CN217996922U - 一种从脱硫废水中回收硫酸铵和硫氰酸铵的装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种从脱硫废水中回收硫酸铵和硫氰酸铵的装置，属于脱硫废水处理的技术领域，其包括超滤机、纳滤部以及蒸发浓缩部；超滤机内设置有中空纤维超滤膜；纳滤部包括依次连通的一级纳滤机至N级纳滤机，N≥2，一级纳滤机至N级纳滤机内均设置有纳滤膜，N级纳滤机的浓缩液出水端与N‑1级纳滤机的进水端之间还连通有滤液回流管；蒸发浓缩部包括硫酸铵浓缩组件和硫氰酸铵浓缩组件，硫酸铵浓缩组件与一级纳滤机通过管道连通，硫氰酸铵浓缩组件与N级纳滤机通过管道连通。本实用新型采用多层级膜分离技术对脱硫废水中的硫酸铵和硫氰酸铵进行分离浓缩，可减少后续蒸发浓缩过程中的能耗，进而降低脱硫废水的处理成本。

Description

一种从脱硫废水中回收硫酸铵和硫氰酸铵的装置

技术领域

本实用新型涉及脱硫废水处理的技术领域，尤其是一种从脱硫废水中回收硫酸铵和硫氰酸铵的装置。

背景技术

焦化脱硫过程产生的废水中含有大量的硫氰酸铵和硫酸铵，若不进行处理直接排放或喷洒到煤场，会严重破环地下水，造成二次污染,并且增加了炼焦的能耗，因此需要焦化脱硫废水进行处理。

目前，在工业上一般采用蒸发-多次重结晶-离心的方式对焦化脱硫废水中的硫氰酸铵和硫酸铵进行分离，该处理工艺中采用蒸汽进行蒸发，能耗大，具有处理成本高的缺点。

实用新型内容

针对上述问题，本实用新型提供一种从脱硫废水中回收硫酸铵和硫氰酸铵的装置采用以下的技术方案：

一种从脱硫废水中回收硫酸铵和硫氰酸铵的装置，包括超滤机、纳滤部以及蒸发浓缩部；所述超滤机内设置有中空纤维超滤膜；

所述纳滤部包括依次连通的一级纳滤机至N级纳滤机，N≥2，所述一级纳滤机至N级纳滤机内均设置有纳滤膜，所述超滤机的透析液出水端与一级纳滤机的进水端通过管道连通，所述N-1级纳滤机的渗析液端和N级纳滤机的进水端通过管道连通，所述N级纳滤机的浓缩液出水端与N-1级纳滤机的进水端之间还连通设置有滤液回流管；

所述蒸发浓缩部包括硫酸铵浓缩组件和硫氰酸铵浓缩组件，所述硫酸铵浓缩组件包括第一收集容器和第一加热器，所述一级纳滤机的浓缩液出水端与第一收集容器通过管道连通，所述第一收集容器用于收集硫酸铵浓水，所述第一加热器用于对第一收集容器收集的硫酸铵浓水进行蒸发加热回收得到硫酸铵晶体；

所述硫氰酸铵浓缩组件包括第二收集容器和第二加热器，所述N级纳滤机的渗析液端与第二收集容器通过管道连通，所述第二收集容器用于收集硫氰酸铵渗透液，所述第二加热器用于对第二收集容器内的硫氰酸铵渗透液进行蒸发加热回收得到硫氰酸铵晶体。

通过采用上述技术方案，首先使用超滤机对脱硫废水进行澄清过滤，过滤掉脱硫废水中含有的悬浮物，避免悬浮物进入到纳滤机中导致纳滤膜破损；经过超滤机过滤后得到的滤液进入到一级纳滤机中，纳滤膜对滤液中的硫酸铵进行截流，同时透过硫氰酸铵，得到了硫酸铵浓水和硫氰酸铵渗透液，硫酸铵浓水从一级纳滤机的浓缩液出水端进入到第一收集容器中被收集；硫氰酸铵渗透液通过一级纳滤机的渗析液端进入到二级纳滤机中进行纳滤；

并且在N-1级纳滤机和N级纳滤机之间还连通设置有滤液回流管，使得N级纳滤机产生的硫酸铵浓水能够进入N-1级纳滤机中再次进行纳滤浓缩，最后重新汇集到一级纳滤机中并从其浓缩液出水端进入到第一收集容器中被收集；通过设置多级纳滤机对脱硫废水进行纳滤，同时实现对硫酸铵浓水以及硫氰酸铵渗透液的多级浓缩，提高最终进入到第一收集容器的硫酸铵浓水中硫酸铵的浓度和第二收集容器中硫氰酸铵渗透液中硫氰酸铵的浓度，减少在最后蒸发浓缩得到硫酸铵晶体、硫氰酸铵晶体所需要的能耗；

与脱除脱硫废水中的硫酸铵和硫氰酸铵需要进行多次重结晶的传统处理工艺相比，本发明提供的装置首先使用膜分离技术对硫酸铵和硫氰酸铵这两种物质进行分离，并实现浓缩，可减少在蒸发浓缩过程中所需要的能耗，实现对脱硫废水更加环保、低廉的处理。

进一步地，所述中空纤维超滤膜的孔径为0.08～0.15μm；

优选的，所述中空纤维超滤膜的孔径为0.1μm。

通过采用上述技术方案，将超滤机中的中空纤维超滤膜的孔径控制在0.08～0.15μm可以有效地过滤掉脱硫废水中的悬浮物，同时保证良好的过滤效率。

进一步地，所述纳滤部包括依次连通的一级纳滤机、二级纳滤机以及三级纳滤机。

通过采用上述技术方案，纳滤部设置有一级纳滤机、二级纳滤机以及三级纳滤机，可有效实现对脱硫废水中的硫酸铵和硫氰酸铵的分离收集，三级纳滤机的渗析液端的硫氰酸铵的收率可达到95％以上，且硫酸铵的浓度降低至100ppm以下；并且，在实现对脱硫废水中的硫酸铵和硫氰酸铵的良好的分离收集效果的同时，也可降低装置的运行成本，实现处理成本与处理效果的平衡。

进一步地，所述一级纳滤机的纳滤膜的截流分子量为150～300。

进一步地，所述一级纳滤机的浓缩倍数为3～4倍。

通过采用上述技术方案，将一级纳滤机的纳滤膜的截流分子量控制在150～300，可以对脱硫废水中的硫酸铵进行有效截流，同时透过硫氰酸铵；而纳滤膜的截流分子量与一级纳滤机的浓缩倍数相互作用，使得硫氰酸铵在一级纳滤机的渗析液端的收率可达到80％以上，并且使得硫氰酸铵渗透液中的硫酸铵浓度降低至3g/L。

进一步地，所述二级纳滤机的纳滤膜的截流分子量为150～300。

进一步地，所述二级纳滤机的浓缩倍数≥15倍。

通过采用上述技术方案，相较于一级纳滤机的浓缩倍数，二级纳滤机的浓缩倍数提高至15倍以上，使得一级纳滤机产生的硫氰酸铵渗透液经过二级纳滤机的纳滤后，所得到的硫氰酸铵收率可提高至90％以上，并且硫氰酸铵渗透液中的硫酸铵浓度进一步降低至500ppm以下。

进一步地，所述三级纳滤机的纳滤膜的截流分子量为150～300。

进一步地，所述三级纳滤机的浓缩倍数≥20倍，且所述三级纳滤机的浓缩倍数大于二级纳滤机的浓缩倍数。

通过采用上述技术方案，相较于二级纳滤机的浓缩倍数，三级纳滤机的浓缩倍数提高至20倍以上，使得二级纳滤机产生的硫氰酸铵渗透液经过三级纳滤机的纳滤后，所得到的硫氰酸铵收率可提高至95％以上，并且硫氰酸铵渗透液中的硫酸铵浓度进一步降低至100ppm。

进一步地，还包括脱硫废水容器，所述脱硫废水容器与超滤机进水端连通；所述第一容器上端与脱硫废水容器之间还设置有第一冷凝水回用管，所述第二容器上端与脱硫废水容器之间还设置有第二冷凝水回用管。

通过采用上述技术方案，在第一容器与脱硫废水容器中还连通有第一冷凝回用管，第二容器与脱硫废水容器中还连通有第二冷凝回用管，使得蒸发浓缩过程中产生的水蒸气经过冷却后还可以进入到处理系统中进行回用，可减少脱硫废水处理过程中额外引入的水的量，减少处理过程中产生的二次污染废水，提高了脱硫废水处理的环保性。

有益效果：

(1)通过设置超滤机，实现对脱硫废水的澄清过滤，进而减少纳滤膜的污堵，提高了装置的使用寿命；

(2)通过设置多级纳滤机，对脱硫废水进行多级纳滤浓缩，实现降低硫废水处理能耗及成本的效果，又能回收脱硫废水中的硫酸铵和硫氰酸铵。

附图说明

图1是本实用新型实施例1提供的从脱硫废水中回收硫酸铵和硫氰酸铵的装置的结构示意图之一；

图2是本实用新型实施例1提供的从脱硫废水中回收硫酸铵和硫氰酸铵的装置的结构示意图之二；

图3是本实用新型实施例1提供的从脱硫废水中回收硫酸铵和硫氰酸铵的装置的结构示意图之三；

图4是本实用新型实施例2提供的从脱硫废水中回收硫酸铵和硫氰酸铵的装置的结构示意图。

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。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

实施例1：从脱硫废水中回收硫酸铵和硫氰酸铵的装置

本实施例提供一种脱硫废水中硫酸铵和硫氰酸铵的装置，参照图1、图2和图3，装置包括依次连通的脱硫废水容器1、超滤机2、纳滤部以及浓缩蒸发部；通过超滤机2以及纳滤部对脱硫废水中硫酸铵和硫氰酸铵进行分离浓缩，得到浓度高的硫酸铵浓水和硫氰酸铵渗透液，可减少最后浓缩蒸发过程中所需要的能量，实现降低分离脱硫废水中硫酸铵和硫氰酸铵的能耗的效果。

其中，超滤机2是从市面上购买得到的含有中空纤维超滤膜3的超滤机，其的中空纤维超滤膜3的孔径为0.1μm，且超滤机的进水端4与脱硫废水容器1通过管道连通，脱硫废水中含有悬浮物，通过超滤机2中的中空纤维超滤膜3进行过滤，得到澄清的滤液进入到纳滤部中进行后续的处理，可减少纳滤部发生堵塞的可能，进而提高装置的使用寿命。

纳滤部包括依次连通的一级纳滤机5、二级纳滤机6以及三级纳滤机7，一级纳滤机5、二级纳滤机6以及三级纳滤机7均为从市面上购买得到的含有截流分子量为200的纳滤膜8的纳滤机，且一级纳滤机5的浓缩倍数为3倍，二级纳滤机6的浓缩倍数为15倍，三级纳滤机7的浓缩倍数为20倍。

参照图1和图2，一级纳滤机的进水端8与超滤机的透析液出水端9通过管道连接，一级纳滤机的渗析液端10与二级纳滤机的进水端11通过管道连通，二级纳滤机的渗析液端12与三级纳滤机的进水端13通过管道连通，且三级纳滤机的浓缩液出水端14与二级纳滤机的进水端11连通安装有滤液回流管15，二级纳滤机的浓缩液出水端16与一级纳滤机的进水端8也连通安装有滤液回流管15。

参照图3，浓缩蒸发部包括硫酸铵浓缩组件和硫氰酸铵浓缩组件，硫酸铵浓缩组件包括第一收集容器17和第一加热器18；第一收集容器17与一级纳滤机的浓缩液出水端19通过管道连通，第一收集容器17用来盛接经过纳滤部处理得到的硫酸铵浓水；硫氰酸铵浓缩组件包括第二收集容器20和第二加热器21，第二收集容器20与三级纳滤机的渗析液端22通过管道连通，第二收集容器20用来盛接经过纳滤部处理得到的硫氰酸铵渗析液。

参照图3，一级纳滤机5、二级纳滤机6以及三级纳滤机7形成连续循环的分离体系，当经过超滤机2过滤得到的滤液进入到纳滤部中进行透析时，纳滤膜8对脱硫废水中的硫酸铵分子进行有效拦截，逐步降低渗透液中硫酸铵的浓度：一级纳滤机的渗析液端19硫酸铵的浓度降至3g/L以下，二级纳滤机的渗析液端12硫酸铵浓度进一步降低至500ppm以下，到最后从三级纳滤机的渗析液端22流出的硫氰酸铵渗透液中的硫酸铵的浓度降至100ppm以下，且硫氰酸铵的回收率达到95％以上，实现了硫酸铵和硫氰酸铵的有效分离，得到了硫氰酸铵渗析液，接着通过第二加热器21对其进行加热，蒸发浓缩得到硫氰酸铵晶体；同时，通过在三级纳滤机7与二级纳滤机6之间、二级纳滤机6和一级纳滤机5之间设置滤液回流管15，使得含有硫酸铵的浓水经过多次循环纳滤之后汇集至一级纳滤机5中，硫酸铵浓水进入第一收集容器17中通过第一加热器18进行蒸发浓缩得到硫酸铵晶体。

并且，参照图1，在第一收集容器17的上端与脱硫废水容器1之间连通安装有第一冷凝水回用23管，第二收集容器20的上端与脱硫废水容器1之间连通安装有第二冷凝水回用管24，通过第一冷凝水回用管23以及第二冷凝水回用管24的设置，可收集在浓缩蒸发过程中的蒸发掉的水蒸气，并回流至脱硫废水容器中，参与脱硫废水的处理过程，可提高资源的利用效率。

与脱硫废水中的硫酸铵和硫氰酸铵需要进行多次重结晶的传统处理工艺相比，本发明提供的装置首先使用膜分离技术对硫酸铵和硫氰酸铵这两种物质进行分离，并实现浓缩，可减少在蒸发浓缩过程中所需要的能耗，实现对脱硫废水更加环保、低廉的处理。

实施例2：从脱硫废水中回收硫酸铵和硫氰酸铵的装置

本实施例提供的从脱硫废水中回收硫酸铵和硫氰酸铵的装置与实施例1的基本相同，参照图4，不同之处在于，纳滤部包括一级纳滤机5和二级纳滤机6，二级纳滤机的渗析液端12与第二收集容器20通过管道连通。

实施例3：从脱硫废水中回收硫酸铵和硫氰酸铵的装置

本实施例提供的从脱硫废水中回收硫酸铵和硫氰酸铵的装置与实施例1的基本相同，不同之处在于，中空纤维超滤膜的孔径为0.08μm，一级纳滤机、二级纳滤机以及三级纳滤机的纳滤膜的截流分子量为150。

实施例4：从脱硫废水中回收硫酸铵和硫氰酸铵的装置

本实施例提供的从脱硫废水中回收硫酸铵和硫氰酸铵的装置的装置与实施例1的基本相同，不同之处在于，中空纤维超滤膜的孔径为0.15μm，一级纳滤机、二级纳滤机以及三级纳滤机的纳滤膜的截流分子量为300。

尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种从脱硫废水中回收硫酸铵和硫氰酸铵的装置，其特征在于：包括超滤机、纳滤部以及蒸发浓缩部；所述超滤机内设置有中空纤维超滤膜；

所述纳滤部包括依次连通的一级纳滤机至N级纳滤机，N≥2，所述一级纳滤机至N级纳滤机内均设置有纳滤膜，所述超滤机的透析液出水端与一级纳滤机的进水端通过管道连通，所述N-1级纳滤机的渗析液端和N级纳滤机的进水端通过管道连通，所述N级纳滤机的浓缩液出水端与N-1级纳滤机的进水端之间还连通设置有滤液回流管；

所述蒸发浓缩部包括硫酸铵浓缩组件和硫氰酸铵浓缩组件，所述硫酸铵浓缩组件包括第一收集容器和第一加热器，所述一级纳滤机的浓缩液出水端与第一收集容器通过管道连通，所述第一收集容器用于收集硫酸铵浓水，所述第一加热器用于对第一收集容器收集的硫酸铵浓水进行蒸发加热回收得到硫酸铵晶体；

所述硫氰酸铵浓缩组件包括第二收集容器和第二加热器，所述N级纳滤机的渗析液端与第二收集容器通过管道连通，所述第二收集容器用于收集硫氰酸铵渗透液，所述第二加热器用于对第二收集容器内的硫氰酸铵渗透液进行蒸发加热回收得到硫氰酸铵晶体。

2.根据权利要求1所述的从脱硫废水中回收硫酸铵和硫氰酸铵的装置，其特征在于：所述中空纤维超滤膜的孔径为0.08～0.15μm。

3.根据权利要求1所述的从脱硫废水中回收硫酸铵和硫氰酸铵的装置，其特征在于：所述纳滤部包括依次连通的一级纳滤机、二级纳滤机以及三级纳滤机。

4.根据权利要求3所述的从脱硫废水中回收硫酸铵和硫氰酸铵的装置，其特征在于：所述一级纳滤机的纳滤膜的截流分子量为150～300。

5.根据权利要求4所述的从脱硫废水中回收硫酸铵和硫氰酸铵的装置，其特征在于：所述一级纳滤机的浓缩倍数为3～4倍。

6.根据权利要求3所述的从脱硫废水中回收硫酸铵和硫氰酸铵的装置，其特征在于：所述二级纳滤机的纳滤膜的截流分子量为150～300。

7.根据权利要求6所述的从脱硫废水中回收硫酸铵和硫氰酸铵的装置，其特征在于：所述二级纳滤机的浓缩倍数≥15倍。

8.根据权利要求3所述的从脱硫废水中回收硫酸铵和硫氰酸铵的装置，其特征在于：所述三级纳滤机的纳滤膜的截流分子量为150～300。

9.根据权利要求8所述的从脱硫废水中回收硫酸铵和硫氰酸铵的装置，其特征在于：所述三级纳滤机的浓缩倍数≥20倍，且所述三级纳滤机的浓缩倍数大于二级纳滤机的浓缩倍数。

10.根据权利要求1所述的从脱硫废水中回收硫酸铵和硫氰酸铵的装置，其特征在于：还包括脱硫废水容器，所述脱硫废水容器与超滤机进水端连通；所述第一收集容器上端与脱硫废水容器之间还设置有第一冷凝水回用管，所述第二收集容器上端与脱硫废水容器之间还设置有第二冷凝水回用管。

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