CN219689534U - 一种高盐废水资源化利用的系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及高盐废水处理技术领域，具体涉及一种高盐废水资源化利用的系统。所述系统包括依次连接的预处理单元、复分解反应单元、碳铵蒸发回收单元和杂盐蒸发结晶单元，所述杂盐蒸发结晶单元分别与氯化铵处置单元和硫酸盐分离单元连接；其中，所述硫酸盐分离单元包括依次连接的溶解池、冷却结晶器、第三恒温过滤器、硫酸铵蒸发结晶器和第四恒温过滤器。该系统实现了高盐废水到产品碳酸氢钠、硫酸铵和氯化铵的资源化利用，并且在处理过程中不产生废液、废渣，达到了资源最大化回收利用的目的，具有良好的推广和实用价值。
Description
技术领域
本实用新型涉及高盐废水处理技术领域，具体涉及一种高盐废水资源化利用的系统。
背景技术
在石油化工、煤化工、制药、冶金等众多领域的工业生产过程中，会产生数量巨大的废水，其中就包括一类含盐量很高的废水，该类高盐废水所溶解的无机盐以硫酸钠和氯化钠为主。如果将此类废水不经过处理直接外排不仅浪费矿产资源，还会破坏周边土壤导致水体含盐量升高，同时对农业及工业生产也构成严重的影响。
专利申请CN113929117A公开了一种煤化工浓盐水资源化制备碳酸氢钠联产氮肥的系统及方法。煤化工浓盐水经预处理单元进行预处理并制备形成饱和浓盐水；饱和浓盐水输送至复分解反应单元经复分解反应及过滤后得到粗碳酸氢钠产品与碳酸氢钠母液；碳酸氢钠母液输送至碳铵蒸发回收单元3经蒸发及过滤后去除杂质得到滤液一；滤液一输送至硫酸铵蒸发结晶单元4经蒸发结晶及过滤后得到硫酸铵产品和滤液二；滤液二输送至杂盐蒸发结晶单元经蒸发及过滤后得到杂盐和滤液三；滤液三输送至氯化铵冷析结晶单元经冷却及过滤后得到氯化铵产品。
但是在上述技术方案中，滤液一在硫酸铵蒸发单元中进行蒸发时，由于硫酸钠和硫酸铵较难分离，在析出硫酸铵时不可避免会带出硫酸钠，为控制硫酸铵产品品质，只能少量析出硫酸铵，使得通过上述系统得到的硫酸铵产品的产量较低，大部分硫酸铵以杂盐的形式与硫酸钠混合析出。
实用新型内容
本实用新型的目的是为了克服现有的高盐废水资源化利用过程中硫酸铵和硫酸钠较难分离的问题，提供一种高盐废水资源化利用的系统。
为了实现上述目的，本实用新型提供一种高盐废水资源化利用的系统，所述系统包括依次连接的预处理单元、复分解反应单元、碳铵蒸发回收单元和杂盐蒸发结晶单元，所述杂盐蒸发结晶单元分别与氯化铵处置单元和硫酸盐分离单元连接；
其中，所述硫酸盐分离单元包括依次连接的溶解池、冷却结晶器、第三恒温过滤器、硫酸铵蒸发结晶器和第四恒温过滤器。
优选地，所述预处理单元包括依次连接的蒸发器、除钙镁杂质反应器和反应溶液储罐。
优选地，所述复分解反应单元包括复分解反应器以及与所述复分解反应器连接的过滤器。
优选地，所述碳铵蒸发回收单元包括碳铵蒸发器。
优选地，所述杂盐蒸发结晶单元包括杂盐蒸发结晶器以及与所述杂盐蒸发结晶器连接的第一恒温过滤器。
优选地，所述氯化铵处置单元包括冷析结晶器以及与所述冷析结晶器连接的第二恒温过滤器。
优选地，所述碳铵蒸发器的气体出口与所述复分解反应器连接。
优选地，所述第二恒温过滤器的滤液出口与所述杂盐蒸发结晶器连接。
优选地，所述第三恒温过滤器的硫酸钠出口与所述复分解反应器连接。
优选地，所述第四恒温过滤器的滤液出口与所述溶解池连接。
按照本实用新型所述的高盐废水资源化利用的系统，经预处理的高盐废水输送至复分解反应单元中进行反应和过滤，得到粗碳酸氢钠和滤液，然后将滤液输送至碳铵蒸发回收单元和杂盐蒸发结晶单元进行处理，得到了杂盐和杂盐母液；杂盐母液输送至氯化铵处置单元经冷析结晶和过滤得到氯化铵产品；杂盐依次经过溶解、冷冻结晶、过滤、蒸发结晶和过滤，得到了硫酸钠和硫酸铵。本实用新型所述的系统实现了高盐废水到产品碳酸氢钠、硫酸铵和氯化铵的资源化利用。同时，碳铵蒸发回收单元产生的混合气、氯化铵处置单元产生的滤液、以及硫酸盐分离单元产生的滤液和硫酸钠均可再利用，因此在处理过程中不额外产生废液、废渣，达到了环保和资源最大化回收利用的目的，具有良好的推广和实用价值。
附图说明
图1是本实用新型所述的高盐废水资源化利用的系统的示意图。
附图标记说明
1预处理单元 2复分解反应单元
3碳铵蒸发回收单元 4杂盐蒸发结晶单元
5氯化铵处置单元 6硫酸盐分离单元
11蒸发器 12除钙镁杂质反应器
13反应溶液储罐 21复分解反应器
22过滤器 31碳铵蒸发器
41杂盐蒸发结晶器 42第一恒温过滤器
51冷析结晶器 52第二恒温过滤器
61溶解池 62冷冻结晶器
63第三恒温过滤器 64硫酸铵蒸发结晶器
65第四恒温过滤器
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限制本实用新型。
在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
另外，若本实用新型实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，本实用新型提供的各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时，应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。
本实用新型公开一种高盐废水资源化利用的系统，示意图如图1所示，所述系统包括依次连接的预处理单元1、复分解反应单元2、碳铵蒸发回收单元3和杂盐蒸发结晶单元4，所述杂盐蒸发结晶单元4分别与氯化铵处置单元5和硫酸盐分离单元连接6；
其中，所述硫酸盐分离单元6包括依次连接的溶解池61、冷却结晶器62、第三恒温过滤器63、硫酸铵蒸发结晶器64和第四恒温过滤器65。
在本实用新型中，高盐废水经预处理单元1进行预处理并制备形成饱和浓盐水。
在优选的实施方式中，所述预处理单元1包括依次连接的蒸发器11、除钙镁杂质反应器12和反应溶液储罐13。高盐废水经所述蒸发器11进行浓缩，浓缩后的浓盐水进入所述除钙镁杂质反应器12进行除杂，除杂后得到的饱和浓盐水储存在所述反应溶液储罐13中用于后续工艺。
在本实用新型中，所述预处理单元1得到的饱和浓盐水输送至所述复分解反应单元2中经复分解反应及过滤后得到粗碳酸氢钠产品和滤液A。
在优选的实施方式中，所述复分解反应单元2包括复分解反应器21以及与所述复分解反应器连接的过滤器22。其中，所述复分解反应器与所述预处理单元1中的反应溶液储罐13连接，所述复分解反应器21设有反应原料入口，用于向所述复分解反应器21输送用于复分解反应的原料碳酸氢铵或氨气与二氧化碳的混合气。所述过滤器22与所述碳铵蒸发回收单元3连接。来自反应溶液储罐13的饱和浓盐水进入所述复分解反应器21中，与经反应原料入口通入的碳酸氢铵或氨气与二氧化碳的混合气发生复分解反应，反应后的物料经过滤器22的处理得到粗碳酸氢钠产品与滤液A。
优选地，所述滤液A通常含有硫酸铵、氯化铵、硫酸钠和碳酸氢铵。
更优选地，所述滤液A含固量0.5％～2％，氯离子含量60～100g/L；硫酸根含量120～270g/L；钠离子含量25～40g/L；铵根离子含量50～100g/L；钾离子含量≤5g/L；镁离子含量≤15mg/L；钙离子含量≤50mg/L；ph 5～6。
在优选的实施方式中，所述系统还包括碳酸氢钠洗涤单元7。所述碳酸氢钠洗涤单元7用于对所述复分解反应单元产生的粗碳酸氢钠进行洗涤。
在本实用新型中，所述碳铵蒸发回收单元3用于对所述复分解反应单元2得到的滤液A进行蒸发处理，经蒸发处理得到了混合气体(包括氨气、二氧化碳和水蒸气)和蒸铵母液。
在优选的实施方式中，所述碳铵蒸发回收单元3包括碳铵蒸发器31。所述碳铵蒸发器31与所述过滤器22连接，所述碳铵蒸发器31的气体出口与所述复分解反应器21连接。来自所述复分解反应单元2的滤液A进入碳铵蒸发器31中，通过80～110℃高温后，得到混合气体(包括氨气、二氧化碳和水蒸气)和蒸铵母液。所述混合气体经所述碳铵蒸发器31的气体出口排出，然后进入所述复分解反应器21中再利用。
优选地，所述碳铵蒸发器31的气体出口与所述复分解反应器21的原料入口连接。
优选地，所述碳铵蒸发器31设有温度计和循环加热器，用于控制箱内温度保持在80～110℃。
在本实用新型中，所述杂盐蒸发结晶单元4用于对所述碳铵蒸发回收单元3产生的蒸铵母液进行处理，以获得杂盐(主要成分为硫酸钠、硫酸铵)、杂盐母液(主要含有氯化铵)。其中，杂盐进入所述硫酸盐分离单元6继续处理，杂盐母液进入所述氯化铵处置单元5继续处理。
在优选的实施方式中，所述杂盐蒸发结晶单元4包括杂盐蒸发结晶器41以及与所述杂盐蒸发结晶器41连接的第一恒温过滤器42。蒸铵母液通过管道进入杂盐蒸发结晶器41中在80～110℃下进行处理，蒸发出部分水，然后进入所述第一恒温过滤器42中进行处理，获得了杂盐和杂盐母液。其中，杂盐后续进入硫酸盐分离单元6，杂盐母液进入氯化铵处置单元5，水蒸气经冷凝后进行收集。
优选地，所述第一恒温过滤器42具有杂盐出口和杂盐母液出口，其中所述杂盐出口与所述硫酸盐分离单元6连接，所述杂盐母液出口与所述氯化铵处置单元5连接。
在优选的实施方式中，所述杂盐蒸发结晶器41和第一恒温过滤器均设有温度计和循环加热器，控制箱内温度保持在80～110℃。
在优选的实施方式中，蒸铵母液在所述杂盐蒸发结晶器41中进行处理时，蒸出的水的量可以依据蒸铵母液中的钠离子、铵根离子、硫酸根离子和氯离子含量进行调整。
在本实用新型中，所述氯化铵处置单元5用于对来自所述杂盐蒸发结晶单元4的杂盐母液进行处理，以获得氯化铵产品。
优选地，所述氯化铵处置单元5包括冷析结晶器51以及与所述冷析结晶器连接的第二恒温过滤器52。更优选地，所述冷析结晶器51与所述第一恒温过滤器42的杂盐母液出口连接。杂盐母液进入冷析结晶器，通过10～25℃的低温处理和第二恒温过滤器52后，析出氯化铵产品，剩余的滤液B可以通过管道回流至杂盐蒸发结晶器41中再利用。
更优选地，所述冷析结晶器51和第二恒温过滤器52均设有温度计和循环加热器，控制箱内温度保持在10～25℃。
优选地，所述第二恒温过滤器52具有氯化铵出口和滤液出口。
更优选地，所述第二恒温过滤器52的滤液出口与所述杂盐蒸发结晶器41连接。在所述第二恒温过滤器52中产生的滤液B可以经由所述第二恒温过滤器52的滤液出口排出，然后进入所述杂盐蒸发结晶器41中再利用。
优选地，所述溶解池61与所述第一恒温过滤器42连接。具体的，所述溶解池61与所述第一恒温过滤器42的杂盐出口连接。
在本实用新型中，所述硫酸盐分离单元6用于对来自所述杂盐蒸发结晶单元4的杂盐进行处理，以获得硫酸铵产品和硫酸钠。
在本实用新型中，杂盐进入所述溶解池61中溶解，得到杂盐溶液；杂盐溶液进入所述冷冻结晶器62中，在-5～-10℃的低温处理后，经由所述第三恒温过滤器63析出硫酸钠并得到滤液C；滤液C进入所述硫酸铵蒸发结晶器64中进行处理，蒸出部分水，然后经所述第四恒温过滤器65处理得到硫酸铵产品和滤液D；
优选地，所述第三恒温过滤器63的硫酸钠出口与所述复分解反应器21连接。可以将所述第三恒温过滤器63中析出的硫酸钠输送至所述复分解反应器21中再利用。
优选地，所述溶解池61设有温度计和和循环加热器均设有温度计和循环加热器，控制箱内温度保持在33～40℃。
优选地，所述溶解池61中设有搅拌器，转速控制在500～800rpm。
优选地，所述冷冻结晶器62和第三恒温过滤器63均设有温度计，控制箱内温度保持在-5～-10℃。
优选地，所述硫酸铵蒸发结晶器64和所述第四恒温过滤器65均设有温度计和循环加热器，控制箱内温度保持在75～85℃。
在本实用新型中，在制备得到产品碳酸氢钠后，采用低温(-5～-10℃)使杂盐溶液中的硫酸钠析出，然后进行蒸发结晶析出硫酸铵，从而实现了对硫酸钠和硫酸铵的有效分离。不仅减轻了环境污染，使水资源紧缺得到缓解，而且解决了现有的高盐废水资源化利用过程中硫酸铵和硫酸钠较难分离的问题，实现了高盐废水到产品碳酸氢钠、硫酸铵和氯化铵的资源化利用，为实现高盐废水零排放提供了一种可行的工艺路径。
优选地，所述第一恒温过滤器42、第二恒温过滤器52、第三恒温过滤器63和第四恒温过滤器65中滤膜孔隙控制在80～120μm。
优选地，所述溶解池61设有溶剂入口，通过所述溶剂入口向溶解池61输送水用于溶解杂盐。
优选地，所述第四恒温过滤器65的滤液出口与所述溶解池61连接。更优选的，所述第四恒温过滤器65的滤液出口与所述溶解池61的溶剂入口连接。通过将第四恒温过滤器与溶解池连接，可以将所述第四恒温过滤器65中得到的滤液D输送至所述溶解池61中用于溶解杂盐，减少了废水的排放同时节约水资源。
在一种具体的实施方式中，高盐废水资源化利用的系统包括依次连接的预处理单元1、复分解反应单元2、碳铵蒸发回收单元3和杂盐蒸发结晶单元4，所述杂盐蒸发结晶单元4分别与氯化铵处置单元5和硫酸盐分离单元连接6；
所述预处理单元1包括依次连接的蒸发器11、除钙镁杂质反应器12和反应溶液储罐13；
所述复分解反应单元2包括复分解反应器21以及与所述复分解反应器连接的过滤器22；
所述碳铵蒸发回收单元包括碳铵蒸发器31；
所述杂盐蒸发结晶单元4包括杂盐蒸发结晶器41以及与所述杂盐蒸发结晶器41连接的第一恒温过滤器42；
所述氯化铵处置单元5包括冷析结晶器51以及与所述冷析结晶器连接的第二恒温过滤器52；
所述硫酸盐分离单元6包括依次连接的溶解池61、冷却结晶器62、第三恒温过滤器63、硫酸铵蒸发结晶器64和第四恒温过滤器65；
所述反应溶液储罐13与所述复分解反应器21连接，所述过滤器22与所述碳铵蒸发器31连接，所述碳铵蒸发器31与所述杂盐蒸发结晶器41连接，所述第一恒温过滤器42具有杂盐出口和杂盐母液出口，所述杂盐出口与所述溶解池61连接，所述杂盐母液出口与所述冷析结晶器51连接；
所述碳铵蒸发器31的气体出口与所述复分解反应器21连接；所述第二恒温过滤器52的滤液出口与所述杂盐蒸发结晶器41连接；所述第三恒温过滤器63的硫酸钠出口与所述复分解反应器21连接；所述第四恒温过滤器65的滤液出口与所述溶解池61连接；
所述复分解反应器21设有反应原料入口，所述碳铵蒸发器31的气体出口与所述复分解反应器21的原料入口连接。
以下将通过实施例对本实用新型进行详细描述，但本实用新型的保护范围并不局限于此。
实施例1
高盐废水资源化利用的系统的示意图如图1所示，包括依次连接的预处理单元1、复分解反应单元2、碳铵蒸发回收单元3和杂盐蒸发结晶单元4，所述杂盐蒸发结晶单元4分别与氯化铵处置单元5和硫酸盐分离单元连接6；
所述预处理单元1包括依次连接的蒸发器11、除钙镁杂质反应器12和反应溶液储罐13；
所述复分解反应单元2包括复分解反应器21以及与所述复分解反应器连接的过滤器22；
所述碳铵蒸发回收单元包括碳铵蒸发器31；
所述杂盐蒸发结晶单元4包括杂盐蒸发结晶器41以及与所述杂盐蒸发结晶器41连接的第一恒温过滤器42；
所述氯化铵处置单元5包括冷析结晶器51以及与所述冷析结晶器连接的第二恒温过滤器52；
所述硫酸盐分离单元6包括依次连接的溶解池61、冷却结晶器62、第三恒温过滤器63、硫酸铵蒸发结晶器64和第四恒温过滤器65；
所述反应溶液储罐13与所述复分解反应器21连接，所述过滤器22与所述碳铵蒸发器31连接，所述碳铵蒸发器31与所述杂盐蒸发结晶器41连接，所述第一恒温过滤器42具有杂盐出口和杂盐母液出口，所述杂盐出口与所述溶解池61连接，所述杂盐母液出口与所述冷析结晶器51连接；
所述碳铵蒸发器31的气体出口与所述复分解反应器21连接；所述第二恒温过滤器52的滤液出口与所述杂盐蒸发结晶器41连接；所述第三恒温过滤器63的硫酸钠出口与所述复分解反应器21连接；所述第四恒温过滤器65的滤液出口与所述溶解池61连接；
所述复分解反应器21设有反应原料入口，所述碳铵蒸发器31的气体出口与所述复分解反应器21的原料入口连接。
使用上述高盐废水资源化利用的系统对某煤化工高盐废水进行处理，具体的过程包括：
(1)将煤化工浓盐水输送至蒸发器11中进行蒸发浓缩，然后浓缩后的浓盐水进入所述除钙镁杂质反应器12进行除杂，除杂后得到的饱和浓盐水储存在所述反应溶液储罐13中；
(2)将反应溶液储罐13中的饱和浓盐水输送至复分解反应器21中，与经所述复分解反应器21的反应原料入口通入的碳酸氢铵或氨气与二氧化碳的混合气发生复分解反应，反应后的物料经过滤器22的处理得到粗碳酸氢钠产品与滤液A；
(3)将滤液A输送至碳铵蒸发器31中，通过80～110℃高温后，得到混合气体(包括氨气、二氧化碳和水蒸气)和蒸铵母液，所述混合气体经所述碳铵蒸发器31的气体出口排出，然后进入所述复分解反应器21中再利用；
(4)将蒸铵母液输送至杂盐蒸发结晶器41中，在80～110℃下进行处理，蒸发出部分水，然后将蒸发后的物料输送至所述第一恒温过滤器42中进行过滤处理，得到了杂盐和杂盐母液；
(5)将杂盐母液输送至所述冷析结晶器51中，通过10～25℃的低温处理和第二恒温过滤器52后，析出氯化铵产品，剩余的滤液B回流至杂盐蒸发结晶器41中再利用；
(6)杂盐进入所述溶解池61中溶解，得到杂盐溶液；杂盐溶液进入所述冷冻结晶器62中，在-5～-10℃的低温处理后，经由所述第三恒温过滤器63析出硫酸钠并得到滤液C；滤液C进入所述硫酸铵蒸发结晶器64中进行处理，蒸出部分水，然后经所述第四恒温过滤器65处理得到硫酸铵产品和滤液D；将硫酸钠输送至所述复分解反应器21中再利用；将滤液D输送至所述溶解池61中再利用。
经测试，得到的硫酸铵产品中氨氮含量＞20.5，氯小于1％，主体成分满足GB535-2020Ⅰ型标准要求；氯化铵产品中的氨氮含量大于23.5％，Na小于1.6％，主成分满足GB2946-2018农业级合格品及以上要求，说明采用本实用新型所述的系统对煤化工浓盐水进行处理，可以制得纯度较高的氯化铵和硫酸铵产品。
以上详细描述了本实用新型的优选实施方式，但是，本实用新型并不限于此。在本实用新型的技术构思范围内，可以对本实用新型的技术方案进行多种简单变型，包括各个技术特征以任何其它的合适方式进行组合，这些简单变型和组合同样应当视为本实用新型所公开的内容，均属于本实用新型的保护范围。
Claims (10)
1.一种高盐废水资源化利用的系统，其特征在于，所述系统包括依次连接的预处理单元(1)、复分解反应单元(2)、碳铵蒸发回收单元(3)和杂盐蒸发结晶单元(4)，所述杂盐蒸发结晶单元(4)分别与氯化铵处置单元(5)和硫酸盐分离单元(6)连接；
其中，所述硫酸盐分离单元(6)包括依次连接的溶解池(61)、冷却结晶器(62)、第三恒温过滤器(63)、硫酸铵蒸发结晶器(64)和第四恒温过滤器(65)。
2.根据权利要求1所述的高盐废水资源化利用的系统，其特征在于，所述预处理单元(1)包括依次连接的蒸发器(11)、除钙镁杂质反应器(12)和反应溶液储罐(13)。
3.根据权利要求1或2所述的高盐废水资源化利用的系统，其特征在于，所述复分解反应单元(2)包括复分解反应器(21)以及与所述复分解反应器(21)连接的过滤器(22)。
4.根据权利要求3所述的高盐废水资源化利用的系统，其特征在于，所述碳铵蒸发回收单元(3)包括碳铵蒸发器(31)。
5.根据权利要求1或2所述的高盐废水资源化利用的系统，其特征在于，所述杂盐蒸发结晶单元(4)包括杂盐蒸发结晶器(41)以及与所述杂盐蒸发结晶器(41)连接的第一恒温过滤器(42)。
6.根据权利要求5所述的高盐废水资源化利用的系统，其特征在于，所述氯化铵处置单元(5)包括冷析结晶器(51)以及与所述冷析结晶器(51)连接的第二恒温过滤器(52)。
7.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述碳铵蒸发器(31)的气体出口与所述复分解反应器(21)连接。
8.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述第二恒温过滤器(52)的滤液出口与所述杂盐蒸发结晶器(41)连接。
9.根据权利要求3所述的高盐废水资源化利用的系统，其特征在于，所述第三恒温过滤器(63)的硫酸钠出口与所述复分解反应器(21)连接。
10.根据权利要求1或2所述的高盐废水资源化利用的系统，其特征在于，所述第四恒温过滤器(65)的滤液出口与所述溶解池(61)连接。
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