2024-J-8

煤化工废水资源化冷冻结晶分盐技术

申报单位

合众思（北京）环境工程有限公司、天津科技大学

推荐单位

北京市环境保护产业协会

适用范围

冷冻结晶分盐工艺在化工、制药、电镀、冶金、纺织、食品加工等工业领域的废水处理中有着广泛的应用，适用于处理含有高浓度盐类污染物的废水或溶液，如含盐废水、含氯化物废水等。含盐废水经过预处理后再通过冷冻结晶分盐工艺可将各类无机盐从废水或溶液中分离出来，获得工业级无机盐产品，实现废水资源化利用。

为达到含盐废水资源化利用最大化，通常将冷冻结晶分盐技术与膜分离、蒸发结晶等工艺相结合，开发设计适用于特定含盐废水的处理工艺。含盐废水冷冻结晶分盐工艺适用于中小型至大型工业废水处理系统，具体规模取决于废水流量、盐类组成和浓度等因素。

工艺路线

硫酸钠浓度高的含盐废水先通过冷冻结晶法析出芒硝（Na2SO4·10H2O），冷冻结晶器的母液部分返回冷冻结晶系统，部分排入混盐结晶单元，保证Na2SO4结晶盐的产品纯度。芒硝经过离心分离后进入溶解器化料变成高温浆液，再进入FC强制循环蒸发结晶器中进行浓缩蒸发结晶，当结晶器中浆液的密度达到设定值时由采浆泵采出晶浆送至离心机，得到无水硫酸钠晶体心得到的盐晶送出界区，离心后的部分母液经母液泵返回冷冻结晶系统。工艺流程框图如下：

技术特点

1.HFC（Horizon Freeze Crystallizer）冷冻结晶器独特的结构形式，HFC冷冻结晶器包含外筒体，内部导流筒，溢流板等结构件。料液从循环管道进入冷冻系统，经过冷却器之后进入HFC，首先从内部导流筒向上，在挡板的作用下再向下进入晶体床层，晶体从HFC底部锥段排出，母液从顶部导流槽排出。当冷冻结晶器内的物料密度达到设定值时，出料泵开始将晶浆送至离心分离单元，经过离心脱水，得到盐。

包含HFC的冷冻结晶系统示意图

2.可调节温度的冷冻结晶器，冷冻结晶的终点温度一般选择是0℃，进水温度在90-100℃（蒸发母液或浓缩液），进水温度高。降温初期，溶液处于未饱和状态，可以快速降温，提高生产效率；当温度达到某个设计温度值后，进入降温末期，溶液处于饱和状态，需要缓慢降温逐步产生过饱和，温和的降温速率对于晶体的成核与生长都很重要。

应用效果

以神华包头煤化工外排废水脱盐达标排放改造项目为例，分质结晶装置于2021年10月份一次性试车成功，分质结晶各单元全部达到设计处理量，产生的冷凝水可进入生产系统代替新鲜水，副产品氯化钠和无水硫酸钠品质高，氯化钠和硫酸钠产品主含量（质量分数）全部达到99%以上，氯化钠的品质不低于T/CCT 002—2019《煤化工 副产工业氯化钠》中工业干盐一级品及GB/T 5462—2015 《工业盐》中精制工业干盐一级标准要求；硫酸钠的品质不低于T/CCT 001—2019《煤化工 副产工业硫酸钠》中工业A类一等品及GB/T 6009—2014 《工业无水硫酸钠》中Ⅱ类一等品标准要求。废水全部实现了资源化利用，不向外排一滴废水，不仅可减小污水对环境的污染，提高企业的经济效益，还可降低水资源消耗，实现了对工业废水真正意义上的“零排放”。

应用案例

1.国家能源宁夏煤业宁东矿区矿井水及煤化工废水处理利用项目

2.神东煤炭补连塔区域矿井水提标治理项目

3.神华包头煤化工外排废水脱盐达标排放改造项目

申报单位联系信息

单位名称：合众思（北京）环境工程有限公司

单位地址：北京市朝阳区高井文化园路8号东亿国际传媒产业园C15号楼三层

联系人：李宁