一种工业废水吸附法分盐系统的制作方法

1.本实用新型属于工业废水处理技术领域，适用但不限于煤化工废水处理，具体涉及一种工业废水吸附法分盐系统。


背景技术：

2.煤化工行业为我国重要的支柱产业，煤化工在生产过程中会产生大量的废水，煤化工废水一般具有悬浮物含量高、硬度高、盐含量高、且含有cod、氨氮等特点，其成分复杂，固废量大，是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的同时，实现水中废物的减量化、资源化与无害化，成为工业废水处理十分迫切的课题。
3.随着环保政策的日益严格，煤化工废水要求零排放，目前煤化工废水处理通常采用以下两种工艺：1.蒸发分盐工艺，该工艺通过蒸发回收水，并产生杂盐。蒸发一般采用多效蒸发或mvr蒸发，且需配备冷却装置等附属设备，消耗大量的冷却水，不利于节能降耗。此方法的缺点预处理要求高、工艺复杂、能耗大、投资高、占地面积大、运行不稳定等。2.膜分盐工艺，通常采用纳滤分盐+stro/dtro浓缩，压力在90-160bar。此方法缺点是预处理要求高、占地面积大、运行压力高、能耗高、回收率低、处理水量小，膜寿命短、需配套蒸发结合使用，并且产生大量的废液。


技术实现要素：

4.为解决现有煤化工废水处理工艺复杂、流程长、占地面积大、运行压力高、能耗高、回收率低、运行不稳定等缺陷，本实用新型提供一种工业废水吸附法分盐系统，能将废水中的离子分质、分类提取，最终得到脱盐水，结构简单、体积小，流程短、运行压力低，能耗低、回收率高、成本低、运行稳定、易于维护。
5.本实用新型为解决其技术问题所采用的技术方案是：一种工业废水吸附法分盐系统，其特征在于，包括集装箱式撬块，所述集装箱式撬块内部设有按顺序依次连接的除硬装置撬块、脱酸装置撬块、脱硅装置撬块、脱碱装置撬块；所述除硬装置撬块由装有除硬吸附剂的若干吸附柱并联组成；所述脱酸装置撬块由装有除酸根吸附剂的若干吸附柱并联组成；所述脱硅装置撬块由填有除硅吸附剂的若干吸附柱并联组成；所述脱碱装置撬块由装有可吸附钠碱金属离子吸附剂的若干吸附柱并联组成。
6.进一步的，组成所述除硬装置撬块、脱酸装置撬块、脱硅装置撬块、脱碱装置撬块的吸附柱结构相同，所述吸附柱包括用以承装吸附剂的直管件，直管件壁身的上下两端分别固定连接有一螺纹直通管接头，直管件上、下端口处各自通过端部盖板座安装有端盖组件和布水器组件，所述布水器组件通过固定支架安装于端部盖板座内部，所述端盖组件连接于端部盖板座内壁，且将布水器组件封装于端部盖板座内；以直管件中部位置的径向水平分割线为轴线，该轴线的上、下结构相对称。
7.进一步的，所述端盖组件包括吸附柱端盖、进/出液直管，所述进/出液直管作为柱式吸附器的进/出液管道和进出解析液管道，其连接在吸附柱端盖上，吸附柱端盖卡接于端
部盖板座内壁开设的环形限位槽内。
8.进一步的，所述布水器组件包括布水孔板、pp网，所述布水孔板上均匀布置有若干长条孔，其一侧连接有pp网；
9.所述布水器组件还包括布水压板，布水压板连接于pp网一侧，使pp网固定在布水孔板与布水压板之间；
10.所述布水器组件还包括设于其两端的阴极电极和阳极电极，所述阳极电极连接于布水压板一侧，为非金属石墨材料；所述阴极电极连接于布水孔板另一侧，为惰性金属网或非金属石墨材料。
11.进一步的，所述除硬装置撬块、脱酸装置撬块、脱硅装置撬块、脱碱装置撬块各自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，所述除硬装置撬块的解析液为nacl盐溶液，浓度为2％-10％，所述脱酸装置撬块、脱硅装置撬块的解析液为naoh溶液；所述脱碱装置撬块的解析液为h2so4或hcl。
12.进一步的，所述除硬装置撬块与装有naoh溶液的碱化罐连接，碱化罐与固液分离器连接，固液分离器与电催化反应器a连接，电催化反应器a与加入有co2气体的旋流微反应器 a连接。
13.进一步的，脱碱装置撬块与浓缩装置b连接，浓缩装置b与电催化反应器b连接，电催化反应器b与酸碱站连接；所述酸碱站与脱酸装置撬块、脱硅装置撬块、脱碱装置撬块连接或不连接。
14.进一步的，脱酸装置撬块与浓缩装置a连接，浓缩装置a与分盐装置连接；所述浓缩装置a为膜浓缩装置、电渗析设备、电脱盐设备中的一种；所述分盐装置为蒸发、冷冻、膜分离装置中的一种，用以实现分盐功能；所述分盐装置的出口分别与电催化反应器a以及电催化反应器b相连。
15.进一步的，所述分盐装置还与蒸发结晶器a相连，用于生产na2so4固体。
16.进一步的，所述脱硅装置撬块与加入有co2气体的旋流微反应器b连接，旋流微反应器 b与过滤器连接，过滤器与蒸发结晶器b连接。
17.本实用新型的有益效果包括：通过装有不同功能性吸附剂的吸附柱并联组成不同的撬块装置，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，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，具有结构简单、体积小、流程短、运行压力低、能耗低、回收利用率高、不产生大量的废水、无废渣废液等优点。装置整体结构为集装箱式撬块结构，且集装箱内设有不同功能的撬块装置，具有易于维护、易于检修、运行稳定等特点。
18.吸附柱在承装吸附剂的柱状直管件两端对称的设置端盖组件和布水器组件，具有吸附剂用量小、解析液浓度低、布水均匀、占地面积小、pp材质耐腐蚀等特点。
附图说明
19.图1是本实用新型整体结构连接图；
20.图2是本实用新型吸附柱结构示意图；
21.图3是图2的爆炸结构视图；
22.图4是图3中端盖组件放大图；
23.图5是图3中布水器组件放大图；
24.图6是集装箱式撬块结构布局示意图；
25.图7是集装箱式撬块结构布置轴视图。
26.图中附图标记说明：1、除硬装置撬块，2、脱酸装置撬块，3、脱硅装置撬块，4、脱碱装置撬块；
27.1-1、碱化罐，1-2、固液分离器，1-3、电催化反应器a，1-4、旋流微反应器a，2-1、浓缩装置a，2-2、分盐装置，2-3、蒸发结晶器a，3-1、旋流微反应器b，3-2、过滤器， 3-3、蒸发结晶器b，4-1、浓缩装置b，4-2、电催化反应器b，4-3、酸碱站；
28.1.1、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
29.下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域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，都属于本实用新型保护的范围。
30.在本实用新型的描述中，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实用新型的限制。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。
31.此外，下面所描述的本实用新型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。
32.一种工业废水吸附法分盐系统，包括集装箱式撬块，所述集装箱式撬块内部设有按顺序依次连接的除硬装置撬块1、脱酸装置撬块2、脱硅装置撬块3、脱碱装置撬块4，所述除硬装置撬块1由装有除硬吸附剂的若干吸附柱并联组成；所述脱酸装置撬块2由装有除酸根吸附剂的若干吸附柱并联组成；所述脱硅装置撬块3由填有除硅吸附剂的若干吸附柱并联组成；所述脱碱装置撬块4由装有碱金属离子吸附剂的若干吸附柱并联组成。
33.上述组成所述除硬装置撬块1、脱酸装置撬块2、脱硅装置撬块3、脱碱装置撬块4的吸附柱结构相同，具体的，如图2、图3所示，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；
34.直管件8为防腐材料的柱状直管，其内部用以承装不同的吸附剂，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；
35.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；
36.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。
37.如图4所示，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；
38.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；
39.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。
40.如图4所示，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；
41.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；
42.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；
43.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；
44.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。
45.基于上述实施方案，煤化工高硬废水经过预处理设备后，去除浊度、悬浮物，得到浊度≤5mg/l的预处理产水，预处理产水依次送入除硬装置撬块1、脱酸装置撬块2、脱硅装置撬块3、脱碱装置撬块4，得到脱盐水。除硬装置撬块1、脱酸装置撬块2、脱硅装置撬块3、脱碱装置撬块4吸附柱中的吸附剂需要进行解析以恢复吸附剂性能，经解析后产生的废液为解析废液，所述除硬装置撬块1的解析液为nacl等盐溶液，浓度为2％-10％，所述脱酸装置撬块2、脱硅装置撬块3的解析液为naoh溶液；所述脱碱装置撬块4的解析液为h2so4或 hcl。
46.除硬装置撬块1吸附进水中的钙、镁离子，产水为软化水；软化水送入脱酸装置撬块2，脱酸装置撬块2吸附软化水中的氯离子、硫酸根离子，产水为碱性水；脱酸装置撬块2产生的碱性水利用系统余压送入脱硅装置撬块3，脱硅装置撬块3吸附进水中的碳酸根离子、
碳酸氢根离子，产水为碱性水；脱硅装置撬块3产水送入脱碱装置撬块4，脱碱装置撬块4吸附进水中的碱土金属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。
47.除硬装置撬块1的解析液为nacl等盐溶液，产生的解析废液依次经过装有naoh溶液的碱化罐1-1，生成分散的mg(oh)2固体颗粒和ca(oh)2溶液，经固液分离器1-2处理后，将 mg(oh)2固体颗粒和ca(oh)2溶液分离，分离后的ca(oh)2溶液进入电催化反应器a1-3，产生的酸性液为nacl溶液，可作为除硬装置撬块1解析液循环使用，电催化后产生的碱性液送入旋流微反应器a1-4，并加入适量的co2气体进行微化学反应后，得到分散的caco3颗粒，提取后，清液为nacl溶液,可作为除硬装置撬块1解析液循环使用。
48.脱酸装置撬块2的解析液为naoh溶液，产生的解析废液依次送入浓缩装置a2-1与分盐装置2-2。所述浓缩装置a2-1包括但不限于膜浓缩装置、电渗析设备以及电脱盐设备等可实现溶液浓缩的设备；所述分盐装置2-2包括但不限于蒸发、冷冻、膜分离装置等实现分盐功能的设备。脱酸装置撬块2的解析废液经过浓缩装置a2-1，产生浓度较高的盐溶液，经过分盐装置2-2后，产生的清液为nacl溶液，当浓度达到4-5％时，可作为电催化反应器a1-3 的原料液，产生的na2so4溶液可送入蒸发结晶器a2-3中生产na2so4固体作为副产物外销，也可直接作为脱碱工艺段的电催化反应器b4-2的原料液。
49.脱硅装置撬块3的解析液为naoh溶液，解析废液送入旋流微反应器b3-1进行碳化脱硅，旋流微反应器b3-1中加入适量的co2气体，得到分散的sio2颗粒悬浮液,sio2颗粒悬浮液经过过滤器3-2后分离出固体sio2，其过滤液送入蒸发结晶器b3-3后，得到na2co3固体,可与除硬装置撬块1产生的废渣一并处理。
50.脱碱装置撬块4的解析液为h2so4或hcl，脱碱装置撬块4的解析废液为纯度较高的钠离子溶液，经过浓缩装置b4-1进行浓缩，其产生的浓缩液作为电催化反应器b4-2的原料液，通过电催化反应器b4-2制取酸、碱副产物，并由酸碱站4-3进行回收利用；根据系统情况，所述酸碱站4-3可选择与脱酸装置撬块、脱硅装置撬块、脱碱装置撬块连接或不连接：产生的酸液，可作为脱碱装置撬块4的解析液；产生的碱液，可作为脱酸装置撬块2、脱硅装置撬块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。
51.根据上述实施方案，本实用新型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，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，具有结构简单、体积小、流程短、运行压力低、能耗低、回收利用率高、不产生大量的废水、无废渣废液等优点。装置整体结构为集装箱式撬块结构，且集装箱内连接有不同功能的撬块装置，具有易于维护、易于检修、运行稳定等特点。
52.将提取的盐进行回收利用，副产物盐酸、硫酸、碳酸钠、纳米钙、氢氧化镁。此工艺相对于传统技术，不产生大量的废水、运行压力低、不需要酸碱、易于维护。
53.需要说明的是，除硬装置撬块1、脱酸装置撬块2、脱硅装置撬块3、脱碱装置撬块4 不应局限于上述设置顺序，其设置顺序可根据实际使用情况做前后调整，而该调整也应涵盖在本技术的保护范围内。
54.实施例1
55.一种吸附法分盐工艺的集装箱设备，将上述工业废水吸附法分盐系统采用箱式撬
块结构，呈模块化，可有效解决目前单纯的蒸发分盐工艺、膜分盐工艺在实际生产中遇到的问题，实现在高效回收水的同时无废渣、废液的产生，具有广泛且较好的工业应用前景。该集装箱式撬块结构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)硅酸盐的分离与提取，4)混酸、氢氧化钠碱液的制取。提供模块与多段吸附工艺，首次将煤化工废水实现全量化处理与利用，目前在煤化工行业的废水零排有显著的优势，有较好的经济效益与环保效益。
56.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；
57.s1.通过预处理设备，去除水中浊度、悬浮物，得到浊度≤5mg/l的预处理产水，其硬度指标在1780mg/l，此产水利用系统压力送入除硬装置撬块1。除硬装置撬块1由装有除硬吸附剂的若干吸附柱并联组成；除硬吸附剂可以使用钠离子吸附剂,但不限于该选择；
58.s2.所述的预处理设备产水送入除硬装置撬块1，吸附进水中的钙、镁离子，产水为软化水，其中钙离子、镁离子含量约为0-15mg/l，其产水利用系统余压送入脱酸装置撬块2。脱酸装置撬块2由装有除酸根吸附剂的若干吸附柱并联组成；除酸根吸附剂可以使用阴离子吸附剂，但不限于该选择；
59.s3.所述的脱酸装置撬块2吸附软化水中的氯离子、硫酸根离子，产水为碱性水， ph＝10.2，此碱性水利用系统余压送入脱硅装置撬块3。脱硅装置撬块3由填有除硅吸附剂的若干吸附柱并联组成；除硅吸附剂可以使用阴离子吸附剂，但不限于该选择；
60.s4.所述的脱硅装置撬块3吸附进水中的碳酸根离子、碳酸氢根离子，产水为碱性水，碳酸氢根含量约为5.6mg/l、ph＝8.4，脱硅装置撬块3产水送入脱碱装置撬块4。脱碱装置撬块4由装有可吸附钠等碱金属离子吸附剂的若干吸附柱并联组成。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。
61.s5.所述脱碱装置撬块4吸附进水中的碱土金属na
+
，产水为脱盐水，电导率低，呈中性，产水电导为205us/cm，ph＝7.5，可返回生产系统做循环水使用。
62.s6.所述除硬装置撬块1的吸附剂需要解析，解析液为nacl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的溶液，此解析废液经过碱化罐 1-1处理，碱化罐1-1中加入浓度4％的naoh溶液，得到分散的mg(oh)2固体颗粒溶液，经固液分离器1-2处理后，得到固体的mg(oh)2，其分离液为硬度为1800mg/l的碱性水， ph＝12.5；此碱性水送入电催化反应器a1-3，产生的酸性液为nacl溶液，此溶液富集来自分盐装置2-2分离的一价盐nacl溶液，当浓度到4-5％时，可作为除硬装置撬块1的解析液循环使用，电催化后产生的碱性液送入旋流微反应器a1-4，并加入适量的co2气体进行微化学反应，控制ph＝8.4时，停止通入co2气体，得到硬度约85mg/l的溶液和分散的固体caco3颗粒，提取后，清液为nacl溶液,可作为除硬装置撬块1解析液循环使用。
63.s7.所述脱酸装置撬块2的解析液为4％naoh溶液，2bv体积。其解析废液各项指标为， tds为32000mg/l，硫酸根离子含量6500mg/l,解析废液先送入浓缩装置2-1处理，浓缩液为na2so4溶液，其硫酸根离子含量26000mg/l，经分盐装置2-2处理后，产生的清液为nacl 溶液，当浓度达到4-5％时，可作为电催化反应器a1-3的原料液，得到13％的硫酸钠溶液，产生的na2so4溶液一部分送入脱碱工艺段的电催化反应器b4-2作为其原料液；另一部分送入蒸发结晶器a2-3中，生产na2so4固体，作为本系统副产物外销。
64.s8.所述脱硅装置撬块3的解析液为4％naoh溶液，2bv体积。其解析废液各项指标为， tds为27500mg/l，在旋流微反应器b3-1中，加入适量的co2，得到分散的sio2颗粒混合液,其混合液经过过滤器3-2过滤后，得到固体sio2，母液送入蒸发结晶器b3-3后，得到 na2co3固体,可与除硬装置撬块1产生的caco3废渣一并处理。
65.s9.所述脱碱装置撬块4的解析液为浓度4％的h2so4，2bv体积。其解析废液主要为3.6％硫酸钠溶液，tds为34800mg/l。次解析废液经过浓缩装置b4-1进行浓缩，其产生的浓缩液作为电催化反应器b4-2的原料液，通过电催化反应器b4-2制取酸、碱副产物，并由酸碱站 4-3进行回收利用，酸碱站为浓度4％的h2so4溶液和4％的naoh溶液；产生的酸液，可作为脱碱装置撬块4的解析液；产生的碱液，可作为脱酸装置撬块2、脱硅装置撬块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。
66.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。