一种高盐水盐资源回收系统论文和设计-潘文刚

全文摘要

本实用新型公开一种高盐水盐资源回收系统，包括原水箱、纳滤膜装置、氯化钠蒸发结晶单元、化学沉淀池、管式微滤膜装置、有机膜浓缩装置、臭氧反应罐、杂盐蒸发结晶单元以及污泥浓缩罐；本系统结构简单、运行稳定，可将氯化钠回收，还可实现对杂盐的回收以及对水资源的再利用。本实用新型通过优化的系统组合设计，确保结晶盐品质达到工业级标准资源化利用，同时实现结晶盐的最大程度资源化利用。

主设计要求

1.一种高盐水盐资源回收系统，其特征在于，其包括原水箱、纳滤膜装置、氯化钠蒸发结晶单元、化学沉淀池、管式微滤膜装置、有机膜浓缩装置、臭氧反应罐、杂盐蒸发结晶单元以及污泥浓缩罐；所述原水箱的出水口与所述纳滤膜装置的进水口连通，所述纳滤膜装置的产水出口与所述氯化钠蒸发结晶单元的氯化钠蒸发原水池的进水口连通，所述纳滤膜装置的浓水出口与所述化学沉淀池的进水口连通，所述化学沉淀池的排水口与所述管式微滤膜装置的进水口连通，所述管式微滤膜装置的产水出口与所述有机膜浓缩装置的进水口连通，所述有机膜浓缩装置的产水出口与所述臭氧反应罐的进水口连通，所述臭氧反应罐的出水口与所述原水箱的进水口连通；所述有机膜浓缩装置的浓水出口和所述氯化钠蒸发结晶单元的单效蒸发器母液出口均与所述杂盐蒸发结晶单元的蒸发母液混合罐进水口连通；所述化学沉淀池的排泥口和所述管式微滤膜装置的浓水出口均与所述污泥浓缩罐的进口连通，所述污泥浓缩罐的上清液出口与所述化学沉淀池的进水口连通。

设计方案

1.一种高盐水盐资源回收系统，其特征在于，其包括原水箱、纳滤膜装置、氯化钠蒸发结晶单元、化学沉淀池、管式微滤膜装置、有机膜浓缩装置、臭氧反应罐、杂盐蒸发结晶单元以及污泥浓缩罐；

所述原水箱的出水口与所述纳滤膜装置的进水口连通，所述纳滤膜装置的产水出口与所述氯化钠蒸发结晶单元的氯化钠蒸发原水池的进水口连通，所述纳滤膜装置的浓水出口与所述化学沉淀池的进水口连通，所述化学沉淀池的排水口与所述管式微滤膜装置的进水口连通，所述管式微滤膜装置的产水出口与所述有机膜浓缩装置的进水口连通，所述有机膜浓缩装置的产水出口与所述臭氧反应罐的进水口连通，所述臭氧反应罐的出水口与所述原水箱的进水口连通；

所述有机膜浓缩装置的浓水出口和所述氯化钠蒸发结晶单元的单效蒸发器母液出口均与所述杂盐蒸发结晶单元的蒸发母液混合罐进水口连通；

所述化学沉淀池的排泥口和所述管式微滤膜装置的浓水出口均与所述污泥浓缩罐的进口连通，所述污泥浓缩罐的上清液出口与所述化学沉淀池的进水口连通。

2.根据权利要求1所述的一种高盐水盐资源回收系统，其特征在于，所述氯化钠蒸发结晶单元包括所述氯化钠蒸发原水池、所述单效蒸发器、氯化钠稠厚器、氯化钠离心机、氯化钠干燥床以及氯化钠包装机；

所述氯化钠蒸发原水池的出水口与所述单效蒸发器的进水口连通，所述单效蒸发器的晶浆口与所述氯化钠稠厚器的进口连通，所述氯化钠稠厚器的晶浆出口与所述氯化钠离心机的入口连通，所述氯化钠离心机的结晶盐出口与所述氯化钠干燥床的进口连通，所述氯化钠干燥床的出口与所述氯化钠包装机的进口连通。

3.根据权利要求1所述的一种高盐水盐资源回收系统，其特征在于，所述杂盐蒸发结晶单元包括蒸发母液混合罐、混盐蒸发结晶器、杂盐稠厚器、杂盐离心机、杂盐干燥机以及杂盐包装机；

所述蒸发母液混合罐的出水口与所述混盐蒸发结晶器的进水口连通，所述混盐蒸发结晶器的晶浆出口与所述杂盐稠厚器的进口连通，所述杂盐稠厚器的晶浆出口与所述杂盐离心机的进口连通，所述杂盐离心机的结晶盐出口与所述杂盐干燥机的进口连通，所述杂盐干燥机的出口与所述杂盐包装机的进口连通。

设计说明书

技术领域：

本实用新型涉及高盐水处理领域，尤其涉及一种高盐水盐资源回收系统。

背景技术：

煤化工企业在运行过程中会产生大量的高盐水，高盐水的成分较为复杂，具有水质水量波动大、盐分含量高、毒性大等特点，由于目前我国煤化工项目大多集中布局在生态环境脆弱的西部地区，周边没有纳污水体，不具备高盐水外排条件，高盐水必须经过处理后才能对外排放，这给煤化工企业的高盐水排放带来了许多难题。目前，高盐水的处理方法种类繁多，根据具体水质差异，处理方式也有所不同，主要由蒸发塘蒸发和分盐处理。存在的问题主要有：1、利用蒸发塘自身的蒸发能力蒸发水分，其存在的问题是自然蒸发效果并不理想，还会造成水资源的浪费，且不能对高盐水中的盐分进行回收，造成了盐资源的浪费，降低了企业的经济效益。2、目前采用的分盐处理系统通常适用于高硬度、高COD的工业高盐水，要先经过有机浓缩处理去除COD并降低水中的硬度后才能进行分盐处理，延长了处理工序，导致处理周期长，严重影响企业的经济效益。3、针对Cl^{-<\/sup>含量较高、SO_{4<\/sub>^{2-<\/sup>、Ca^{2+<\/sup>、COD含量较低的高盐水的处理并未有一套完整有效的保证盐资源回收率的处理方案。}}}}

实用新型内容：

本实用新型的目的在于提供一种结构简单、运行稳定的高盐水盐资源回收系统。

本实用新型的第一个目的由如下技术方案实施：

一种高盐水盐资源回收系统，其包括原水箱、纳滤膜装置、氯化钠蒸发结晶单元、化学沉淀池、管式微滤膜装置、有机膜浓缩装置、臭氧反应罐、杂盐蒸发结晶单元以及污泥浓缩罐；

所述有机膜浓缩装置的浓水出口和所述氯化钠蒸发结晶单元的单效蒸发器母液出口均与所述杂盐蒸发结晶单元的蒸发母液混合罐进水口连通；

进一步的，所述氯化钠蒸发结晶单元包括所述氯化钠蒸发原水池、所述单效蒸发器、氯化钠稠厚器、氯化钠离心机、氯化钠干燥床以及氯化钠包装机；

进一步的，所述杂盐蒸发结晶单元包括蒸发母液混合罐、混盐蒸发结晶器、杂盐稠厚器、杂盐离心机、杂盐干燥机以及杂盐包装机；

本实用新型的优点：

1、本实用新型系统操作简单，首先通过纳滤单元对高盐水中的二价离子进行截留，使纳滤淡水中主要含有氯化钠；通过化学沉淀池使高盐水中的硫酸根以硫酸钙的形式沉淀出来；通过管式微滤膜装置进一步去除高盐水中的悬浮物，防止后续设备发生堵塞，保证后续系统的安全可靠运行；污泥浓缩单元可进一步回收污泥中的水分，还能减少污泥的排放量；有机浓缩单元可去除高盐水中的COD，臭氧氧化单元可进一步去除COD；蒸发器可对纳滤淡水进行蒸发结晶，得到氯化钠；而杂盐干化单元可对臭氧氧化单元处理得到的浓缩液进行干化处理，得到杂盐。本实用新型还可将蒸发器产生的蒸汽中含有的杂盐进行回收，可将污泥浓缩单元得到的上清液中的杂盐进一步回收，可实现对水资源进行回收利用。

2、本实用新型系统采用管式微滤膜装置作为有机浓缩的前处理装置，运行维护方便、简单，免去传统吸附柱等过滤设备所需要的反冲洗工序，拥有更加稳定的处理效率，不会饱和，不需要更换如石英砂、活性炭等易饱和的填料；管式微滤膜拥有PVDF的膜材质，拥有较长的使用寿命；管式微滤膜拥有0.1um的膜孔径，100％截留SS等污染物质，经过管式微滤膜过滤的出水SDI值可达到小于4的效果。

3、本实用新型系统采用有机膜浓缩装置结合臭氧反应罐的系统对管式微滤处理后高盐水进行COD去除；有机膜浓缩装置是类似于分子筛结构的设备，可截留粒径较大的有机物，另外，投加化学药剂将中分子量的有机物通过吸附架桥的作用链接起来，形成粒径较大的有机物，从而被有机膜浓缩装置截留去除；而臭氧反应罐通过臭氧氧化作用对高盐水中小分子有机物进一步脱除，将有机膜浓缩装置与臭氧反应罐结合后，能够对高盐水中各分子量的有机物有较高的去除率。

4、本实用新型是一种针对Cl^{-<\/sup>含量较高、SO_{4<\/sub>^{2-<\/sup>、Ca^{2+<\/sup>、COD含量较低的高盐水的处理系统，首先通过纳滤，即实现了分盐效果，又在纳滤浓水侧对SO_{4<\/sub>^{2-<\/sup>、Ca^{2+<\/sup>、COD进行了浓缩；而后对纳滤产水蒸发结晶得到氯化钠，实现了盐资源回收；对纳滤浓水依次经过化学处理、沉淀处理和有机膜浓缩处理，去除纳滤浓水中的Ca^{2+<\/sup>、COD等，然后进行杂盐结晶，确保系统的长周期稳定运行、结晶盐品质达到工业级标准资源化利用，即所回收的氯化钠达到了GB\/T5462-2015《工业盐》标准中精制工业干盐一级标准；同时实现结晶盐的最大程度资源化利用，具有一定的经济效益与社会效益。}}}}}}}}

附图说明：

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为实施例1的系统结构示意图；

图中：原水箱1、纳滤膜装置2、氯化钠蒸发结晶单元3、氯化钠蒸发原水池3-1、单效蒸发器3-2、氯化钠稠厚器3-3、氯化钠离心机3-4、氯化钠干燥床3-5、氯化钠包装机3-6、化学沉淀池4、管式微滤膜装置5、有机膜浓缩装置6、臭氧反应罐7、杂盐蒸发结晶单元8、蒸发母液混合罐8-1、混盐蒸发结晶器8-2、杂盐稠厚器8-3、杂盐离心机8-4、杂盐干燥机8-5、杂盐包装机8-6、污泥浓缩罐9。

具体实施方式：

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

实施例1：

如图1所示的高盐水盐资源回收系统，其包括原水箱1、纳滤膜装置2、氯化钠蒸发结晶单元3、化学沉淀池4、管式微滤膜装置5、有机膜浓缩装置6、臭氧反应罐7、杂盐蒸发结晶单元8以及污泥浓缩罐9；

原水箱1作用是对高盐水进行均质均量，从而保证后续单元进水水质水量的稳定，使系统具有一定的抗冲击能力，能够安全稳定运行。原水箱1的出水口与纳滤膜装置2的进水口连通，纳滤膜装置2的产水出口与氯化钠蒸发结晶单元3的氯化钠蒸发原水池3-1的进水口连通，纳滤产水首先送至蒸发原水池进行均质均量处理，保证后续单元进水水质水量的稳定，使系统具有一定的抗冲击能力，能够安全稳定运行；纳滤膜装置2的浓水出口与化学沉淀池4的进水口连通，化学沉淀池4的排水口与管式微滤膜装置5的进水口连通，管式微滤膜装置5的产水出口与有机膜浓缩装置6的进水口连通，有机膜浓缩装置6的产水出口与臭氧反应罐7的进水口连通，臭氧反应罐7的出水口与原水箱1的进水口连通；

有机膜浓缩装置6的浓水出口和氯化钠蒸发结晶单元3的单效蒸发器3-2母液出口均与杂盐蒸发结晶单元8的蒸发母液混合罐8-1进水口连通；

化学沉淀池4的排泥口和管式微滤膜装置5的浓水出口均与污泥浓缩罐9的进口连通，污泥浓缩罐9的上清液出口与化学沉淀池4的进水口连通。

氯化钠蒸发结晶单元3包括氯化钠蒸发原水池3-1、单效蒸发器3-2、氯化钠稠厚器3-3、氯化钠离心机3-4、氯化钠干燥床3-5以及氯化钠包装机3-6；

氯化钠蒸发原水池3-1目的是对纳滤产水进行均质均量调节，从而保证蒸发结晶单元进水水质水量的稳定，使蒸发结晶单元能够安全稳定运行。氯化钠蒸发原水池3-1的出水口与单效蒸发器3-2的进水口连通，单效蒸发器3-2的晶浆口与氯化钠稠厚器3-3的进口连通，氯化钠稠厚器3-3的晶浆出口与氯化钠离心机3-4的入口连通，氯化钠离心机3-4的结晶盐出口与氯化钠干燥床3-5的进口连通，氯化钠干燥床3-5的出口与氯化钠包装机3-6的进口连通。

杂盐蒸发结晶单元8包括蒸发母液混合罐8-1、混盐蒸发结晶器8-2、杂盐稠厚器8-3、杂盐离心机8-4、杂盐干燥机8-5以及杂盐包装机8-6；

蒸发母液混合罐8-1的出水口与混盐蒸发结晶器8-2的进水口连通，混盐蒸发结晶器8-2的晶浆出口与杂盐稠厚器8-3的进口连通，杂盐稠厚器8-3的晶浆出口与杂盐离心机8-4的进口连通，杂盐离心机8-4的结晶盐出口与杂盐干燥机8-5的进口连通，杂盐干燥机8-5的出口与杂盐包装机8-6的进口连通。

本实施例中，化学沉淀池4包括第一反应池和第二反应池，通过向第一反应池投加石灰、氯化钙、PFS、PAM等药剂，使高盐水中的硫酸根以硫酸钙的形式沉淀出来，通过向第二反应池内投加碳酸钠，以形成碳酸钙的形式去除第一反应池中加入的未反应完的以及溶液中剩余的钙离子，可降低出水的钙离子，使上清液中钙离子浓度小于20mg\/L。

采用管式微滤膜装置5，可减少处理环节，还可节省体积空间，且运行维护方便、简单，无需反冲洗工序；拥有更加稳定的处理效率，不会饱和，不需要更换如石英砂、活性炭等易饱和的填料；管式微滤膜装置5拥有PVDF的膜材质，拥有较长的使用寿命；管式微滤膜装置5拥有0.1um的膜孔径，100％截留颗粒悬浮物等污染物质，经过管式微滤膜装置5过滤的出水SDI值小于4；

有机膜浓缩装置6可截留粒径较大的有机物，另外，投加化学药剂将中分子量的有机物通过吸附架桥的作用链接起来，形成粒径较大的有机物，从而被有机膜浓缩装置6截留去除；而臭氧反应罐7通过臭氧氧化作用对高盐水中小分子有机物进一步脱除，将有机膜浓缩装置6与臭氧反应罐7结合后，能够对高盐水中各分子量的有机物有较高的去除率。

本系统回用水水质满足《循环冷却水用再生水水质标准HG-T3923-2007》标准；产生的工业氯化钠达到GB\/T 5462-2015《工业盐》标准中精制工业干盐一级标准，可直接包装外售。

本系统是一种针对氯离子含量较多而硫酸根含量较少的高盐水的处置方法，通过膜浓缩单元合理、优化的系统组合设计，确保后续蒸发结晶单元的长周期稳定运行、结晶盐品质达到工业级标准资源化利用，同时实现结晶盐的最大程度资源化利用，具有一定的经济效益与社会效益。

实施例2：

利用实施例1所述的高盐水盐资源回收系统处理高盐水，包括如下工序：工序一纳滤；工序二化学沉淀；工序三管式微滤；工序四有机浓缩；工序五臭氧氧化；工序六氯化钠结晶；工序七杂盐结晶；工序八污泥浓缩；其中：

工序一纳滤：将原水箱1内的pH为7，TDS浓度为39000mg\/L，Cl^{1-<\/sup>浓度为10000mg\/L，SO_{4<\/sub>^{2-<\/sup>浓度为9500mg\/L的高盐水送入高盐水盐资源回收系统的纳滤膜装置2中，在3MPa的压力下进行纳滤处理，得到纳滤产水和纳滤浓水；纳滤膜装置2对高盐水中的二价离子进行截留，而一价离子能够通过，使纳滤产水中主要含有氯化钠；得到纳滤产水和TDS为145000mg\/L，Cl^{-<\/sup>为6000mg\/L，SO_{4<\/sub>^{2-<\/sup>为90000mg\/L的纳滤浓水；}}}}}}

工序二化学沉淀：将工序一纳滤处理中得到的纳滤浓水送入高盐水盐资源回收系统的化学沉淀池4进行化学沉淀处理，通过投加石灰、氯化钙、PFS、PAM等药剂，使高盐水中的SO_{4<\/sub>^{2-<\/sup>以CaSO_{4<\/sub>的形式沉淀出来，同时通过投加碳酸钠，以形成碳酸钙的形式去除未反应完的以及溶液中剩余的Ca^{2+<\/sup>，得到Ca^{2+<\/sup>≤20mg\/L的上清液和污泥；}}}}}

工序三管式微滤：将工序二化学沉淀中得到的上清液送入高盐水盐资源回收系统的管式微滤膜装置5内进行过滤处理，进一步去除高盐水中的悬浮物，防止后设备发生堵塞，保证后系统的安全可靠运行，得到过滤产水和过滤浓水，且过滤产水的浊度＜3NTU；

工序四有机浓缩：将工序三管式微滤得到的过滤产水送入高盐水盐资源回收系统的有机膜浓缩装置6进行有机浓缩作业，去除COD，得到浓缩产水和浓缩浓水，有机浓缩作业对COD的去除率达到40％；

工序五臭氧氧化：将工序四有机浓缩得到的浓缩产水送入高盐水盐资源回收系统的臭氧反应罐7进行臭氧氧化处理，进一步去除COD，臭氧氧化处理对COD的去除率达到50％，经臭氧氧化处理得到的产水再送入纳滤膜装置2中进行纳滤处理，实现水资源的循环利用；

工序六氯化钠结晶：将工序一纳滤得到的纳滤产水送入高盐水盐资源回收系统的单效蒸发器3-2进行蒸发结晶处理，得到氯化钠结晶盐和蒸发母液；得到氯化钠结晶盐干燥后包装以实现资源化利用；

工序七杂盐结晶：将工序四有机浓缩得到的浓缩浓水与工序六氯化钠结晶中得到的蒸发母液混合均质后送入高盐水盐资源回收系统的混盐蒸发结晶器8-2进行蒸发结晶处理，可将母液中的氯化钠进行回收，得到杂盐；

工序八污泥浓缩：将工序二化学沉淀得到的污泥和工序三管式微滤得到的过滤浓水送入高盐水盐资源回收系统的污泥浓缩罐9进行污泥浓缩处理，减少污泥的排放量，得到的上清液再送入化学沉淀池4进行化学沉淀处理。

实施例3：

工序一纳滤：将原水箱1内的pH为8，TDS浓度为50000mg\/L，Cl^{1-<\/sup>浓度为15000mg\/L，SO_{4<\/sub>^{2-<\/sup>浓度为12000mg\/L的高盐水送入高盐水盐资源回收系统的纳滤膜装置2中，在3MPa的压力下进行纳滤处理，得到纳滤产水和纳滤浓水；纳滤膜装置2对高盐水中的二价离子进行截留，而一价离子能够通过，使纳滤产水中主要含有氯化钠；得到纳滤产水和TDS为158000mg\/L，Cl^{-<\/sup>为9000mg\/L，SO_{4<\/sub>^{2-<\/sup>为95000mg\/L的纳滤浓水；}}}}}}

实施例4：

工序一纳滤：将原水箱1内的pH为7，TDS浓度为40000mg\/L，Cl^{-<\/sup>浓度为12000mg\/L，SO_{4<\/sub>^{2-<\/sup>浓度为11000mg\/L的高盐水送入高盐水盐资源回收系统的纳滤膜装置2中，在3MPa的压力下进行纳滤处理，得到纳滤产水和纳滤浓水；纳滤膜装置2对高盐水中的二价离子进行截留，而一价离子能够通过，使纳滤产水中主要含有氯化钠；得到纳滤产水和TDS为148000mg\/L，Cl^{-<\/sup>为72000mg\/L，SO_{4<\/sub>^{2-<\/sup>为89000mg\/L的纳滤浓水；}}}}}}

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

设计图

一种高盐水盐资源回收系统论文和设计

一种高盐水盐资源回收系统论文和设计-潘文刚

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主设计要求

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