一种含氯化钠、硫酸钠废水资源化和零排放工艺及设备的制作方法

1.本发明涉及含氯化钠、硫酸钠废水处理技术领域，特别涉及一种含氯化钠、硫酸钠废水资源化和零排放工艺及设备。


背景技术：

2.近年来，随着工业的迅速发展，废水的种类和数量迅猛增加，对水体的污染也日趋广泛和严重，威胁入类的健康和安全，如何将工业废水资源循环利用，实现零排放，成为困扰着工业企业一大难题，在盐化工、氯碱化工、煤化工、湿法冶炼、制药等行业的工业废水零排放过程中，经常会遇到同时含有氯化钠、硫酸钠的废水，这种废水如果直接进入蒸发结晶系统产生混盐，不但不能被资源化利用，反而会产生大量的固体废弃物，且需按照危废物或固废定性处置，处理成本高、经济型差，这种高成本将会严重影响企业的项目进程，如混盐处置不当，遇水淋沥渗出，处在二次污染的风险。
3.一般来讲，在氯化钠、硫酸钠分盐技术中，有热法和冷法两种形式，通常热结晶出来的硫酸钠品质都无法保证，而想要得到高品质的硫酸钠产品，需要冷冻结晶技术，先析出芒硝，然后热熔重结晶，得到硫酸钠产品。
4.其中蒸发单元可以选用mvr技术，但由于氯化钠、硫酸钠分盐技术的处理单元较多，同时mvr技术并不适用于所有蒸发单元，如蒸发杂盐单元和芒硝热熔蒸发单元，而且选用mvr技术投资大，占地面积大，操作弹性小，压缩机维护成本高，如选用mvr技术 单效或多效蒸发技术，系统反而复杂，可操作性差，选用传统的多效蒸发作为蒸发单元系统更加复杂，且节能效果并不比本发明效果好。


技术实现要素：

5.本发明的主要目的在于提供一种含氯化钠、硫酸钠废水资源化和零排放工艺及设备，可以有效解决背景技术中的问题。
6.为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：
7.一种含氯化钠、硫酸钠废水资源化和零排放工艺，所述工艺包括如下步骤：
8.s1、物料在一效发浓缩单元进行一级蒸发浓缩处理；
9.s2、将步骤s1得到的浓缩液转至硝侧三效闪蒸浓缩单元进行二级闪蒸浓缩处理；
10.s3、将步骤s2得到的浓缩液送至冷冻结晶单元进行冷冻结晶处理，冷冻结晶析出芒硝晶体，经过固液分离，得到芒硝固体盐和冷母液；
11.s4、将步骤s3得到的芒硝送至硝侧二效蒸发硫酸钠单元进行芒硝热熔、蒸发硫酸钠处理，离心分离析出硫酸钠产品盐和离心母液，离心母液定期回头至冷冻结晶单元；
12.s5、将步骤s3得到的冷母液送至盐侧二效蒸发氯化钠单元进行氯化钠蒸发处理，离心分离析出氯化钠产品盐和离心母液；离心母液一部分回头继续蒸发氯化钠产品；
13.s6、将步骤s5得到的另一部分离心母液送至盐侧三效蒸发杂盐单元进行蒸发杂盐处理，离心分离析出杂盐和高浓母液，杂盐委外处理，高浓母液定期去焚烧或者委外处理。
14.优选的，所述步骤s1具体包括：将物料先后送至蒸馏水预热器、第一二次蒸汽预热器、鲜蒸汽冷凝水预热器后进入第一分离器，物料由第一强制循环泵将物料打入第一强制循环换热器进行换热，物料升温至沸点，最后回到第一分离器内进行闪蒸，如此循环，达到蒸发浓缩的效果。
15.优选的，所述步骤s2具体包括：将步骤s1产生的浓缩液送至硝侧三效闪蒸浓缩单元的第五分离器进行闪蒸，未闪蒸的物料由第五强制循环泵打入第五强制循环换热器进行换热，物料升温至沸点，最后回到第五分离器内进行闪蒸，如此循环，达到二次蒸发浓缩的效果。
16.优选的，所述步骤s3具体包括：将步骤s2所得的浓缩物料先后送至冷冻结晶单元的循环水预冷器、冷母液预冷器进行预冷，预冷完成的物料和循环冷物料一起由冷冻强制循环泵打入冷冻换热器进行换冷，最后从中央降液管进入冷冻结晶器内进行养晶，小颗粒的芒硝随循环液向上流动，大颗粒的芒硝沉积在冷冻结晶器底部，由冷冻出料泵将大颗粒的芒硝的晶浆液送至第四稠厚器，提高固体的体积比，然后进行固液分离，得到芒硝固体和冷母液，冷母液一部分回到冷冻结晶单元，另一部分经过冷母液预冷换热器、第二二次蒸汽预热器后进入盐侧二效蒸发氯化钠单元。
17.优选的，所述步骤s4具体包括：将步骤s3得到的芒硝通过螺旋输送机送至硝侧二效蒸发硫酸钠单元的芒硝热熔罐，热熔完成的物料由芒硝热熔泵送至第一稠厚器，提高固体的体积比，然后离心分离，得到硫酸钠产品和硫酸钠饱和母液，饱和母液继续蒸发浓缩，析出硫酸钠固体，析出的硫酸钠晶浆液由出料泵送至第一稠厚器，与芒硝热熔形成的硫酸钠晶浆液一起去离心分离，如此循环，在不断蒸发结晶的过程中，芒硝夹带的杂盐不断富集，当浓缩到一定的倍数后，需要将一部分离心母液回到冷冻结晶单元中。
18.优选的，所述步骤s5具体包括：将步骤s3预热完成的冷母液送至盐侧二效蒸发氯化钠单元的第三分离器内，随后由第三强制循环泵打入强制第三循环换热器内进行换热，又回到第三分离器内进行闪蒸，如此循环，浓缩到一定倍数后，将析出的氯化钠晶浆液送至第三稠厚器，提高固体的体积比，然后进行固液分离，得到氯化钠产品和母液，母液一部分回到盐侧二效蒸发氯化钠单元继续蒸发，另一部分直接盐侧三效蒸发杂盐单元。
19.优选的，所述步骤s6包括：步骤s5离心母液进入盐侧三效蒸发杂盐单元的第四分离器内进行闪蒸，随后由第四强制循环泵打入第四强制循环换热器内进行换热，又回到第四分离器内进行闪蒸，如此循环，浓缩到一定倍数后，将析出的杂盐晶浆液送至第三稠厚器，提高固体的体积比，然后进行固液分离，得到杂盐和高浓母液，杂盐委外处理，高浓母液部分回到三效蒸发杂盐单元继续蒸发，部分定期去焚烧或者委外处理。
20.优选的，步骤s1中产生的二次蒸汽有两个去向，一部分去作为硝侧二效蒸发硫酸钠单元的热源，另一部分去作为盐侧二效蒸发氯化钠单元的热源；步骤s4中产生的二次蒸汽分去作为硝侧三效闪蒸浓缩单元的热源；步骤s5中产生的二次蒸汽分去作为盐侧三效蒸发杂盐单元的热源；步骤s2中产生的二次蒸汽分去作为冷母液预热的热源，剩余未冷凝的二次蒸汽去真空冷凝器冷凝，步骤s6中产生的二次蒸汽分去作为芒硝热熔的热源，剩余未冷凝的二次蒸汽去真空冷凝器冷凝。
21.一种含氯化钠、硫酸钠废水资源化和零排放工艺的设备，包括一效蒸发浓缩单元、硝侧二效蒸发硫酸钠单元、盐侧二效蒸发氯化钠单元、盐侧三效蒸发杂盐单元、硝侧三效闪
蒸浓缩单元、冷冻结晶单元。
22.优选的，一效蒸发浓缩单元包括原料罐、进料泵、蒸馏水预热器、第一二次蒸汽预热器、鲜蒸汽冷凝水预热器、鲜蒸汽冷凝水罐、鲜蒸汽冷凝水泵、第一分离器、第一强制循环泵、第一强制循环换热器、第一出料泵，所述原料罐通过进料泵与蒸馏水预热器连接在一起，所述蒸馏水预热器通过第一二次蒸汽预热器与鲜蒸汽冷凝水预热器连接在一起，所述鲜蒸汽冷凝水预热器通过鲜蒸汽冷凝水泵与鲜蒸汽冷凝水罐连接在一起，所述鲜蒸汽冷凝水罐通过第一强制循环换热器与第一分离器连接在一起，所述第一强制循环换热器输出端设置有第一强制循环泵和第一出料泵；硝侧二效蒸发硫酸钠单元包括第二强制循环泵、第二出料泵、第四母液罐、第一母液回流泵、芒硝热熔泵、芒硝热熔罐、第一蒸馏水缓冲罐、第一蒸馏水转料泵、蒸馏水泵、蒸馏水罐、第二强制循环换热器、第二分离器、第一稠厚器、第一离心机，所述第二强制循环换热器通过第二分离器与第二强制循环泵连接在一起，所述第二分离器通过第二出料泵与第一稠厚器连接在一起，所述第一稠厚器下端设置有第一离心机，所述第一稠厚器通过第四母液罐与第一母液回流泵连接在一起，所述第一稠厚器通过芒硝热熔泵与芒硝热熔罐连接在一起，所述芒硝热熔罐通过第一蒸馏水缓冲罐与第一蒸馏水转料泵连接在一起，所述第一蒸馏水转料泵通过蒸馏水罐与蒸馏水泵连接在一起，所述蒸馏水罐通过蒸馏水泵与蒸馏水预热器连接在一起；盐侧二效蒸发氯化钠单元包括第三强制循环泵、第二母液回流泵、第三出料泵、第一母液罐、第一母液外排泵、第三强制循环换热器、第三分离器、第二离心机和第二稠厚器，所述第三强制循环换热器通过第三分离器与第三强制循环泵连接在一起，所述第三分离器通过第三出料泵与第二稠厚器连接在一起，所述第二稠厚器通过第二离心机与第一母液罐连接在一起，所述第三强制循环泵通过第二母液回流泵与第一母液外排泵连接在一起，所述第一母液罐的下端与第二母液回流泵和第一母液外排泵连接在一起；硝侧三效闪蒸浓缩单元包括第五强制循环泵、第五出料泵、第五强制循环换热器、第五分离器、第二二次蒸汽预热器和汽水分离器，所述第五强制循环换热器通过第五分离器与第二二次蒸汽预热器连接在一起，所述第二二次蒸汽预热器与汽水分离器连接在一起，所述第五强制循环泵与第五强制循环换热器和第五分离器连接在一起，所述第五分离器的下端设置有第五出料泵；冷冻结晶单元包括循环水预冷器、冷冻强制循环泵、冷冻结晶器、冷冻换热器、冷冻出料泵、第四母液回流泵、第二母液外排泵、第四离心机、第三母液罐、冷母液预冷器、冷冻机组、冷媒提升泵、冷媒储罐、辅助循环泵和第四稠厚器，所述循环水预冷器和冷母液预冷器均通过冷冻强制循环泵与冷冻换热器连接在一起，所述冷冻强制循环泵与冷冻结晶器连接在一起，所述冷冻换热器远离冷冻强制循环泵的一端与冷冻结晶器穿插连接在一起，所述冷冻换热器通过冷冻出料泵与第四稠厚器连接在一起，所述第四稠厚器通过第四离心机与第三母液罐连接在一起，所述第三母液罐下端设置有第四母液回流泵和第二母液外排泵，所述第四母液回流泵远离第三母液罐的一端与冷冻换热器连接在一起，所述第二母液外排泵远离第三母液罐的一端与循环水预冷器连接在一起，所述第四稠厚器通过冷冻出料泵与冷冻结晶器连接在一起，所述冷冻换热器的一侧与冷冻机组连接在一起，所述冷冻机组通过冷媒提升泵与冷媒储罐连接在一起，所述冷媒储罐和冷冻换热器之间共同连接有辅助循环泵，所述冷冻机组的一端与冷冻换热器连接在一起；盐侧三效蒸发杂盐单元：包括第四强制循环泵、第四出料泵、第三母液回流泵、第二母液罐、第二蒸馏水转料泵、第二蒸馏水缓冲罐、第四强制循环换热器、第四分离器、第三离心机
和第三稠厚器，所述第四强制循环泵通过第四分离器与第四强制循环换热器连接在一起，所述第四分离器通过第四出料泵与第三稠厚器连接在一起，所述第三稠厚器的下端固定连接有第三离心机，所述第三离心机通过第二母液罐与第三母液回流泵连接在一起，所述第二蒸馏水转料泵通过第二蒸馏水缓冲罐与第四强制循环换热器连接在一起，所述第二蒸馏水转料泵的一端与蒸馏水罐连接在一起，所述第二蒸馏水缓冲罐的一端与第五强制循环换热器连接在一起。
23.与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
24.1、本发明步骤s1的蒸发形式可以灵活使用，当废水水质能进行满足降膜蒸发的条件，亦可以选择降膜蒸发浓缩，降膜蒸发的能耗更低。
25.2、本发明步骤s2优势有三：其一、利用硝侧二效的二次蒸汽作为热源，同时由于三效的压力低，可以达到闪蒸降温的效果，既能进一步浓缩，又能降低物料温度，充分回收能量的同时又减少了冷冻结晶系统的预冷负荷，其二、该单元可以与一效蒸发浓缩单元相互协调，使一效得蒸发量达到一个自平衡状态，即一效产生的二次蒸汽刚好能满足后端蒸发单元的需求，使系统达到一个可控的自平衡状态，其三、可以控制该单元的蒸发量，使得少部分的硫酸钠饱和析出，这部分硫酸钠固体作为冷冻芒硝单元的晶种，大大减少了晶体冷冻的停留时间，与此同时，还避免了大量晶核的产生。
26.3、本发明步骤s3采用的是冷冻结晶技术，由于冷冻的温度在—5℃左右，硫酸钠的溶解度在0.7左右，而氯化钠的溶解度则在25左右，大大降低了硫酸钠对氯化钠品质的影响。
27.4、本发明步骤s4采用的是芒硝热熔重结晶技术，利用芒硝本身的结合水将自身溶解，达到将硫酸钠进行洗涤的效果，此时离心分离得到的硫酸钠结晶盐品质很高、实现废水资源化的目的。
28.5、本发明步骤s5中，由于后端有杂盐蒸发单元，氯化钠母液外排量由杂盐含量而定，从而保证氯化钠盐的品质。
29.6、本发明步骤s6中是实现整个系统零排放的关键单元。
30.7、本发明中，可以跟据废水的水质情况，选择合适的蒸发单元，如：硝含量不高，而杂盐含量高时，盐侧三效蒸发杂盐单元可以与硝侧蒸发硫酸钠单元互换等。
31.8、本发明中，硝侧二效与盐侧二效压力相通，硝侧三效与盐侧三效压力相通，实现蒸汽自分配、自平衡。
附图说明
32.图1是本发明实施所述的用于含氯化钠、硫酸钠废水资源化和零排放工艺的设备示意图；
33.图2为本发明一种含氯化钠、硫酸钠废水资源化和零排放工艺的整体流程数据图。
34.图中：一效蒸发浓缩单元：1、原料罐；2、进料泵；3、蒸馏水预热器；4、鲜蒸汽冷凝水泵；5、鲜蒸汽冷凝水罐；6、第一强制循环泵；7、第一出料泵；40、第一二次蒸汽预热器；41、鲜蒸汽冷凝水预热器；42、第一强制循环换热器；43、第一分离器；
35.硝侧二效蒸发硫酸钠单元：8、第二强制循环泵；9、第二出料泵；10、第四母液罐；11、第一母液回流泵；12、芒硝热熔泵；13、芒硝热熔罐；14、第一蒸馏水缓冲罐；15、第一蒸馏
水转料泵；16、蒸馏水泵；17、蒸馏水罐；44、第二强制循环换热器；45、第二分离器；46、第一稠厚器；47、第一离心机；
36.盐侧二效蒸发氯化钠单元：18、第三强制循环泵；19、第二母液回流泵；20、第三出料泵；21、第一母液罐；22、第一母液外排泵；48、第三强制循环换热器；49、第三分离器；50、第二离心机；51、第二稠厚器；
37.盐侧三效蒸发杂盐单元：23、第四强制循环泵；24、第四出料泵；25、第三母液回流泵；26、第二母液罐；27、第二蒸馏水转料泵；28、第二蒸馏水缓冲罐；52、第四强制循环换热器；53、第四分离器；54、第三离心机；55、第三稠厚器；
38.硝侧三效闪蒸浓缩单元：29、第五强制循环泵；30、第五出料泵；56、第五强制循环换热器；57、第五分离器；58、第二二次蒸汽预热器；59、汽水分离器；
39.冷冻结晶单元：31、循环水预冷器；32、冷冻强制循环泵；33、冷冻结晶器；34、冷冻换热器；35、冷冻出料泵；36、第四母液回流泵；37、第二母液外排泵；38、第四离心机；39、第三母液罐；60、冷母液预冷器；61、冷冻机组；62、冷媒提升泵；63、冷媒储罐；64、辅助循环泵；65、第四稠厚器。
具体实施方式
40.为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
41.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”“前端”、“后端”、“两端”、“一端”、“另一端”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发明和简化描述，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，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
42.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
43.所述一种含氯化钠、硫酸钠废水资源化和零排放工艺包括如下步骤：
44.s1、物料在一效发浓缩单元进行一级蒸发浓缩处理，本实施中废水的处理量为10000kg/h(其中na2so4：10％，nacl:5％，其它杂质：0.2％)，经三级预热至110℃左右，再进蒸发器内进行蒸发浓缩，该单元蒸发量为：3400kg/h，转料量为6600k/h(其中na2so4：15.15％，nacl:7.58，其它杂质：0.30％)，沸点在110℃左右。
45.s2、将步骤s1得到的浓缩液转至硝侧三效闪蒸浓缩单元进行二级闪蒸浓缩处理，本实施中废水的进料量为6600kg/h(其中na2so4：15.15％，nacl:7.57％，其它杂质：0.3％)，该单元蒸发量为：2300kg/h，转料量为4300k/h(其中na2so4：23.26nacl:11.63％，其它杂质：0.46％)，沸点在75℃左右。
46.s3、将步骤s2得到的浓缩液送至冷冻结晶单元进行冷冻结晶处理，本实施中废水的进料量为4300k/h(其中na2so4：23.26，nacl:11.63％，其它杂质：0.46％)，经过二级降温
至40℃左右，再进冷冻结晶析出芒硝晶体，经过固液分离，得到芒硝固体盐2300kg/h和冷母液2000kg/h(其中na2so4：1.10％，nacl:24.00％，其它杂质：0.96％)，冷冻温度在
‑
5℃左右。
47.s4、将步骤s3得到的芒硝送至硝侧二效蒸发硫酸钠单元进行芒硝热熔、蒸发硫酸钠处理，本实施中芒硝的进料量为2300k/h(其中芒硝含水率约5％)，经热熔处理后，温度升至45℃左右，然后送入蒸发器内进行蒸发结晶，蒸发量为1250kg/h，将晶浆液进行稠厚、离心分离得到硫酸钠产品1050kg/h(其中硫酸钠含水率约8％)，离心母液定期回头至冷冻结晶单元，沸点在90℃左右。
48.s5、将步骤s3得到的冷母液送至盐侧二效蒸发氯化钠单元进行氯化钠蒸发处理，本实施中废水的进料量为2000k/h(其中na2so4：1.10％，nacl:24.00％，其它杂质：0.96％)，经二级预热后升温至60右，然后送入蒸发器内进行蒸发结晶，蒸发量为1100kg/h，将晶浆液进行稠厚、离心分离得到氯化钠产品350kg/h(其中氯化钠含水率约5％)和离心母液550kg/h(其中na2so4：4.00％，nacl:25.00％，其它杂质：3.48％)，沸点在95℃左右。
49.s6、将步骤s5得到的离心母液送至盐侧三效蒸发杂盐单元进行蒸发杂盐处理，本实施中废水的进料量为550k/h(其中na2so4：4.00％，nacl:25.00％，其它杂质：3.26％)，蒸发量为360kg/h，离心分离析出杂盐190kg/h(其中杂盐含水率5％)，杂盐委外处理，高浓母液定期去焚烧或者委外处理。
50.结合上述数据分析，当氯化钠、杂盐含量多，而硫酸钠少时，硝侧二效蒸发硫酸钠单元与盐侧三效蒸发杂盐单元可以对换处理；若杂盐、硫酸钠含量多，而氯化钠少时，盐侧二效蒸发氯化钠单元与盐侧三效蒸发杂盐单元可以对换处理。
51.需要说明的是，本发明为一种含氯化钠、硫酸钠废水资源化和零排放工艺的设备，通过一效蒸发浓缩单元将原料罐1内的原料预热后导入至第一分离器43内，然后通过第一强制循环泵6对物料反复进行闪蒸，在将浓缩后的浓缩液送至硝侧三效闪蒸浓缩单元的第五分离器57进行闪蒸，蒸发提高氯化钠、硫酸钠的浓度，将浓缩物料先后送至冷冻结晶单元的循环水预冷器31和冷母液预冷器60内进行预冷，预冷完成后，通过冷冻强制循环泵32打入冷冻换热器34进行换冷，最后导入冷冻结晶器33内进行养晶，由冷冻出料泵35将大颗粒的芒硝的晶浆液送至第四稠厚器65，提高固体的体积比，然后进行固液分离，得到芒硝固体和冷母，从而了改变溶液的温度，使得氯化钠、硫酸钠的溶解度发生改变，从而使其中一种盐饱和析出，而另一种盐并没有达到饱和状态，从而实现废水资源化的目的；同时利用多余的二次蒸汽将成分复杂多样的高浓母液蒸发出杂盐，实现零排放技术。
52.以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。