煤化工废水中盐分离方法

　　申请日2016.05.11

　　公开(公告)日2016.08.31

　　IPC分类号C02F9/06; C01D3/06; C01D5/00

　　摘要

　　本发明公开了一种通过电渗析技术从煤化工废水中分离盐的方法，其特征在于：首先对煤化工废水的原水进行预处理，然后将预处理后的废水引入一级电渗析中，实现盐和COD的分离，再将一级电渗析浓水引入二级电渗析中进行浓缩，所得浓缩液经后处理分离出硫酸钠和氯化钠，即完成处理。本发明的方法运用电渗析可分离和浓缩盐的特性，将预处理后煤化工废水中的COD与盐分离开，再对分离后的盐浓缩，解决了煤化工废水中盐分离回收的难题，实现了固体盐资源的充分利用;且整个工艺过程无污染物排放，绿色环保，可实现真正意义上的煤化工废水“零排放”。

　　权利要求书

　　1.一种通过电渗析技术从煤化工废水中分离盐的方法，其特征在于：首先对煤化工废水的原水进行预处理，然后将预处理后的废水引入一级电渗析中，实现盐和COD的分离，再将一级电渗析浓水引入二级电渗析中进行浓缩，所得浓缩液经后处理分离出硫酸钠和氯化钠，即完成处理。

　　2.根据权利要求1所述的通过电渗析技术从煤化工废水中分离盐的方法，其特征在于包括如下步骤：

　　(1)对煤化工废水的原水进行预处理，包括去除有机物、去除重金属、软化处理、过滤、RO浓缩，使得RO浓缩液TDS在30000-60000mg/L、COD含量在300-1200mg/L，所得RO淡水直接回用于生产过程;

　　(2)将步骤(1)所得RO浓缩液通入一级电渗析的淡化室，再向一级电渗析的浓缩室中通入蒸馏水，进行电渗析，使RO浓缩液中的盐进入浓缩室，实现盐和COD的分离;

　　当一级电渗析浓水TDS达到90000-100000mg/L时，对其进行步骤(4)，并向一级电渗析浓缩室中补入一定量的蒸馏水和/或步骤(4)所得二级电渗析淡水;

　　当一级电渗析淡水TDS降至8000-10000mg/L时，对其进行步骤(3)，并更换一级电渗析淡化室进料液;

　　(3)将一级电渗析淡水进行RO浓缩，使所得RO浓缩液TDS在30000-60000mg/L，再将所得RO浓缩液返回至一级电渗析的淡化室中进一步除盐，所得RO淡化液直接回用于生产过程;

　　(4)将一级电渗析浓水按体积比3～6:1分别通入到二级电渗析的淡化室和浓缩室，进行二级电渗析浓缩，提高二级电渗析浓水TDS，当二级电渗析淡水TDS降至30000mg/L以下时，停止浓缩;二级电渗析淡水返回一级电渗析的浓缩室，补充进料;

　　(5)对二级电渗析浓水进行后处理，分离出硫酸钠和氯化钠，即完成煤化工废水中盐的分离。

　　3.根据权利要求2所述方法，其特征在于：步骤(2)中，一级电渗析淡化室和浓缩室进料体积比为2～4:1。

　　4.根据权利要求2所述方法，其特征在于：步骤(5)所述后处理的方式是：首先采用低温冷冻结晶硫酸钠法来分离二级电渗析浓水中的硫酸钠，过滤硫酸钠后，对滤液再进行蒸发使氯化钠析出，过滤后得到氯化钠，滤液可返回至一级电渗析淡化室中再次处理。

　　说明书

　　一种通过电渗析技术从煤化工废水中分离盐的方法

　　技术领域

　　本发明属于工业废水处理技术领域，具体涉及高盐煤化工废水处理工艺。

　　背景技术

　　近年来，随着煤化工行业的快速发展，煤化工过程产生的废水对环境的影响越来越大，国家也开始加大力度整治煤化工废水的排放，使煤化工废水实现真正意义上的“零排放”。煤化工废水主要以高浓度煤气洗涤废水为主，还包括焦化废水、煤气化黑水、煤直接/间接液化废水和合成气转化催化剂制备过程中产生的废水等其它废水。废水中含有大量的酚、氰、油、氨氮等有毒、有害物质，巨大的废水排放严重制约着煤化工行业的继续发展。目前，煤化工废水处理方法主要包括预处理过程、生化处理过程、废水回用处理和浓盐水处理。浓盐水处理一般采用浓缩、蒸发和干化处理。废水回用处理中一般可采用反渗透浓缩，这样反渗透淡水可直接回用，但反渗透浓水(即浓盐水)中仍含有一定浓度的COD(300-1200mg/L)。且由于浓水中盐含量很高，浓水中COD难以用常规的生化等方法去除。浓盐水干化处理后产生的固体盐中含有大量的COD，盐中杂质过多、盐的纯度较低，工业应用价值也较低，因此一般直接进行固体填埋，无法实现煤化工废水的固废资源再利用，造成了资源的浪费，同时对环境也产生了一定的污染。

　　中国专利(CN 105217872 A)报道了一种煤化工废水的处理方法，先将煤化工废水进行预处理，然后反渗透浓缩处理得到第一分离液以及第一浓缩液;再将第一分离液返回用于生产，第一浓缩液进行纳滤处理，得到纳滤产水以及纳滤浓缩液;最后将纳滤产水以及纳滤浓缩液分别浓缩、结晶处理得到固体盐。该方法在用纳滤的方法对第一浓缩液进行纳滤处理时，虽然有90%以上的氯化钠可以透过膜进入纳滤产水侧，但仍有接近10%的氯化钠残留在纳滤浓水侧(纳滤浓水侧的盐主要为二价盐)，这将导致纳滤浓水经过浓缩、结晶处理后得到的固体盐中二价盐纯度不够高，降低了盐的附加值。另外，该专利实施例2中预处理阶段除去了二价镁组分，保留了二价钙组分，而钙组分在溶液里主要以硫酸钙微溶物形式存在，在随后的纳滤浓缩时，硫酸钙微溶物极易将纳滤膜堵住，不利于连续化浓缩。

　　针对以上问题，如果能将经过预处理、反渗透浓缩后的浓水进行COD与混盐(一二价盐)的分离，这将能充分回用煤化工废水中的盐;此外，浓水中的盐被分离后，浓水中的COD可被进一步处理，降低至排放标准。浓水中被分离出的混盐可通过进一步处理将一二价盐分离开，提高盐的工业应用价值。电渗析法在电场驱动下通过离子交换膜可实现物料中离子的分离和浓缩，从而实现盐的分离和浓缩，同时可截留住分子态物质。目前，电渗析已被应用于海水淡化、浓缩制盐、工业物料脱盐等领域，并取得了很好的经济效益。然而，电渗析在煤化工废水脱盐领域中目前还没有应用报道。

　　发明内容

　　为克服现有技术的上述缺陷，本发明旨在提供一种通过电渗析技术从煤化工废水中分离盐的方法，以期可以有效实现煤化工废水中盐和COD的分离，提高了废水中盐的二次利用价值。

　　为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：

　　本发明通过电渗析技术从煤化工废水中分离盐的方法，其特点在于：首先对煤化工废水的原水进行预处理，然后将预处理后的废水引入一级电渗析中，实现盐和COD的分离，再将一级电渗析浓水引入二级电渗析中进行浓缩，所得浓缩液经后处理分离出硫酸钠和氯化钠，即完成处理。具体包括如下步骤：

　　(1)对煤化工废水的原水进行预处理，包括去除有机物、去除重金属、软化处理、过滤、RO浓缩，使得RO浓缩液TDS在30000-60000mg/L、COD含量在300-1200mg/L，所得RO淡水直接回用于生产过程;

　　(2)将步骤(1)所得RO浓缩液通入一级电渗析的淡化室，再向一级电渗析的浓缩室中通入蒸馏水，进行电渗析，使RO浓缩液中的盐进入浓缩室，实现盐和COD的分离;

　　分离后，一级电渗析浓水侧主要为混盐溶液，一级电渗析淡水侧含盐量较低，其主要组分为COD;

　　当一级电渗析浓水TDS达到90000-100000mg/L时，对其进行步骤(4)，并向一级电渗析浓缩室中补入一定量的蒸馏水和/或步骤(4)所得二级电渗析淡水;

　　当一级电渗析淡水TDS降至8000-10000mg/L时，对其进行步骤(3)，并更换一级电渗析淡化室进料液;

　　(3)将一级电渗析淡水进行RO浓缩，使所得RO浓缩液TDS在30000-60000mg/L，再将所得RO浓缩液返回至一级电渗析的淡化室中进一步除盐，所得RO淡化液直接回用于生产过程;

　　(4)将一级电渗析浓水按体积比3～6:1分别通入到二级电渗析的淡化室和浓缩室，进行二级电渗析浓缩，提高二级电渗析浓水TDS，当二级电渗析淡水TDS降至30000mg/L以下时，停止浓缩;二级电渗析淡水返回一级电渗析的浓缩室，补充进料;

　　(5)对二级电渗析浓水进行后处理，分离出硫酸钠和氯化钠，即完成煤化工废水中盐的分离。二级电渗析浓水TDS可高达150000-200000mg/L，利于后续的分离盐过程。

　　步骤(2)中，为了使一级电渗析浓水TDS达到较高值，可设置一级电渗析淡化室和浓缩室进料体积比为2～4:1。

　　步骤(5)所述后处理的方式是：首先采用低温冷冻结晶硫酸钠法来分离二级电渗析浓水中的硫酸钠，过滤硫酸钠后，对滤液再进行蒸发使氯化钠析出，过滤后得到氯化钠，滤液可返回至一级电渗析淡化室中再次处理。

　　与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

　　本发明在对经过预处理后的煤化工废水进行一级电渗析分离时，可将COD与混盐充分分离开，盐回收率可高达99%以上，COD截留率高达85%-95%，这很好的解决了高盐废水中盐回收的问题，提高了废水中盐的二次利用价值;一级电渗析淡水经过多次循环之后，可再次通过一级电渗析将其中的盐含量降低至1000mg/L以下，再将该淡水进行处理，除去COD，实现水资源的重复利用;一级电渗析浓水采用二级电渗析浓缩，能耗比普通的多效蒸发和MVR均较低，节约了后续蒸发分离盐的成本;在后续的一二价盐分离过程中，先采用低温冷冻技术将硫酸钠分离出来，再通过蒸发分离出氯化钠，这样得到的硫酸钠和氯化钠粗品的纯度均较高，增加了盐的附加值，避免了传统方法中的固废填埋，经济又环保。因此，通过电渗析法分离煤化工废水中的盐可实现煤化工废水真正意义上的“零排放”，实现盐与水的重复利用。