一种PTA污水反渗透浓水纳滤分盐系统及方法

技术领域

本发明属于PTA高盐废水深度处理技术领域，具体涉及一种PTA污水反渗透浓水纳滤分盐系统及方法。

背景技术

近年来随着石油化工、煤化工及纺织行业的发展，特别是近些年投产的PTA(精对苯二甲酸)项目，生产过程中产生的废水经过污水处理系统回收利用之后，必然存在一部分含盐量较高的浓水，表现的特征为高硬度和高硅。且随着PTA产能的提高，浓水量将进一步增加，如何将这些浓水充分回收利用，甚至做到零排放，是一个急需解决的问题。

由于零排放技术需要用到蒸发结晶工艺，但蒸发结晶材质要求较高，一次性投资较大，目前常用反渗透技术作为主要的减量化手段，最后将少量的浓液蒸发结晶得到固体混盐和回用水，甚至做到分盐，产出氯化钠和硫酸钠的工业盐，氯化钠可以作为氯碱行业的原料，硫酸钠可用于纺织行业，实现废水及废盐的资源化利用。

但反渗透浓水成分复杂，运行过程中很容易造成设备结垢及膜污染的问题，即使是投加阻垢剂只能缓解结垢，但也相应增加了运行费用。若浓水直接进行蒸发结晶往往会形成混盐，无法实现资源化的有效利用。通常根据氯化钠和硫酸钠含量配比来选择分盐方法，常见的方法有热法分盐、纳滤分盐以及冷冻结晶分盐，通常是几种方法的组合。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种PTA污水反渗透浓水纳滤分盐系统及方法，以克服现有技术中存在的不足。

为实现前述发明目的，本发明实施例采用的技术方案包括：

本发明实施例提供了一种PTA污水反渗透浓水纳滤分盐方法，包括：

对PTA污水反渗透浓水进行软化处理，得到软化产水；

对所述软化产水进行纳滤处理，得到纳滤产水和纳滤浓水；

对所述纳滤产水进行反渗透浓缩处理，得到反渗透浓水，之后将所述反渗透浓水进行盐蒸发结晶；

对所述纳滤浓水进行冷冻析硝处理，得到芒硝和冷冻母液，再对所述芒硝进行硝蒸发结晶处理，以及，对所述冷冻母液进行盐蒸发结晶处理。

本发明实施例还提供了一种PTA污水反渗透浓水纳滤分盐系统，包括化学反应器、离子交换器、脱碳器、纳滤系统、反渗透系统、盐蒸发结晶系统和硝蒸发结晶系统，PTA污水反渗透浓水通过化学反应器加药软化后依次通过钠型树脂离子交换器、脱碳器和纳滤系统；其中，所述离子交换器和脱碳器，能够进一步脱除所述PTA污水反渗透浓水中残留的硬度和碳酸盐碱度，获得软化产水；所述纳滤系统，能够对所述软化产水进行纳滤过滤，得到纳滤产水和纳滤浓水；

所述纳滤产水经过反渗透系统反渗透浓缩后，进入盐蒸发结晶系统进行盐蒸发结晶；

所述纳滤浓水进行硝蒸发结晶系统进行硝蒸发结晶，且获得的冷冻母液送入盐蒸发结晶系统进行盐蒸发结晶。

本发明实施例还提供了一种PTA污水反渗透浓水纳滤分盐方法，包括：

提供前述的PTA污水反渗透浓水纳滤分盐装置；

将PTA污水反渗透浓水通过化学反应器加药软化，再通过离子交换器和脱碳器进行离子交换深度软化，得到软化产水；

将软化产水经过纳滤系统纳滤过滤，得到纳滤产水和纳滤浓水；

将纳滤产水经过反渗透系统反渗透浓缩得到反渗透浓水，并将反渗透浓水送入盐蒸发结晶系统进行盐蒸发结晶；

将纳滤浓水经过硝蒸发结晶系统冷冻析硝，得到芒硝和冷冻母液，并将芒硝继续进行硝蒸发结晶，冷冻母液则送入盐蒸发结晶系统进行盐蒸发结晶。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

本发明PTA污水反渗透浓水纳滤分盐系统及方法，为了减少纳滤系统的结垢，采用了化学软化和离子交换的组合预处理工艺，基本消除了结构风险；同时将冷冻析硝的母液的冷源与纳滤浓水进行换热，充分利用残留的冷源，最后进盐蒸发结晶系统，提高盐的回收率，减少杂盐产量，从而实现废水和废盐资源化，减少危废处理成本。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本申请一实施方式中PTA污水反渗透浓水纳滤分盐方法的流程图。

图2是本申请一实施方式中PTA污水反渗透浓水纳滤分盐系统的结构示意图。

附图标记说明：1化学反应器、2离子交换器、3脱碳器、4纳滤系统、5纳滤产水池、6反渗透系统、7纳滤浓水池、8进料桶、9预热器、10I效加热室、11I效分离室、12II效加热室、13II效分离室、14III效加热室、15III效分离室、16I效平衡桶、17II效平衡桶、18III效平衡桶、19末效冷凝器、20预冷器、21冷冻结晶换热室、22冷冻结晶分离室、23冷冻母液桶、24芒硝增稠器、25芒硝离心机、26溶解桶、27硝蒸发器加热室、28硝蒸发器分离室、29硝冷凝器、30硝平衡桶、31硝增稠器、32硝离心机、33硝干燥器、34硝包装机、35盐预热器、36盐I效加热室、37盐I效分离室、38盐II效加热室、39盐II效分离室、40盐旋流器、41盐离心机、42盐干燥器、43盐母液桶、44喷雾干燥机、45杂盐包装机。

具体实施方式

通过应连同所附图一起阅读的以下具体实施方式将更完整地理解本发明。本文中揭示本发明的详细实施例；然而，应理解，所揭示的实施例仅具本发明的示范性，本发明可以各种形式来体现。因此，本文中所揭示的特定功能细节不应解释为具有限制性，而是仅解释为权利要求书的基础且解释为用于教示所属领域的技术人员在事实上任何适当详细实施例中以不同方式采用本发明的代表性基础。

鉴于现有技术中存在的不足，本案发明人经过长期研究，提出了一种PTA污水反渗透浓水纳滤分盐系统及方法，从而实现废水和废盐资源化，减少危废处理成本。

如下将对该技术方案、其实施过程及原理等作进一步的解释说明。

本发明实施例的一个方面提供一种PTA污水反渗透浓水纳滤分盐方法，包括：

对PTA污水反渗透浓水进行软化处理，得到软化产水；

对所述软化产水进行纳滤处理，得到纳滤产水和纳滤浓水；

对所述纳滤产水进行反渗透浓缩处理，得到反渗透浓水，之后将所述反渗透浓水进行盐蒸发结晶；

对所述纳滤浓水进行冷冻析硝处理，得到芒硝和冷冻母液，再对所述芒硝进行硝蒸发结晶处理，以及，对所述冷冻母液进行盐蒸发结晶处理。

在一些优选实施例中，所述软化处理具体包括：

向PTA污水反渗透浓水中加入软化用化学药剂并持续搅拌，以沉淀的形式至少去除废水中的钙离子、镁离子和溶解性硅，并通过微滤膜过滤去除其中未沉降的颗粒，使PTA污水反渗透浓水被初步软化，得到软化产水，所述化学药剂包括氢氧化钠、碳酸钠、聚合氯化铝、阴离子聚丙烯酰胺、除硅复配药剂或盐酸中多种的组合，其中，除硅复配药剂包括硫酸镁和偏铝酸钠，可以根据溶液PH来调节硫酸镁和偏铝酸钠的量，PH在8～9偏铝酸钠是硅的两倍，硫酸镁少量，PH为10～11时，偏铝酸钠少量，硫酸镁多量，具体根据实验来确定。

对经过初步软化的PTA污水反渗透浓水进行离子交换和脱碳深度处理，并通过投加盐酸中和废水中残留的碳酸盐，得到软化产水。

在一些更为优选的实施例中，所述化学药剂包括30wt％氢氧化钠、10wt％碳酸钠、10wt％PAC、0.3wt％PAM及除硅复配药剂。

在一些优选实施例中，所述离子交换处理采用的离子交换树脂为钠离子型交换树脂。

在一些优选实施例中，所述纳滤产水的回收率≥90％，二价盐截留滤≥98％。

在一些优选实施例中，所述纳滤处理采用的纳滤膜的材质为聚酰胺，工作压力为0.5～1.5MPa。

在一些优选实施例中，所述反渗透浓缩处理采用的反渗透膜为苦咸水抗污染膜。

在一些优选实施例中，所述冷冻析硝处理采用的温度为0～10℃。

在一些优选实施例中，所述的盐蒸发结晶需要处理的原料为纳滤产水经过反渗透浓水浓缩之后的浓水组成，主要工艺为盐两效蒸发结晶系统及杂盐干燥系统组成。

在一些优选实施例中，所述的硝蒸发结晶主要包括三效蒸发系统、冷冻析硝和硝一效蒸发结晶，冷冻析硝的温度为0～10℃。

本发明实施例的另一个方面还提供一种PTA污水反渗透浓水纳滤分盐系统，包括化学反应器、离子交换器、脱碳器、纳滤系统、反渗透系统、盐蒸发结晶系统和硝蒸发结晶系统，PTA污水反渗透浓水通过化学反应器加药软化后依次通过钠型树脂离子交换器、脱碳器和纳滤系统；其中，所述离子交换器和脱碳器，能够进一步脱除所述PTA污水反渗透浓水中残留的硬度和碳酸盐碱度，获得软化产水；所述纳滤系统，能够对所述软化产水进行纳滤过滤，得到纳滤产水和纳滤浓水；

所述纳滤产水经过反渗透系统反渗透浓缩后，进入盐蒸发结晶系统进行盐蒸发结晶；

所述纳滤浓水进行硝蒸发结晶系统进行硝蒸发结晶，且获得的冷冻母液送入盐蒸发结晶系统进行盐蒸发结晶。

在一些优选实施例中，所述化学反应器包括反应器以及设置在反应器中的孔径为0.2μm的微滤膜。

在一些优选实施例中，所述离子交换器采用钠型树脂离子交换器。

在一些优选实施例中，所述纳滤系统包括材质为聚酰胺的纳滤膜。

在一些优选实施例中，所述反渗透系统采用的反渗透膜为苦咸水抗污染膜。

在一些优选实施例中，所述化学反应器依次与离子交换器、脱碳器和纳滤系统连通设置，且经纳滤系统得到纳滤产水和纳滤浓水分别进入纳滤产水池和纳滤浓水池；其中，所述纳滤产水池依次与反渗透系统和盐蒸发结晶系统连通设置，所述纳滤浓水池与硝蒸发结晶系统连通设置。

在一些优选实施例中，所述盐蒸发结晶系统包括依次与所述反渗透系统连通设置的盐预热器、盐两效蒸发器、盐旋流器、盐离心机和盐干燥器，还包括与盐两效蒸发器依次连通设置的盐母液桶、喷雾干燥机和杂盐包装机。

在一些优选实施例中，所述硝蒸发结晶系统包括依次与所述纳滤浓水池连通设置的进料桶、预热器、三效蒸发器、预冷器、冷冻结晶器、芒硝增稠器、芒硝离心机、溶解槽、硝一效蒸发器、硝增稠器、硝离心机、硝干燥器和硝包装机，所述冷冻结晶器与预冷器之间还连通设置有冷冻母液桶，且所述预冷器还与盐预热器连通设置；所述硝一效蒸发器还与硝冷凝器连通设置，且所述溶解槽与所述硝冷凝器之间还连通设置有硝平衡桶，所述三效蒸发器还与三效平衡桶连通设置，且所述三效蒸发器与所述三效平衡桶之间还连通设置有末效冷凝器。

其中，盐两效蒸发器具体包括盐I效加热室、盐I效分离室、盐II效加热室和盐II效分离室。

其中，三效蒸发器具体包括I效加热室、I效分离室、II效加热室、II效分离室、III效加热室和III效分离室；硝一效蒸发器具体包括硝蒸发器加热室和硝蒸发器分离室；冷冻结晶器具体包括冷冻结晶换热器和冷冻结晶分离室。

本发明实施例硝蒸发结晶系统主要包括三效蒸发浓缩、冷冻析硝和硝一效蒸发结晶装置；其中硝冷冻母液回流经过预冷器，利用一部分冷冻母液的冷源对纳滤浓水预冷，最后冷冻母液进入盐蒸发结晶系统。需要说明的是一般新建项目对于盐硝比例无法准确测定，分盐工艺往往是在产混盐相对稳定的基础上建立的改造工艺。此外，本系统可以根据纳滤浓水的量较大时，为了减少冷冻析硝和硝蒸发结晶的处理量，可以用产混盐的三效蒸发装置对硝进一步浓缩，若纳滤浓水量较少时，可以直接进冷冻析硝装置和硝蒸发装置产出硫酸钠固体，这种思路可以在零排放工程中借鉴。

本发明实施例的另一个方面还提一种PTA污水反渗透浓水纳滤分盐方法，包括：

提供前述的PTA污水反渗透浓水纳滤分盐装置；

将PTA污水反渗透浓水通过化学反应器加药软化，再通过离子交换器和脱碳器进行离子交换深度软化，得到软化产水；

将软化产水经过纳滤系统纳滤过滤，得到纳滤产水和纳滤浓水；

将纳滤产水经过反渗透系统反渗透浓缩得到反渗透浓水，并将反渗透浓水送入盐蒸发结晶系统进行盐蒸发结晶；

将纳滤浓水经过硝蒸发结晶系统冷冻析硝，得到芒硝和冷冻母液，并将芒硝继续进行硝蒸发结晶，冷冻母液则送入盐蒸发结晶系统进行盐蒸发结晶。

实施例

本实施例中处理的原料为PTA污水反渗透回用之后的浓盐水，本专利适用于总硬度(以CaCO

如图2所示，针对上述特征的PTA高盐浓水，本实施例揭示了一种PTA污水反渗透浓水纳滤分盐系统，包括化学反应器1、离子交换器2、脱碳器3、纳滤系统4、反渗透系统6、盐蒸发结晶系统和硝蒸发结晶系统，其中，化学反应器1依次与离子交换器2、脱碳器3和纳滤系统4连通设置，且经纳滤系统4得到纳滤产水和纳滤浓水分别进入纳滤产水池5和纳滤浓水池7；纳滤产水池5依次与反渗透系统6和盐蒸发结晶系统连通设置，纳滤浓水池7与硝蒸发结晶系统连通设置。

在本发明实施例中，盐蒸发结晶系统包括依次与反渗透系统6连通设置的盐预热器35、盐I效加热室36、盐I效分离室37、盐II效加热室38、盐II效分离室39、盐旋流器40、盐离心机41和盐干燥器42，还包括与盐II效分离室39依次连通设置的盐母液桶43、喷雾干燥机44和杂盐包装机45。

硝蒸发结晶系统包括依次与纳滤浓水池7连通设置的进料桶8、预热器9、I效加热室10、I效分离室11、II效加热室12、II效分离室13、III效加热室14、III效分离室15、预冷器20、冷冻结晶器换热室21、冷冻结晶器分离室22、芒硝增稠器24、芒硝离心机25、溶解槽26、硝蒸发器加热室27、硝蒸发器分离室28、硝增稠器31、硝离心机32、硝干燥器33和硝包装机34，冷冻结晶器分离室22与预冷器20之间还连通设置有冷冻母液桶23，且预冷器20还与盐预热器35连通设置；硝蒸发器分离室28还与硝冷凝器29连通设置，且溶解槽26与硝冷凝器29之间还连通设置有硝平衡桶30，I效加热室10与I效平衡桶16连通设置，II效加热室12与II效平衡桶17连通设置，III效加热室14与III效平衡桶18连通设置，其中，I效平衡桶16、II效平衡桶17与III效平衡桶18依次连通设置，且III效分离室15与III效平衡桶18之间还连通设置有末效冷凝器19。

基于本实施例PTA污水反渗透浓水纳滤分盐系统的分盐方法，包括以下步骤：

图1中预处理段，将PTA高盐废水经化学软化，去除水中的钙镁硬度和溶解性硅，得到软化产水。

具体装置如图2所示

首先，PTA高盐废水先进入化学反应器1中软化，最后在化学反应器1中通过膜分离，在化学反应池中投加软化所需的药剂，药剂包括氢氧化钠、碳酸钠、聚合氯化铝(简称PAC)、聚丙烯酰胺(简称PAM)、除硅复配药剂和盐酸，每种药剂的加药量根据实际废水的水质变化而定，本专利对此不作限定。在本实施例中，采用氢氧化钠(配药浓度为30％)、碳酸钠(配药浓度为10％)、PAC(配药浓度为10％)、PAM(配药浓度为0.3％)、盐酸(配药浓度为30％)、复配除硅药剂(偏铝酸钠和硫酸镁)。高盐浓水经化学软化之后，废水中的钙镁和溶解性硅以无机污泥的形式去除，上清液经过钠型树脂离子交换器2进一步深度去除残留的硬度，再通过除碳器3加盐酸将碳酸盐碱度去除，同时设置在线树脂再生控制程序，采用5％氢氧化钠和4％盐酸交替进行，再生方式为逆流再生。

图1中纳滤阶段，将软化产水经过纳滤过滤，得到纳滤产水和纳滤浓水。

具体装置如图2所示。

上述除碳器3产水进入纳滤系统4处理，废水回收率为90％以上，要求对二价盐的截留滤为98％以上，纳滤产水主要含氯化钠，纳滤浓水主要为硫酸钠和部分氯化钠混合液，纳滤浓水进入纳滤浓水池7，纳滤产水进入纳滤产水池5。

图1中盐蒸发阶段，将纳滤产水经过反渗透浓缩得到反渗透浓水，浓水进盐蒸发系统，结晶产生的固体氯化钠标准符合GB/T5462-2015的二级工业湿盐标准。

具体装置如图2所示

纳滤产水经反渗透膜系统6浓缩之后，反渗透产水回用，反渗透回收率为80％以上，反渗透浓水依次进入盐蒸发系统的盐预热器35、盐I效蒸发器加热室36、盐I效蒸发器分离室37、盐II效蒸发器加热室38、盐II效蒸发器分离室39、盐旋流器40、盐离心机41及盐干燥器42，盐母液经过盐母液桶43、喷雾干燥44和杂盐包装45。

图1中硝蒸发阶段，将纳滤浓水经过冷冻析硝，得到芒硝和冷冻母液，将冷冻母液进行盐蒸发结晶，含水硝进行硝蒸发结晶，产生的硫酸钠固体满足工业盐无水硫酸钠GB/T6009-2014II类一等品的标准。

具体装置如图2所示

硝料液流程为纳滤浓水经过进料桶8，进入预热器9，依次进入I效蒸发器加热室10、I效蒸发器分离室11、II效蒸发器加热室12、II效蒸发器分离室13、III效蒸发器加热室14和III效蒸发器分离室15，浓缩液中不出现结晶硝为宜。冷凝水流程为I效平衡桶16冷凝水进入II效平衡桶17会闪发出部分热量加热II效加热室12，II效平衡桶17冷凝水进入III效平衡桶18闪发出部分热量加热III效加热室14，冷凝水最后进入预热器9，充分利用冷凝水的显热。

如果纳滤浓水量很少，可以直接进入预冷器20，视具体的生产情况而定。

通过蒸发浓缩之后的浓液进入预冷器20进行预冷处理，进入冷冻结晶器换热室21，冷媒采用冰河冷煤LM-4，冷媒温度为-10℃左右，维持冷却器温度大约为0～10℃析出含结晶水的硫酸钠浆料，经过冷冻结晶分离室22之后，硫酸钠浆料进入芒硝增稠器24中增稠，经过芒硝离心机25离心之后，得到含水硫酸钠在溶解槽26中溶解至硫酸钠饱和溶液，进入硝蒸发器加热室27加热、硝蒸发器分离室28，料液最后进入硝增稠器31中增稠，最后经过硝离心机32和硝干燥器33离心干燥处理得到无水硫酸钠。冷冻母液进入预冷器20，充分利用冷源与新进料液换热，最后冷冻离心母液进入盐预热器35中，最后进入盐蒸发结晶系统。

纳滤产水的反渗透浓水与硝冷冻母液进入盐预热器35中，采用加压蒸汽加热，进入盐I效加热室36加热至100℃左右、盐I效分离室37减压闪蒸，盐料浆进入盐II效加热室38加热、在盐II效分离室39内结晶出盐，最后进入盐旋流器40及盐离心机41收集结晶盐，结晶盐经过盐干燥机42干燥处理，最后包装为氯化钠产品，蒸发产生的氯化钠为0.45t/h，硫酸钠为1.05t/h，杂盐为0.49t/h，杂盐率约为24.5％。

本发明的各方面、实施例、特征及实例应视为在所有方面为说明性的且不打算限制本发明，本发明的范围仅由权利要求书界定。在不背离所主张的本发明的精神及范围的情况下，所属领域的技术人员将明了其它实施例、修改及使用。

在本发明案中标题及章节的使用不意味着限制本发明；每一章节可应用于本发明的任何方面、实施例或特征。

在本发明案通篇中，在将组合物描述为具有、包含或包括特定组份之处或者在将过程描述为具有、包含或包括特定过程步骤之处，预期本发明教示的组合物也基本上由所叙述组份组成或由所叙述组份组成，且本发明教示的过程也基本上由所叙述过程步骤组成或由所叙述过程步骤组组成。

除非另外具体陈述，否则术语“包含(include、includes、including)”、“具有(have、has或having)”的使用通常应理解为开放式的且不具限制性。

应理解，各步骤的次序或执行特定动作的次序并非十分重要，只要本发明教示保持可操作即可。此外，可同时进行两个或两个以上步骤或动作。

此外，本案发明人还参照前述实施例，以本说明书述及的其它原料、工艺操作、工艺条件进行了试验，并均获得了较为理想的结果。

尽管已参考说明性实施例描述了本发明，但所属领域的技术人员将理解，在不背离本发明的精神及范围的情况下可做出各种其它改变、省略及/或添加且可用实质等效物替代所述实施例的元件。另外，可在不背离本发明的范围的情况下做出许多修改以使特定情形或材料适应本发明的教示。因此，本文并不打算将本发明限制于用于执行本发明的所揭示特定实施例，而是打算使本发明将包含归属于所附权利要求书的范围内的所有实施例。此外，除非具体陈述，否则术语第一、第二等的任何使用不表示任何次序或重要性，而是使用术语第一、第二等来区分一个元素与另一元素。