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煤化工高盐废水综合分盐技术
近年来超滤、纳滤、反渗透等膜技术广泛应用于煤化工废水处理领域，反渗透膜滤清液回用于生产，而膜滤浓缩液属于高盐废水，通常采纳蒸发结晶工艺处理，整体构建零排放系统以应对区域性水资源短缺问题口切。但煤化工废水水质较为简单，蒸发猎取的结晶盐为杂盐，其含有大量重金属及高分子有机物，作为危废处置代价较高。因此，结晶盐资源化成为近期重要的讨论课题。大部分煤化工废水处理项目以纳滤膜法分盐结合盐硝联产热法分盐工艺对高盐废水进行资源化处置，其中纳滤对一二价盐进行分别，将氯化钠和硫酸钠分别后蒸发结晶。但部分项目的废水含有氯化钠、硝酸钠、硫酸钠3种盐分，氯化钠和硝酸钠都是一价盐难以采纳纳滤膜法分别，分盐困难。本文针对该种废水的简单性，采纳膜法分盐与热法分盐相结合的方式进行综合处理，实现了分质结晶回收3种结晶盐，解决了该股废水的处理难题一、工程概况内蒙某煤化工企业在生产过程中排放大量高盐废水，设计采纳高级氧化+化学软化+多介质过滤+超滤+低压反渗透进行处置，低压反渗透清液回用于生产，反渗透浓缩液采纳纳滤进行分盐。其中，纳滤清液主要含有氯化钠和硝酸钠，纳滤浓缩液含有氯化钠、硝酸钠和硫酸钠3种盐分。纳滤清液及浓液再分别用120220bar的高压反渗透进行高倍浓缩，浓缩液分别进行热法分质结晶。蒸发系统进水水质状况见表1。纳滤浓液高倍浓缩液蒸发段设计处理水量10t/h，废水TDS8.5%，氯化钠3%，硫酸钠5%，硝酸钠0.5%。设计采纳MVR蒸发+分质结晶处理，分别猎取氯化钠(94.5%)、硫酸钠(98%)、硝酸钠结晶盐(90%)。由于废水COD较高，需考虑在蒸发前进一步降低COD，防止有机物影响结晶。纳滤清液高倍浓缩液蒸发段设计的处理水量为15t/h，废水TDS6.8%，氯化钠5.4%，硫酸钠0.1%，硝酸钠1.3%。设计采纳MVR蒸发+分质结晶处理，分别猎取氯化钠(94.5%)、硫酸钠(98%)、硝酸钠(90%)结晶盐。二、蒸发分质结晶原理本项目蒸发主要物料为氯化钠、硫酸、硝酸钠混合废水，不同温度下的3种盐分溶解度如图1。从图1中可以看出，随温度上升，氯化钠溶解度变化不大，硝酸钠溶解度始终上升至63%以上;硫酸钠溶解度不断上升，但温度超过40℃，其溶解度稳定在30%左右，并且有所下降。由此可知，氯化钠和硫酸钠适合采纳热法结晶分别，硝酸钠适合蒸发饱和后冷却结晶分别。不同浓度下的盐溶液沸点如表2，从表2中可以看出，饱和氯化钠溶液沸点升为9℃，相应饱和硫酸钠溶液沸点升为3℃，饱和硝酸钠溶液沸点升为25℃。因此，对于氯化钠和硫酸钠蒸发系统，物料沸点升不超过10℃，蒸汽压缩机温升为1517℃，可以满意蒸发浓缩结晶的需求。但当硝酸钠累积，浓度不断上升引起沸点超过115℃，需要采纳蒸汽(140%)加热的单效蒸发器进行蒸发浓缩结晶。对于氯化钠和硫酸钠的混合溶液蒸发系统，随着浓缩倍数增大，两者渐渐达到共饱和而产假结晶杂盐。通过绘制共饱和曲线可知，蒸发温度为50℃时，m(NaCl)：m(Na2SO4)=4.7：1，蒸发温度为100℃时，m(NaCl)：m(Na2SO4)=5.9：1。利用该比例的变化，在高温蒸发下结晶分别硫酸钠，提高m(NaCl)：m(Na2SO4)数值至5.9左右，而后低温蒸发分别氯化钠，使得两者比例降至4.7左右。由此往复，可分别氯化钠和硫酸钠。对于氯化钠和硝酸钠的混合溶液蒸发系统，氯化钠和硝酸钠溶解度差异巨大，蒸发浓缩过程中，氯化钠会首先饱和析出，并且溶解度随温度变化不大。而硝酸钠溶解度随温度变化较大。设计采纳热结晶法分别氯化钠，固液分别母液降温冷却分别硝酸钠。氯化钠和硝酸钠分别难度较低。三、纳滤浓液高倍浓缩液蒸发系统设计本系统进水水源为高盐废水，废水TDS8.5%，氯化钠3%，硫酸钠5%，硝酸钠0.5%。设计处理量为10t/h，设计蒸发量为9.5t/h。本系统工艺流程图如图2。高浓度盐溶液由进料泵加压后经过二级换热器使物料温度上升至8590%，而后进入强制加热器内。强制加热器管内的物料与管外加热蒸汽换热使原料升温至95~100℃，升温后的物料在分别器进行闪蒸蒸发，蒸发产生的水蒸气夹带部分液滴经过旋流除雾器分别形成二次蒸汽。二次蒸汽经压缩机升温后与蒸发器内物料换热，蒸发器内物料持续蒸发。本系统二次蒸汽放出潜热形成冷凝水。冷凝水经汇合后进入换热器与原水换热，利用其余热后排出系统进行回用。由此原料经降膜蒸发和强制循环蒸发被不断蒸发浓缩至盐分饱和，将浓缩后的料液排出蒸发系统，进入硫酸钠稠厚器内，硫酸钠结晶盐在稠厚器下部沉积，下料至离心机内进行固液分别。硫酸钠离心母液(氯化钠25.9%，硫酸钠4.4%，5.9：1)部分返回强制循环蒸发系统，部分输至氯化钠单效蒸发系统，抽真空以维持蒸