一种纳滤浓水和氯化钠蒸发母液的处理装置的制作方法

1.本实用新型属于污水处理领域，涉及一种纳滤浓水和氯化钠蒸发母液的处理装置。


背景技术：

2.近年来，随着水资源短缺局面的加剧和国家环保政策的日益严苛，越来越多的企业正在逐步实施以蒸发结晶为终端工艺的废水零排放。
3.为了充分回收水资源，减少环境污染，目前国内大部分企业都建设了废水深度回用系统，其工艺流程一般采用“混凝+澄清+过滤+超滤+反渗透”，反渗透产品水可作为高品质供水回用，反渗透浓盐水除cod、氨氮、总氮等超标外，还含有大量化学药剂，不能直接排放至水体。目前，多数地区已逐步禁止浓盐水外排，特别是在江浙沿海地区和某些环境脆弱地区，废水(浓盐水)零排放已经成为当地政府对企业的硬指标要求。
4.浓盐水零排放一般采用“混凝、澄清(除浊、除硬、除硅等)、高级氧化、砂滤、活性炭过滤、树脂软化、超滤、反渗透、纳滤、高压反参透、蒸发结晶”等多种工艺组合。为了充分回收废水中的氯化钠，在进入蒸发结晶器之前，通常需要采用纳滤膜对水中一价离子和高价离子进行分盐，其中纳滤产水为一价离子，主要是氯化钠，进入氯化钠蒸发结晶装置进行结晶处理；纳滤浓水中为高价离子，主要为硫酸钠(11％～15％，与原水水质有关)，此外还含有少量cod、硬度、氟、硅等。
5.随着离子成分的累积，氯化钠蒸发母液中除了含有大量氯化钠(～25％)以外，还含有大量硝酸钠(10％～15％，与原水水质有关)以及少量硫酸钠、cod、硬度、氟、硅等。为了保证蒸发结晶装置长期稳定运行、保证氯化钠结晶盐的纯度和色度，必须定期排出母液。
6.目前，部分企业采用纳滤浓水与氯化钠蒸发母液混合后进入另一套混盐蒸发系统进行蒸杂盐处理的工艺。由于蒸发结晶系统投资和运行成本高、日常维护工作量大，因此，纳滤浓水和氯化钠蒸发母液在许多企业仍未得到有效妥善的处置。


技术实现要素：

7.有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种纳滤浓水和氯化钠蒸发母液的处理装置，以降低投资成本，提高运行稳定性。
8.为达到上述目的，本实用新型提供如下技术方案：
9.一种纳滤浓水和氯化钠蒸发母液的处理装置，包括顺次设置的调节设备、除硝酸根及氨吸收设备、除硅设备、除硫酸根设备、除氟除硬设备、后处理设备以及分别与除硅设备、除氟除硬设备相连的污泥处理设备。
10.可选的，所述除硝酸根和氨吸收设备包括顺次设置的前ph调节罐、硝酸根反应罐、氨吸收塔和氨吸收剂循环水罐。
11.可选的，所述前ph调节罐和硝酸根反应罐均为两级机械搅拌反应罐；在所述硝酸根反应罐底部通入压缩空气，顶部加集气罩收集氨气；所述氨吸收塔为填料式吸收塔。
12.可选的，所述除硅设备包括顺次设置的中ph调节罐、除硅反应罐、除硅絮凝罐和除硅沉淀罐。
13.可选的，所述中ph调节罐为两级机械搅拌反应罐；所述除硅反应罐和除硅絮凝罐均为机械搅拌反应罐；所述除硅沉淀罐为机械浓缩罐。
14.可选的，所述除硫酸根设备包括顺次设置的后ph调节罐、硫酸根反应罐、除硫酸根絮凝罐和硫酸钡沉淀罐。
15.可选的，所述后ph调节罐为两级机械搅拌反应罐；所述硫酸根反应罐和除硫酸根絮凝罐均为机械搅拌反应罐；所述除硅沉淀罐为机械浓缩罐。
16.可选的，所述除氟除硬设备包括顺次设置的石灰反应罐、除硬反应罐、除氟除硬絮凝罐和除氟除硬沉淀罐。
17.可选的，所述石灰反应罐为两级机械搅拌反应罐；所述除硬反应罐和除氟除硬絮凝罐均为机械搅拌反应罐；除氟除硬沉淀罐为机械浓缩罐。
18.可选的，所述后处理设备包括顺次设置中间水罐、砂滤、活性炭过滤器、钠离子交换器、产水罐。可选的，所述污泥处理设备包括除硅脱水机和除硬脱水机。
19.本实用新型的有益效果在于：
20.经本实用新型处理后的纳滤浓水和氯化钠蒸发母液可以直接进入氯化钠蒸发结晶系统进行处理，不会影响蒸发结晶器的稳定运行，也不会影响结晶盐的品质，从而减少一套混盐蒸发结晶系统。
21.本实用新型的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本实用新型的实践中得到教导。本实用新型的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。
附图说明
22.为了使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型作优选的详细描述，其中：
23.图1为本实用新型的工艺流程图；
24.图2为本实用新型的设备连接图。
25.附图标记：蒸发母液调节罐1、蒸发母液提升泵2、前ph调节罐3、硝酸根反应罐4、氨吸收塔5、氨吸收剂循环水罐6、纳滤浓水调节罐7、纳滤浓水提升泵8、中ph调节罐9、除硅反应罐10、除硅絮凝罐11、除硅沉淀罐12、除硅脱水机13、后ph调节罐14、硫酸根反应罐15、除硫酸根絮凝罐16、硫酸钡沉淀罐17、石灰反应罐18、除硬反应罐19、除氟除硬絮凝罐20、除氟除硬沉淀罐21、除硬脱水机22、中间水罐23、中间提升水泵24、砂滤25、活性炭过滤器26、钠离子交换器27、产水罐28、产水提升水泵29。
具体实施方式
26.以下通过特定的具体实例说明本实用新型的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点与功效。本实用新型还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应
用，在没有背离本实用新型的精神下进行各种修饰或改变。需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本实用新型的基本构想，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
27.其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本实用新型的限制；为了更好地说明本实用新型的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。
28.本实用新型实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本实用新型的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本实用新型的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
29.请参阅图1～图2，为一种纳滤浓水和氯化钠蒸发母液的处理方法，包括以下步骤：
30.第一步：在氯化钠蒸发母液中投加氢氧化钠，调节ph值为11.0～11.5；再投加铝粉，利用铝在碱性条件下，与no
3-反应生成alo
2-和nh3或n2，从而去除母液中影响氯化钠结晶盐纯度的硝酸根；nh3用除盐水吸收，生成淡氨水，可用作纯水制备系统中加氨装置的药剂。
31.第二步：将氯化钠蒸发母液与纳滤浓水混合，加hcl调节ph值为8.5～9.0，利用第一步生成的naalo2与水中硅酸盐反应，生成硅铝酸盐沉淀，并通过沉淀去除。
32.第三步：加hcl调节ph值，使ph值为3.0～3.5；在混合液中投加baco3，利用baco3易溶于稀盐酸的特点，使baco3在酸性条件下，与水中so
42-反应，生产baso4沉淀，从而去除混合液中影响氯化钠结晶盐纯度的硫酸根。
33.第四步：加石灰调节ph值为10.0～10.5，去除混合液中少量碳酸盐硬度、氟；再加入na2co3，进一步去除混合液中非碳酸盐硬度和少量钡离子，反应后沉淀物经沉淀去除。
34.第五步：混合液再经砂滤去除剩余的少量悬浮物、经活性炭过滤器去除cod，经钠离子交换器去除残余硬度。
35.实现本实用新型的上述方法包括依次连通的纳滤浓水调节罐7、氯化钠蒸发母液调节罐1、两级前ph调节罐3、两级硝酸根反应罐4、两级中ph调节罐9、除硅反应罐10、除硅沉淀罐12、两级后ph调节罐14、两级硫酸根反应罐15、硫酸钡沉淀罐17、石灰反应罐18、除硬反应罐19、除氟除硬沉淀罐21、中间水罐23、砂滤25、活性炭过滤器26、钠离子交换器27、产水罐28。
36.所述第一步是在氯化钠蒸发母液前ph调节罐3中投加naoh，调节ph值为11.0～11.5，在硝酸根反应罐4中投加铝粉,利用铝在碱性条件下，与no
3-反应生成alo
2-和nh3或n2，从而去除母液中的硝酸根；同时在罐底通入压缩空气对nh3和n2进行吹脱，罐顶加盖收集气体并用除盐水吸收nh3，生成淡氨水，可用作纯水制备系统中加氨装置的药剂。
37.所述第二步是将去除硝酸根后的氯化钠蒸发母液与纳滤浓水充分混合，并加hcl调节ph值为8.5～9.0，利用第一步生成的大量naalo2与硅酸盐反应，生成硅铝酸盐沉淀物，并通过除硅沉淀罐12去除。
38.所述第三步是在后ph调节罐14中投加hcl，调节ph值为3.0～3.5。在此条件下，混
合液中剩余的alo
2-易生成al
3+
。随后在混合液中投加baco3，利用baco3易溶于稀盐酸的特点，使baco3在酸性条件下，与水中so
42-反应，生产baso4沉淀，并通过后续硫酸钡沉淀罐17去除混合液中的硫酸根。
39.所述第四步是在石灰反应罐18中投加熟石灰水，调节ph值为10.0～10.5，此时混合液中的al
3+
与oh-反应生成al(oh)3沉淀，这些细小的al(oh)3沉淀物颗粒将构成胶核，形成表面带正电的胶体，可作为混凝反应的药剂与其他沉淀物一起去除。
40.同时，混合液中碳酸盐硬度、氟与ca(oh)2反应，生成caco3沉淀和caf2沉淀，随后在除硬反应罐19中投加na2co3，使混合液中非碳酸盐硬度和少量残余的ba
2+
与na2co3反应，生成caco3沉淀和baco3沉淀，所有沉淀物经除氟除硬沉淀罐21去除。
41.所述第五步是混合液经砂滤去除剩余的少量悬浮物，经活性炭过滤器26吸附去除cod，最后经钠离子交换器去除混合液中残余硬度。
42.本实用新型处理后的氯化钠蒸发母液和纳滤浓水，硝酸钠含量可降至0.5％(即5000mg/l)以下，硫酸钠可降至0.2％(即2000mg/l)以下，cod≤20mg/l、硬度≤5mg/l、氟≤15mg/l、硅≤0.5mg/l、铝≤0.5mg/l、钡≤0.5mg/l，处理后混合液可以直接进入氯化钠蒸发结晶系统进行处理，不会影响蒸发结晶器的稳定运行，也不会影响结晶盐的品质，从而减少一套混盐蒸发结晶系统。
43.下面结合附图对本实用新型的处理系统和处理方法进行详细描述。
44.(1)氯化钠蒸发母液和纳滤浓水首先分别进入蒸发母液调节罐1和纳滤浓水调节罐7中均质均量，由于氯化钠蒸发母液中总溶解固体(tds)含量可达50％以上，因此，需在氯化钠蒸发母液调节罐1中加搅拌机，防止固体颗粒在调节罐中沉积。
45.(2)氯化钠蒸发母液调节罐1出水用蒸发母液提升泵2均匀送入前ph调节罐3中，在此投加naoh，调节ph值为11.0～11.5；前ph调节罐3出水自流进入硝酸根反应罐4中，并在此投加铝粉或铝屑,利用铝在碱性条件下，与no
3-反应生成alo
2-和nh3或n2，从而去除母液中的硝酸根；同时在罐底通入压缩空气对nh3和n2进行吹脱，罐顶加盖收集气体并用除盐水吸收nh3，生成的淡氨水可用作纯水制备系统中加氨装置的药剂。
46.铝在碱性条件下发生如下反应：
47.8al+3nano3+5naoh+2h2o＝8naalo2+3nh3↑
(主要反应式)
48.10al+6nano3+4naoh＝10naalo2+3n2↑
+2h2o
49.ph值越高，上述反应越迅速，反应也越彻底，单位时间内闻到的刺激性气味就越浓。考虑到工程运行成本，一般控制ph值在11.0至11.5较为合适。
50.为保证硝酸根的去除率，铝粉需过量投加，al:no
3-(摩尔比)不小于10:3为宜。
51.除盐水吸收氨气反应式如下：
52.nh3+h2o＝nh3.h2o
53.(3)将纳滤浓水调节罐7中的纳滤浓水用纳滤浓水提升泵8均匀地提升至上述已去除硝酸根后的氯化钠蒸发母液中，两股水在中ph调节罐9中充分混合，并在此投加hcl调节ph值为8.5～9.0；中ph调节罐9出水自流进入除硅反应罐10中，混合液在此利用除硝酸根所生成的大量naalo2与硅酸盐反应，生成硅铝酸盐沉淀物；除硅反应罐10出水自流进入除硅絮凝罐11进行絮凝反应，自流进入除硅沉淀罐12进行固液分离，去除硅铝酸盐沉淀物。
54.naalo2与硅酸盐的反应如下：
55.2na2sio3+2naalo2+2h2o＝na2al2si2o8↓
+4naoh
56.在ph为8.5～9.0时，na2al2si2o8沉淀性能最好。
57.naalo2是去除硝酸根时的生成物，它是良好的除硅物质，利用它可以不额外投加其他除硅药剂。由于氯化钠蒸发母液中硝酸钠含量非常高(可达15％以上)，而混合液中硅的含量较少，因此，naalo2大大过量，除硅效果非常好。
58.(4)除硅沉淀罐12出水自流进入后ph调节罐14中，在此继续投加hcl，调节ph值为3.0～3.5。在酸性条件下，混合液中剩余的alo
2-易生成al
3+
；后ph调节罐14出水自流进入硫酸根反应罐15中，并在此投加baco3，利用baco3易溶于稀盐酸的特点，使baco3在酸性条件下，与水中so
42-反应，生产baso4沉淀；硫酸根反应罐15出水自流进入除硫酸根絮凝罐16进行絮凝反应，自流进入硫酸钡沉淀罐17进行固液分离，去除硫酸钡沉淀物。
59.反应式如下：
60.alo
2-+4h
+
(过量)＝al
3+
+2h2o
61.baco3+2h
+
+so
42-＝baso4↓
+h2o+co2↑
62.为了保证硫酸根的去除率，碳酸钡需过量投加，过量值为理论计算值的1.1倍。
63.(5)硫酸钡沉淀罐17出水自流进入石灰反应罐18，在此投加熟石灰水，调节ph值为10.0～10.5，此时上一阶段生成的al
3+
与oh-反应生成al(oh)3沉淀，这些细小的al(oh)3沉淀物颗粒将构成胶核，形成表面带正电的胶体，可作为混凝反应的药剂与其他沉淀物一起去除。
64.al
3+
+3oh-＝al(oh)3↓
65.同时，混合液中碳酸盐硬度、氟与ca(oh)2反应，生成caco3沉淀和caf2沉淀；石灰反应罐18出水自流进入除硬反应罐19，并在投加na2co3，使混合液中非碳酸盐硬度和少量残余的ba
2+
与na2co3反应，生成caco3沉淀和baco3沉淀；除硬反应罐19出水自流进入除氟除硬絮凝罐20进行絮凝反应，出水自流进入除氟除硬沉淀罐21进行固液分离，去除所生成的各种沉淀物。
66.石灰除碳酸盐硬度反应方程式如下：
67.ca(oh)2+ca(hco3)2＝2caco3↓
+2h2o
68.2ca(oh)2+mg(hco3)2＝2caco3↓
+mg(oh)2↓
+2h2o
69.石灰除氟反应方程式如下：
70.ca(oh)2+2naf＝caf2↓
+2naoh
71.纯碱除非碳酸盐硬度反应方程式如下：
72.cacl2+na2co3＝caco3↓
+2nacl，ca(no3)2+na2co3＝caco3↓
+2nano373.caso4+na2co3＝caco3↓
+na2so474.mgcl2+na2co3＝mgco3+2nacl，mg(no3)2+na2co3＝mgco3↓
+2nano375.mgso4+na2co3＝mgco3↓
+na2so4，ph较高时，mgco3很快水解：
76.mgco3+h2o＝mg(oh)2↓
+co2↑
77.纯碱除钡离子反应方程式如下：
78.na2co3+bacl2＝＝baco3↓
+2nacl
79.na2co3+ba(no3)2＝＝baco3↓
+2nano380.由于反应中生成的大量al(oh)3可作为絮凝剂，因此，除氟除硬沉淀罐21可不再加
混凝剂。
81.(5)除氟除硬沉淀罐21出水自流进入中间水罐23，再经中间提升水泵24加压送至砂滤25去除剩余的少量悬浮物，经活性炭过滤器26吸附去除cod，最后经钠离子交换器27去除混合液中残余硬度。
82.处理后混合液自流进入产水罐28中，再经产水提升水泵29加压直接进入氯化钠蒸发结晶系统进行处理，不会影响蒸发结晶器的稳定运行，也不会影响结晶盐的品质。
83.实施例1
84.浓盐水零排放中一种纳滤浓水和氯化钠蒸发母液处理装置，包括调节设备、除硝酸根及氨吸收设备、除硅设备、除硫酸根设备、除氟除硬设备、后处理设备、污泥处理设备。
85.调节设备：氯化钠蒸发母液首先进入所述的蒸发母液调节罐1，在此进行水量和水质调节，同时，在所述蒸发母液调节罐1内安装搅拌机，以避免颗粒物沉积。在所述氯化钠蒸发母液调节罐1处安装蒸发母液提升泵2，将废水提升至前ph调节罐3中。
86.纳滤浓水首先进入所述的纳滤浓水调节罐7，在此进行水量和水质调节，在所述纳滤浓水调节罐7处安装纳滤浓水提升泵8，将废水提升至除中ph调节罐9。
87.除硝酸根及氨吸收设备：所述前ph调节罐3采用机械搅拌反应罐，在所述的前ph调节罐3中投加naoh，调节ph值为11.0～11.5，所述的前ph调节罐3反应时间为15～20min，分两级，每级反应时间7.5～10min，前一级为粗调，后一级为精调。
88.所述硝酸根反应罐4采用机械搅拌反应罐，在所述的硝酸根反应罐4中投加铝粉或铝屑，利用铝在碱性条件下，与no
3-反应生成alo
2-和nh3或n2，从而去除母液中的硝酸根；在所述的硝酸根反应罐4底部通入压缩空气对nh3和n2进行吹脱，在所述的硝酸根反应罐4顶部加盖收集气体。所述的硝酸根反应罐4反应时间为60min，分两级，每级反应时间30min。
89.所述氨吸收塔5采用填料式吸收塔，氨吸收剂采用除盐水，除盐水由所述氨吸收剂循环水罐6经泵加压后循环使用，当吸收剂中氨含量大于5％(摩尔浓度)时，排出淡氨水。
90.除硅设备：所述中ph调节罐9采用机械搅拌反应罐，在所述的中ph调节罐9中投加hcl，调节ph值为8.5～9.0，所述的中ph调节罐9反应时间为15～20min，分两级，每级反应时间7.5～10min，前一级为粗调，后一级为精调。
91.所述除硅反应罐10采用机械搅拌反应罐，混合液在此利用除硝酸根所生成的大量naalo2与硅酸盐反应，生成硅铝酸盐沉淀物；所述的除硅反应罐10反应时间为30min。
92.在所述的除硅絮凝罐11投加pam高分子助凝剂，停留时间10～15min；所述的除硅沉淀罐12为机械浓缩罐，沉淀时间》2h，表面负荷《0.5m3/m2.h，沉淀物最终在除硅沉淀罐12中进行固液分离去除。
93.除硫酸根设备：
94.所述后ph调节罐14采用机械搅拌反应罐，在所述的后ph调节罐14中投加hcl，调节ph值为3.0～3.5，所述的后ph调节罐9反应时间为15～20min，分两级，每级反应时间7.5～10min，前一级为粗调，后一级为精调。
95.在所述硫酸根反应罐15中投加baco3，利用baco3易溶于稀盐酸的特点，使baco3在酸性条件下，与水中so
42-反应，生产baso4沉淀；所述的硫酸根反应罐15采用机械搅拌反应罐，反应时间为60min，分两级，每级反应时间30min。
96.在所述的除硫酸根絮凝罐16投加pam高分子助凝剂，停留时间10～15min；所述的
硫酸钡沉淀罐17为机械浓缩罐，沉淀时间》2h，表面负荷《0.5m3/m2.h，沉淀物最终在硫酸钡沉淀罐17中进行固液分离去除。
97.除氟除硬设备：
98.所述石灰反应罐18采用机械搅拌反应罐，在所述的石灰反应罐18中投加ca(oh)2，一方面调节ph值为10.0～10.5，另一方面，ca(oh)2也与f-、al
3+
和碳酸盐硬度等反应生成沉淀物；所述的石灰反应罐18反应时间为40～60min，分两级，每级反应时间20～30min。
99.在所述除硬反应罐19中投加na2co3，使混合液中非碳酸盐硬度和少量残余的ba
2+
与na2co3反应，生成caco3沉淀和baco3沉淀；所述除硬反应罐19采用机械搅拌反应罐，反应时间为15～20min。
100.在所述的除氟除硬絮凝罐20投加pam高分子助凝剂，停留时间10～15min；所述的除氟除硬沉淀罐21为机械浓缩罐，沉淀时间》2h，表面负荷《0.5m3/m2.h，沉淀物最终在除氟除硬沉淀罐21中进行固液分离去除。
101.后处理设备：
102.除氟除硬沉淀罐21出水自流进入中间水罐23，经中间提升水泵24加压依次送至砂滤25去除剩余的少量悬浮物，送入活性炭过滤器26吸附去除cod，送入钠离子交换器27去除混合液中残余硬度，出水自流进入产水罐28中，再经产水提升水泵29加压送氯化钠蒸发结晶装置进行蒸发结晶处理。
103.污泥处理设备：
104.所述除硅沉淀罐12的排泥，经所述除硅脱水机13脱水后，泥饼外运处理，滤液回流至除硅反应罐10前面循环处理。
105.所述硫酸钡沉淀罐17和除氟除硬沉淀罐21的排泥，经所述除硬脱水机22脱水后，泥饼外运处理，滤液回流至后ph调节罐14前面循环处理。
106.最后说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。