CN214422271U

CN214422271U - 一种水中提取非矿纳米碳酸钙装置

Info

Publication number: CN214422271U
Application number: CN202120064425.4U
Authority: CN
Inventors: 姬保江
Original assignee: Dalian Dowellone Membrane Technology Co ltd
Current assignee: Dalian Dowellone Membrane Technology Co ltd
Priority date: 2021-01-11
Filing date: 2021-01-11
Publication date: 2021-10-19
Anticipated expiration: 2031-01-11

Abstract

本实用新型公开了一种水中提取非矿纳米碳酸钙装置，包括顺序相连的预处理罐、吸附罐、换热器、I级沉钙罐，所述I级沉钙罐外设反应管路a，所述反应管路a与I级陶瓷膜入口相连，所述I级陶瓷膜出口分别与清洗罐、II级沉钙罐相连，所述II级沉钙罐外设反应管路b，所述反应管路b与II级陶瓷膜入口相连，所述II级陶瓷膜出口分别与清洗罐、沉镁罐相连，所述清洗罐外设循环管路，该循环管路与沉钙陶瓷膜入口相连，所述沉钙陶瓷膜出口分别与反渗透膜a入口、沉钙压滤机相连，所述反渗透膜a出口分别与清洗罐、沉镁罐相连。该装置使高硬含盐废水中的钙镁元素得到资源化回用，减少了企业废水排放量、节约水资源、降低生产成本的同时，实现变废为宝。

Description

一种水中提取非矿纳米碳酸钙装置

技术领域

本实用新型属于水处理技术领域，具体涉及一种水中提取非矿纳米碳酸钙装置。

背景技术

随着社会的发展，碳酸钙市场在未来的发展中还会有较快的增长。按国际权威预测机构的预测，2019～2025年，全球碳酸钙的增长幅度将达到6％，其中重钙占1/3，沉淀钙占2/3。纳米碳酸钙作为目前市场上最廉价的纳米材料，其增长的幅度将会更加明显。现有的沉淀法生产技术，原材料大多来源于海水制盐或卤水工业，沉钙反应前需将溶液内有害杂质处理的比较干净，加上反应物料的纯度要求高，因此成本较高，且不易控制，适合生产高纯度产品。但化学反应原料溶液的含量较低，劳动生产率也相应较低，如需提高原料溶液的浓度，需要增加更大的成本。碳化法生产流程长，产品质量取决于矿石的杂质含量，如没有合格的矿石，将很难生产出质量较高的纳米碳酸钙产品，适合生产普通型大众化产品。

高硬含盐废水处理技术普遍存在盐水回用浊度与硬度偏高的问题，即便投加大量阻垢分散剂也不能解决设备与管道结垢、堵塞问题，常常因为系统结垢导致装置停车。而且在将浓水处理至满足工艺系统要求指标时，该部分废水是无法被利用的，产生大量残渣同样也对环境造成了一定影响。

实用新型内容

本申请目的在于提供一种水中提取非矿纳米碳酸钙装置，该装置使高硬含盐废水中的钙镁元素得到资源化回用，减少了企业废水排放量、节约水资源、降低生产成本的同时，实现变废为宝。

为实现上述目的，本申请的技术方案为：一种水中提取非矿纳米碳酸钙装置，包括顺序相连的预处理罐、吸附罐、换热器、I级沉钙罐，所述I级沉钙罐外设反应管路a，在所述反应管路a上依次设有离心泵a、喷射器a，所述反应管路a与I级陶瓷膜入口相连，所述 I级陶瓷膜出口分别与清洗罐、II级沉钙罐相连，所述II级沉钙罐外设反应管路b，在所述反应管路b上依次设有离心泵b、喷射器b，所述反应管路b与II级陶瓷膜入口相连，所述II级陶瓷膜出口分别与清洗罐、沉镁罐相连，所述清洗罐外设循环管路，该循环管路与沉钙陶瓷膜入口相连，所述沉钙陶瓷膜出口分别与反渗透膜a入口、沉钙压滤机相连，所述反渗透膜a出口分别与清洗罐、沉镁罐相连。

进一步的，所述沉镁罐下方设有沉镁槽，所述沉镁槽上部与沉镁压滤机相连，底部通过高压泵分别连接至沉镁罐顶部、沉镁陶瓷膜入口，所述沉镁陶瓷膜出口分别与反渗透膜b入口、沉镁槽相连，所述反渗透膜b其中一个出口连回至沉镁槽上部，另一个出口连接至后处理调整罐，该后处理调整罐通过后处理泵连接至电渗析装置。

进一步的，所述反应管路a、反应管路b均与碳酸钠输送管路相连，其连接点分别位于离心泵a、离心泵b前面。

进一步的，所述喷射器a、喷射器b均与CO₂输送管路相连。

进一步的，所述清洗罐顶部还连接有氢氧化钠输送管路。

更进一步的，所述I级沉钙罐、II级沉钙罐、清洗罐、沉镁罐、后处理调整罐均与排空管路相连。

更进一步的，所述预处理罐包括罐体，所述罐体顶部设有进水口 a，底部设有产水口a，在进水口a一侧设有排气口a；所述罐体内顶部进水口a处安装有进水布水器，底部产水口a处安装有出水配水器，罐体内下部安装有塔盘，所述塔盘下面连接有塔盘支撑杆。

更进一步的，所述I级沉钙罐、II级沉钙罐结构相同，均包括反应罐体，所述反应罐体顶部设有进水口b，底部设有产水口b，在进水口b旁设有排气口b，回流口位于反应罐体上部一侧，所述反应罐体下部一侧设有曝气口，与曝气口相连的曝气盘安装在反应罐体下部，在所述曝气盘下面设有支撑杆。

更进一步的，在循环管路上设有离心泵c。

本实用新型由于采用以上技术方案，能够取得如下的技术效果：本装置可靠性和稳定性较强，使废水资源化处理，其产生的纳米碳酸钙和氢氧化镁产品形成的销售收入反补环保措施的投入，减少企业环保处理的负担，节约水资源。膜技术分离反应后的产品，提高分离效率；使用反渗透技术和电渗析技术，制得脱盐水用于清洗滤饼和配制反应的加料溶液，生产中不产生二次废水。通过喷射泵用于物料混合，使物料混合更均匀，更有利于化学反应。

附图说明

图1为一种水中提取非矿纳米碳酸钙装置结构原理图；

图2为预处理罐结构示意图；

图3为I级沉钙罐或II级沉钙罐结构示意图；

图4为一种水中提取非矿纳米碳酸钙装置工艺流程图；

图中序号说明：1、预处理罐；2、吸附罐；3、换热器；4、I级沉钙罐；5、离心泵a；6、喷射器a；7、I级陶瓷膜；8、II级沉钙罐；9、离心泵b；10、喷射器b；11、II级陶瓷膜；12、清洗罐；13、离心泵c；14、沉钙陶瓷膜；15、反渗透膜a；16、沉钙压滤机； 17、沉镁罐；18、沉镁槽；19、高压泵；20、沉镁陶瓷膜；21、反渗透膜b；22、沉镁压滤机；23、后处理调整罐；24、后处理泵；25、电渗析装置；26、排空管路；27、氢氧化钠输送管路；28、碳酸钠输送管路；29、CO₂输送管路；1-1、进水口a；1-2、产水口a；1-3、排气口a；1-4、塔盘；1-5、进水布水器；1-6、塔盘支撑杆；1-7、出水配水器；2-1、进水口b；2-2、产水口b；2-3、回流口；2-4、曝气口；2-5、曝气盘；2-6、排气口b；2-7、顶部人孔；2-8、支撑杆。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步详细的描述：以此为例对本申请做进一步的描述说明。

实施例1

本实施例提供一种水中提取非矿纳米碳酸钙装置，该装置采用模块化设计，经过净化、冷却、碱化、碳化等工艺制得纳米碳酸钙。高硬含盐废水经预处理、过滤、冷却后进入I级沉钙罐中的液体进行体外循环。在I级沉钙过程中，离心泵a5的入口加入Na₂CO₃，生成的物料经过离心泵a叶轮打散后再经过安装在泵出口的喷射器a6进行二次混合和打散，反应形成纳米碳酸钙沉淀。待反应溶液PH＝8.7时，反应溶液进入I级陶瓷膜7，经I级陶瓷膜浓缩，浓液进入清洗罐12，清液进入II级沉钙罐8。II级沉钙罐的反应过程与I级沉钙罐相同，待反应溶液PH＝9时进入II级陶瓷膜11，然后浓液放入沉镁罐17，清液进入清洗罐12；清洗罐中的物料通过离心泵c13进行体外循环，进行沉化，PH稳定一段时间后，将溶液打入沉钙陶瓷膜14，经沉钙陶瓷膜分离，浓液返回清洗罐12继续清洗，清液经制水反渗透膜a 制得的纯水返回清洗罐清洗钙产品，浓液进入沉镁罐进行沉镁反应。待清洗罐中的液体电导率达到125uS/cm时，将此部分溶液打入沉钙压滤机16，经沉钙压滤机分离得到碳酸钙滤饼。

沉镁罐中加入氢氧化钠溶液，形成氢氧化镁，控制PH到12时，将溶液放入沉镁槽。在沉镁槽中经高压泵进行体外循环，溶液经沉镁陶瓷膜浓缩，浓液返回沉镁槽，清液进入制水反渗透膜b，通过反渗透膜b分离，浓液进入后处理调整罐，清液返回沉镁槽清洗镁产品。待沉镁槽的溶液电导率达到一定数值时，将溶液打入镁压滤机分离得氢氧化镁滤饼。

进入后处理调整罐23的溶液经通入二氧化碳调整PH后经电渗析装置处理，纯水返回配制碱溶液，浓水返回热交换器冷却进料溶液。

所述预处理罐主要包括进水口或反洗出水口1-1、产水口或反洗进水口1-2、排气口1-3、塔盘1-4，进水布水器1-5、塔盘支撑1-6，出水配水器1-7，过滤器可依自身设计满足过滤与反冲洗功能。

所述I级沉钙罐、II级沉钙罐结构相同，主要包括进水口2-1、产水口2-2、回流口2-3、曝气口2-4、曝气盘2-5、排气口2-6、顶部人孔2-7、塔盘支撑2-8等，反应器中加入碱(碳酸钠、碳酸氢钠、氢氧化钠、二氧化碳中的一种或几种)按Ca2+摩尔数比0.5～2，在0～50℃下反应生成纳米碳酸钙。

上述装置也可以将煤化工灰水离子交换除硬的高硬废水为原料，原料水中的钙镁离子浓度高，可提高生产效率，且来料稳定，无需成本。生产过程中加入晶型分散剂(聚丙烯酸钠、柠檬酸钠、柠檬酸铵等一种或几种)按与碳酸钙摩尔比(0.01～5)加入。采用陶瓷膜对所生成的纳米碳酸钙结晶进行分离和浓缩，浓缩液进入压滤机，从而增加分离效率，离子膜组件采用0～100nm。采用反渗透技术对离子膜产生的清液进行分离，得到脱盐水，并用其对纳米碳酸钙、氢氧化镁等产品进行清洗。生产过程中不再增加新水，使整个系统可以封闭循环运行，实现绿色生产。采用喷射泵进行混料，使料液混合均匀。由于喷射泵可以引射其他液体，使整个流程更加节能。用气体搅拌，降低电能消耗。除掉钙镁硬度的盐水经调整硬度后经电渗析分离，浓盐水调盐浓度后可会用于离子交换。脱盐水用于碱和晶型分散剂的配料。

该装置实现工业化应用后，可以减少企业废水排放量、节约水资源、降低生产成本的同时，可实现变废为宝，废水资源化，减少固废占地面积和管理费用，提高化工生产装置可靠性和稳定性，有一定的工程示范意义及显著的直接经济效益、社会效益和环保效益。

以上所述，仅为本实用新型创造较佳的具体实施方式，但本实用新型创造的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型创造披露的技术范围内，根据本实用新型创造的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型创造的保护范围之内。

Claims

1.一种水中提取非矿纳米碳酸钙装置，其特征在于，包括顺序相连的预处理罐、吸附罐、换热器、I级沉钙罐，所述I级沉钙罐外设反应管路a，在所述反应管路a上依次设有离心泵a、喷射器a，所述反应管路a与I级陶瓷膜入口相连，所述I级陶瓷膜出口分别与清洗罐、II级沉钙罐相连，所述II级沉钙罐外设反应管路b，在所述反应管路b上依次设有离心泵b、喷射器b，所述反应管路b与II级陶瓷膜入口相连，所述II级陶瓷膜出口分别与清洗罐、沉镁罐相连，所述清洗罐外设循环管路，该循环管路与沉钙陶瓷膜入口相连，所述沉钙陶瓷膜出口分别与反渗透膜a入口、沉钙压滤机相连，所述反渗透膜a出口分别与清洗罐、沉镁罐相连。

2.根据权利要求1所述一种水中提取非矿纳米碳酸钙装置，其特征在于，所述沉镁罐下方设有沉镁槽，所述沉镁槽上部与沉镁压滤机相连，底部通过高压泵分别连接至沉镁罐顶部、沉镁陶瓷膜入口，所述沉镁陶瓷膜出口分别与反渗透膜b入口、沉镁槽相连，所述反渗透膜b其中一个出口连回至沉镁槽上部，另一个出口连接至后处理调整罐，该后处理调整罐通过后处理泵连接至电渗析装置。

3.根据权利要求1所述一种水中提取非矿纳米碳酸钙装置，其特征在于，所述反应管路a、反应管路b均与碳酸钠输送管路相连，其连接点分别位于离心泵a、离心泵b前面。

4.根据权利要求1所述一种水中提取非矿纳米碳酸钙装置，其特征在于，所述喷射器a、喷射器b均与CO₂输送管路相连。

5.根据权利要求1所述一种水中提取非矿纳米碳酸钙装置，其特征在于，所述清洗罐顶部还连接有氢氧化钠输送管路。

6.根据权利要求1所述一种水中提取非矿纳米碳酸钙装置，其特征在于，所述I级沉钙罐、II级沉钙罐、清洗罐、沉镁罐、后处理调整罐均与排空管路相连。

7.根据权利要求1所述一种水中提取非矿纳米碳酸钙装置，其特征在于，所述预处理罐包括罐体，所述罐体顶部设有进水口a，底部设有产水口a，在进水口a一侧设有排气口a；所述罐体内顶部进水口a处安装有进水布水器，底部产水口a处安装有出水配水器，罐体内下部安装有塔盘，所述塔盘下面连接有塔盘支撑杆。

8.根据权利要求1所述一种水中提取非矿纳米碳酸钙装置，其特征在于，所述I级沉钙罐、II级沉钙罐结构相同，均包括反应罐体，所述反应罐体顶部设有进水口b，底部设有产水口b，在进水口b旁设有排气口b，回流口位于反应罐体上部一侧，所述反应罐体下部一侧设有曝气口，与曝气口相连的曝气盘安装在反应罐体下部，在所述曝气盘下面设有支撑杆。

9.根据权利要求1所述一种水中提取非矿纳米碳酸钙装置，其特征在于，在循环管路上设有离心泵c。