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CN105502791B - 一种煤化工废水盐分提取方法及设备 - Google Patents

一种煤化工废水盐分提取方法及设备 Download PDF

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CN105502791B CN201610039125.4A CN201610039125A CN105502791B CN 105502791 B CN105502791 B CN 105502791B CN 201610039125 A CN201610039125 A CN 201610039125A CN 105502791 B CN105502791 B CN 105502791B
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Abstract

本发明公开一种煤化工废水盐分提取方法，将煤化工废水经进料泵输入超滤膜组件预处理，产水进入超滤产水罐，浓水循环处理；储存在超滤产水罐的料液经高压泵输入纳滤膜组件分盐处理，截留二价盐和TOC，透过氯化钠，得到含单价氯化钠盐为主的产水并进入纳滤产水罐，将氯化钠与二价盐和TOC分离；储存在纳滤产水罐中的料液经高压泵输入反渗透膜组件浓缩，减少后续处理水量，氯化钠盐为主的浓水经蒸发结晶得到氯化钠工业盐，产水回用。本发明还公开一种煤化工废水盐分提取设备。本发明有效缓解煤化工水资源短缺问题，减少后期蒸发结晶的运行成本，实现资源化利用。

Description

一种煤化工废水盐分提取方法及设备
技术领域
本发明涉及废水处理技术领域，尤其是指一种煤化工废水盐分提取方法及设备。
背景技术
煤化工废水排放量大、成分复杂、处理难度大，根据来源组成可分为有机废水和含盐废水。其中含盐废水经生化处理和膜处理得到的浓盐水，总含盐量TDS（溶解性固体总量）一般≥5000mg/L，CODcr（重铬酸盐指数）一般为200-800mg/L，氯离子含量甚多，异味明显，色度高，存在部分钙镁、硫酸根、硅等易结垢物质。
现有技术中，对于煤化工浓盐水的处理方法大都采用热浓缩工艺或膜分离技术，即将废水中的杂质富集到浓水中，淡水回用到循环水系统。二者工艺皆只回用淡水，浓水则经蒸发结晶、冲灰或自然蒸发产生混盐，而混盐成为对环境产生潜在危害的废品。
为了实现废水零排放目的，公告号为CN204417276U公开一种煤化工浓盐水蒸发结晶分盐装置，主要利用多效蒸发器分盐回收高纯度硫酸钠，再经过蒸发结晶器分离干燥得到氯化钠工业盐，微量杂盐外排，实现以最大程度的减少混盐含量，达到废水近零排放标准。其缺陷在于：该装置庞大，能耗高，对于其他微量杂盐仍以危废处理。
公告号为CN204111505U公开一种煤化工高盐水纯化和蒸发结晶回收工艺专用设备，依次利用物料膜截有机物，除杂系统除CODcr、胶体等杂质，脱气系统除去CO2等气体，氧化系统除去还原性有机物，含盐产水再经蒸发结晶系统分离干燥得到氯化钠、硫酸钠和硝酸钠三种工业盐。其缺陷在于：该设备虽实现废水零排放，但设备复杂，投资成分高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种煤化工废水盐分提取方法及设备，运用纳滤膜提取煤化工浓盐水中99%的氯化钠工业盐，反渗透膜回收95%以上的淡水，有效缓解煤化工水资源短缺问题，减少后期蒸发结晶的运行成本，实现资源化利用。
为达成上述目的，本发明的解决方案为：
一种煤化工废水盐分提取方法，包括以下步骤：
一，将煤化工废水经进料泵输入超滤膜组件预处理，产水进入超滤产水罐，浓水循环处理；
二，储存在超滤产水罐的料液经高压泵输入纳滤膜组件分盐处理，截留二价盐和TOC（有机污染物），透过氯化钠，得到含单价氯化钠盐为主的产水并进入纳滤产水罐，将氯化钠与二价盐和TOC分离；
三，储存在纳滤产水罐中的料液经高压泵输入反渗透膜组件浓缩，减少后续处理水量，氯化钠盐为主的浓水经蒸发结晶得到氯化钠工业盐，产水回用。
进一步，超滤膜组件由保安过滤器和超滤膜组成，保安过滤器输入口接进料泵，保安过滤器输出口接超滤膜，超滤膜接超滤产水罐；保安过滤器为1-10微米的芯式或者袋式保安过滤器；超滤膜为耐污染的管式或平板膜组件，截留分子量为3-50万。
进一步，纳滤膜组件由在线高压泵、保安过滤器及纳滤膜组成，在线高压泵输入口接与超滤产水罐连接的高压泵，在线高压泵输出口接保安过滤器，保安过滤器接纳滤膜，纳滤膜产水出口接纳滤产水罐，浓水出口接生化系统或动力煤燃烧系统；纳滤膜为卷式结构，耐受压力为0-75bar，截留分子量为100-400Dalton；保安过滤器为1-10微米的芯式或者袋式保安过滤器。
进一步，反渗透膜组件由在线高压泵、保安过滤器、一级反渗透膜及二级反渗透膜组成，在线高压泵输入口接与纳滤产水罐连接的高压泵，在线高压泵输出口接保安过滤器，保安过滤器接一级反渗透膜，一级反渗透膜接二级反渗透膜，二级反渗透膜接蒸发结晶装置；保安过滤器为1-10微米的芯式或者袋式保安过滤器。
进一步，蒸发结晶装置由蒸发罐、结晶罐、离心分离设备及干燥设备组成，蒸发罐输入口接反渗透膜组件，蒸发罐输出口接结晶罐，结晶罐接离心分离设备，离心分离设备接干燥设备。
一种煤化工废水盐分提取设备，包括超滤进料罐、超滤膜组件、超滤产水罐、纳滤膜组件、纳滤产水罐、反渗透膜组件及蒸发结晶装置；超滤进料罐进料口接煤化工废水，在超滤进料罐中加入盐酸调酸，超滤进料罐出料口经高压泵接超滤膜组件入口，超滤膜组件出口接超滤产水罐；超滤产水罐经高压泵接纳滤膜组件入口，纳滤膜组件出口接纳滤产水罐；纳滤产水罐经高压泵接反渗透膜组件，反渗透膜组件接蒸发结晶装置。
进一步，超滤膜组件由保安过滤器和超滤膜组成，保安过滤器输入口接进料泵，保安过滤器输出口接超滤膜，超滤膜接超滤产水罐；保安过滤器为1-10微米的芯式或者袋式保安过滤器；超滤膜为耐污染的管式或平板膜组件，截留分子量为3-50万。
进一步，纳滤膜组件由在线高压泵、保安过滤器及纳滤膜组成，在线高压泵输入口接与超滤产水罐连接的高压泵，在线高压泵输出口接保安过滤器，保安过滤器接纳滤膜，纳滤膜产水出口接纳滤产水罐，浓水出口接生化系统或动力煤燃烧系统；纳滤膜为卷式结构，耐受压力为0-75bar，截留分子量为100-400Dalton；保安过滤器为1-10微米的芯式或者袋式保安过滤器。
进一步，反渗透膜组件由在线高压泵、保安过滤器、一级反渗透膜及二级反渗透膜组成，在线高压泵输入口接与纳滤产水罐连接的高压泵，在线高压泵输出口接保安过滤器，保安过滤器接一级反渗透膜，一级反渗透膜接二级反渗透膜，二级反渗透膜接蒸发结晶装置；保安过滤器为1-10微米的芯式或者袋式保安过滤器。
进一步，蒸发结晶装置由蒸发罐、结晶罐、离心分离设备及干燥设备组成，蒸发罐输入口接反渗透膜组件，蒸发罐输出口接结晶罐，结晶罐接离心分离设备，离心分离设备接干燥设备。
采用上述方案后，本发明利用纳滤膜分离一价盐和二价盐，产水中的二价盐折干物均低于工业盐二级标准，氯化钠纯度达到99.37%；本发明利用纳滤膜分盐性能，高效、快速地实现氯化钠盐分的提纯，处理每吨水运行时间可节省40%-60%。
本发明利用纳滤膜的分盐性能，成功的分离出95%以上的杂盐，将煤化工废水中的高价盐含量降低至1%以下，使混盐变成工业盐，实现资源化利用。
本发明采用反渗透膜组件组合形式，浓缩倍数达到5-8倍，淡水回收率达95%，浓水量大大减少。本发明运用反渗透组合设备对纳滤产水进一步浓缩，后期蒸发结晶运行能耗节约15%-25%，真正实现节能减排。
鉴于常规反渗透膜浓缩倍数低，一般为3左右，且煤化工废水排放量大等问题，本方法采用反渗透膜组件组合形式，浓缩倍数达到5-8倍，淡水回收率达95%，浓水量大大减少，成功将煤化工废水中混盐转变成工业盐。鉴于常规反渗透膜组件对于高浓缩废水耐压能力差，本方法采用反渗透膜组件组合形式，在75bar运行压力下，将反渗透浓水进行二次浓缩，使TDS达到13万以上。运用反渗透组合设备对纳滤产水进一步浓缩，后期蒸发结晶运行能耗节约15%-25%，真正实现节能减排。
同时，相较于现有技术而言，本发明具有占地小、投资省、运行成本低、出水水质高、操作简单、运行稳定的特点。
附图说明
图1为本发明的工艺流程图；
图2为本发明的结构示意图。
标号说明
进水泵10 进料泵20
高压泵30 生化系统或动力煤燃烧系统40
高压泵50
超滤进料罐1 超滤膜组件2
保安过滤器21 超滤膜22
超滤产水罐3 纳滤膜组件4
在线高压泵41 保安过滤器42
纳滤膜43 纳滤产水罐5
反渗透膜组件6 在线高压泵61
保安过滤器62 一级反渗透膜63
二级反渗透膜64 蒸发结晶装置7
蒸发罐71 结晶罐72
离心分离设备73 干燥设备74。
具体实施方式
以下结合附图及具体实施例对本发明做详细描述。
参阅图1及图2所示，本发明揭示的一种煤化工废水盐分提取方法，包括以下步骤：
一，将煤化工废水经进水泵10输入超滤进料罐1进行调酸，以1吨废水中投加2L质量浓度为35%的盐酸的比例进行调酸预处理，酸性煤化工废水经进料泵20输入超滤膜组件2预处理，产水进入超滤产水罐3，浓水回到超滤进料罐1中循环处理。
本发明对煤化工废水进行调酸预处理，以1吨废水中投加2L质量浓度为35%的盐酸的比例进行调酸预处理，防止硫酸盐结垢物质生产并析出悬浮性有机物，保护后期超滤膜。盐酸阻垢较加药除垢其投资成本节省50%-70%，带入的氯离子可经纳滤膜分离形成工业盐，氢离子经反渗透膜浓缩形成淡水。
本实施例中，超滤膜组件2由保安过滤器21和超滤膜22组成，保安过滤器21输入口接进料泵20，保安过滤器21输出口接超滤膜22，超滤膜22接超滤产水罐3；保安过滤器21为1-10微米的芯式或者袋式保安过滤器；超滤膜22为耐污染的管式或平板膜组件，截留分子量为3-50万。
二，储存在超滤产水罐3的料液经高压泵30输入纳滤膜组件4分盐处理，截留二价盐和TOC（有机污染物），透过氯化钠，得到含单价氯化钠盐为主的产水进入纳滤产水罐5，将氯化钠与二价盐和TOC，浓水回用于生化系统或动力煤燃烧系统40。
本实施例中，纳滤膜组件4由在线高压泵41、保安过滤器42及纳滤膜43组成，在线高压泵41输入口接与超滤产水罐3连接的高压泵30，在线高压泵41输出口接保安过滤器42，保安过滤器42接纳滤膜43，纳滤膜42产水出口接纳滤产水罐5，浓水出口接生化系统或动力煤燃烧系统40；纳滤膜43为卷式结构，耐受压力为0-75bar，截留分子量为100-400Dalton；保安过滤器41为1-10微米的芯式或者袋式保安过滤器。
纳滤膜43对氯化钠截留率为8.97%以下；硫酸根截留率为98%以上，钙离子截留率为90%以上，镁离子截留率为87%以上，TOC截留率为93%以上，即纳滤膜对高价盐总体截留效果为95%以上。纳滤产水的盐分组成中，氯化钠折干物比例不低于99%，硫酸盐、有机污染物等杂质折干物比例不高于1%。
三，储存在纳滤产水罐5中的料液经高压泵50输入反渗透膜组件6浓缩，减少后续处理水量，氯化钠盐为主的浓水经蒸发结晶装置7得到氯化钠工业盐，反渗透产水回用。
本实施例中，反渗透膜组件6由在线高压泵61、保安过滤器62、一级反渗透膜63及二级反渗透膜64组成，在线高压泵61输入口接与纳滤产水罐5连接的高压泵50，在线高压泵61输出口接保安过滤器62，保安过滤器62接一级反渗透膜63，一级反渗透膜63接二级反渗透膜64，二级反渗透膜64接蒸发结晶装置7；保安过滤器61为1-10微米的芯式或者袋式保安过滤器。反渗透膜为卷式结构、碟管式结构等结构组件任意结合的组合设备，耐受压力为0-75bar，其浓缩倍数优选于5-8倍之间。
在75bar运行压力下，反渗透组合设备能将浓缩后的纳滤浓水进行二次浓缩，使TDS达到13万以上。
蒸发结晶装置7由蒸发罐71、结晶罐72、离心分离设备73及干燥设备74组成，蒸发罐71输入口接反渗透膜组件6，蒸发罐71输出口接结晶罐72，结晶罐72接离心分离设备73，离心分离设备73接干燥设备74。
本发明对超滤进料罐1中的废水预调酸，使废水中的杂质形成悬浮物、大分子有机物等物质，提高超滤膜处理效果；2bar运行压力下，进行超滤膜预处理，提高了产水水质和后续纳滤膜分盐效果；本发明通过选择一种对高价盐的截留效果为95%以上，单价盐截留率为30%以下性能的纳滤膜，在15-50bar运行压力下进行过滤分盐处理，实现一价盐和高价盐的分离，得到杂盐含量低于1%的高纯度氯化钠产水，浓水则回到动力煤系统或生化系统；20-75bar运行压力下进行反渗透膜浓缩处理，保证高品质出水下，氯化钠产水浓缩倍数达5-8倍，得到的浓水则进入蒸发结晶器分离干燥出高纯度氯化钠工业盐，产水回用。
一，煤化工废水分盐实验数据结果如下：
水样类别 NaCl(%) SO42-(%) Ca2+(%) Mg2+(%) TOC (%)
原水 85.30 9.41 3.08 0.43 1.77
超滤产水 89.39 6.90 2.27 0.41 1.03
纳滤产水 99.37 0.19 0.30 0.05 0.09
纳滤浓水 61.56 24.66 7.77 1.83 4.17
纳滤截留率 8.97 98 90 87 93
反渗透截留率 83.89 99 98 92 -
二级工业盐指标 98 ≤0.9 ≤0.6 ≤0.6 -
二，煤化工废水反渗透浓缩实验数据结果：
运行温度 运行压力 平均通量 TDS 备注
℃ bar LMH mg/L
RO-RO-1 26-38 60 12 97843 前端
RO-RO-2 26-38 75 10.5 135180 后端
本发明还揭示一种煤化工废水盐分提取设备，包括超滤进料罐1、超滤膜组件2、超滤产水罐3、纳滤膜组件4、纳滤产水罐5、反渗透膜组件6及蒸发结晶装置7。
煤化工废水经进水泵10输入超滤进料罐1，在超滤进料罐1中加入盐酸调酸，超滤进料罐1出料口经高压泵20接超滤膜组件2入口，超滤膜组件2由保安过滤器21和超滤膜22组成，保安过滤器21输入口接进料泵20，保安过滤器21输出口接超滤膜22，超滤膜22接超滤产水罐3。
超滤产水罐3经高压泵30接纳滤膜组件4入口，纳滤膜组件4由在线高压泵41、保安过滤器42及纳滤膜43组成，在线高压泵41输入口接与超滤产水罐3连接的高压泵30，在线高压泵41输出口接保安过滤器42，保安过滤器42接纳滤膜43，纳滤膜42产水出口接纳滤产水罐5，浓水出口接生化系统或动力煤燃烧系统40。
纳滤产水罐5经高压泵50接反渗透膜组件6，反渗透膜组件6由在线高压泵61、保安过滤器62、一级反渗透膜63及二级反渗透膜64组成，在线高压泵61输入口接与纳滤产水罐5连接的高压泵50，在线高压泵61输出口接保安过滤器62，保安过滤器62接一级反渗透膜63，一级反渗透膜63接二级反渗透膜64，二级反渗透膜64接蒸发结晶装置7。
蒸发结晶装置7由蒸发罐71、结晶罐72、离心分离设备73及干燥设备74组成，蒸发罐71输入口接反渗透膜组件6，蒸发罐71输出口接结晶罐72，结晶罐72接离心分离设备73，离心分离设备73接干燥设备74。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非对本案设计的限制，凡依本案的设计关键所做的等同变化，均落入本案的保护范围。

Claims (4)

1.一种煤化工废水盐分提取方法，其特征在于，包括以下步骤：
一，将煤化工废水经进水泵输入超滤进料罐进行调酸，以1吨废水中投加2L质量浓度为35%的盐酸的比例进行调酸预处理，酸性煤化工废水经进料泵输入超滤膜组件预处理，产水进入超滤产水罐，浓水循环处理；超滤膜组件由保安过滤器和超滤膜组成，保安过滤器输入口接进料泵，保安过滤器输出口接超滤膜，超滤膜接超滤产水罐；保安过滤器为1-10微米的芯式或者袋式保安过滤器；超滤膜为耐污染的管式或平板膜组件，截留分子量为3-50万；
二，储存在超滤产水罐的料液经高压泵输入纳滤膜组件分盐处理，截留二价盐和TOC，透过氯化钠，得到含单价氯化钠盐为主的产水并进入纳滤产水罐，将氯化钠与二价盐和TOC分离；纳滤膜组件由在线高压泵、保安过滤器及纳滤膜组成，在线高压泵输入口接与超滤产水罐连接的高压泵，在线高压泵输出口接保安过滤器，保安过滤器接纳滤膜，纳滤膜产水出口接纳滤产水罐，浓水出口接生化系统或动力煤燃烧系统；纳滤膜为卷式结构，耐受压力为0-75bar，截留分子量为100-400Dalton；保安过滤器为1-10微米的芯式或者袋式保安过滤器；
三，储存在纳滤产水罐中的料液经高压泵输入反渗透膜组件浓缩，减少后续处理水量，氯化钠盐为主的浓水经蒸发结晶得到氯化钠工业盐，产水回用；反渗透膜组件由在线高压泵、保安过滤器、一级反渗透膜及二级反渗透膜组成，在线高压泵输入口接与纳滤产水罐连接的高压泵，在线高压泵输出口接保安过滤器，保安过滤器接一级反渗透膜，一级反渗透膜接二级反渗透膜，二级反渗透膜接蒸发结晶装置；保安过滤器为1-10微米的芯式或者袋式保安过滤器。
2.如权利要求1所述的一种煤化工废水盐分提取方法，其特征在于，蒸发结晶装置由蒸发罐、结晶罐、离心分离设备及干燥设备组成，蒸发罐输入口接反渗透膜组件，蒸发罐输出口接结晶罐，结晶罐接离心分离设备，离心分离设备接干燥设备。
3.一种煤化工废水盐分提取设备，其特征在于：包括超滤进料罐、超滤膜组件、超滤产水罐、纳滤膜组件、纳滤产水罐、反渗透膜组件及蒸发结晶装置；超滤进料罐进料口接煤化工废水，在超滤进料罐中加入盐酸调酸，超滤进料罐出料口经高压泵接超滤膜组件入口，超滤膜组件出口接超滤产水罐；超滤产水罐经高压泵接纳滤膜组件入口，纳滤膜组件出口接纳滤产水罐；纳滤产水罐经高压泵接反渗透膜组件，反渗透膜组件接蒸发结晶装置；
超滤膜组件由保安过滤器和超滤膜组成，保安过滤器输入口接进料泵，保安过滤器输出口接超滤膜，超滤膜接超滤产水罐；保安过滤器为1-10微米的芯式或者袋式保安过滤器；超滤膜为耐污染的管式或平板膜组件，截留分子量为3-50万；
纳滤膜组件由在线高压泵、保安过滤器及纳滤膜组成，在线高压泵输入口接与超滤产水罐连接的高压泵，在线高压泵输出口接保安过滤器，保安过滤器接纳滤膜，纳滤膜产水出口接纳滤产水罐，浓水出口接生化系统或动力煤燃烧系统；纳滤膜为卷式结构，耐受压力为0-75bar，截留分子量为100-400Dalton；保安过滤器为1-10微米的芯式或者袋式保安过滤器；
反渗透膜组件由在线高压泵、保安过滤器、一级反渗透膜及二级反渗透膜组成，在线高压泵输入口接与纳滤产水罐连接的高压泵，在线高压泵输出口接保安过滤器，保安过滤器接一级反渗透膜，一级反渗透膜接二级反渗透膜，二级反渗透膜接蒸发结晶装置；保安过滤器为1-10微米的芯式或者袋式保安过滤器。
4.如权利要求3所述的一种煤化工废水盐分提取设备，其特征在于：蒸发结晶装置由蒸发罐、结晶罐、离心分离设备及干燥设备组成，蒸发罐输入口接反渗透膜组件，蒸发罐输出口接结晶罐，结晶罐接离心分离设备，离心分离设备接干燥设备。
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