CN111056682A - 垃圾渗滤液ro浓缩液蒸发浓缩分段结晶方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于垃圾渗滤液处理技术领域，具体涉及垃圾渗滤液RO浓缩液蒸发浓缩分段结晶方法。将经过深度软化和有机物净化预处理后的RO浓缩液先通过MVR蒸发器进行蒸发浓缩，然后再用强制循环MVR蒸发器进行蒸发结晶，晶体经水洗干燥后得到工业级氯化钠，结晶母液进一步冷却结晶，所得晶体经水洗干燥后又得到工业级氯化钾。本方法采用MVR蒸发器、强制循环MVR蒸发器和冷却结晶器对预处理后的RO浓缩液进行蒸发浓缩分段结晶以及水洗提纯，通过分别控制蒸发浓缩分段结晶等工艺条件分段得到氯化钠和氯化钾工业盐产品，且冷凝水作为循环冷却水回用，从而达到RO浓缩液全量处理和资源利用。本发明方法有效、经济、简单，适应性广，运行稳定。

Description

垃圾渗滤液RO浓缩液蒸发浓缩分段结晶方法
技术领域
本发明属于垃圾渗滤液处理技术领域，具体涉及一种垃圾渗滤液RO浓缩液的全量处理以及资源利用方法。
背景技术
MBR+NF是处理垃圾渗滤液的主流工艺，工程上经常为了中水回用或保障总氮达标，对富含一价离子的NF出水（NF可截留绝大部分MBR出水中有机物和二价离子）进一步采用RO单元进行处理，因而产生了约占渗滤液原液20%～30%的RO浓缩液。可见，RO浓缩液主要含有一价离子无机盐，如Na+、K+和Cl-，和少量的有机物以及二价离子（Ca2+、Mg2+和SO4 2-），一般地，TDS为25000～65000mg/L，电导率在35-110mS/cm，pH在6.5～8，COD和TOC分别为100～450mg/L和30～150mg/L，Ca2+、Mg2+和SO4 2-浓度都约在100～800mg/L之间，此外，硝态氮和氨氮等含量较低。
目前，渗滤液RO浓缩液尝试采用回喷焚烧炉或垃圾仓、飞灰固化增湿、炉渣冷却、烟气冷却制石灰浆补充水和浸没燃烧蒸发等方法处理，但这些方法都存在运行费用高、不能完全消纳、产生二次污染或蒸发杂盐没有适宜处置方法等问题，本质上这些处理方法都是把RO浓缩液作为一个整体，因此处理结果仍然具有混盐等污染特性，这样的方法就难于具有可持续性。由于RO浓缩液主要含NaCl和KCl一价盐，以及浓度很低的二价离子和有机物，水质总体上较为简单、干净，因此，可考虑进一步净化掉二价离子和有机物，同时也就避免后续工艺过程中可能形成结垢等污染，并根据NaCl和KCl在不同温度下饱和溶解度的不同，采取蒸发浓缩分段结晶方法获得工业级NaCl和KCl，进行资源利用，而冷凝水也可中水回用，这种技术思路可实现渗滤液RO浓缩液的可持续处理。但是，基于这种思路的工艺技术目前还鲜见，因此，有必要据此思路进一步开发工艺简单、经济性合理和适应性强的渗滤液RO浓缩液全量处理和资源利用方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种垃圾渗滤液RO浓缩液蒸发浓缩分段结晶方法，利用氯化钠和氯化钾在不同温度下的饱和溶解度差异，通过MVR蒸发浓缩、强制循环MVR蒸发结晶和冷却结晶及晶体水洗提纯的工艺流程实现对RO浓缩液的全量处理和工业级氯化钠、氯化钾的分段回收，以及冷凝水的中水回用。该方法有效、简单、适用性广、运行稳定，同时具有良好的经济性。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种垃圾渗滤液RO浓缩液蒸发浓缩分段结晶方法，其包括如下步骤：
1）将经过深度软化和有机物净化后RO浓缩液泵入MVR蒸发器进行蒸发浓缩，得到冷凝水和浓缩母液A，浓缩母液A输送至强制循环MVR蒸发结晶器进行蒸发结晶，得到冷凝水和蒸发结晶母液B及氯化钠晶体盐浆，氯化钠晶体盐浆泵入离心机进行固液分离，得到离心清液A和氯化钠晶体，氯化钠晶体输送至水洗池，水洗后离心分离，得到离心清液B和提纯的氯化钠晶体，提纯的氯化钠晶体再经干燥、包装，得到工业级氯化钠；
2）将步骤1）所得到的蒸发结晶母液B进入冷却降温池析出得到冷却结晶母液C和氯化钾晶体盐浆，氯化钾晶体盐浆泵入离心机进行固液分离，得到离心清液C和氯化钾晶体，氯化钾晶体输送至水洗池，水洗后离心分离，得到离心清液D和提纯的氯化钾晶体，提纯的氯化钾晶体再经干燥、包装，得到工业级氯化钾；
3）将步骤1）所得到的离心清液A和离心清液B混合后泵回强制循环MVR蒸发结晶器重新进行蒸发结晶；
4）将步骤1）所得到的MVR蒸发器冷凝水与强制循环MVR蒸发结晶器冷凝水混合后作为循环冷却水回用；
5）将步骤2）所得到的离心清液C、离心清液D和大部分冷却结晶母液C混合后泵回MVR蒸发器重新进行蒸发浓缩；
6）将步骤2）所得到的小部分冷却结晶母液C作飞灰增湿或回喷焚烧或干化为杂盐固化处置，以确保所得到的氯化钠和氯化钾结晶盐品质。
进一步地，步骤1）中经过深度软化和有机物净化后RO浓缩液在MVR蒸发器中浓缩至TDS为200g/L~210g/L。
进一步地，步骤1）中强制循环MVR蒸发结晶器中结晶母液2的TDS为410g/L~430g/L。
进一步地，步骤1）中氯化钠晶体盐浆经离心机固液分离后氯化钠晶体含水率在5%~12%之间。
进一步地，步骤1）中氯化钠晶体水洗池可用蒸发浓缩或结晶过程中的冷凝水或自来水作洗涤水，用浓盐酸调节水洗池的pH在4~6之间，并控制氯化钠晶体水洗池含水率在40%~60%之间。
进一步地，步骤2）中冷却结晶池降温至温度<30℃。
进一步地，步骤2）中氯化钾晶体盐浆经离心机固液分离后氯化钾晶体含水率在3%~10%之间。
进一步地，步骤2）中氯化钾晶体水洗池使用自来水作洗涤水，用浓盐酸调节水洗池的pH在4~6之间，并控制氯化钾晶体水洗池含水率在35%~55%之间。
进一步地，步骤6）中需飞灰增湿或回喷焚烧或干化为杂盐固化等处置的该部分冷却结晶母液C中含盐量约占RO浓缩液总含盐量的5wt%。
本发明的显著优点在于：
（1）有效、简单、经济。本方法用节能的MVR蒸发器对RO浓缩液进行蒸发浓缩，进一步采用可避免结垢的强制循环MVR蒸发器进行高温下氯化钠结晶，再通过冷却降温析出氯化钾晶体，并分别对离心固液分离出的氯化钠和氯化钾晶体进行机械搅拌水洗提纯，最终获得工业级氯化钠和氯化钾，冷凝水也满足循环冷却水水质要求。因此，有机组合的本方法可高效实现RO浓缩液的全量处理和资源利用，达到了近零排放。同时，工艺流程所运用的各种主要反应器常规、简单和经济性好。
（2）工艺适用性广、运行稳定。本方法中除了把小部分冷却结晶母液进行飞灰增湿或回喷焚烧或干化为杂盐固化等处置，以奠定所得到的氯化钠和氯化钾晶体可满足工业盐纯度要求的基础，还通过非常简单的水洗池，分别洗掉蒸发结晶形成的NaCl晶体中KCl和冷却结晶形成的KCl晶体中NaCl等主要杂质成分，同时，又通过调节pH至弱酸性使重碳酸根转化成CO2气泡溢出，进一步有效提高NaCl晶体和KCl晶体纯度，这样经水洗并干燥后的NaCl和KCl晶体确保满足相应的工业盐纯度等标准要求，这就使得对蒸发和冷却分段结晶的工艺控制条件和初始所得晶体纯度的要求不至于过度苛刻，工艺的适应性和运行稳定性大大增强了。
附图说明
图1是本发明的工艺流程图。
具体实施方式
下面结合附图1，对本发明的工艺流程作进一步描述。
整个工艺包括包括预处理后RO浓缩液MVR蒸发浓缩、浓缩母液强制循环MVR蒸发结晶、氯化钠晶体盐浆离心分离、氯化钠晶体水洗、水洗混合液离心分离、蒸发结晶母液冷却结晶、氯化钾晶体盐浆离心分离、氯化钾晶体水洗和水洗混合液离心分离等处理单元。
具体流程为：
（1）将取自渗滤液处理厂MBR+NF+RO组合工艺产生的已经过深度软化和有机物净化预处理的RO浓缩液输送到MVR蒸发器进行蒸发浓缩，控制浓缩母液TDS达到200g/L~210g/L，得到冷凝水和浓缩母液；浓缩母液再泵入强制循环MVR蒸发结晶器，控制蒸发结晶母液的TDS为410g/L~430g/L，得到氯化钠晶体盐浆、蒸发结晶母液和冷凝水，该冷凝水和MVR蒸发器蒸发浓缩产生的冷凝水混合后可作为循环冷却水；所得到的氯化钠晶体盐浆经离心机固液分离，控制氯化钠晶体含水率在5%~12%之间，得到离心清液和氯化钠晶体；氯化钠晶体再输送入水洗池，可用蒸发浓缩或结晶过程中的冷凝水或自来水作洗涤水，控制水洗池内氯化钠晶体含水率在40%~60%之间，并用浓盐酸调节水洗池洗涤水pH在4~6之间；水洗后离心分离，得到离心清液和提纯的氯化钠晶体，提纯的氯化钠晶体再经干燥、包装，得到工业级氯化钠；氯化钠晶体盐浆离心分离和氯化钠晶体水洗池离心分离得到的两种离心清液混合后泵回强制循环MVR蒸发结晶器重新进行蒸发结晶；
（2）将强制循环MVR蒸发结晶器得到的蒸发结晶母液排入冷却结晶池，控制冷却降温至30℃以下，得到冷却结晶母液和氯化钾晶体盐浆；氯化钾晶体盐浆泵入离心机进行固液分离，控制氯化钾晶体含水率在3%~10%之间，得到离心清液和氯化钾晶体；氯化钾晶体再输送至水洗池，使用自来水作洗涤水，控制水洗池氯化钾晶体含水率在35%~55%之间，并用浓盐酸调节洗涤水的pH在4~6之间；水洗后离心分离，得到离心清液和提纯的氯化钾晶体，水洗池提纯的氯化钾晶体再经干燥、包装，得到工业级氯化钾；氯化钾晶体盐浆离心分离和氯化钾晶体水洗池离心分离得到的两种离心清液及冷却结晶池所得到的大部分冷却结晶母液混合后泵回MVR蒸发器重新进行蒸发浓缩；
（3）MVR蒸发器和强制循环MVR蒸发结晶器所得到的的冷凝水混合后作为循环冷却水回用；
（4）冷却结晶池所得到的约占RO浓缩液总含盐量5%的小部分冷却结晶母液，进行飞灰增湿或回喷焚烧或干化为杂盐固化等处置，以确保所得到的氯化钠和氯化钾结晶盐品质。
实施例
下面以某生活垃圾焚烧发电厂渗滤液处理工程RO浓缩液的蒸发浓缩分段结晶为例，进一步说明本发明。
该生活垃圾焚烧发电厂渗滤液处理工程规模为500吨/日，采用UASB+二级A/O+UF（MBR）+NF+RO组合工艺流程。该处理工程日产生RO浓缩液约100吨，其水质如下：pH为7.6~8.3，TOC在45~94mg/L之间，电导率在56.8~74.6mS/cm之间，Ca2+和Mg2+的浓度范围分别为103~394mg/L和90~396mg/L。该RO浓缩液经深度软化和有机物氧化预处理后主要水质如下：pH为4~6，TOC在13~18mg/L之间，TDS在34000~41000mg/L之间，Na+在8000~10000mg/L之间，K+在6200~7200mg/L之间，Cl-在17000~21000mg/L之间，Ca2+<1mg/L，Mg2+<0.1mg/L，SO4 2-在60~400mg/L之间。
首先，将已深度软化和有机物氧化预处理后的RO浓缩液通过泵提升进入MVR蒸发器进行蒸发浓缩，随着浓缩倍数增加，料液中的含盐量逐渐增加导致料液沸腾温度也逐渐增高，当料液TDS达到200g/L~210g/L时，沸腾温度达到了110-112℃，蒸发浓缩阶段完成，产生蒸发母液。接着，将浓缩母液输送入强制循环MVR蒸发器进行蒸发结晶，为避免结晶器中氯化钾析出，控制蒸发母液TDS为420g/L左右，此时氯化钾含量约为其在RO浓缩液混盐体系下80℃时的溶解度（211 g/L），得到氯化钠晶体盐浆、蒸发结晶母液和冷凝水，该蒸发结晶冷凝水和MVR蒸发器蒸发浓缩产生的冷凝水混合后TOC在3~5mg/L之间，电导率为25-40μS/cm，可作为循环冷却水回用；所得到的氯化钠晶体盐浆泵入双推料离心机进行固液分离，得到离心清液和氯化钠晶体，氯化钠晶体含水率约为8%，纯度约为93%；氯化钠晶体再输送入水洗池进行提纯，可用蒸发浓缩或结晶过程中的冷凝水作洗涤水，控制水洗池内氯化钠晶体含水率在50%左右，并用浓盐酸调节洗涤水pH在4~5；水洗池采用机械搅拌充分混合，之后泵入双推料离心机进行固液分离，得到离心清液和提纯的氯化钠晶体，提纯的氯化钠晶体经干燥后纯度为97.8%，满足《GB/T5462-2015工业盐》标准中精制工业盐二级项目对氯化钠结晶纯度大于97.5%的要求，同时，结晶盐中重金属、水不溶物、有机物、其他杂质等均满足要求，再经包装后可作为工业级氯化钠资源利用；所得到的氯化钠晶体盐浆离心分离和氯化钠晶体水洗池离心分离得到的两种离心清液混合后泵回强制循环MVR蒸发器重新进行蒸发结晶；最后，将强制循环MVR蒸发结晶器得到的蒸发结晶母液排入冷却结晶池，控制冷却降温至温度<30℃，得到冷却结晶母液和氯化钾晶体盐浆；氯化钾晶体盐浆泵入双推料离心机进行固液分离，得到离心清液和氯化钾晶体，氯化钾晶体含水率约为6%，纯度约为94.6%；氯化钾晶体再输送入水洗池进行提纯，使用自来水作洗涤水，控制水洗池内氯化钾晶体含水率在45%左右，并用浓盐酸调节洗涤水pH在4~5；水洗后离心分离，得到离心清液和提纯的氯化钾晶体，提纯的氯化钾晶体经干燥后纯度达到97.3%，质量符合《GB/T7118-2008工业氯化钾》优级品标准，再经包装后可作为工业级氯化钾资源利用；氯化钾晶体盐浆离心分离和氯化钾晶体水洗池离心分离得到的两种离心清液及冷却结晶池所得到的大部分冷却结晶母液混合后泵回MVR蒸发器重新进行蒸发浓缩；此外，为确保氯化钠和氯化钾结晶盐品质，冷却结晶池所得到的冷却结晶母液中约占RO浓缩液总含盐量5%的一小部分，经残夜泵送至飞灰增湿固化车间处置。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (9)

1.一种垃圾渗滤液RO浓缩液蒸发浓缩分段结晶方法，其特征在于，包括如下步骤：
1）将经过深度软化和有机物净化后RO浓缩液泵入MVR蒸发器进行蒸发浓缩，得到冷凝水和浓缩母液A，浓缩母液A输送至强制循环MVR蒸发结晶器进行蒸发结晶，得到冷凝水和蒸发结晶母液B及氯化钠晶体盐浆，氯化钠晶体盐浆泵入离心机进行固液分离，得到离心清液A和氯化钠晶体，氯化钠晶体输送至水洗池，水洗后离心分离，得到离心清液B和提纯的氯化钠晶体，提纯的氯化钠晶体再经干燥、包装，得到工业级氯化钠；
2）将步骤1）所得到的蒸发结晶母液B进入冷却降温池析出得到冷却结晶母液C和氯化钾晶体盐浆，氯化钾晶体盐浆泵入离心机进行固液分离，得到离心清液C和氯化钾晶体，氯化钾晶体输送至水洗池，水洗后离心分离，得到离心清液D和提纯的氯化钾晶体，提纯的氯化钾晶体再经干燥、包装，得到工业级氯化钾；
3）将步骤1）所得到的离心清液A和离心清液B混合后泵回强制循环MVR蒸发结晶器重新进行蒸发结晶；
4）将步骤1）所得到的MVR蒸发器冷凝水与强制循环MVR蒸发结晶器冷凝水混合后作为循环冷却水回用；
5）将步骤2）所得到的离心清液C、离心清液D和大部分冷却结晶母液C混合后泵回MVR蒸发器重新进行蒸发浓缩；
6）将步骤2）所得到的小部分冷却结晶母液C作飞灰增湿或回喷焚烧或干化为杂盐固化处置，以确保所得到的氯化钠和氯化钾结晶盐品质。
2.根据权利要求1所述的垃圾渗滤液RO浓缩液蒸发浓缩分段结晶方法，其特征在于：步骤1）中经过深度软化和有机物净化后RO浓缩液在MVR蒸发器中浓缩至TDS为200g/L~210g/L。
3.根据权利要求1所述的垃圾渗滤液RO浓缩液蒸发浓缩分段结晶方法，其特征在于：步骤1）中强制循环MVR蒸发结晶器中结晶母液2的TDS为410g/L~430g/L。
4.根据权利要求1所述的垃圾渗滤液RO浓缩液蒸发浓缩分段结晶方法，其特征在于：步骤1）中氯化钠晶体盐浆经离心机固液分离后氯化钠晶体含水率在5%~12%之间。
5.根据权利要求1所述的垃圾渗滤液RO浓缩液蒸发浓缩分段结晶方法，其特征在于：步骤1）中氯化钠晶体水洗池采用蒸发浓缩或结晶过程中的冷凝水或自来水作洗涤水，用浓盐酸调节水洗池的pH在4~6之间，并控制氯化钠晶体水洗池含水率在40%~60%之间。
6.根据权利要求1所述的垃圾渗滤液RO浓缩液蒸发浓缩分段结晶方法，其特征在于：步骤2）中冷却结晶池降温至温度<30℃。
7.根据权利要求1所述的垃圾渗滤液RO浓缩液蒸发浓缩分段结晶方法，其特征在于：步骤2）中氯化钾晶体盐浆经离心机固液分离后氯化钾晶体含水率在3%~10%之间。
8.根据权利要求1所述的垃圾渗滤液RO浓缩液蒸发浓缩分段结晶方法，其特征在于：步骤2）中氯化钾晶体水洗池使用自来水作洗涤水，用浓盐酸调节水洗池的pH在4~6之间，并控制氯化钾晶体水洗池含水率在35%~55%之间。
9.根据权利要求1所述的垃圾渗滤液RO浓缩液蒸发浓缩分段结晶方法，其特征在于：步骤6）中需飞灰增湿或回喷焚烧或干化为杂盐固化处置的小部分冷却结晶母液C中含盐量占RO浓缩液总含盐量的5wt%。
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