申请日2018.08.07
公开(公告)日2019.01.11
IPC分类号C02F9/10; C02F101/20
摘要
本发明公开了一种高盐废水零排放的系统及工艺，通过前处理系统去除高盐废水中的硬度、碱度、重金属离子、COD等，使其达到纳滤膜分离水质标准;通过纳滤来实现对浓盐水中二价盐离子(SO42‑)和Na+、Cl‑和NO3‑等的分离，其中二价盐离子(SO42‑)存在于浓水中，Na+、Cl‑和NO3‑存在于产水中;通过加入溶析剂来降低硫酸钠的溶解度，进而析出高纯度的硫酸钠;利用溶析剂的熔点远远低于水的特性，通过降温使淡化水结晶而溶析剂仍保持液体状态，实现淡化水与溶析剂的分离与回收。本发明的系统操作简单，运行稳定性好，能够高效节能地实现高盐废水的零排放处理。
权利要求书
1.一种高盐废水零排放的系统，包括前处理装置(1)，其特征在于，还包括：纳滤装置(2)、第二低温多效蒸馏装置(18)、溶析结晶脱盐装置(17)、低温结晶分离装置(16)、第一低温多效蒸馏装置(6)、机械式蒸汽再压缩强制循环蒸发器(19)和冷冻系统;
所述纳滤装置(2)的流体入口端与所述前处理装置(1)管路连接;所述纳滤装置(2)的浓水出口端与第二低温多效蒸馏装置(18)管路连接，所述纳滤装置(2)的产水出口端与第一低温多效蒸馏装置(6)管路连接;
所述第二低温多效蒸馏装置(18)依次与所述溶析结晶脱盐装置(17)、低温结晶分离装置(16)管路连接;
所述冷冻系统用于对低温结晶分离装置(16)进行降温;
所述第一低温多效蒸馏装置(6)与所述机械式蒸汽再压缩强制循环蒸发器(19)管路连接。
2.根据权利要求1所述的一种高盐废水零排放的系统，其特征在于，还包括预热装置，所述预热装置用于对纳滤装置(2)的浓水出口端、产水出口端物料进行加热。
3.权利要求2所述的一种高盐废水零排放的系统，其特征在于，还包括低温制冷装置(20)，所述低温制冷装置(20)用于对所述预热装置提供热能。
所述低温制冷装置(20)包括冷凝器(4)、压缩机(12)、蒸发器(13)和节流装置(14)，所述冷凝器(4)通过连接管道依次与节流装置(14)、蒸发器(13)以及压缩机(12)相连，形成循环回路。
4.根据权利要求3所述的一种高盐废水零排放的系统，其特征在于，所述预热装置包括第一预热器(3)和第二预热器(5)，所述第一预热器(3)用于对纳滤装置(2)浓水出口端流体进行预热，所述第二预热器(5)用于对纳滤装置(2)产水出口端流体进行预热;
所述第一预热器(3)和第二预热器(5)的换热管路经冷凝器(4)，与冷凝器(4)形成间壁换热后分别返回，形成循环回路。
5.根据权利要求3或4所述的一种高盐废水零排放的系统，其特征在于，所述冷冻系统包括冷冻循环管路(21)及蒸发器(13);所述冷却循环管路(21)经蒸发器(13)，管内部流体获得降温后，再经低温结晶分离装置(16)与低温结晶分离装置(16)内物料进行换热，完成一次循环回到蒸发器(13)。
6.根据权利要求5所述的一种高盐废水零排放的系统，其特征在于，还包括冷却结晶分离装置(11)，所述冷却结晶分离装置(11)与所述机械式蒸汽再压缩强制循环蒸发器(19)的出口端连接，用于分离产物中的硝酸盐;
所述冷却循环管路(21)经低温结晶分离装置(16)后连接至所述冷却结晶分离装置(11)，为所述冷却结晶分离装置(11)提供冷量。
7.根据权利要求1所述的一种高盐废水零排放的系统，其特征在于，还包括第二循环泵(15)，所述第二循环泵(15)的进口端与低温结晶分离装置(16)的溶析剂出口端连接，出口端与溶析结晶脱盐装置(17)连接。
8.一种高盐废水零排放的处理工艺，其特征在于，具体操作步骤如下：
步骤S1：高盐废水的预处理：将待处理的高盐废水进行预处理，使出水达到纳滤膜分离水质标准;
步骤S2：纳滤处理：将步骤S1中预处理后的废水经纳滤装置处理，得到浓水和纳滤产水;
步骤S3：纳滤产物的处理：
(1)步骤S2中的浓水经低温多效蒸馏吸热，蒸发浓缩，获得蒸发的淡化水及进一步浓缩水;
(2)往步骤(1)获得的进一步浓缩水中，加入溶析剂，以降低硫酸钠的溶解度，进而析出硫酸钠;
(3)经步骤(2)析出硫酸钠后的水与溶析剂的混合液于分离装置中进行冷冻降温，将淡化水结晶出来，溶析剂仍保持液体状态，从而达到分离目的;
(4)步骤S2中的纳滤产水经低温多效蒸馏吸收热量，蒸发浓缩，析出氯化钠，获得淡化水，而浓缩水通过蒸发器继续蒸发浓缩，最终得到氯化钠及少量外排母液，若外排母液中硝酸钠浓度较高，则转入冷却结晶分离装置以分离出硝酸钠，若硝酸钠浓度较低，干化处理。
9.根据权利要求8所述的一种高盐废水零排放的处理工艺，其特征在于，还包括对纳滤处理得到浓水和纳滤产水进行预热的步骤。
10.根据权利要求8所述的一种高盐废水零排放的处理工艺，其特征在于，还包括对步骤(3)分离得到的溶析剂的回收利用，即将步骤(3)的溶析剂循环回用于步骤(2)中。
说明书
一种高盐废水零排放的系统及工艺
技术领域
本发明涉及高盐废水处理技术领域，特别涉及一种高盐废水零排放的系统及工艺。
背景技术
高盐废水是工业废水中极难处理的废水之一，具有含盐量高、成分复杂、易产生结垢和腐蚀现象、有机物浓度高且难以降解等特点。若直接排放必然对环境产生极为不利的影响，造成大量水资源的严重浪费。如何将高盐废水高效节能地处理实现零排放，同时回收利用高盐废水中的无机盐资源，成为国内环保领域的一大难题。当前，高盐废水的处理方式主要是预处理技术、膜分离和低温多效蒸发浓缩等形成一系列工艺组合，以完成高盐废水的浓缩与蒸发结晶，产生的结晶杂盐按照危险废物处理，不仅处理成本高，而且由于高盐水中盐类浓度常常很高，特别经过浓缩后，其含量将达到10%-20%左右，这其中含有较为丰富的无机盐资源，造成无机盐资源的浪费，而若长期堆放，则可能造成结晶盐淋融，污染土壤和地下水，并且对固化材料有很强的腐蚀性，存在极大的环境隐患。而以反渗透为主的膜法脱盐技术回收率仅为75%，还有25%的含盐量更高的浓缩液排放，且还存在膜污堵严重的问题。
基于此，本发明一种高盐废水零排放的系统及工艺来解决上述问题很有必要。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高盐废水零排放的系统及工艺，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
本发明的高盐废水零排放的系统，包括前处理装置，纳滤装置、第二低温多效蒸馏装置、溶析结晶脱盐装置、低温结晶分离装置、第一低温多效蒸馏装置、机械式蒸汽再压缩强制循环蒸发器和冷冻系统;
所述纳滤装置的流体入口端与所述前处理装置管路连接;所述纳滤装置的浓水出口端与第二低温多效蒸馏装置管路连接，所述纳滤装置的产水出口端与第一低温多效蒸馏装置管路连接;
所述第二低温多效蒸馏装置依次与所述溶析结晶脱盐装置、低温结晶分离装置管路连接;
所述冷冻系统用于对低温结晶分离装置进行降温;
所述第一低温多效蒸馏装置与所述机械式蒸汽再压缩强制循环蒸发器管路连接。
具体地，所述机械式蒸汽再压缩强制循环蒸发器，包括加热室;所述加热室的入口端与第一低温多效蒸馏装置相连。
所述机械式蒸汽再压缩强制循环蒸发器还包括第一循环泵，所述第一循环泵一端与加热室的出口连接，另一端与加热室的入口端连接，使加热室内的流体进行强制循环。
所述机械式蒸汽再压缩强制循环蒸发器还包括热能回收系统，所述热能回收系统包括蒸汽压缩泵和分离室/结晶室;所述分离室/结晶室一端与所述加热室的蒸汽出口连接，另一端与蒸汽压缩泵连接，所述蒸汽压缩泵将蒸汽压缩后，返回连接至加热室中。
进一步的，本发明的高盐废水零排放的系统，还包括预热装置，所述预热装置用于对纳滤装置的浓水出口端、产水出口端物料进行加热。
进一步的，本发明的高盐废水零排放的系统，还包括高效节能低温制冷装置，所述低温制冷装置用于对所述预热装置提供热能。
具体地，所述低温制冷装置包括冷凝器、压缩机、蒸发器和节流装置，所述冷凝器通过连接管道依次与节流装置、蒸发器以及压缩机相连，形成循环回路;
作为其中一种实施方案，所述预热装置包括第一预热器和第二预热器，所述第一预热器用于对纳滤装置浓水出口端流体进行预热，所述第二预热器用于对纳滤装置产水出口端流体进行预热;
所述第一预热器和第二预热器的换热管路经冷凝器，与冷凝器形成间壁换热后分别返回，形成循环回路。
进一步的，所述冷冻系统包括冷冻循环管路及蒸发器;所述冷却循环管路经蒸发器，管内部流体获得降温后，再经低温结晶分离装置与低温结晶分离装置内物料进行换热，完成一次循环回到蒸发器。
进一步的，还包括冷却结晶分离装置，所述冷却结晶分离装置与所述机械式蒸汽再压缩强制循环蒸发器的出口端连接，用于分离产物中的硝酸盐;
所述冷却循环管路经低温结晶分离装置后连接至所述冷却结晶分离装置，为所述冷却结晶分离装置提供冷量。
进一步的，还包括第二循环泵，所述第二循环泵的进口端与低温结晶分离装置的溶析剂出口端连接，出口端与溶析结晶脱盐装置连接。
本发明还提供一种高盐废水零排放的处理工艺，具体操作步骤如下：
步骤S1：高盐废水的预处理：将待处理的高盐废水进行预处理，使出水达到纳滤膜分离水质标准;
步骤S2：纳滤处理：将步骤S1中预处理后的废水经纳滤装置处理，得到浓水和纳滤产水;
步骤S3：纳滤产物的处理：
(1)步骤S2中的浓水经低温多效蒸馏吸热，蒸发浓缩，获得蒸发的淡化水及进一步浓缩水;
(2)往步骤(1)获得的进一步浓缩水中，加入溶析剂，以降低硫酸钠的溶解度，进而析出硫酸钠;
(3)经步骤(2)析出硫酸钠后的水与溶析剂的混合液于分离装置中进行冷冻降温，将淡化水结晶出来，溶析剂仍保持液体状态，从而达到分离目的;
(4)步骤S2中的纳滤产水经低温多效蒸馏吸收热量，蒸发浓缩，析出氯化钠，获得淡化水，而浓缩水通过蒸发器继续蒸发浓缩，最终得到氯化钠及少量外排母液，若外排母液中硝酸钠浓度较高，则转入冷却结晶分离装置以分离出硝酸钠，若硝酸钠浓度较低，干化处理。
进一步的，还包括对纳滤处理得到浓水和纳滤产水进行预热的步骤。
进一步的，还包括对步骤(3)分离得到的溶析剂的回收利用，即将步骤(3)的溶析剂循环回用于步骤(2)中。
进一步的，还包括对所述外排母液中的硝酸钠进行分离处理，即将外排母液降温结晶，分离出硝酸钠。
进一步的，所述的溶析剂为甲醇或乙醇等单一溶析剂，也可以是两种或两种以上单一溶析剂组成的混合溶析剂。溶析剂目的在于降低步骤(1)获得的进一步浓缩水中的硫酸钠的溶解度进而析出硫酸钠。
本发明的技术效果和优点：
1、本发明通过前处理系统去除高盐废水中的硬度、碱度、重金属离子、COD等，使其达到纳滤膜分离水质标准;
2、通过纳滤来实现对浓盐水中二价盐离子(SO42-)和Na+、Cl-和NO3-等的分离，其中二价盐离子(SO42-)存在于浓水中，Na+、Cl-和NO3-存在于产水中;
3、通过加入溶析剂来降低硫酸钠的溶解度，进而析出高纯度的硫酸钠;
4、利用溶析剂的熔点远远低于水的特性，通过降温使淡化水结晶而溶析剂仍保持液体状态，实现淡化水与溶析剂的分离与回收;
5、回收的溶析剂通过循环泵加入溶析结晶脱盐装置循环使用;
6、本发明的系统操作简单，运行稳定性好，最终能够获得高纯度的硫酸钠、氯化钠、硝酸钠和淡化水，有效回收无机盐资源，且不会产生混盐产品，同时，能够高效节能地实现高盐废水的零排放处理，绿色环保，经济高效。