公布日：2022.04.12
申请日：2021.12.17
分类号：C02F9/04(2006.01)I;B01F21/00(2022.01)I;C01D3/14(2006.01)I;C01D5/16(2006.01)I
摘要
本发明属于废弃再利用领域，尤其涉及一种废水处理产生杂盐提纯系统，包括低温溶盐单元、氯化钠纯化单元和芒硝纯化单元，所述低温溶盐单元包括通过管路连接的第一溶盐设备和第一固液分离设备，所述第一溶盐设备内有搅拌装置并使设备内溶液保持在0-5度的反应环境，所述第一固液分离设备出口分为固相出口和液相出口，其中液相出口与氯化钠纯化单元相连，固相出口与芒硝纯化单元相连。本发明同时公开一种利用该系统对废水处理产生杂盐提纯的方法。本发明创新性的使用低温水作为杂盐溶剂节约了能耗和工序、并通过分质提取的方式获得高纯度硫酸钠和氯化钠，且整个布局合理节能有效。
权利要求书
1.一种废水处理产生杂盐提纯系统，其特征在于：包括低温溶盐单元、氯化钠纯化单元和芒硝纯化单元，所述低温溶盐单元包括通过管路连接的第一溶盐设备（1）和第一固液分离设备（2），所述第一溶盐设备内有搅拌装置并使设备内溶液保持在0-5度的反应环境，所述第一固液分离设备出口分为固相出口和液相出口，其中液相出口与氯化钠纯化单元相连，固相出口与芒硝纯化单元相连。
2.按权利要求1所述的废水处理产生杂盐提纯系统，其特征在于：所述氯化钠纯化单元包括预热组件（3）、纳滤膜分盐系统（4）、反渗透膜浓缩组件（5）和蒸发结晶装置（6），所述液相出口连接至预热组件（3）冷水源进口，预热组件（3）热水源出口经管路与纳滤膜分盐系统（4）连接，所述纳滤膜分盐系统（4）对溶液中的氯化钠进行提纯，得到芒硝固体和以氯化钠为主的纳滤产水，其中纳滤产水出口接入反渗透膜组件（5），反渗透膜组件（5）的浓水出口与蒸发结晶装置（6）相连，反渗透膜组件（5）产水出口通过回流管路连接至预热组件（3）热水副进口。
3.按权利要求1所述的废水处理产生杂盐提纯系统，其特征在于：所述芒硝纯化单元包括第二溶盐设备（7）、第二固液分离设备（8）、熔融结晶设备（9），所述固相出口与第二溶盐设备（7）相连，第二溶盐设备（7）通过管路与第二固液分离设备（8）连接，第二固液分离设备的沉淀出口连接至熔融结晶设备（9），第二固液分离设备的清液出口经管路回流至第一溶盐设备（1）和\或第二溶盐设备（7）。
4.按权利要求1或2或3任意项所述的废水处理产生杂盐提纯系统，其特征在于：还包括预冷器（10），所述预冷器（10）安装在第二分离设备（8）的清液出口与第一溶盐设备（1）和第二溶盐设备（7）之间的管路上,所述预热组件（3）的冷水副出口通过管路连接至预冷器入口。
5.按权利要求2或3所述的废水处理产生杂盐提纯系统，其特征在于：所述纳滤膜分盐系统（4）得到的芒硝固体通过管路连接至熔融结晶设备。
6.按权利要求1或3任意项所述的废水处理产生杂盐提纯系统，其特征在于：所述第一固液分离设备（2）和第二固液分离设备（8）包括但不限于离心机、压滤机、过滤机。
7.按权利要求2所述的废水处理产生杂盐提纯系统，其特征在于：所述纳滤膜分盐系统（4）采用申请人现有专利CN202021177913.8，该专利通过CDNF对溶液中的氯化钠进行提纯，得到芒硝固体和以氯化钠为主的纳滤产水。
8.按权利要求2所述的废水处理产生杂盐提纯系统，其特征在于：所述预热组件（3）为加热器或换热器。
9.一种利用权利要求1-8任一项废水处理产生杂盐提纯系统进行提纯的方法，其特征在于：包括以下步骤：a、将杂盐投加在第一溶盐设备（1）中，向第一溶盐设备加入温度0-5度的淡水，使第一溶盐设备保持0-5度的反应环境，使氯化钠浓度保持在24-26.3%，溶解全部氯化钠形成氯化钠溶液并结晶析出芒硝。b、对步骤a的结晶液进行固液分离，在设备运转期间，其中氯化钠溶液作为冷水源经过换热器（3）升温至25-40℃后进入纳滤膜分盐系统（4）提纯得到芒硝固体和以氯化钠为主的纳滤产水，其中芒硝固体进入熔融结晶设备（9）处理，纳滤产水进入反渗透膜组件（5）处理。c、纳滤产水进入反渗透膜组件（5），所得浓缩液经蒸发结晶后得到高纯度固体氯化钠，所得透过液返回换热器（3），并利用步骤b所述的冷水源换热降温，作为温度0-5度的次冷水。d、步骤a析出的芒硝在第二溶盐设备（7）中经过低温冲洗进入第二固液分离设备（8），固液分离后得到的芒硝与步骤b得到的芒硝固体共同进入熔融结晶设备（9）处理后得到高纯度硫酸钠固体，固液分离得到的含浓度低于7%的硫酸钠清液和步骤c得到的次冷水混合经预冷器（10）以降温至0-5度，并返回第一溶盐设备（1）和/或第二溶盐设备（7）重新作为冷水循环使用，在上述步骤循环过程中冷水中硫酸钠浓度逐渐最高升至7%。
发明内容
为解决上述技术缺陷，本发明公开一种废水处理产生杂盐提纯系统，包括低温溶盐单元、氯化钠纯化单元和芒硝纯化单元，所述低温溶盐单元包括通过管路连接的第一溶盐设备和第一固液分离设备，所述第一溶盐设备内有搅拌装置并使设备内溶液保持在0-5度的反应环境，所述第一固液分离设备出口分为固相出口和液相出口，其中液相出口与氯化钠纯化单元相连，固相出口与芒硝纯化单元相连。
进一步地，本发明所述的废水处理产生杂盐提纯系统，所述氯化钠纯化单元包括预热组件、纳滤膜分盐系统、反渗透膜浓缩组件和蒸发结晶装置，所述液相出口连接至预热组件冷水源进口，预热组件热水源出口经管路与纳滤膜分盐系统连接，所述纳滤膜分盐系统对溶液中的氯化钠进行提纯，得到芒硝固体和以氯化钠为主的纳滤产水，其中纳滤产水出口接入反渗透膜组件，反渗透膜组件的浓水出口与蒸发结晶装置相连，反渗透膜组件产水出口通过回流管路连接至预热组件热水副进口。
进一步地，本发明所述的废水处理产生杂盐提纯系统，所述芒硝纯化单元包括第二溶盐设备、第二固液分离设备、熔融结晶设备，所述固相出口与第二溶盐设备相连，第二溶盐设备通过管路与第二固液分离设备连接，第二固液分离设备的沉淀出口连接至熔融结晶设备，第二固液分离设备的清液出口经管路回流至第一溶盐设备和\或第二溶盐设备。
进一步地，本发明所述的废水处理产生杂盐提纯系统，还包括预冷器，所述预冷器安装在第二分离设备的清液出口与第一溶盐设备和第二溶盐设备之间的管路上,所述预热组件的冷水副出口通过管路连接至预冷器入口。
进一步地，本发明所述的废水处理产生杂盐提纯系统，所述纳滤膜分盐系统得到的芒硝固体通过管路连接至熔融结晶设备。
进一步地，本发明所述的废水处理产生杂盐提纯系统，所述第一固液分离设备和第二固液分离设备包括但不限于离心机、压滤机、过滤机。
进一步地，本发明所述的废水处理产生杂盐提纯系统，所述纳滤膜分盐系统采用申请人现有专利CN202021177913.8，该专利通过CDNF对溶液中的氯化钠进行提纯，得到芒硝固体和以氯化钠为主的纳滤产水。
进一步地，本发明所述的废水处理产生杂盐提纯系统，所述预热组件为加热器或换热器。
本发明同时公布一项利用所述废水处理产生杂盐提纯系统进行提纯的方法，包括以下步骤：a、将杂盐投加在第一溶盐设备中，向第一溶盐设备加入温度0-5度的淡水，使第一溶盐设备保持0-5度的反应环境，使氯化钠浓度保持在24-26.3%，溶解全部氯化钠形成氯化钠溶液并结晶析出芒硝。
b、对步骤a的结晶液进行固液分离，其中氯化钠溶液作为冷水源经过换热器升温至25-40℃后进入纳滤膜分盐系统提纯得到芒硝固体和以氯化钠为主的纳滤产水，其中芒硝固体进入熔融结晶设备处理，纳滤产水进入反渗透膜组件处理。
c、纳滤产水进入反渗透膜组件，所得浓缩液经蒸发结晶后得到高纯度固体氯化钠，所得透过液返回换热器，并利用步骤2所述的冷水源换热降温，作为温度0-5度的次冷水。
d、步骤a析出的芒硝在第二溶盐设备中经过低温冲洗进入第二固液分离设备，固液分离后得到的芒硝与步骤b得到的芒硝固体共同进入熔融结晶设备处理后得到高纯度硫酸钠固体，固液分离得到的含浓度低于7%的硫酸钠清液和步骤c得到的次冷水混合经预冷器以降温至0-5度，并返回第一溶盐设备和/或第二溶盐设备重新作为冷水循环使用，在上述步骤循环过程中冷水中硫酸钠浓度逐渐最高升至7%。
本发明的有益效果：1、本发明创新性地使用低温水作为溶剂溶解杂盐析出芒硝，从而可以直接对芒硝处理提纯，减少了传统杂盐分离系统中升温溶解、配合纳滤系统使用要求进行降温以及升温结晶等过程的步序和能量损耗；2、本发明区别于现有技术的另一个体现是，现有技术都是对杂盐中的氯化钠和硫酸钠同步蒸发或冷冻结晶，因此纯度不高，加上氯化钠等产品价格低廉等因素再投入提纯价值意义不大；本发明则实现了硫酸钠和氯化钠分质提纯，直接可得高纯度成品，提高了企业生产多样性，实现了企业增收。
3、冷水源可以直接分离芒硝，并且冷水源获取方式多样而且经济，典型的如季节性水源和低温自来水等，亦可将溶盐设备设计为低温设备；并通过合理布局，使冷水在整个系统循环过程中维持低温，并最终将冷水中硫酸钠浓度最高提升至7%作为溶盐溶剂，节约能耗并提高了水资源利用率。
（发明人：李越彪;林会杰;李辉;李志伟;冯丽蓉;张卓）
