銘盛環(huán)境——工業(yè)污水，工業(yè)廢水處理專家，提供污水處理解決方案

　　近年來(lái)超濾、納濾、反滲透等膜技術(shù)普遍應(yīng)用于煤化工廢水處置范疇，反滲透膜濾清液回用于生產(chǎn)，而膜濾濃縮液屬于高鹽廢水，通常采用蒸發(fā)結(jié)晶工藝處置，整體構(gòu)建零排放系統(tǒng)以應(yīng)對(duì)區(qū)域性水資源短缺問(wèn)題口切。但煤化工廢水水質(zhì)較為復(fù)雜，蒸發(fā)獲取的結(jié)晶鹽為雜鹽，其含有大量重金屬及高分子有機(jī)物，作為危廢處置代價(jià)較高。因而，結(jié)晶鹽資源化成為近期重要的研討課題。大多數(shù)煤化工工業(yè)廢水處理項(xiàng)目以納濾膜法分鹽分離鹽硝聯(lián)產(chǎn)熱法分鹽工藝對(duì)高鹽廢水實(shí)施資源化處置，其中納濾對(duì)一二價(jià)鹽實(shí)施別離，將氯化鈉和硫酸鈉別離后蒸發(fā)結(jié)晶。但局部項(xiàng)目的廢水含有氯化鈉、硝酸鈉、硫酸鈉3種鹽分，氯化鈉和硝酸鈉都是一價(jià)鹽難以采用納濾膜法別離，分鹽艱難。本文針對(duì)該種廢水的復(fù)雜性，采用膜法分鹽與熱法分鹽相分離的方式實(shí)施綜合處置，完成了分質(zhì)結(jié)晶回收3種結(jié)晶鹽，處理了該股廢水的處置難題

　　一、工程概略

　　內(nèi)蒙某煤化工企業(yè)在生產(chǎn)過(guò)程中排放大量高鹽廢水，設(shè)計(jì)采用高級(jí)氧化+化學(xué)軟化+多介質(zhì)過(guò)濾+超濾+低壓反滲透實(shí)施處置，低壓反滲透清液回用于生產(chǎn)，反滲透濃縮液采用納濾實(shí)施分鹽。其中，納濾清液主要含有氯化鈉和硝酸鈉，納濾濃縮液含有氯化鈉、硝酸鈉和硫酸鈉3種鹽分。納濾清液及濃液再分別用120?160bar的高壓反滲透實(shí)施高倍濃縮，濃縮液分別實(shí)施熱法分質(zhì)結(jié)晶。蒸發(fā)系統(tǒng)進(jìn)水水質(zhì)情況見(jiàn)表1。

　　納濾濃液高倍濃縮液蒸發(fā)段設(shè)計(jì)處置水量10t/h，廢水TDS8.5%，氯化鈉3%，硫酸鈉5%，硝酸鈉0.5%。設(shè)計(jì)采用MVR蒸發(fā)+分質(zhì)結(jié)晶處置，分別獲取氯化鈉(94.5%)、硫酸鈉(98%)、硝酸鈉結(jié)晶鹽(90%)。由于廢水COD較高，需思索在蒸發(fā)行進(jìn)一步降低COD，避免有機(jī)物影響結(jié)晶。

　　納濾清液高倍濃縮液蒸發(fā)段設(shè)計(jì)的處置水量為15t/h，廢水TDS6.8%，氯化鈉5.4%，硫酸鈉0.1%，硝酸鈉1.3%。設(shè)計(jì)采用MVR蒸發(fā)+分質(zhì)結(jié)晶處置，分別獲取氯化鈉(94.5%)、硫酸鈉(98%)、硝酸鈉(90%)結(jié)晶鹽。

　　二、蒸發(fā)分質(zhì)結(jié)晶原理

　　本項(xiàng)目蒸發(fā)主要物料為氯化鈉、硫酸、硝酸鈉混合廢水，不同溫度下的3種鹽分溶解度如圖1。從圖1中能夠看出，隨溫度升高，氯化鈉溶解度變化不大，硝酸鈉溶解度不斷升高至63%以上;硫酸鈉溶解度不時(shí)上升，但溫度超越40℃，其溶解度穩(wěn)定在30%左右，并且有所降落。由此可知，氯化鈉和硫酸鈉合適采用熱法結(jié)晶別離，硝酸鈉合適蒸發(fā)飽和后冷卻結(jié)晶別離。

　　不同濃度下的鹽溶液沸點(diǎn)如表2，從表2中能夠看出，飽和氯化鈉溶液沸點(diǎn)升為9℃，相應(yīng)飽和硫酸鈉溶液沸點(diǎn)升為3℃，飽和硝酸鈉溶液沸點(diǎn)升為25℃。

　　因而，關(guān)于氯化鈉和硫酸鈉蒸發(fā)系統(tǒng)，物料沸點(diǎn)升不超越10℃，蒸汽緊縮機(jī)溫升為15?17℃，能夠滿足蒸發(fā)濃縮結(jié)晶的需求。但當(dāng)硝酸鈉累積，濃度不時(shí)升高惹起沸點(diǎn)超越115℃，需求采用蒸汽(>140%)加熱的單效蒸發(fā)器實(shí)施蒸發(fā)濃縮結(jié)晶。

　　關(guān)于氯化鈉和硫酸鈉的混合溶液蒸發(fā)系統(tǒng)，隨著濃縮倍數(shù)增大，兩者逐步到達(dá)共飽和而產(chǎn)假結(jié)晶雜鹽。經(jīng)過(guò)繪制共飽和曲線可知，蒸發(fā)溫度為50℃時(shí)，m(NaCl)：m(Na2SO4)=4.7：1，蒸發(fā)溫度為100℃時(shí)，m(NaCl)：m(Na2SO4)=5.9：1。應(yīng)用該比例的變化，在高溫蒸發(fā)下結(jié)晶別離硫酸鈉，提升m(NaCl)：m(Na2SO4)數(shù)值至5.9左右，然后低溫蒸發(fā)別離氯化鈉，使得兩者比例降至4.7左右。由此往復(fù)，可別離氯化鈉和硫酸鈉。

　　關(guān)于氯化鈉和硝酸鈉的混合溶液蒸發(fā)系統(tǒng)，氯化鈉和硝酸鈉溶解度差別宏大，蒸發(fā)濃縮過(guò)程中，氯化鈉會(huì)首先飽和析出，并且溶解度隨溫度變化不大。而硝酸鈉溶解度隨溫度變化較大。設(shè)計(jì)采用熱結(jié)晶法別離氯化鈉，固液別離母液降溫冷卻別離硝酸鈉。氯化鈉和硝酸鈉別離難度較低。

　　三、納濾濃液高倍濃縮液蒸發(fā)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

　　本系統(tǒng)進(jìn)水水源為高鹽廢水，廢水TDS8.5%，氯化鈉3%，硫酸鈉5%，硝酸鈉0.5%。設(shè)計(jì)處置量為10t/h，設(shè)計(jì)蒸發(fā)量為9.5t/h。本系統(tǒng)工藝流程圖如圖2。

　　高濃度鹽溶液由進(jìn)料泵加壓后經(jīng)過(guò)二級(jí)換熱器使物料溫度升高至85?90%，然后進(jìn)入強(qiáng)迫加熱器內(nèi)。強(qiáng)迫加熱器管內(nèi)的物料與管外加熱蒸汽換熱使原料升溫至95~100℃，升溫后的物料在別離器實(shí)施閃蒸蒸發(fā)，蒸發(fā)產(chǎn)生的水蒸氣夾帶局部液滴經(jīng)過(guò)旋流除霧器別離構(gòu)成二次蒸汽。二次蒸汽經(jīng)緊縮機(jī)升溫后與蒸發(fā)器內(nèi)物料換熱，蒸發(fā)器內(nèi)物料持續(xù)蒸發(fā)。本系統(tǒng)二次蒸汽放出潛熱構(gòu)成冷凝水。冷凝水經(jīng)聚集后進(jìn)入換熱器與原水換熱，應(yīng)用其他熱后排出系統(tǒng)實(shí)施回用。

　　由此原料經(jīng)降膜蒸發(fā)和強(qiáng)迫循環(huán)蒸發(fā)被不時(shí)蒸發(fā)濃縮至鹽分飽和，將濃縮后的料液排出蒸發(fā)系統(tǒng)，進(jìn)入硫酸鈉稠厚器內(nèi)，硫酸鈉結(jié)晶鹽在稠厚器下部堆積，下料至離心機(jī)內(nèi)實(shí)施固液別離。硫酸鈉離心母液(氯化鈉25.9%，硫酸鈉4.4%，5.9：1)局部返回強(qiáng)迫循環(huán)蒸發(fā)系統(tǒng)，局部輸至氯化鈉單效蒸發(fā)系統(tǒng)，抽真空以維持蒸發(fā)溫度40?50℃，低溫蒸發(fā)結(jié)晶氯化鈉，氯化鈉經(jīng)離心別離，離心母液(氯化鈉24.3%，硫酸鈉5.2%，4.7：1)返回硫酸鈉蒸發(fā)系統(tǒng)，高溫蒸發(fā)結(jié)晶硫酸鈉。

　　硝酸鈉在強(qiáng)迫循環(huán)蒸發(fā)系統(tǒng)內(nèi)不時(shí)累積，當(dāng)硝酸鈉濃度累積至15%?20%時(shí)，回流母液惹起沸點(diǎn)升高，換熱效率降落。氯化鈉母液罐排出局部母液去往納濾清液高倍濃縮液蒸發(fā)系統(tǒng)，蒸發(fā)別離氯化鈉和硝酸鈉。

　　蒸發(fā)過(guò)程中控制各組分濃度及比例，偏離共飽和曲線實(shí)施蒸發(fā)結(jié)晶，確保結(jié)晶鹽純度為90%?95%。氯化鈉和硫酸鈉經(jīng)洗鹽后，結(jié)晶鹽純度提升至95%以上，產(chǎn)品外運(yùn)銷售，洗鹽液返回蒸發(fā)系統(tǒng)。工藝設(shè)計(jì)首先確保各段蒸發(fā)量滿足，控制母液回流量來(lái)控制各局部的鹽組分，以維持系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)。

　　四、納濾清液高倍濃縮液蒸發(fā)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

　　系統(tǒng)進(jìn)水水源為高鹽廢水，原廢水水量15t/h，TDS6.8%，氯化鈉5.4%，硫酸鈉為0.1%，硝酸鈉1.3%(圖3)。

　　納濾濃液硫酸鈉蒸發(fā)系統(tǒng)向系統(tǒng)輸入250kg/h母液，主要含有氯化鈉61kg，硫酸鈉13kg，硝酸鈉50kg。經(jīng)混合后，進(jìn)入本系統(tǒng)的廢水TDS7.5%，氯化鈉5.71%，硫酸鈉0.18%，硝酸鈉1.61%。系統(tǒng)設(shè)計(jì)處置量為15.5t/h，設(shè)計(jì)蒸發(fā)量為15t/h。

　　高濃度鹽溶液由進(jìn)料泵加壓后經(jīng)過(guò)二級(jí)換熱器使物料溫度升高至85?90℃，然后進(jìn)入強(qiáng)迫加熱器內(nèi)。強(qiáng)迫加熱器管內(nèi)的物料與管外加熱蒸汽換熱使原料升溫至95~100℃，升溫后的物料在別離器實(shí)施閃蒸蒸發(fā)，蒸發(fā)產(chǎn)生的水蒸氣夾帶局部液滴經(jīng)過(guò)旋流除霧器別離構(gòu)成二次蒸汽。二次蒸汽經(jīng)緊縮機(jī)升溫后與蒸發(fā)器內(nèi)物料換熱，蒸發(fā)器內(nèi)物料持續(xù)蒸發(fā)。本系統(tǒng)二次蒸汽放出潛熱構(gòu)成冷凝水。冷凝水經(jīng)聚集后進(jìn)入換熱器與原水換熱，應(yīng)用其他熱后排出系統(tǒng)實(shí)施回用。

　　由此原料經(jīng)降膜蒸發(fā)和強(qiáng)迫循環(huán)蒸發(fā)被不時(shí)蒸發(fā)濃縮至氯化鈉飽和，硝酸鈉不時(shí)被濃縮至濃度40%?50%，蒸發(fā)沸點(diǎn)升至110℃左右，將濃縮后的氯化鈉飽和料液排出蒸發(fā)系統(tǒng)，固液混合物進(jìn)入單效蒸發(fā)器內(nèi)，局部料液返回強(qiáng)迫循環(huán)蒸發(fā)段繼續(xù)濃縮。

　　單效蒸發(fā)段維持高溫蒸發(fā)，物料沸點(diǎn)為120?125℃，氯化鈉不時(shí)飽和析出，硝酸鈉也得到濃縮至飽和狀態(tài)。由稠厚器下料至離心機(jī)內(nèi)實(shí)施固液別離。氯化鈉離心母液輸至冷卻稠厚器，降溫至20?40℃低溫結(jié)晶硝酸鈉，硝酸鈉經(jīng)離心別離，離心母液返回單效蒸發(fā)系統(tǒng)，高溫蒸發(fā)結(jié)晶氯化鈉。

　　硫酸鈉在單效蒸發(fā)系統(tǒng)內(nèi)不時(shí)累積，當(dāng)硫酸鈉濃度累積至4%時(shí)，回流母液惹起氯化鈉和硫酸鈉共結(jié)晶，影響結(jié)晶鹽質(zhì)量。硝酸鈉母液罐排出局部母液(含3種鹽分)去往超濾進(jìn)水池，然后進(jìn)去納濾段分鹽。

　　蒸發(fā)過(guò)程中控制各組分濃度及比例，偏離共飽和曲線實(shí)施蒸發(fā)結(jié)晶，確保結(jié)晶鹽純度為90%?95%。

　　氯化鈉和硝酸鈉經(jīng)洗鹽后，結(jié)晶鹽純度提升至95%以上，產(chǎn)品外運(yùn)銷售，洗鹽液返回蒸發(fā)系統(tǒng)。硝酸鈉濃度較低在本階段第一輪循環(huán)中不能結(jié)晶，含硫酸鈉母液中的硝酸鈉循環(huán)回到本階段方可結(jié)晶，結(jié)晶鹽量暫依據(jù)含鹽量計(jì)算。工藝設(shè)計(jì)首先確保各段蒸發(fā)量滿足，控制母液回流量來(lái)控制各局部的鹽組分，以維持系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)。

　　五、結(jié)論

　　1)針對(duì)煤化工高鹽廢水的水質(zhì)特征，采用膜法分鹽與熱法分鹽相分離的方式實(shí)施綜合處置，采用分質(zhì)結(jié)晶技術(shù)從廢水中回收工業(yè)級(jí)的氯化鈉、硫酸鈉及硝酸鈉結(jié)晶鹽。

　　2)熱法結(jié)晶工藝設(shè)計(jì)關(guān)鍵在于依據(jù)鹽分共飽和曲線，在不同溫度下蒸發(fā)別離不同鹽分。采用兩套蒸發(fā)系統(tǒng)，飽和母液相互保送可有效避開(kāi)飽和曲線，確保分鹽純度。