一种煤化工高盐废水零排放的新型集成处理系统及工艺技术方案

本发明专利技术公开了一种煤化工高盐废水零排放的新型集成处理系统及工艺，包括除硬除硅单元、复合有机物脱除单元、除浊及深度软化单元、膜减量及浓缩单元、盐硝分离单元和蒸发结晶单元，本发明专利技术涉及煤化工行业高盐废水处理技术领域。该煤化工高盐废水零排放的新型集成处理系统及工艺，大大提升了系统的运行的稳定性、经济型和合理性，经本集成工艺处理后的煤化工末端高盐废水最终全部回用于循环水系统，回用率达到95％以上，并采用“膜法分盐—热法分盐”的耦合分盐工艺，得到满足行业标准的硫酸钠和氯化钠，使系统杂盐产量在总盐量的15％以下，减少了无机盐的外排量，保护了环境，技术应用推广前景广阔，社会和经济效益都非常显著。

A new integrated treatment system and process for zero discharge of high salt wastewater from coal chemical industry

【技术实现步骤摘要】
一种煤化工高盐废水零排放的新型集成处理系统及工艺
本专利技术涉及煤化工行业高盐废水处理
，具体为一种煤化工高盐废水零排放的新型集成处理系统及工艺。
技术介绍
我国资源基本情况是“缺油、少气、相对富煤”，因而煤就成为了我国最重要的能源和化工原料之一，因此以煤为原料，实施煤炭资源的清洁高效利用对于保持我国经济的快速增长、保障国家的能源安全都具有重大意义，在既有煤炭深加工项目的基础上，积极推进以煤炭液化、煤制气、煤制烯烃、煤基多联产、煤油气资源综合利用等为主要方向的大规模工程示范，同时，规划中对生态环境保护也提出了具体要求，配套的环保产业必将得到长足发展，煤化工行业水资源利用量大，废水产生量也大，按目前水平，每立方米煤制天然气要耗水9.5吨，每吨煤制油耗水月10吨，另外，煤化工行业废水存在现有工艺运行成本高、难以达标排放及回用等问题，以及煤化工行业企业的给水、循环冷却水、废水处理等各用水点和处理段分散管理，不能实现高水高用，低水低用，无法实现系统节水、减排、节约新鲜水的目的，处理后的达标水直接排放而循环冷却水系统又大量耗用新鲜水，造成了水资源的极大浪费，严重制约了煤化工产业在干旱地区的发展，在此背景下，本专利技术就煤化工行业末端高盐废水的处理，通过多种处理单元的有效结合，提出一种技术可靠、经济、稳定的煤化工高盐废水处理工艺，使所有高盐废水全部实现回用，并对水中的硫酸钠和氯化钠进行分质结晶得到满足行业标准的盐，最终使系统杂盐率控制在总盐量20％以下，降低杂盐的处理费用。
技术实现思路
(一)解决的技术问题针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种煤化工高盐废水零排放的新型集成处理系统及工艺，能将该类废水经处理后的产水全部回用于循环冷却水系统，分质结晶得到的氯化钠和硫酸钠分别满足行业回用要求，并使系统杂盐率控制在总盐量15％以下，从而降低煤化工末端高盐废水对外部环境的影响。(二)技术方案为实现以上目的，本专利技术通过以下技术方案予以实现：一种煤化工高盐废水零排放的新型集成处理系统，包括除硬除硅单元、复合有机物脱除单元、除浊及深度软化单元、膜减量及浓缩单元、盐硝分离单元和蒸发结晶单元。优选的，所述除硬除硅单元内是采用复合除硅除硬药剂并配合使用絮凝剂和助凝剂进行废水的除硬除硅处理，能够有效的将硬度控制在150mg/L以下，硅含量控制在5mg/L以下，同时经过该处理工段后，将H+、HCO3-等高级氧化的抑制剂离子进行消除，单元出水的碱性环境也为高级氧化提供了最佳的运行环境。优选的，所述复合有机物脱除单元是在同一个反应器内将UV光解技术与臭氧催化氧化技术结合使用进行废水中有机物的脱除处理，由于高盐废水中氯离子、硫酸根离子等阴离子含量较高，而这些阴离子对臭氧催化氧化都具有抑制作用，因此采用UV光解技术与臭氧催化氧化技术相耦合的NCUO技术，在紫外线的照射及臭氧—催化剂的双重作用下，水中产生大量的HO-(羟基自由基)、H+和eaq-(水合电子)、O3等活性体，这些活性中间体再与水中有机物发生亲核、亲电和电子转移反应，引起水中有机物的降解和矿化，并使其TOC浓度降低，最终达到降解水中TOC的作用。优选的，所述除浊及深度软化单元是在浓度为0.8-1.5mol/L氢氧化钠的pH为7.5-8.3微碱性环境下通过机械过滤对废水进行过滤处理，然后再进行离子软化处理，由于经化学沉淀法除硅除硬后的废水大部分钙镁离子和硅以沉淀物的方式沉淀，还有部分细小颗粒无法通过重力沉淀的方式去除，因此在微碱性环境下通过机械过滤的方式对废水进行过滤，进一步降低了悬浮物和钙镁离子等对膜减量单元的污堵。优选的，所述膜减量及浓缩单元分别为经预处理后为了降低后续盐硝分离处理单元投资而设置的膜减量单元，以及盐硝分离后一价侧的废水物化浓缩装置和二价侧废水热法浓缩装置，由于普通反渗透膜投资比分盐纳滤膜要低好多，因此经预处理后的废水先采用反渗透膜进行一次减量化处理，回收率根据来水的TDS确定；经盐硝分盐后一价侧废水硬度和有机物等很少，因此采用电渗析或高压反渗透膜进行浓缩处理，确保蒸发结晶系统的水含盐量在100000mg/L以上，降低了蒸发结晶系统的投资和运行成本；盐硝分盐后二价侧废水含盐量一般控制在50000mg/L以上，如果直接进入后续冷冻结晶单元，硫酸钠产量较低，而由于浓度较高无法采用常规的物化方法进行浓缩，因此本集成工艺采用了热法浓缩装置，浓缩倍数根据“水—氯化钠—硫酸钠”三相体系的饱和浓度来控制。优选的，所述盐硝分离单元是采用高二价离子截留率和低一价离子截留率的反渗透膜，利用膜对一价离子和二价离子不同的截留率进行硫酸钠和氯化钠的初次分离，本集成工艺的核心工艺是采用“膜分盐+热法分盐”的耦合分盐工艺。优选的，所述蒸发结晶单元共设置了三套蒸发结晶装置，分别是氯化钠蒸发结晶装置、硫酸钠冷冻结晶蒸发脱水装置及硫酸钠结晶母液蒸发结晶单元，由于纳滤一价侧废水水质较好，基本不含COD等污染物，因此该部分废水经蒸发结晶处理后得到的氯化钠纯度较高，可达到99.5％以上；二价侧废水通过冷冻结晶(-5—0℃)后得到芒硝并经加水稀盐蒸发脱水后得到99％以上无水硫酸钠；冷冻结晶母液由于含有一定量的有机物等，因此单独设置蒸发结晶单元，得到纯度在98.5％以上的氯化钠，最终离心母液经干燥设备干燥后得到杂盐，本单元的核心工艺是根据“水—氯化钠—硫酸钠”三相体系中总的含盐量不超过30％，来控制三相体系中氯化钠和硫酸钠在一定温度下的浓度；同时将氯化钠离心母液回流至冷冻结晶装置，使二价侧硫酸钠的浓度升高，提高了硫酸钠的产盐量，降低了杂盐的产量。本专利技术还公开了一种煤化工高盐废水零排放的新型集成处理工艺，具体包括以下步骤：S1、废水经均质调节池进行水质和水量调节后，被泵提升进入高效絮凝沉淀池，通过投加除硅剂、除氟剂、碱和碳酸钠将废水中的钙镁离子和二氧化硅等变成碳酸钙、氢氧化镁和二氧化硅胶体等物质，并通过投加絮凝剂和助凝剂，将沉淀物在此进行去除，降低后续处理单元的结垢污堵，降低水中的氟的含量，降低对设备的腐蚀，由于除硅和除硬所控制的PH值有所差异，本装置设置两级沉淀池；S2、由于来水COD含量较高，为了避免COD对膜系统的污堵及得到的盐的纯度，对来水进行有机物的降解，废水含盐量较高，单一的常规氧化技术由于受水中氯离子、硫酸根离子等的影响，有机物的去除率大幅度下降。本单元采用复合有机物脱除单元的UV光解技术与臭氧催化氧化技术相耦合的NCUO技术，在紫外线的照射及臭氧—催化剂的作用下，水中产生大量的HO-(羟基自由基)、H+和eaq-(水合电子)和O3活性体，这些活性中间体再与水中有机物发生亲核、亲电和电子转移反应，引起水中有机物的降解和矿化，并使其TOC浓度降低，最终达到降解水中TOC的作用；S3、经除硅软化及有机物降解后的水采用机械过滤和离子软化的组合工艺进行处理，使其满足膜浓缩系统的进水，确保系统的稳定运行。为了降低系统的投资成本，经预处理后的高盐水利用反渗透进行一次浓缩处理，之后利用盐硝分离膜进行膜法分盐，得到以氯化钠和硫酸钠为主的两种废水本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种煤化工高盐废水零排放的新型集成处理系统，其特征在于：包括除硬除硅单元、复合有机物脱除单元、除浊及深度软化单元、膜减量及浓缩单元、盐硝分离单元和蒸发结晶单元。/n

【技术特征摘要】
1.一种煤化工高盐废水零排放的新型集成处理系统，其特征在于：包括除硬除硅单元、复合有机物脱除单元、除浊及深度软化单元、膜减量及浓缩单元、盐硝分离单元和蒸发结晶单元。


2.根据权利要求1所述的一种煤化工高盐废水零排放的新型集成处理系统，其特征在于：所述除硬除硅单元内是采用复合除硅除硬药剂并配合使用絮凝剂和助凝剂进行废水的除硬除硅处理。


3.根据权利要求1所述的一种煤化工高盐废水零排放的新型集成处理系统，其特征在于：所述复合有机物脱除单元是在同一个反应器内将UV光解技术与臭氧催化氧化技术结合使用进行废水中有机物的脱除处理。


4.根据权利要求1所述的一种煤化工高盐废水零排放的新型集成处理系统，其特征在于：所述除浊及深度软化单元是在浓度为0.8-1.5mol/L氢氧化钠的pH为7.5-8.3微碱性环境下通过机械过滤对废水进行过滤处理，然后再进行离子软化处理。


5.根据权利要求1所述的一种煤化工高盐废水零排放的新型集成处理系统，其特征在于：所述膜减量及浓缩单元分别为经预处理后为了降低后续盐硝分离处理单元投资而设置的膜减量单元，以及盐硝分离后一价侧的废水物化浓缩装置和二价侧废水热法浓缩装置。


6.根据权利要求1所述的一种煤化工高盐废水零排放的新型集成处理系统，其特征在于：所述盐硝分离单元是采用高二价离子截留率和低一价离子截留率的反渗透膜，利用膜对一价离子和二价离子不同的截留率进行硫酸钠和氯化钠的初次分离。


7.根据权利要求1所述的一种煤化工高盐废水零排放的新型集成处理系统，其特征在于：所述蒸发结晶单元共设置了三套蒸发结晶装置，分别是氯化钠蒸发结晶装置、硫酸钠冷冻结晶蒸发脱水装置及硫酸钠结晶母液蒸发结晶单...

【专利技术属性】
技术研发人员：王刚，王东杰，廖彦彦，
申请(专利权)人：百世天蓝宁夏环境技术有限公司，
类型：发明
国别省市：宁夏;64