公布日：2023.04.21
申請(qǐng)日：2023.02.10
分類(lèi)號(hào)：C02F9/00(2023.01)I;C01D3/06(2006.01)I;C01D3/14(2006.01)I;C01D5/16(2006.01)I;C01D5/00(2006.01)I;C02F1/04(2023.01)N;C02F1/22(2023.01)N;C02F1/44
(2023.01)N;C02F5/00(2023.01)N;C02F5/02(2023.01)N;C02F5/06(2023.01)N;C02F103/18(2006.01)N
摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種基于冷凍結(jié)晶技術(shù)的脫硫廢水零排放處理系統(tǒng)及工藝，屬于廢水處理技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明通過(guò)將冷凍結(jié)晶技術(shù)應(yīng)用于脫硫廢水零排放上，在蒸發(fā)單元前端增加冷凍結(jié)晶，不僅回收利用廢水中的芒硝，而且使冷凍濃縮后的母液量得到進(jìn)一步濃縮，大幅度削減蒸發(fā)系統(tǒng)的處理量，降低工藝設(shè)備能耗，降低工藝投資和運(yùn)行成本，作為脫硫廢水零排放有效全量化處理方法具有良好的應(yīng)用前景。
權(quán)利要求書(shū)
1.一種基于冷凍結(jié)晶技術(shù)的脫硫廢水零排放處理系統(tǒng)，依次包括預(yù)處理單元、超濾單元、納濾單元和反滲透單元，其特征在于：還包括冷凍結(jié)晶單元和蒸發(fā)結(jié)晶單元，所述冷凍結(jié)晶單元通過(guò)管道與納濾單元相連接，所述蒸發(fā)結(jié)晶單元通過(guò)管道與反滲透單元相連接；其中，所述冷凍結(jié)晶單元包括冷凍結(jié)晶器，所述冷凍結(jié)晶器上設(shè)置有第一回流管道，冷凍結(jié)晶器中得到的冰晶通過(guò)第一回流管道回流至納濾單元前端；所述蒸發(fā)結(jié)晶單元包括蒸發(fā)結(jié)晶器，所述蒸發(fā)結(jié)晶器上設(shè)置有第二回流管道，蒸發(fā)結(jié)晶器處理所用冷凝水通過(guò)第二回流管道回流至反滲透單元前端。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于冷凍結(jié)晶技術(shù)的脫硫廢水零排放處理系統(tǒng)，其特征在于：所述冷凍結(jié)晶單元包括冷凍結(jié)晶器(500)，所述冷凍結(jié)晶器(500)內(nèi)設(shè)置有軌道攪拌桿；所述蒸發(fā)結(jié)晶單元內(nèi)設(shè)置有低溫負(fù)壓蒸發(fā)器(900)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于冷凍結(jié)晶技術(shù)的脫硫廢水零排放處理系統(tǒng)，其特征在于：所述預(yù)處理單元包括均質(zhì)調(diào)節(jié)池(100)和軟化反應(yīng)池(200)，均質(zhì)調(diào)節(jié)池(100)通過(guò)管道與軟化反應(yīng)池(200)相連接，軟化反應(yīng)池(200)的出口通過(guò)管道與超濾單元的進(jìn)口相連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于冷凍結(jié)晶技術(shù)的脫硫廢水零排放處理系統(tǒng)，其特征在于：所述超濾單元為超濾膜裝置(300)，所述超濾膜裝置(300)內(nèi)設(shè)置有管式軟化膜。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于冷凍結(jié)晶技術(shù)的脫硫廢水零排放處理系統(tǒng)，其特征在于：所述納濾單元為蝶管式納濾裝置(400)，所述蝶管式納濾裝置(400)底部設(shè)置有濃水出口(401)和納濾產(chǎn)水出口(402)，濃水出口(401)通過(guò)濃水管道(410)與冷凍結(jié)晶單元相連接，納濾產(chǎn)水出口(402)通過(guò)納濾產(chǎn)水管道(420)與反滲透單元相連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于冷凍結(jié)晶技術(shù)的脫硫廢水零排放處理系統(tǒng)，其特征在于：所述反滲透單元為蝶管式反滲透過(guò)濾裝置(800)，所述蝶管式反滲透過(guò)濾裝置(800)底部設(shè)置有反滲透產(chǎn)水出口(801)和濃鹽水出口(802)，濃鹽水出口(802)通過(guò)濃鹽水管道(810)與蒸發(fā)結(jié)晶單元相連接。
7.一種基于冷凍結(jié)晶技術(shù)的脫硫廢水零排放處理工藝，其特征在于：包括以下步驟S10、將脫硫廢水進(jìn)入預(yù)處理單元，進(jìn)行均質(zhì)調(diào)節(jié)和軟化處理；S20、將預(yù)處理后的脫硫廢水進(jìn)入超濾單元，利用超濾膜對(duì)廢水中的鈣鎂離子、懸浮物進(jìn)一步過(guò)濾處理；S30、超濾處理后的脫硫廢水進(jìn)入納濾單元進(jìn)行分鹽處理，得到含有高純度硫酸鈉的濃水溶液和以氯化鈉為主的納濾產(chǎn)水溶液；S40、將步驟S30中得到的濃水溶液進(jìn)入冷凍結(jié)晶單元，經(jīng)過(guò)低溫結(jié)晶得到硫酸鈉晶體，對(duì)硫酸鈉晶體進(jìn)行離心分離，干燥后，得到芒硝；將步驟S30中得到的納濾產(chǎn)水溶液進(jìn)入反滲透單元，經(jīng)過(guò)反滲透進(jìn)行濃縮減量處理，得到反滲透濃縮液；S50、將步驟S40中得到的反滲透濃縮液進(jìn)入蒸發(fā)結(jié)晶單元，經(jīng)過(guò)低溫負(fù)壓蒸發(fā)處理，得到工業(yè)氯化鈉。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種基于冷凍結(jié)晶技術(shù)的脫硫廢水零排放處理工藝，其特征在于：步驟S10中，利用Ca(OH)2+Na2CO3雙堿法進(jìn)行軟化處理，加藥后將脫硫廢水的pH控制為10.5-11.0。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種基于冷凍結(jié)晶技術(shù)的脫硫廢水零排放處理工藝，其特征在于：步驟S40中，納濾產(chǎn)水溶液經(jīng)濃縮減量處理得到反滲透濃縮液，所述反滲透濃縮液為納濾產(chǎn)水溶液的量的10％。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種基于冷凍結(jié)晶技術(shù)的脫硫廢水零排放處理工藝，其特征在于：步驟S50中，低溫負(fù)壓蒸發(fā)處理的溫度為68℃-98℃。
發(fā)明內(nèi)容
1.要解決的問(wèn)題
針對(duì)現(xiàn)有脫硫廢水零排放技術(shù)中存在濃縮液量大、結(jié)晶析出鹽純度低、工藝設(shè)備投資和成本高的問(wèn)題，本發(fā)明提供一種基于冷凍結(jié)晶技術(shù)的脫硫廢水零排放處理系統(tǒng)及工藝。本發(fā)明通過(guò)將冷凍結(jié)晶技術(shù)應(yīng)用于脫硫廢水零排放上，在蒸發(fā)單元前端增加冷凍結(jié)晶，不僅回收利用廢水中的芒硝，而且使冷凍濃縮后的母液量得到進(jìn)一步濃縮，大幅度削減蒸發(fā)系統(tǒng)的處理量，從而降低工藝設(shè)備能耗，降低工藝投資和運(yùn)行成本。
2.技術(shù)方案
為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案如下：
本發(fā)明的一種基于冷凍結(jié)晶技術(shù)的脫硫廢水零排放處理系統(tǒng)，依次包括預(yù)處理單元、超濾單元、納濾單元和反滲透單元；還包括冷凍結(jié)晶單元和蒸發(fā)結(jié)晶單元，所述冷凍結(jié)晶單元通過(guò)管道與納濾單元相連接，所述蒸發(fā)結(jié)晶單元通過(guò)管道與反滲透單元相連接；其中，所述冷凍結(jié)晶單元包括冷凍結(jié)晶器，所述冷凍結(jié)晶器上設(shè)置有第一回流管道，冷凍結(jié)晶器中得到的冰晶通過(guò)第一回流管道回流至納濾單元前端；所述蒸發(fā)結(jié)晶單元包括蒸發(fā)結(jié)晶器，所述蒸發(fā)結(jié)晶器上設(shè)置有第二回流管道，蒸發(fā)結(jié)晶器處理所用冷凝水通過(guò)第二回流管道回流至反滲透單元前端。
優(yōu)選地，所述預(yù)處理單元包括均質(zhì)調(diào)節(jié)池和軟化反應(yīng)池，均質(zhì)調(diào)節(jié)池通過(guò)管道與軟化反應(yīng)池相連接，軟化反應(yīng)池的出口通過(guò)管道與超濾單元的進(jìn)口相連接。
優(yōu)選地，所述超濾單元為超濾膜裝置，所述超濾膜裝置內(nèi)設(shè)置有管式軟化膜。
優(yōu)選地，所述納濾單元為蝶管式納濾裝置，所述蝶管式納濾裝置底部設(shè)置有濃水出口和納濾產(chǎn)水出口，濃水出口通過(guò)濃水管道與冷凍結(jié)晶單元相連接，納濾產(chǎn)水出口通過(guò)納濾產(chǎn)水管道與反滲透單元相連接。
優(yōu)選地，所述反滲透單元為蝶管式反滲透過(guò)濾裝置，所述蝶管式反滲透過(guò)濾裝置底部設(shè)置有反滲透產(chǎn)水出口和濃鹽水出口，濃鹽水出口通過(guò)濃鹽水管道與蒸發(fā)結(jié)晶單元相連接。
優(yōu)選地，所述冷凍結(jié)晶單元包括冷凍結(jié)晶器。
更優(yōu)選地，所述冷凍結(jié)晶單元依次包括冷凍結(jié)晶器、離心分離機(jī)和干燥機(jī)，冷凍結(jié)晶器中得到的結(jié)晶鹽通過(guò)管道連接至離心分離機(jī)進(jìn)行分離提純，而后分離提純后的結(jié)晶鹽通過(guò)管道進(jìn)入干燥機(jī)進(jìn)行干燥。
優(yōu)選地，所述第一回流管道為冰晶回流管，冷凍結(jié)晶器中得到的冰晶通過(guò)冰晶回流管回流至納濾單元的進(jìn)口；所述第二回流管道為冷凝水回流管道，蒸發(fā)結(jié)晶器處理所用冷凝水通過(guò)冷凝水回流管道回流至反滲透單元的進(jìn)口。
優(yōu)選地，所述蒸發(fā)結(jié)晶單元內(nèi)設(shè)置有低溫負(fù)壓蒸發(fā)器。
優(yōu)選地，所述冷凍結(jié)晶器內(nèi)設(shè)置有軌道桿蒸發(fā)器。
更優(yōu)選地，所述冷凍結(jié)晶器內(nèi)設(shè)置有軌道攪拌桿。
本發(fā)明的一種基于冷凍結(jié)晶技術(shù)的脫硫廢水零排放處理工藝，包括以下步驟
S10、將脫硫廢水進(jìn)入預(yù)處理單元，進(jìn)行均質(zhì)調(diào)節(jié)和軟化處理；
S20、將預(yù)處理后的脫硫廢水進(jìn)入超濾單元，利用超濾膜對(duì)廢水中的鈣鎂離子、懸浮物進(jìn)一步過(guò)濾處理；
S30、超濾處理后的脫硫廢水進(jìn)入納濾單元進(jìn)行分鹽處理，得到含有高純度硫酸鈉的濃水溶液和以氯化鈉為主的納濾產(chǎn)水溶液；
S40、將步驟S30中得到的濃水溶液進(jìn)入冷凍結(jié)晶單元，經(jīng)過(guò)低溫結(jié)晶得到硫酸鈉晶體(Na2SO4·10H2O)，對(duì)硫酸鈉晶體(Na2SO4·10H2O)進(jìn)行離心分離，干燥后，得到芒硝；將步驟S30中得到的納濾產(chǎn)水溶液進(jìn)入反滲透單元，經(jīng)過(guò)反滲透進(jìn)行濃縮減量處理，得到反滲透濃縮液；
S50、將步驟S40中得到的反滲透濃縮液進(jìn)入蒸發(fā)結(jié)晶單元，經(jīng)過(guò)低溫負(fù)壓蒸發(fā)處理，得到工業(yè)氯化鈉。
優(yōu)選地，步驟S10中，利用Ca(OH)2+Na2CO3雙堿法進(jìn)行軟化處理，加藥后將脫硫廢水的pH控制為10.5-11.0。
優(yōu)選地，步驟S40中，納濾產(chǎn)水溶液經(jīng)濃縮減量處理得到反滲透濃縮液，所述反滲透濃縮液為納濾產(chǎn)水溶液的量的10％。
優(yōu)選地，步驟S50中，低溫負(fù)壓蒸發(fā)處理的溫度為68℃-98℃。
3.有益效果
相比于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的有益效果為：
(1)本發(fā)明的一種基于冷凍結(jié)晶技術(shù)的脫硫廢水零排放處理系統(tǒng)，將冷凍結(jié)晶單元應(yīng)用于脫硫廢水處理中可以提純芒硝，得到純度更高的芒硝產(chǎn)品，納濾單元對(duì)硫酸根的截留率達(dá)到97％以上，而經(jīng)過(guò)“冷凍結(jié)晶+離心干燥”處理后可得到99％純度的芒硝產(chǎn)品，相比于傳統(tǒng)工藝產(chǎn)生更大的經(jīng)濟(jì)價(jià)值；
(2)本發(fā)明的一種基于冷凍結(jié)晶技術(shù)的脫硫廢水零排放處理系統(tǒng)，反滲透處理后，少量的鈣鎂離子會(huì)進(jìn)一步累積，為了防止結(jié)垢，本發(fā)明采用低溫負(fù)壓蒸發(fā)器，其工作溫度為68℃-98℃，通過(guò)成熟的低溫?zé)岜脴O大地節(jié)省能耗，低溫降低蒸發(fā)器表面結(jié)垢的風(fēng)險(xiǎn)，使系統(tǒng)維護(hù)更簡(jiǎn)單；
(3)本發(fā)明的一種基于冷凍結(jié)晶技術(shù)的脫硫廢水零排放處理工藝，反滲透進(jìn)水一方面來(lái)自于納濾單元的產(chǎn)水，另一方面來(lái)自于蒸發(fā)結(jié)晶單元的低溫負(fù)壓蒸發(fā)的冷凝水，冷凍結(jié)晶器的冰晶(夾雜部分硫酸鈉溶液)經(jīng)過(guò)溶解進(jìn)入納濾單元的前端再一次經(jīng)過(guò)處理，這種工藝組合優(yōu)化可以極大地提升產(chǎn)水回收率，達(dá)到水資源的最大利用，產(chǎn)水回收率可達(dá)到95％以上；
(4)本發(fā)明的一種基于冷凍結(jié)晶技術(shù)的脫硫廢水零排放處理工藝，針對(duì)脫硫廢水的高硫酸根、高氯離子特點(diǎn)，經(jīng)過(guò)膜濃縮后氯離子濃度成倍增加，通過(guò)冷凍濃縮和低溫負(fù)壓蒸發(fā)可延緩設(shè)備的腐蝕，延長(zhǎng)使用壽命。
（發(fā)明人：夏夢(mèng);許加俊;汪長(zhǎng)飛;石偉;王冠平;吳秀偉;葉康戰(zhàn);瞿茂挺）
