公布日：2023.03.21
申请日：2022.12.13
分类号：C02F1/52(2023.01)I;C02F1/04(2023.01)I
摘要
本发明的一种氢能新材料生产废水处理及资源再生方法，包括如下步骤：(1)向氢能新材料生产废水中加入碱性钠盐溶液，充分搅拌反应使得生产原料及中间体再生、析出，滤液进入结晶器；(2)采用轴流泵抽吸使废水在冷却器及结晶器内部循环，降温后的废水在结晶器内析晶、固液分离；(3)精馏塔釜液泵入蒸发器；精馏塔塔顶分离出有机物蒸汽及氨气，冷凝后获得有机凝液及高纯氨气；(4)硫酸钠溶液和精馏塔釜液分别采用蒸发脱水，分离出蒸发清液、蒸发浓液、粗制盐产品硫酸钠和氯化钠；(5)采用富氧气化耦合催化燃烧工艺制得精制盐产品硫酸钠和氯化钠。本发明处理效率高，运行成本低，中间体的利用率高，实现氨、盐回收，从而产生了附加价值。
权利要求书
1.一种氢能新材料生产废水处理及资源再生方法，其特征在于包括如下步骤：(1)向氢能新材料生产废水中加入碱性钠盐溶液，充分搅拌反应使得生产原料及中间体再生、析出，固液分离后浆料循环至生产车间再利用，滤液进入结晶器；(2)采用轴流泵抽吸使滤液在结晶器及冷却器之间内部循环，降温后的废水在结晶器内析晶、固液分离，回收获得芒硝晶体和冷却残液；(3)冷却残液采用精馏分离技术，精馏塔釜液泵入蒸发系统；精馏塔塔顶分离出有机物蒸汽及氨气，冷凝后获得有机凝液及高纯氨气，有机凝液循环至生产车间再利用，氨气以水吸收制成工业氨水再利用；(4)芒硝晶体和精馏塔釜液分别进入蒸发系统脱除水分，分离出蒸发清液、蒸发浓液、粗制盐产品硫酸钠和氯化钠，蒸发清液回用作为生产补水或采用生物处理后外排；(5)粗制盐产品硫酸钠和氯化钠采用富氧气化耦合催化燃烧，反应结束后，制得精制盐产品硫酸钠和氯化钠，作为工业盐再利用。
2.根据权利要求1所述的氢能新材料生产废水处理及资源再生方法，其特征在于：在步骤(1)中，所述的氢能新材料生产废水的盐含量≥10％(w/w)，COD为10000-80000mg/L，氨氮浓度≥3000mg/L。
3.根据权利要求1所述的氢能新材料生产废水处理及资源再生方法，其特征在于：在步骤(1)中，所述的碱性钠盐溶液为氢氧化钠溶液、碳酸钠溶液和碳酸氢钠溶液中的一种或几种的组合。
4.根据权利要求2所述的氢能新材料生产废水处理及资源再生方法，其特征在于：在步骤(1)中，所述的碱性钠盐溶液为氢氧化钠时，与有机物(以COD计)质量比为0.4-2.0；碱性钠盐溶液为碳酸钠时，与有机物(以COD计)质量比为0.6-2.7；碱性钠盐溶液为碳酸氢钠时，与有机物(以COD计)质量比为1.0-4.5；反应时间为0.25-3.0h。
5.根据权利要求1所述的氢能新材料生产废水处理及资源再生方法，其特征在于：在步骤(2)中，所述的冷却器中冷却后废水温度控制为-5-10℃。
6.根据权利要求1所述的氢能新材料生产废水处理及资源再生方法，其特征在于：在步骤(3)中，精馏塔塔顶的压力≤0.3MPaG；有机凝液采出量为处理水量的0.5-3.0％(w/w)；氨水制备方式为喷淋吸收或降膜吸收。
7.根据权利要求1所述的氢能新材料生产废水处理及资源再生方法，其特征在于：在步骤(4)中，所述的蒸发清液的回用比例为70-95％(w/w)。
8.根据权利要求1所述的氢能新材料生产废水处理及资源再生方法，其特征在于：在步骤(5)中，鼓入氧气或氧气与惰性气体的混合气，氧气与有机物(以COD计)质量比为1.0-4.0。
9.根据权利要求8所述的氢能新材料生产废水处理及资源再生方法，其特征在于：在步骤(5)中，所述的富氧气化的温度为400-750℃，时间为1.0-4.0h。
10.根据权利要求9所述的氢能新材料生产废水处理及资源再生方法，其特征在于：在步骤(5)中，所述的催化燃烧装置的烟气温度为260-400℃，催化剂载体为多孔材料，催化剂有效成分为过渡金属及其氧化物中的一种或几种的组合。
发明内容
本发明要解决的技术问题提供一种处理效率高、运行成本低的氢能新材料生产废水处理方法，其能有效去除水中污染物，并将水中有价值的资源回收再利用。
为了解决上述问题，本发明提供了如下技术方案：本发明的一种氢能新材料生产废水处理及资源再生方法，包括如下步骤：
(1)向氢能新材料生产废水中加入碱性钠盐溶液，充分搅拌反应使得生产原料及中间体再生、析出，固液分离后浆料循环至生产车间再利用，滤液进入结晶器；
(2)采用轴流泵抽吸使滤液在结晶器及冷却器之间内部循环，降温后的废水在结晶器内析晶、固液分离，回收获得芒硝晶体和冷却残液；
(3)冷却残液采用精馏分离技术，精馏塔釜液泵入蒸发系统；精馏塔塔顶分离出有机物蒸汽及氨气，冷凝后获得有机凝液及高纯氨气，有机凝液循环至生产车间再利用，氨气以水吸收制成工业氨水再利用；
(4)芒硝晶体和精馏塔釜液分别进入蒸发系统脱除水分，分离出蒸发清液、蒸发浓液、粗制盐产品硫酸钠和氯化钠，蒸发清液回用作为生产补水或采用生物处理后外排；
(5)粗制盐产品硫酸钠和氯化钠采用富氧气化耦合催化燃烧，反应结束后，制得精制盐产品硫酸钠和氯化钠，作为工业盐再利用。
进一步地，在步骤(1)中，所述的氢能新材料生产废水的盐含量≥10％(w/w)，COD为10000-80000mg/L，氨氮浓度≥3000mg/L。
进一步地，在步骤(1)中，所述的碱性钠盐溶液为氢氧化钠溶液、碳酸钠溶液和碳酸氢钠溶液中的一种或几种的组合。
进一步地，在步骤(1)中，所述的碱性钠盐溶液为氢氧化钠时，与有机物(以COD计)质量比为0.4-2.0；碱性钠盐溶液为碳酸钠时，与有机物(以COD计)质量比为0.6-2.7；碱性钠盐溶液为碳酸氢钠时，与有机物(以COD计)质量比为1.0-4.5；反应时间为0.25-3.0h。
进一步地，在步骤(2)中，所述的冷却器中冷却后废水温度控制为-5-10℃。
进一步地，在步骤(3)中，精馏塔塔顶的压力≤0.3MPaG；有机凝液采出量为处理水量的0.5-3.0％(w/w)；氨水制备方式为喷淋吸收或降膜吸收。
更进一步地，在步骤(4)中，所述的蒸发清液的回用比例为70-95％(w/w)。
进一步地，在步骤(5)中，鼓入氧气或氧气与惰性气体的混合气，氧气与有机物(以COD计)质量比为1.0-4.0。
进一步地，在步骤(5)中，所述的富氧气化的温度为400-750℃，时间为1.0-4.0h。
更进一步地，在步骤(5)中，所述的催化燃烧装置的烟气温度为260-400℃，催化剂载体为多孔材料，催化剂有效成分为过渡金属及其氧化物中的一种或几种的组合。
有益效果：本发明处理效率高，运行成本低，生产原料及中间体的利用率高；可实现氨、盐回收，从而产生附加价值；废气总量小，氮氧化物产生量大幅降低，易处理。
与现有技术相比，本发明的积极进步效果在于：
(1)采用碱性钠盐溶液实现生产原料及中间体再生，提高了原料利用率，且有利于富氧气化耦合催化燃烧反应。
(2)精馏分离技术进一步提高了原料的利用率及氨气纯度，氨水品质达到工业氨水标准，杂质含量<0.1％；同时，有利于提高蒸发清液品质，实现废水回用。
(3)在富氧气化耦合催化燃烧反应过程，富氧氛围可显著提高盐品质，达到工业级标准，可进一步利用。
（发明人：王文标;陈梦帆;王美静;李智豪;张凯）