一种高盐废水中NaCl与Na2SO4的分离方法及系统

本发明涉及高盐废水处理，尤其涉及一种高盐废水中nacl与na2so4的分离方法及系统。

背景技术：

1、随着现代工业技术的发展，高盐废水量迅速增长，高盐废水中主要含cl-、so42-、na+、ca2+等离子，虽然这些离子都是微生物生长所必需的营养元素，在微生物的生长过程中起着促进酶反应，维持膜平衡和调节渗透压的重要作用。但是若这些离子浓度过高，会对微生物产生抑制和毒害作用，主要表现为：盐浓度高、渗透压高、微生物细胞脱水引起细胞原生质分离。

2、直接排放不仅会造成资源浪费，还会对生态环境造成极大破坏。目前，工业高盐废水的处理往往要求“零”液体排放，以尽量减少受纳水体的污染，回收淡水和盐，实现资源化利用。

3、高盐废水处理主要采用膜分离技术、热蒸发技术、分步结晶技术，通过膜分离技术和热蒸发技术进一步浓缩高盐废水，同时回收大量淡水资源，然后再通过结晶工艺进行固化处理，实现零排放。然而由于高盐废水无机盐离子含量种类多，成分复杂，在结晶过程中会出现两种或多种盐共结晶的情况，干化后多种盐晶体团聚在一起成为混合结晶盐(即所谓的杂盐)，最终只能作为危险废弃物处理。

4、在实际的工艺过程中，往往不是简单脱盐过程，而是需要选择性脱出某一个或某一类盐，并回收利用其中某一个或某一类盐。这就需要根据实际工艺过程需要，从循环经济和绿色化学的角度出发，创新提出高盐废水的处理方案。

技术实现思路

1、本发明针对高盐废水处理过程中产生的杂盐问题，提出在高盐废水蒸发过程中通过参数调控实现不同晶体间的分散结晶，再根据不同结晶盐之间的形貌和密度差异，通过水动力装置最终实现不同盐晶体的高效分离和回收。本方法克服了传统的膜法、热法、分步结晶技术所固有的高能耗、高成本、易二次污染等缺陷，实现了高盐废水的分散结晶和高效分离，降低了废水的资源化成本。

2、本发明第一方面在于提供一种高盐废水中nacl与na2so4的分离方法，包括以下步骤：

3、预蒸发：将高盐废水先进行预蒸发，得到接近饱和的浓缩液，所述浓缩液中nacl的浓度为18.5％-19.0％，na2so4的浓度为5.0％-7.5％；

4、蒸发共结晶：将所述浓缩液进行蒸发共结晶，得到晶浆，通过水动力装置进行固-固分离，分别得到nacl晶体和na2so4晶体。

5、具体地，在蒸发共结晶步骤中，蒸发温度为25℃，蒸发率为24％-38％。

6、具体地，所述水动力装置为湿法筛分装置、旋流离心装置、震动摇床装置、逆流沉降装置中的任一种。

7、本发明第二方面在于提供一种高盐废水中nacl与na2so4的分离系统，采用上述高盐废水中nacl与na2so4的分离方法，并包括：预蒸发装置、蒸发共结晶装置和水动力装置。

8、具体地，所述预蒸发装置具有高盐废水入口、预蒸发器和浓缩液出口；所述蒸发共结晶装置具有浓缩液入口、蒸发共结晶室和晶浆出口；所述水动力装置为逆流沉积装置，包括晶浆入口、蠕动泵、溢流管、晶体收集器；所述浓缩液出口与浓缩液入口连通，所述晶浆出口与晶浆入口连通。

9、具体地，所述逆流沉积装置为单级逆流沉积装置和双级逆流沉积装置中的任一种。

10、具体地，当逆流沉积装置为单级逆流沉积装置时，所述晶体收集器包括第一晶体收集器和第二晶体收集器，所述溢流管的外侧的上下端分别设置有上管口和下管口；所述上管口用于连接第一晶体收集器，用于分离并收集na2so4晶体，所述下管口用于连接第二晶体收集器，用于分离并收集nacl晶体。

11、具体地，当逆流沉积装置为双级逆流沉积装置时，所述晶体收集器包括第一晶体收集器、第二晶体收集器和第三晶体收集器；所述溢流管包括一级溢流管和二级溢流管，所述一级溢流管的上端设置有第一上管口，所述第一上管口用于连接二级溢流管，所述一级溢流管的下端设置有第一下管口，所述第一下管口用于连接第一晶体收集器，用于分离并收集nacl晶体；所述二级溢流管的上端设置有第二上管口，所述第二上管口用于连接第二晶体收集器，用于分离并收集na2so4晶体；二级溢流管的下端设置有第二下管口，所述第二下管口用于连接第三晶体收集器，用于分离并收集nacl晶体。

12、本发明的有益效果为：

13、(1)本发明提供的nacl与na2so4的分离方法无需分步结晶，而是通过对蒸发结晶参数优化，调控nacl与na2so4晶体生长，并增大晶体之间的粒径和形貌差异，实现nacl与na2so4晶体的分散结晶，获得具有高分散性和高形貌差异性的nacl与na2so4结晶颗粒，实现nacl与na2so4晶体的分离。本发明提供的分离方法具有能耗低、工艺流程简单、参数控制灵活及全资源利用等优点；

14、(2)本发明基于斯托克斯沉降末速理论，自制了逆流沉降装置，利用nacl与na2so4的粒径和形貌差异明显的特点，通过流速控制进行高效分离，其中nacl纯度最高达97.6％，可达国家标准工业盐二等品要求。

技术特征：

1.一种高盐废水中nacl与na2so4的分离方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在蒸发共结晶步骤中，

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述水动力装置为湿法筛分装置、旋流离心装置、震动摇床装置、逆流沉降装置中的任一种。

4.一种高盐废水中nacl与na2so4的分离系统，其特征在于，采用如权利要求1-2任一项所述的分离方法，并包括：预蒸发装置、蒸发共结晶装置和水动力装置。

5.根据权利要求4所述的分离系统，其特征在于，所述预蒸发装置具有高盐废水入口、预蒸发器和浓缩液出口；所述蒸发共结晶装置具有浓缩液入口、蒸发共结晶室和晶浆出口；所述水动力装置为逆流沉积装置，包括晶浆入口、蠕动泵、溢流管、晶体收集器；所述浓缩液出口与浓缩液入口连通，所述晶浆出口与晶浆入口连通。

6.根据权利要求4所述的分离系统，其特征在于，所述逆流沉积装置为单级逆流沉积装置和双级逆流沉积装置中的任一种。

7.根据权利要求5所述的分离系统，其特征在于，当逆流沉积装置为单级逆流沉积装置时，所述晶体收集器包括第一晶体收集器和第二晶体收集器，所述溢流管的外侧的上下端分别设置有上管口和下管口；所述上管口用于连接第一晶体收集器，用于分离并收集na2so4晶体，所述下管口用于连接第二晶体收集器，用于分离并收集nacl晶体。

8.根据权利要求5所述的分离系统，其特征在于，当逆流沉积装置为双级逆流沉积装置时，所述晶体收集器包括第一晶体收集器、第二晶体收集器和第三晶体收集器；所述溢流管包括一级溢流管和二级溢流管，所述一级溢流管的上端设置有第一上管口，所述第一上管口用于连接二级溢流管，所述一级溢流管的下端设置有第一下管口，所述第一下管口用于连接第一晶体收集器，用于分离并收集nacl晶体；所述二级溢流管的上端设置有第二上管口，所述第二上管口用于连接第二晶体收集器，用于分离并收集na2so4晶体；二级溢流管的下端设置有第二下管口，所述第二下管口用于连接第三晶体收集器，用于分离并收集nacl晶体。

技术总结
本发明提供一种高盐废水中NaCl与Na<subgt;2</subgt;SO<subgt;4</subgt;的分离方法，包括以下步骤：预蒸发：将高盐废水先进行预蒸发，得到接近饱和的浓缩液，所述浓缩液中NaCl与Na<subgt;2</subgt;SO<subgt;4</subgt;的浓度比为2.49‑3.75，其中NaCl的浓度为18.5％‑19.0％，Na<subgt;2</subgt;SO<subgt;4</subgt;的浓度为5.0％‑7.5％；蒸发共结晶：将所述浓缩液在蒸发温度为25℃下进行蒸发共结晶，得到晶浆，通过水动力装置进行固‑固分离，分别得到NaCl晶体和Na<subgt;2</subgt;SO<subgt;4</subgt;晶体。该分离方法无需分步结晶，通过对蒸发结晶参数优化，获得具有高分散性和高形貌差异性的NaCl与Na<subgt;2</subgt;SO<subgt;4</subgt;结晶颗粒，实现NaCl与Na<subgt;2</subgt;SO<subgt;4</subgt;晶体的分离。本发明提供的分离方法具有能耗低、工艺流程简单、参数控制灵活及全资源利用等优点。本发明还提供一种分离系统，包括预蒸发装置、蒸发共结晶装置和水动力装置，将粒径和形貌差异明显的NaCl与Na<subgt;2</subgt;SO<subgt;4</subgt;高效分离。

技术研发人员：彭昌盛,卞恒智,戴敏,孙涛涛,荣嵘
受保护的技术使用者：安徽工程大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15