公布日：2023.10.20
申請日：2023.04.13
分類號：C02F9/00(2023.01)I;C01D3/14(2006.01)I;C01D3/06(2006.01)I;C01D5/00(2006.01)I;C01D5/16(2006.01)I;C02F1/22(2023.01)N;C02F1/04(2023.01)N;C02F1/
44(2023.01)N
摘要
本發明公開了的高含鹽高濃度有機物工業廢水近零排放系統及方法，包括冷凍結晶系統、細晶澄清分離系統、納濾分鹽系統、氯化鈉蒸發結晶系統、硫酸鈉蒸發結晶系統、混鹽結晶系統、熱熔系統、雜鹽干化系統。通過本發明工藝首先將水中大部分的硫酸根通過十水芒硝形式沉淀下來。這一部分細晶隨著溫度升高或反溶，增大貧硝液中的硫酸根含量，增大氯化鈉蒸發結晶系統運行難度。通過旋轉浸沒式超濾，能夠有效分離十水芒硝，并省去大量的超濾前預處理；旋轉浸沒式超濾產水進入納濾系統，能夠將貧硝液中的氯化鈉:硫酸鈉質量比拉大到100以上；混鹽結晶后的混鹽通過熱熔重新進行分鹽，極大限度的降低了雜鹽產出量。
權利要求書
1.高含鹽高濃度有機物工業廢水近零排放系統，其特征在于，包括冷凍結晶系統、細晶澄清分離系統、納濾分鹽系統、氯化鈉蒸發結晶系統、硫酸鈉蒸發結晶系統、混鹽結晶系統、熱熔系統、雜鹽干化系統；所述冷凍結晶系統出口與細晶澄清分離系統入口連接；所述細晶澄清分離系統設置了三個出口分別與納濾分鹽系統、硫酸鈉蒸發結晶系統和混鹽結晶系統入口相連；所述納濾分鹽出口設置了兩個出口，分別與氯化鈉蒸發結晶系統，混鹽結晶系統入口相連；所述硫酸鈉蒸發結晶系統出口與混鹽結晶系統入口相連；所述混鹽結晶系統設置了兩個出口，分別與熱熔系統和雜鹽干化系統相連；所述混鹽結晶系統產出混鹽在熱熔系統內反溶，最大限度回收水中的無機鹽資源；所述雜鹽干化系統出口連接雜鹽排出系統。
2.根據權利要求1所述的高含鹽高濃度有機物工業廢水近零排放系統，其特征在于，所述冷凍結晶系統中冷凍結晶器內溫度控制在-5～5℃。
3.根據權利要求1所述的高含鹽高濃度有機物工業廢水近零排放系統，其特征在于，所述細晶澄清分離系統包括細晶澄清分離罐，所述細晶澄清分離罐為錐底，細晶澄清分離罐中上部內置了旋轉浸沒式超濾結構，細晶澄清分離罐錐底設置了芒硝外排口，細晶澄清分離罐上、中、下設置了三個排污口，細晶澄清分離罐內溫度控制在-5～5℃。
4.根據權利要求3所述的高含鹽高濃度有機物工業廢水近零排放系統，其特征在于，所述旋轉浸沒式超濾孔徑設置在50～200nm之間，轉速設置在50～200rpm。
5.根據權利要求1所述的高含鹽高濃度有機物工業廢水近零排放系統，其特征在于，所述納濾系統包括冷凍納濾進水罐、納濾進水泵、納濾進料泵、納濾膜、納濾產水罐、納濾濃水灌、納濾產水泵、納濾濃水泵；所述納濾系統孔徑選擇在0.6～1.2nm之間，所述旋轉浸沒式超濾結構與納濾系統耦合成一個旋轉浸沒式納濾。
6.根據權利要求1所述的高含鹽高濃度有機物工業廢水近零排放系統，其特征在于，所述熱熔系統包括熱熔罐、飽和溶液輸送泵。
7.高含鹽高濃度有機物工業廢水近零排放的方法，其特征在于，具體操作步驟如下：將冷凍原料罐中TDS＞250g/L、COD≥1000mg/L的高含鹽高濃度有機物工業廢水通過冷凍進料泵，經由預冷器換熱進入冷凍結晶器的循環管道，冷凍結晶下段的十水芒硝通過冷凍稠厚進料泵依次進入冷凍稠厚器、冷凍離心分離機得到含水率≤5％的十水芒硝，這一部分芒硝進入硫酸鈉蒸發結晶系統；冷凍稠厚器和冷凍離心分離機分離出來的液體進入冷凍母液罐，后通過冷凍母液泵返回冷凍原料罐；冷凍結晶器的上清液經溢流進入細晶澄清分離系統；冷凍結晶器內物料經冷凍循環泵及其管道，在冷凍換熱器內不斷換熱制冷；細晶澄清分離系統的原水來自冷凍結晶系統的上清液溢流細晶澄清分離罐的入口管線通入到細晶澄清分離罐底部，在細晶澄清分離罐的停留時間大于1小時，細晶澄清分離罐設置了三個排污口，分別位于旋轉浸沒式超濾上方、下方、細晶澄清分離罐下方，排污口連接混鹽結晶系統；細晶澄清分離罐內放置旋轉浸沒式超濾，超濾反洗時通過機械提取出來，放置到硫酸鈉蒸發結晶系統內的原料罐，待旋轉浸沒式超濾表面攔截的十水芒硝細晶全部返溶再放置回細晶澄清分離罐，旋轉浸沒式超濾產水連接納濾系統；細晶澄清分離罐底部設置含固液外排口，含固液外排口連接硫酸鈉蒸發結晶系統；納濾產水進入氯化鈉蒸發結晶系統，納濾濃水進入硫酸鈉蒸發結晶系統；硫酸鈉蒸發結晶系統的進口有兩個，一個是冷凍結晶的十水芒硝、一個是細晶澄清分離系統的含固液，硫酸鈉蒸發結晶系統原料罐兼顧溶解旋轉浸沒式超濾表面的十水芒硝細晶，硫酸鈉蒸發結晶母液送至混鹽結晶入口；氯化鈉蒸發結晶進水來自納濾產水，氯化鈉蒸發結晶母液送至混鹽結晶入口；混鹽結晶入口有四個，一個是細晶澄清分離系統的排污水、一個是納濾濃水、一個是硫酸鈉蒸發結晶母液、一個是氯化鈉蒸發結晶母液；混鹽結晶產生的混鹽送至熱熔系統，混鹽結晶母液送至雜鹽干化系統；所述熱熔系統將混鹽結晶產生的混鹽進行熱熔處理侯返回到冷凍結晶系統，雜鹽干化系統進水來自混鹽結晶系統母液，所述混鹽結晶系統內COD控制在2000mg/L以內。
8.根據權利要求7所述的高含鹽高濃度有機物工業廢水近零排放的方法，其特征在于，所述雜鹽干化系統選用真空滾筒干燥器。
發明內容
本發明的目的是提供一種高含鹽高濃度有機物工業廢水近零排放系統，解決了現有工藝處理成本高、冷凍結晶分鹽效果差、雜鹽量多等問題。
本發明的目的還在于提供一種高含鹽高濃度有機物工業廢水近零排放方法。
本發明所采用的第一種技術方案是，高含鹽高濃度有機物工業廢水近零排放系統，包括冷凍結晶系統、細晶澄清分離系統、納濾分鹽系統、氯化鈉蒸發結晶系統、硫酸鈉蒸發結晶系統、混鹽結晶系統、熱熔系統、雜鹽干化系統；冷凍結晶系統出口與細晶澄清分離系統入口連接；細晶澄清分離系統設置了三個出口分別與納濾分鹽系統、硫酸鈉蒸發結晶系統和混鹽結晶系統入口相連；納濾分鹽出口設置了兩個出口，分別與氯化鈉蒸發結晶系統，混鹽結晶系統入口相連；硫酸鈉蒸發結晶系統出口與混鹽結晶系統入口相連；混鹽結晶系統設置了兩個出口，分別與熱熔系統和雜鹽干化系統相連；混鹽結晶系統產出混鹽在熱熔系統內反溶，最大限度回收水中的無機鹽資源；雜鹽干化系統出口連接雜鹽排出系統。
本發明的特點還在于，
優選地，旋轉浸沒式超濾孔徑設置在50～200nm之間，其余范圍孔徑的超濾膜也在本專利保護范圍之內。
優選地，所述納濾系統包括冷凍納濾進水罐、納濾進水泵、納濾進料泵、納濾膜、納濾產水罐、納濾濃水灌、納濾產水泵、納濾濃水泵；
優選地，納濾系統孔徑選擇在0.6～1.2nm之間，其余范圍孔徑的納濾膜也在本專利保護范圍之內，所述旋轉浸沒式超濾與納濾系統耦合成一個旋轉浸沒式納濾、其余浸沒式過濾器后耦合超濾、納濾系統也在本專利保護范圍之內。
優選地，所述熱熔系統包括熱熔罐、飽和溶液輸送泵。
本發明所采用的第二種技術方案是，高含鹽高濃度有機物工業廢水近零排放方法，將冷凍原料罐中TDS＞250g/L、COD≥1000mg/L的高含鹽高濃度有機物工業廢水通過冷凍進料泵，經由預冷器換熱進入冷凍結晶器的循環管道，冷凍結晶下段的十水芒硝通過冷凍稠厚進料泵依次進入冷凍稠厚器、冷凍離心分離機得到含水率≤5％的十水芒硝，這一部分芒硝進入硫酸鈉蒸發結晶系統；冷凍稠厚器和冷凍離心分離機分離出來的液體進入冷凍母液罐，后通過冷凍母液泵返回冷凍原料罐；冷凍結晶器的上清液經溢流進入細晶澄清分離系統；冷凍結晶器內物料經冷凍循環泵及其管道，在冷凍換熱器內不斷換熱制冷；
細晶澄清分離系統的原水來自冷凍結晶系統的上清液溢流至細晶澄清分離罐的入口管線通入到細晶澄清分離罐底部，在細晶澄清分離罐的停留時間大于1小時，細晶澄清分離罐設置了三個排污口，分別位于旋轉浸沒式超濾上方、下方、細晶澄清分離罐下方，排污口連接混鹽結晶系統；細晶澄清分離罐內放置旋轉浸沒式超濾，超濾反洗時通過機械提取出來，放置到硫酸鈉蒸發結晶系統內的原料罐，待旋轉浸沒式超濾表面攔截的十水芒硝細晶全部返溶再放置回細晶澄清分離罐，旋轉浸沒式超濾產水連接納濾系統；細晶澄清分離罐底部設置含固液外排口，含固液外排口連接硫酸鈉蒸發結晶系統；
優選地，旋轉浸沒式超濾具有設置為旋轉形式，避免結晶鹽短時間內在旋轉浸沒式超濾膜表面形成結晶鹽致密層。
優選地，旋轉浸沒式超濾轉速為50～200rpm；
納濾產水進入氯化鈉蒸發結晶系統，納濾濃水進入混鹽結晶系統；硫酸鈉蒸發結晶系統的進口有兩個，一個是冷凍結晶的十水芒硝、一個是細晶澄清分離系統的含固液，硫酸鈉蒸發結晶系統原料罐兼顧溶解旋轉浸沒式超濾表面的十水芒硝細晶，硫酸鈉蒸發結晶母液送至混鹽結晶入口；
氯化鈉蒸發結晶進水來自納濾產水，氯化鈉蒸發結晶母液送至混鹽結晶入口；混鹽結晶入口有四個，一個是細晶澄清分離系統的排污水、一個是納濾濃水、一個是硫酸鈉蒸發結晶母液、一個是氯化鈉蒸發結晶母液；混鹽結晶產生的混鹽送至熱熔系統，混鹽結晶母液送至雜鹽干化系統；所述熱熔系統將混鹽結晶產生的混鹽進行熱熔處理侯返回到冷凍結晶系統，雜鹽干化系統進水來自混鹽結晶系統母液，所述混鹽結晶系統內COD控制在2000mg/L以內。
本發明的高鹽廢水零排放蒸發結晶鹽分質方法分離出的硫酸鈉及商業鹽作為工業可回收原料加以利用，重復利用水資源，達到工業廢水低成本零排放，防止污水排放對環境造成的不利影響。本發明專利工藝產出硫酸鈉可穩定滿足GB/T6009-2014工業無水硫酸鈉Ⅰ類一等品要求，氯化鈉可穩定滿足GB/T5462-2015工業干鹽一級品要求，雜鹽量較先運行工藝系統減少2％的問題。
因此，本發明結合納濾分鹽和冷凍結晶分鹽兩者優點，提出了高含鹽(TDS＞250g/L)，高濃度有機物工業廢水先經過冷凍結晶系統，將十水芒硝冷凍結晶出來，貧硝液進入細晶澄清分離罐，通過細晶澄清分離罐內的旋轉浸沒式超濾，攔截十水硫酸鈉細晶和COD，旋轉浸沒式超濾產水進水納濾系統，納濾產水送至氯化鈉蒸發結晶系統，得到合格的氯化鈉溶液。
本發明的有益效果是：
本發明工藝采用的細晶澄清分離罐內的旋轉浸沒式超濾具有抗污染、低溫度穩定運行、分離十水芒硝細晶等功能。通過本發明工藝首先將水中大部分的硫酸根通過十水芒硝形式沉淀下來。在低溫環境，尤其是-5～0℃之間，冷凍結晶會不可避免的產生一定量的細晶，這一部分細晶直徑通常＜50um，難以通過旋流器、稠厚器和離心分離機等固液分離設備分離，也難以直接進入普通超濾膜/納濾膜。這一部分細晶隨著溫度升高或反溶，增大貧硝液中的硫酸根含量，增大氯化鈉蒸發結晶系統運行難度。通過本發明專利特有的旋轉浸沒式超濾，能夠有效分離十水芒硝，減緩結晶鹽在旋轉浸沒式超濾表面形成致密層速度，并省去大量的超濾前預處理；旋轉浸沒式超濾產水進入納濾系統，能夠將貧硝液中的氯化鈉:硫酸鈉質量比拉大到100以上，保障氯化鈉蒸發結晶系統副產鹽滿足GB/T5462-2015所述的標準；混鹽結晶后的混鹽通過熱熔重新進行分鹽，極大限度的降低了雜鹽產出量。
（發明人：趙澤盟;邴喆;孫朋;孟陸;韓新陽）
