公布日：2022.11.18
申請日：2022.07.29
分類號：C02F9/08(2006.01)I;C02F5/06(2006.01)N;C02F5/10(2006.01)N;C02F1/44(2006.01)N;C02F1/28(2006.01)N;C02F1/42(2006.01)N;
C02F1/04(2006.01)N
摘要
本發(fā)明涉及一種實(shí)現(xiàn)焦化廢水零排放及資源化利用的工藝及系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括軟化澄清池、多介質(zhì)過濾器A、超濾裝置、一級反滲透裝置、臭氧催化氧化塔、活性炭吸附塔、濃水軟化澄清池、多介質(zhì)過濾器B、弱酸鈉型離子交換器、低壓納濾裝置、高壓納濾裝置、二級反滲透裝置、濃縮反滲透裝置、提純納濾裝置、氯化鈉蒸發(fā)結(jié)晶系統(tǒng)，硫酸鈉蒸發(fā)及冷凍結(jié)晶、重結(jié)晶系統(tǒng)，以及混鹽蒸發(fā)結(jié)晶裝置；本發(fā)明與現(xiàn)有工藝相比，系統(tǒng)整體運(yùn)行更加穩(wěn)定，并且采用多級分鹽設(shè)計(jì)，提高了產(chǎn)品鹽的產(chǎn)量及質(zhì)量。
權(quán)利要求書
1.一種實(shí)現(xiàn)焦化廢水零排放及資源化利用的工藝，其特征在于，包括如下步驟：(1)經(jīng)過深度處理的焦化廢水首先進(jìn)入軟化澄清池，向軟化澄清池中依次添加氫氧化鈣、碳酸鈉、聚合硫酸鐵及聚丙烯酰胺，水中的鈣離子形成碳酸鈣沉淀，鎂離子形成氫氧化鎂沉淀，同時去除水中的硅離子及氟離子；(2)軟化澄清池出水進(jìn)入多介質(zhì)過濾器A及超濾裝置，去除水中的懸浮物和膠體，滿足反滲透的進(jìn)水要求；(3)超濾出水由泵加壓后，進(jìn)入一級反滲透裝置，產(chǎn)水進(jìn)入產(chǎn)水池回用；(4)一級反滲透濃水依次進(jìn)入臭氧催化氧化塔及活性炭吸附塔，去除水中有機(jī)物；(5)活性炭吸附塔出水進(jìn)入濃水軟化澄清池，向濃水軟化澄清池中依次添加氫氧化鈣、碳酸鈉、聚合硫酸鐵及聚丙烯酰胺，水中的鈣離子形成碳酸鈣沉淀，鎂離子形成氫氧化鎂沉淀，同時去除水中的硅離子及氟離子；濃水軟化澄清池出水進(jìn)入多介質(zhì)過濾器B，去除水中的懸浮物和膠體，多介質(zhì)過濾器出水進(jìn)入弱酸鈉型離子交換器，將水中鈣離子、鎂離子徹底去除；(6)弱酸鈉型離子交換器出水由泵加壓后送入低壓納濾裝置，納濾濃水進(jìn)入高壓納濾裝置，水中硫酸鈉濃度得到進(jìn)一步提升，高壓納濾濃水進(jìn)入硫酸鈉蒸發(fā)及冷凍結(jié)晶、重結(jié)晶系統(tǒng)；(7)低壓納濾裝置產(chǎn)水及高壓納濾裝置產(chǎn)水經(jīng)過二級反滲透裝置以及濃縮反滲透裝置進(jìn)一步濃縮，二級反滲透產(chǎn)水及濃縮反滲透產(chǎn)水均進(jìn)入產(chǎn)水池回用，濃縮反滲透濃水進(jìn)入提純納濾裝置；(8)提純納濾產(chǎn)水回流至低壓納濾裝置進(jìn)水端，提純納濾濃水進(jìn)入氯化鈉蒸發(fā)結(jié)晶系統(tǒng)；(9)硫酸鈉蒸發(fā)及冷凍結(jié)晶、重結(jié)晶母液與氯化鈉蒸發(fā)結(jié)晶母液進(jìn)入混鹽蒸發(fā)結(jié)晶裝置，產(chǎn)出混鹽。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種實(shí)現(xiàn)焦化廢水零排放及資源化利用的工藝，其特征在于，所述步驟(1)中，經(jīng)過深度處理的焦化廢水水質(zhì)指標(biāo)為：COD濃度60-80mg/L，TDS濃度3500-5000mg/L，氯離子濃度1000-2000mg/L，硫酸根離子濃度800-2000mg/L；軟化澄清池根據(jù)焦化廢水硬度及堿度添加氫氧化鈣及碳酸鈉，使水的硬度控制在100mg/L以下；同時添加聚合硫酸鐵50-100mg/L，聚丙烯酰胺2-5mg/L，使水中硅離子濃度降至10mg/L以下，氟離子濃度降至10mg/L以下。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種實(shí)現(xiàn)焦化廢水零排放及資源化利用的工藝，其特征在于，所述步驟(2)中，多介質(zhì)過濾器A中填充石英砂和無煙煤，運(yùn)行流速8-10m/h；超濾裝置中超濾膜的膜通量為35-45L/m2h；經(jīng)過多介質(zhì)過濾器及超濾裝置過濾后，水的濁度＜0.5NTU，SDI＜3。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種實(shí)現(xiàn)焦化廢水零排放及資源化利用的工藝，其特征在于，所述步驟(3)中，一級反滲透裝置中一級反滲透膜的膜通量為15-20L/m2h，采用一級兩段或一級三段式排列，一級反滲透的回收率控制在75％-80％。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種實(shí)現(xiàn)焦化廢水零排放及資源化利用的工藝，其特征在于，所述步驟(4)中，臭氧催化氧化塔中添加以活性二氧化鋁為載體且含有鐵離子和錳離子的催化劑，催化氧化塔的水力停留時間為1-2h，臭氧與水中COD的投加濃度比例為1:1-3:1；活性炭吸附塔內(nèi)采用的顆�；钚蕴恐笜�(biāo)為：顆粒尺寸8-30目，碘吸附值600-800mg/g,水分≤5％，強(qiáng)度≥90％；經(jīng)過臭氧催化氧化塔及活性炭吸附裝置后，出水COD濃度＜100mg/L。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種實(shí)現(xiàn)焦化廢水零排放及資源化利用的工藝，其特征在于，所述步驟(5)中，濃水軟化澄清池根據(jù)焦化廢水硬度及堿度添加氫氧化鈣及碳酸鈉，使水的硬度控制在100mg/L以下，同時添加聚合硫酸鐵50-100mg/L，聚丙烯酰胺2-5mg/L，使水中硅離子濃度降至10mg/L以下，氟離子濃度降至10mg/L以下；多介質(zhì)過濾器B中填充石英砂和無煙煤，運(yùn)行流速8-10m/h；弱酸鈉型離子交換器的運(yùn)行流速＜20m/h；出水總硬度＜0.5mg/L。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種實(shí)現(xiàn)焦化廢水零排放及資源化利用的工藝，其特征在于，所述步驟(6)中，低壓納濾裝置中低壓納濾膜的膜通量為15-20L/m2h，采用一級兩段式排列，產(chǎn)水率為65％-75％；高壓納濾裝置中高壓納濾膜的膜通量為10-15L/m2h，采用一級一段式排列，產(chǎn)水率為50％-60％；高壓納濾濃水指標(biāo)為：TDS濃度80000-120000mg/L，硅離子濃度＜10mg/L，氟離子濃度＜10mg/L；所述硫酸鈉蒸發(fā)及冷凍結(jié)晶、重結(jié)晶系統(tǒng)包括：硫酸鈉降膜濃縮器、硫酸鈉蒸發(fā)結(jié)晶器、硫酸鈉冷凍結(jié)晶器以及硫酸鈉重結(jié)晶器；產(chǎn)品硫酸鈉含量大于98.5％。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種實(shí)現(xiàn)焦化廢水零排放及資源化利用的工藝，其特征在于，所述步驟(7)中，二級反滲透裝置中二級反滲透膜的膜通量為10-15L/m2h，采用一級兩段式排列，產(chǎn)水率為65％-75％；濃縮反滲透裝置中濃縮反滲透膜的膜通量為10-15L/m2h，采用一級兩段式排列，產(chǎn)水率為50％-60％；所述氯化鈉蒸發(fā)結(jié)晶系統(tǒng)包括氯化鈉蒸發(fā)結(jié)晶器，產(chǎn)品氯化鈉含量大于98.5％。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種實(shí)現(xiàn)焦化廢水零排放及資源化利用的工藝，其特征在于，所述步驟(8)中，提純納濾裝置中提純納濾膜的膜通量為10-15L/m2h，采用一級一段式排列，產(chǎn)水指標(biāo)為：TDS濃度70000-80000mg/L，硅離子濃度＜60mg/L，氟離子濃度＜60mg/L。
10.用于實(shí)現(xiàn)如權(quán)利要求1所述工藝的一種實(shí)現(xiàn)焦化廢水零排放及資源化利用的系統(tǒng)，其特征在于，包括軟化澄清池、多介質(zhì)過濾器A、超濾裝置、一級反滲透裝置、臭氧催化氧化塔、活性炭吸附塔、濃水軟化澄清池、多介質(zhì)過濾器B、弱酸鈉型離子交換器、低壓納濾裝置、高壓納濾裝置、二級反滲透裝置、濃縮反滲透裝置、提純納濾裝置、氯化鈉蒸發(fā)結(jié)晶系統(tǒng)，硫酸鈉蒸發(fā)及冷凍結(jié)晶、重結(jié)晶系統(tǒng)，以及混鹽蒸發(fā)結(jié)晶裝置；所述軟化澄清池、多介質(zhì)過濾器A、超濾裝置及一級反滲透裝置通過管道依次連接，一級反滲透裝置的濃水出口通過管道依次連接臭氧催化氧化塔、活性炭吸附塔、濃水軟化澄清池、多介質(zhì)過濾器B、弱酸鈉型離子交換器及低壓納濾裝置，一級反滲透裝置的產(chǎn)水出口通過管道連接產(chǎn)水池；低壓納濾裝置的濃水出口通過管道依次連接高壓納濾裝置及硫酸鈉蒸發(fā)及冷凍結(jié)晶、重結(jié)晶系統(tǒng)；低壓納濾裝置的產(chǎn)水出口通過管道連接二級反滲透裝置，二級反滲透裝置的濃水出口通過管道依次連接濃縮反滲透裝置及提純納濾裝置；提純納濾裝置的濃水出口通過管道連接氯化鈉蒸發(fā)結(jié)晶系統(tǒng)；提純納濾裝置的產(chǎn)水出口通過管道連接低壓納濾裝置的進(jìn)水口；硫酸鈉蒸發(fā)及冷凍結(jié)晶、重結(jié)晶系統(tǒng)的母液出口、氯化鈉蒸發(fā)結(jié)晶系統(tǒng)的母液出口分別通過管道連接混鹽蒸發(fā)結(jié)晶裝置；硫酸鈉蒸發(fā)及冷凍結(jié)晶、重結(jié)晶系統(tǒng)包括硫酸鈉降膜濃縮器、硫酸鈉蒸發(fā)結(jié)晶器、硫酸鈉冷凍結(jié)晶器及硫酸鈉重結(jié)晶器；氯化鈉蒸發(fā)結(jié)晶系統(tǒng)包括氯化鈉蒸發(fā)結(jié)晶器。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種實(shí)現(xiàn)焦化廢水零排放及資源化利用的工藝及系統(tǒng)，與現(xiàn)有工藝相比，系統(tǒng)整體運(yùn)行更加穩(wěn)定，并且采用多級分鹽設(shè)計(jì)，提高了產(chǎn)品鹽的產(chǎn)量及質(zhì)量。
為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：
一種實(shí)現(xiàn)焦化廢水零排放及資源化利用的工藝，包括如下步驟：
(1)經(jīng)過深度處理的焦化廢水首先進(jìn)入軟化澄清池，向軟化澄清池中依次添加氫氧化鈣、碳酸鈉、聚合硫酸鐵及聚丙烯酰胺，水中的鈣離子形成碳酸鈣沉淀，鎂離子形成氫氧化鎂沉淀，同時去除水中的硅離子及氟離子；
(2)軟化澄清池出水進(jìn)入多介質(zhì)過濾器A及超濾裝置，去除水中的懸浮物和膠體，滿足反滲透的進(jìn)水要求；
(3)超濾出水由泵加壓后，進(jìn)入一級反滲透裝置，產(chǎn)水進(jìn)入產(chǎn)水池回用；
(4)一級反滲透濃水依次進(jìn)入臭氧催化氧化塔及活性炭吸附塔，去除水中有機(jī)物；
(5)活性炭吸附塔出水進(jìn)入濃水軟化澄清池，向濃水軟化澄清池中依次添加氫氧化鈣、碳酸鈉、聚合硫酸鐵及聚丙烯酰胺，水中的鈣離子形成碳酸鈣沉淀，鎂離子形成氫氧化鎂沉淀，同時去除水中的硅離子及氟離子；濃水軟化澄清池出水進(jìn)入多介質(zhì)過濾器B，去除水中的懸浮物和膠體，多介質(zhì)過濾器出水進(jìn)入弱酸鈉型離子交換器，將水中鈣離子、鎂離子徹底去除；
(6)弱酸鈉型離子交換器出水由泵加壓后送入低壓納濾裝置，納濾濃水進(jìn)入高壓納濾裝置，水中硫酸鈉濃度得到進(jìn)一步提升，高壓納濾濃水進(jìn)入硫酸鈉蒸發(fā)及冷凍結(jié)晶、重結(jié)晶系統(tǒng)；
(7)低壓納濾裝置產(chǎn)水及高壓納濾裝置產(chǎn)水經(jīng)過二級反滲透裝置以及濃縮反滲透裝置進(jìn)一步濃縮，二級反滲透產(chǎn)水及濃縮反滲透產(chǎn)水均進(jìn)入產(chǎn)水池回用，濃縮反滲透濃水進(jìn)入提純納濾裝置；
(8)提純納濾產(chǎn)水回流至低壓納濾裝置進(jìn)水端，提純納濾濃水進(jìn)入氯化鈉蒸發(fā)結(jié)晶系統(tǒng)；
(9)硫酸鈉蒸發(fā)及冷凍結(jié)晶、重結(jié)晶母液與氯化鈉蒸發(fā)結(jié)晶母液進(jìn)入混鹽蒸發(fā)結(jié)晶裝置，產(chǎn)出混鹽。
所述步驟(1)中，經(jīng)過深度處理的焦化廢水水質(zhì)指標(biāo)為：COD濃度60-80mg/L，TDS濃度3500-5000mg/L，氯離子濃度1000-2000mg/L，硫酸根離子濃度800-2000mg/L；軟化澄清池根據(jù)焦化廢水硬度及堿度添加氫氧化鈣及碳酸鈉，使水的硬度控制在100mg/L以下；同時添加聚合硫酸鐵50-100mg/L，聚丙烯酰胺2-5mg/L，使水中硅離子濃度降至10mg/L以下，氟離子濃度降至10mg/L以下。
所述步驟(2)中，多介質(zhì)過濾器A中填充石英砂和無煙煤，運(yùn)行流速8-10m/h；超濾裝置中超濾膜的膜通量為35-45L/m2h；經(jīng)過多介質(zhì)過濾器及超濾裝置過濾后，水的濁度＜0.5NTU，SDI＜3。
所述步驟(3)中，一級反滲透裝置中一級反滲透膜的膜通量為15-20L/m2h，采用一級兩段或一級三段式排列，一級反滲透的回收率控制在75％-80％。
所述步驟(4)中，臭氧催化氧化塔中添加以活性二氧化鋁為載體且含有鐵離子和錳離子的催化劑，催化氧化塔的水力停留時間為1-2h，臭氧與水中COD的投加濃度比例為1:1-3:1；活性炭吸附塔內(nèi)采用的顆�；钚蕴恐笜�(biāo)為：顆粒尺寸8-30目，碘吸附值600-800mg/g,水分≤5％，強(qiáng)度≥90％；經(jīng)過臭氧催化氧化塔及活性炭吸附裝置后，出水COD濃度＜100mg/L。
所述步驟(5)中，濃水軟化澄清池根據(jù)焦化廢水硬度及堿度添加氫氧化鈣及碳酸鈉，使水的硬度控制在100mg/L以下，同時添加聚合硫酸鐵50-100mg/L，聚丙烯酰胺2-5mg/L，使水中硅離子濃度降至10mg/L以下，氟離子濃度降至10mg/L以下；多介質(zhì)過濾器B中填充石英砂和無煙煤，運(yùn)行流速8-10m/h；弱酸鈉型離子交換器的運(yùn)行流速＜20m/h；出水總硬度＜0.5mg/L。
所述步驟(6)中，低壓納濾裝置中低壓納濾膜的膜通量為15-20L/m2h，采用一級兩段式排列，產(chǎn)水率為65％-75％；高壓納濾裝置中高壓納濾膜的膜通量為10-15L/m2h，采用一級一段式排列，產(chǎn)水率為50％-60％；高壓納濾濃水指標(biāo)為：TDS濃度80000-120000mg/L，硅離子濃度＜10mg/L，氟離子濃度＜10mg/L；所述硫酸鈉蒸發(fā)及冷凍結(jié)晶、重結(jié)晶系統(tǒng)包括：硫酸鈉降膜濃縮器、硫酸鈉蒸發(fā)結(jié)晶器、硫酸鈉冷凍結(jié)晶器以及硫酸鈉重結(jié)晶器；產(chǎn)品硫酸鈉含量大于98.5％。
所述步驟(7)中，二級反滲透裝置中二級反滲透膜的膜通量為10-15L/m2h，采用一級兩段式排列，產(chǎn)水率為65％-75％；濃縮反滲透裝置中濃縮反滲透膜的膜通量為10-15L/m2h，采用一級兩段式排列，產(chǎn)水率為50％-60％；所述氯化鈉蒸發(fā)結(jié)晶系統(tǒng)包括氯化鈉蒸發(fā)結(jié)晶器，產(chǎn)品氯化鈉含量大于98.5％。
所述步驟(8)中，提純納濾裝置中提純納濾膜的膜通量為10-15L/m2h，采用一級一段式排列，產(chǎn)水指標(biāo)為：TDS濃度70000-80000mg/L，硅離子濃度＜60mg/L，氟離子濃度＜60mg/L。
一種實(shí)現(xiàn)焦化廢水零排放及資源化利用的系統(tǒng)，包括軟化澄清池、多介質(zhì)過濾器A、超濾裝置、一級反滲透裝置、臭氧催化氧化塔、活性炭吸附塔、濃水軟化澄清池、多介質(zhì)過濾器B、弱酸鈉型離子交換器、低壓納濾裝置、高壓納濾裝置、二級反滲透裝置、濃縮反滲透裝置、提純納濾裝置、氯化鈉蒸發(fā)結(jié)晶系統(tǒng)，硫酸鈉蒸發(fā)及冷凍結(jié)晶、重結(jié)晶系統(tǒng)，以及混鹽蒸發(fā)結(jié)晶裝置；
所述軟化澄清池、多介質(zhì)過濾器A、超濾裝置及一級反滲透裝置通過管道依次連接，一級反滲透裝置的濃水出口通過管道依次連接臭氧催化氧化塔、活性炭吸附塔、濃水軟化澄清池、多介質(zhì)過濾器B、弱酸鈉型離子交換器及低壓納濾裝置，一級反滲透裝置的產(chǎn)水出口通過管道連接產(chǎn)水池；低壓納濾裝置的濃水出口通過管道依次連接高壓納濾裝置及硫酸鈉蒸發(fā)及冷凍結(jié)晶、重結(jié)晶系統(tǒng)；低壓納濾裝置的產(chǎn)水出口通過管道連接二級反滲透裝置，二級反滲透裝置的濃水出口通過管道依次連接濃縮反滲透裝置及提純納濾裝置；提純納濾裝置的濃水出口通過管道連接氯化鈉蒸發(fā)結(jié)晶系統(tǒng)；提純納濾裝置的產(chǎn)水出口通過管道連接低壓納濾裝置的進(jìn)水口；硫酸鈉蒸發(fā)及冷凍結(jié)晶、重結(jié)晶系統(tǒng)的母液出口、氯化鈉蒸發(fā)結(jié)晶系統(tǒng)的母液出口分別通過管道連接混鹽蒸發(fā)結(jié)晶裝置；硫酸鈉蒸發(fā)及冷凍結(jié)晶、重結(jié)晶系統(tǒng)包括硫酸鈉降膜濃縮器、硫酸鈉蒸發(fā)結(jié)晶器、硫酸鈉冷凍結(jié)晶器及硫酸鈉重結(jié)晶器；氯化鈉蒸發(fā)結(jié)晶系統(tǒng)包括氯化鈉蒸發(fā)結(jié)晶器。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：
1)與現(xiàn)有工藝相比，系統(tǒng)整體運(yùn)行更加穩(wěn)定；膜系統(tǒng)運(yùn)行的主要污染為有機(jī)物污堵、微生物污染及結(jié)垢；本發(fā)明在不同環(huán)節(jié)設(shè)置有機(jī)物去除、除硬除硅措施，能夠保證系統(tǒng)內(nèi)各裝置的穩(wěn)定運(yùn)行，降低了膜的清洗周期以及更換周期；
2)采用多級分鹽設(shè)計(jì)，提高產(chǎn)品鹽產(chǎn)量及質(zhì)量；通過低壓納濾、高壓納濾以及提純納濾的多級分鹽系統(tǒng)設(shè)計(jì)，保證了硫酸鈉結(jié)晶鹽和氯化鈉結(jié)晶鹽的產(chǎn)量，且產(chǎn)品純度高；從而實(shí)現(xiàn)焦化廢水資源利用的最大化。
（發(fā)明人：王凱;楊飛;門樞;尹君賢;董明）
