申请日2018.12.26
公开(公告)日2019.02.22
IPC分类号C02F9/10; C01D5/00; C01D1/04; C02F103/16
摘要
本发明公开了一种膜集成工艺处理冶金废水的方法，包括以下步骤：向冶金废水中添加NaOH，使废液中的HCO3‑完全转变为CO32‑后，依次送入超滤系统、纳滤系统处理，纳滤浓缩液送入反渗透系统中，收集反渗透透过液回用，并向所得的反渗浓缩液中通入CO2或废烟气，待充分反应后，将浓缩液送入到加热蒸发工段进行加热蒸发处理，使得NaHCO3晶体的析出，离心分离，收集固体NaHCO3，分离出的母液继续加热结晶，得到Na2SO4和少量的Na2CO3;纳滤透过液直接加入一定量的氯化钠用于制取烧碱。本发明实现化工生产的零排放、低能耗和废物的回收再利用。本发明工艺简单，能耗低，能够经济有效的处理化工厂产生的冶金废水。
权利要求书
1.一种膜集成工艺处理冶金废水的方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1、将未处理的冶金废水通过管道送入到反应池中，并且向反应池中添加NaOH，使废液中的HCO3-转变为CO32-;
S2、将反应完全后的冶金废水依次经超滤系统、纳滤系统处理后，得纳滤浓缩液和纳滤透过液;
S3、将所得的纳滤浓缩液通过管道送入到反渗透系统中进行浓缩处理，得反渗浓缩液和反渗透透过液;
S4、将所得的反渗浓缩液通过管道送入到反应池中，并向反应池中通入CO2或废烟气，待充分反应后，将浓缩液送入到加热蒸发工段进行加热蒸发处理，使得浓缩液中的水分被蒸发，得含有晶体的浓缩液;
S5、将含有晶体的浓缩液离心分离，得到固体NaHCO3，分离出的母液继续加热结晶，得到Na2SO4和少量的Na2CO3;
S6、将所得的纳滤透过液通过管道进入到化盐池中，加入一定量的氯化钠后，进行烧碱的制取;
S7、将所得的反渗透透过液经管道送入产水箱，收集回用。
2.如权利要求1所述的一种膜集成工艺处理冶金废水的方法，其特征在于：所述步骤S1中，所述冶金废水中总的含盐量为60g/L~80g/L，NaCl的含量为25 g/L -30g/L，Na2SO4的含量为35 g/L -40g/L，Na2CO3的含量为5 g/L -7g/L，NaHCO3的含量为2 g/L -4g/L。
3.如权利要求1所述的一种膜集成工艺处理冶金废水的方法，其特征在于：所述步骤S1中采用的是质量分数为20%~30%的NaOH，使之与废水中的碳酸钠反应，使碳酸根离子全部转变为碳酸氢根离子，加入NaOH的量为废水中碳酸氢根离子的1.0~1.1倍。
4.如权利要求1所述的一种膜集成工艺处理冶金废水的方法，其特征在于：所述步骤S2中，经超滤系统的废水通过增压泵以2.0Mpa-3.5Mpa进入纳滤膜组件，处理温度为25℃，所述的纳滤浓缩液是含二价离子及高价离子的废水，所述的纳滤透过液中的硫酸根离子和碳酸根离子总含量<5g/L，符合工业制碱条件;。
5.如权利要求1所述的一种膜集成工艺处理冶金废水的方法，其特征在于：所述的反渗透浓缩液是含硫酸钠、碳酸钠和微量氯化钠的盐溶液;通入的CO2的量为加入NaOH量的1.0~1.1倍，使得CO32-全部转化为HCO3-，
如权利要求1所述的一种膜集成工艺处理冶金废水的方法，其特征在于：所述步骤S5中，所述的固体NaHCO3在结晶后继续加热后会分解为CO2和Na2CO3。
6.如权利要求1所述的一种膜集成工艺处理冶金废水的方法，其特征在于：所述步骤S6中，在化盐池中另加入的氯化钠，使得溶液中的氯化钠含量在170~240g/L。
说明书
一种膜集成工艺处理冶金废水的方法
技术领域
本发明涉及废水处理领域，具体涉及一种膜集成工艺处理冶金废水的方法。
背景技术
工业上比较常用的传统的废水处理技术有蒸发结晶、生物法、膜分离技术等。蒸发结晶有自然蒸发、多效蒸发和机械蒸发;自然蒸发虽然能耗低，但由于太阳能蒸发效率不理想，进水量大于蒸发量，占地面积大、受自然因素影响严重等问题凸显出来;多效蒸发串联多个蒸发器，利用上个蒸发器产生的二次蒸汽来加热下个蒸发器，相比自然蒸发具有能耗较低，占地面积小等优点，但设备投资较大，维护成本较高;机械蒸发通过压缩蒸汽，把低品位的蒸汽变成高品位的蒸汽，循环利用蒸汽，与多效蒸发技术相比，提高了蒸汽的利用率，具有占地面积小、运行费用低、操作简单等优点，但机械蒸发对设备和质量要求严格，目前国内还还没有掌握机械蒸发的核心技术，设备只能依靠进口，成本较高。生物法通过培养耐盐嗜盐的微生物，用微生物的新陈代谢能力来降解废水中的盐分;生物法一般能有效去除水中的有机质和降低COD，但不能脱盐，并且废水中的含盐量过高会抑制微生物的生长。膜分离技术是一种新兴分离技术，一般都以压力为驱动，在常温下即可分离，分离效果好，根据不同的分离要求，分为微滤、超滤、纳滤、反渗透、正渗透等;在冶金废水处理方面主要是超滤、纳滤、和反渗透技术;超滤用来分离废水中的蛋白质、细菌等，纳滤用来分离一价离子和多价离子，反渗透用来浓缩废水和海水淡化。因此，在现有的单一处理冶金废水技术不能高效、节能、环保处理废水的情况下，低成本、低能耗的膜技术的耦合工艺将会是一种必然趋势。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供了一种膜集成工艺处理冶金废水的方法，采用纳滤、反渗透、超滤、蒸发结晶等耦合工艺，实现化工生产的零排放、低能耗和废物的回收再利用。本发明工艺简单，能耗低，能够经济有效的处理化工厂产生的冶金废水。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：
一种膜集成工艺处理冶金废水的方法，包括以下步骤：
S1、将未处理的冶金废水通过管道送入到反应池中，并且向反应池中添加NaOH，使废液中的HCO3-转变为CO32-;
S2、将反应完全后的冶金废水依次经超滤系统、纳滤系统处理后，得纳滤浓缩液和纳滤透过液;
S3、将所得的纳滤浓缩液通过管道送入到反渗透系统中进行浓缩处理，得反渗浓缩液和反渗透透过液;
S4、将所得的反渗浓缩液通过管道送入到反应池中，并向反应池中通入CO2或废烟气，待充分反应后，将浓缩液送入到加热蒸发工段进行加热蒸发处理，使得浓缩液中的水分被蒸发，得含有晶体的浓缩液;
S5、将含有晶体的浓缩液离心分离，得到固体NaHCO3，分离出的母液继续加热结晶，得到Na2SO4和少量的Na2CO3;
S6、将所得的纳滤透过液通过管道进入到化盐池中，加入一定量的氯化钠后，进行烧碱的制取;
S7、将所得的反渗透透过液经管道送入产水箱，收集回用。
进一步，所述步骤S1中，所述冶金废水主要成分为：NaCl、Na2SO4、Na2CO3和NaHCO3，废水中总的含盐量为60g/L~80g/L，NaCl的含量为25 g/L -30g/L，Na2SO4的含量为35 g/L -40g/L，Na2CO3的含量为5 g/L -7g/L，NaHCO3的含量为2 g/L -4g/L。
进一步，所述步骤S1中采用的是质量分数为20%~30%的NaOH，使之与废水中的碳酸钠反应，使碳酸根离子全部转变为碳酸氢根离子，加入NaOH的量为废水中碳酸氢根离子的1.0~1.1倍。
进一步，所述步骤S2中，经超滤系统的废水通过增压泵以2.0Mpa-3.5Mpa进入纳滤膜组件，处理温度为25℃，所述的纳滤浓缩液是含二价离子及高价离子的废水，所述的纳滤透过液中的硫酸根离子和碳酸根离子总含量<5g/L，符合工业制碱条件;。
进一步，所述的反渗透浓缩液是含硫酸钠、碳酸钠和微量氯化钠的盐溶液;通入的CO2的量为加入NaOH量的1.0~1.1倍，使得CO32-全部转化为HCO3-，
进一步，所述步骤S5中，所述的固体NaHCO3在结晶后继续加热后会分解为CO2和Na2CO3。
进一步，所述步骤S6中，在化盐池中另加入的氯化钠，使得溶液中的氯化钠含量在170~240g/L。
本发明具有以下有益效果：
1. 本发明较之传统的冶金废水处理工艺流程简单，易操作，低能耗，通过膜集成工艺，有效的分离、回收并再利用冶金废水中的各种无机盐，并使得回收的NaHCO3和Na2SO4的纯度达到90%以上，纳滤后的NaCl溶液中NaCl的纯度达到98%以上，真正实现工业生产中的“零排放”;
2. 本发明所产生的纳滤透过液，SO42-含量符合工业制碱要求，只需在纳滤透过液中加入适量的盐酸和NaCl，就可直接用于工业制碱，省去NaCl传统回收过程中的结晶步骤，降低能耗;还可节省工业制碱过程中大量的工业用水。3. 本发明通过加碱与通入CO2，分离并结晶出冶金废水中的CO32-，与直接加酸除去CO32-工艺相比，减少CO2气体的排放并且成功实现工业生产中的“零排放”。
