一种离子膜电解脱氯淡盐水回收利用系统及利用方法与流程

本发明属于盐水处理技术领域，具体涉及一种离子膜电解脱氯淡盐水回收利用系统，还涉及一种离子膜电解脱氯淡盐水回收利用系统的利用方法。

背景技术：

我国氯碱行业中，离子膜电解槽出槽淡盐水氯化钠浓度在200-220g/l，温度在80-90℃，经脱氯后，淡盐水温度在70-80℃，目前脱氯淡盐水主要处理方式为部分淡盐水与经化盐后的浓盐水换热，然后经循环水降温后进入冷冻脱硝系统，经脱硝或未脱硝的淡盐水与生产系统补水混合后进入化盐系统。利用冷冻脱硝系统降低了硫酸根含量，也利用了部分淡盐水的余热，但未能有效利用脱氯淡盐水较好的水质及较高的盐浓度及水温。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种离子膜电解脱氯淡盐水回收利用系统，解决了现有脱氯淡盐水回收系统能耗高、未能有效利用淡盐水较高的水温及盐浓度问题，提高脱氯淡盐水利用率。

本发明的目的还在于提供一种离子膜电解脱氯淡盐水回收利用系统的利用方法。

本发明所采用的第一种技术方案是，一种离子膜电解脱氯淡盐水回收利用系统，包括电解系统，电解系统连通有脱氯系统，脱氯系统分别连接两级换热系统、淡盐水储存系统和低温蒸发浓缩系统；两级换热系统依次连接冷冻脱硝系统、正渗透浓缩系统、电渗析浓缩系统、淡水生化系统、过滤系统、化盐系统和浓盐水处理系统，浓盐水处理系统连通到电解系统；电渗析浓缩系统还依次连接低温蒸发结晶系统、固废处理系统；低温蒸发浓缩系统和淡盐水储存系统通过管道分别连通至化盐系统。

本发明的特点还在于，

正渗透浓缩系统包括正渗透膜，正渗透膜将系统分为原液侧和汲取液侧。

本发明所采用的第二种技术方案是，一种离子膜电解脱氯淡盐水回收利用系统的利用方法，利用脱氯淡盐水与高含盐有机废水之间的渗透压差，通过正渗透浓缩系统将高含盐有机废水浓缩，利用电渗析浓缩系统将高含盐有机废水中的盐和有机物分离，分离后高含盐废水进入低温蒸发结晶系统，低温蒸发结晶利用脱氯淡盐水的热量对高含盐废水进行低温蒸发结晶处理，有机废水通过淡水生化系统降解其中有机物，过滤后回用到化盐系统；

低温蒸发浓缩系统将脱氯处理后一部分的淡盐水浓缩达到饱和盐水浓度后直接进入电解系统、淡水进入化盐系统；

两级换热系统将脱氯处理后一部分的淡盐水与化盐后的浓盐水换热再与循环水换热后的淡盐水进入冷冻脱硝系统，脱硝后的淡盐水作为正渗透浓缩系统的汲取液，汲取后的淡盐水进入化盐系统、原液经浓缩后进入电渗析浓缩系统，电渗析浓缩系统将废水中的盐水和有机废水分离，盐水进入低温蒸发结晶系统，低温蒸发结晶系统利用脱氯淡盐水的热量即可使盐水中的盐达到结晶状态，结晶盐进入固废处理系统；有机废水进入淡水生化系统降解其中的有机物，经过滤系统后回用到化盐系统，浓盐水处理系统用于除去化盐后浓盐水中带有的无机氨、钙离子及镁离子等杂质，经浓盐水处理系统处理后的浓盐水继续循环到电解系统；

淡盐水储存系统用于将两级换热系统和低温蒸发浓缩系统使用剩余的淡盐水进行缓存后化盐。

本发明的特点还在于，

正渗透浓缩系统包括正渗透膜，正渗透膜将系统分为原液侧和汲取液侧；汲取液侧为脱氯淡盐水、原液侧为高含盐有机废水，利用渗透压差通过正渗透膜将原液中的水汲取到汲取液侧。

低温蒸发结晶系统通过利用淡盐水的热量，将干燥空气加热并通过淡盐水，淡盐水得到浓缩结晶，湿热空气换热降温后的冷凝水进入化盐系统。

两级换热系统包括浓盐水侧和循环水侧，将经脱氯系统处理后的淡盐水先在浓盐水侧换热、再经循环水侧换热，淡盐水换热后温度从70-80℃降到40℃以下。

电解系统能够电解浓度为300-310g/l的氯化钠溶液，生成物阳极为氯气和淡盐水，阴极为氢气和20-33％的氢氧化钠溶液。

离子膜电解脱氯淡盐水回收利用系统包括电解系统，电解系统连通有脱氯系统，脱氯系统分别连接两级换热系统、淡盐水储存系统和低温蒸发浓缩系统；两级换热系统依次连接冷冻脱硝系统、正渗透浓缩系统、电渗析浓缩系统、淡水生化系统、过滤系统、化盐系统和浓盐水处理系统，浓盐水处理系统连通到电解系统；电渗析浓缩系统还依次连接低温蒸发结晶系统、固废处理系统；低温蒸发浓缩系统和淡盐水储存系统通过管道分别连通至化盐系统。

本发明的有益效果是：本发明利用脱氯淡盐水较好的水质情况及较高的水温，通过蒸发浓缩达到电解系统要求的浓度后回用，利用其较高的盐浓度及较高的水温处理高含盐有机废水，提高了脱氯淡盐水的利用率。

1.该系统利用了离子膜电解脱氯淡盐水余热实现了低温蒸发浓缩及低温蒸发结晶系统的运行；

2.该系统通过低温蒸发浓缩直接回用电解系统，降低了化盐负荷及精制盐水的成本；

3.该系统利用了脱氯淡盐水高盐特性，结合正渗透浓缩系统、电渗析系统、低温蒸发结晶系统处理了含盐有机废水，并回收了含盐有机废水中的大部分水；

4.该系统实现了电解、化盐及系统补水的有机平衡。

附图说明

图1是本发明的一种离子膜电解脱氯淡盐水回收利用系统结构示意图；

图2是现有脱氯淡盐水处理系统。

具体实施方式

本发明提供的一种离子膜电解脱氯淡盐水回收利用系统具体结构如图1所示，包括电解系统，所述电解系统连通有脱氯系统，所述脱氯系统分别连接两级换热系统、淡盐水储存系统和低温蒸发浓缩系统；所述两级换热系统依次连接冷冻脱硝系统、正渗透浓缩系统、电渗析浓缩系统、淡水生化系统、过滤系统、化盐系统和浓盐水处理系统，所述浓盐水处理系统连通到电解系统；所述电渗析浓缩系统还依次连接低温蒸发结晶系统、固废处理系统；所述低温蒸发浓缩系统和淡盐水储存系统通过管道分别连通至化盐系统。

电解系统：电解浓度为300-310g/l的氯化钠溶液，生成物阳极为氯气和淡盐水，阴极为氢气和20-32％的氢氧化钠溶液。

脱氯系统：通过真空脱氯和化学脱氯组合，脱除淡盐水中的游离氯。

两级换热系统：脱氯淡盐水首先和浓盐水换热，再和循环水换热，换热后温度从70-80℃降到40℃以下。

冷冻脱硝：通过纳滤膜将淡盐水中的硫酸根分离，并通过冷冻盐水降温除去硫酸钠晶体。

正渗透浓缩系统：原液侧为高含盐有机废水，汲取液侧为脱氯淡盐水，通过正渗透膜将原液中的水汲取，原液得到浓缩。

电渗析浓缩系统：通过该系统将废水中的盐水和有机废水分离，盐水进入低温蒸发结晶系统，有机废水进入生化系统。

生化系统：使有机废水与微生物混合接触，利用微生物体内的生物化学作用分解废水中的有机物和某些无机毒物(如氰化物、硫化物等)，使不稳定的有机物和无机毒物转化为无毒物质，生化系统出来的水可以返回生产系统代替生产水使用。

过滤系统：通过砂滤器过滤水中的悬浮物。

化盐系统：浓度在210g/l以下的淡盐水(氯化钠溶液)，通过与盐层直接接触，形成浓度在300g/l以上的浓盐水。

浓盐水处理系统：通过该系统除去浓盐水中带有的无机氨、钙离子及镁离子等杂质，由于电解系统指标要求无机氨≤1ppm，钙镁≤20ppb。

低温蒸发浓缩系统：通过利用淡盐水的热量，将干燥空气加热并通过淡盐水，淡盐水得到浓缩，湿热空气经换热降温后形成的冷凝水进入化盐系统。

一种离子膜电解脱氯淡盐水回收利用系统的利用方法，利用脱氯淡盐水与高含盐有机废水之间的渗透压差，通过正渗透浓缩系统将高含盐有机废水浓缩，利用电渗析浓缩系统将高含盐有机废水中的盐和有机物分离，分离后高含盐废水进入低温蒸发结晶系统，低温蒸发结晶利用脱氯淡盐水的热量对高含盐废水进行低温蒸发结晶处理，有机废水通过淡水生化系统降解其中有机物，过滤后回用到化盐系统；

低温蒸发浓缩系统将脱氯处理后一部分的淡盐水浓缩达到饱和盐水浓度后直接进入电解系统、淡水进入化盐系统；

两级换热系统将脱氯处理后一部分的淡盐水与化盐后的浓盐水换热再与循环水换热后的淡盐水进入冷冻脱硝系统，脱硝后的淡盐水作为正渗透浓缩系统的汲取液，汲取后的淡盐水进入化盐系统、原液经浓缩后进入电渗析浓缩系统，电渗析浓缩系统将废水中的盐水和有机废水分离，盐水进入低温蒸发结晶系统，低温蒸发结晶系统利用脱氯淡盐水的热量即可使盐水中的盐达到结晶状态，结晶盐进入固废处理系统；有机废水进入淡水生化系统降解其中的有机物，经过滤系统后回用到化盐系统，浓盐水处理系统用于除去化盐后浓盐水中带有的无机氨、钙离子及镁离子等杂质，经浓盐水处理系统处理后的浓盐水继续循环到电解系统；

淡盐水储存系统用于将两级换热系统和低温蒸发浓缩系统使用剩余的淡盐水进行缓存后化盐。

正渗透浓缩系统包括正渗透膜，正渗透膜将系统分为原液侧和汲取液侧；汲取液侧为脱氯淡盐水、原液侧为高含盐有机废水，利用渗透压差通过正渗透膜将原液中的水汲取到汲取液侧。

低温蒸发结晶系统通过利用淡盐水的热量，将干燥空气加热并通过淡盐水，淡盐水得到浓缩结晶，湿热空气换热降温后的冷凝水进入化盐系统。

两级换热系统包括浓盐水侧和循环水侧，将经脱氯系统处理后的淡盐水先在浓盐水侧换热、再经循环水侧换热，淡盐水换热后温度从70-80℃降到40℃以下。

电解系统能够电解浓度为300-310g/l的氯化钠溶液，生成物阳极为氯气和淡盐水，阴极为氢气和20-33％的氢氧化钠溶液。

下面结合具体实施例对本发明进一步说明。

实施例1

一采用电石法聚氯乙烯及离子膜烧碱等产品的生产企业，离子膜电解槽出槽淡盐水经两级换热后进入冷冻脱硝系统，淡盐水换热后温度从80℃降到39℃；脱硝后的淡盐水进入正渗透浓缩系统汲取液侧，原液侧为经过碱洗塔处理合成氯乙烯的废水并用盐酸调节ph后的高含盐有机废水，通过正渗透浓缩后，高含盐有机废水的tds在160g/l以上，然后进入电渗析浓缩系统，经浓缩分离后，盐水侧tds在200g/l以上，有机废水侧盐含量在1.5％以下，达到生化指标要求。高含盐废水进入低温蒸发结晶系统进一步进行浓缩到结晶，此时结晶盐含水在40％。离子膜电解脱氯淡盐水经低温蒸发浓缩后氯化钠含量在290g/l，与经浓盐水处理后的水混合后进入电解系统，通过该发明，整个系统化盐负荷降低了10％，处理了该企业的高含盐有机废水，实现了电解、化盐及系统补水的有机平衡。

实施例2

与实施例1同一家企业，离子膜电解槽出槽淡盐水经两级换热后进入冷冻脱硝系统，淡盐水换热后温度从75℃降到36℃；脱硝后的淡盐水进入正渗透浓缩系统汲取液侧，原液侧为经过碱洗塔处理合成氯乙烯的废水并用盐酸调节ph后的高含盐有机废水，通过正渗透浓缩后，高含盐有机废水的tds在160g/l以上，然后进入电渗析浓缩系统，经浓缩分离后，盐水侧tds在200g/l以上，有机废水侧盐含量在1.5％以下，达到生化指标要求。高含盐废水进入低温蒸发结晶系统进一步进行浓缩到结晶，此时结晶盐含水在50％。离子膜电解脱氯淡盐水经低温蒸发浓缩后氯化钠含量在310g/l，与经浓盐水处理后的水混合后进入电解系统，通过该发明，整个系统化盐负荷降低了10％，处理了该企业的高含盐有机废水，实现了电解、化盐及系统补水的有机平衡。

实施例3

与实施例1同一家企业，离子膜电解槽出槽淡盐水经两级换热后进入冷冻脱硝系统，淡盐水换热后温度从70℃降到35℃；脱硝后的淡盐水进入正渗透浓缩系统汲取液侧，原液侧为经过碱洗塔处理合成氯乙烯的废水并用盐酸调节ph后的高含盐有机废水，通过正渗透浓缩后，高含盐有机废水的tds在160g/l以上，然后进入电渗析浓缩系统，经浓缩分离后，盐水侧tds在200g/l以上，有机废水侧盐含量在1.5％以下，达到生化指标要求。高含盐废水进入低温蒸发结晶系统进一步进行浓缩到结晶，此时结晶盐含水在45％。离子膜电解脱氯淡盐水经低温蒸发浓缩后氯化钠含量在300g/l，与经浓盐水处理后的水混合后进入电解系统，通过该发明，整个系统化盐负荷降低了10％，处理了该企业的高含盐有机废水，实现了电解、化盐及系统补水的有机平衡。

如图2所示，目前脱氯淡盐水主要处理方式为部分淡盐水与经化盐后的浓盐水换热，然后与循环水换热降温后进入冷冻脱硝系统，经脱硝或未脱硝的淡盐水与生产系统补水混合后进入化盐系统。利用冷冻脱硝系统降低了淡盐水中硫酸根含量，通过与浓盐水换热也利用了部分淡盐水的余热，但未能有效利用脱氯淡盐水较好的水质、较高的盐浓度及水温。

本发明中低温蒸发浓缩系统利用脱氯淡盐水的70-80℃的热量，通过低温蒸发浓缩技术，将脱氯淡盐水浓缩达到氯化钠含量290g/l-320g/l，达到直接回用电解槽指标，蒸发冷却水进入化盐系统。

本发明淡盐水回收利用系统中，正渗透浓缩汲取液采用脱氯淡盐水，汲取后的淡盐水进入化盐系统，原液经正渗透浓缩后，进入电渗析浓缩系统，电渗析浓水进入低温蒸发结晶系统，低温蒸发结晶采用脱氯淡盐水的70-80℃的热量，电渗析后的淡水通过生化过滤系统降解有机物后回用化盐系统。