高鹽廢水分鹽結(jié)晶工藝

  為了在煤化工等職業(yè)的高鹽廢水零排放處理進(jìn)程中,更好地選用和規(guī)劃適合的分鹽結(jié)晶工藝,進(jìn)步結(jié)晶鹽的資源化功率,下降歸納處理本錢,首要介紹了高鹽廢水分鹽結(jié)晶工藝各種典型技能道路,再結(jié)合特定煤化工事例,討論了2種代表性的熱法和膜法技能道路的分鹽結(jié)晶工藝規(guī)劃,并對(duì)其進(jìn)行了定量的技能經(jīng)濟(jì)比照剖析。成果標(biāo)明,相較于熱法分鹽結(jié)晶工藝,納濾-低溫結(jié)晶膜法分鹽工藝的出資雖然添加約30%,但其結(jié)晶鹽產(chǎn)品的收回率進(jìn)步37.8個(gè)百分點(diǎn),在雜鹽固廢的處置本錢為1 000元/t時(shí),歸納運(yùn)轉(zhuǎn)本錢節(jié)約約30%,技能經(jīng)濟(jì)性上具有必定優(yōu)勢(shì),且這一優(yōu)勢(shì)隨雜鹽固廢處置本錢的升高而增強(qiáng)。水處理設(shè)備

0 導(dǎo)言

高鹽廢水一般是指鹽度顯著高于常規(guī)地表水或一般生產(chǎn)日子用水鹽度的廢水。典型的高鹽廢水包含循環(huán)冷卻塔排污水、反滲透體系濃水以及其他工藝進(jìn)程發(fā)作的鹽度較高的廢水。根據(jù)來(lái)源不同，高鹽廢水的實(shí)踐鹽度一般在3 000～50 000 mg /L，乃至更高的規(guī)模。高鹽廢水的發(fā)作由來(lái)已久，特別是跟著脫鹽技能在原水處理和廢水回用領(lǐng)域日益廣泛的使用，其發(fā)作量正在不斷添加。另一方面，環(huán)保法規(guī)的不斷加碼對(duì)高鹽廢水的處理處置提出了更高的要求。這一狀況在我國(guó)煤化工職業(yè)體現(xiàn)得尤為杰出。因?yàn)槲覈?guó)水資源與煤炭資源呈逆向散布，現(xiàn)代煤化工項(xiàng)目多建造在內(nèi)蒙古、寧夏、陜西、新疆等水資源缺少和生態(tài)軟弱的地區(qū)，這些地區(qū)因?yàn)槿狈{污水體和環(huán)境容量，高鹽廢水的零排放處理成為了必然選擇。國(guó)家環(huán)保部于2015 年發(fā)布了《現(xiàn)代煤化工建造項(xiàng)目環(huán)境準(zhǔn)入條件( 試行) 》，其間明確規(guī)定，缺乏納污水體區(qū)域應(yīng)對(duì)高鹽廢水采取有用處置措施，不得污染地下水、大氣、土壤等。高鹽廢水的零排放處理工藝一般包含預(yù)處理、膜濃縮、蒸騰結(jié)晶等典型步驟。我國(guó)前期的高鹽廢水零排放處理項(xiàng)目對(duì)無(wú)機(jī)鹽的資源化考慮不多，一般在蒸騰結(jié)晶段發(fā)作的是混合雜鹽。結(jié)晶雜鹽遇水易溶解，且一般含有有機(jī)物乃至重金屬，難以作為一般固廢處置，即便以高昂代價(jià)作為危廢處置，因?yàn)槠洚a(chǎn)值極大，一般的危廢處置中心也難以消納。因而，高鹽廢水零排放處理進(jìn)程中結(jié)晶鹽的資源化勢(shì)在必行。水處理設(shè)備

高鹽廢水分鹽結(jié)晶工藝是完成廢水零排放結(jié)晶鹽資源化的技能根底。國(guó)家能源局于2017 年發(fā)布的《煤炭深加工工業(yè)演示“十三五”規(guī)劃》也明確要求，無(wú)納污水體的新建演示項(xiàng)目經(jīng)過(guò)使用結(jié)晶分鹽等技能，將高鹽廢水資源化使用。因?yàn)楦啕}廢水分鹽結(jié)晶的技能需求近年來(lái)才逐步明朗，其工業(yè)使用更是處于起步階段，因而具有針對(duì)性的研討還不充沛。雖然有學(xué)者從相圖和工藝等方面研討了熱法分鹽結(jié)晶工藝，有學(xué)者從納濾膜在高鹽廢水處理進(jìn)程中的分鹽特性等方面研討了膜法分鹽結(jié)晶工藝，但各種分鹽結(jié)晶道路的適用性和技能經(jīng)濟(jì)性比較研討在文獻(xiàn)中鮮有報(bào)導(dǎo)。鑒于此，筆者首要介紹高鹽廢水分鹽結(jié)晶工藝的各種典型技能道路，并經(jīng)過(guò)特定煤化工高鹽廢水事例討論2 種代表性技能道路的分鹽結(jié)晶工藝規(guī)劃，進(jìn)而對(duì)其進(jìn)行技能經(jīng)濟(jì)比照剖析，以期為工業(yè)使用供給有利參考。

1 分鹽結(jié)晶工藝

煤化工等高鹽廢水中分鹽結(jié)晶進(jìn)程的別離方針首要是氯化鈉和硫酸鈉。這是因?yàn)閺U水中的陰離子一般以氯離子和硫酸根離子占絕大多數(shù)，一價(jià)陽(yáng)離子則以鈉離子為主，二價(jià)陽(yáng)離子經(jīng)過(guò)一系列處理后，也已經(jīng)在化學(xué)軟化或離子交流等進(jìn)程置換成了鈉離子。分鹽結(jié)晶工藝首要有2 種思路: 一是直接使用廢水中不同無(wú)機(jī)鹽的濃度差異和溶解度差異，經(jīng)過(guò)在結(jié)晶進(jìn)程中操控合適的運(yùn)轉(zhuǎn)溫度和濃縮倍數(shù)等來(lái)完成鹽的別離，即一般所說(shuō)的熱法分鹽結(jié)晶工藝; 二是使用氯離子和硫酸根離子的離子半徑或電荷特性等的差異，經(jīng)過(guò)膜別離進(jìn)程在結(jié)晶之前完成不同鹽之間的別離或富集，再用熱法結(jié)晶進(jìn)程得到固體，即膜法分鹽結(jié)晶工藝。

1.1 熱法分鹽結(jié)晶工藝

過(guò)濾器高鹽廢水的熱法分鹽結(jié)晶工藝首要包含直接蒸騰結(jié)晶工藝、鹽硝聯(lián)產(chǎn)分鹽結(jié)晶工藝和低溫結(jié)晶工藝。

1.1.1 直接蒸騰結(jié)晶工藝水處理設(shè)備

當(dāng)高鹽廢水中某一種鹽含量占比具有較大優(yōu)勢(shì)時(shí)，能夠考慮選用直接蒸騰結(jié)晶的方法，別離收回該優(yōu)勢(shì)鹽組分，而其他成分終究以混鹽方式結(jié)晶分出。直接蒸騰結(jié)晶工藝的原理如圖1 所示。


經(jīng)過(guò)預(yù)處理的高鹽廢水首要經(jīng)過(guò)蒸騰器進(jìn)一步濃縮減量，使優(yōu)勢(shì)鹽組分挨近飽滿，之后進(jìn)入純鹽結(jié)晶器( 結(jié)晶器Ⅰ) ，提取大部分的氯化鈉或硫酸鈉。純鹽結(jié)晶器的濃縮倍率操控在次優(yōu)勢(shì)鹽組分挨近飽滿，純鹽結(jié)晶器排出的母液進(jìn)入混鹽結(jié)晶器( 結(jié)晶器Ⅱ) 獲取雜鹽。

直接蒸騰結(jié)晶工藝流程簡(jiǎn)單，體系操控難度小，但無(wú)機(jī)鹽收回率和雜鹽產(chǎn)值對(duì)原水無(wú)機(jī)鹽組分特征依賴度高。此外，在蒸騰濃縮進(jìn)程中，廢水中的有機(jī)物和雜質(zhì)鹽組分被濃縮并殘留在母液中，或許導(dǎo)致粗鹽產(chǎn)品純度低、白度差。經(jīng)過(guò)洗鹽等方法，能夠在必定程度上進(jìn)步產(chǎn)品鹽的純度和白度。

1.1.2 鹽硝聯(lián)產(chǎn)分鹽結(jié)晶工藝

當(dāng)廢水中不存在占比較大的優(yōu)勢(shì)鹽組分時(shí)，選用直接蒸騰結(jié)晶工藝終究得到的純鹽收回率較低，雜鹽產(chǎn)值大，固廢處置費(fèi)用高。為了處理這一問(wèn)題，可選用硫酸鈉和氯化鈉分步結(jié)晶的方法，別離在較高溫度下結(jié)晶得到硫酸鈉，在較低溫度下結(jié)晶得到氯化鈉，此工藝稱為鹽硝聯(lián)產(chǎn)工藝，其原理如圖2所示。


鹽硝聯(lián)產(chǎn)分鹽結(jié)晶工藝首要使用了氯化鈉和硫酸鈉的溶解度對(duì)溫度依賴性的差異。在50 ～ 120℃，氯化鈉的溶解度隨溫度升高而增大，硫酸鈉則相反，溶解度隨溫度升高而減小。因而，鹽硝聯(lián)產(chǎn)分鹽結(jié)晶工藝在較低溫度下蒸騰結(jié)晶( 結(jié)晶器I) 得到氯化鈉，一起硫酸鈉得到濃縮。當(dāng)硫酸鈉挨近飽滿時(shí)，將結(jié)晶器Ⅰ排出的母液送入操作溫度更高的結(jié)晶器Ⅱ，硫酸鈉因?yàn)槿芙舛认陆刀殖觯然c則因?yàn)槿芙舛壬仙優(yōu)槲达枬M組分，蒸騰水分可使硫酸鈉進(jìn)一步分出，而氯化鈉濃度逐步挨近該溫度條件下飽滿點(diǎn)。部分母液返回結(jié)晶器Ⅰ進(jìn)行氯化鈉結(jié)晶，如此循環(huán)使用，使氯化鈉和硫酸鈉得到別離。

鹽硝聯(lián)產(chǎn)分鹽結(jié)晶工藝因?yàn)檎趄v結(jié)晶溫度較高，終究得到無(wú)水硫酸鈉和氯化鈉產(chǎn)品。假如原水中的硫酸鈉含量高于必定程度，鹽硝聯(lián)產(chǎn)分鹽結(jié)晶工藝也或許先在高溫下結(jié)晶得到硫酸鈉，再在低溫下結(jié)晶得到氯化鈉。

鹽硝聯(lián)產(chǎn)分鹽結(jié)晶工藝來(lái)源于鹽化工職業(yè)，在工業(yè)上有比較廣泛的使用，因而工藝全體上較為老練。但使用在廢水職業(yè)，需要考慮有機(jī)物等雜質(zhì)的影響。別的，該工藝因?yàn)樾枰獪?zhǔn)確地操控硫酸鈉和氯化鈉在特定溫度下的飽滿點(diǎn)，因而存在操控難和抗原水組成動(dòng)搖能力差的缺陷。在50 ～ 120 ℃的溫度區(qū)間內(nèi)，硫酸鈉和氯化鈉溶解度隨溫度改變的起伏較小，如溫度從60 ℃添加到100 ℃時(shí)，硫酸鈉的溶解度從45.3 g 下降至42.5 g，改變率－6.2%，而氯化鈉的溶解度則從37.3 g 添加至39.8 g，改變率6.7%。這導(dǎo)致單次升降溫操作的結(jié)晶量有限，因而需要選用較大的母液回流，必定程度上下降了進(jìn)程功率。

1.1.3 低溫結(jié)晶工藝

因?yàn)榱蛩徕c在低溫段從水溶液中結(jié)晶時(shí)首要構(gòu)成十水硫酸鈉，因而其溶解度在0～30 ℃規(guī)模內(nèi)對(duì)溫度的依賴性與高溫段完全不同。在這一規(guī)模內(nèi)，其溶解度隨溫度下降而下降，且起伏極大。比方，30℃時(shí)硫酸鈉在純水中的溶解度為40.8 g，20 ℃時(shí)迅速下降至19.5 g，10 ℃時(shí)至9.1 g，0 ℃時(shí)則只有4.9g。另一方面，氯化鈉的溶解度在低溫段對(duì)溫度的依賴性與高溫段具有一致性。溫度從30 ℃下降至0℃，氯化鈉的溶解度僅從36.3 g 下降至35.7 g。因而，將含有硫酸鈉和氯化鈉混合鹽的高鹽廢水在較高溫度下濃縮至必定程度，然后迅速降溫，能夠結(jié)晶分出大量的十水硫酸鈉( 芒硝) 固體。這便是低溫結(jié)晶完成分鹽的基本原理。因?yàn)榈蜏亟Y(jié)晶進(jìn)程只能得到硫酸鈉固體，為了得到氯化鈉，還需要與高溫結(jié)晶進(jìn)程聯(lián)用，典型的聯(lián)用工藝如圖3 所示。


因?yàn)槿芙舛雀淖兇螅x用低溫結(jié)晶工藝能夠完成較高的硫酸鈉和氯化鈉收回率，一起結(jié)晶鹽的純度也較鹽硝聯(lián)產(chǎn)工藝更簡(jiǎn)單操控，低溫結(jié)晶進(jìn)程中有機(jī)物對(duì)結(jié)晶鹽白度的影響也更小。因?yàn)榈蜏亟Y(jié)晶得到的芒硝商場(chǎng)價(jià)格較低，運(yùn)輸本錢高，因而一般需要加設(shè)熱溶蒸騰結(jié)晶單元，得到無(wú)水硫酸鈉( 元明粉) ，以進(jìn)步產(chǎn)品價(jià)值。該工藝的不足之處在于溫度改變區(qū)間較大，降溫升溫進(jìn)程導(dǎo)致能耗更高。

1.2 膜法分鹽結(jié)晶工藝

膜法分鹽結(jié)晶工藝包含納濾分鹽工藝和單價(jià)選擇性離子交流膜電滲析分鹽工藝( 簡(jiǎn)稱電滲析分鹽工藝) 。因?yàn)槟みM(jìn)程僅將無(wú)機(jī)鹽別離在兩股溶液中，無(wú)法使無(wú)機(jī)鹽結(jié)晶分出，因而一般要與熱法結(jié)晶進(jìn)程聯(lián)用來(lái)完成分鹽結(jié)晶目的。

1.2.1 水處理設(shè)備納濾分鹽工藝

納濾分鹽工藝首要使用納濾膜對(duì)二價(jià)鹽的選擇性截留特性，完成一價(jià)鹽氯化鈉和二價(jià)鹽硫酸鈉在液相中的別離，氯化鈉首要進(jìn)入納濾透過(guò)液，硫酸鈉則在納濾濃水中被濃縮。經(jīng)過(guò)對(duì)納濾透過(guò)液和濃縮液別離進(jìn)行結(jié)晶處理，終究完成氯化鈉和硫酸鈉結(jié)晶鹽的收回。

首要含氯化鈉的納濾透過(guò)液一般先經(jīng)過(guò)膜進(jìn)程或蒸騰工藝進(jìn)行濃縮，之后進(jìn)入蒸騰結(jié)晶器，得到高純度的氯化鈉，極少量母液干化得到雜鹽。因?yàn)槎r(jià)鹽被納濾膜截留，納濾透過(guò)液中氯化鈉相對(duì)含量一般高于95%，因而這部分氯化鈉結(jié)晶鹽的收回率較高。納濾濃水為氯化鈉和硫酸鈉的混合溶液，各組分的占比與原水組成以及納濾單元水收回率有關(guān)，可據(jù)此進(jìn)一步選擇合適的熱法分鹽工藝對(duì)濃水中富集的硫酸鈉進(jìn)行收回。

圖4 是一種納濾與低溫結(jié)晶耦合完成硫酸鈉和氯化鈉的別離和結(jié)晶的分鹽結(jié)晶工藝流程。經(jīng)過(guò)預(yù)處理的高鹽廢水進(jìn)入在室溫下運(yùn)轉(zhuǎn)的納濾體系，納濾濃水中的硫酸鈉被濃縮至7%以上，之后降溫至挨近0 ℃后進(jìn)入低溫結(jié)晶器，結(jié)晶后經(jīng)固液別離得到十水硫酸鈉結(jié)晶鹽，部分低溫結(jié)晶器上清液送回納濾體系進(jìn)口循環(huán)處理。納濾透過(guò)液經(jīng)高壓反滲透或蒸騰濃縮器濃縮后進(jìn)入高溫結(jié)晶器，結(jié)晶得到氯化鈉固體。從低溫結(jié)晶器和高溫結(jié)晶器排出的母液干化后得到雜鹽。

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低溫結(jié)晶處理，且設(shè)置了上清液回流納濾體系的循環(huán)回路，有用減輕了有機(jī)物對(duì)結(jié)晶鹽色度的影響，一起保證了硫酸鈉和氯化鈉的純度和收回率，是一種比較高效的分鹽結(jié)晶工藝。特別是結(jié)晶鹽總體收回率的進(jìn)步直接減少了雜鹽固廢的產(chǎn)值和處置費(fèi)用，具有很好的實(shí)用價(jià)值。一起，因?yàn)榧{濾體系與低溫結(jié)晶器的操作溫度相差較小，雖然降溫進(jìn)程導(dǎo)致了必定的能耗添加，但不會(huì)顯著影響進(jìn)程的經(jīng)濟(jì)性。

1.2.2 電滲析分鹽工藝

電滲析分鹽工藝選用包含單價(jià)選擇性陰離子交流膜和一般陽(yáng)離子交流膜的電滲析體系完成氯化鈉和硫酸鈉的別離。電滲析分鹽原理如圖5 所示。分鹽電滲析膜堆內(nèi)單價(jià)選擇性陰離子交流膜與一般陽(yáng)離子交流膜替換布置。在直流電場(chǎng)作用下，原水中的氯離子和鈉離子別離透過(guò)單價(jià)選擇性陰離子交流膜和陽(yáng)離子交流膜進(jìn)入濃室，得到氯化鈉濃縮液。而淡室中的原水因?yàn)槁然c濃度的下降使得硫酸鈉的相對(duì)含量添加，氯化鈉和硫酸鈉由此完成別離。


電滲析的分鹽效果與納濾進(jìn)程類似，均得到一股氯化鈉鹽水和一股氯化鈉與硫酸鈉的混合鹽水。不同之處在于，電滲析進(jìn)程得到的氯化鈉鹽水在別離的一起完成了濃縮，即濃水中氯化鈉的含量高于原水中氯化鈉的含量; 另一方面由淡室出來(lái)的混合鹽水中的硫酸鈉含量與原水中基本相同，不像納濾進(jìn)程那樣對(duì)硫酸鈉完成了濃縮。

電滲析分鹽體系的上述不同之處也決定了其與熱法結(jié)晶的組合使用與納濾分鹽體系有所不同。氯化鈉鹽水和混合鹽水可在別離進(jìn)一步濃縮后，經(jīng)過(guò)蒸騰結(jié)晶別離得到氯化鈉和硫酸鈉結(jié)晶鹽。電滲析分鹽技能因?yàn)楸惧X等問(wèn)題，目前在高鹽廢水中還未見(jiàn)有工程使用或中試研討的報(bào)導(dǎo)。

2 煤化工高鹽廢水分鹽結(jié)晶工藝規(guī)劃事例

某煤化工高鹽廢水流量為30 m3 /h，其間氯化鈉和硫酸鈉的含量別離為14 000 mg /L 和42 000mg /L。該廢水中還約含有4 000 mg /L 的其他無(wú)機(jī)鹽，而其含有的硬度、硅和有機(jī)物等經(jīng)過(guò)預(yù)處理已經(jīng)完成大部分去除。下面別離討論選用熱法和膜法分鹽結(jié)晶工藝道路，針對(duì)上述預(yù)處理后的高鹽廢水進(jìn)行分鹽結(jié)晶工藝規(guī)劃。

2.1 熱法分鹽結(jié)晶工藝規(guī)劃

因?yàn)樵摳啕}廢水中氯化鈉和硫酸鈉的濃度別離為14 000 mg /L 和42 000 mg /L，硫酸鈉組分顯著占優(yōu)，結(jié)合出資等方面的歸納考慮，選用直接蒸騰結(jié)晶技能道路進(jìn)行工藝規(guī)劃，這也是該事例實(shí)踐選用的工藝道路( 圖6) 。


因?yàn)轭A(yù)處理后的原水中滲透壓奉獻(xiàn)較大的氯化鈉濃度較低，選用高壓反滲透先行濃縮減量50%。反滲透濃水以15 m3 /h 的流量進(jìn)入結(jié)晶器Ⅰ，其運(yùn)轉(zhuǎn)溫度在104～107 ℃，結(jié)晶別離枯燥后得到元明粉，產(chǎn)值約為800 kg /h。結(jié)晶器I 的產(chǎn)水率為88%，排出1.4 m3 /h 的母液，其間氯化鈉濃度約為23%。結(jié)晶器Ⅰ的母液進(jìn)入結(jié)晶器Ⅱ，其運(yùn)轉(zhuǎn)溫度在82～86 ℃，結(jié)晶枯燥后得到雜鹽，產(chǎn)值約為1 000 kg /h。能夠看出，整個(gè)分鹽結(jié)晶體系結(jié)晶鹽的歸納收回率約為44.4%。

2.2 膜法分鹽結(jié)晶工藝規(guī)劃

為了進(jìn)步分鹽結(jié)晶工藝的鹽收回率，減少雜鹽固廢的發(fā)作量和處置本錢，選用納濾－低溫結(jié)晶道路對(duì)上述預(yù)處理后的廢水進(jìn)行了工藝規(guī)劃，簡(jiǎn)化的工藝流程與質(zhì)量平衡圖如圖7 所示。


經(jīng)過(guò)預(yù)處理的原水首要經(jīng)過(guò)納濾處理完成一價(jià)鹽和二價(jià)鹽的別離，得到含氯化鈉的納濾產(chǎn)水和含硫酸鈉與氯化鈉混合鹽的納濾濃水。其間，納濾濃水中硫酸鈉的含量約為8.5%，經(jīng)過(guò)換熱器降溫至挨近0 ℃，進(jìn)入低溫結(jié)晶器分出芒硝產(chǎn)品，產(chǎn)值約為2 560 kg /h。固液別離后的上清液中，2.6 m3 /h 作為母液送入結(jié)晶器Ⅱ得到雜鹽，其他上清液則回流至納濾體系循環(huán)處理。

合適的納濾膜對(duì)硫酸鈉等多價(jià)鹽的截留率大于98%，因而納濾產(chǎn)水中氯化鈉組分占比很高。加之原水中氯化鈉含量較低，因而納濾產(chǎn)水中氯化鈉濃度相對(duì)較低，直接進(jìn)蒸騰器濃縮本錢較高，因而先經(jīng)過(guò)反滲透進(jìn)行預(yù)濃縮，反滲透單元規(guī)劃產(chǎn)水率為75%。6．5 m3 /h 的反滲透濃水經(jīng)過(guò)蒸騰器進(jìn)一步濃縮后，進(jìn)入結(jié)晶器Ⅰ，結(jié)晶和固液別離后取得氯化鈉結(jié)晶鹽產(chǎn)品，產(chǎn)值約為350 kg /h，極少量母液也送入結(jié)晶器Ⅱ得到雜鹽，雜鹽的總產(chǎn)值約為320 kg /h。該分鹽結(jié)晶體系硫酸鈉和氯化鈉的歸納收回率約為82．2%，較熱法分鹽工藝有大幅進(jìn)步。

3 不同分鹽結(jié)晶工藝技能經(jīng)濟(jì)剖析

不同分鹽結(jié)晶工藝因?yàn)樵谂鋫浜筒僮鳁l件上均有較大區(qū)別，其技能性能、出資和運(yùn)轉(zhuǎn)本錢均存在很大差別。每個(gè)項(xiàng)目的原水水質(zhì)、水量、結(jié)晶鹽副產(chǎn)品的價(jià)格、混鹽的處置本錢等條件也一般相差甚遠(yuǎn)。

因而，對(duì)不同分鹽結(jié)晶工藝道路進(jìn)行技能經(jīng)濟(jì)比較是很多實(shí)踐項(xiàng)目經(jīng)常遇到的問(wèn)題。下面以第2.1 和2.2 節(jié)給出的2 條工藝道路為例，別離對(duì)其進(jìn)行技能效果比較和經(jīng)濟(jì)性剖析。

3.1 結(jié)晶工藝效果比較

分鹽結(jié)晶技能旨在完成工業(yè)廢水中無(wú)機(jī)鹽組分的資源化，一起減少工業(yè)廢水零排放處理進(jìn)程中雜鹽的發(fā)作與處置本錢。以下從結(jié)晶鹽產(chǎn)品質(zhì)量和收回率2 個(gè)方面臨熱法和膜法分鹽結(jié)晶工藝進(jìn)行比較。

3.1.1 結(jié)晶鹽產(chǎn)品質(zhì)量

1) 關(guān)于初始結(jié)晶鹽產(chǎn)品，熱法分鹽結(jié)晶工藝取得無(wú)水硫酸鈉，即元明粉產(chǎn)品，膜法分鹽結(jié)晶工藝得到十水硫酸鈉，即芒硝產(chǎn)品。元明粉產(chǎn)品比芒硝產(chǎn)品的商場(chǎng)價(jià)值更高。膜法分鹽結(jié)晶工藝還得到熱法分鹽結(jié)晶工藝沒(méi)有完成收回的氯化鈉產(chǎn)品。

2) 純度方面，熱法分鹽結(jié)晶工藝在硫酸鈉結(jié)晶進(jìn)程中，因?yàn)槟敢褐新然c和其他無(wú)機(jī)鹽的濃度較高，難以完全避免其他無(wú)機(jī)鹽與硫酸鈉發(fā)作共結(jié)晶和夾帶現(xiàn)象，因而其產(chǎn)品純度受到影響，某煤化工分鹽結(jié)晶現(xiàn)場(chǎng)得到的硫酸鈉純度為93%～ 96%。膜法分鹽結(jié)晶工藝因?yàn)榻?jīng)過(guò)低溫結(jié)晶得到硫酸鈉產(chǎn)品，其他無(wú)機(jī)鹽雜質(zhì)的溶解度要遠(yuǎn)高于硫酸鈉的溶解度，因而得到的芒硝產(chǎn)品的純度很高，乃至能夠到達(dá)99%以上。膜法分鹽結(jié)晶工藝得到氯化鈉因?yàn)榧{濾產(chǎn)水中雜質(zhì)極少，因而產(chǎn)品純度很高，能夠到達(dá)98%～99%。

3) 白度方面，有機(jī)物在熱法分鹽結(jié)晶工藝中被富集，且在高溫環(huán)境下更簡(jiǎn)單與結(jié)晶鹽結(jié)合，因而熱法分鹽結(jié)晶工藝取得的結(jié)晶鹽產(chǎn)品或許存在白度低的問(wèn)題。相較而言，膜法分鹽結(jié)晶工藝經(jīng)過(guò)低溫結(jié)晶取得芒硝，白度要顯著優(yōu)于熱法分鹽結(jié)晶工藝。膜法分鹽結(jié)晶工藝得到的氯化鈉因?yàn)榧{濾對(duì)有機(jī)物的截留，白度也一般較高。

3.1.2 結(jié)晶鹽產(chǎn)品收回率

如第2.1節(jié)所述，熱法分鹽結(jié)晶工藝完成了硫酸鈉組分的部分資源化，收回了63．5%的硫酸鈉，結(jié)晶鹽產(chǎn)品歸納收回率44．4%。相較于完全得到雜鹽的零排放工藝而言，雜鹽產(chǎn)值已有大幅下降。但因?yàn)樵M成限制了硫酸鈉收回率的進(jìn)一步進(jìn)步，一起也未能完成氯化鈉的收回，因而歸納收回率較低。第2.2 節(jié)所述的膜法分鹽結(jié)晶工藝將硫酸鈉的收回率進(jìn)步至89.6%，一起收回了83.3%的氯化鈉，結(jié)晶鹽的歸納收回率到達(dá)82.2%。歸納來(lái)看，膜法分鹽結(jié)晶工藝在技能性能上較熱法分鹽結(jié)晶工藝具有較顯著的優(yōu)勢(shì)。

3.2 經(jīng)濟(jì)性比較

1) 出資預(yù)算。針對(duì)第2 節(jié)描述的煤化工高鹽廢水事例，基于圖6 和圖7 所示的工藝規(guī)劃，對(duì)2 種分鹽工藝的出資進(jìn)行了預(yù)算，成果見(jiàn)表1。


從表1 能夠看出，膜法分鹽結(jié)晶工藝較熱法分鹽結(jié)晶工藝的出資添加了約30%。這首要是因?yàn)槟しǚ蛀}結(jié)晶工藝比熱法分鹽結(jié)晶工藝多出了納濾單元和氯化鈉結(jié)晶單元，體系更為復(fù)雜。但膜法分鹽結(jié)晶工藝經(jīng)過(guò)納濾將原水中的硫酸鈉截留別離后，納濾產(chǎn)水濃度較低，選用本錢較低的反滲透膜進(jìn)程完成了濃縮，下降了氯化鈉結(jié)晶單元的蒸騰量。別的因?yàn)槟しǚ蛀}結(jié)晶工藝的硫酸鈉結(jié)晶器是一個(gè)低溫結(jié)晶器，沒(méi)有水的相變發(fā)作，傳熱負(fù)荷更小，材質(zhì)要求更低，因而要較熱法分鹽結(jié)晶工藝硫酸鈉結(jié)晶器出資低得多。

2) 運(yùn)轉(zhuǎn)本錢預(yù)算。一個(gè)實(shí)踐的高鹽廢水分鹽結(jié)晶零排放體系的運(yùn)轉(zhuǎn)本錢需要考慮各組成單元的運(yùn)轉(zhuǎn)本錢、雜鹽固廢的處置本錢以及結(jié)晶鹽產(chǎn)品的收益。因?yàn)榻Y(jié)晶鹽產(chǎn)品的實(shí)踐收益難以確定，且一般份額較小，筆者暫時(shí)疏忽。基于此，對(duì)圖6 和圖7所示的2 種分鹽結(jié)晶工藝的運(yùn)轉(zhuǎn)本錢進(jìn)行了預(yù)算，成果見(jiàn)表2。

從表2 能夠看出，假如不考慮固廢處置本錢，熱法分鹽結(jié)晶工藝的噸水運(yùn)轉(zhuǎn)本錢為9.7 元，膜法分鹽結(jié)晶工藝的噸水運(yùn)轉(zhuǎn)本錢為19.4 元，這首要是因?yàn)榱蛩徕c低溫結(jié)晶進(jìn)程消耗了額定的制冷能耗。考慮雜鹽固廢的處置本錢為1 000 元/t 時(shí)，熱法和膜法分鹽結(jié)晶工藝的噸水歸納運(yùn)轉(zhuǎn)本錢別離為43.0元和30.1 元。膜法分鹽結(jié)晶工藝因?yàn)榫哂懈叩慕Y(jié)晶鹽產(chǎn)品收回率，大幅減少了固廢處置本錢，使得總運(yùn)轉(zhuǎn)本錢較熱法分鹽結(jié)晶工藝下降了30%。

歸納考慮出資和運(yùn)轉(zhuǎn)本錢，假如用膜法分鹽結(jié)晶工藝替代熱法分鹽結(jié)晶工藝，出資添加600 萬(wàn)元，每年按8 000 h 運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間計(jì)算，節(jié)約的運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用約為310 萬(wàn)元，靜態(tài)出資收回期約為1.9 年，此刻膜法分鹽結(jié)晶工藝有必定技能經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)。假如雜鹽固廢的處置本錢到達(dá)3 000 元/t，那么選用膜法分鹽結(jié)晶工藝替代熱法分鹽結(jié)晶工藝每年節(jié)約的運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用約為1 400 萬(wàn)元，靜態(tài)出資收回期則縮短為0.4 年，此刻膜法分鹽結(jié)晶工藝的技能經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)非常顯著。水處理設(shè)備

4 定論

結(jié)晶鹽的資源化收回和使用是我國(guó)煤化工等職業(yè)高鹽廢水零排放處理技能發(fā)展的趨勢(shì)，而分鹽結(jié)晶工藝則是完成這一方針的技能根底。熱法分鹽結(jié)晶工藝相對(duì)老練，但結(jié)晶鹽產(chǎn)品的質(zhì)量和收回率略低。膜法分鹽結(jié)晶工藝對(duì)原水組分動(dòng)搖的適應(yīng)性更強(qiáng)，與熱法分鹽結(jié)晶工藝聯(lián)用后能夠有用進(jìn)步結(jié)晶鹽產(chǎn)品的質(zhì)量和收回率。

針對(duì)某煤化工30 m3 /h 高鹽廢水的事例剖析標(biāo)明，選用納濾－低溫結(jié)晶膜法分鹽結(jié)晶工藝能夠一起完成氯化鈉和硫酸鈉2 種鹽的收回，結(jié)晶鹽歸納收回率到達(dá)82.2%，遠(yuǎn)高于熱法分鹽結(jié)晶工藝的44.4%。進(jìn)一步的出資和運(yùn)轉(zhuǎn)本錢剖析標(biāo)明，該事例中選用膜法分鹽結(jié)晶工藝的出資較熱法分鹽結(jié)晶工藝高出約30%，但在雜鹽固廢的處置本錢為1 000元/t 時(shí)，膜法分鹽結(jié)晶工藝較熱法分鹽結(jié)晶工藝能夠節(jié)約約30%的運(yùn)轉(zhuǎn)本錢，歸納來(lái)看在技能經(jīng)濟(jì)性上具有優(yōu)勢(shì)。而當(dāng)雜鹽固廢的處置本錢到達(dá)3 000元/t 時(shí)，膜法分鹽結(jié)晶工藝替代熱法分鹽結(jié)晶工藝的靜態(tài)出資收回期只有0.4 年，優(yōu)勢(shì)非常顯著。
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