CN108059213A - 高回收率和高硫酸根截留率的组合纳滤分盐工艺及*** - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高回收率和高硫酸根截留率的组合纳滤分盐工艺及***，其***包括纳滤***A、纳滤***B、纳滤***C、产水池和浓水池。本发明的优点在于，通过纳滤分盐***内部独特设计的排列组合处理，可同时提高纳滤***整体的回收率和硫酸根截留率，整体纳滤***的回收率＞85％，硫酸根截留率＞99％，有机物截留率＞90％，氯离子截留率＜‑5％；纳滤***中所用的纳滤膜为普通市售纳滤膜，极大的降低煤化工高含盐工业废水处理成本和技术要求；可将氯化钠和硫酸钠彻底分离，***出水水质稳定，抗水量、水质波动性强，保证其后续的蒸发结晶***可高效运行，有效提高结晶盐纯度，降低分盐难度，保证结晶盐品质和产量。
Description
技术领域：
本发明涉及工业废水处理领域，特别涉及一种高回收率和高硫酸根截留率的组合纳滤分盐工艺及***。
背景技术：
随着国家全方位对外开放步伐的加快和西部大开发战略的实施，煤制油、煤制烯烃、煤制甲醇、煤制天然气等一批煤化工领域关键技术取得突破。而煤化工项目具有耗水量大和废水排放量大、含盐量高等特点，且我国煤化工主要集中在西北水资源匮乏的地区，因此水资源紧缺、水污染严重、水环境容量极低等问题严重制约煤化工行业的发展。加之目前环保政策及需求，工业废水处理尤其是煤化工废水如何处理的问题日益凸显。
现代煤化工项目多采用废水“零排放”技术，破解产业发展与水资源及环境矛盾，该技术主要是将工业废水处理中各个环节进行整合，将生产过程中产生的废水、污水经过深度处理后再次回用，以减少水资源的用量并最大限度的提高水资源的回收利用效率，达到“节水、减排”的目的，也是工业废水处理未来发展方向。近年来，煤化工高含盐废水分盐零排放技术发展迅速，并取得了一定的成就。而常规的高含盐废水分盐方法多采用纳滤***，纳滤***的核心部件是纳滤膜，纳滤膜与电解质离子间形成静电作用，电解质盐离子的电荷强度不同，造成膜对离子的截留率有差异，在含有不同价态离子的多元体系中，使得膜对不同离子的选择性不一样，不同的离子通过膜的比例也不相同。一价盐离子可以通过且较平均分布在膜的两侧，99％二价盐离子及大部分有机物被阻挡在膜的浓水侧。利用纳滤膜对一价盐和二价盐的截留率不同的特性，结合蒸发结晶***，实现高含盐废水的分盐零排放。
而从实际运行情况来看，常规纳滤分盐***存在以下问题：1、常规纳滤分盐***的回收率和截留率是一种此消彼长的关系，常规纳滤膜的水回收率大约为70％左右，但是如果设计中间增压泵，水的回收率会相应增加，增压越大，回收率越高；但是在增压过程中，随着压力增大，会导致部分二价离子及有机物被迫进入产水侧，使得纳滤膜的截留率下降，纳滤膜对二价离子的截留率为95％-99％，增压回收纳滤膜的截留率显著下降，如中间设计增压泵，水的回收率会相应提高到75％-80％之间，但是截留率会下降到90％以下；2、常规纳滤分盐***需要高压纳滤和特定纳滤膜，运行要求高、成本高；3、常规纳滤分盐***分盐不彻底，纳滤浓水为氯化钠和硫酸钠混合溶液，一旦常规纳滤分盐***的进水水量或水质发生波动，处理效果明显下降，出水水质不稳定，其后的蒸发结晶***工况控制复杂，最终导致纳滤-蒸发结晶联用***分盐不彻底、结晶盐品质低、杂盐产量大。
发明内容：
本发明的第一个目的在于提供一种可同时提高回收率和硫酸根离子截留率的高回收率和高硫酸根截留率的组合纳滤分盐工艺。
本发明的第二个目的在于提供一种回收率高、硫酸根离子截留率高、运行成本低、分盐效果好的高回收率和高硫酸根截留率的组合纳滤分盐***。
本发明的第一个目的由如下技术方案实施，高回收率和高硫酸根截留率的组合纳滤分盐工艺，将预处理高盐废水输送至纳滤***A中，所述纳滤***A的产水输送至纳滤***B中，所述纳滤***A的浓水输送至纳滤***C中，所述纳滤***B的产水输送至产水池中，所述纳滤***B的浓水输送至纳滤***C中，所述纳滤***C的产水回流至所述纳滤***B中，所述纳滤***C的浓水输送至浓水池中。
进一步的，所述预处理高盐废水的水质指标如下：TDS为5000～40000mg/L，COD＜500mg/L，氯离子浓度为3000～20000mg/L，硫酸根离子浓度为3000～15000mg/L，二氧化硅浓度＜100mg/L。
本发明的第二个目的由如下技术方案实施，高回收率和高硫酸根截留率的组合纳滤分盐***，其包括纳滤***A、纳滤***B、纳滤***C、产水池和浓水池，所述纳滤***A的产水口与所述纳滤***B的进水口连通，所述纳滤***A的浓水口与所述纳滤***C的进水口连通，所述纳滤***B的产水口与所述产水池的进水口连通，所述纳滤***B的浓水口与所述纳滤***C的进水口连通，所述纳滤***C的产水口与所述纳滤***B的进水口连通，所述纳滤***C的浓水口与所述浓水池的进水口连通。
进一步的，其包括有预处理***，所述预处理***的出水口与所述纳滤***A的进水口连通。
进一步的，所述预处理***包括高密度沉淀池、多介质过滤器、超滤、离子交换树脂、除碳器、管式微滤膜和高级氧化***中一种或任意几种的组合。
本发明的优点：1、设计独特，通过***内部排列组合实现回流循环处理，可同时提高纳滤***整体的回收率和硫酸根离子的截留率，***回收率达85％以上，硫酸根离子截留率达99％以上，有机物截留率达90％以上，氯离子截留率低于-5％；2、纳滤***中所用的纳滤膜为普通市售纳滤膜，极大的降低运行成本和技术要求，运行能耗低；3、可将高含盐废水中的氯化钠和硫酸钠彻底分离，产水侧主要为氯离子，浓水侧主要为硫酸根离子，***出水水质稳定，抗水量、水质波动性强，保证后端蒸发结晶***可高效运行，有效提高结晶盐纯度，降低后续分盐难度，保证结晶盐品质和产量、降低杂盐产量。
附图说明：
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为实施例1的设备连接示意图。
预处理***1，高密度沉淀池11、多介质过滤器12、超滤13、离子交换树脂14、除碳器15、管式微滤膜16和高级氧化***17，纳滤***A2，纳滤***B3，纳滤***C4，产水池5，浓水池6。
具体实施方式：
实施例1：
如图1所示，高回收率和高硫酸根截留率的组合纳滤分盐***，其包括预处理***1、纳滤***A2、纳滤***B3、纳滤***C4、产水池5和浓水池6，预处理***1包括依次串联的高密度沉淀池11、多介质过滤器12、超滤13、离子交换树脂14、除碳器15、管式微滤膜16和高级氧化***17；预处理***1的高级氧化***17的出水口与纳滤***A2的进水口连通，纳滤***A2的产水口与纳滤***B3的进水口连通，纳滤***A2的浓水口与纳滤***C4的进水口连通，纳滤***B3的产水口与产水池5的进水口连通，纳滤***B3的浓水口与纳滤***C4的进水口连通，纳滤***C4的产水口与纳滤***B3的进水口连通，纳滤***C4的浓水口与浓水池6的进水口连通。
纳滤***A2、纳滤***B3、纳滤***C4中所用的纳滤膜为普通市售纳滤膜，极大的降低运行成本和技术要求；纳滤***A2、纳滤***B3、纳滤***C4之间无需增设加压泵运行能耗低。设计独特，通过***内部排列组合实现回流循环处理，可同时提高纳滤***整体的回收率和硫酸根离子的截留率，***回收率达85％以上，硫酸根离子截留率达99％以上，有机物截留率达90％以上，氯离子截留率低于-5％；可将高含盐废水中的氯化钠和硫酸钠彻底分离，产水侧主要为氯离子，浓水侧主要为硫酸根离子，***出水水质稳定，抗水量、水质波动性强，保证后端蒸发结晶***可高效运行，有效提高结晶盐纯度，降低后续分盐难度，保证结晶盐品质和产量、降低杂盐产量。
实施例2：
利用实施例1进行的高盐废水纳滤分盐工艺，预处理高盐废水的水质指标如下：TDS为19304mg/L，COD为110mg/L，氯离子浓度为4971mg/L，硫酸根离子浓度为7271mg/L，二氧化硅浓度为32mg/L，流量为100m3/h；将预处理高盐废水输送至纳滤***A2中进行初级分盐，纳滤***A2的回收率为70％，硫酸根离子截留率为96％，即大部分硫酸根被截留在浓水测，极少量透过到产水测；纳滤***A2的产水输送至纳滤***B3中，在纳滤***B3中进行再次分盐；纳滤***B3的回收率为80％，硫酸根离子截留率为97％，纳滤***B3的产水为***总产水。***总回收率为85％，纳滤***B3的产水输送至产水池5中。
纳滤***A2、纳滤***B3的浓水输送至纳滤***C4中进行分盐处理。纳滤***C4的回收率为70％，硫酸根离子截留率为96％，纳滤***C4的产水回流至纳滤***B3中，纳滤***C4的浓水为***总浓水。***硫酸根离子截留率为99.05％，纳滤***C4的浓水输送至浓水池6中。
利用实施例1进行实施例2，其回收率如表1所示，硫酸根离子截留率如表2所示，分盐效果如表3所示。
表1***回收率
表2***硫酸根离子截留率
表3***分盐效果
由表1至表3可知，通过内部排列组合形成的回流循环处理，可同时提高纳滤***整体的回收率和硫酸根离子截留率，回收率达85％以上，硫酸根离子截留率达99％以上；可将氯化钠和硫酸钠彻底分离，产水侧主要为氯离子，浓水侧主要为硫酸根离子，***出水水质稳定，抗水量、水质波动性强，保证其后的蒸发结晶***可高效运行，有效提高结晶盐纯度，降低后续分盐难度，保证结晶盐品质和产量。
实施例3：
以本发明为试验组，两级一段纳滤***为对照组Ⅰ，一级两段纳滤***为对照组Ⅱ进行对照试验。对照组Ⅰ包括两套纳滤***，上级纳滤***的产水进入下级纳滤***；对照组Ⅱ包括两套纳滤***，上级纳滤***的浓水进入下级纳滤***。对试验组、对照组Ⅰ及对照组Ⅱ的回收率、硫酸根离子截留率以及有机物截留率进行检测，检测结果如表4所示。
表4试验组、对照组Ⅰ及对照组Ⅱ的回收率、硫酸根离子截留率以及有机物截留率检测结果
由表4可知，对照组Ⅰ通过对纳滤产水进行多级纳滤，虽然可以提高***的硫酸根离子截留率，但回收率明显降低；对照组Ⅱ通过对纳滤浓水进行多段纳滤，虽然可以提高***的回收率，但硫酸根离子截留率又明显降低；即对纳滤***进行简单的多级或多段串联组合是无法使两者同时提高的；而本发明通过独特的设计，通过***内部排列组合形成回流循环处理，可同时提高***整体的回收率和硫酸根离子截留率，回收率达85％以上，硫酸根离子截留率达99％以上，有机物截留率达90％以上，氯离子截留率低于-5％。氯离子截留率出现负值，这主要是由于随着总进水的含盐量较高，钠离子透过率增大，氯离子的透过率大于硫酸根离子的透过率，为了维持纳滤膜两侧的电性平衡，需要由更多的氯离子透过纳滤膜，因此出现氯离子截留率为负值的情况。
同时，由于***可将氯化钠和硫酸钠彻底分离，产水侧主要为氯离子，浓水侧主要为硫酸根离子，***出水水质稳定，抗水量、水质波动性强，保证其后的蒸发结晶***可高效运行，有效提高结晶盐纯度，降低后续分盐难度，保证结晶盐品质和产量。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.高回收率和高硫酸根截留率的组合纳滤分盐工艺，其特征在于，将预处理高盐废水输送至纳滤***A中，所述纳滤***A的产水输送至纳滤***B中，所述纳滤***A的浓水输送至纳滤***C中，所述纳滤***B的产水输送至产水池中，所述纳滤***B的浓水输送至纳滤***C中，所述纳滤***C的产水回流至所述纳滤***B中，所述纳滤***C的浓水输送至浓水池中。
2.根据权利要求1所述的高回收率和高硫酸根截留率的组合纳滤分盐工艺，其特征在于，所述预处理高盐废水的水质指标如下：TDS为5000～40000mg/L，COD＜500mg/L，氯离子浓度为3000～20000mg/L，硫酸根离子浓度为3000～15000mg/L，二氧化硅浓度＜100mg/L。
3.高回收率和高硫酸根截留率的组合纳滤分盐***，其特征在于，其包括纳滤***A、纳滤***B、纳滤***C、产水池和浓水池，所述纳滤***A的产水口与所述纳滤***B的进水口连通，所述纳滤***A的浓水口与所述纳滤***C的进水口连通，所述纳滤***B的产水口与所述产水池的进水口连通，所述纳滤***B的浓水口与所述纳滤***C的进水口连通，所述纳滤***C的产水口与所述纳滤***B的进水口连通，所述纳滤***C的浓水口与所述浓水池的进水口连通。
4.根据权利要求3所述的高回收率和高硫酸根截留率的组合纳滤分盐***，其特征在于，其包括有预处理***，所述预处理***的出水口与所述纳滤***A的进水口连通。
5.根据权利要求4所述的高回收率和高硫酸根截留率的组合纳滤分盐***，其特征在于，所述预处理***包括高密度沉淀池、多介质过滤器、超滤、离子交换树脂、除碳器、管式微滤膜和高级氧化***中一种或任意几种的组合。
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