申请日2011.07.22
公开(公告)日2011.11.30
IPC分类号C02F9/06; C02F103/16; C02F1/461; C02F1/469
摘要
本发明涉及一种含高浓度氯化钠与氯化铵稀土的废水处理回收利用工艺，采用DEP进行氯化钠废水的完全回收利用，可使稀土冶炼工艺排放的氯化钠废水将被完全回收利用，DEP沉降工艺提高了沉降的效率及工作范围。在DEP微滤和DEP纳滤中，介电电泳都被使用来强化膜的处理效率，与传统的频繁反冲洗需要高压输入清水的高能耗并且被迫停止膜过滤作用相比较，DEP微滤和DEP纳滤允许膜工作的连续性和高效性并且能耗低。与反渗透膜和电渗析处理工业废水能耗比较，由于纳滤膜所需的渗透压低而降低了能源的需求和处理的成本，电解高浓度氯化钠和氯化铵溶液产生氯气、氢气、氨水和氯化钠浓缩液，氢气和氯气被输入到氢氯燃料电池中以释放电能部分补偿整个分离回收工艺的电耗，同时在燃料电池的反应后产生稀盐酸，而在电解工艺中产生的氨水与氯化钠高浓度溶液输入渗透压发电机组发电。
权利要求书
1.一种含高浓度氯化钠与氯化铵稀土的废水处理回收利用工艺，其特征在于：步骤如下：
(1)经自然沉降处理后的废水悬浊液输入到DEP微滤中，工作压为1到2bar，分离出悬浊 液中所含有的固体颗粒，该浓缩液再次循环至沉降中，得到的无固体悬浊物的液体输入至DEP 纳滤组中;
(2)经过多次沉降循环后，固体颗粒中所含的煤油乳化物将被输入至DEP-DEEP-BED微滤工 艺处理，而将煤油乳化物从悬浊液分离，处理后的净水输入至DEP纳滤组中;
(3)在DEP纳滤组中，无固体悬浊物的液体的氯化纳与氯化铵被浓缩，将废水中所含铵根 离子移出，移去铵根离子的液体可用于工业用水，氯化纳与氯化铵浓缩液将被输入至电解槽， 纳滤工作所需压降为5到6bar;
(4)在电解槽中，氯化纳与氯化铵浓缩液通过电化学反应而被电解，其电解电压为2至3V， 电解电流密度为0.3-1A/cm2，电解产生的高浓盐液被输入至渗透压发电厂用来发电，而产生 的氯气和氢气输入燃料电池用于发电;
(5)电解产生的氯气和氢气在经过干燥处理后输入至氢气氯气燃料电池，燃料电池产生的 直流电经过整流并入电网提供补充电能，燃料电池反应生成的氯化氢用于稀土冶炼。
2.根据权利要求1所述的含高浓度氯化钠与氯化铵稀土的废水处理回收利用工艺，其特 征在于：所述DEP微滤及纳滤的工作电压交流200V、100kHz。
说明书
含高浓度氯化钠与氯化铵稀土的废水处理回收利用工艺
技术领域
本发明属于环保技术领域，涉及用于稀土冶炼厂氯化钠为主并含有较高浓度氨氮及煤油 乳化物废水处理并回收有效物质循环利用，处理回收产生的能源用于能源补充或供电，尤其 是一种含高浓度氯化钠与氯化铵稀土的废水处理回收利用工艺。
背景技术
在稀土冶炼厂所排放的污水中含有高浓度的氯化钠，不仅污染环境，而且浪费资源。且 废水中还含有氯化铵和煤油乳化物，其中氨氮是污染水体的重要污染物，水体中的氨氮含量 超标不仅破坏生态环境还会对人类和动植物的生存和健康造成极大的危害。而如此高浓度且 组成复杂的废水，现今的处理方法无法达到排放的标准，也无法将资源回收利用。
现实存在的问题是，如果废水中仅含有高浓度的氯化钠，常用的方法是通过蒸发结晶以 获取氯化钠的晶体沉淀。该工艺可通过优化而使工艺成本降低，但能耗大。且由于氯化钠不 是稀土冶炼厂生产所需物质，投资巨大并耗能巨大的多极蒸发工艺并不适用于本地处理并回 收使用资源的原则。
另，稀土冶炼厂所排放的氯化铵废水中含有高浓度氯化铵，其浓度为排放标准所要求的 几百倍以上，现有的处理方法基本上包括如下几方面：1、生物氧化法无法处理浓度高于0.5g/L 的氯化铵废水;2、吹脱汽提发需要化学药剂调剂PH值，且吹脱后的铵盐残留物过高，仍有 二次污染等问题;3、离子交换法可用于处理，但需要频繁再生，于是大大提高了处理成本; 4、许多厂家也采用淡水冲稀发而是废水达到排放标准，但这样不仅使环境污染，且大量浪费 了水资源和铵盐;5、蒸馏也在被采用以提取水而浓缩铵盐，但蒸馏工艺需要大量的能量，且 不可将废水中的氯化铵分解并回收利用在稀土冶炼工艺中。以上所述工艺的共同点为：处理 能力低，处理效率低(多为批次处理)，能源消耗大，资源再生利用率极低。
除此之外，反渗透膜集成电渗析工艺的合成也曾被提出作为处理氨氮水污染的有效方 案。然而，所提出的工艺流程和专利发明没有将氨氮废水所含物质的复杂性充分考虑。例如， 在稀土冶炼后排放的氯化铵废水中经常含有水/油乳化物和其他悬浮物，而这些物质会不仅缩 短反渗透膜的水处理效率并会降低渗透膜的使用寿命。另外，由于反渗透膜工艺中要求很高 的透膜压力，这也意味着其对工艺中水泵的要求高并消耗更多的能源。电渗析技术同样需要 很高的能源。而且，处理后的氯化铵浓缩液中仍然含有其他元素，并不利于废料回收再利用。
通过检索，尚未发现与本专利申请相同的公开专利文献。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足之处，提供一种处理效果好成本低廉且环保性能 好的含高浓度氯化钠与氯化铵稀土的废水处理回收利用工艺。
本发明实现目的的技术方案如下：
一种含高浓度氯化钠与氯化铵稀土的废水处理回收利用工艺，步骤如下：
(1)经自然沉降处理后的废水悬浊液输入到DEP微滤中，工作压为1到2bar，分离出悬浊 液中所含有的固体颗粒，该浓缩液再次循环至沉降中，得到的无固体悬浊物的液体输入至DEP 纳滤组中;
(2)经过多次沉降循环后，固体颗粒中所含的煤油乳化物将被输入至DEP-DEEP-BED微滤工 艺处理，而将煤油乳化物从悬浊液分离，处理后的净水输入至DEP纳滤组中;
(3)在DEP纳滤组中，无固体悬浊物的液体的氯化纳与氯化铵被浓缩，将废水中所含铵根 离子移出，移去铵根离子的液体可用于工业用水，氯化纳与氯化铵浓缩液将被输入至电解槽， 纳滤工作所需压降为5到6bar;
(4)在电解槽中，氯化纳与氯化铵浓缩液通过电化学反应而被电解，其电解电压为2至3V， 电解电流密度为0.3-1A/cm2，电解产生的高浓盐液被输入至渗透压发电厂用来发电，而产生 的氯气和氢气输入燃料电池用于发电;
(5)电解产生的氯气和氢气在经过干燥处理后输入至氢气氯气燃料电池，燃料电池产生的 直流电经过整流并入电网提供补充电能，燃料电池反应生成的氯化氢用于稀土冶炼。
而且，所述DEP微滤及纳滤的工作电压交流200V、100kHz。
本发明的优点和积极效果是：
1、本发明采用DEP进行氯化钠废水的完全回收利用，可使稀土冶炼工艺排放的氯化钠废 水将被完全回收利用，实现零排放，低成本，低能耗。DEP沉降工艺提高了沉降的效率及工 作范围。在DEP微滤和DEP纳滤中，介电电泳都被使用来强化膜的处理效率，与传统的频繁 反冲洗需要高压输入清水的高能耗并且被迫停止膜过滤作用相比较，DEP微滤和DEP纳滤允 许膜工作的连续性和高效性并且能耗低。煤油乳化物在其浓度被提高到可以通过 DEP-DEEP-BED微滤工艺而富积并回收用于稀土冶炼工艺中，采用纳滤膜以达到选择性分离氯 化钠与氯化铵废水将其中的钠离子、氨离子和氯离子选择性从废水中分离并富积。与反渗透 膜和电渗析处理工业废水能耗比较，由于纳滤膜所需的渗透压低而降低了能源的需求和处理 的成本，电解高浓度氯化钠和氯化铵溶液产生氯气、氢气、和氨水和氯化钠浓缩液，氢气和 氯气被输入到氢氯燃料电池中以释放电能部分补偿整个分离回收工艺的电耗，同时在燃料电 池的反应后产生稀盐酸，而在电解工艺中产生的氨水与氯化钠高浓度溶液输入渗透压发电机 组发电。
2、本发明可连续处理高浓度氯化钠与氯化铵废水，提高渗透膜处理的效率延长渗透膜使 用时间以降低成本并提高处理效率，合理优化使用渗透膜以降低能源消耗，选择性富积并分 离废水中有效成分，根据工业具体要求，适用废水中有效成分制成所需化学物质，利用工艺 流程所产生的气体制成燃料电池为工艺作为电能补充，模式化连续工艺可根据不同含量氯化 钠与氯化铵及不同工业对回收利用成分的要求而优化组成工艺流程，且处理后浓缩的高浓度 盐液用于渗透压发电。
