申請(qǐng)日2015.07.28
公開(公告)日2015.11.25
IPC分類號(hào)C01D3/06; C02F9/14
摘要
一種煤化工濃鹽廢水的凈化處理和純鹽回收工藝是在污水回用多級(jí)反滲透處理工藝后增設(shè)有吸附處理工序，對(duì)高濃度鹽水中的有機(jī)物大分子和重金屬進(jìn)行吸附處理;在吸附處理工序后增設(shè)有蒸發(fā)冷凍脫鹽工序，達(dá)到對(duì)自然能和工廠低位廢熱資源的有效利用以及對(duì)含鹽廢水有效去除的目的;在吸附處理工序和脫鹽工序間增設(shè)化學(xué)分離工序，使含鹽廢水中的硫酸根離子全部轉(zhuǎn)化為了氯離子，并將所得固體分別收集回用，富含硝酸鹽的結(jié)晶分鹽后的母液則返回生化處理段進(jìn)行反硝化處理。本工藝有效地將含鹽廢水中的鹽析出，同時(shí)硝酸鹽返回生化處理，蒸發(fā)二次蒸汽冷凝液回收利用，使得整個(gè)工序達(dá)到了零排放和資源有效化利用的目的。
權(quán)利要求書
1.一種煤化工濃鹽廢水的凈化處理和鹽回收工藝，其所述工藝是基于物理吸附、化學(xué)分離、天然能利用、全相變直接換熱蒸發(fā)結(jié)晶、冷凍結(jié)晶，實(shí)現(xiàn)對(duì)煤化工濃鹽廢水的凈化處理和鹽回收。
2.如權(quán)利要求1所述的工藝，其所述凈化處理工藝是物理吸附和天然能利用時(shí)，其工藝步驟如下：
1)將煤化工產(chǎn)業(yè)污水回用裝置中所得流量小于100m3/h、有機(jī)物濃度COD為4000~6000mg/L、重金屬總量(鉻、鎘、鉛、砷等)為8~10mg/L、TDS含量大于40000mg/L的含鹽廢水經(jīng)含鹽廢水收集罐(1)收集后送至吸附器(2)中，利用吸附器(2)中的沸石/活性炭復(fù)合吸附劑對(duì)含鹽廢水中的難降解大分子有機(jī)物、重金屬以及生色團(tuán)等物質(zhì)進(jìn)行吸附處理，得到CODCr、重金屬總量、氨氮、濁度、色度(稀釋倍數(shù))含量分別小于20mg/L、2mg/L、3mg/L、5mg/L、10的含鹽廢水及飽和吸附劑，其中含鹽廢水送入廢水緩沖槽(5)中，飽和吸附劑則送往焚燒工序處理或再生;
2)控制廢水緩沖槽(5)中含鹽廢水的鈉離子質(zhì)量濃度為5~10%，后送往曬鹽池(6)中利用春夏季的自然能以及工廠煙道氣、低壓蒸汽等低位廢熱在30~50℃下進(jìn)行蒸發(fā)結(jié)晶操作，從而得到去除了氯化鈉的含鹽廢水以及氯化鈉結(jié)晶，其中氯化鈉固體定期取出，含鹽廢水則待其氯離子含量低于10mg/L時(shí)送至芒硝池(7)中，否則繼續(xù)返回廢水緩沖槽(5)進(jìn)行循環(huán)蒸發(fā)結(jié)晶;
3)進(jìn)入芒硝池(7)中的含鹽廢水利用冬季的自然能，在-5~-10℃下進(jìn)行冷凍結(jié)晶操作，從而得到去除了芒硝的含鹽廢水以及芒硝結(jié)晶，其中芒硝固體定期取出，含鹽廢水則待其硫酸根含量低于10mg/L時(shí)送往第一結(jié)晶母液緩沖槽(8)中進(jìn)行收集，否則繼續(xù)返回曬鹽池(6)中進(jìn)行循環(huán)冷凍結(jié)晶;
4)進(jìn)入第一結(jié)晶母液緩沖槽(8)中的含鹽廢水經(jīng)收集后送至硝化池(9)中進(jìn)行反硝化處理，將其中的硝酸根離子經(jīng)亞硝酸根離子后轉(zhuǎn)化為氮?dú)夂脱鯕馀湃氪髿庵�，最終得到的處理水則作為工廠循環(huán)水使用。
3.如權(quán)利要求1所述的煤化工濃鹽廢水的凈化處理和鹽回收工藝，其所述凈化處理工藝是物理吸附、全相變直接換熱蒸發(fā)結(jié)晶和冷凍結(jié)晶時(shí)，其所述工藝步驟如下：
1)將煤化工產(chǎn)業(yè)污水回用裝置中所得流量小于100m3/h、有機(jī)物濃度COD為4000~6000mg/L、重金屬總量(鉻、鎘、鉛、砷等)為8~10mg/L、TDS含量大于40000mg/L的含鹽廢水經(jīng)含鹽廢水收集罐(1)收集后送至吸附器(2)中，利用吸附器(2)中的沸石/活性炭復(fù)合吸附劑對(duì)含鹽廢水中的難降解大分子有機(jī)物、重金屬以及生色團(tuán)等物質(zhì)進(jìn)行吸附處理，得到CODCr、重金屬總量、氨氮、濁度、色度(稀釋倍數(shù))含量分別小于20mg/L、2mg/L、3mg/L、5mg/L、10的含鹽廢水及飽和吸附劑，其中含鹽廢水送入廢水緩沖槽(5)中，飽和吸附劑則送往焚燒工序處理或再生;
2)控制廢水緩沖槽(5)中含鹽廢水的鈉離子質(zhì)量濃度為5~10%，后送至含鹽廢水新鮮蒸汽預(yù)熱器(10)和含鹽廢水二次蒸汽預(yù)熱器(11)中進(jìn)行預(yù)熱處理，其中新鮮蒸汽溫度為150℃，二次蒸汽溫度為105~110℃，待常溫鹽水經(jīng)預(yù)熱處理至70~75℃后，送至直接換熱器(12)中利用低壓蒸汽直接帶壓加熱至85~90℃，后進(jìn)入閃蒸槽(13)中進(jìn)行微負(fù)壓蒸發(fā)，使溶液中氯化鈉濃度濃縮至27~28%，且從閃蒸槽(13)頂部出來的蒸汽，一部分經(jīng)壓縮機(jī)(14)壓縮后送直接換熱器(12)加熱，或作為二次蒸汽返回至含鹽廢水二次蒸汽預(yù)熱器(11)中對(duì)含鹽廢水進(jìn)行預(yù)熱，形成二次蒸汽冷凝液;另一部分則直接送至含鹽廢水二次蒸汽預(yù)熱器(11)中對(duì)含鹽廢水進(jìn)行預(yù)熱，形成二次蒸汽冷凝液;液相則經(jīng)氯化鈉結(jié)晶器(15)析出氯化鈉固體，后若其氯離子含量低于10mg/L，則導(dǎo)入第二結(jié)晶母液緩沖槽(16)中進(jìn)行收集，反之則返回廢水緩沖槽(5)進(jìn)行循環(huán)蒸發(fā)結(jié)晶;
3)進(jìn)入第二結(jié)晶母液緩沖槽(16)中的含鹽廢水經(jīng)收集后，送至冷凍裝置(17)中冷卻至-5~-10℃進(jìn)行冷凍結(jié)晶操作，后經(jīng)芒硝結(jié)晶器(18)析出芒硝，其中處理后的硫酸根含量低于10mg/L的含鹽廢水送往第一結(jié)晶母液緩沖槽(8)中進(jìn)行收集，若硫酸根含量未達(dá)標(biāo)則繼續(xù)返回第二結(jié)晶母液緩沖槽(16)中進(jìn)行循環(huán)冷凍結(jié)晶;
4)進(jìn)入第一結(jié)晶母液緩沖槽(8)中的含鹽廢水經(jīng)收集后送至硝化池(9)中進(jìn)行反硝化處理，將其中的硝酸根離子經(jīng)亞硝酸根離子后轉(zhuǎn)化為氮?dú)夂脱鯕馀湃氪髿庵校罱K得到的處理水則作為工廠循環(huán)水使用。
4.如權(quán)利要求1所述的煤化工濃鹽廢水的凈化處理和鹽回收工藝，其所述凈化處理回收工藝步驟如下：
1)將煤化工產(chǎn)業(yè)污水回用裝置中所得流量小于100m3/h、有機(jī)物濃度COD為4000~6000mg/L、重金屬總量(鉻、鎘、鉛、砷等)為8~10mg/L、TDS含量大于40000mg/L的含鹽廢水經(jīng)含鹽廢水收集罐(1)收集后送至吸附器(2)中，利用吸附器(2)中的沸石/活性炭復(fù)合吸附劑對(duì)含鹽廢水中的難降解大分子有機(jī)物、重金屬以及生色團(tuán)等物質(zhì)進(jìn)行吸附處理后，得到CODCr、重金屬、氨氮、濁度、色度(稀釋倍數(shù))含量分別小于20mg/L、2mg/L、3mg/L、5mg/L、10的含鹽廢水及飽和吸附劑，其中含鹽廢水送入化學(xué)反應(yīng)槽(3)中，飽和吸附劑則送往焚燒工序處理或再生;
2)在化學(xué)反應(yīng)槽(3)中，含鹽廢水與添加的氯化鈣反應(yīng)，使含鹽廢水中的硫酸根離子和鈣離子反應(yīng)生成硫酸鈣沉淀，并將含鹽廢水中的硫酸鈉全部轉(zhuǎn)化為氯化鈉，后經(jīng)過濾器(4)實(shí)現(xiàn)固液分離，從而得到無硫酸鈉的含鹽廢水和固體硫酸鈣;
該過程反應(yīng)條件為反應(yīng)溫度10~40℃，反應(yīng)時(shí)間0.5~1小時(shí)，氯化鈣的加入量按含鹽廢水中的硫酸鈉含量而定，即氯化鈣與硫酸鈉的摩爾比為1~3;反應(yīng)產(chǎn)物中固體硫酸鈣收集待用，含鹽廢水送往廢水緩沖槽(5)中收集;
3)控制廢水緩沖槽(5)中含鹽廢水的鈉離子質(zhì)量濃度為5%~10%，后送往曬鹽池(6)中利用春夏季的自然能以及工廠煙道氣、低壓蒸汽等低位廢熱在30~50℃下進(jìn)行蒸發(fā)結(jié)晶操作，從而得到去除了氯化鈉的含鹽廢水以及氯化鈉結(jié)晶，其中氯化鈉固體定期取出，含鹽廢水則待其氯離子含量低于10mg/L時(shí)送至第一結(jié)晶母液緩沖槽(8)中進(jìn)行收集，否則繼續(xù)返回廢水緩沖槽(5)進(jìn)行循環(huán)蒸發(fā)結(jié)晶;
4)進(jìn)入第一結(jié)晶母液緩沖槽(8)中的含鹽廢水經(jīng)收集后送至硝化池(9)中進(jìn)行反硝化處理，將其中的硝酸根離子經(jīng)亞硝酸根離子后轉(zhuǎn)化為氮?dú)夂脱鯕馀湃氪髿庵�，最終得到的處理水則作為工廠循環(huán)水使用。
5.如權(quán)利要求1所述的煤化工濃鹽廢水的凈化處理和鹽回收工藝，其所述凈化處理和鹽回收工藝是在物理吸附后增設(shè)有化學(xué)反應(yīng)工序，通過物理吸附、化學(xué)分離、全相變直接換熱蒸發(fā)結(jié)晶過程實(shí)現(xiàn)，具體工藝步驟如下：
1)將煤化工產(chǎn)業(yè)污水回用裝置中所得流量小于100m3/h、有機(jī)物濃度COD為4000~6000mg/L、重金屬總量(鉻、鎘、鉛、砷等)為8~10mg/L、TDS含量大于40000mg/L的含鹽廢水經(jīng)含鹽廢水收集罐(1)收集后送至吸附器(2)中，利用吸附器(2)中的沸石/活性炭復(fù)合吸附劑對(duì)含鹽廢水中的難降解大分子有機(jī)物、重金屬以及生色團(tuán)等物質(zhì)進(jìn)行吸附處理后，得到CODCr、重金屬、氨氮、濁度、色度(稀釋倍數(shù))含量分別小于20mg/L、2mg/L、3mg/L、5mg/L、10的含鹽廢水及飽和吸附劑，其中含鹽廢水送入化學(xué)反應(yīng)槽(3)中，飽和吸附劑則送往焚燒工序處理或再生;
2)在化學(xué)反應(yīng)槽(3)中，含鹽廢水與添加的氯化鈣反應(yīng)，使含鹽廢水中的硫酸根離子和鈣離子反應(yīng)生成硫酸鈣沉淀，并將含鹽廢水中的硫酸鈉全部轉(zhuǎn)化為氯化鈉，后經(jīng)過濾器(4)實(shí)現(xiàn)固液分離，從而得到無硫酸鈉的含鹽廢水和固體硫酸鈣;
該過程反應(yīng)條件為反應(yīng)溫度10~40℃，反應(yīng)時(shí)間0.5~1小時(shí)，氯化鈣的加入量按含鹽廢水中的硫酸鈉含量而定，即氯化鈣與硫酸鈉的摩爾比為1~3;反應(yīng)產(chǎn)物中固體硫酸鈣收集待用，含鹽廢水送往廢水緩沖槽(5)中收集;
3)控制廢水緩沖槽(5)中含鹽廢水的鈉離子質(zhì)量濃度為5%~10%，后送往送至含鹽廢水新鮮蒸汽預(yù)熱器(10)和含鹽廢水二次蒸汽預(yù)熱器(11)中進(jìn)行預(yù)熱處理，其中新鮮蒸汽溫度為150℃，二次蒸汽溫度為105~110℃，待常溫鹽水經(jīng)預(yù)熱處理至70~75℃后，送至直接換熱器(12)中利用低壓蒸汽直接帶壓加熱至85~90℃，后進(jìn)入閃蒸槽(13)中進(jìn)行微負(fù)壓蒸發(fā)，使溶液中氯化鈉濃度濃縮至27~28%，且從閃蒸槽(13)頂部出來的蒸汽，一部分經(jīng)壓縮機(jī)(14)壓縮后送直接換熱器(12)加熱，或作為二次蒸汽返回至含鹽廢水二次蒸汽預(yù)熱器(11)中對(duì)含鹽廢水進(jìn)行預(yù)熱，形成二次蒸汽冷凝液;另一部分則直接送至含鹽廢水二次蒸汽預(yù)熱器(11)中對(duì)含鹽廢水進(jìn)行預(yù)熱，形成二次蒸汽冷凝液;液相則經(jīng)氯化鈉結(jié)晶器(15)析出氯化鈉固體，后若其氯離子含量低于10mg/L，則導(dǎo)入第一結(jié)晶母液緩沖槽(8)中進(jìn)行收集，反之則返回廢水緩沖槽(5)進(jìn)行循環(huán)蒸發(fā)結(jié)晶;
4)進(jìn)入第一結(jié)晶母液緩沖槽(8)中的含鹽廢水經(jīng)收集后送至硝化池(9)中進(jìn)行反硝化處理，將其中的硝酸根離子經(jīng)亞硝酸根離子后轉(zhuǎn)化為氮?dú)夂脱鯕馀湃氪髿庵�，最終得到的處理水則作為工廠循環(huán)水使用。
說明書
一種煤化工濃鹽廢水的凈化處理和純鹽回收工藝
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及一種煤化工濃鹽廢水的凈化處理和純鹽回收工藝，具體是一種利用物理吸附、化學(xué)分離、天然能利用、全相變直接換熱蒸發(fā)結(jié)晶、冷凍結(jié)晶的方法處理煤化工高濃度含鹽廢水的工藝。
背景技術(shù)
煤化工過程是一類以煤為原料，經(jīng)化學(xué)加工使煤轉(zhuǎn)化為氣體、液體和固體燃料以及化學(xué)品的工業(yè)過程，主要包括煤的氣化、凈化、合成、液化、干餾，以及焦油加工和電石乙炔化工等工藝。隨著世界石油資源的不斷減少，以煤氣化為龍頭的新一代煤化工正在興起，但在此工藝過程中，由于原水、煤氣化以及工藝過程添加的化學(xué)品中有大量鹽分和雜質(zhì)的存在，使得煤氣洗滌廢水、循環(huán)水系統(tǒng)排水、化學(xué)水站排水以及全廠生活、化驗(yàn)、地面沖洗水等工序都會(huì)聚集大量的工業(yè)含鹽廢水，此類含鹽廢水量大約為80~1000萬噸/年，且主要含有有機(jī)物、重金屬生色團(tuán)、助色團(tuán)以及雜鹽。在這些組成物質(zhì)中，首先由于煤氣化技術(shù)或者煤氣來源的不同，會(huì)導(dǎo)致生產(chǎn)過程中出現(xiàn)苯酚類、喹啉類及吲哚類等一些難降解有機(jī)物，從而使得煤化工行業(yè)的外排水經(jīng)生化處理工藝后CODCr值很難達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，而對(duì)環(huán)境造成污染，由于水資源的匱乏和缺乏納污水體，此類煤化工項(xiàng)目一般按零排放和鹽回收資源化考慮。廢水經(jīng)生化處理和回用后的含鹽廢水中CODCr濃度大于1000mg/L時(shí)，首先不能直接排放，并且會(huì)使得后續(xù)的鹽水蒸發(fā)工序中產(chǎn)生大量的泡沫，影響蒸發(fā)效果和鹽的純度;其次，重金屬的存在影響鹽的質(zhì)量;再者，生色團(tuán)和助色團(tuán)的存在又會(huì)使得煤化工廢水表現(xiàn)出色度和濁度很高的問題。在煤化工生產(chǎn)廢水收集過程中，廢水中的鹽類物質(zhì)會(huì)被逐漸濃縮，而使其TDS含量高達(dá)30000~350000mg/L，且主要以NaCl、Na2SO4、NaNO3的形式存在，如果將此類含鹽廢水不加以處理而直接排放，造成環(huán)境污染，不僅會(huì)造成土壤的鹽堿化、影響水質(zhì)及土質(zhì)，破壞土壤結(jié)構(gòu)，影響生態(tài)環(huán)境，而且會(huì)浪費(fèi)掉濃水中所含的大量NaCl和Na2SO4等有用物質(zhì)，不利于實(shí)現(xiàn)循環(huán)經(jīng)濟(jì);而若對(duì)其進(jìn)行稀釋，待達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)后再排放，則不僅沒有解決環(huán)境污染問題，還增加了稀釋水的用量使得成本進(jìn)一步提高;若將此部分水返回裝置中作為回水或者洗滌水用，則由于水中各種鹽分的存在以及在循環(huán)過程中的不斷累積，最終會(huì)抑制微生物的生長，阻礙廢水的后處理工序。此外廢水中氯鹽和硫酸鹽等物質(zhì)的存在還會(huì)引起設(shè)備的結(jié)構(gòu)、腐蝕、堵塞以及軟泥沉積等現(xiàn)象的發(fā)生。因此隨著國家排放要求和人們環(huán)保意識(shí)的提高，人們?cè)絹碓蕉嗟募杏陂_發(fā)一種新型的煤化工含鹽廢水的處理技術(shù)，以期實(shí)現(xiàn)對(duì)煤化工中含鹽廢水的凈化處理和鹽類回收之目的，從而根本上解決煤化工含鹽廢水的污染問題，做到有機(jī)物有效處理、有效資源的合理利用以及廢水循環(huán)利用和零排放的目的。
目前，在煤化工CODCr、重金屬、氨氮、色度和濁度等物質(zhì)的處理技術(shù)中，吸附法由于其成本低、操作簡(jiǎn)單，對(duì)重金屬選擇性好、穩(wěn)定性高等優(yōu)點(diǎn)而受到了廣泛的研究和關(guān)注，如現(xiàn)有技術(shù)CN204058121U公開了“一種煤化工廢水深度處理裝置”，在此技術(shù)中即采用了兩級(jí)臭氧催化氧化及聯(lián)合活性炭吸附作用，實(shí)現(xiàn)了對(duì)煤化工廢水的深度處理;現(xiàn)有技術(shù)CN101857331A公開了一種“煤化工廢水零排放處理方法及系統(tǒng)”，即采用活性焦吸附及多級(jí)膜分離系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了煤化工廢水的零排放;現(xiàn)有技術(shù)CN103288298A公開了“一種處理焦化廢水和煤化工廢水的新工藝”，是采用樹脂吸附劑實(shí)現(xiàn)了對(duì)煤化工有機(jī)殘留物的處理。但此種方法存在著有機(jī)殘留物濃度高(100mg/L)、預(yù)處理難度大、強(qiáng)度差、使用過程中吸附劑破碎嚴(yán)重，壽命短等缺陷。此外，針對(duì)煤化工廢水中鹽的提純和凈化，則由于傳統(tǒng)的自然能蒸發(fā)冷凍結(jié)晶脫鹽法具有對(duì)進(jìn)水水質(zhì)要求低、生產(chǎn)能力大、產(chǎn)水純度高、所需熱量不僅可以利用煤化工廠的低品位熱，而且還可以直接將自然能作為能源使用，以及安全環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，而非常適合于周邊環(huán)境為日照充足、年溫差和晝夜溫差大，干旱少雨，風(fēng)多的地方，故在近年來越來越受到人們的關(guān)注和重視，但此種技術(shù)主要用于鹽湖鹵水的清潔生產(chǎn)以及硫酸鈉、氯化鈉鹽類的分離，并未直接用于對(duì)煤化工含鹽廢水進(jìn)行處理，如現(xiàn)有技術(shù)CN102910652A公開的一種“高原硫酸鹽型硼鋰鹽湖鹵水的清潔生產(chǎn)工藝”，即利用夏季和冬季的溫度變化，分別在氯化鈉池和芒硝池中析出了氯化鈉和芒硝固體，但此種工藝針對(duì)的是鹽湖鹵水，且處理的原料中不含有重金屬和有機(jī)物。再者，此種工藝在生產(chǎn)過程中存在著如下的兩個(gè)缺點(diǎn)：一是生產(chǎn)過程一般都是露天作業(yè)，蒸發(fā)的水分受氣象條件的影響較大，生產(chǎn)難以連續(xù)，需要占用很大的土地面積，從而造成了不必要的資源浪費(fèi);二是由于工藝本身的特點(diǎn)以及自身工藝原理的限制，使得經(jīng)此工藝得到的固體鹽為氯化鈉和芒硝的復(fù)合鹽，導(dǎo)致固相產(chǎn)品不能滿足市場(chǎng)需求，還需繼續(xù)分離，造成了資源浪費(fèi)和成本上升。故針對(duì)以上兩種情況人們對(duì)此技術(shù)進(jìn)行了改造，如現(xiàn)有技術(shù)CN102603023A公開的一種“利用太陽能和空氣對(duì)含鹽水進(jìn)行蒸發(fā)濃縮的方法和設(shè)備”中提出了利用閃蒸和冷卻濃縮的技術(shù)對(duì)含鹽水進(jìn)行蒸發(fā)濃縮，提高了鹽類的處理效率，縮短了處理時(shí)間，但此專利中并未對(duì)含鹽廢水中的各個(gè)鹽分進(jìn)行詳細(xì)的分離，且最終濃縮得到的高濃含鹽廢水的去向也未詳細(xì)說明;現(xiàn)有技術(shù)CN1644504A公開的“一種鹽場(chǎng)曬鹽的方法”中提出在蒸發(fā)池中增設(shè)支撐桿和噴水頭，在一定程度上加快了鹽的析出率，但若將其應(yīng)用于煤化工中則由于煤化工含鹽廢水的特殊性質(zhì)有可能會(huì)導(dǎo)致管路的堵塞，且當(dāng)化工廠遇到緊急情況需快速處理含鹽廢水時(shí)，此種方法扔存在著耗時(shí)長，效果低的缺點(diǎn);現(xiàn)有技術(shù)CN101143730A公開的一種“未經(jīng)灘田復(fù)曬的苦鹵直接真空蒸發(fā)制鹽工藝方法”，可以將鹽的質(zhì)量提高5個(gè)百分比，但此工藝復(fù)雜，且維持裝置的真空度需要消耗大量的能量。現(xiàn)有技術(shù)CN103754898B中闡述了采用氯化鈣做為轉(zhuǎn)化劑，利用硫酸鈣溶解度較小的性質(zhì)，將廢水中的硫酸鈉轉(zhuǎn)化為氯化鈉，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)鹽類的凈化和提純，但此專利所應(yīng)用的領(lǐng)域?yàn)榧儔A工藝，其工藝路線與煤化工含鹽廢水的處理有明顯差別，且專利中并未給出詳細(xì)的工藝參數(shù)。綜上所述，針對(duì)目前煤化工含鹽廢水的現(xiàn)狀，出于保護(hù)環(huán)境和節(jié)約能源，將物理吸附、自然能利用引入到煤化工含鹽廢水處理中具有重要的戰(zhàn)略意義;且同時(shí)為了應(yīng)對(duì)化工廠中出現(xiàn)的廢水處理量大、用地面積緊張、處理時(shí)間緊迫等情況，在此基礎(chǔ)上在開發(fā)出一種快速有效的含鹽廢水處理工藝;此外，出于產(chǎn)品純度和市場(chǎng)需求考慮，還應(yīng)在上述兩種工藝的基礎(chǔ)上做進(jìn)一步完善，將化學(xué)分離過程引入到煤化工含鹽廢水處理中，以期解決含鹽廢水提純以及單一鹽類制備的問題。
發(fā)明內(nèi)容
基于上述現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明要解決的具體技術(shù)問題是提供一種煤化工濃鹽廢水的凈化處理和鹽回收工藝，以通過物理吸附法達(dá)到對(duì)煤化工含鹽廢水中殘余CODCr、重金屬、氨氮、色度和濁度等指標(biāo)的有效控制，并將化學(xué)分離、自然能蒸發(fā)冷凍工藝或全相變直接換熱蒸發(fā)結(jié)晶、冷凍結(jié)晶工藝應(yīng)用于煤化工含鹽廢水的處理過程中，以期為煤化工含鹽廢水的有效處理尋找出一種新的處理方法。
本發(fā)明上述目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的。
一種煤化工濃鹽廢水的凈化處理和鹽回收工藝，其所述工藝是基于物理吸附、化學(xué)分離、天然能利用、全相變直接換熱蒸發(fā)結(jié)晶、冷凍結(jié)晶等過程，實(shí)現(xiàn)對(duì)煤化工濃鹽廢水的凈化處理及鹽回收;
一種煤化工濃鹽廢水的凈化處理和鹽回收工藝，其特征在于在于當(dāng)采用物理吸附、天然能利用等技術(shù)時(shí)，其具體工藝步驟如下：
1)將煤化工產(chǎn)業(yè)污水回用裝置中所得流量小于100m3/h、有機(jī)物濃度COD為4000~6000mg/L、重金屬總量(鉻、鎘、鉛、砷等)為8~10mg/L、TDS含量大于40000mg/L的含鹽廢水經(jīng)含鹽廢水收集罐(1)收集后送至吸附器(2)中，利用吸附器(2)中的沸石/活性炭復(fù)合吸附劑對(duì)含鹽廢水中的難降解大分子有機(jī)物、重金屬以及生色團(tuán)等物質(zhì)進(jìn)行吸附處理，得到CODCr、重金屬總量、氨氮、濁度、色度(稀釋倍數(shù))含量為20mg/L、2mg/L、3mg/L、5mg/L、10的含鹽廢水及飽和吸附劑，其中含鹽廢水送入廢水緩沖槽(5)中，飽和吸附劑則送往焚燒工序處理或再生;
2)控制廢水緩沖槽(5)中含鹽廢水的鈉離子質(zhì)量濃度為5%~10%，后送往曬鹽池(6)中利用春夏季的自然能以及工廠煙道氣、低壓蒸汽等低位廢熱在30~50℃下進(jìn)行蒸發(fā)結(jié)晶操作，從而得到去除了氯化鈉的含鹽廢水以及氯化鈉結(jié)晶，其中氯化鈉固體定期取出，含鹽廢水則待其氯離子含量低于10mg/L時(shí)送至芒硝池(7)中，否則繼續(xù)返回廢水緩沖槽(5)進(jìn)行循環(huán)蒸發(fā)結(jié)晶;
3)進(jìn)入芒硝池(7)中的含鹽廢水利用冬季的自然能，在-5~-10℃下進(jìn)行冷凍結(jié)晶操作，從而得到去除了芒硝的含鹽廢水以及芒硝結(jié)晶，其中芒硝固體定期人為挖出，含鹽廢水則待其硫酸根含量低于10mg/L時(shí)送往第一結(jié)晶母液緩沖槽(8)中進(jìn)行收集，否則繼續(xù)返回曬鹽池(6)中進(jìn)行循環(huán)冷凍結(jié)晶;
4)進(jìn)入第一結(jié)晶母液緩沖槽(8)中的含鹽廢水經(jīng)收集后送至硝化池(9)中進(jìn)行反硝化處理，將其中的硝酸根離子經(jīng)亞硝酸根離子后轉(zhuǎn)化為氮?dú)夂脱鯕馀湃氪髿庵�，最終得到的處理水則作為工廠循環(huán)水使用。
一種煤化工濃鹽廢水的凈化處理和鹽回收工藝，其特征在于當(dāng)化工廠所處理的含鹽廢水量過多、所需廠區(qū)面積過大或需快速連續(xù)處理時(shí)，則可利用物理吸附、全相變直接換熱蒸發(fā)結(jié)晶、冷凍結(jié)晶等過程，其具體工藝路線為：
1)將煤化工產(chǎn)業(yè)污水回用裝置中所得流量小于100m3/h、有機(jī)物濃度COD為4000~6000mg/L、重金屬總量(鉻、鎘、鉛、砷等)為8~10mg/L、TDS含量大于40000mg/L的含鹽廢水經(jīng)含鹽廢水收集罐(1)收集后送至吸附器(2)中，利用吸附器(2)中的沸石/活性炭復(fù)合吸附劑對(duì)含鹽廢水中的難降解大分子有機(jī)物、重金屬以及生色團(tuán)等物質(zhì)進(jìn)行吸附處理，得到CODCr、重金屬總量、氨氮、濁度、色度(稀釋倍數(shù))含量為20mg/L、2mg/L、3mg/L、5mg/L、10的含鹽廢水及飽和吸附劑，其中含鹽廢水送入廢水緩沖槽(5)中，飽和吸附劑則送往焚燒工序處理或再生;
2)控制廢水緩沖槽(5)中含鹽廢水的鈉離子質(zhì)量濃度為5%~10%，后送至含鹽廢水新鮮蒸汽預(yù)熱器(10)和含鹽廢水二次蒸汽預(yù)熱器(11)中進(jìn)行預(yù)熱處理，其中新鮮蒸汽溫度為150℃，二次蒸汽溫度為105~110℃，待常溫鹽水經(jīng)預(yù)熱處理至70~75℃后，送至直接換熱器(12)中利用低壓蒸汽直接帶壓加熱至85~90℃，后進(jìn)入閃蒸槽(13)中進(jìn)行微負(fù)壓蒸發(fā)，使溶液中氯化鈉濃度濃縮至27~28%，且從閃蒸槽(13)頂部出來的蒸汽，一部分經(jīng)壓縮機(jī)(14)壓縮后送直接換熱器(12)加熱，或作為二次蒸汽返回至含鹽廢水二次蒸汽預(yù)熱器(11)中對(duì)含鹽廢水進(jìn)行預(yù)熱，形成二次蒸汽冷凝液;另一部分則直接送至含鹽廢水二次蒸汽預(yù)熱器(11)中對(duì)含鹽廢水進(jìn)行預(yù)熱，形成二次蒸汽冷凝液;液相則經(jīng)氯化鈉結(jié)晶器(15)析出氯化鈉固體，后若其氯離子含量低于10mg/L，則導(dǎo)入第二結(jié)晶母液緩沖槽(16)中進(jìn)行收集，反之則返回廢水緩沖槽(5)進(jìn)行循環(huán)蒸發(fā)結(jié)晶;
3)進(jìn)入第二結(jié)晶母液緩沖槽(16)中的含鹽廢水經(jīng)收集后，送至冷凍裝置(17)中冷卻至-5~-10℃進(jìn)行冷凍結(jié)晶操作，后經(jīng)芒硝結(jié)晶器(18)析出芒硝，其中處理后的硫酸根含量低于10mg/L的含鹽廢水送往第一結(jié)晶母液緩沖槽(8)中進(jìn)行收集，若硫酸根含量未達(dá)標(biāo)則繼續(xù)返回第二結(jié)晶母液緩沖槽(16)中進(jìn)行循環(huán)冷凍結(jié)晶;
4)進(jìn)入第一結(jié)晶母液緩沖槽(8)中的含鹽廢水經(jīng)收集后送至硝化池(9)中進(jìn)行反硝化處理，將其中的硝酸根離子經(jīng)亞硝酸根離子后轉(zhuǎn)化為氮?dú)夂脱鯕馀湃氪髿庵�，最終得到的處理水則作為工廠循環(huán)水使用。
一種煤化工濃鹽廢水的凈化處理和鹽回收工藝，其特征在于若在含鹽廢水處理過程中需對(duì)含鹽廢水的純度進(jìn)行提純或者為了得到單一的鹽類，則可在物理吸附后增設(shè)化學(xué)反應(yīng)工序，通過物理吸附、化學(xué)分離、天然能利用等過程實(shí)現(xiàn)，具體工藝路線為：
1)將煤化工產(chǎn)業(yè)污水回用裝置中所得流量小于100m3/h、有機(jī)物濃度COD為4000~6000mg/L、重金屬總量(鉻、鎘、鉛、砷等)為8~10mg/L、TDS含量大于40000mg/L的含鹽廢水經(jīng)含鹽廢水收集罐(1)收集后送至吸附器(2)中，利用吸附器(2)中的沸石/活性炭復(fù)合吸附劑對(duì)含鹽廢水中的難降解大分子有機(jī)物、重金屬以及生色團(tuán)等物質(zhì)進(jìn)行吸附處理后，得到CODCr、重金屬總量、氨氮、濁度、色度(稀釋倍數(shù))含量分別小于20mg/L、2mg/L、3mg/L、5mg/L、10的含鹽廢水及飽和吸附劑，其中含鹽廢水送入化學(xué)反應(yīng)槽(3)中，飽和吸附劑則送往焚燒工序處理或再生;
2)在化學(xué)反應(yīng)槽(3)中，含鹽廢水與添加的氯化鈣反應(yīng)，使含鹽廢水中的硫酸根離子和鈣離子反應(yīng)生成硫酸鈣沉淀，并將含鹽廢水中的硫酸鈉全部轉(zhuǎn)化為氯化鈉，后經(jīng)過濾器(4)實(shí)現(xiàn)固液分離，從而得到無硫酸鈉的含鹽廢水和固體硫酸鈣。該過程反應(yīng)條件為反應(yīng)溫度10~40℃，反應(yīng)時(shí)間0.5~1小時(shí)，氯化鈣的加入量按含鹽廢水中的硫酸鈉含量而定，即氯化鈣與硫酸鈉的摩爾比為1~3;反應(yīng)產(chǎn)物中固體硫酸鈣收集待用，含鹽廢水送往廢水緩沖槽(5)中收集;
3)控制廢水緩沖槽(5)中含鹽廢水的鈉離子質(zhì)量濃度為5%~10%，后送往曬鹽池(6)中利用春夏季的自然能以及工廠煙道氣、低壓蒸汽等低位廢熱在30~50℃下進(jìn)行蒸發(fā)結(jié)晶操作，從而得到去除了氯化鈉的含鹽廢水以及氯化鈉結(jié)晶，其中氯化鈉固體定期人為挖出，含鹽廢水則待其氯離子含量低于10mg/L時(shí)送至第一結(jié)晶母液緩沖槽(8)中進(jìn)行收集，否則繼續(xù)返回廢水緩沖槽(5)進(jìn)行循環(huán)蒸發(fā)結(jié)晶;
4)進(jìn)入第一結(jié)晶母液緩沖槽(8)中的含鹽廢水經(jīng)收集后送至硝化池(9)中進(jìn)行反硝化處理，將其中的硝酸根離子經(jīng)亞硝酸根離子后轉(zhuǎn)化為氮?dú)夂脱鯕馀湃氪髿庵校罱K得到的處理水則作為工廠循環(huán)水使用。
一種煤化工濃鹽廢水的凈化處理和純鹽回收工藝，其特征在于若在含鹽廢水處理過程中需對(duì)含鹽廢水的純度進(jìn)行提純或者為了得到單一的鹽類，且處理量較大或?yàn)榱藴p少占地面積及處理時(shí)間時(shí)，則可在物理吸附后增設(shè)化學(xué)反應(yīng)工序，通過物理吸附、化學(xué)分離、全相變直接換熱蒸發(fā)結(jié)晶等過程實(shí)現(xiàn)，具體工藝路線為：
1)將煤化工產(chǎn)業(yè)污水回用裝置中所得流量小于100m3/h、有機(jī)物濃度COD為4000~6000mg/L、重金屬總量(鉻、鎘、鉛、砷等)為8~10mg/L、TDS含量大于40000mg/L的含鹽廢水經(jīng)含鹽廢水收集罐(1)收集后送至吸附器(2)中，利用吸附器(2)中的沸石/活性炭復(fù)合吸附劑對(duì)含鹽廢水中的難降解大分子有機(jī)物、重金屬以及生色團(tuán)等物質(zhì)進(jìn)行吸附處理后，得到CODCr、重金屬總量、氨氮、濁度、色度(稀釋倍數(shù))含量分別小于20mg/L、2mg/L、3mg/L、5mg/L、10的含鹽廢水及飽和吸附劑，其中含鹽廢水送入化學(xué)反應(yīng)槽(3)中，飽和吸附劑則送往焚燒工序處理或再生;
2)在化學(xué)反應(yīng)槽(3)中，含鹽廢水與添加的氯化鈣反應(yīng)，使含鹽廢水中的硫酸根離子和鈣離子反應(yīng)生成硫酸鈣沉淀，并將含鹽廢水中的硫酸鈉全部轉(zhuǎn)化為氯化鈉，后經(jīng)過濾器(4)實(shí)現(xiàn)固液分離，從而得到無硫酸鈉的含鹽廢水和固體硫酸鈣。該過程反應(yīng)條件為反應(yīng)溫度10~40℃，反應(yīng)時(shí)間0.5~1小時(shí)，氯化鈣的加入量按含鹽廢水中的硫酸鈉含量而定，即氯化鈣與硫酸鈉的摩爾比為1~3;反應(yīng)產(chǎn)物中固體硫酸鈣收集待用，含鹽廢水送往廢水緩沖槽(5)中收集;
3)控制廢水緩沖槽(5)中含鹽廢水的鈉離子質(zhì)量濃度為5%~10%，后送往送至含鹽廢水新鮮蒸汽預(yù)熱器(10)和含鹽廢水二次蒸汽預(yù)熱器(11)中進(jìn)行預(yù)熱處理，其中新鮮蒸汽溫度為150℃，二次蒸汽溫度為105~110℃，待常溫鹽水經(jīng)預(yù)熱處理至70~75℃后，送至直接換熱器(12)中利用低壓蒸汽直接帶壓加熱至85~90℃，后進(jìn)入閃蒸槽(13)中進(jìn)行微負(fù)壓蒸發(fā)，使溶液中氯化鈉濃度濃縮至27~28%，且從閃蒸槽(13)頂部出來的蒸汽，一部分經(jīng)壓縮機(jī)(14)壓縮后送直接換熱器(12)加熱，或作為二次蒸汽返回至含鹽廢水二次蒸汽預(yù)熱器(11)中對(duì)含鹽廢水進(jìn)行預(yù)熱，形成二次蒸汽冷凝液;另一部分則直接送至含鹽廢水二次蒸汽預(yù)熱器(11)中對(duì)含鹽廢水進(jìn)行預(yù)熱，形成二次蒸汽冷凝液;液相則經(jīng)氯化鈉結(jié)晶器(15)析出氯化鈉固體，后若其氯離子含量低于10mg/L，則導(dǎo)入第一結(jié)晶母液緩沖槽(8)中進(jìn)行收集，反之則返回廢水緩沖槽(5)進(jìn)行循環(huán)蒸發(fā)結(jié)晶;
4)進(jìn)入第一結(jié)晶母液緩沖槽(8)中的含鹽廢水經(jīng)收集后送至硝化池(9)中進(jìn)行反硝化處理，將其中的硝酸根離子經(jīng)亞硝酸根離子后轉(zhuǎn)化為氮?dú)夂脱鯕馀湃氪髿庵�，最終得到的處理水則作為工廠循環(huán)水使用。
實(shí)現(xiàn)本發(fā)明上述所提供的一種煤化工濃鹽廢水的凈化處理和鹽回收工藝，與現(xiàn)有含鹽廢水處理方法相比，其所具有的優(yōu)點(diǎn)與積極效果如下。
本工藝?yán)梦椒▽?duì)含鹽廢水中的難降解有機(jī)物大分子、重金屬、生色團(tuán)及助色團(tuán)物質(zhì)進(jìn)行了吸附處理，有效地去除和降低了廢水中CODCr、重金屬、氨氮、色度和濁度等指標(biāo)，達(dá)到了國家要求的直接排放標(biāo)準(zhǔn)(鹽除外)。
本工藝采用吸附處理方法，吸附劑用量少，新產(chǎn)生危廢量少，且吸附飽和后的吸附劑可以進(jìn)行焚燒或者再生處理。
本工藝充分的利用了工廠廢熱以及自然能源的優(yōu)勢(shì)，將蒸發(fā)冷凍結(jié)晶脫鹽法技術(shù)成功的引入到了煤化工含鹽廢水的處理工序中，為煤化工含鹽廢水的有效處理尋找出了一種新型的處理方法，達(dá)到了對(duì)廢水中鹽分的資源化利用。
本工藝在夏季所蒸發(fā)的水分無污染物，排放到空氣中可以有效的緩解空氣干燥，濕度較低的現(xiàn)象。
本工藝將全相變直接換熱蒸發(fā)結(jié)晶以及冷凍結(jié)晶技術(shù)引入到了煤化工含鹽廢水的處理過程中，提供了一種新的含鹽廢水處理方法，節(jié)約了用地，減少了處理周期，降低了蒸發(fā)冷凍脫鹽裝置對(duì)環(huán)境的依賴性，提高了去除率，保證了工廠的連續(xù)性和穩(wěn)定性，擴(kuò)大了此種方法的適用范圍。
本工藝所采用的全相變直接換熱裝置可使氣液的流速及填料的比表面積得到了大幅度的提升，在較短的氣液接觸時(shí)間內(nèi)，達(dá)到熱平衡狀態(tài)，且設(shè)備體積小、換熱效率高、新鮮蒸汽耗量少、投資及運(yùn)行費(fèi)用低、實(shí)現(xiàn)了長周期穩(wěn)定運(yùn)行。
本工藝充分利用了二次蒸汽，減少了新鮮蒸汽的消耗量以及冷凝液的產(chǎn)量，且二次蒸汽冷凝液可直接回收或只做簡(jiǎn)單處理即可回用。
本工藝有效地將含鹽廢水中的NaCl、Na2SO4等鹽析出，同時(shí)硝酸鹽返回生化處理，蒸發(fā)二次蒸汽冷凝液回收利用，使得整個(gè)工序達(dá)到了零排放和資源有效化利用的目的。
本工藝?yán)玫拟}法除鹽法，有效地將含鹽廢水中的硫酸鈉轉(zhuǎn)化為氯化鈉，從而不僅得到了單一的純度較高的氯化鈉鹽，而且減少了工廠廢固物的排放。
