一種煤化工濃鹽廢水的凈化處理和純鹽回收工藝的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種煤化工濃鹽廢水的凈化處理和純鹽回收工藝，具體是一種利用物理吸附、化學分離、天然能利用、全相變直接換熱蒸發結晶、冷凍結晶的方法處理煤化工高濃度含鹽廢水的工藝。
【背景技術】
[0002]煤化工過程是一類以煤為原料，經化學加工使煤轉化為氣體、液體和固體燃料以及化學品的工業過程，主要包括煤的氣化、凈化、合成、液化、干饋，以及焦油加工和電石乙炔化工等工藝。隨著世界石油資源的不斷減少，以煤氣化為龍頭的新一代煤化工正在興起，但在此工藝過程中，由于原水、煤氣化以及工藝過程添加的化學品中有大量鹽分和雜質的存在，使得煤氣洗滌廢水、循環水系統排水、化學水站排水以及全廠生活、化驗、地面沖洗水等工序都會聚集大量的工業含鹽廢水，此類含鹽廢水量大約為80~1000萬噸/年，且主要含有有機物、重金屬生色團、助色團以及雜鹽。在這些組成物質中，首先由于煤氣化技術或者煤氣來源的不同，會導致生產過程中出現苯酚類、喹啉類及吲哚類等一些難降解有機物，從而使得煤化工行業的外排水經生化處理工藝后0?&值很難達到排放標準，而對環境造成污染，由于水資源的匱乏和缺乏納污水體，此類煤化工項目一般按零排放和鹽回收資源化考慮。廢水經生化處理和回用后的含鹽廢水中0?&濃度大于1000 mg/L時，首先不能直接排放，并且會使得后續的鹽水蒸發工序中產生大量的泡沫，影響蒸發效果和鹽的純度；其次，重金屬的存在影響鹽的質量；再者，生色團和助色團的存在又會使得煤化工廢水表現出色度和濁度很高的問題。在煤化工生產廢水收集過程中，廢水中的鹽類物質會被逐漸濃縮，而使其TDS含量高達30000~350000 mg/L，且主要以NaCl、Na2S04、NaNO3的形式存在，如果將此類含鹽廢水不加以處理而直接排放，造成環境污染，不僅會造成土壤的鹽堿化、影響水質及土質，破壞土壤結構，影響生態環境，而且會浪費掉濃水中所含的大量NaCl和他2304等有用物質，不利于實現循環經濟；而若對其進行稀釋，待達到排放標準后再排放，則不僅沒有解決環境污染問題，還增加了稀釋水的用量使得成本進一步提高；若將此部分水返回裝置中作為回水或者洗滌水用，則由于水中各種鹽分的存在以及在循環過程中的不斷累積，最終會抑制微生物的生長，阻礙廢水的后處理工序。此外廢水中氯鹽和硫酸鹽等物質的存在還會引起設備的結構、腐蝕、堵塞以及軟泥沉積等現象的發生。因此隨著國家排放要求和人們環保意識的提高，人們越來越多的集中于開發一種新型的煤化工含鹽廢水的處理技術，以期實現對煤化工中含鹽廢水的凈化處理和鹽類回收之目的，從而根本上解決煤化工含鹽廢水的污染問題，做到有機物有效處理、有效資源的合理利用以及廢水循環利用和零排放的目的。
[0003]目前，在煤化工CODfr、重金屬、氨氮、色度和濁度等物質的處理技術中，吸附法由于其成本低、操作簡單，對重金屬選擇性好、穩定性高等優點而受到了廣泛的研究和關注，如現有技術CN204058121U公開了 “一種煤化工廢水深度處理裝置”，在此技術中即采用了兩級臭氧催化氧化及聯合活性炭吸附作用，實現了對煤化工廢水的深度處理；現有技術CN101857331A公開了一種“煤化工廢水零排放處理方法及系統”，即采用活性焦吸附及多級膜分離系統實現了煤化工廢水的零排放；現有技術CN103288298A公開了“一種處理焦化廢水和煤化工廢水的新工藝”，是采用樹脂吸附劑實現了對煤化工有機殘留物的處理。但此種方法存在著有機殘留物濃度高(100 mg/L)、預處理難度大、強度差、使用過程中吸附劑破碎嚴重，壽命短等缺陷。此外，針對煤化工廢水中鹽的提純和凈化，則由于傳統的自然能蒸發冷凍結晶脫鹽法具有對進水水質要求低、生產能力大、產水純度高、所需熱量不僅可以利用煤化工廠的低品位熱，而且還可以直接將自然能作為能源使用，以及安全環保等優點，而非常適合于周邊環境為日照充足、年溫差和晝夜溫差大，干旱少雨，風多的地方，故在近年來越來越受到人們的關注和重視，但此種技術主要用于鹽湖鹵水的清潔生產以及硫酸鈉、氯化鈉鹽類的分離，并未直接用于對煤化工含鹽廢水進行處理，如現有技術CN102910652A公開的一種“高原硫酸鹽型硼鋰鹽湖鹵水的清潔生產工藝”，即利用夏季和冬季的溫度變化，分別在氯化鈉池和芒硝池中析出了氯化鈉和芒硝固體，但此種工藝針對的是鹽湖鹵水，且處理的原料中不含有重金屬和有機物。再者，此種工藝在生產過程中存在著如下的兩個缺點:一是生產過程一般都是露天作業，蒸發的水分受氣象條件的影響較大，生產難以連續，需要占用很大的土地面積，從而造成了不必要的資源浪費；二是由于工藝本身的特點以及自身工藝原理的限制，使得經此工藝得到的固體鹽為氯化鈉和芒硝的復合鹽，導致固相產品不能滿足市場需求，還需繼續分離，造成了資源浪費和成本上升。故針對以上兩種情況人們對此技術進行了改造，如現有技術CN102603023A公開的一種“利用太陽能和空氣對含鹽水進行蒸發濃縮的方法和設備”中提出了利用閃蒸和冷卻濃縮的技術對含鹽水進行蒸發濃縮，提高了鹽類的處理效率，縮短了處理時間，但此專利中并未對含鹽廢水中的各個鹽分進行詳細的分離，且最終濃縮得到的高濃含鹽廢水的去向也未詳細說明；現有技術CN1644504A公開的“一種鹽場曬鹽的方法”中提出在蒸發池中增設支撐桿和噴水頭，在一定程度上加快了鹽的析出率，但若將其應用于煤化工中則由于煤化工含鹽廢水的特殊性質有可能會導致管路的堵塞，且當化工廠遇到緊急情況需快速處理含鹽廢水時，此種方法扔存在著耗時長，效果低的缺點；現有技術CN101143730A公開的一種“未經灘田復曬的苦鹵直接真空蒸發制鹽工藝方法”，可以將鹽的質量提高5個百分比，但此工藝復雜，且維持裝置的真空度需要消耗大量的能量。現有技術CN103754898B中闡述了采用氯化鈣做為轉化劑，利用硫酸鈣溶解度較小的性質，將廢水中的硫酸鈉轉化為氯化鈉，進而實現鹽類的凈化和提純，但此專利所應用的領域為純堿工藝，其工藝路線與煤化工含鹽廢水的處理有明顯差別，且專利中并未給出詳細的工藝參數。綜上所述，針對目前煤化工含鹽廢水的現狀，出于保護環境和節約能源，將物理吸附、自然能利用引入到煤化工含鹽廢水處理中具有重要的戰略意義；且同時為了應對化工廠中出現的廢水處理量大、用地面積緊張、處理時間緊迫等情況，在此基礎上在開發出一種快速有效的含鹽廢水處理工藝；此外，出于產品純度和市場需求考慮，還應在上述兩種工藝的基礎上做進一步完善，將化學分離過程引入到煤化工含鹽廢水處理中，以期解決含鹽廢水提純以及單一鹽類制備的問題。
【發明內容】
[0004]基于上述現有技術，本發明要解決的具體技術問題是提供一種煤化工濃鹽廢水的凈化處理和鹽回收工藝，以通過物理吸附法達到對煤化工含鹽廢水中殘余CODfr、重金屬、氨氮、色度和濁度等指標的有效控制，并將化學分離、自然能蒸發冷凍工藝或全相變直接換熱蒸發結晶、冷凍結晶工藝應用于煤化工含鹽廢水的處理過程中，以期為煤化工含鹽廢水的有效處理尋找出一種新的處理方法。
[0005]本發明上述目的是通過以下技術方案實現的。
[0006]一種煤化工濃鹽廢水的凈化處理和鹽回收工藝，其所述工藝是基于物理吸附、化學分離、天然能利用、全相變直接換熱蒸發結晶、冷凍結晶等過程，實現對煤化工濃鹽廢水的凈化處理及鹽回收；
一種煤化工濃鹽廢水的凈化處理和鹽回收工藝，其特征在于在于當采用物理吸附、天然能利用等技術時，其具體工藝步驟如下:
1)將煤化工產業污水回用裝置中所得流量小于100m3/h、有機物濃度COD為4000~6000mg/L、重金屬總量(鉻、鎘、鉛、砷等)為8~10 mg/L、TDS含量大于40000 mg/L的含鹽廢水經含鹽廢水收集罐(I)收集后送至吸附器(2 )中，利用吸附器(2 )中的沸石/活性炭復合吸附劑對含鹽廢水中的難降解大分子有機物、重金屬以及生色團等物質進行吸附處理，得到C0D&、重金屬總量、氨氮、濁度、色度(稀釋倍數)含量為20 mg/L,2 mg/L,3 mg/L,5 mg/L、10的含鹽廢水及飽和吸附劑，其中