一种工业废水吸附法分盐工艺的制作方法

1.本发明属于工业废水处理技术领域，适用但不限于煤化工废水的处理，具体涉及一种工业废水吸附法分盐工艺。


背景技术：

2.煤化工行业产生的废水，因悬浮物含量高、硬度高、结垢倾向严重、成份复杂，附属产物多，而成为工业废水处理中的最大难点之一。如何实现煤化工废水循环利用与水中废物的减量化、无害化、资源化成为制约行业发展的难题，也是环保领域十分迫切的课题。
3.目前煤化工废水处理通常采用以下两种工艺：1.蒸发结晶工艺，该工艺将系统产生的所有杂盐，进行蒸发，通常有多效蒸发或mvr蒸发，且需要大量的冷却装置等附属设备。此方法的缺点是工艺段复杂、耗能高、投资高、占地面积大、运行不稳定，预处理要求高等。2.膜浓缩工艺，通常采用纳滤分盐+stro/dtro浓缩，压力在90-160bar。此种工艺的缺点是处理水量小，能耗高，寿命短、运行压力高，并且产生大量的废液等。


技术实现要素：

4.为了解决现有煤化工废水处理工艺废液产量大、回收利用率低、能耗高、运行压力高、运行不稳定等缺陷，本技术提供一种工业废水吸附法分盐工艺，该工艺可将废水中的离子分质、分类提取，不产生废液，无需添加酸碱，运行压力低、实现废水回收并得到脱盐水，同时，使水中的离子得到提取和纯化。
5.为实现上述目的，本技术提出一种工业废水吸附法分盐工艺，包括如下步骤：
6.s1：工业废水经过预处理设备后，去除浊度、悬浮物，得到预处理产水，预处理产水送入除硬工艺段；
7.s2：除硬工艺段吸附进水中的钙、镁离子，产水为软化水，软化水通过系统压力送入脱酸工艺段；
8.s3：脱酸工艺段吸附软化水中的氯离子、硫酸根离子，产水为碱性水，利用系统余压送入脱硅工艺段；
9.s4：脱硅工艺段吸附脱酸工艺段碱性水中的碳酸根离子、碳酸氢根离子，产水为碱性水，利用系统余压送入脱碱工艺段；
10.s5：脱碱工艺段吸附脱硅工艺段碱性水中的碱土金属na+，产水为脱盐水，可返回生产系统做循环水使用。
11.进一步的，所述除硬工艺段由填有除硬吸附剂的若干吸附柱并联组成；所述脱酸工艺段由装有除酸根吸附剂的若干吸附柱并联组成；所述脱硅工艺段由填有除硅吸附剂若干吸附柱并联组成；所述脱碱工艺段由填有碱金属离子吸附剂的若干吸附柱并联组成。
12.进一步的，各工艺段的吸附柱中分别通入有解析液，用以对吸附剂进行解析以恢复其性能，所述除硬工艺段的解析液为nacl溶液，浓度为2％-10％，；所述脱酸工艺段、脱硅工艺段的解析液为naoh溶液；所述脱碱工艺段的解析液为h2so4或hcl。
13.进一步的，还包括：
14.s6：所述除硬工艺段的解析废液，经过碱化工艺，并加入适量naoh溶液，反应产生悬浮液，悬浮液进行固液分离，将悬浮液中固体分离后，溶液进行电催化i，电催化i产生酸液和碱液，产生的酸液为nacl溶液，可返回除硬工艺段，电催化i产生的碱性液进行微反应i，微反应i过程中加入co2气体，得到分散的碳酸钙颗粒，提取后，清液可作为除硬工艺段解析液循环使用；
15.s7：使所述脱酸工艺段的解析废液经过浓缩i，经过浓缩i产生的浓缩液进行分盐，分盐产生的清液为nacl溶液，作为电催化i的原料液使用；分盐产生的na2so4溶液作为电催化ii的原料液使用，或进行蒸发结晶i提取na2so4固体；
16.s8：所述脱硅工艺段的解析废液送入微反应ii进行碳化脱硅，并加入足量co2气体，其产水依次经过过滤、蒸发结晶ii后，得到二氧化硅固体和碳酸钠固体；
17.s9：所述脱碱工艺段的解析废液经过浓缩ii，其产生的解析废液浓缩液作为电催化ii的原料液，通过电催化ii制取酸、碱副产物，并由酸碱站进行回收，满足系统工艺循环使用。
18.进一步的，所述酸碱站回收的酸液可作为脱碱工艺段的解析液；碱液可作为脱酸工艺段、脱硅工艺段的解析液。
19.进一步的，步骤s7中所述浓缩i为浓缩工艺，使用膜浓缩装置、电渗析设备、电脱盐设备中的一种使溶液浓缩；所述分盐为使用蒸发、冷冻、膜分离装置中的一种实现分盐功能。
20.本发明的有益效果包括：本发明将废水中的离子分质、分类提取，不产生废液，无需添加酸碱，无需配备酸、碱存储系统，可实现水的全量回收，具有成本低、工艺流程短、无废渣废液的优点。在得到脱盐水的同时，将水中的离子得到提取和纯化，将提取的盐进行回收利用，副产盐酸、硫酸、碳酸钠、纳米钙、氢氧化镁等，回收利用率高。此工艺相对于传统技术，不产生大量的废水、运行压力低、能耗低、不需要酸碱、运行稳定、易于维护。
附图说明
21.图1是本发明工艺流程图；
22.图2是本发明实施例1工艺流程图；
23.图3是本发明实施例2工艺流程图；
24.图4是本发明实施例3吸附柱结构图；
25.图5是图4的爆炸结构视图；
26.图6是图5中端盖组件放大图；
27.图7是图5中布水器组件放大图。
28.图中附图标记说明：1、除硬工艺段，2、脱酸工艺段，3、脱硅工艺段，4、脱碱工艺段，
29.1-1、碱化工艺，1-2、固液分离，1-3、电催化i，1-4、微反应i，2-1、浓缩i，2-2、分盐，2-3、蒸发结晶i，2-4、nf纳滤，3-1、微反应ii，3-2、过滤，3-3、蒸发结晶ii，4-1、浓缩ii，4-2、电催化ii，4-3、酸碱站；
30.1.1、弹簧垫圈，1.2、锁紧块螺丝，1.3、平垫圈，2.1、锁紧块，3.1、吸附柱端盖，3.2、端盖o型圈，3.3、进/出液直管，3.4、由令，6、端部盖板座，7、盖板座o型圈，8、直管件，10.1、
布水孔板，10.2、pp网，10.3、布水压板，10.4、压板螺丝，10.5、阴极电极，10.6、阳极电极，11、固定支架螺丝，12、固定支架，13、螺纹直通管接头，14、布水孔板螺丝，21、端盖组件，22、布水器组件。
具体实施方式
31.下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
32.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或部件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于区分部件，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
33.此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
34.一种煤化工废水吸附法分盐工艺，主要是针对煤化工行业和其他行业工业废水处理，解决目前单纯的蒸发结晶分盐工艺、膜分离工艺实际生产中存在的问题，研发的高效去除且无废液的绿色工艺，具有广泛且较好的工业应用前景。该方法主要包括以下工艺流程：1)碳酸钙、氢氧化镁的提取；2)氯化钠、硫酸钠的提取；3)硅酸盐的去除与氯化钠、碳酸钠、硫酸钠的制取；4)混酸、氢氧化钠碱液的制取。提供的多段吸附工艺，首次将煤化工废水实现资源化与减量化，具有良好的经济效益、社会效益与环保效益，以及巨大的市场需求。
35.包括以下步骤：
36.s1：煤化工高硬废水经过预处理设备后，去除浊度、悬浮物，得到≤5mg/l的预处理产水，，预处理产水进入除硬工艺段1；
37.s2：除硬工艺段1吸附进水中的钙、镁离子，产水为软化水，软化水通过系统压力送入脱酸工艺段2；
38.s3：脱酸工艺段2吸附软化水中的氯离子、硫酸根离子，产水为碱性水，利用系统余压送入脱硅工艺段3；
39.s4：脱硅工艺段3吸附脱酸工艺段2碱性水中的碳酸根离子、碳酸氢根离子，产水为碱性水，利用系统余压送入脱碱工艺段4；
40.s5：脱碱工艺段4吸附脱硅工艺段3碱性水中的碱土金属na
+
，产水为脱盐水，电导率低，呈中性，可返回生产系统做循环水使用。
41.s6：所述除硬工艺段1的解析废液，依次经过碱化工艺1-1、固液分离1-2、电催化i1-3、辅助加入二氧化碳后，送入微反应i1-4进行微化学反应，其产水含有碳酸钙颗粒，提取后，清液可作为除硬工艺段1解析液循环使用；具体为：所述除硬工艺段1的解析废液，经过碱化工艺1-1处理后，生成分散的氢氧化镁固体颗粒溶液和氢氧化钙溶液；经固液分离1-2后，将氢氧化镁固体颗粒和氢氧化钙溶液分离，分离后的氢氧化钙溶液经过电催化i1-3处理后，产生的酸性液为氯化钠溶液，可作为除硬工艺段1的解析液使用；产生的碱性液送入
微反应i1-4，并加二氧化碳进行微化学反应，得到分散的碳酸钙颗粒，清液为氯化钠溶液，作为除硬工艺段1的解析液循环使用。
42.s7：将所述脱酸工艺段2的解析废液经过浓缩i2-1，所述浓缩i2-1为浓缩工艺，使用不限于膜浓缩装置、电渗析设备、电脱盐设备中的一种使溶液浓缩；经过浓缩i2-1产生的浓缩液进行分盐2-2，所述分盐2-2为使用不限于蒸发、冷冻、膜分离装置中的一种实现分盐功能，分盐2-2产生的清液为nacl溶液，作为电催化i1-3的原料液使用；分盐2-2产生的na2so4溶液作为电催化ii4-2的原料液使用，或进行蒸发结晶i2-3提取na2so4固体，作为本工艺的副产物外销。
43.s8：将所述脱硅工艺段3的解析废液送入微反应ii3-1进行碳化脱硅，并加入足量二氧化碳，其产水依次经过过滤3-2、蒸发结晶ii3-3后，得到二氧化硅固体和碳酸钠固体。具体如下：所述脱硅工艺段3的解析废液送入微反应ii3-1进行碳化脱硅，微反应ii3-1采用旋流反应装置，装置内部加入过量的二氧化碳气体，得到分散的二氧化硅颗粒悬浮液。将此悬浮液送入过滤3-2后，分离出固体二氧化硅，其过滤液经蒸发结晶3-3后，得到固体碳酸钠。
44.s9：所述脱碱工艺段4的解析废液经过浓缩ii4-1，其产生的解析废液浓缩液作为电催化ii4-2的原料液，通过电催化ii4-2制取酸、碱副产物，并由酸碱站4-3进行回收，满足系统工艺循环使用。具体为：所述脱碱工艺段4的解析废液经过浓缩ii4-1，产生的浓度较高的盐溶液，然后经过电催化ii4-2后，产生纯度较高的酸液、碱液；产生的酸液，可作为脱碱工艺段4的解析液；产生的碱液，可作为脱酸工艺段2、脱硅工艺段3的解析液。此工艺段的处理，无需额外添加酸碱，提高了废液利用率。
45.在上述实施方案中，所述除硬工艺段1由填有除硬吸附剂的若干吸附柱并联组成；所述脱酸工艺段2由装有除酸根吸附剂的若干吸附柱并联组成；所述脱硅工艺段3由填有除硅吸附剂若干吸附柱并联组成；所述脱碱工艺段4由填有可吸附钠等碱金属离子吸附剂的若干吸附柱并联组成。
46.除硬吸附剂可以使用钠离子吸附剂，但不限于该选择；除酸根吸附剂可以使用阴离子吸附剂，但不限于该选择；除硅吸附剂可以使用阴离子吸附剂，但不限于该选择；可吸附钠等碱金属离子吸附剂可以使用阳离子吸附剂，但不限于该选择。
47.所述各工艺段吸附剂需要进行解析以恢复其性能，经解析后产生的废液为解析废液，所述除硬工艺段解析液为氯化钠溶液，浓度为2％-10％，；所述脱酸工艺段、脱硅工艺段解析液为氢氧化钠溶液；所述脱碱工艺段解析液为硫酸。
48.根据上述实施方案，本发明将废水中的离子分质、分类提取，不产生废液，无需添加酸碱，无需配备酸、碱存储系统，具有成本低、工艺流程短、无废渣废液的优点。在得到脱盐水的同时，将水中的离子得到提取和纯化，将提取的盐进行回收利用，副产盐酸、硫酸、碳酸钠、纳米钙、氢氧化镁等，回收利用率高。此工艺相对于传统技术，不产生大量的废水、运行压力低、能耗低、不需要酸碱、运行稳定、易于维护。
49.实施例1
50.某煤化工企业废水硬度指标1800mg/l，盐分指标15000mg/l，cod指标720mg/l、氨氮指标370mg/l、悬浮物含量60mg/l的高浓高污染废水；
51.s1.通过预处理设备处理后，去除水中的悬浮物、浊度；得到悬浮物5mg/l的产水，
其硬度指标在1800mg/l，此预处理产水去除硬工艺段1。
52.s2.所述预处理产水进入除硬工艺段1吸附水中钙、镁离子，产水为软化水，水中钙离子、镁离子含量为0-10mg/l，此产水利用系统压力送入脱酸工艺段2。
53.s3.所述脱酸工艺段2吸附进水中的氯离子、硫酸根离子后，产水为低硬度的碱性水，ph＝10.6，此产水利用系统余压送入脱硅工艺段3。
54.s4.所述的脱硅工艺段3吸附脱酸工艺段2碱性水中的碳酸根离子、碳酸氢根离子，得到低碳酸氢根浓度的弱碱性溶液，碳酸氢根含量为5.6mg/l，ph＝8.6；此产水利用系统余压去脱碱工艺段4。
55.s5.所述脱硅工艺段3的产水经过脱碱工艺段4处理后，得到的产水为中性的脱盐水，产水电导为210us/cm，ph＝7.6，可返回生产系统做循环水使用。
56.s6.所述除硬工艺段1的解析液为氯化钠溶液，2bv体积；其解析废液为高硬度溶液，硬度为18000mg/l,电导率为35ms/cm。将此解析废液经过碱化工艺1-1中，并加入浓度4％的氢氧化钠溶液，得到分散的氢氧化镁颗粒溶液，经过固液分离1-2后，将固体氢氧化镁分离，其分离液为硬度为1800mg/l的碱性水，ph＝12.5,；此碱性水经过电催化i1-3后，产生酸性液和碱性液；其酸性液为氯化钠溶液，此溶液富集来自nf纳滤2-4分盐后的氯化钠溶液，当浓度到4％时，可返回除硬工艺段1作为其解析液循环使用；电催化i1-3产生的碱性液送入微反应i1-4，并加入二氧化碳气体，控制ph＝8.5时，停止通入二氧化碳气体，得到硬度约80mg/l的溶液和分散的固体碳酸钙颗粒，外排处理。
57.s7.所述脱酸工艺段2的解析液为4％氢氧化钠溶液，2bv体积；其解析废液各项指标为，tds约32000mg/l，硫酸根离子含量6500mg/l,先进入nf纳滤2-4进行浓缩分盐处理，nf纳滤2-4产生的透过液为氯化钠溶液，可返回电催化i1-3；nf纳滤2-4产生的浓缩液为na2so4溶液，硫酸根离子含量26000mg/l，经过浓缩i2-1，得到13％的na2so4溶液；此na2so4溶液进行电催化iii2-5(tme)得到酸液和碱液，送入酸碱站i12-6，酸碱站i12-6为4％的硫酸溶液和4％的氢氧化钠溶液。
58.s8.所述脱硅工艺段3的解析液为4％氢氧化钠溶液，2bv体积。其解析废液各项指标为，tds约28000mg/l，脱硅工艺段3的解析废液先送入微反应ii3-1进行碳化脱硅，并加入足量的二氧化碳，得到含固体分散二氧化硅颗粒的混合液，该混合液经过滤3-2后，得到固体二氧化硅，母液经蒸发结晶3-3后得到碳酸钠固体。
59.s9.所述脱碱工艺段4，其解析液为4％的硫酸，2bv体积。其解析废液主要为3.5％na2so4溶液，tds约为35000mg/l。此解析废液可返回浓缩i2-1，富集na2so4。
60.实施例2
61.某煤化工企业废水硬度指标在1950mg/l，盐分指标在18000mg/l，cod指标在670mg/l、氨氮指标390mg/l的高浓高污染废水、悬浮物含量80mg/l；
62.s1.通过预处理设备处理后，去除水中的悬浮物、浊度；得到悬浮物5mg/l的产水，其硬度指标在1900mg/l，此预处理产水去除硬工艺段1。
63.s2.所述预处理产水进入除硬工艺段1吸附水中钙、镁离子，产水为软化水，水中钙离子、镁离子含量为10-30mg/l，此产水利用系统压力送入脱酸工艺段2。
64.s3.所述脱酸工艺段2吸附进水中的氯离子、硫酸根离子后，产水为低硬度的碱性水，ph＝10.8，此产水利用系统余压送入脱硅工艺段3。
65.s4.所述的脱硅工艺段3吸附脱酸工艺段2碱性水中的碳酸根离子、碳酸氢根离子，得到低碳酸氢根浓度的弱碱性溶液，碳酸氢根含量为7.2mg/l，ph＝8.9；此产水利用系统余压去脱碱工艺段4。
66.s5.所述脱硅工艺段3的产水经过脱碱工艺段4处理后，得到的产水为中性的脱盐水，产水电导为220us/cm，ph＝7.5，可返回生产系统做循环水使用。
67.s6.所述除硬工艺段1的解析液为氯化钠溶液，2bv体积；其解析废液为高硬度溶液，硬度为19500mg/l,电导率为36ms/cm。将此解析废液经过微反应i1-4，并加入来自脱硅工艺段3的碳酸钠溶液，当ph＝8～9时停止加入碳酸钠溶液，得到分散的碳酸镁和碳酸钙颗粒溶液，经过固液分离1-2后，将固体碳酸镁和碳酸钙分离，外排处理；其过滤液为硬度约20～50mg/l的氯化钠溶液，此溶液富集来自nf纳滤2-6分盐后的氯化钠溶液，当浓度到4％时，可返回除硬工艺段1作为其解析液循环使用；
68.s7.所述脱酸工艺段2的解析液为4％氢氧化钠溶液；其解析废液各项指标为，tds约35000mg/l，硫酸根离子含量6800mg/l,先进入nf纳滤2-4进行浓缩分盐处理，nf纳滤2-4产生的透过液为氯化钠溶液，可与固液分离1-2的过滤液富集后返回除硬工艺段1；
69.s8.所述脱硅工艺段3的解析液为4％氢氧化钠溶液。其解析废液各项指标为，tds约29000mg/l，脱硅工艺段3的解析废液先送入微反应ii3-1进行碳化脱硅，并加入足量的二氧化碳，得到含固体分散二氧化硅颗粒的混合液，该混合液经过滤3-2后，得到固体二氧化硅，母液为碳酸钠溶液，返回微反应i1-4与钙、镁离子反应。
70.s9.所述脱碱工艺段4，其解析液为4％的硫酸，2bv体积。其解析废液主要为3.7％na2so4溶液，tds约为37000mg/l。此解析废液可返回浓缩i2-1，富集na2so4。
71.实施例3
72.组成除硬工艺段1、脱酸工艺段2、脱硅工艺段3、脱碱工艺段4的吸附柱结构相同，具体的，所述吸附柱采用上、下对称结构，包括数量为1个的直管件8，以及数量为2个的端盖组件21、布水器组件22、固定支架12、端部盖板座6、盖板座o型圈7、螺纹直通管接头13；以直管件8中部位置的径向水平分割线为轴线，该轴线的上、下结构对称；
73.直管件8为防腐材料的柱状直管，其内部用以承装不同功能的吸附剂，在直管件8壁身的上下端分别固定连接有一螺纹直通管接头13，螺纹直通管接头13作为吸附剂导料的进/出口；
74.直管件8上、下端口处各自通过端部盖板座6安装有端盖组件21和布水器组件22，端部盖板座6与直管件8相卡接，且二者连接处夹设有盖板座o型圈7；
75.所述端部盖板座6为防腐材料的柱状直管，其内壁开设有环形限位槽，所述端盖组件21连接于端部盖板座6的限位槽内；所述布水器组件22通过布水孔板螺丝14固定连接在固定支架12上，所述固定支架12为布水器组件22与端部盖板座6的连接部件，其设于端部盖板座6内部且通过固定支架螺丝11与端部盖板座6固定连接；端盖组件21将布水器组件22封装于端部盖板座6内。
76.所述端盖组件21包括弹簧垫圈1.1、锁紧块螺丝1.2、平垫圈1.3、锁紧块2.1、吸附柱端盖3.1、端盖o型圈3.2、进/出液直管3.3、由令3.4；
77.所述进/出液直管3.3，作为柱式吸附器的进/出液管道和进出解析液管道，其熔接在吸附柱端盖3.1上，吸附柱端盖3.1卡接于端部盖板座6的限位槽内；所述锁紧块2.1作为
固定端盖组件21与端部盖板座6的锁紧装置，其通过锁紧块螺丝1.2固定连接在吸附柱端盖3.1上，锁紧块2.1与锁紧块螺丝1.2之间设有平垫圈1.3和弹簧垫圈1.1，通过锁紧块2.1的旋紧或拧松来固定或调整端盖组件21的位置；
78.上述实施方案中，所述端盖o型圈3.2卡箍在吸附柱端盖3.1上，用于吸附柱端盖3.1与端部盖板座6之间的密封；为便于进/出水管道的连接，在进/出液直管3.3上，增设一由令3.4，该由令3.4熔接在进/出液直管3.3上。
79.所述布水器组件22包括布水孔板10.1、pp网10.2、布水压板10.3、压板螺丝10.4、阴极电极10.5、阳极电极10.6；
80.所述布水孔板10.1由防腐材料制成，其上均匀布置有若干长条孔，若干长条孔可通过液体同时也可以阻挡固体颗粒的进入；以端盖组件21-布水器组件22-直管件8的方向为正向，所述pp网10.2连接于布水孔板10.1的反面，用以防止水流短路，均匀布水；
81.优选的，为防止大流量对pp网10.2位置的扰动，在pp网10.2反面设有圆环状的布水压板10.3，使pp网10.2固定在布水孔板10.1与布水压板10.3之间；
82.为防止布水器组件22结垢，在其两端设置有电极，具体的，在布水压板10.3反面连接有阳极电极10.6，阳极电极10.6为非金属石墨材料；在布水孔板10.1正面连接有阴极电极10.5，阴极电极10.5为惰性金属网或非金属石墨材料；
83.通过压板螺丝10.4将阳极电极10.6、布水压板10.3、pp网10.2、布水孔板10.1、阴极电极10.5依次固定连接在一起，形成布水器组件22，该布水器组件22具有布水均匀、防堵塞、易于更换拆卸等优点。
84.显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。