含有混盐的废水的分盐方法、系统及其应用技术方案

本发明专利技术提供了一种含有混盐的废水的分盐方法、系统及其应用，所述方法包括如下步骤：将含有混盐的废水分流为淡水进水和浓水进水并分别进行电渗析处理，得到电渗析淡水出水和电渗析浓水出水；将所述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产水；将所述反渗透浓水进行结晶，得到结晶盐和结晶母液。本发明专利技术的含有混盐的废水的分盐方法，可以降低含混盐废水处理的系统复杂度，提高硫酸钠的回收率和系统的能量利用效率，相对于现在普遍应用的纳滤分盐处理工艺具有明显的优势。用的纳滤分盐处理工艺具有明显的优势。用的纳滤分盐处理工艺具有明显的优势。

【技术实现步骤摘要】
含有混盐的废水的分盐方法、系统及其应用


[0001]本专利技术属于电渗析
，具体涉及一种含有混盐的废水的分盐方法、系统及其应用。

技术介绍

[0002]电渗析是一种利用离子交换膜的选择透过性来分离不同的溶质粒子(如离子)的方法。在电场的驱动下，溶液中的带电的溶质粒子(如离子)通过离子交换膜而进行特定方向的迁移，从而实现离子的分离和浓缩。最初用于海水淡化，现在广泛用于化工、轻工、冶金、造纸和医药工业等。但是目前的电渗析方法都只能针对特定离子的分离和组合，而且操作过程复杂，难以控制。
[0003]专利CN208249911U提出了一种含盐水的连续制盐系统，该系统包括纳滤单元、反渗透单元、换热单元、低温结晶单元、钡法脱硝结晶单元、树脂单元和蒸发结晶单元。采用本技术的系统，通过各个环节的配合，能够连续生产高纯度的单一组分盐，而且树脂使用寿命更长，再生更容易。
[0004]专利CN208898568U提出了一种电渗析分盐装置及高盐废水处理系统，包括膜堆、腔室框、极区和压紧装置，膜堆包括单价阴离子交换膜、阳离子交换膜、阴离子交换膜和单价阳离子交换膜，腔室框被配置为支撑膜堆的膜并依次并排将装置内部分为五隔室，极区包括电极板和极框，位于腔室框两侧，极框被设置为支撑电极板，压紧装置包括在极框和腔室框外侧的压板，压紧装置被设置为固定支撑极框和腔室框。高盐废水处理系统包括预处理装置、电渗析分盐装置、蒸发装置和RO浓缩装置。该系统结构简易合理，使用方便，离子选择透过性更高，结垢离子对的分离效果更好。
[0005]上述专利分别采用了纳滤和选择性电渗析作为分盐结晶工艺的分盐单元。但是，对于纳滤分盐结晶工艺路线，受限于纳滤膜元件通常耐压等级较低，允许的最大操作压力一般为3MPa
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4MPa，这导致在经纳滤分盐的浓水中硫酸盐所能达到的极限浓缩浓度较低，一般为6％
‑
7％，且纳滤产水中氯盐无法得到浓缩。为达到淡水的高回收率回用，还需要对纳滤的产水和浓水分别加以浓缩(通常是反渗透、蒸发等工艺)，才能满足整体工艺的淡水回收率的要求。如对纳滤浓水不做浓缩直接结晶，通常可采用低温结晶技术，但由于纳滤浓水中硫酸盐浓度相对较低，需要将纳滤浓水降温至
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5℃～0℃，该过程能耗较高。且由于硫酸盐(以硫酸钠为例)在0℃时仍有一定的溶解度，该低温结晶过程的硫酸盐回收率较低，单次回收率仅20％。
[0006]选择性电渗析分盐工艺路线是将传统电渗析中的普通阴离子交换膜替换为具有选择性的单价阴离子交换膜，对含混盐废水进行电渗析处理，亦可以实现氯盐和硫酸盐的分离，但这类单价阴离子交换膜相对于普通的阴离子交换膜成本高出50％以上，这显著增加了设备成本。
[0007]因此，亟待提出一种工艺流程简单，系统能量利用率高且回收率高的处理工艺。

技术实现思路

[0008]本专利技术所要解决的技术问题是现有技术中存在的分盐结晶工艺中流程复杂，硫酸盐回收率较低、能耗较高的问题，本专利技术提出了一种含有混盐的废水的分盐方法，可以降低含混盐废水处理的系统复杂度，提高硫酸钠的回收率和系统的能量利用效率，相对于现在普遍应用的纳滤分盐处理工艺具有明显的优势。
[0009]为达到本专利技术的目的，第一方面，本专利技术提供了一种含有混盐的废水的分盐方法，包括如下步骤：
[0010]S101：将含有混盐的废水分流为淡水进水和浓水进水并分别进行电渗析处理，得到电渗析淡水出水和电渗析浓水出水；其中，电渗析时间为1h
‑
4h，优选2h
‑
3h；
[0011]S102：将所述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产水；其中，所述反渗透处理时的进水压力为4.0MPa
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7.0MPa，优选为5.0MPa
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6.5MPa；
[0012]S103：将所述反渗透浓水进行结晶，得到结晶盐和结晶母液。
[0013]在本申请中，所述淡水为所述含混盐的废水进入所述电渗析脱盐腔体的部分，所述浓水为所述含混盐的废水中进入所述电渗析浓缩腔体的部分，经所述电渗析处理，所述淡水中的溶质离子向所述浓水中迁移，结果为所述淡水的溶质离子浓度降低，所述浓水的溶质离子浓度升高。
[0014]本专利技术采用电渗析的方法处理含有混盐的废水，由于电渗析技术的浓缩极限较高，浓水出水中的氯盐浓度可达到15％以上，这部分水如需进一步完全零排放处理，可以直接进入热法结晶器。而相对应地，在纳滤分盐工艺中，氯盐存在于纳滤产水中，浓度一般只有1％左右，需要采用反渗透技术加以浓缩方可进入热法结晶器。对于主要成分为硫酸盐的这部分水，电渗析淡水出水中硫酸盐浓度为2％左右，经反渗透技术浓缩可至12％，再经低温结晶处理获得硫酸盐的结晶盐。而相对应地，在纳滤分盐工艺中，纳滤浓水硫酸盐浓度可达到7％，可直接进入低温结晶器，但由于浓度相对较低，硫酸盐的回收率较低。以硫酸钠为例，在低温结晶处理温度为0℃时，硫酸盐的溶解度为5％，纳滤浓水直接低温结晶可回收原水中2％的硫酸钠，单次回收率为2/7(28.6％)；电渗析浓水经反渗透浓缩再进行低温结晶可回收原水中7％的硫酸钠，单次回收率为7/12(58.3％)。需要指出的是，纳滤分盐的浓水亦可以通过反渗透浓缩至12％再进行低温结晶，但如此一来，纳滤的浓水、产水各需设置一个反渗透单元，而电渗析技术仅需在淡水出水后设置一个反渗透单元，通过对比可以看出电渗析分盐技术在工艺流程的复杂性上具有优势。
[0015]除在工艺流程上的优势之外，电渗析分盐工艺路线中，低温结晶的母液回流至工艺进水端(即电渗析进水)，由于母液温度较低，回流后会对电渗析进水降温。而电渗析单元本身在运行过程中会由于电流的热效应产热，常规电渗析单元单独运行需额外增加冷却循环水系统对料液降温，在电渗析分盐工艺中，低温母液可以取代冷却循环水，从而增加了系统整体的能量利用效率，降低了能耗。
[0016]本专利技术的含有混盐的废水的分盐方法，基于传统电渗析技术，利用不同离子在电渗析过程中迁移速度的差异，实现了氯盐和硫酸盐的高效分离，并结合反渗透浓缩和低温结晶工艺提高了硫酸盐的回收率。此外，由于低温结晶单元产生温度较低的母液，将母液回流至电渗析单元进口，可对电渗析单元降温，避免了引入额外的冷却水循环对电渗析单元料液降温，进一步提高了系统的能量利用效率。另外，现有技术处理方法如采用电渗析技
术，通常需在电渗析单元中装配具有特殊选择特性的离子交换膜，从而实现在在电渗析步骤允许一种离子通过，截留另一种离子，而这种特殊选择性的离子交换膜成本很高。而本专利技术是在常规电渗析单元中，通过利用两种不同离子的渗透能力的区别，优先通过一种离子，再通过另外一种离子，从而提高了回收利用率。
[0017]优选地，在所述步骤S101中，电流密度为20mA/cm2‑
50mA/cm2，例如30mA/cm2‑
40mA/cm2；和/或，电压为0.1V
‑
1V，例如0.3V
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种含有混盐的废水的分盐方法，其特征在于，包括如下步骤：S101：将含有混盐的废水分流为淡水进水和浓水进水并分别进行电渗析处理，得到电渗析淡水出水和电渗析浓水出水；其中，电渗析时间为1h
‑
4h，优选2h
‑
3h；S102：将所述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产水；其中，所述反渗透处理时的进水压力为4.0MPa
‑
7.0MPa，优选为5.0MPa
‑
6.5MPa；S103：将所述反渗透浓水进行结晶，得到结晶盐和结晶母液。2.根据权利要求1所述的含有混盐的废水的分盐方法，其特征在于，在所述步骤S101中，在进行电渗析处理时，电流密度为20mA/cm2‑
50mA/cm2，优选地，电流密度为30mA/cm2‑
40mA/cm2；和/或，电压为0.1V
‑
1V，优选地，电压为0.3V
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0.7V。3.根据权利要求1或2所述的含有混盐的废水的分盐方法，其特征在于，在所述步骤S101中，所述含有混盐的废水中的盐在25℃时的溶解度为20g
‑
80g/100g水；优选地，所述混盐至少选自以下组合中的一种：氯化钠/硫酸钠、氯化钠/硫酸钾、硝酸钠/硫酸钠和硝酸钾/硫酸钾；更优选地，所述废水中主要包括所述组合中的一种，其中，主要包括是指以所述废水中所有盐的重量为基准，所述组合的盐的重量含量不小于90％；进一步优选地，所述混盐为氯化钠/硫酸钠。4.根据权利要求1
‑
3任一项所述的含有混盐的废水的分盐方法，其特征在于，在所述步骤S102中，所述反渗透处理的回收率为30％
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90％，优选50％
‑
80％。5.根据权利要求1
‑
4任一项所述的含有混盐的废水的分盐方法，其特征在于，在所述步骤S103中，所述结晶操作的温度为
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10℃
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10℃，优选0℃
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5℃；和/或，所述结晶操作还包括固液分离步骤，固液分离的时间为0.1h
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3h，优选0.3h
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0.5h。6.根据权利要求1
‑
5任一项所述的含有混盐的废水的分盐方法，其特征在于，在所述步骤S101中，所述含有混盐的废水的淡水与浓水的体积比为0.5
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【专利技术属性】
技术研发人员：孙剑宇，杨雪，何灿，熊日华，
申请(专利权)人：北京低碳清洁能源研究院，
类型：发明
国别省市：