物等。

优选地，所述超滤单元中超滤膜的单根膜丝孔径为0.05～0.2μm。

与精密过滤器中5μm的滤芯相配合，超滤单元的单根膜丝孔径优选为0.05～0.2μm。

优选地，所述超滤单元的浓水端连接有将浓水回流至氯碱废水原液中的回流管。

超滤的浓水回流至废水原液中可以进一步得到处理，提高净化程度，同时提高芒硝和氯化钠的回收率。

优选地，所述回流管路中设有循环泵。

设置循环泵便于将超滤的浓水回流至废水原液中。

此外，在其他单元连接的管路上也根据需要设置相应的泵，对于不同处理要求所需要的泵类型不同，例如低压泵、增压泵等。

优选地，所述蒸发结晶单元之后还连接有冷冻结晶单元。

在冷冻结晶单元中，利用溶质硫酸钠与氯化钠等其他化合物的溶解度不同，冷冻结晶析出硫酸钠晶体，得到纯度较高的工业级硫酸钠晶体。

优选地，所述第一级纳滤单元和所述第二级纳滤单元中的滤膜的孔径为1～2nm。

与上述精密过滤器中5μm的滤芯、超滤单元中0.05～0.2μm孔径的滤膜相配合，以及匹配氯碱废水的特性，纳滤单元中的滤膜的孔径优选为1～2nm。

综上，与现有技术相比，本实用新型达到了以下技术效果：

(1)从氯碱废水中分别分离出较高纯度的硫酸钠和氯化钠，提高了废水的经济价值，从根本上实现氯碱废水纳滤分盐“零”排放，有效实现盐类的资源化利用；

(2)采用物理的处理系统，无需加入化学药剂，既降低了处理成本，有避免了额外污染物的引入，具有较大的市场竞争力；

(3)回收芒硝时在蒸发浓缩的基础上增加冷冻结晶单元，使产品满足《工业无水硫酸钠》Ⅲ类合格品，提升产品品质；

(4)回收的氯化钠晶体满足《工业盐》二级品，品质高；

(5)整个系统所用的设备简单，但连接关系设计巧妙，能够用更简单的流程实现更大的收益，更经济有效；

(6)优化每级单元的膜孔径，进一步提高了盐的回收率以及纯度，所述精密过滤器优选5μm的滤芯，超滤单元滤膜的孔径优选0.05～0.2μm，所述第一级纳滤单元和所述第二级纳滤单元中的滤膜的孔径优选1～2nm；

(7)在两级纳滤过程中，优选采用等体积的液体进行纳滤恒容分离，能有效降低纳滤运行能耗，减少膜污染和膜堵塞问题，且将原有氯碱废水中的一价盐与二价盐得到更好的分离，得到的产品更纯净；

(8)本实用新型的超滤运行压力在50kpa以下；纳滤分盐装置中采用二级纳滤，一级纳滤运行温度为25～35℃，运行压力维持在2.5Mpa，最高不会超过4Mpa，一级纳滤需三次等体积纳滤恒容分离(三次投加与透过液等体积的溶)；二级纳滤操作压力在3Mpa，运行温度为25～35℃，二级纳滤需三次等体积纳滤恒容分离(三次投加与透过液等体积的溶剂)；此工艺运行条件适合超滤去除浊度和纳滤分盐，适用于盐分的分离、浓缩与提纯。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的氯碱废水的处理系统的示意图；

附图标记：

1-氯碱废水供应单元，2-氯碱废水进水管路；3-精密过滤器；

4-超滤进水管路；5-超滤膜装置工艺单元；6-超滤浓水回流单元；

7-超滤产水管路；8-一级纳滤工艺单元；9-一级纳滤渗滤液管路；

10-一级纳滤浓缩液管路；11-二级纳滤工艺单元；12-二级纳滤浓缩液管路；

13-二级纳滤渗滤液管路；14-蒸发结晶工艺单元；15-离心脱水装置单元；

16-冷冻结晶单元进水管路；17-工业化盐管路；18-冷冻结晶工艺单元；

19-生产芒硝钢管路；20工业化盐工艺单元；21-生产芒硝工艺单元。

具体实施方式

下面将结合附图和具体实施方式对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，但是本领域技术人员将会理解，下列所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例，仅用于说明本实用新型，而不应视为限制本实用新型的范围。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。

本实用新型的核心在于用特定的顺序将不同处理单元连接为有机整体，用于氯碱废水的处理，其连接关系具体如下。

一种氯碱废水的处理系统，包括通过管道连接的精密过滤器、超滤单元、第一级纳滤单元、第二级纳滤单元；所述超滤单元的产水端与第一级纳滤单元连接；所述第一级纳滤单元的浓缩端通过管道连接有蒸发结晶单元；所述第一级纳滤单元的渗滤端通过管道连接所述第二级纳滤单元；所述第二级纳滤单元的浓缩端通过管道连接所述蒸发结晶单元，所述第二级纳滤单元的渗滤端通过管道连接有离心脱水单元。

以上处理系统相对现有的设备，具有以下特点：

(1)回收的产品种类多，包括硫酸钠和氯化钠；

(2)回收的产品纯度高，能满足工业用要求，且回收率高；

(3)采用物理的处理系统，无需加入化学药剂，既降低了处理成本，有避免了额外污染物的引入，具有较大的市场竞争力；

(4)整个系统所用的设备简单，但连接关系设计巧妙，能够用更简单的流程实现更大的收益，更经济有效。

不同实施方式在此基础上会有不同的优化，本实用新型列举了以下方面。

针对不同单元的过滤尺寸要求：

优选地，所述精密过滤器选择5μm的滤芯；

优选地，所述超滤单元的孔径为0.05～0.2μm；

优选地，所述第一级纳滤单元和所述第二级纳滤单元中的滤膜的孔径为1～2nm。

针对超滤和纳滤单元的工作条件要求：

超滤运行压力在50kpa以下；纳滤分盐装置中采用二级纳滤，一级纳滤运行温度为25～35℃，运行压力维持在2.5Mpa，最高不会超过4Mpa，一级纳滤需三次等体积纳滤恒容分离(三次投加与透过液等体积的溶剂)；二级纳滤操作压力在3Mpa，运行温度为25～35℃，二级纳滤需三次等体积纳滤恒容分离(三次投加与透过液等体积的溶剂)；此工艺运行条件适合超滤去除浊度和纳滤分盐，适用于盐分的分离、浓缩与提纯。

针对额外增加的设备以及额外的功能，描述如下。

优选地，所述超滤单元的浓水端连接有将浓水回流至氯碱废水原液中的回流管；超滤的浓水回流至废水原液中可以进一步得到处理，提高净化程度，同时提高芒硝和氯化钠的回收率。

优选地，所述回流管路中设有循环泵。

优选地，所述蒸发结晶单元还连接有冷冻结晶单元；在冷冻结晶单元中，利用溶质硫酸钠与氯化钠等其他化合物的溶解度不同，冷冻结晶析出硫酸钠晶体，得到纯度较高的工业级硫酸钠晶体。

优选地，所述精密过滤器的供水端连接有离心供水泵。

当然，本领域技术人员还可根据实际需求进行其他改进，但都在本实用新型要求的保护范围内，在此不一一列举。

在以上所有方案的基础上提供以下一种具体实施方式。

如图1所示，一种氯碱废水的纳滤分盐零排放处理系统包括：氯碱废水供应单元1，氯碱废水进水管路2；滤芯孔径为5μm的精密过滤器3；超滤进水管路4；超滤膜装置工艺单元5；超滤浓水回流单元6；超滤产水管路7；一级纳滤工艺单元8；一级纳滤渗滤液管路9；一级纳滤浓缩液管路10；二级纳滤工艺单元11；二级纳滤浓缩液管路12；二级纳滤渗滤液管路13；蒸发结晶工艺单元14；离心脱水装置单元15；冷冻结晶单元进水管路16；工业化盐管路17；冷冻结晶工艺单元18；生产芒硝钢管路19；工业化盐工艺单元20；生产芒硝工艺单元21。

所述的超滤膜装置工艺单元5，配有浓水回流管路6，浓水回流至氯碱废水原液中，产水经超滤产水管路7，产水直接进入下一道工艺。

所述的一级纳滤工艺单元8，配有一级纳滤渗滤液管路9，一级纳滤浓缩液管路10；且一级纳滤渗滤液直接进入二级纳滤工艺单元11；一级纳滤浓缩液与二级纳滤浓缩液汇入一起，进入蒸发结晶单元14；二级纳滤渗滤液进入离心脱水装置单元15。

所述的一级纳滤工艺单元8，二级纳滤工艺单元11，均配有供料泵，高压泵。

所述的超滤膜装置工艺单元5，采用的是中空纤维柱式膜元件，膜孔径在0.05-0.2μm。

所述的纳滤分盐一级纳滤工艺单元8；二级纳滤工艺单元11；采用的是耐高温物料膜，膜孔径大小为1-2nm。

所述的蒸发结晶工艺单元14，温度控制在120-150℃；冷冻结晶工艺单元18，冷冻水温差缓慢下降，下降温差不宜大于10℃。

本实用新型的系统中，工艺流程及物料流向：

氯碱废水经过氯碱废水进水管路2进入精密过滤器3，去除水中绝大部分颗粒物、机械杂质，经过精密过滤器3净化之后，出水进入超滤膜装置工艺单元5，超滤浓水回流到氯碱废水供应单元1的原液中，超滤产水进入一级纳滤工艺单元8，一级纳滤分盐采用纳滤恒容分离工艺，即分三次加入与氯碱废水原液等体积的水，将溶液中的一价盐洗净，提高浓缩液中硫酸钠的纯度，同时三次水洗的一级纳滤渗滤液再次进入二级纳滤工艺单元11，二级纳滤分盐工艺同样采用纳滤恒容分离工艺，分三次加入与一级纳滤渗滤液等体积的水，进行二级纳滤分盐，二级纳滤渗滤液直接进入离心脱水装置单元15，经过离心脱水装置得到工业级氯化钠晶体，可以化盐；一级纳滤浓缩液与二级纳滤浓缩液汇合在一起首先进入到蒸发结晶单元14，蒸发掉物料中的溶剂，留下硫酸钠浓度较高的溶质，之后用水稀释，进入冷冻结晶工艺单元18，根据溶质中(少许氯化钠与大量硫酸钠)溶解度不同，冷冻结晶硫酸钠析出，得到工业级Ⅲ类合格品芒硝。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。

Claims (8)

1.一种氯碱废水的处理系统，其特征在于，包括通过管道连接的精密过滤器、超滤单元、第一级纳滤单元、第二级纳滤单元；所述超滤单元的产水端与所述第一级纳滤单元连接；所述第一级纳滤单元的浓缩端通过管道连接有蒸发结晶单元；所述第一级纳滤单元的渗滤端通过管道连接所述第二级纳滤单元；所述第二级纳滤单元的浓缩端通过管道连接所述蒸发结晶单元，所述第二级纳滤单元的渗滤端通过管道连接有离心脱水单元。

2.根据权利要求1所述的处理系统，其特征在于，所述精密过滤器采用5μm滤芯。

3.根据权利要求2所述的处理系统，其特征在于，所述超滤单元中超滤膜的单根膜丝孔径为0.05～0.2μm。

4.根据权利要求1所述的处理系统，其特征在于，所述超滤单元的浓水端连接有将浓水回流至氯碱废水原液中的回流管。

5.根据权利要求4所述的处理系统，其特征在于，所述回流管路中设有循环泵。

6.根据权利要求1所述的处理系统，其特征在于，所述蒸发结晶单元还连接有冷冻结晶单元。

7.根据权利要求3所述的处理系统，其特征在于，所述第一级纳滤单元和所述第二级纳滤单元中的滤膜的孔径为1～2nm。

8.根据权利要求1所述的处理系统，其特征在于，所述精密过滤器的供水端连接有离心供水泵。