本發明屬煤化工領域,尤其涉及一種利用膜法分離煤化工高含鹽廢水中有機物雜質并分離鹽分的方法。
背景技術:
煤化工過程是將煤炭轉換為氣體、液體、和固體產品或半產品,而后進一步加工成化工、能源產品的工業。我國的能源實際特點是缺油、少氣、煤炭資源相對豐富,煤炭價格相對低廉,因此煤化工行業在中國有著巨大的市場需求和發展機遇。新型煤化工產業將在中國能源的可持續過程中扮演重要的角色,對今后中國減輕燃煤造成的環境污染,降低對進口石油的依賴,發展國內經濟有著重大的意義。
但伴隨著機遇的往往是亟待解決的問題。新型煤化工耗水量巨大,年用水量通常高達幾千萬立方米甚至更高,煤化工的快速發展引發了區域水資源的失衡。因此煤化工廢水零排放成為了解決這一問題的唯一途徑。在零排放技術的發展進程中,越來越多的專家和學者關注到,零排放技術的難點與重點往往并不在水的回收,而是在最終固體廢鹽的資源化利用,以及廢水中有機物的處理上。
就國內目前已在運行的煤化工項目而言,已有兩到三家實現了煤化工項目的“廢水零排放”,但是同樣存在著嚴重缺陷;以已經成功運行的內蒙古某項目而言,由于COD在零排放過程中未得到很好分離,終端結晶工序的穩定運行難以得到保障,回收冷凝液水質達標困難,產出結晶鹽呈褐色,且主要鹽組分未分離,無法實現結晶鹽資源化利用。這種情況若得不到合理改善,對環境造成影響的同時,也會嚴重影響工廠的經濟效益。
技術實現要素:
針對目前國內煤化工項目廢水特點(主要含固組分為氯化鈉及硫酸鈉),本發明提供了一種利用膜進行分離的工藝技術,對煤化工含鹽廢水主要鹽組分及有機物雜質進行處理,實現有機廢物和鹽產品的分離,真正意義上實現水的最大程度回收,和固體鹽的資源化回收。
本發明專利通過如下技術方案實現:
一種利用膜法分離煤化工高含鹽廢水中有機物雜質并分離鹽分的方法,其特征在于,包括以下步驟:
(1)、總鹽含量10000-20000mg/L的煤化工含鹽廢水先經高效反滲透工序,將廢水中鹽含量初步濃縮;
(2)、再經過納濾工序,分別得到主要成分為氯化鈉的納濾產水、以及主要成分為硫酸鈉的納濾濃水;
(3)、納濾濃水送至電滲析工序I,分別得到電滲析濃水和電滲析產水;
(4)、電滲析濃水直接送入后續蒸發結晶工序I,通過蒸發結晶工序,最終得到純凈的硫酸鈉產品;
(5)、電滲析產水送入電解氧化工序,去除其中難以降解的COD,去除COD后的含鹽廢水送回高效反滲透工序;
(6)、納濾產水送至電滲析工序II用常規的電滲析處理方式進行處理,產水一部分送到濃室,一部分送到淡室;
(7)、濃室側總鹽含量濃縮至約200000mg/L左右后,送入后續蒸發結晶工序II;通過蒸發結晶操作,最終得到氯化鈉產品。
所述的一種利用膜法分離煤化工高含鹽廢水中有機物雜質并分離鹽分的方法,其特征在于:
包括以下步驟:
(1)來自上游工序的總鹽含量10000~20000mg/L的煤化工含鹽廢水先經由高效反滲透工序將廢水中鹽含量初步濃縮至TDS 49000-51000mg/L左右后,由泵送至納濾工序,在納濾工序中實現主要為氯化鈉的一價鹽與主要為硫酸鈉的二價鹽的分離,分別得到主要成分為氯化鈉的納濾產水,以及主要成分為硫酸鈉的納濾濃水;
(2)將納濾濃水送至電滲析工序I,采用硫酸鈉蒸發結晶產水作為電滲析工序的濃室進水,通過帶電離子的遷移作用,實現鹽的濃縮,分別得到電滲析濃水和電滲析產水;電滲析濃水直接送入后續蒸發結晶工序I,通過蒸發結晶工序,最終得到純凈的硫酸鈉產品;
(3)電滲析產水送入電解氧化工序,去除其中難以降解的COD,去除COD后的含鹽廢送回高效反滲透工序;
(4)納濾產水送至電滲析工序II進行處理,直接采用常規的電滲析處理方式,產水一部分送到濃室,一部分送到淡室。經過電滲析工序II,濃室側總鹽含量濃縮至1900000-210000后,送入后續蒸發結晶工序II;通過蒸發結晶操作,最終得到氯化鈉產品。
如附圖1所示:1、高效反滲透工序,2納濾工序,3、電滲析工序I,4、電滲析工序II,5、蒸發結晶工序I,6、蒸發結晶工序II,7、電解氧化工序。
來自上游工序的煤化工含鹽廢水(總鹽含量約10000~20000mg/L),先經由高效反滲透工序將廢水中鹽含量初步濃縮至TDS約50000mg/L左右后,由泵送至納濾工序,在納濾工序中實現一價鹽(主要為氯化鈉)與二價鹽(主要為硫酸鈉),分別得到主要成分為氯化鈉的納濾產水,以及主要成分為硫酸鈉的納濾濃水。由于納濾膜對COD的截流作用,COD主要留在納濾濃水側。
將納濾濃水送至電滲析工序I,采用硫酸鈉蒸發結晶產水作為電滲析工序的濃室進水(開車階段可以利用乏汽冷凝液或高效反滲透產水),通過帶電離子的遷移作用,實現鹽的濃縮,分別得到電滲析濃水和電滲析產水。由于COD多呈電中性,不發生遷移,大多留在了電滲析的產水側,從而實現了COD和鹽的分離。
電滲析濃水鹽含量約在200000mg/L左右,幾乎不含COD,直接送入后續蒸發結晶工序I,通過蒸發結晶工序,最終得到純凈的硫酸鈉產品。
電滲析產水送入電解氧化工序,去除其中難以降解的COD。去除COD的含鹽廢水由于其鹽含量較高(約10000mg/L),所以送回高效反滲透工序。
納濾產水送至電滲析工序II進行處理,由于納濾產水流量較大,且COD含量較少,因此直接采用常規的電滲析處理方式,產水一部分送到濃室,一部分送到淡室。經過電滲析工序II,弄室側總鹽含量濃縮至約200000mg/L左右后,送入后續熱法結晶工序II;通過蒸發結晶操作,最終得到氯化鈉產品。
由于煤化工廢水水質復雜,存在硝酸鹽,氟鹽等,蒸發過程中雜質的會富集,因此設置干化工序,處理間斷排出的少量母液,保證整體系統的穩定運行。
本發明的有益效果如下:
拋開了傳統的在后端通過冷凍結晶或者熱法分質結晶分離鹽的方案,采用納濾膜法分鹽。利用納濾膜對不同價態離子的選擇透過性,實現對廢水當中兩種主要組分氯化鈉和硫酸鈉的分離;避免了傳統鹽硝分離熱法結晶方案中無法應對水質變化,產品純度低等缺點;
利用納濾膜對廢水中COD進行截留,大部分COD位于納濾濃水側,為下一步通過電滲析分離COD做準備;同時也降低了后續電解氧化工序規模。
根據煤化工廢水中COD不帶電荷的特性,利用電滲析工序I離子遷移的工作特點,既實現了鹽組分的濃縮,又實現COD與鹽組分的分離,避免了COD在后續蒸發結晶工序的富集,保證了硫酸鈉蒸發結晶工序的穩定運行。
利用納濾膜對廢水中COD進行截留,大大降低了納濾產水側的COD含量,大大減輕了COD對后續氯化鈉蒸發結晶工序的影響,提高了氯化鈉產品純度。
利用電滲析工序II進一步濃縮納濾產水,降低了后續熱法結晶工序Ⅱ規模,節省了投資的同時,也降低了整個工序的運行費用;
采用電解氧化對電滲析工序I產水中的高含量COD進行降解處理,保障了整個裝置的穩定性,提高了硫酸鈉產品的純度。
通過干化工序,采用噴霧干燥的方法處理雜鹽排放母液,徹底實現了煤化工的零排放。
附圖說明
圖1為本發明工藝流程圖。
具體實施方式
某工廠出回用水站含鹽廢水流量約200m3/h,TDS含量約20000mg/L左右,COD含量約280mg/L左右,鹽硝比約1.71,經過高效反滲透工序濃縮后,濃水流量約80 m3/h,TDS約50000mg/L左右送入納濾系統。
經納濾系統處理后,納濾濃水側水量約16m3/h,總鹽含量約為110g/L,鹽硝比約為0.38,COD含量約為2800mg/L左右;經過電滲析工序I處理后,得到電滲析濃水約9m3/h,鹽含量約200g/L左右,基本不含有COD,送至蒸發結晶工序Ⅰ,最終得到硫酸鈉產品約1.2t/h。電滲析工序I產水約16m3/h,總鹽含量約10g/L,COD含量約2800mg/L,則送入電解氧化工序進行處理,經處理后的含鹽廢水返回高效反滲透前端進一步濃縮處理。
納濾產水水量約64m3/h,TDS約35000mg/L左右,鹽硝比約13.7,COD含量約175mg/L左右;經電滲析濃縮后約9m3/h,送入蒸發結晶工序Ⅱ,最終得到較純凈的氯化鈉鹽約2.5t/h。電滲析工序Ⅱ產水約55m3/h,總鹽含量約10000mg/L,COD含量約175mg/L,則送回高效反滲透工序前端,繼續進行處理。