申请日2021.11.10
公开日期2021.12.31
IPC分类C01D5/16;C02F1/44;C01D3/14;C01D5/00;C02F101/10;C02F101/12;C02F9/08;C01D3/06
摘要
本发明属于分盐结晶技术领域，具体的说是一种高盐废水纳滤低温结晶膜法分盐结晶工艺及设备；所述结晶设备适用于上述的结晶工艺，所述结晶设备包括纳滤器、低温结晶器、浓缩器以及结晶器，所述纳滤器包括纳滤单元以及清洁单元；本发明通过电机转动，进而电机输出轴转动，电机输出轴通过连接杆带动清洁刷转动，由于纳滤膜为筒状结构，且清洁刷与纳滤膜侧壁内表面接触，故清洁刷能够将纳滤膜侧壁内表面清理；从而提高了纳滤膜的使用寿命以及提高了纳滤膜的使用效果。
权利要求
1.一种高盐废水纳滤低温结晶膜法分盐结晶工艺，其特征在于：所述结晶工艺包括以下步骤：
S1：纳滤：高盐废水从一号进液管(12)通入到本体(11)内部，高盐废水在本体(11)内部通过纳滤膜(15)进行纳滤，纳滤一段时间后，控制电机(211)，使电机(211)转动，进而电机(211)输出轴转动，电机(211)输出轴通过连接杆(221)带动清洁刷(22)转动，故清洁刷(22)能够将纳滤膜(15)侧壁内表面清理；
S2：低温结晶：将本体(11)的二号出液管(14)连接低温结晶器，硫酸钠废水低温结晶得到硫酸钠晶体，上清液再次通入本体(11)进行纳滤，随后母液干化得到杂盐；
S3：浓缩：将本体(11)的一号出液管(13)连接浓缩器，氯化钠废水经过浓缩器浓缩；得到浓度高的氯化钠废水；
S4：结晶：将浓缩后的氯化钠废水送至结晶器结晶，得到氯化钠晶体，随后母液干化得到杂盐。
2.一种高盐废水纳滤低温结晶膜法分盐结晶设备，其特征在于：所述结晶设备适用于权利要求1中的结晶工艺，所述结晶设备包括纳滤器、低温结晶器、浓缩器以及结晶器；
所述纳滤器包括纳滤单元(1)以及清洁单元(2)；
所述纳滤单元(1)包括：
本体(11)；
一号进液管(12)，所述一号进液管(12)与本体(11)顶部中央部位相连；
一号出液管(13)，所述一号出液管(13)固定安装于本体(11)侧壁靠近底部的部位；
二号出液管(14)，所述二号出液管(14)与本体(11)底部中央部位相连；
纳滤膜(15)，所述纳滤膜(15)构成圆筒状并竖直安装于本体(11)内部中央位置；
所述清洁单元(2)包括：
基体(21)，所述基体(21)固定安装于本体(11)内部并位于本体(11)底部中央部位；所述基体(21)内部固定设置有电机(211)，所述电机(211)的的输出轴伸于本体(11)内部并与本体(11)的中心轴重合；所述基体(21)底部设置有通道(212)，所述通道(212)将本体(11)内部与二号出液管(14)相通；
清洁刷(22)，所述清洁刷(22)与纳滤膜(15)靠近本体(11)中央部位的侧壁接触，所述电机(211)的输出轴上固定安装有连接杆(221)，所述清洁刷(22)的顶部与底部通过连接杆(221)固定。
3.根据权利要求2所述的一种高盐废水纳滤低温结晶膜法分盐结晶设备，其特征在于：所述纳滤器的数量为两，且两个所述纳滤器并联，两个所述纳滤器的一号进液管(12)汇集并在汇集处设置有二号进液管(16)，两个所述纳滤器的二号出液管(14)汇集并在汇集处设置有三号出液管(17)。
4.根据权利要求3所述的一种高盐废水纳滤低温结晶膜法分盐结晶设备，其特征在于：所述一号进液管(12)上固定安装有流量阀(121)。
5.根据权利要求1所述的一种高盐废水纳滤低温结晶膜法分盐结晶设备，其特征在于：所述电机(211)的输出轴为空心结构并贯穿一号进液管(12)的顶部与外界相通，且所述电机(211)的输出轴侧壁均匀设置有通孔(23)，且所述二号出液管(14)的顶部设置有流量阀(121)。
6.根据权利要求5所述的一种高盐废水纳滤低温结晶膜法分盐结晶设备，其特征在于：所述通孔(23)在竖直方向上均匀分布。
7.根据权利要求6所述的一种高盐废水纳滤低温结晶膜法分盐结晶设备，其特征在于：所述通孔(23)的竖直截面为锥形。
8.根据权利要求1所述的一种高盐废水纳滤低温结晶膜法分盐结晶设备，其特征在于：所述电机(211)的输出轴侧壁外表面在竖直方向上固定设置有若干个一号块(24)，所述清洁刷(22)在竖直方向上也固定设置有若干个一号块(24)；所述电机(211)的输出轴以及清洁刷(22)上的一号块(24)在高度上一一对应；且同一高度所述一号块(24)之间固定连接有弹簧(25)；所述连接杆(221)靠近纳滤膜(15)的端部到电机(211)输出轴之间设置于滑槽(26)。
9.根据权利要求8所述的一种高盐废水纳滤低温结晶膜法分盐结晶设备，其特征在于：所述一号块(24)为电磁铁。
10.根据权利要求1所述的一种高盐废水纳滤低温结晶膜法分盐结晶设备，其特征在于：所述基体(21)上固定设置有二号块(213)，所述二号块(213)在基体(21)侧壁上环形分布，且所述二号块(213)位于纳滤膜(15)与基体(21)之间。
说明书
一种高盐废水纳滤低温结晶膜法分盐结晶工艺及设备
技术领域
本发明属于分盐结晶技术领域，具体的说是一种高盐废水纳滤低温结晶膜法分盐结晶工艺及设备。
背景技术
煤化工等高盐废水中分盐结晶过程的分离对象主要是氯化钠和硫酸钠。这是因为废水中的阴离子通常以氯离子和硫酸根离子占绝大多数，一价阳离子则以钠离子为主，二价阳离子经过一系列处理后，也已经在化学软化或离子交换等过程置换成了钠离子；分盐结晶工艺主要有两种思路：一是直接利用废水中不同无机盐的浓度差异和溶解度差异，通过在结晶过程中控制合适的运行温度和浓缩倍数等来实现盐的分离，即通常所说的热法分盐结晶工艺；二是利用氯离子和硫酸根离子的离子半径或电荷特性等的差异，通过膜分离过程在结晶之前实现不同盐之间的分离或富集，再用热法结晶过程得到固体，即膜法分盐结晶工艺。
纳滤分盐工艺是膜法分盐结晶工艺之一，主要利用纳滤膜对二价盐的选择性截留特性，实现一价盐氯化钠和二价盐硫酸钠在液相中的分离，氯化钠主要进入纳滤透过液，硫酸钠则在纳滤浓水中被浓缩。通过对纳滤透过液和浓缩液分别进行结晶处理，最终实现氯化钠和硫酸钠结晶盐的回收。
在现有技术中，纳滤分盐工艺中，纳滤膜在使用的过程中，废水中含有钙离子、镁离子以及硫酸根离子，同时废水中一部分水和低价盐离子能够通过纳滤膜渗透进行下一道工序，即水分减少，钙离子、镁离子和硫酸根离子在纳滤膜的废水侧的浓度不断的增加，使在纳滤膜产生结垢现象；如果不及时清理则会对纳滤膜的寿命产生影响，同时也会对纳滤膜产生堵塞。
鉴于此，本发明通过提出一种高盐废水纳滤低温结晶膜法分盐结晶工艺及设备，以解决上述技术问题。
发明内容
为了弥补现有技术的不足，解决纳滤膜废水侧产生污垢，而对纳滤膜废水侧污垢进行清理的问题，本发明提供一种高盐废水纳滤低温结晶膜法分盐结晶工艺及设备。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：本发明所述的一种高盐废水纳滤低温结晶膜法分盐结晶工艺，所述结晶工艺包括以下步骤：
S1：纳滤：高盐废水从一号进液管通入到本体内部，高盐废水在本体内部通过纳滤膜进行纳滤，纳滤一段时间后，控制电机，使电机转动，进而电机输出轴转动，电机输出轴通过连接杆带动清洁刷转动，故清洁刷能够将纳滤膜侧壁内表面清理；
S2：低温结晶：将本体的二号出液管连接低温结晶器，硫酸钠废水低温结晶得到硫酸钠晶体，上清液再次通入本体进行纳滤，随后母液干化得到杂盐；
S3：浓缩：将本体的一号出液管连接浓缩器，氯化钠废水经过浓缩器浓缩；得到浓度高的氯化钠废水；
S4：结晶：将浓缩后的氯化钠废水送至结晶器结晶，得到氯化钠晶体，随后母液干化得到杂盐。
一种高盐废水纳滤低温结晶膜法分盐结晶设备，所述结晶设备适用于上述的结晶工艺，所述结晶设备包括纳滤器、低温结晶器、浓缩器以及结晶器；
所述纳滤器包括纳滤单元以及清洁单元；
所述纳滤单元包括：
本体；
一号进液管，所述一号进液管与本体顶部中央部位相连；
一号出液管，所述一号出液管固定安装于本体侧壁靠近底部的部位；
二号出液管，所述二号出液管与本体底部中央部位相连；
纳滤膜，所述纳滤膜构成圆筒状并竖直安装于本体内部中央位置；
所述清洁单元包括：
基体，所述基体固定安装于本体内部并位于本体底部中央部位；所述基体内部固定设置有电机，所述电机的的输出轴伸于本体内部并与本体的中心轴重合；所述基体底部设置有通道，所述通道将本体内部与二号出液管相通；
清洁刷，所述清洁刷与纳滤膜靠近本体中央部位的侧壁接触，所述电机的输出轴上固定安装有连接杆，所述清洁刷的顶部与底部通过连接杆固定。
工作时，高盐废水第一步通过纳滤器处理，即高盐废水从一号进液管通入到本体内部，高盐废水在本体内部通过纳滤膜过滤，含有氯化钠的废水则通过纳滤膜并从一号出液管排出，一号出液管连接浓缩器，氯化钠废水经过浓缩器浓缩，再送至结晶器结晶，得到氯化钠晶体，随后母液干化得到杂盐；含有硫酸钠的废水不能通过纳滤膜，则从基体与纳滤膜之间的缝隙再从通道流入二号出液管，设置基体以及通道，使高盐废水在本体内的停留时间增长，有利于纳滤膜充分的进行纳滤；二号出液管连接低温结晶器，硫酸钠废水低温结晶得到硫酸钠晶体，上清液可再次通入本体进行纳滤，随后母液干化得到杂盐；当纳滤膜使用一段时间后，纳滤膜侧壁内表面会发生结垢现象；需要对纳滤膜进行清理，否则会缩短纳滤膜的使用寿命以及影响纳滤效果；此时停止通入高盐废水并人为定时控制电机，使电机转动，进而电机输出轴转动，电机输出轴通过连接杆带动清洁刷转动，由于纳滤膜为筒状结构，且清洁刷与纳滤膜侧壁内表面接触，故清洁刷能够将纳滤膜侧壁内表面清理；此处事先控制清洁刷与纳滤膜的接触程度，保证清洁刷不会将纳滤膜损坏；值得强调的是由于水分通过纳滤膜，使钙离子、镁离子和硫酸根离子等结垢离子不能通过纳滤膜，进而在纳滤膜的废水侧的浓度不断的增加，从而纳滤膜的废水侧结垢严重；故采用物理刮擦法将纳滤膜的废水侧水垢清除；与此同时，可向本体内通入化学清洗剂，化学清洗剂为先用低PH后用高PH的洗液；化学清洗剂配合清洁刷的搅动，加剧化学清洗剂对纳滤膜的冲击；使化学清洗剂通过纳滤膜，使纳滤膜孔内以及纳滤膜外表面的污垢得以清理；从而提高了纳滤膜的使用寿命以及提高了纳滤膜的使用效果；此外本体底部可拆，可用于对废弃的纳滤膜进行更换；且设置基体与纳滤膜之间的缝隙大小以及通道的大小，保证其不会被除下的垢堵塞。
优选的，所述纳滤器的数量为两，且两个所述纳滤器并联，两个所述纳滤器的一号进液管汇集并在汇集处设置有二号进液管，两个所述纳滤器的二号出液管汇集并在汇集处设置有三号出液管。
工作时，纳滤器为两个，且两个纳滤器并联，两个纳滤器的一号进液管汇集并连接有二号进液管，两个纳滤器的二号出液管汇集并连接有三号出液管；高盐废水从二号进液管通入，随后分两股分别流向两个一号进液管；此设置使得对高盐废水进行分量纳滤，避免高盐废水一次性流入一个本体，而使高盐废水加速流出；从而增加了纳滤时间，提高了纳滤效果。
优选的，所述一号进液管上固定安装有流量阀。
工作时，一号进液管上固定安装有流量阀，当需要对纳滤膜进行清理时，可关闭其中一个流量阀，对其中一个本体内的纳滤膜进行清理；此时另一个流量阀仍然开启，高盐废水通过另一个本体进行纳滤；故实现了在不停机的情况下，进行对纳滤膜的清理，提高了工作效率。
优选的，所述电机的输出轴为空心结构并贯穿一号进液管的顶部与外界相通，且所述电机的输出轴侧壁均匀设置有通孔，且所述二号出液管的顶部设置有流量阀。
工作时，电机的输出轴为空心结构并贯穿一号进液管的顶部与外界相通，可通过在电机输出轴贯穿一号进液管顶部的部分接入水管，由于电机的输出轴需要旋转故水管与电机输出轴为转动连接；在对应流量阀关闭的情况下，化学清洗剂通过电机输出轴并从通孔流出；实现了对纳滤膜进行冲刷，且能够将除下的垢冲走，保证了清理效果，且此时关闭二号出液管的顶部的流量阀，使化学清洗剂从一号出液管流出，此时将一号出液管不与后面设备连接，保证化学清洗剂不会污染后面设备。
优选的，所述通孔在竖直方向上均匀分布。
工作时，通孔在竖直方向上均匀分布，由于纳滤膜为筒状结构；此设置使得化学清洗剂从通孔流出时，化学清洗剂能够均匀的冲刷纳滤膜，使纳滤膜上的垢以及被清洁刷清理下来的垢得到全面的冲刷；进而提高了清理效果。
优选的，所述通孔的竖直截面为锥形。
工作时，通孔的竖直截面为锥形，且通孔靠近电机的输出轴中轴线的孔径大于通孔远离电机的输出轴中轴线的孔径，此设置使得化学清洗剂从通孔喷出时，由于孔径的减小，进而使得化学清洗剂从通孔喷出的初速度增大，增加了冲刷力度，使纳滤膜上的污垢能够更加容易被冲刷下来。
优选的，所述电机的输出轴侧壁外表面在竖直方向上固定设置有若干个一号块，所述清洁刷在竖直方向上也固定设置有若干个一号块；所述电机的输出轴以及清洁刷上的一号块在高度上一一对应；且同一高度所述一号块之间固定连接有弹簧；所述连接杆靠近纳滤膜的端部到电机输出轴之间设置于滑槽。
工作时，连接杆靠近纳滤膜的端部到电机输出轴之间设置于滑槽，清洁刷能够在滑槽内左右滑动，清洁刷与纳滤膜接触时，弹簧处于初始状态；当清洁刷转动并进行除垢时，遇到大块污垢阻碍清洁刷时且配合弹簧的作用，清洁刷能够在滑槽内左右移动，起到了缓冲作用，避免了大块污垢与纳滤膜结合过紧，以致于强行刮擦使纳滤膜损坏的情况；此设置能够缓和地对纳滤膜进行清理，弹簧的伸缩使清洁刷能够适应不同厚度的污垢；避免了强行刮擦，保护了纳滤膜。
优选的，所述一号块为电磁铁。
工作时，一号块为电磁铁，电磁铁的控制电路位于电机的输出轴内并通过基体与外界相连；一方面可通过电流的大小，控制一号块的磁性，对应一号块之间相互吸引，由于磁性大小可控，磁力若与弹簧弹力抵消，且清洁刷与纳滤膜接触时，弹簧处于初始状态即弹簧需要不同的伸缩量才能与磁力平衡；进而间接控制了弹簧的压缩度，进而控制清洁刷与纳滤膜的距离，实现不同的清洁效果；避免了一次性清洁，污垢与纳滤膜结合过紧而对纳滤膜造成损坏；另一方面，当不需要对纳滤膜进行清洁时，控制电磁铁，使弹簧压缩，使清洁刷不与纳滤膜接触，此时启动电机，转动的清洁刷能够加速高盐废水的流速，进而加速了高盐废水的纳滤速度，且此时清洁刷不与纳滤膜接触，保证了在提高纳滤效率的情况下不对纳滤膜以及清洁刷造成磨损。
优选的，所述基体上固定设置有二号块，所述二号块在基体侧壁上环形分布，且所述二号块位于纳滤膜与基体之间。
工作时，基体上固定设置有二号块，二号块在基体侧壁上环形分布，且二号块位于纳滤膜与基体之间，此设置使得高盐废水通过基体与纳滤膜之间的缝隙时受到阻碍，进而增加了高盐废水在本体内的停留时间，进而使高盐废水被纳滤的更充分。
本发明的有益效果如下：
1.本发明所述的一种高盐废水纳滤低温结晶膜法分盐结晶工艺及设备，通过电机转动，进而电机输出轴转动，电机输出轴通过连接杆带动清洁刷转动，由于纳滤膜为筒状结构，且清洁刷与纳滤膜侧壁内表面接触，故清洁刷能够将纳滤膜侧壁内表面清理；从而提高了纳滤膜的使用寿命以及提高了纳滤膜的使用效果。
2.本发明所述的一种高盐废水纳滤低温结晶膜法分盐结晶工艺及设备，通过设置纳滤器为两个，且两个纳滤器并联，两个纳滤器的一号进液管汇集并连接有二号进液管，两个纳滤器的二号出液管汇集并连接有三号出液管；高盐废水从二号进液管通入，随后分两股分别流向两个一号进液管；此设置使得对高盐废水进行分量纳滤，避免高盐废水一次性流入一个本体，而使高盐废水加速流出；从而增加了纳滤时间，提高了纳滤效果。
（发明人：姚留栓; 王兆礼; 王哲; 思志银; 王红伟）