申请日2015.02.12
公开(公告)日2015.05.20
IPC分类号C02F9/10; C02F101/10; C02F1/04; C01D5/00
摘要
本发明公开了一种含硫酸钠高盐废水零排放及资源化利用的方法，1)首先去除气相空间内的不凝气，通过压力差使硫酸钠废水水分汽化并通过气相通道向溴化锂溶液表面流动，含硫酸钠高盐废水蒸发降温浓缩结晶;2)晶浆分离出芒硝和母液，母液依次经热交换和浓缩得到浓缩母液和淡水，浓缩母液与新进入的含硫酸钠废水一起进入结晶器中重复步骤1)和2);3)溴化锂稀溶液泵送至蒸发器中，加热蒸发形成溴化锂浓溶液重新返回吸收器中。本发明在低温条件下实现蒸发结晶，无需低温冷源和间壁换热设备，节省能耗。本发明可实现结晶产品芒硝回收和淡水回用，进而达到含硫酸钠高盐废水零排放及资源化利用的目的，整个过程易于操作。
权利要求书
1.一种含硫酸钠高盐废水零排放及资源化利用的方法，其特征在于：本方法预先设置气相连通的结晶器与吸收器，吸收器中加入有溴化锂溶液;步骤如下：
1)首先去除本方法涉及到的所有气相空间内的不凝气，以启动本方法;将浓度不低于150g/L的含硫酸钠高盐废水经冷却后引入结晶器中，由于溴化锂溶液的强吸湿性，使结晶器内硫酸钠废水表面水蒸气压力比吸收器内溴化锂溶液表面水蒸气压力至少高80Pa，在此压力差推动下，使得硫酸钠废水水分汽化成水蒸气并通过气相连通通道向溴化锂溶液表面流动，从而使含硫酸钠高盐废水表面蒸发、降温浓缩结晶，得到晶浆，硫酸钠废水蒸发所需的潜热由溶液自身释放的显热提供;
2)将结晶器下部的晶浆引出并通过离心分离出芒硝和母液，芒硝作为产品回收利用;母液通过预热器与第1)步进入结晶器前的含硫酸钠高盐废水进行热交换，使母液温度升高，含硫酸钠高盐废水降至需要温度;热交换后的母液再通过膜分离系统得到浓缩母液和淡水，浓缩母液中硫酸钠浓度控制在150g/L以上，淡水直接回收利用，浓缩母液与新进入待处理的含硫酸钠高盐废水一起通过预热器循环不断地与母液热交换降温，降温后再进入结晶器中重复步骤1)和2);
3)吸收硫酸钠废水水蒸气后的溴化锂溶液稀释形成溴化锂稀溶液，溴化锂稀溶液通过泵送至蒸发器中，通过加热蒸发浓缩后形成溴化锂浓溶液重新返回吸收器中，以维持连续吸收的过程，蒸发产生的水蒸气冷凝后得到的冷凝水直接回收利用;溴化锂稀溶液蒸发产生的水蒸气与溴化锂溶液吸收硫酸钠废水水蒸气维持平衡。
2.根据权利要求1所述的含硫酸钠高盐废水零排放及资源化利用的方法，其特征在于：在吸收器与蒸发器之间设有换热器，通过换热器使溴化锂稀溶液和溴化锂浓溶液两者热交换，通过热交换，溴化锂稀溶液浓缩前预热，溴化锂浓溶液返回前得以冷却。
3.根据权利要求1所述的含硫酸钠高盐废水零排放及资源化利用的方法，其特征在于：吸收器中的溴化锂溶液初始温度不高于30℃，质量分数高于53%;进入结晶器中的硫酸钠废水温度不低于15℃;浓度不低于150g/L。
4.根据权利要求1所述的含硫酸钠高盐废水零排放及资源化利用的方法，其特征在于：蒸发器加热的热源为温度高于80℃的工业废热。
说明书
一种含硫酸钠高盐废水零排放及资源化利用的方法
技术领域
本发明涉及一种废水处理及资源化利用的方法，特别涉及到一种含硫酸钠高盐废水零排放及资源化利用的技术，属于废水处理技术领域。
背景技术
化工、电力、冶金等行业的外排废水中含大量的盐分，尤其是在水处理中，因水软化工艺会引入大量的SO42-等离子，使得外排废水中含大量硫酸钠。这些高盐废水若直接外排会造成突然盐碱化，破坏生态环境，因此对诸如此类高盐废水进行处理，实现其零排放，以及将其变废为宝进行资源化利用，具有深远的意义。
对于此类含硫酸钠高盐废水的处理目前通常采用热法处理工艺、膜法浓缩处理工艺。
热法处理工艺主要有外加热式蒸发结晶工艺和间壁式冷却结晶工艺。外加热式蒸发结晶工艺通常需要用生蒸汽提供热源，工艺耗能高，而间壁式冷却结晶工艺则需要冷媒提供冷源并通过间壁冷却的方式移走结晶热，该方法存在热阻大、能耗高、结晶附壁，不容易控温等不足。
膜法浓缩处理工艺具有易操作，能耗费用较低的优点，但是仅仅只能将硫酸钠废水进一步提缩，同时产出淡水，但不能实现硫酸钠废水的零排放。
发明内容
针对现有含硫酸钠高盐废水处理存在的能耗高、热阻大、结晶在冷媒间壁管上附壁的不足，本发明的目的是提供一种能耗低、易于操作、能够实现含硫酸钠高盐废水零排放及资源化利用的方法。
本发明的技术方案是这样实现的：
一种含硫酸钠高盐废水零排放及资源化利用的方法，本方法预先设置气相连通的结晶器与吸收器，吸收器中加入有溴化锂溶液;步骤如下：
1)首先去除本方法涉及到的所有气相空间内的不凝气，以启动本方法;将浓度不低于150g/L的含硫酸钠高盐废水经冷却后引入结晶器中，由于溴化锂溶液的强吸湿性，使结晶器内硫酸钠废水表面水蒸气压力比吸收器内溴化锂溶液表面水蒸气压力至少高80Pa，在此压力差推动下，使得硫酸钠废水水分汽化成水蒸气并通过气相连通通道向溴化锂溶液表面流动，从而使含硫酸钠高盐废水表面蒸发、降温浓缩结晶，得到晶浆，硫酸钠废水蒸发所需的潜热由溶液自身释放的显热提供;
2)将结晶器下部的晶浆引出并通过离心分离出芒硝和母液，芒硝作为产品回收利用;母液通过预热器与第1)步进入结晶器前的含硫酸钠高盐废水进行热交换，使母液温度升高，含硫酸钠高盐废水降至需要温度;热交换后的母液再通过膜分离系统得到浓缩母液和淡水，浓缩母液中硫酸钠浓度控制在150g/L以上，淡水直接回收利用，浓缩母液与新进入待处理的含硫酸钠高盐废水一起通过预热器循环不断地与母液热交换降温，降温后再进入结晶器中重复步骤1)和2);
3)吸收硫酸钠废水水蒸气后的溴化锂溶液稀释形成溴化锂稀溶液，溴化锂稀溶液通过泵送至蒸发器中，通过加热蒸发浓缩后形成溴化锂浓溶液重新返回吸收器中，以维持连续吸收的过程，蒸发产生的水蒸气冷凝后得到的冷凝水直接回收利用;溴化锂稀溶液蒸发产生的水蒸气与溴化锂溶液吸收硫酸钠废水水蒸气维持平衡。
在吸收器与蒸发器之间设有换热器，通过换热器使溴化锂稀溶液和溴化锂浓溶液两者热交换，通过热交换，溴化锂稀溶液浓缩前预热，溴化锂浓溶液返回前得以冷却。
吸收器中的溴化锂溶液初始温度不高于30℃，质量分数(浓度，下同)高于53%;进入结晶器中的硫酸钠废水温度不低于15℃;浓度不低于150g/L。
蒸发器加热的热源为温度高于80℃的工业废热。
相比现有技术，本发明具有以下优点：
1、本发明使硫酸钠废水在低温条件下实现蒸发结晶，无需低温冷源和间壁换热设备，节省能耗，同时亦避免了间壁换热中结晶附壁的不足。
2、本发明可实现结晶产品芒硝回收和淡水回用，进而达到含硫酸钠高盐废水零排放及资源化利用的目的。
3、本发明利用溴化锂溶液吸湿致硫酸钠废水蒸发吸热实现制冷，蒸发结晶过程的操作温度容易控制，整个过程易于操作。