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焦化废水浓盐水的浓缩减量及近零排放工艺(二)

来源:北极星环保网      点击:82      时间:2022-01-14
2.2 膜集成浓缩工艺
 
焦化废水中胶体含量比较多,需采用超滤去除水中大部分胶体。水中主要盐分为硫酸钠和氯化钠,少量NO-3、K+、F-,采用分盐纳滤膜进行分盐。分盐后浓淡水侧采用膜集成工艺分别浓缩。
 
纳滤浓水侧主要为浓缩后的硫酸钠,COD主要在纳滤浓水侧,浓缩后硫酸钠浓度约3.5%~5%,COD约200~800mg/L。通常采用浓水纳滤进一步浓缩硫酸钠浓度至6%~12%,或采用蒸汽机械再压缩技术进行蒸发浓缩。
 
纳滤产水侧主要为氯化钠,浓度约1%~1.5%,COD含量约50~100 mg/L,二价离子含量通常很低,不易发生有机物污染和无机物结垢,水质相对好。通常通过反渗透进一步浓缩至氯化钠浓度为8%~10%,或通过反渗透浓缩至氯化钠浓度为4%~5%后通过电渗析浓缩至16%~20%。
 
2.3 高浓盐水资源化工艺
 
经膜集成浓缩单元浓缩后的高浓盐水进一步资源化,目前主要有以下几种工艺:目前应用最广的工艺为将高浓盐水通过硫酸钠蒸发结晶/冷冻结晶/熔融结晶干燥工艺生产出符合工业标准的硫酸钠,通过氯化钠蒸发结晶干燥工艺生产出符合工业标准的氯化钠,资源化的盐包装外售。另一种先进的高浓盐水资源化工艺为利用双极膜生产盐酸/硫酸和氢氧化钠,稀酸和稀碱回用于厂内或园区生产中。还有一种工艺为将氯化钠溶液和硫酸钠溶液做为原料生产应用更广、价值更高的产品。
 
2.3.1蒸 发结晶/冷冻结晶干燥工艺生产硫酸钠和氯化钠
 
硫酸钠高浓盐水COD含量高,通常在400~2 000mg/L,为纯化硫酸钠,保证产品质量,并减少杂盐率,根据高浓硫酸钠溶液及项目的具体情况,通常采用蒸发结晶或冷冻结晶/熔融结晶或两者结合的工艺。可根据母液及杂盐组成及系统运行情况,部分回流以减少杂盐率,提高硫酸钠收率。蒸发结晶干燥得无水硫酸钠,冷冻结晶得芒硝,芒硝进一步熔融结晶干燥得无水硫酸钠,满足标准的无水硫酸钠包装外售。蒸发结晶和冷冻结晶COD浓度高的母液至杂盐蒸发器蒸发干燥外运处置。
 
 
氯化钠高浓盐水通常采用蒸发结晶干燥生产出满足标准的氯化钠包装外售。可根据母液及杂盐组成及系统运行情况,部分回流以减少杂盐率,提高氯化钠回收率。母液运至杂盐蒸发器蒸发干燥外运处置。
 
整个焦化废水高浓盐水处理系统做到了近零排放,水回用,满足产品标准的硫酸钠和氯化钠外售,杂盐外运处置。
 
2.3.2 利用双极膜生产盐酸/硫酸和氢氧化钠
 
在工厂或工业园区内将硫酸钠/氯化钠高浓盐水利用双极膜生产出约2mmol/L浓度的硫酸/盐酸和氢氧化钠,回用于工厂或工业园区的生产中,是一种技术先进、运行成本适合的高浓盐水资源化方法。
 
考虑投资和运行成本的经济性,进双极膜的盐水浓度通常≥5%,通过前端的膜集成浓缩单元通常都可以满足浓度要求。双极膜对浓盐水进水水质要求高,要想得到高品质的酸和碱,需尽量纯化浓盐水。在预处理段尽量除去水中的COD和除Na+、Cl-、SO2-4外的离子并做好高浓盐水的预处理。
 
高浓盐水的预处理需考虑相应去除COD、Ca2+、Mg2+、F-,可采用吸附、高级氧化工艺去除COD,采用螯合树脂去除高浓盐水中的Ca2+、Mg2+,采用树脂吸附去除盐水中F-。满足进水要求的高浓盐水进入双极膜产出硫酸/盐酸和氢氧化钠。
 
2.3.3 将氯化钠溶液和硫酸钠溶液做为原料生产应用更广、价值更高的产品
 
将氯化钠溶液做为生产离子膜烧碱的原料液,进一步纯化生产离子膜烧碱;将高浓硫酸钠溶液经纯化后制备碳酸氢钠和硫酸铵。实现硫酸钠/氯化钠溶液的资源化。
 
目前有工业园区将废水近零排放产生的氯化钠做为离子膜烧碱生产的原料盐,将氯化钠做高值化利用。也有氯碱厂做了用废水近零排放产生的高浓氯化钠溶液做为原料生产离子膜烧碱的中试。成功利用的关键在于氯化钠盐或氯化钠盐水的纯化,需根据离子膜烧碱电解槽对氯化钠溶液的进液要求及原料液的性质和组成针对性选择适合的工艺做盐水纯化和精制。
 
目前有团队在有条件的钢厂、化工厂利用硫酸钠溶液和厂内已有的碳酸氢铵反应制备碳酸氢钠和硫酸铵,使硫酸钠转化为应用更广泛、价值更高的大宗化学品。该技术已完成中试,目前正处于工程示范阶段。