制盐方法和系统以及由此制得的盐产品技术方案

本发明专利技术涉及水处理领域，公开了一种制盐方法和系统以及由此制得的盐产品。该方法包括：将含高溶解度盐的原料水溶液和第二电渗析淡水出水进行第一电渗析处理，得到第一电渗析浓水出水和第一电渗析淡水出水，含高溶解度盐的原料水溶液中高溶解度盐的含量不大于10重量％，第一电渗析浓水出水中高溶解度盐的含量不小于10重量％；将第一电渗析淡水出水进行反渗透处理；将高溶解度盐的饱和溶液和第一电渗析浓水出水进行第二电渗析处理，得到第二电渗析浓水出水和第二电渗析淡水出水。本发明专利技术的方法避免了使用热法蒸发、热法结晶等高能耗的结晶方式，能够大幅度降低结晶过程的投资和能耗成本。

Salt-making methods and systems and the resulting salt products

The invention relates to the field of water treatment, and discloses a salt making method and system as well as a salt product produced therefrom. The method includes: the first electrodialysis treatment of raw water solution containing high solubility salt and the second electrodialysis fresh water effluent, the first electrodialysis concentrated water effluent and the first electrodialysis fresh water effluent are obtained, the content of high solubility salt in raw water solution containing high solubility salt is not more than 10 wt%, and the content of high solubility salt in the first electrodialysis concentrated water effluent is not less than 10 wt%. The first electrodialysis freshwater effluent is treated by reverse osmosis, and the second electrodialysis treatment is carried out to obtain the second electrodialysis concentrated water effluent and the second electrodialysis concentrated water effluent from the saturated solution of high solubility salt and the first electrodialysis concentrated water. The method of the invention avoids the use of high energy consumption crystallization methods such as thermal evaporation and thermal crystallization, and can greatly reduce the investment and energy consumption cost of the crystallization process.

【技术实现步骤摘要】
制盐方法和系统以及由此制得的盐产品
本专利技术涉及水处理领域，具体涉及一种制盐方法、制盐系统和由此制得的盐产品。
技术介绍
随着环保要求的不断提升，水资源不足以及环境容量有限等矛盾日益凸显。在石油化工、煤化工、电力、钢铁以及海水淡化等生产过程中，会产生大量的含盐废水。为了降低外排水量，提高水的使用效率，目前含盐废水一般使用以反渗透和/或电渗析(含倒极电渗析)为主的膜法脱盐处理后回用，在一定程度上提高了水的使用效率，但仍有相当大量的浓水需要排放或后续处理。在一些没有纳污水体的地区，甚至要求做到零液体排放。为了实现零液体排放，一般需先进行膜浓缩处理，然后将各种膜浓缩后的浓水进一步采用热法蒸发和热法结晶工艺，得到蒸馏水和固体盐。其中，现有的膜浓缩处理常用的方法是反渗透和倒极电渗析。常规反渗透受到渗透压的限制，一般只能将水的含盐量浓缩到50,000-70,000mg/L。电渗析由于能耗与水的含盐量直接相关，含盐量越高，能耗越高，因此大多数电渗析仅用于对含盐量较低(5,000mg/L以下)的水进行脱盐处理。进一步地，后续的热法蒸发工艺进一步起浓缩作用，蒸发器中一般不直接产生高溶解度盐(如氯化钠等)的固体，每蒸发一吨水的能耗为20-40度电(机械蒸汽压缩)或0.3-0.5吨蒸汽(多效蒸发)，能耗较高。而更进一步处理蒸发浓水的热法结晶工艺，由于浓度更高，且通常采用强制循环避免结晶过程中产生结垢问题，每蒸发一吨水的能耗高达100-150度电或0.5-1.0吨蒸汽，能耗极高。在制盐方法中，传统热法过程特别是热法结晶的投资与能耗成本高昂，已经成为企业的沉重负担。因此有必要提出一种全新的制盐工艺，以大幅度降低制盐过程的投资和能耗成本。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了克服现有技术存在的制盐过程投资高、能耗大的问题，提供一种制盐方法、制盐系统和由此制得的盐产品，本专利技术的方法能够将较低浓度的原料水溶液采用非热法过程，以较低成本获得固体盐，且通过采用极端条件下的电渗析处理，避免了使用热法结晶等高能耗的结晶方式，能够大幅度降低制盐过程的投资和能耗成本。电渗析(包括倒极电渗析)作为一种常规的脱盐方法，被广泛应用于低浓度地表水、地下水或废水的脱盐处理中，也被少量应用于海水或浓度相当于海水的盐水的浓缩上。在这些常规电渗析处理中，电渗析浓水进水和电渗析淡水进水一般为相同的一股水，为了避免碳酸钙、硫酸钙等低溶解度盐造成膜的结垢现象，通常采用控制浓缩倍数、调节pH值、添加阻垢剂或预处理脱除的方法防止它们在浓水中出现结晶。而对于氯化钠、硫酸钠等高溶解度盐来说，它们在浓水中的绝对浓度虽然较高，但由于其溶解度极高，常规电渗析过程中这些高溶解度盐的浓度远低于它们在水中的饱和浓度，因此不会考虑它们的结晶与结垢问题。上述常规电渗析过程的目的仅仅旨在脱盐和部分浓缩，在回收一部分淡水的同时，减少浓水的体积，即使是对低溶解度盐也要避免其结晶，更不用说得到高溶解度盐的固体盐了。因此，在上述常规工艺中，为了获得固体盐，需进一步进行后续的热法蒸发工艺和热法结晶工艺，从而造成制盐过程的投资和能耗极高。在以脱盐为目的的常规电渗析应用中，过程能耗与盐水中需要迁移的离子数量(盐浓度)几乎成正比，其经济性的比较对象主要是反渗透工艺。因此，常规电渗析的应用主要集中在低浓度盐水的脱盐处理与浓缩上，其中电渗析浓水进水和电渗析淡水进水一般为相同的一股水，电渗析浓水出水浓度也远未达到饱和，即不以得到固体盐为目的，客观上也无法得到固体盐。然而，本专利技术的专利技术人在研究中惊奇地发现，当电渗析的上述常规操作模式被突破后，具体来说，在以高溶解度盐的饱和溶液作为电渗析浓水进水、以高溶解度盐的含量不小于10重量％的含高溶解度盐的水溶液作为电渗析淡水进水这一极端运行模式下，不仅能够得到电渗析浓水出水和电渗析淡水出水，而且其中电渗析浓水出水变为高溶解度盐含量较电渗析浓水进水增高的固液混合饱和溶液，即电渗析浓水出水中已形成高溶解度盐的结晶固体，电渗析淡水出水为高溶解度盐含量较原料水溶液降低的水溶液。本专利技术的专利技术人进一步发现，由于此时电渗析体系的淡室和浓室都充满着高浓度的高溶解度盐的水溶液，因而该体系的电阻急剧降低，而且由于两侧浓度均高，电渗析过程可以大幅增加电流密度，这一方面使得单位脱盐量的电耗较常规电渗析显著降低，另一方面也大大增加了单位膜面积的脱盐量。单位脱盐量的电耗对应电渗析过程的运行成本，单位脱盐量要求的膜面积对应电渗析过程的投资成本。双侧高盐度的非传统运行模式打破了常规电渗析的低盐度应用局限，使得以较低的代价实现大盐量电渗析迁移成为可能。而当含高溶解度盐的原料水溶液中高溶解度盐的浓度较低时，可以通过常规电渗析处理和反渗透处理的组合先将原料水溶液进行浓缩以将其中的高溶解度盐的浓度浓缩至不小于10重量％的进水要求，进而再进行极端运行模式下的电渗析处理。基于此，本专利技术的专利技术人完成了此专利技术。正是上述意想不到的发现使专利技术人意识到，采用电渗析过程实现高溶解度盐的直接结晶是可能和经济的。而且，由于高溶解度盐的结晶过程经济性的比较对象是投资和运行成本极高的热法结晶工艺，因此，本专利技术的技术优势十分显著，能够大幅降低制盐过程的投资和能耗成本。因此，为了实现上述目的，第一方面，本专利技术提供了一种制盐方法，该方法包括：以含高溶解度盐的原料水溶液作为第一电渗析淡水进水、以第二电渗析淡水出水作为第一电渗析浓水进水进行第一电渗析处理，得到第一电渗析浓水出水和第一电渗析淡水出水；其中，含高溶解度盐的原料水溶液中所述高溶解度盐的含量不大于10重量％，所述第一电渗析浓水出水中所述高溶解度盐的含量不小于10重量％；将所述第一电渗析淡水出水进行反渗透处理，得到反渗透浓水和反渗透出水；以高溶解度盐的饱和溶液作为第二电渗析浓水进水、以第一电渗析浓水出水作为第二电渗析淡水进水进行第二电渗析处理，得到第二电渗析浓水出水和第二电渗析淡水出水。第二方面，本专利技术提供了一种制盐系统，该系统包括第一电渗析单元、反渗透单元和第二电渗析单元，所述第一电渗析单元用于对作为第一电渗析淡水进水的含高溶解度盐的原料水溶液、作为第一电渗析浓水进水的第二电渗析淡水出水进行第一电渗析处理，以得到第一电渗析浓水出水和第一电渗析淡水出水；其中，含高溶解度盐的原料水溶液中所述高溶解度盐的含量不大于10重量％，所述第一电渗析浓水出水中所述高溶解度盐的含量不小于10重量％；所述反渗透单元用于将来自所述第一电渗析单元的所述第一电渗析淡水出水进行反渗透处理，以得到反渗透浓水和反渗透出水；所述第二电渗析单元用于对作为第二电渗析浓水进水的高溶解度盐的饱和溶液、作为第二电渗析淡水进水的第一电渗析浓水出水进行第二电渗析处理，以得到第二电渗析浓水出水和第二电渗析淡水出水。第三方面，本专利技术提供了一种通过上述方法制得的高溶解度盐产品。本专利技术的方法适用于低浓度的含高溶解度盐的原料水溶液的制盐，其中，制盐对象是高溶解度盐(如在25℃时的溶解度为30-80g/100g水的盐，具体例如氯化钠)，在分盐处理时，无需进行蒸发结晶、热法结晶或冷冻结晶等高能耗和高投资成本的处理，通过低能耗和低投资成本的固液分离处理和/或结晶分离处理即能实现，换言之，本专利技术的制盐方法与现有技术中高溶解度盐的结晶还必须依赖于蒸发结本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种制盐方法，包括：以含高溶解度盐的原料水溶液作为第一电渗析淡水进水、以第二电渗析淡水出水作为第一电渗析浓水进水进行第一电渗析处理，得到第一电渗析浓水出水和第一电渗析淡水出水；其中，含高溶解度盐的原料水溶液中所述高溶解度盐的含量不大于10重量％，所述第一电渗析浓水出水中所述高溶解度盐的含量不小于10重量％；将所述第一电渗析淡水出水进行反渗透处理，得到反渗透浓水和反渗透出水；以高溶解度盐的饱和溶液作为第二电渗析浓水进水、以第一电渗析浓水出水作为第二电渗析淡水进水进行第二电渗析处理，得到第二电渗析浓水出水和第二电渗析淡水出水。

【技术特征摘要】
1.一种制盐方法，包括：以含高溶解度盐的原料水溶液作为第一电渗析淡水进水、以第二电渗析淡水出水作为第一电渗析浓水进水进行第一电渗析处理，得到第一电渗析浓水出水和第一电渗析淡水出水；其中，含高溶解度盐的原料水溶液中所述高溶解度盐的含量不大于10重量％，所述第一电渗析浓水出水中所述高溶解度盐的含量不小于10重量％；将所述第一电渗析淡水出水进行反渗透处理，得到反渗透浓水和反渗透出水；以高溶解度盐的饱和溶液作为第二电渗析浓水进水、以第一电渗析浓水出水作为第二电渗析淡水进水进行第二电渗析处理，得到第二电渗析浓水出水和第二电渗析淡水出水。2.根据权利要求1所述的方法，其中，含高溶解度盐的原料水溶液中所述高溶解度盐的含量为1-10重量％，优选为3-6重量％。3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述第一电渗析处理的条件包括：电流密度为10-50mA/cm2，优选为15-45mA/cm2；每个膜对上施加的直流电压为0.2-0.8V，优选为0.35-0.7V；所述第一电渗析浓水进水和所述第一电渗析淡水进水的流速比为1：0.3-5，优选为1：1-2.5。4.根据权利要求1-3中任意一项所述的方法，其中，所述第一电渗析浓水出水中所述高溶解度盐的含量为10-30重量％，优选为15-25重量％。5.根据权利要求1-4中任意一项所述的方法，其中，所述反渗透处理的条件包括：温度为5-45℃，优选为15-30℃；压力为1-8MPa，优选为1.5-7MPa；反渗透出水和反渗透浓水的体积流量比为1-5：1，优选为2-4：1。6.根据权利要求1-5中任意一项所述的方法，其中，将所述反渗透浓水作为第一电渗析淡水进水返回至所述第一电渗析处理。7.根据权利要求1-6中任意一项所述的方法，其中，所述第二电渗析处理的条件包括：电流密度为20-50mA/cm2，优选为30-40mA/cm2；每个膜对上施加的直流电压为0.1-1V，优选为0.3-0.7V；所述第二电渗析浓水进水和所述第二电渗析淡水进水的流速比为1：0.3-5，优选为1：1-2.5。8.根据权利要求1-7中任意一项所述的方法，其中，该方法还包括：将所述第二电渗析浓水出水进行分盐处理，以得到所述高溶解度盐的固体和所述高溶解度盐的饱和溶液。9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述分盐处理包括固液分离处理和/或结晶分离处理；优选地，所述固液分离处理的方式为离心分离、过滤分离或沉淀分离；优选地，所述结晶分离处理的条件包括：停留时间为0.1-3h，进一步优选为0.3-2h。10.根据权利要求1-9中任意一项所述的方法，其中，所述第二电渗析浓水进水为含有高溶解度盐的固体的固...

【专利技术属性】
技术研发人员：熊日华，孙剑宇，卫昶，
申请(专利权)人：神华集团有限责任公司，北京低碳清洁能源研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11