高盐废水分盐结晶工艺及其技术经济分析

1.2.2 电渗析分盐工艺

电渗析分盐工艺采用包含单价选择性阴离子交换膜和普通阳离子交换膜的电渗析系统实现氯化钠和硫酸钠的分离。电渗析分盐原理如图5 所示。分盐电渗析膜堆内单价选择性阴离子交换膜与普通阳离子交换膜交替布置。在直流电场作用下，原水中的氯离子和钠离子分别透过单价选择性阴离子交换膜和阳离子交换膜进入浓室，得到氯化钠浓缩液。而淡室中的原水由于氯化钠浓度的降低使得硫酸钠的相对含量增加，氯化钠和硫酸钠由此实现分离。

电渗析的分盐效果与纳滤过程类似，均得到一股氯化钠盐水和一股氯化钠与硫酸钠的混合盐水。不同之处在于，电渗析过程得到的氯化钠盐水在分离的同时实现了浓缩，即浓水中氯化钠的含量高于原水中氯化钠的含量; 另一方面由淡室出来的混合盐水中的硫酸钠含量与原水中基本相同，不像纳滤过程那样对硫酸钠实现了浓缩。

电渗析分盐系统的上述不同之处也决定了其与热法结晶的组合应用与纳滤分盐系统有所不同。氯化钠盐水和混合盐水可在分别进一步浓缩后，通过蒸发结晶分别得到氯化钠和硫酸钠结晶盐。电渗析分盐技术由于成本等问题，目前在高盐废水中还未见有工程应用或中试研究的报道。

2 煤化工高盐废水分盐结晶工艺设计案例

某煤化工高盐废水流量为30m3/h，其中氯化钠和硫酸钠的含量分别为14000mg/L 和42000mg/L。该废水中还约含有4000mg/L 的其他无机盐，而其含有的硬度、硅和有机物等通过预处理已经实现大部分去除。下面分别讨论采用热法和膜法分盐结晶工艺路线，针对上述预处理后的高盐废水进行分盐结晶工艺设计。

2.1 热法分盐结晶工艺设计

由于该高盐废水中氯化钠和硫酸钠的浓度分别为14000mg/L和42000mg/L，硫酸钠组分显著占优，结合投资等方面的综合考虑，采用直接蒸发结晶技术路线进行工艺设计，这也是该案例实际采用的工艺路线( 图6) 。

由于预处理后的原水中渗透压贡献较大的氯化钠浓度较低，采用高压反渗透先行浓缩减量50%。反渗透浓水以15m3/h的流量进入结晶器I，其运行温度在104～107℃，结晶分离干燥后得到元明粉，产量约为800kg/h。结晶器I 的产水率为88%，排出1.4m3/h的母液，其中氯化钠浓度约为23%。结晶器Ⅰ的母液进入结晶器Ⅱ，其运行温度在82～86℃，结晶干燥后得到杂盐，产量约为1000kg/h。可以看出，整个分盐结晶系统结晶盐的综合回收率约为44.4%。

2.2 膜法分盐结晶工艺设计

为了提高分盐结晶工艺的盐回收率，减少杂盐固废的产生量和处置成本，采用纳滤-低温结晶路线对上述预处理后的废水进行了工艺设计，简化的工艺流程与质量平衡图如图7 所示。

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