一种含Na⁺、Ka⁺、NH₄⁺、Cl^-、SO₄^2-、NO₃^-的煤化工高浓废盐水综合利用方法

摘要

本发明涉及一种含Na⁺、Ka⁺、NH₄⁺、Cl^-、SO₄^2-、NO₃^-的煤化工高浓废盐水综合利用方法，高浓废盐水经软化除杂、混凝沉淀去除COD后，通过空气冷却器将其水量浓缩20-30％；再进入二级、三级浓缩系统和混合盐回收系统，采用多效负压蒸发的办法，浓缩分离硫酸钠、氯化钠和硝酸钠、硫酸钾混合盐；冷凝水回用。分离出的氯化钠、硫酸钠纯度高达99％以上，可直接对外出售。本发明具有显著的经济效益和社会效益，并实现环保全面达标，也可用于其他行业类似高浓度盐水的综合处理利用。从而达到资源完全利用的环保节能要求。

主权项

一种含Na⁺、Ka⁺、NH₄⁺、Cl^‑、SO₄^2‑、NO₃^‑的煤化工高浓废盐水综合利用方法，其特征在于：包括下述步骤：(1)去除硬度：pH值10.5‑11的高浓废盐水(简称高盐废水，下同)首先泵入软化澄清池，投加质量浓度42‑50％的液碱将pH值调节至11.5‑12，使废水中的Mg²⁺以氢氧化镁的形式沉淀下来；然后投加碳酸钠，按水中Ca2+的含量，每方废水投加1‑1.5千克，纯度大于98％，使Ca²⁺以碳酸钙的形式沉淀下来；为使沉淀充分，池中搅拌器按每分钟50‑60转的速度缓慢搅拌；氢氧化镁沉淀时，二氧化硅会随之沉淀一部分，从而降低水中二氧化硅的浓度；通过渣浆泵每间隔48‑72小时从软化澄清池底部收集沉淀污泥，排入企业已有的污泥收集池，与原来的污泥混合；混合污泥经离心脱水机脱水至含固率在30‑40％，由卡车运送至污泥处理厂处置；(2)一级混凝沉淀初步去除COD：为去除高浓废盐水中高达600‑1000mg/L的COD,采取酸性混凝的工艺进行降解：软化澄清池上清液溢流进入一级混凝沉淀池，通过加酸计量泵连续将质量浓度25‑31％的盐酸加入池中并搅拌，将pH值调节至2‑3，使上清液中残留的钙、镁离子以氯化钙、氯化镁的形式溶解到水中；同时水中有机物发生混凝，加聚合氯化铁絮凝剂，每方废水用量20‑50克，使之进一步絮凝沉淀，沉淀下来的有机物颗粒经渣浆泵每间隔48‑72小时打入企业已有的污泥收集池，与原来的污泥混合处理；溢流出来的上清液经泵打入过滤器进行过滤，过滤后的高盐废水靠余压进入高盐废水一级浓缩系统缓冲池，过滤出来的杂质定期排入企业现有的污泥收集池；经一级混凝沉淀后COD含量降至350‑450mg/L；(3)高盐废水一级浓缩：向缓冲池中投加质量浓度42‑50％的液碱将废水pH值调节至6.5‑7，然后经提升泵打入一级浓缩系统空气冷却器，经布液后自上而下流动；外部空气经鼓风机引入空气冷却器，经过冷却器内部填料自下而上流动；气、液两相在填料间逆流接触，高盐废水中的干净水分不断蒸发向空气中转移，空气到达塔顶时，其中的水蒸气达到饱和分压，高盐废水中质量浓度15‑20％的水分以饱和水蒸气的形式进入空气中，使不饱和空气变为饱和空气，经空气冷却器上段除水器进一步去除液态水分后，从顶部排入大气中，使高盐废水得到初步浓缩，从而节约后期浓缩的成本；被初步浓缩的高盐废水排入缓冲池，进行循环浓缩；(4)高盐废水二级浓缩：得到初步浓缩的高盐废水经泵从缓冲池中打入废水二级浓缩系统的蒸发器，采用多效蒸发浓缩的方式，用外来0.4‑0.6MPa低压饱和水蒸气加热，在55‑120℃，将废水浓缩至其中的氯化钠接近饱和；蒸发冷凝水和水蒸气冷凝水从二级浓缩系统排出，分别进入蒸发冷凝水罐和蒸汽冷凝水罐备用；浓缩母液排入二级混凝沉淀池；(5)二级混凝沉淀再次去除COD：经一、二级浓缩后的高盐废水中的，COD含量浓缩至6000‑6500mg/L，采取二次酸性混凝的工艺进一步降解：二级浓缩后的高盐废水浓缩母液泵入二级混凝沉淀池，通过加酸计量泵连续将质量浓度25‑31％的盐酸加入池中并搅拌，将pH值调节至2‑3，使母液中残留的Ca²⁺、Mg²⁺离子以氯化钙、氯化镁的形式溶解到水中；同时水中有机物,发生混凝，加聚合氯化铁絮凝剂，每方废水用量20‑50克，使之进一步絮凝沉淀，沉淀下来的有机物颗粒经渣浆泵每间隔48‑72小时打入企业已有的污泥收集池，与原来的污泥混合处理；溢流出来的上清液经泵打入过滤器进行过滤；过滤后的母液打入加碱池，投加质量浓度42‑50％的液碱将pH值调节至6‑7，溢流出来的上清液经泵打入过滤器再次过滤；二次过滤后的高盐废水靠余压进入高盐废水三级浓缩系统；二级混凝沉淀池、加碱池底部泥浆以及过滤出来的杂质定期排入企业现有的污泥收集池；经二级混凝沉淀后COD含量降至1000‑1500mg/L；(6)废水三级浓缩回收无水硫酸钠：经二级混凝沉淀并过滤后的混合盐母液，经泵打入废水三级浓缩系统蒸发器，采取蒸发浓缩的方式，在70‑75℃间，将废水浓缩至其中的硫酸钾接近饱和，从而使废水中的氯化钠、硫酸钠大量结晶析出，经进一步稠厚，进入离心机进行一级离心分离；分离出的硫酸钠、氯化钠混合物加入二级浓缩系统的蒸发冷凝水，在70‑75℃将其中的氯化钠完全溶解后进行二级离心分离；离心分离出的硫酸钠加入二级浓缩系统的蒸发冷凝水，在70‑75℃进行洗涤，将其中的氯化钠完全溶解，然后进行三级离心分离，得到高纯度的无水硫酸钠，经干燥包装系统处理后入仓库代售；一级离心分离的母液泵入混合盐浓缩回收系统，二级离心分离的母液泵入氯化钠、硫酸钠母液冷冻结晶系统；三级离心分离洗涤液打入十水硫酸钠蒸发器；三级浓缩采用二级浓缩产生的二次蒸汽做热源，不消耗外来生蒸汽，蒸发冷凝水排入蒸发冷凝水罐备用；(7)氯化钠、硫酸钠母液冷冻结晶再次回收硫酸钠：废水三级浓缩系统二级离心分离的氯化钠、硫酸钠母液冷冻降温至‑5‑‑0℃，十水硫酸钠大量结晶析出，一级离心分离后，加入蒸发冷凝水溶解，和三级浓缩系统排过来的三级离心分离硫酸钠洗涤液一起进入十水硫酸钠蒸发器，采用二级浓缩产生的二次蒸汽做热源，在70‑75℃进行蒸发浓缩，无水硫酸钠大量结晶析出，进入离心机进行二级离心分离；离心分离后的固体硫酸钠送入三级浓缩系统，和三级浓缩系统二级离心分离出来的硫酸钠一并洗涤回收；十水硫酸钠离心分离后的母液泵入混合盐浓缩回收系统；蒸发冷凝水排入蒸发冷凝水罐备用；经步骤(6)‑(7)回收的硫酸钠混合后，按质量百分比，硫酸钠纯度98‑99.13％，回收率大于98％，氯化钠含量不超过1％，硝酸钠含量不超过0.4％，硫酸钾含量不超过0.1％；(8)氯化钠母液浓缩回收氯化钠：十水硫酸钠离心分离母液泵入氯化钠蒸发器，靠0.4‑0.6MPa的外来水蒸气供热，在100‑120℃将溶液蒸发至过饱和，氯化钠大量结晶析出，经稠厚，进入离心机进行一级离心分离；离心分离出的氯化钠加入二级浓缩系统的蒸发冷凝水，在70‑75℃进行洗涤，将其中的硫酸钠、硫酸钾、硝酸钠完全溶解，然后进行二级离心分离，得到高纯度的氯化钠，经干燥包装系统处理后入仓库代售；一级、二级离心分离的母液混合后，质量浓度80‑85％打入氯化钠、硫酸钠母液冷冻结晶系统循环冷冻结晶十水硫酸钠，质量浓度15‑20％泵入混合盐浓缩回收系统；蒸汽冷凝水排入蒸汽冷凝水罐备用；回收的氯化钠中，按质量百分比，氯化钠纯度98‑99.13％，回收率88‑90.77％，硫酸钠含量不超过0.5％，硝酸钠含量不超过0.5％，硫酸钾含量不超过0.2％；(9)混合盐浓缩回收：废水三级浓缩系统硫酸钠一级离心分离后的母液、十水硫酸钠蒸发器蒸发并二级离心分离后的母液，进入混合盐浓缩系统混合后，泵入混合盐浓缩系统进行蒸发浓缩，利用氯化钠浓缩回收系统的二次蒸汽作为热源，在60‑90℃之间，3K2SO4·Na2SO4、NaNO3·Na2SO4、NaNO3、(NH4)2SO4混合盐大量结晶析出，经稠厚进入离心机进行离心分离；离心分离出的固体混合盐含水率质量百分比不超过5％，经包装后直接作为农用混合化肥出售；离心分离后的质量浓度80‑85％母液打入混合盐浓缩回收系统循环蒸发结晶，质量浓度15‑20％打入企业原有的污泥处理池，与其他杂质污泥一并处理；蒸发冷凝水排入蒸发冷凝水罐备用；回收的混合盐，按质量百分比，干基中硝酸钠含量50‑60.03％，硫酸钾含量15.5‑20.55％，硫酸钠含量不超过5％，硫酸铵含量8.3‑12.1％，氯化钠含量5.7‑‑9.47％，其他杂质不超过4％；(10)回收蒸汽冷凝水和蒸发冷凝水：蒸发冷凝水罐的剩余蒸发冷凝水，由企业直接回用生产系统，回收率90‑93％；剩余蒸汽冷凝水由企业直接回用锅炉系统，回收率95‑97％。