公布日：2023.02.24
申請日：2022.11.23
分類號：C02F9/00(2023.01)I;C02F5/02(2023.01)I;C02F1/44(2023.01)I;C02F1/42(2023.01)I;C02F1/04(2017.01)I;B01D9/02(2006.01)I;B01J49/30(2017.01)I;B01J49/
50(2023.01)I;C02F101/10(2006.01)N;C02F101/12(2006.01)N;C02F103/34(2006.01)N
摘要
本發(fā)明提供一種煤化工廢水氯化鈉硫酸鈉分離方法，屬于環(huán)保技術(shù)領(lǐng)域，該方法首先將煤化工廢水經(jīng)生化系統(tǒng)處理除去COD和氨氮的來水經(jīng)雙堿法軟化除去鈣鎂離子，產(chǎn)生的軟化污泥外運(yùn)處置；雙堿法軟化出水經(jīng)超濾進(jìn)一步脫除懸浮物得到超濾產(chǎn)水，超濾濃水和反洗排放水回收至雙堿法軟化工藝前段實(shí)現(xiàn)固液分離；超濾產(chǎn)水經(jīng)硫酸鈉吸附裝置；吸附濾液經(jīng)反滲透濃縮；反滲透濃水經(jīng)氯化鈉蒸發(fā)制鹽系統(tǒng)蒸發(fā)處理；硫酸鈉吸附裝置吸附飽和后，引部分反滲透濃水進(jìn)入硫酸鈉吸附裝置，同時輔助直流電強(qiáng)化脫附效果；脫附液經(jīng)硫酸鈉冷凍結(jié)晶裝置，冷凍清液送至氯化鈉蒸發(fā)制鹽系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)氯化鈉的回收。本發(fā)明能最大限度回收氯化鈉和硫酸鈉并確保產(chǎn)品純度和質(zhì)量。
權(quán)利要求書
1.一種煤化工廢水氯化鈉硫酸鈉分離方法，其特征在于，該方法包括如下步驟：步驟一：煤化工廢水經(jīng)生化系統(tǒng)處理除去COD和氨氮的來水經(jīng)雙堿法軟化除去鈣鎂離子后得到深度軟化，產(chǎn)生的軟化污泥外運(yùn)處置；步驟二：雙堿法軟化出水經(jīng)超濾進(jìn)一步脫除懸浮物得到超濾產(chǎn)水，超濾濃水和反洗排放水回收至雙堿法軟化工藝前段實(shí)現(xiàn)固液分離；步驟三：超濾產(chǎn)水經(jīng)硫酸鈉吸附裝置，水中的硫酸根離子被離子交換樹脂吸附，硫酸鈉吸附裝置產(chǎn)生的吸附濾液硫酸鈉濃度降至0.5g/L以下，氯化鈉硫酸鈉濃度比提升提升至20：1以上；步驟四：吸附濾液經(jīng)反滲透濃縮，氯化鈉質(zhì)量濃度提升至10%以上，反滲透產(chǎn)淡水回收利用；步驟五：反滲透濃水經(jīng)氯化鈉蒸發(fā)制鹽系統(tǒng)蒸發(fā)處理，制取工業(yè)級氯化鈉，蒸發(fā)系統(tǒng)冷凝液回收利用；步驟六：硫酸鈉吸附裝置吸附飽和后，引部分反滲透濃水進(jìn)入硫酸鈉吸附裝置，同時輔助直流電強(qiáng)化脫附效果，使硫酸鈉吸附裝置內(nèi)離子交換樹脂由硫酸根型轉(zhuǎn)化為氯型，脫附液硫酸鈉氯化鈉濃度比控制在1：1以上；步驟七：脫附液經(jīng)硫酸鈉冷凍結(jié)晶裝置，硫酸鈉以十水硫酸鈉形式結(jié)晶析出，冷凍清液氯化鈉硫酸鈉濃度比控制在20：1以上；冷凍清液送至氯化鈉蒸發(fā)制鹽系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)氯化鈉的回收。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種煤化工廢水氯化鈉硫酸鈉分離方法，其特征在于，步驟一中所述經(jīng)雙堿法軟化的進(jìn)水總?cè)芙夤腆w物控制范圍3.5-50g/L,氯化鈉硫酸鈉濃度比波動范圍1：2-10：1，鈣鎂離子濃度范圍0.1-3g/L。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種煤化工廢水氯化鈉硫酸鈉分離方法，其特征在于，步驟一中所述雙堿法軟化第一級投加氫氧化鈉，控制溶液PH值11左右，反應(yīng)時間0.5-1小時，第二級投加碳酸鈉，反應(yīng)時間0.5-1小時，控制出水鈣鎂離子濃度不高于50mg/L,雙堿法軟化系統(tǒng)設(shè)置沉淀池實(shí)現(xiàn)初步的固液分離，沉淀池出水SS不超過20mg/L，沉淀池出水投加鹽酸調(diào)節(jié)PH值至7-8，沉淀池污泥外排處置或資源化利用。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種煤化工廢水氯化鈉硫酸鈉分離方法，其特征在于，步驟二中所述超濾的超濾膜精度選擇為0.02-0.05mm。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種煤化工廢水氯化鈉硫酸鈉分離方法，其特征在于，所述硫酸鈉吸附裝置采用的是弱堿型陰離子交換樹脂或強(qiáng)堿型陰離子交換樹脂吸附硫酸根，運(yùn)行流速20-40m/h，吸附濾液硫酸鈉濃度控制在0.5g/L以下。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種煤化工廢水氯化鈉硫酸鈉分離方法，其特征在于，所述硫酸鈉吸附裝置，硫酸鈉脫附原液采用反滲透系統(tǒng)氯化鈉含量10%的濃水，輔助電驅(qū)動脫附強(qiáng)化脫附效果，控制脫附液硫酸鈉濃度5%-6%、氯化鈉濃度3%-4%。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種煤化工廢水氯化鈉硫酸鈉分離方法，其特征在于，所述硫酸鈉吸附系統(tǒng)脫附輔助電脫附陽極設(shè)置陰離子交換膜，陰極設(shè)置陽離子交換膜，輔助電脫附電流密度200-300A/m2。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種煤化工廢水氯化鈉硫酸鈉分離方法，其特征在于，所述反滲透進(jìn)水氯化鈉濃度范圍2-50g/L，脫鹽率≥97%，反滲透濃水氯化鈉濃度控制在10%以上。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種煤化工廢水氯化鈉硫酸鈉分離方法，其特征在于，所述反滲透濃水回流通過檢測濃水電導(dǎo)率實(shí)現(xiàn)自動調(diào)節(jié)，濃水電導(dǎo)率＜100ms/cm時，濃水全部回流至反滲透進(jìn)水箱，濃水電導(dǎo)率≥100ms/cm，開始濃水外排以確保系統(tǒng)氯化鈉溶液濃度在設(shè)定范圍。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種煤化工廢水氯化鈉硫酸鈉分離方法，其特征在于，所述硫酸鈉冷凍結(jié)晶控制物料溫度-8--10℃，硫酸鈉以十水硫酸鈉型式結(jié)晶析出，冷凍清液氯化鈉硫酸鈉濃度比≥20：1，氯化鈉濃度3%-4%。
發(fā)明內(nèi)容
為解決上述問題，本發(fā)明公開了一種煤化工廢水氯化鈉硫酸鈉分離方法，氯化鈉硫酸鈉分離效率更高、運(yùn)行維護(hù)工作量更小、能最大限度回收氯化鈉和硫酸鈉并確保產(chǎn)品純度和質(zhì)量。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下：一種煤化工廢水氯化鈉硫酸鈉分離方法，該方法包括如下步驟：步驟一：煤化工廢水經(jīng)生化系統(tǒng)處理除去COD和氨氮的來水經(jīng)雙堿法軟化除去鈣鎂離子后得到深度軟化，產(chǎn)生的軟化污泥外運(yùn)處置；步驟二：雙堿法軟化出水經(jīng)超濾進(jìn)一步脫除懸浮物得到超濾產(chǎn)水，超濾濃水和反洗排放水回收至雙堿法軟化工藝前段實(shí)現(xiàn)固液分離；步驟三：超濾產(chǎn)水經(jīng)硫酸鈉吸附裝置，水中的硫酸根離子被離子交換樹脂吸附，硫酸鈉吸附裝置產(chǎn)生的吸附濾液硫酸鈉濃度降至0.5g/L以下，氯化鈉硫酸鈉濃度比提升提升至20：1以上；步驟四：吸附濾液經(jīng)反滲透濃縮，氯化鈉質(zhì)量濃度提升至10%以上，反滲透產(chǎn)淡水回收利用；步驟五：反滲透濃水經(jīng)氯化鈉蒸發(fā)制鹽系統(tǒng)蒸發(fā)處理，制取工業(yè)級氯化鈉，蒸發(fā)系統(tǒng)冷凝液回收利用；步驟六：硫酸鈉吸附裝置吸附飽和后，引部分反滲透濃水進(jìn)入硫酸鈉吸附裝置，同時輔助直流電強(qiáng)化脫附效果，使硫酸鈉吸附裝置內(nèi)離子交換樹脂由硫酸根型轉(zhuǎn)化為氯型，脫附液硫酸鈉氯化鈉濃度比控制在1：1以上；步驟七：脫附液經(jīng)硫酸鈉冷凍結(jié)晶裝置，硫酸鈉以十水硫酸鈉形式結(jié)晶析出，冷凍清液氯化鈉硫酸鈉濃度比控制在20：1以上；冷凍清液送至氯化鈉蒸發(fā)制鹽系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)氯化鈉的回收。
進(jìn)一步地，步驟一中所述經(jīng)雙堿法軟化的進(jìn)水總?cè)芙夤腆w物控制范圍3.5-50g/L,氯化鈉硫酸鈉濃度比波動范圍1：2-10：1，鈣鎂離子濃度范圍0.1-3g/L。
進(jìn)一步地，步驟一中所述雙堿法軟化第一級投加氫氧化鈉，控制溶液PH值11左右，反應(yīng)時間0.5-1小時，第二級投加碳酸鈉，反應(yīng)時間0.5-1小時，控制出水鈣鎂離子濃度不高于50mg/L,雙堿法軟化系統(tǒng)設(shè)置沉淀池實(shí)現(xiàn)初步的固液分離，沉淀池出水SS不超過20mg/L，沉淀池出水投加鹽酸調(diào)節(jié)PH值至7-8，沉淀池污泥外排處置或資源化利用。
進(jìn)一步地，步驟二中所述超濾的超濾膜精度選擇為0.02-0.05mm。
進(jìn)一步地，所述硫酸鈉吸附裝置采用的是弱堿型陰離子交換樹脂或強(qiáng)堿型陰離子交換樹脂吸附硫酸根，運(yùn)行流速20-40m/h，吸附濾液硫酸鈉濃度控制在0.5g/L以下。
進(jìn)一步地，所述硫酸鈉吸附裝置，硫酸鈉脫附原液采用反滲透系統(tǒng)氯化鈉含量10%的濃水，輔助電驅(qū)動脫附強(qiáng)化脫附效果，控制脫附液硫酸鈉濃度5%-6%、氯化鈉濃度3%-4%。
進(jìn)一步地，所述硫酸鈉吸附系統(tǒng)脫附流速4-8m/h。
進(jìn)一步地，所述硫酸鈉吸附系統(tǒng)脫附輔助電脫附陽極設(shè)置陰離子交換膜，陰極設(shè)置陽離子交換膜，輔助電脫附電流密度200-300A/m2。
進(jìn)一步地，所述反滲透進(jìn)水氯化鈉濃度范圍2-50g/L，脫鹽率≥97%，反滲透濃水氯化鈉濃度控制在10%以上。
進(jìn)一步地，所述反滲透濃水回流通過檢測濃水電導(dǎo)率實(shí)現(xiàn)自動調(diào)節(jié)，濃水電導(dǎo)率＜100ms/cm時，濃水全部回流至反滲透進(jìn)水箱，濃水電導(dǎo)率≥100ms/cm，開始濃水外排以確保系統(tǒng)氯化鈉溶液濃度在設(shè)定范圍。
進(jìn)一步地，所述硫酸鈉冷凍結(jié)晶控制物料溫度-8--10℃，硫酸鈉以十水硫酸鈉型式結(jié)晶析出，冷凍清液氯化鈉硫酸鈉濃度比≥20：1，氯化鈉濃度3%-4%。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：（1）本發(fā)明通過將硫酸根離子選擇性吸附脫附技術(shù)實(shí)現(xiàn)了氯化鈉溶液的純化處理，為氯化鈉蒸發(fā)結(jié)晶系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行創(chuàng)造有利條件，有效保障了煤化工廢水處理系統(tǒng)氯化鈉工業(yè)鹽的品質(zhì)穩(wěn)定性和可靠性。
（2）本發(fā)明以高濃度高純度氯化鈉溶液作為脫附原液，輔助電驅(qū)動脫附技術(shù)的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)脫附液硫酸鈉氯化鈉濃度比的準(zhǔn)確控制，提升硫酸鈉冷凍結(jié)晶系統(tǒng)運(yùn)行可靠性和穩(wěn)定性，有效保障十水硫酸鈉副產(chǎn)物的品質(zhì)穩(wěn)定性，最大限度減少廢鹽的產(chǎn)生。
（3）本發(fā)明采用電驅(qū)動脫附技術(shù)的應(yīng)用，減少了脫附過程的藥劑消耗，提高了脫附效率。
（4）本發(fā)明以硫酸根離子選擇性離子交換吸附技術(shù)和電驅(qū)動輔助脫附技術(shù)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)氯化鈉提純和脫附液硫酸鈉氯化鈉濃度比準(zhǔn)確調(diào)整，脫附液硫酸鈉氯化鈉濃度比控制在1：1以上，利用反滲透濃縮技術(shù)實(shí)現(xiàn)氯化鈉溶液濃度精準(zhǔn)控制，將氯化鈉溶液（反滲透濃水）濃度控制在10%以上，并以氯化鈉溶液作為脫附原液，控制脫附液總?cè)芙夤腆w物10%以上，各工藝環(huán)節(jié)物料濃度均控制在最佳范圍內(nèi)，提升冷凍結(jié)晶系統(tǒng)和蒸發(fā)結(jié)晶系統(tǒng)的運(yùn)行可靠性。
（發(fā)明人：趙軍;祖坤勇;顧小紅;韓毅;王立文;李祥坤;雍嘉雯;朱文婷）
