CN220334788U - 一种高盐废水资源化处理系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种高盐废水资源化处理系统，包括碳酸氢铵合成装置、复分解反应装置、蒸氨装置、蒸氨废液处理装置、钙盐沉淀池和转晶池，碳酸氢铵合成装置、复分解反应装置与蒸氨装置依次连接，蒸氨装置的氨水出口连接碳酸氢铵合成装置的入口，蒸氨装置的浆料出口连接蒸氨废液处理装置，蒸氨废液处理装置的清液出口连接钙盐沉淀池，钙盐沉淀池的浆料出口连通转晶池。该系统是一种基于CO2综合利用的废水零排放装置，出产氯化钠和纯碱，副产α‑半水石膏,降低了高浓盐水的零排放的碳排放。实现了以废治废，对于解决我国高盐废水经济性低、固废排放大、碳排放高的困境，意义极为突出，是一种低碳、绿色、清洁的高盐废水资源化处置系统。

Description

一种高盐废水资源化处理系统

技术领域

本实用新型涉及废水零排放技术领域，具体涉及一种高盐废水资源化处理系统。

背景技术

我国目前是世界上最大高盐废水零排放国家，高盐废水零排放项目遍布煤化工、冶金、钢铁、煤矿、工业园区等，工业高盐废水主要的离子形态主要以硫酸钠和氯化钠为主，高盐废水零排放的总体技术路线是“预处理+膜浓缩分盐+蒸发结晶出硫酸钠和氯化钠+杂盐，部分以出产硫酸钙盐”为主，目前我国高盐废水处置的总体问题是投资高，运行费用高，固废产生量大，副产盐经济价值低，以运行费用为例，吨水运行综合费用处于10～50元/吨，而我国水销售费用在4～7元/吨，零排放每生产一吨水企业就亏损大约平均在8元/吨以上，企业运行负担极为严重，同时废水零排放产生的副产盐，经济价值低，市场消纳有限，氯化钠出产价格30～60元/吨，硫酸钠价格大约100～200元/吨，同时部分行业SDS小苏打法脱硫灰(以硫酸钠为主)，以及零排放杂盐、废盐问题也非常突出。

零排放固废产生量较大，以污泥，杂盐为主，目前基本以填埋为主，无有效的利用手段。

另外一方面，α-半水石膏在建筑材料在我国各个领域都有着极其广阔的应用。其最大抗压强度大于50MPa，具有良好的力学性能、工作性能、环保性能和生物相容性，在精密铸造、高端建材、工艺美术、医疗、航空等领域应用广泛。我国国内满足要求的高纯高强石膏产品很少，主要依赖进口，存在严重的供小于求的问题。

我国高盐废水零排放能源消耗大，进一步增加企业的碳排放，在国内外“双碳”的形势下，降低高盐废水零排放的碳排放，是今后逐步需要重视和解决的问题。

综合以上，如何降低我国高盐废水零排放的运行成本，降低碳排放，提高副产盐的经济价值，是今后发展的总体趋势，也是迫切需要解决的难题。

实用新型内容

为此，本实用新型提供一种高盐废水资源化处理系统，以解决现有技术中高盐废水经济性低、固废排放大、碳排放高的问题。

为了实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

该高盐废水资源化处理系统包括碳酸氢铵合成装置、复分解反应装置、蒸氨装置、蒸氨废液处理装置、钙盐沉淀池和转晶池，碳酸氢铵合成装置的浆液出口连接复分解反应装置的入口，复分解反应装置的清液出口连接蒸氨装置，蒸氨装置的氨水出口连接碳酸氢铵合成装置的入口，蒸氨装置的浆料出口连接蒸氨废液处理装置，蒸氨废液处理装置的清液出口连接钙盐沉淀池，钙盐沉淀池的浆料出口连通转晶池。

进一步地，所述转晶池还连接有换热器。

进一步地，还包括均质池，均质池的出口连接所述钙盐沉淀池的入口。

进一步地，所述钙盐沉淀池与转晶池之间设有第一过滤装置，转晶池的出口连接有第二过滤装置。

进一步地，还包括蒸发结晶单元和盐浆液池，所述钙盐沉淀池的清液出口连接蒸发结晶单元，蒸发结晶单元的氯化钠出口和冷凝水出口均连接盐浆液池的入口，盐浆液池的出口连接复分解反应装置的入口。

进一步地，所述蒸发结晶单元的母液出口连接钙盐沉淀池的入口。

进一步地，所述蒸氨废液处理装置包括依次连接的搅拌反应池、沉淀池、污泥池和板框压滤机，沉淀池的清液出口连接钙盐沉淀池的入口，板框压滤机的清液出口连接污泥池的入口。

进一步地，所述复分解反应装置的浆料出口连接分离装置的入口，分离装置的浆料出口连接煅烧炉，分离装置的滤液出口连接复分解反应装置的入口。

进一步地，所述煅烧炉的尾气出口连接碳酸氢铵合成装置的入口。

本实用新型具有如下优点：

本实用新型的提出了高盐废水资源化处理系统，是一种基于CO2综合利用的废水零排放装置，出产氯化钠和纯碱，副产α-半水石膏，降低了高浓盐水的零排放的碳排放。

实现了以废治废，实现高盐废水协同工业电石废渣实现无害化、资源化、高附加值化，实现变废为宝，具备可规模化、产业化推广实施的价值。对于解决我国高盐废水经济性低、固废排放大、碳排放高的困境，意义极为突出，是一种低碳、绿色、清洁的高盐废水资源化处置系统。

高盐废水零排放副产石膏量较大，通过将废水零排放副产石膏产α-半水石膏，具备较好的经济效益。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对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，下面描述中的附图仅仅是示例性的，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，还可以根据提供的附图引申获得其它的实施附图。

本说明书所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本实用新型可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本实用新型所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本实用新型所揭示的技术内容能涵盖的范围内。

图1为本实用新型实施例一种高盐废水资源化处理系统的示意图；

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本实用新型的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点及功效，显然，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。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。本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”等的用语，亦仅为便于叙述明了，而非用以限定本实用新型可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本实用新型可实施的范畴。

参见图1，该高盐废水资源化处理系统包括碳酸氢铵合成装置、复分解反应装置、蒸氨装置、蒸氨废液处理装置、钙盐沉淀池和转晶池，碳酸氢铵合成装置的浆液出口连接复分解反应装置的入口，复分解反应装置的清液出口连接蒸氨装置，蒸氨装置的氨水出口连接碳酸氢铵合成装置的入口，蒸氨装置的浆料出口连接蒸氨废液处理装置，蒸氨废液处理装置的清液出口连接钙盐沉淀池，钙盐沉淀池的浆料出口连通转晶池。

本实施例中的碳酸氢铵合成装置由一级或以上碳化塔构成，碳化塔配置压缩风机，还可以进一步配置离心分离装置及干燥装置。含有CO2浓度不低于30％的气体与来自纯碱煅烧炉的外排尾气进入碳酸氢铵合成装置，含有CO2的气体与来自蒸氨装置的氨水在碳酸氢铵合成装置内发生碳化反应，主要的反应过程如下：

氨水溶液的碳化过程是一个伴有化学反应的吸收过程，其总反应如下：

CO2+NH3+H2O＝NH4HCO3

吸收过程的总反应按如下两个反应进行：

2NH3+CO2+H2O＝(NH4)2CO3(1)

NH3+CO2+H2O＝NH4HCO3(2)

实际上的反应过程是氨与二氧化碳首先反应生成氨基甲酸铵：

2NH3+CO2＝NH4COONH2

氨基甲酸铵水解进一步反应生成碳酸氢铵：

NH4COONH2+H2O＝NH4HCO3+NH3。

碳酸氢铵合成装置产生的碳酸氢铵浆液进入复分解反应装置。复分解反应装置是由多个搅拌式反应釜串联组成。

在复分解反应装置，碳酸氢铵与氯化钠发生如下反应：

NaCl+NH4HCO3＝＝NaHCO3↓+NH4Cl，此时溶液中为碳酸氢铵、碳酸氢钠、氯化氨、氯化钠、水混合的溶液五元体系，其中由于碳酸氢钠溶解度低，结晶过饱和析出，碳酸氢钠晶浆沉积于复分解反应装置底部，复分解反应装置上清液通过溢流方式溢流到蒸氨装置。

蒸氨装置包括高温蒸汽精馏塔，高温蒸汽精馏塔连接有氨水吸收塔和换热装置，或蒸氨装置采用热泵型高温蒸汽精馏塔和配置氨水吸收塔、换热装置的组合装置等。蒸氨装置出口与碳酸氢铵合成装置入口连接，将产生的氨水送入碳酸氢铵合成装置。

蒸氨装置高温介质采用蒸汽，采用添加电石废渣或氧化钙，通过电石废渣或氧化钙，提高和保持蒸氨溶液PH大于10以上，通过蒸汽精馏，促使溶液中NH3以及部分水蒸气溢出，在蒸氨装置氨水吸收塔内吸收降温后，以氨水溶液的形式进入碳酸氢铵合成装置内。

复分解反应装置的浆料出口连接分离装置的入口，分离装置的浆料出口连接煅烧炉，分离装置的滤液出口连接复分解反应装置的入口。煅烧炉的尾气出口连接碳酸氢铵合成装置的入口。

分离装置采用真空带式滤碱机或丝网式离心机中的一种或两种组合。复分解反应装置底部沉积的碳酸氢钠过饱和浆液进入分离装置，经过分离，碳酸氢钠浆液实现固液分离，分离后的碳酸氢钠含水率低于16％以下，进入煅烧炉，煅烧炉采用回转窑式煅烧窑或沸腾式或流态化床式煅烧窑，煅烧后产生的尾气进入碳酸氢铵合成装置，煅烧炉产生的碳酸钠外出。

在本实施例中，蒸氨废液处理装置包括依次连接的搅拌反应池、沉淀池、污泥池和板框压滤机，沉淀池的清液出口连接钙盐沉淀池的入口，板框压滤机的清液出口连接污泥池的入口。钙盐沉淀池与转晶池之间设有第一过滤装置，转晶池的出口连接有第二过滤装置。

转晶池还连接有换热器，通过循环加热方式，加热转晶液，保持液体温度达到反应要求。换热器加热介质以蒸汽或热水为主。

蒸氨装置脱氨后溶液及过量固体电石废渣浆以混合浆液态进入搅拌反应池，搅拌反应池具有药剂添加口，药剂是以氢氧化钠、氢氧化钙、混凝剂、重金属螯合剂、氧化剂为主的混合药剂。

搅拌反应池的浆料进入沉淀池，沉淀池底部泥浆进入污泥池，污泥池内的污泥进入板框压滤机，经过固液分离，脱水后的固体物作为建筑材料外出；沉淀池清液进入钙盐沉淀池，板框压滤机的清液返回污泥池。

钙盐沉淀池的入口连接均质池，均质池是一种溶液恒温下的溶解搅拌池。均质池入口分别进入碳化后的杂盐和膜浓缩高盐废水，高盐废水组份以硫酸钠或氯化钠，或硫酸钠和氯化钠混合盐溶液，杂盐是硫酸钠和氯化钠混合盐为主。

钙盐沉淀池是一种搅拌式沉淀反应池，内主要发生如下反应：Na2SO4+CaCl2＝CaSO4↓+2NaCl，因为CaSO4微溶，而Na2SO4和CaCl2易溶，根据复分解反应条件.生成水合硫酸钙沉淀，钙盐沉淀池底部浆液进入第一过滤单元，第一过滤单元底部硫酸钙浆液进入转晶池，转晶池内硫酸钙在转晶剂作用下，在转晶池内反应，后浆液经过第二过滤单元，出产α-半水石膏。

转晶剂以乙二胺四乙酸二钠盐、木质素磺酸钙中、马来酸的混合药剂为主，转晶液以可溶性氯化盐类为主，其中主体以氯化钠和氯化钙为主。

本实施例中的第一过滤单元是高效重力式沉降池、第二过滤单元以沉降池，板框压滤机为主。

钙盐沉淀池的清液出口连接蒸发结晶单元，蒸发结晶单元的母液出口连接钙盐沉淀池的入口，蒸发结晶单元的氯化钠出口和冷凝水出口均连接盐浆液池的入口，盐浆液池出口与复分解反应装置入口连接。复分解反应装置入口与盐浆液池出口连接，通入过饱和氯化钠溶液。

蒸发结晶单元采用石膏晶种法的MVR蒸发结晶或石膏晶种法的多效蒸发结晶单元。钙盐沉淀池上清液进入石膏晶种法的蒸发结晶单元，蒸发结晶单元母液一部分返回钙盐沉淀池，一部分外排，蒸发结晶单元产氯化钠结晶盐，一部分作为产品外出，一部分进入盐浆液池，蒸发结晶单元冷凝水一部分进入盐浆液池化盐，一部分作为冷凝水外排。

该高盐废水资源化处理系统，是一种基于CO2综合利用的废水零排放装置，出产氯化钠和纯碱，副产α-半水石膏,降低了高浓盐水的零排放的碳排放。实现了以废治废，实现高盐废水协同工业电石废渣实现无害化、资源化、高附加值化，实现变废为宝，具备可规模化、产业化推广实施的价值。

出产的产品经济价值高，以纯碱为例，价格超过1600元/吨，α-半水石膏市场价格超过1000元/吨，综合成本不高于产品价格的50％，因此市场利润空间大，经济性突出。反应原理基于基础化工反应常识，原理简单，易于实施，对于解决我国高盐废水经济性低、固废排放大、碳排放高的困境，意义极为突出，是一种低碳、绿色、清洁的高盐废水资源化处置系统。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本实用新型作了详尽的描述，但在本实用新型基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本实用新型精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本实用新型要求保护的范围。

Claims (9)

1.一种高盐废水资源化处理系统，其特征在于，包括碳酸氢铵合成装置、复分解反应装置、蒸氨装置、蒸氨废液处理装置、钙盐沉淀池和转晶池，碳酸氢铵合成装置的浆液出口连接复分解反应装置的入口，复分解反应装置的清液出口连接蒸氨装置，蒸氨装置的氨水出口连接碳酸氢铵合成装置的入口，蒸氨装置的浆料出口连接蒸氨废液处理装置，蒸氨废液处理装置的清液出口连接钙盐沉淀池，钙盐沉淀池的浆料出口连通转晶池。

2.根据权利要求1所述的高盐废水资源化处理系统，其特征在于，所述转晶池还连接有换热器。

3.根据权利要求1所述的高盐废水资源化处理系统，其特征在于，还包括均质池，均质池的出口连接所述钙盐沉淀池的入口。

4.根据权利要求1或3所述的高盐废水资源化处理系统，其特征在于，所述钙盐沉淀池与转晶池之间设有第一过滤装置，转晶池的出口连接有第二过滤装置。

5.根据权利要求1所述的高盐废水资源化处理系统，其特征在于，还包括蒸发结晶单元和盐浆液池，所述钙盐沉淀池的清液出口连接蒸发结晶单元，蒸发结晶单元的氯化钠出口和冷凝水出口均连接盐浆液池的入口，盐浆液池的出口连接复分解反应装置的入口。

6.根据权利要求5所述的高盐废水资源化处理系统，其特征在于，所述蒸发结晶单元的母液出口连接钙盐沉淀池的入口。

7.根据权利要求1所述的高盐废水资源化处理系统，其特征在于，所述蒸氨废液处理装置包括依次连接的搅拌反应池、沉淀池、污泥池和板框压滤机，沉淀池的清液出口连接钙盐沉淀池的入口，板框压滤机的清液出口连接污泥池的入口。

8.根据权利要求1所述的高盐废水资源化处理系统，其特征在于，所述复分解反应装置的浆料出口连接分离装置的入口，分离装置的浆料出口连接煅烧炉，分离装置的滤液出口连接复分解反应装置的入口。

9.根据权利要求8所述的高盐废水资源化处理系统，其特征在于，所述煅烧炉的尾气出口连接碳酸氢铵合成装置的入口。