本發(fā)明涉及一種煤化工高含鹽廢水分質(zhì)資源化處理方法,屬于環(huán)保廢水處理技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù):
我國煤炭資源較為豐富,但油、氣資源相對稀少。因此,發(fā)展現(xiàn)代煤化工產(chǎn)業(yè),以煤為原料合成、制取清潔能源產(chǎn)品,部分替代石化產(chǎn)品和燃料油,一定程度上緩解我國油、氣資源不足的壓力。現(xiàn)代煤化工項目的建設(shè)通常需要配套數(shù)十億噸的大型煤炭基地,而我國主要煤炭產(chǎn)地人均水資源占有量和單位國土面積水資源保有量僅為全國水平的1/10。大型煤化工項目噸產(chǎn)品耗水在十噸以上,年用水量通常高達幾千萬立方米,區(qū)域脆弱的水資源平衡易被打破,甚至會直接影響到當?shù)亟?jīng)濟社會平穩(wěn)發(fā)展和生態(tài)環(huán)境保護。另一方面,煤化工項目產(chǎn)生大量的廢水,污染物濃度高,水質(zhì)復(fù)雜,一旦排放到環(huán)境中,將造成嚴重的環(huán)境污染事故。
經(jīng)過近年的研究探索和工程化應(yīng)用,逐步形成了以“污水生化處理+中水回用+膜濃縮+蒸發(fā)結(jié)晶”為主的煤化工生產(chǎn)廢水處理工藝,成功實現(xiàn)煤化工廢水“零排放”(Zero Liquid Discharge,ZLD),對煤化工產(chǎn)業(yè)的穩(wěn)定發(fā)展具有重要意義。然而蒸發(fā)結(jié)晶出的鹽為品質(zhì)較差的雜鹽,無法利用,大量的雜鹽成為另一種形式的污染。因此,亟需開發(fā)一種新技術(shù),將雜鹽分質(zhì)資源化結(jié)晶,得到工業(yè)級NaCl和Na2SO4。
煤化工廢水“生化處理+中水回用+膜濃縮”處理工藝已經(jīng)較為成熟,總回收率在95%以上,并在多個工程中成功應(yīng)用。因此,實現(xiàn)煤化工廢水分質(zhì)資源化結(jié)晶,關(guān)鍵在于濃鹽水膜濃縮反滲透濃水處理。這股高含鹽廢水TDS達30000 -70000mg/L,主要含Na+、Cl-和SO42-, Cl-/SO42-(質(zhì)量比)在1:2-2:1。該廢水的另一特點是CODcr濃度高,達到500-2000mg/L,且成分復(fù)雜,主要由醇類、烷烴、胺類、吲哚、嘧啶、酮類、酸類以及脂類等有機物組成,多種含有顯色基團的有機物使得廢水色度很高。以上水質(zhì)特點給結(jié)晶運行帶來困難,結(jié)晶鹽純度低且白度不高,品質(zhì)較差,無法再利用。
技術(shù)實現(xiàn)要素:
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足,提供一種煤化工高含鹽廢水分質(zhì)資源化方法,將煤化工高含鹽廢水中的NaCl和Na2SO4分別結(jié)晶,得到工業(yè)鹽,變廢為寶。
本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下:
一種煤化工高含鹽廢水分質(zhì)資源化處理方法,其特征在于,所述方法按照以下步驟進行:(1)煤化工高含鹽廢水進入電解氧化裝置,去除部分極難降解COD;(2)電解氧化后的廢水進入臭氧催化氧化裝置,通過催化氧化進一步去除有機物;(3)臭氧催化氧化后的出水進入緩沖池,讓殘留的臭氧在緩沖池內(nèi)分解:(4)緩沖池內(nèi)的廢水再進入納濾裝置進行納濾分離;(5)納濾產(chǎn)水進入反滲透裝置進一步濃縮,產(chǎn)水用于循環(huán)水站補水,濃水采用熱法結(jié)晶回收工業(yè)級NaCl,定期排放少量母液;納濾濃水采用熱法結(jié)晶,分離出Na2SO4,母液進入冷凍結(jié)晶器,析出的芒硝回至熱法結(jié)晶單元,調(diào)節(jié)料液鹽硝比,保證Na2SO4純度,冷凍母液定期排放。
所述的一種煤化工高含鹽廢水分質(zhì)資源化處理方法,具體操作如下:煤化工高含鹽廢水進入電解氧化裝置,控制電流20A,電壓8V,水力停留時間(HRT)為2h,去除部分極難降解COD,并將大分子有機物開環(huán)、斷鏈,COD去除率50%-60%;電解氧化裝置出水進入臭氧催化氧化裝置,臭氧投加量30-60 mg/L,采用沸石負載Mn、Fe、Bi等離子作為催化劑,填充率45%,水力停留時間(HRT)為1h,進一步去除廢水中有機物,COD去除率30%-50%;臭氧催化氧化出水進入緩沖池,使殘留的高氧化性臭氧分解,防止對后續(xù)納濾膜元件造成傷害,水力停留時間(HRT)為2h;緩沖池出水進入納濾裝置,納濾裝置分為兩段串聯(lián)運行,一段運行壓力1.4MPa,二段運行壓力2.8MPa,產(chǎn)水量占進水總量的80%,濃水量占20%,SO42-截留率大于97%,納濾產(chǎn)水側(cè)主要成分為NaCl,納濾濃水側(cè)主要成分為Na2SO4和NaCl,納濾產(chǎn)水進入反滲透裝置通過反滲透進一步濃縮回用,反滲透裝置分為兩段串聯(lián)運行,一段運行壓力2.5MPa,二段運行壓力5.0MPa,回收率75%,產(chǎn)水用于循環(huán)水站補水,濃水采用熱法結(jié)晶回收工業(yè)級NaCl,定期排放少量母液,納濾濃水采用熱法結(jié)晶,分離出工業(yè)級Na2SO4,熱法結(jié)晶母液進入冷凍結(jié)晶器,析出的芒硝回至熱法結(jié)晶單元,調(diào)節(jié)料液鹽硝比,保證Na2SO4純度,冷凍母液定期排放。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比,具有如下特點:
1. 實現(xiàn)“零排放”,將廢水中的鹽分質(zhì)結(jié)晶,獲得工業(yè)級Na2SO4和NaCl,變廢為寶;
2. 電解氧化與臭氧催化氧化聯(lián)合使用去除廢水中難降解CODcr,去除效果好,減少了納濾膜有機物污染,且有利于結(jié)晶鹽分質(zhì);
3. 通過納濾分離,產(chǎn)水量占80%,且基本只含NaCl,通過反滲透進一步濃縮,濃水采用熱法結(jié)晶得到工業(yè)級NaCl,進蒸發(fā)結(jié)晶水量大大減小,降低了能耗;
4. 納濾濃水采用“熱法結(jié)晶+冷凍結(jié)晶”工藝,Na2SO4純度高。
附圖說明
圖1是煤化工高含鹽廢水分質(zhì)資源化處理方法工藝流程圖。
圖2為煤化工高含鹽廢水分質(zhì)資源化處理方法設(shè)備示意圖,
其中1為高含鹽廢水收集池,2為提升泵,3為電解氧化罐,4為電解氧化循環(huán)泵,5為電解槽,6為臭氧發(fā)生器,7為臭氧催化接觸塔,8為緩沖池,9為納濾給水泵,10為納濾保安過濾器,11為納濾高壓泵,12為納濾裝置,13為納濾產(chǎn)水箱,14為納濾產(chǎn)水提升泵,15為納濾產(chǎn)水保安過濾器,16為納濾產(chǎn)水高壓泵,17為納濾產(chǎn)水反滲透裝置,18為納濾濃水結(jié)晶裝置,主要包括脫硝加熱器、脫硝分離器、脫硝冷凝器、進料泵、循環(huán)泵、冷凍機組、冷凍結(jié)晶器、稠厚器、離心機、母液罐等,19為納濾產(chǎn)水濃縮液結(jié)晶裝置,主要包括脫鹽加熱器、脫鹽分離器、脫鹽冷凝器、循環(huán)泵、進料泵、稠厚器、離心機、母液罐等。
具體實施方式
本發(fā)明實施例在一個魯奇爐煤制尿素化工廠實施,該煤化工企業(yè)采用“生化處理+中水回用+膜濃縮”工藝處理生產(chǎn)生活廢水,穩(wěn)定運行兩年左右。本發(fā)明實施例原水取自濃鹽水站反滲透濃水池,水量3 m3/h,水質(zhì):COD 600-900 mg/L,TDS 50000-60000 mg/L,Cl- 18000-21000 mg/L,SO42- 9000-12000 mg/L,Na+ 16000-20000 mg/L,色度 450-500 度。
首先提升泵2將高含鹽廢水從高含鹽廢水收集池1中提升進入電解氧化罐3,通過電解氧化循環(huán)泵4泵入電解槽5進行氧化處理,控制電流20A,電壓8V,水力停留時間(HRT)為2h,去除部分極難降解COD,并將大分子有機物開環(huán)、斷鏈,出水COD 240-450 mg/L,色度 40-50度;電解氧化裝置出水進入臭氧催化接觸塔7,接觸塔內(nèi)填充沸石負載Mn、Fe、Bi等離子制成的催化劑,填充率45%,臭氧發(fā)生器6持續(xù)供給臭氧,臭氧投加量40 mg/L, HRT為1h,進一步去除廢水中有機物,出水COD 170-300 mg/L,色度 25-30度;臭氧催化氧化出水進入緩沖池8,使殘留的高氧化性臭氧分解,防止對后續(xù)納濾膜元件造成傷害,HRT為2h;緩沖池出水經(jīng)納濾給水泵9提升進入納濾保安過濾器10,再經(jīng)納濾高壓泵11后進入納濾裝置12,分為兩段串聯(lián)運行,一段運行壓力1.5MPa,二段運行壓力2.8MPa,回收率80%,產(chǎn)水水量2.4 m3/h,TDS 40000-45000 mg/L,Cl- 19000-23000 mg/L,SO42-低于700 mg/L,濃水量0.6 m3/h,TDS 95000-120000 mg/L,Cl- 11000-15000 mg/L,SO42-在50000 mg/L以上;納濾產(chǎn)水進入納濾產(chǎn)水箱13,通過納濾產(chǎn)水提升泵14進入納濾產(chǎn)水保安過濾器15,再經(jīng)納濾產(chǎn)水高壓泵16進入納濾產(chǎn)水反滲透裝置17,反滲透裝置分為兩段串聯(lián)運行,一段運行壓力2.5MPa,二段運行壓力5.0MPa,回收率75%,濃縮液水量0.6 m3/h,TDS大于120000 mg/L;納濾產(chǎn)水濃縮液進入納濾產(chǎn)水濃縮液結(jié)晶裝置19,通過熱法結(jié)晶回收工業(yè)級NaCl,少量母液進入母液罐儲存,定期排放;納濾濃水進入納濾濃水結(jié)晶裝置18,采用熱法結(jié)晶,分離出工業(yè)級Na2SO4,熱法結(jié)晶母液進入冷凍結(jié)晶器,析出的芒硝回至熱法結(jié)晶單元,調(diào)節(jié)料液鹽硝比,保證Na2SO4純度,冷凍母液定期排放。