本實用新型屬于資源再利用技術領域,具體涉及一種綜合處理化工濃鹽水系統(tǒng)。
背景技術:
隨著我國經濟的快速發(fā)展,固體廢物的產量也呈現不斷增多的趨勢,固體廢物污染對環(huán)境和人體的危害性決不容忽視,它直接影響到人們的生活,嚴重影響環(huán)境和人體健康。
受水資源和環(huán)境問題的雙重壓力,國內煤化工或石油化工項目陸續(xù)建造廢水零排放處理裝置。廢水經膜濃縮預處理后濃縮得到的高濃鹽水,經過蒸發(fā)結晶系統(tǒng)得到固體雜鹽。然而固體雜鹽以氯化鈉和硫酸鈉為主,而且由生化廢水濃縮后所得的高濃鹽水蒸發(fā)結晶后產生的固體雜鹽被定性為危險廢棄物,國家環(huán)保部門要求嚴格管控。
高含鹽廢水是指總含鹽質量分數至少1%的廢水,其來源廣泛,主要集中在電力、煉油、化工、冶金、造紙、農藥等行業(yè)。其中,煤化工高濃鹽廢水主要來源生產過程中的煤氣洗滌廢水、循環(huán)水系統(tǒng)排水、化學水站排水等,其特點是含鹽量高,多為Cl-、SO42-、Na+等物質,污染物以總含鹽量(TDS)為主,此高鹽廢水的密度大,活性污泥易上浮流失,嚴重影響生物處理系統(tǒng)的凈化效果。
目前,各行各業(yè)對廢水排放水質的要求越來越高,各國政府對環(huán)境保護、能源消耗等要求也越來越嚴格。2005年頒布的《中國節(jié)水技術政策大綱》中明確指出發(fā)展外排廢水回用和“零排放”技術。隨著2015年《新環(huán)保法》、《水十條》等環(huán)保政策的陸續(xù)出臺,國家對廢水處理等環(huán)保要求愈發(fā)嚴格;以及結合2015年國內多家煤化工項目環(huán)評報告審查結果得知,煤化工項目環(huán)評報告中不承諾實現廢水零排放將不予給予受理和審批。因此,在生產符合要求的高質量工藝用水的同時,如何將大量的污水做到分級處理、梯級利用,最終做到煤化工高濃鹽水的徹底零排放和結晶鹽的資源化利用,該問題已是阻礙國內煤化工健康發(fā)展的瓶頸,尋找一種可行的煤化工高濃鹽水零排放和結晶鹽資源化利用技術已迫在眉睫。
目前,國內現階段固廢雜鹽處理方式主要為填埋,此處理方式處置費用高,占用大量土地資源,并可能造成地下水及土壤的污染。這種方式無法達到真正意義上的廢水零排放。
由于排出的雜鹽主要成分為NaCl和Na2SO4,可以通過一些可行性的化學工藝來實現渣鹽資源化的再利用。如何把危廢雜鹽資源化利用而轉變成具有高附加值相關鹽化工產品將是實現企業(yè)零排放的最終目標,也是化工廢水處理系統(tǒng)達到真正意義上的零排放。同時實現危廢雜鹽的資源化利用,將危廢雜鹽變廢為寶,是符合國家和地方政府的產業(yè)、技術、經濟及環(huán)境政策,也是推動危險廢物資源綜合利用的必然要求。
小蘇打是一種重要的化工原料,可直接作為制藥工業(yè)的原料,用于治療胃酸過多,還可以用于電影制片、鞣革、選礦、冶煉、金屬熱處理,以及用于纖維、橡膠工業(yè)等。目前,常用氯化鈉、氨、二氧化碳反應,在生產小蘇打的同時聯產氯化鈉,該工藝路線在我國應用廣泛,但對設備防腐要求高,設備建設投資費用高。
硫酸銨主要用作肥料,適用于各種土壤和作物。還可用于紡織、皮革、醫(yī)藥等方面。生物學上的用途也很多,多用于蛋白純化工藝方面。
技術實現要素:
為了克服現有技術的不足,本實用新型提供了一種綜合處理化工濃鹽水系統(tǒng),該系統(tǒng)通過納濾膜分離化工濃鹽水得到氯化鈉溶液和硫酸鈉溶液,硫酸鈉溶液隨后經過冷法凍硝提純后與氨水和二氧化碳氣體反應制備小蘇打和硫酸銨產品。該系統(tǒng)既解決了化工濃鹽水難以處理的問題,又實現了濃鹽水中鹽分的回收利用,滿足可持續(xù)發(fā)展的要求,符合綠色環(huán)保理念。
本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案是:
一種綜合處理化工濃鹽水系統(tǒng),該系統(tǒng)包括膜分離工段、液體鹽蒸發(fā)濃縮工段、制小蘇打工段、硫酸鈉與硫酸銨分質結晶工段;高濃鹽水首先進行預處理除硬后通入膜分離工段分離得到氯化鈉產水和硫酸鈉濃水,將氯化鈉產水濃縮后進入液體鹽蒸發(fā)濃縮工段,得到高濃氯化鈉液體鹽作為離子交換樹脂再生劑,將硫酸鈉濃水引入制小蘇打工段制備小蘇打,將制小蘇打工段過程中產生的濾液經過硫酸鈉與硫酸銨分質結晶工段進行分質結晶,制備得到硫酸銨產品。
所述的膜分離工段包括通過管道依次連接的一級納濾膜、二級納濾膜和反滲透膜,設置兩級納濾膜,實現濃水中的硫酸鈉和氯化鈉較好的分離,設置反滲透膜,對氯化鈉產水進一步濃縮,產出水廠區(qū)回用,濃縮液進入氯化鈉蒸發(fā)濃縮裝置;所述的液體鹽蒸發(fā)濃縮工段包括通過管道依次連接的濃鹽水儲罐、氯化鈉蒸發(fā)濃縮裝置和液體鹽儲罐,濃鹽水儲罐用于儲存濃縮后的氯化鈉濃鹽水,常壓,儲存水溫度在20-35℃,氯化鈉蒸發(fā)濃縮裝置對氯化鈉濃鹽水進行蒸發(fā)和濃縮;所述的制小蘇打工段包括通過管道依次連接的結晶器、濃硝水儲罐、反應釜、碳酸氫鈉過濾器、碳酸氫鈉干燥器和碳酸氫鈉自動包裝機;結晶器帶有冷卻循環(huán)水裝置,對硫酸鈉進行冷卻濃縮結晶,濃硝水儲罐自然降溫結晶生成鹽漿,反應釜中將氨水和二氧化碳通入與濃硝水進行反應,碳酸氫鈉過濾器中將反應出碳酸氫鈉晶漿洗滌過濾,得到純凈的碳酸氫鈉晶體;所述的硫酸鈉與硫酸銨分質結晶工段包括通過管道依次連接的第一混合液儲罐、一次蒸發(fā)濃縮裝置、一次60℃過濾器、25℃過濾器、第二混合液儲罐、二次蒸發(fā)濃縮裝置、二次60℃過濾器、硫酸銨干燥器和硫酸銨自動包裝機,通過設置兩次蒸發(fā)濃縮,兩次60℃過濾和一次25℃過濾,能較好的實現硫酸鈉與硫酸銨的分質結晶。
所述的一級納濾膜和二級納濾膜的硫酸鈉濃水出口連接至結晶器,所述的反滲透膜的濃鹽水出口連接濃鹽水儲罐,所述的碳酸氫鈉過濾器的濾液出口連接第一混合液儲罐,所述的一次60℃過濾器和二次60℃過濾器的排硫酸鈉出口管道連接至濃硝水儲罐,實現整個系統(tǒng)連接,充分使用系統(tǒng)中各個部分中的產物,實現整個生產過程中廢渣較低的排放量,將環(huán)境污染的程度降到最低。
所述的氯化鈉蒸發(fā)濃縮裝置包括循環(huán)泵、換熱器、蒸發(fā)室、結晶分離室、蒸汽壓縮機和冷凝水儲槽;循環(huán)泵出口連接換熱器管程入口,換熱器管程出口連接蒸發(fā)室的入料口,蒸發(fā)室頂部連通蒸汽壓縮機的入口,蒸發(fā)室的內部設置有抽真空系統(tǒng),蒸發(fā)室底部的出口與結晶分離室連通,結晶分離室底部設置有出料口;蒸汽壓縮機的出口連通換熱器的殼程入口,換熱器的殼程出口通過疏水器連通冷凝水儲槽;待濃縮處理的氯化鈉溶液通過循環(huán)泵打入換熱器的管程,在換熱器內與殼程內的蒸汽換熱以提高溫度,升溫后的氯化鈉溶液噴入蒸發(fā)室內。在蒸發(fā)室中一部分水以蒸汽形式逸出蒸發(fā)室的頂部出口,另一部分濃度提高的氯化鈉溶液由蒸發(fā)室的底部出口進入結晶分離室,在結晶分離室內溫度降低,有部分氯化鈉結晶析出,這部分結晶析出的氯化鈉通過結晶分離室的底部出料口排放。該裝置還利用和回收逸出蒸發(fā)室的頂部出口的蒸汽,將該部分蒸汽通過蒸汽壓縮機進行壓縮升溫,而后進入換熱器的殼程用于加熱氯化鈉溶液。與傳統(tǒng)蒸發(fā)濃縮裝置相比能耗低,通過蒸汽重復利用降低運行成本,減少環(huán)境污染,通過配套的控制系統(tǒng)可實現全自動操作,連續(xù)運行,安全可靠。
所述的結晶器包括閃蒸筒體,閃蒸筒體的側壁上設有壓力傳感器,閃蒸筒體的頂部設置有封頭,閃蒸筒體的側壁設置有進料管,閃蒸筒體的下部設置有錐體;封頭上設置有開口向上的氣體出料管,錐體的斜坡段上設置有出液管,錐體的下方連接有存鹽段,存鹽段的外表面設置有冷卻盤管,該結晶器設置了存鹽段來對結晶出來的固體顆粒進行存儲,并通過冷卻盤管來對流下的液體進行冷卻,通過調節(jié)液體的溫度,來控制液體的溶解率,避免結晶得到的固體顆粒再次溶解的問題。
優(yōu)選的,所述的處理系統(tǒng)中碳酸氫鈉干燥器和硫酸銨干燥器的出風口均通過管道連接旋風除塵器,旋風除塵器的出風口連接引風機,通過旋風除塵器將干燥器干燥過程中產生的塵土進一步的去除,避免對環(huán)境造成污染。
采用上述處理系統(tǒng)綜合處理化工濃鹽水包括以下步驟:
1)膜分離:將工廠中排出的濃鹽水經過一級納濾膜和二級納濾膜將硫酸鈉和氯化鈉分離,硫酸鈉濃水進入到結晶器中,氯化鈉產水通過反滲透膜進一步濃縮,產出水廠區(qū)回用,濃縮液進入濃鹽水儲罐,氯化鈉產水用膜濃縮方法,減少了蒸發(fā)結晶的處理水量,節(jié)省了能耗;
2)液體鹽蒸發(fā)濃縮:將濃鹽水儲罐中的氯化鈉濃縮液通入氯化鈉蒸發(fā)濃縮裝置中加熱,加熱后的料液再進行蒸發(fā)濃縮;
3)制小蘇打:將步驟1)中產生的硫酸鈉濃水在結晶器中冷卻結晶,得到硫酸鈉鹽漿,將硫酸鈉鹽漿經過飽和硫酸鈉淘洗后儲存于濃硝水儲罐中自然降溫形成鹽漿,濃硝水儲罐臨時貯存冷凍結晶出來的硫酸鈉晶漿(硝漿),同時調節(jié)送至反應釜的硝漿的量。鹽漿泵送至反應釜中作為原料,在反應釜中通入氨氣和二氧化碳,控制反應溫度、反應時間及轉速,充分反應后得到碳酸氫鈉晶漿,將碳酸氫鈉晶漿通過碳酸氫鈉過濾器進行洗滌過濾,得到純凈的碳酸氫鈉晶體和濾液,碳酸氫鈉晶體由過濾器底部通入至碳酸氫鈉干燥器中干燥,再送入碳酸氫鈉自動包裝機進行包裝;
4)第一次蒸發(fā)濃縮:將步驟3)中產生的濾液泵送至第一混合液儲罐存儲,將第一混合液儲罐中的濾液泵送至一次蒸發(fā)濃縮裝置中的循環(huán)管中,由循環(huán)泵將料液打入至加熱室中加熱,加熱后的料液在蒸發(fā)室進行蒸發(fā)濃縮得到蒸發(fā)濃縮液,蒸發(fā)濃縮反應釜中的殘液,將未反應完全的硫酸鈉和硫酸銨分離;
5)兩次冷凝過濾:將步驟4)得到的蒸發(fā)濃縮液在60℃過濾器中冷卻降溫至60℃過濾,得到硫酸鈉晶體和濾液,硫酸鈉晶體返回步驟3)中的反應釜中再次參與反應,濾液在25℃過濾器中冷卻降溫至25℃再次過濾,得到濾除的鹽和濾液,濾除的鹽返回一次蒸發(fā)濃縮裝置再次蒸發(fā)濃縮;將殘液中的硫酸鈉和硫酸銨分離,殘余硫酸鈉重新利用;
6)第二次蒸發(fā)濃縮:將步驟5)中25℃過濾器過濾得到的濾液進入二次蒸發(fā)濃縮裝置中的循環(huán)管中,由循環(huán)泵將料液打入至加熱室中加熱,加熱后的料液在蒸發(fā)室進行蒸發(fā)濃縮得到蒸發(fā)濃縮液,蒸發(fā)濃縮液進入到二次60℃過濾器冷卻降溫至60℃時過濾,得到硫酸鈉晶體和硫酸銨濾液,進一步提純硫酸銨,硫酸鈉晶體返回步驟3)中的反應釜中再次參與反應,提純后的硫酸銨濾液通至硫酸銨干燥器中干燥,再送入硫酸銨自動包裝機中進行包裝。
本實用新型的優(yōu)點是:本實用新型方解決了化工濃鹽水的難處理的問題,實現了濃鹽水中鹽分的回收利用,且無廢液排出,滿足可持續(xù)發(fā)展要求。同時,該系統(tǒng)中氯化鈉蒸發(fā)濃縮裝置的能耗較低,通過蒸汽重復利用降低運行成本,減少環(huán)境污染,通過配套的控制系統(tǒng)可實現全自動操作,連續(xù)運行,安全可靠,且該結晶器結晶的效率高,方便實用。并且,與食鹽法制取小蘇打相比,利用此法可以降低設備的防腐要求,節(jié)省制小蘇打的工程投資,副產的硫酸銨的價值也高于氯化銨,在經濟效益上有明顯優(yōu)勢。
附圖說明
圖1為本實用新型結構簡圖;
圖2為本實用新型氯化鈉蒸發(fā)濃縮裝置的結構示意圖;
圖3為本實用新型結晶器的結構示意圖。
具體實施方式
下面將結合附圖對本實用新型作進一步的說明:
一種綜合處理化工濃鹽水系統(tǒng),該系統(tǒng)包括膜分離工段、液體鹽蒸發(fā)濃縮工段、制小蘇打工段、硫酸鈉與硫酸銨分質結晶工段;高濃鹽水首先進行預處理除硬后通入膜分離工段分離得到氯化鈉產水和硫酸鈉濃水,將氯化鈉產水濃縮后進入液體鹽蒸發(fā)濃縮工段,得到高濃氯化鈉液體鹽作為離子交換樹脂再生劑,將硫酸鈉濃水引入制小蘇打工段制備小蘇打,將制小蘇打工段過程中產生的濾液經過硫酸鈉與硫酸銨分質結晶工段進行分質結晶,制備得到硫酸銨產品。
所述的膜分離工段包括通過管道依次連接的一級納濾膜10、二級納濾膜11和反滲透膜12;所述的液體鹽蒸發(fā)濃縮工段包括通過管道依次連接的濃鹽水儲罐13、氯化鈉蒸發(fā)濃縮裝置14和液體鹽儲罐15;所述的制小蘇打工段包括通過管道依次連接的結晶器16、濃硝水儲罐17、反應釜18、碳酸氫鈉過濾器19、碳酸氫鈉干燥器20和碳酸氫鈉自動包裝機21;所述的硫酸鈉與硫酸銨分質結晶工段包括通過管道依次連接的第一混合液儲罐22、一次蒸發(fā)濃縮裝置23、一次60℃過濾器24、25℃過濾器25、第二混合液儲罐26、二次蒸發(fā)濃縮裝置27、二次60℃過濾器28、硫酸銨干燥器29和硫酸銨自動包裝機30。
為了實現整個系統(tǒng)連接,充分使用系統(tǒng)中各個部分中的產物,實現整個生產過程中廢渣較低的排放量,將環(huán)境污染的程度降到最低,所述的一級納濾膜10和二級納濾膜11的硫酸鈉濃水出口連接至結晶器16,所述的反滲透膜12的濃鹽水出口連接濃鹽水儲罐13,所述的碳酸氫鈉過濾器19的濾液出口連接第一混合液儲罐22,所述的一次60℃過濾器24和二次60℃過濾器28的排硫酸鈉出口管道連接至濃硝水儲罐17。
為了降低能耗,通過蒸汽重復利用降低運行成本,減少環(huán)境污染,通過配套的控制系統(tǒng)可實現全自動操作,連續(xù)運行,安全可靠,所述的氯化鈉蒸發(fā)濃縮裝置14包括循環(huán)泵31、換熱器32、蒸發(fā)室33、結晶分離室34、蒸汽壓縮機35和冷凝水儲槽36;循環(huán)泵31出口連接換熱器32管程入口,換熱器32管程出口連接蒸發(fā)室33的入料口,蒸發(fā)室33頂部連通蒸汽壓縮機35的入口,蒸發(fā)室33的內部設置有抽真空系統(tǒng)37,蒸發(fā)室33底部的出口與結晶分離室34連通,結晶分離室34底部設置有出料口;蒸汽壓縮機35的出口連通換熱器32的殼程入口,換熱器32的殼程出口通過疏水器47連通冷凝水儲槽36。
為了提高結晶的效率,方便實用,所述的結晶器16包括閃蒸筒體38,閃蒸筒體38的側壁上設有壓力傳感器39,閃蒸筒體38的頂部設置有封頭40,閃蒸筒體38的側壁設置有進料管41,閃蒸筒體38的下部設置有錐體42;封頭40上設置有開口向上的氣體出料管43,錐體42的斜坡段上設置有出液管44,錐體42的下方連接有存鹽段45,存鹽段45的外表面設置有冷卻盤管46。
為了避免對環(huán)境造成污染,所述的碳酸氫鈉干燥器20和硫酸銨干燥器29的出風口均通過管道連接旋風除塵器,旋風除塵器的出風口連接引風機。
最后應說明的是:顯然,上述實施例僅僅是為清楚地說明本實用新型所作的舉例,而并非對實施方式的限定。對于所屬領域的普通技術人員來說,在上述說明的基礎上還可以做出其它不同形式的變化或變動。這里無需也無法對所有的實施方式予以窮舉。而由此所引申出的顯而易見的變化或變動仍處于本實用新型的保護范圍之中。