本實用新型涉及從鹽水中生產(chǎn)有用化學品的系統(tǒng)。

背景技術：

各種各樣的工業(yè)生產(chǎn)過程會用到大量的水，這些水會被工業(yè)生產(chǎn)過程中應用的化學品和其它廢物污染，從而產(chǎn)生大量廢水。例如，廢水會產(chǎn)自于煤化工或煤氣化、火電廠的脫硫系統(tǒng)、石油天然氣的開采、采礦、以及海水淡化等工藝過程。在將這些廢水排放到環(huán)境中或再次回用到工業(yè)生產(chǎn)過程中之前，需要去除廢水中的部分或全部污染物，然而，以上列舉的這些廢水由于含有高濃度的溶解鹽而處理難度極大。

處理高鹽廢水(在此也稱之為鹽水)的通常方法包括：使用膜技術濃縮待處理鹽水以得到濃縮鹽水，以及使用熱法(例如蒸發(fā)和結晶)處理該濃縮鹽水以得到可冷凝的水蒸氣和固體廢物。由于在該處理過程中沒有廢水排放，該方法被稱作零排放(zero-liquid-discharge,ZLD)工藝。雖然ZLD工藝能夠幫助工廠達到排放和水回用的要求，但它由于使用熱法處理而能耗很高，并且，ZLD工藝產(chǎn)生的固體廢物需要成本很高的后續(xù)處理。該固體廢物通常含有混鹽和許多有毒有害物質(zhì)，對環(huán)境和公眾健康產(chǎn)生巨大的或潛在的威脅。因此ZLD工藝產(chǎn)生的固體廢物在大多數(shù)國家和地區(qū)均被認定為危險廢物。危險廢物的處理、儲存和排放需要遵守當?shù)氐姆煞ㄒ?guī)，因而通常存在處理難度大、處理費用昂貴的問題。在一些國家，例如中國，由于ZLD工藝產(chǎn)生了大量的危險廢物，對于工廠來說，需要支付極高的處理費用。除了高昂的處理費用以外，當采用填埋方法處理危險廢物時還存在很大的泄露風險，而填埋處理是世界范圍內(nèi)處理危險廢物的常用方法。

為了節(jié)省或減少ZLD工藝產(chǎn)生的危險廢物的處理成本，人們在開發(fā)新的鹽水處理方法和系統(tǒng)。最近，人們關注鹽水處理的純鹽方案。通常所說的純鹽方案包括：分離鹽水中所含的不同種類的溶解鹽，得到只含一種鹽(例如氯化鈉，NaCl)的鹽水流，純化該只含一種鹽的鹽水流去除其中大部分有機物等雜質(zhì)，以及，從純化后的鹽水流中結晶出工業(yè)級鹽。該純鹽方案的優(yōu)點是得到的工業(yè)級鹽可以在一些工業(yè)過程中進一步利用或出售，另外，所產(chǎn)生的危險廢物的量減少，因此危險廢物的處理費用可以大大節(jié)省。然而，為保證結晶所得到的固體滿足工業(yè)級鹽的要求，純鹽方案需要繁雜的預處理和純化過程，尤其是當待處理鹽水中污染物種類復雜時。另外，純鹽方案的整體能耗仍然很高，因為該工業(yè)級鹽以及其它固體廢物均通過熱法處理產(chǎn)生。

隨著環(huán)境法規(guī)更加嚴苛，以及工廠面臨降低成本和降低能耗的壓力，現(xiàn)有的ZLD工藝和純鹽方案或許不能夠滿足這些需求，因此需要開發(fā)更經(jīng)濟的鹽水處理系統(tǒng)。

技術實現(xiàn)要素：

本實用新型涉及從鹽水中生產(chǎn)有用化學品的系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括：離子分離單元，用于將輸入鹽水流分離得到含有單價陰離子的第一鹽水流和含有高價陰離子的第二鹽水流；與離子分離單元相連接的第一雙極膜電滲析單元，用于處理所述第一鹽水流的至少一部分得到第一酸溶液和第一堿溶液；以及與離子分離單元相連接的第二結晶單元，用于從所述第二鹽水流的至少一部分中結晶出第二固體，所述第二固體是工業(yè)級鹽或非危險廢物。

附圖說明

當參照附圖閱讀以下詳細描述時，本實用新型的這些和其它特征、方面及優(yōu)點將變得更好理解，在附圖中，相同的元件標號在全部附圖中用于表示相同的部件，其中：

圖1為依據(jù)本實用新型實施例的一種從鹽水中生產(chǎn)有用化學品的系統(tǒng)的示意圖；

圖2為依據(jù)本實用新型實施例的另一種從鹽水中生產(chǎn)有用化學品的系統(tǒng)的示意圖；

圖3為依據(jù)本實用新型實施例的又一種從鹽水中生產(chǎn)有用化學品的系統(tǒng)的示意圖；

圖4為依據(jù)本實用新型實施例的一種雙極膜電滲析單元。

具體實施方式

以下將對本實用新型的具體實施方式進行詳細描述。除非另作定義，在本文中使用的技術術語或者科學術語應當為本實用新型所屬技術領域內(nèi)具有一般技能的人士所理解的通常意義。本文中使用的“第一”或者“第二”以及類似的詞語并不表示任何順序、數(shù)量或者重要性，而只是用來區(qū)分不同的部分或元件。本文中使用的“一個”或者“一”等類似詞語并不表示數(shù)量限制，而是表示存在至少一個?！盎颉薄ⅰ盎蛘摺辈⒉灰馕吨潘?，而是指存在提及項目(例如成分)中的至少一個，并且包括提及項目的組合可以存在的情況?！鞍ā薄ⅰ鞍?、“具有”、或“含有”以及類似的詞語是指除了列于其后的項目及其等同物外，其他的項目也可在范圍內(nèi)。

本文中所使用的近似性的語言可用于定量表述，表明在不改變基本功能的情況下可允許數(shù)量有一定的變動。因此，用“大約”、“約”、“左右”等語言所修正的數(shù)值不限于該準確數(shù)值本身。此外，在“大約第一數(shù)值到第二數(shù)值”的表述中，“大約”同時修正第一數(shù)值和第二數(shù)值兩個數(shù)值。在某些情況下，近似性語言可能與測量儀器的精度有關。本文中所提及的數(shù)值包括從低到高一個單元一個單元增加的所有數(shù)值，此處假設任何較低值與較高值之間間隔至少兩個單元。

本文中列舉的所有的從最低值到最高值之間的數(shù)值，是指當最低值和最高值之間相差兩個單位以上時，最低值與最高值之間以一個單位為增量得到的所有數(shù)值。比如，像溫度、氣壓、時間等類似的組件的數(shù)量和過程的數(shù)值等，當我們說1到90時，指代的是例如15到85、22到68、43到51、30到32等類似的枚舉數(shù)值。當數(shù)值小于1時，一個單位可以是0.0001、0.001、0.01或0.1。這里只是作為特殊舉例來說明。在本文中列舉出的數(shù)字是指用類似的方法得到的在最大值和最小值之間的所有可能的數(shù)值組合。

本實用新型的實施例涉及處理鹽水以及從鹽水中生產(chǎn)有用化學品的系統(tǒng)和方法，該有用化學品可以在許多工業(yè)過程中再利用或者出售。該系統(tǒng)和方法可以將鹽水中含有的至少一部分溶解鹽轉(zhuǎn)化成能夠再利用的酸和堿，盡最大可能充分利用鹽水中的溶解鹽。一方面，這些有用化學品能夠帶來經(jīng)濟價值，另一方面，由于鹽水的至少一部分被用于轉(zhuǎn)化為酸和堿，熱法處理的進水量減少，因而鹽水處理過程的總能耗大大降低。因此，該系統(tǒng)和方法既經(jīng)濟又環(huán)保。

在本文中，“鹽水”指含有溶解鹽類(無機鹽和有機鹽均包括在內(nèi))的水溶液，例如氯化鈉(NaCl)和硫酸鈉(Na₂SO₄)。該鹽水可以是來自工業(yè)過程的廢水流，也可以是水處理過程中產(chǎn)生的反滲透濃水，地下鹽水，或海水淡化過程產(chǎn)生的廢鹽水。

在本文中，“有用化學品”指可以在工業(yè)過程中或人們生活中使用的任何物質(zhì)，具體地，根據(jù)本實用新型的實施例的鹽水處理以及從鹽水中生產(chǎn)有用化學品的系統(tǒng)和方法，該有用化學品包括選自酸(例如鹽酸、硫酸)、堿(例如氫氧化鈉)、和次氯酸鈉中的一種或多種。從鹽水中產(chǎn)生的酸和堿可以在許多工業(yè)過程(例如水處理過程、煤化工或煤氣化過程、以及冷卻塔系統(tǒng))中再利用，比如用于pH值的調(diào)節(jié)。另外，鹽酸還可用于許多工業(yè)過程中所使用的離子交換樹脂的再生。而鹽水中產(chǎn)生的次氯酸鈉可以在許多工業(yè)或家庭中用作消毒劑或漂白劑。

一方面，本實用新型的實施例涉及處理鹽水以及從鹽水中生產(chǎn)有用化學品的系統(tǒng)。在該鹽水處理系統(tǒng)中，離子分離單元被設置為對輸入鹽水流中的單價陰離子和高價陰離子進行分離，從而得到含有單價陰離子的第一鹽水流和含有高價陰離子的第二鹽水流。在本文中，“高價”指多于一價，或者說，指二價以及更高的價態(tài)。具體地，該輸入鹽水流中的大部分一價陰離子被聚集在第一鹽水流中，而大部分高價陰離子被聚集在第二鹽水流中。在本文中，“大部分”指大約大于80％，更優(yōu)地，大約大于90％。在該鹽水處理系統(tǒng)中，還包括與離子分離單元相連接的第一雙極膜電滲析單元和與離子分離單元相連接的第二結晶單元，其中，雙極膜電滲析單元被設置為從該第一鹽水流的至少一部分中生產(chǎn)第一酸溶液和第一堿溶液，第二結晶單元被設置為從該第二鹽水流的至少一部分中回收第二固體，該第二固體是一種工業(yè)級鹽或非危險廢物。在本文中，“工業(yè)級鹽”指一種能夠達到至少一種當?shù)毓I(yè)級鹽標準的鹽。例如，在中國，工業(yè)級鹽由國家標準來認定，比如GB/T 5462-2015《工業(yè)鹽》、GB/T 6009-2014《工業(yè)無水硫酸鈉》。在本文中，“非危險廢物”指依據(jù)當?shù)卣J定標準，沒有被認定為危險廢物的廢物。例如，在中國，危險廢物的認定有七部鑒別標準：GB5085.1-2007～GB5085.7-2007。如果從鹽水中產(chǎn)生的廢物沒有沒認定為危險廢物，那它的后續(xù)處理將非常容易和便宜。

圖1顯示了一個實施例鹽水處理系統(tǒng)100的示意圖，用于從輸入鹽水流101中生產(chǎn)有用化學品。該系統(tǒng)100包括被設置為接收輸入鹽水流101的預處理單元131。該輸入鹽水流101可以來自任何適合的水源，例如，該輸入鹽水流101可以是工廠工業(yè)過程的廢水流、水處理過程中的反滲透濃水、地下鹽水、或海水淡化過程的廢鹽水。進一步，該輸入鹽水流101可能包括各種各樣的礦物質(zhì)和/或化合物。例如，該輸入鹽水流101包括至少一種溶解鹽(例如氯化鈉、硫酸鈉)，硬度礦物質(zhì)(例如鈣、鎂)，重金屬離子(例如錳、鐵、鍶、鋇、鉻)，二氧化硅，氟離子和/或有機物。另外，該輸入鹽水流101 的pH范圍在4～10之間，優(yōu)選地，pH范圍在5～8之間。

預處理單元131被設置為接收輸入鹽水流101并去除其中的大部分硬度礦物質(zhì)、重金屬離子、二氧化硅、氟離子和有機物。因此，預處理單元131提供一硬度、生化需氧量(Biochemical Oxygen Demand,BOD)和化學需氧量(Chemical Oxygen Demand,COD)均降低的預處理后輸入鹽水流103。在某些實施例中，預處理單元131包括膜生物反應器系統(tǒng)(Membrane Bio-reactor,MBR)，化學氧化設備，超濾膜(UF)過濾設備，反滲透設備，化學軟化設備，離子交換樹脂軟化設備，或以上的組合。由于輸入鹽水流101可能來自不同的水源而水質(zhì)不同，預處理單元131可以根據(jù)輸入鹽水流101的具體水質(zhì)進行調(diào)整。

產(chǎn)自預處理單元131的預處理后輸入鹽水流103中含有至少一種溶解鹽、殘余有機物和少量其它雜質(zhì)(例如硬度礦物質(zhì)、重金屬離子、二氧化硅、氟離子)。離子分離單元133被設置為接收該預處理后輸入鹽水流103，并將其分離成含有單價陰離子的第一鹽水流105和含有高價陰離子的第二鹽水流107。在某些實施例中，預處理后輸入鹽水流103中大約大于80％，優(yōu)選地大于90％的單價陰離子被聚集在第一鹽水流105中，而大約大于80％，優(yōu)選地大于90％的高價陰離子、殘余有機物和其它雜質(zhì)被聚集在第二鹽水流107中。在某些實施例中，離子分離單元133包括納濾單元或單價離子選擇性電滲析單元。

鹽水中的鹽能夠通過雙極膜電滲析過程轉(zhuǎn)化為其相應的酸和堿。圖4中顯示了一個雙極膜電滲析單元的實施例。在系統(tǒng)100中，雙極膜電滲析單元141被設置為接收第一鹽水流105并產(chǎn)生酸溶液121和堿溶液122。該酸溶液121和堿溶液122可以被收集起來供商業(yè)使用或直接使用在該鹽水處理系統(tǒng)100的上游或下游過程中，比如，可以用于pH值調(diào)整或離子交換樹脂再生。例如，酸溶液121可以用于處理預處理單元131中的離子交換樹脂軟化設備中的離子交換樹脂，去除該離子交換樹脂中吸附的高價離子，從而再生該離子交換樹脂。在某些實施例中，酸溶液121和/或堿溶液122可以被濃縮，例如通過蒸發(fā)、膜濃縮或其它濃縮方法，和/或被純化以去除雜質(zhì)(例如有機物)，從而達到酸和堿的商業(yè)使用要求。

在鹽水處理系統(tǒng)100中，結晶單元147被設置成接收第二鹽水流107并從第二鹽水流107中結晶出固體129。固體129是一種依據(jù)當?shù)貥藴收J定的工業(yè)級高價鹽或非危險廢物。結晶單元147可以包括一種強制循環(huán)結晶器。在某些實施例中，在結晶單元147之前，設置純化單元(未顯示在圖1中)用于去除第二鹽水流107中的殘余有機物和其它雜質(zhì)，以保證從結晶單元147中得到的固體129具有較高的純度。

在某些實施例中，含有氯化鈉、硫酸鈉、有機物、硬度礦物質(zhì)、重金屬離子、二氧化硅和氟離子的輸入鹽水流101被輸入到預處理單元131。輸入鹽水流101中的大部分有機物、硬度礦物質(zhì)、重金屬離子、二氧化硅和氟離子被去除從而得到預處理后輸入鹽水流103。含有氯化鈉、硫酸鈉、殘余有機物和少量其它雜質(zhì)的預處理后輸入鹽水流103，被輸入至離子分離單元131中分離以得到氯化鈉鹽水流105和硫酸鈉鹽水流107。其中，大部分殘余有機物和其它雜質(zhì)被聚集在硫酸鈉鹽水流107中。氯化鈉鹽水流105在雙極膜電滲析單元141中被轉(zhuǎn)化成鹽酸溶液121和氫氧化鈉溶液122。硫酸鈉鹽水流107在結晶單元147中結晶出固體129。固體129可以是工業(yè)級硫酸鈉或一種非危險廢物。

圖2顯示了一個實施例鹽水處理系統(tǒng)200的示意圖，用于從輸入鹽水流201中生產(chǎn)有用化學品。鹽水處理系統(tǒng)200包括用于處理輸入鹽水流201以得到預處理后輸入鹽水流203的預處理單元231。輸入鹽水流201流經(jīng)預處理單元231，其中的大部分有機物、硬度礦物質(zhì)、重金屬離子、二氧化硅和氟離子被去除。在某些實施例中，輸入鹽水流201的來源與圖1所示系統(tǒng)100中的輸入鹽水流101類似，預處理單元231具有與圖1所示系統(tǒng)100中的預處理單元131類似的結構。

在圖示的鹽水處理系統(tǒng)200中，納濾單元233被設置成接收預處理后輸入鹽水流203并將其分離成納濾產(chǎn)水205和納濾濃水207。在某些實施例中，大部分單價離子被聚集在納濾產(chǎn)水205中，而大部分高價離子、殘余有機物和其它雜質(zhì)被聚集在納濾濃水207中。在某些實施例中，在納濾單元之前，將預處理后輸入鹽水流203與一種阻垢劑混合，以減緩納濾單元233中納濾膜的結垢傾向。在某些實施例中，通常使用納濾滲濾操作以保證單價離子和高價離子的更完全分離。所述滲濾操作的實施例可以參考美國專利US7314606以及美國專利申請US20140299546A1中所揭示的工藝。

在某些實施例中，納濾產(chǎn)水205富含單價離子，而基本不含高價離子、殘余有機物和其它雜質(zhì)。納濾產(chǎn)水205一般具有較低的溶解性固體總量(Total Dissolved Solids,TDS)，例如大約小于2％，優(yōu)選地，大約小于1％。為了濃縮納濾產(chǎn)水205中的單價離子，反滲透單元235被設置成接收納濾產(chǎn)水205 并產(chǎn)生反滲透濃水209和反滲透產(chǎn)水210。在某些實施例中，大部分單價離子被濃縮在反滲透濃水209中，因此反滲透濃水209具有較高的TDS(例如大約大于6％，優(yōu)選地，大約大于8％)。第一純化單元237被設置為從反滲透濃水209中去除殘余有機物和其它雜質(zhì)，以產(chǎn)生純化的反滲透濃水211。該純化的反滲透濃水211可以被輸入至第一雙極膜電滲析單元241中以產(chǎn)生酸和堿，和/或，被輸入至第一結晶單元243中進行結晶。反滲透產(chǎn)水210可以被輸入至回用水箱250或者該系統(tǒng)200的上游或下游過程?；赜盟?50中所收集的水可以用于某些系統(tǒng)的補水，例如水處理系統(tǒng)、產(chǎn)生輸入鹽水流201的工業(yè)系統(tǒng)，以及冷卻塔系統(tǒng)。

在某些實施例中，納濾產(chǎn)水205中的單價離子還可以被電滲析單元(未顯示在圖2中)來濃縮，而非反滲透單元235。當將納濾產(chǎn)水205輸入至電滲析單元中濃縮時，可以得到濃縮的納濾產(chǎn)水和電滲析淡水。濃縮的納濾產(chǎn)水具有較高的TDS(例如大約大于10％，優(yōu)選地，大約大于12％)，能夠被輸入至第一雙極膜電滲析單元241中以產(chǎn)生酸和堿，和/或，被輸入至第一結晶單元243中進行結晶。而電滲析淡水可以被輸入至回用水箱250或者該系統(tǒng)200的上游或下游過程。

在鹽水處理系統(tǒng)200中，第一雙極膜電滲析單元241被設置成接收一部分純化的反滲透濃水211，以產(chǎn)生第一酸溶液221，第一堿溶液222，以及第一脫鹽水223。第一脫鹽水223可以被輸入至回用水箱250。第一結晶單元243被設置成接收另一部分純化的反滲透濃水211，以結晶出第一固體224?？梢栽诘谝唤Y晶單元243之前，使用蒸發(fā)單元(未顯示在圖2中)來熱法濃縮純化的反滲透濃水211。第一結晶單元243的排污水225可以被干化或返回系統(tǒng)200的上游過程。在某些實施例中，第一固體224是一種工業(yè)級單價鹽(例如氯化鈉)。而在某些實施例中，第一固體224是一種由當?shù)貥藴收J定的非危險廢物。

在某些實施例中，納濾濃水207富含高價離子、殘余有機物和其它雜質(zhì)，而基本不含單價離子。第二純化單元239被設置為從納濾濃水207中去除殘余有機物和其它雜質(zhì)，以產(chǎn)生純化的納濾濃水213。第二雙極膜電滲析單元245被設置成接收一部分純化的納濾濃水213，以產(chǎn)生第二酸溶液226，第二堿溶液227，以及第二脫鹽水228。第二脫鹽水228可以被輸入至回用水箱250。第二結晶單元247被設置成接收另一部分純化的納濾濃水213，以結晶出第二固體229?？梢栽诘诙Y晶單元247之前，使用蒸發(fā)單元(未顯示在圖2中)來熱法濃縮純化的納濾濃水213。第二結晶單元247的排污水230可以被干化或返回系統(tǒng)200的上游過程。在某些實施例中，第二固體229是一種工業(yè)級高價鹽(例如硫酸鈉)。而在某些實施例中，第二固體229是一種由當?shù)貥藴收J定的非危險廢物。在某個具體實施例中，含有硫酸鈉的純化的納濾濃水213，一部分被輸入至第二雙極膜電滲析單元245中，產(chǎn)生硫酸溶液226和氫氧化鈉溶液227，另一部分被輸入至第二結晶單元247中，結晶出工業(yè)級硫酸鈉。

在某些實施例中，第一純化單元237和第二純化單元239中的至少一個包括MBR系統(tǒng)，含有吸附劑的吸附設備，含有氧化劑的氧化設備，高級氧化系統(tǒng)(Advanced Oxidation Process,AOP)，或以上的組合。其中，吸附設備中的吸附劑可以選自活性炭、活性焦、超高交聯(lián)樹脂，或以上的組合。氧化設備中的氧化劑可以選自臭氧、雙氧水、二氧化錳，或以上的組合。AOP可以是基于臭氧的AOP，光催化AOP，電催化AOP，或以上的組合。依據(jù)實際情況對酸溶液221、堿溶液222和第一固體224的質(zhì)量要求，可以對第一純化單元237進行調(diào)整。類似地，可以依據(jù)實際情況對酸溶液226、堿溶液227和第二固體229的質(zhì)量要求對第二純化單元239進行調(diào)整。

圖3顯示了一個實施例鹽水處理系統(tǒng)300的示意圖，用于從輸入鹽水流301中生產(chǎn)有用化學品。與以上描述的系統(tǒng)100和系統(tǒng)200類似，系統(tǒng)300也包括預處理單元331，用于接收和預處理輸入鹽水流301，以得到預處理后的輸入鹽水流303。單價選擇性電滲析單元333被設置成接收預處理后的輸入鹽水流303并將其分離得到含有單價陰離子的第一鹽水流305和含有高價陰離子的第二鹽水流307。在某些實施例中，預處理后的輸入鹽水流303中的大部分單價陰離子被聚集在第一鹽水流305中，而大部分高價陰離子、有機物和其它雜質(zhì)被聚集在第二鹽水流307中。

單價選擇性電滲析單元333能夠?qū)︻A處理后的輸入鹽水流303中的單價陰離子和高價陰離子進行分離。在某些實施例中，單價選擇性電滲析單元333包括含有至少一個單價選擇性陰離子交換膜和至少一個普通陽離子交換膜的電滲析設備。在單價選擇性電滲析單元333的運行過程中，僅有單價陰離子能夠透過單價選擇性陰離子交換膜從輸入室遷移到產(chǎn)品室，從而實現(xiàn)單價陰離子和高價陰離子的分離。例如，當含有氯化鈉、硫酸鈉和一些有機物的鹽水被輸入至含有至少一個單價選擇性陰離子交換膜和至少一個普通陽離子交換膜的單價選擇性電滲析單元333中時，氯離子能夠透過單價選擇性陰離子交換膜，而硫酸根離子和中性有機物會被保留在輸入室中。因此，輸入室中會產(chǎn)生富含氯化鈉的第一鹽水流，而產(chǎn)品室中會產(chǎn)生富含硫酸鈉和有機物的第二鹽水流。在某些實施例中，單價選擇性電滲析單元333包括含有至少一個單價選擇性陰離子交換膜和至少一個單價選擇性陽離子交換膜的電滲析設備，這樣的單價選擇性電滲析單元333能夠?qū)蝺r陽離子和單價陰離子從高價離子中分離出來。

在某些實施例中，含有單價陰離子的第一鹽水流305的TDS值大于3％，優(yōu)選地，大于4％。第一雙極膜電滲析單元341被設置為接收至少一部分第一鹽水流305，以產(chǎn)生第一酸溶液321、第一堿溶液322和第一脫鹽水323。第一脫鹽水323可以輸入至回用水箱350。第一結晶單元343被設置為接收至少一部分第一鹽水流305，以結晶出第一固體324。可以在第一結晶單元343之前，使用蒸發(fā)單元(未顯示在圖3中)來熱法濃縮第一鹽水流305。第一結晶單元343的排污水325可以被干化或返回系統(tǒng)300的上游過程。在某些實施例中，第一固體324是一種工業(yè)級單價鹽(例如氯化鈉)。而在某些實施例中，第一固體324是一種由當?shù)貥藴收J定的非危險廢物。

在某些實施例中，含有高價陰離子的第二鹽水流307的TDS值小于2％，優(yōu)選地，小于1％，可以將其濃縮之后再進行后續(xù)處理。電滲析單元341被設置成接收第二鹽水流307，并濃縮其中的高價離子以產(chǎn)生電滲析濃縮鹽水流315和電滲析淡鹽水317。電滲析濃縮鹽水流315的TDS值大于10％，優(yōu)選地，大于12％。電滲析淡鹽水317可以在使用純化單元343去除其中的有機物后被輸入至回用水箱350，或者直接返回系統(tǒng)300的上游過程。純化單元343可以具有與圖2所示系統(tǒng)200中第一純化單元237或第二純化單元239類似的設計。鹽水處理系統(tǒng)300還包括第二雙極膜電滲析單元345用于從電滲析濃縮鹽水流315中產(chǎn)生第二酸溶液326，第二堿溶液327，和第二脫鹽水328，或者進一步包括第二結晶單元347用于從電滲析濃縮鹽水流315中結晶出第二固體329。在某些實施例中，第二固體329是一種工業(yè)級高價鹽(例如硫酸鈉)，或一種由當?shù)貥藴收J定的非危險廢物。

在某些實施例中，使用反滲透單元(未顯示在圖3中)，而非電滲析單元341對第二鹽水流307進行濃縮。當使用反滲透單元濃縮第二鹽水流307中的高價離子時，會產(chǎn)生反滲透濃水和反滲透產(chǎn)水。由于大部分高價離子和殘余有機物被濃縮在反滲透濃水中，可以使用純化單元(類似于圖2所示系統(tǒng)200中第一純化單元237或第二純化單元239)去除反滲透濃水中的有機物，以得到純化的反滲透濃水。該純化的反滲透濃水可以被輸入至雙極膜電滲析單元345和/或第二結晶單元347。

圖4所示為一個雙極膜電滲析單元400的示意圖。該圖示的雙極膜電滲析單元400可以用于以上描述的鹽水處理系統(tǒng)100、200或300中。雙極膜電滲析單元400包括正極11、負極13，以及位于它們之間的至少一個工作單元15，該工作單元15包括一個由陰離子選擇性膜(AM)和陽離子選擇性膜(CM)形成的第一輸入室，用于接收輸入鹽水流31，一個由AM和雙極膜(BPM)形成的第一酸室，用于接收水流33，以及一個由CM和BPM形成的第一堿室，用于接收水流33，如圖4中所示。水流33可以采用去離子水流。BPM能夠使水分解得到氫離子和氫氧根離子。在第一輸入室22中的陰離子能夠穿越AM進入第一酸室21從而產(chǎn)生酸溶液41，而在第一輸入室22中的陽離子能夠穿越CM進入第一堿室23從而產(chǎn)生堿溶液43，第一輸入室22中產(chǎn)生脫鹽水45。在雙極膜電滲析單元400中，AM、CM、BPM依次排列，并可以按照此順序不斷重復。在某些實施例中，雙極膜電滲析單元400進一步還包括由正極11和AM形成的第二酸室25，與第二酸室25相鄰的第二輸入室24，由負極13和CM形成的第二堿室27，以及與第二堿室27相鄰的第三輸入室26。在一具體的實施例中，使用雙極膜電滲析單元400處理一氯化鈉鹽水流：氯化鈉鹽水流31被輸入至輸入室22、24、26中，去離子水流33被輸入至酸室21、25和堿室23、27中。由第一酸室21中產(chǎn)生鹽酸溶液41，由第一、第二堿室23、27中產(chǎn)生氫氧化鈉溶液43、49，由輸入室22、24、26中產(chǎn)生脫鹽水45。而第二酸室25中的產(chǎn)物47包括鹽酸溶液和氯氣，該氯氣可以與第一、第二堿室23、27中收集到的氫氧化鈉溶液混合以制備次氯酸鈉溶液。

另一方面，本實用新型的實施例涉及從鹽水中生產(chǎn)有用化學品的方法，該方法包括將輸入鹽水流分離得到含有單價陰離子的第一鹽水流和含有高價陰離子的第二鹽水流；用第一雙極膜電滲析單元處理所述第一鹽水流的至少一部分得到第一酸溶液和第一堿溶液；以及從所述第二鹽水流的至少一部分中結晶出第二固體。在某些實施例中，在對該輸入鹽水流的分離中，大部分單價陰離子進入第一鹽水流，而大部分高價陰離子進入第二鹽水流。在某些實施例中，第一鹽水流基本不含高價陰離子，第二鹽水流基本不含單價陰離子。該分離可以由納濾或單價選擇性電滲析技術實現(xiàn)。

在某些實施例中，該第二固體能夠滿足工業(yè)級鹽的標準(例如GB/T6009-2014)，因此該第二固體能夠在某些工業(yè)過程中再利用，或出售。例如，該第二固體可以是工業(yè)級硫酸鈉。在某些實施例中，該第二固體可以經(jīng)某些當?shù)罔b定標準(例如GB5085.1-2007～GB5085.7-2007)鑒定后，認定為非危險廢物。為保證該第二固體為一種工業(yè)級鹽或非危險廢物，可以采用以下方法中的一種或多種：在所述分離前對該輸入鹽水流進行預處理以盡可能去除其中的有機物和其它雜質(zhì)(例如硬度礦物質(zhì)、重金屬離子、二氧化硅、氟離子)；盡可能充分分離輸入鹽水流中的單價陰離子和高價陰離子(例如通過納濾滲濾操作)；在結晶之前再次去除殘余有機物；以及在結晶過程中進行排污。

酸和堿是很多工業(yè)過程都需要用到的工業(yè)化學品。本實用新型實施例的方法進一步包括將第一酸溶液和/或第一堿溶液輸入至選自以下一種或多種的系統(tǒng)中進行利用：水處理系統(tǒng)，產(chǎn)生該輸入鹽水流的工業(yè)系統(tǒng)，以及冷卻塔系統(tǒng)。所產(chǎn)生的酸溶液和堿溶液可以用于調(diào)節(jié)pH值，或再生離子交換樹脂。

因為從鹽水中產(chǎn)生有用化學品的方法的很多細節(jié)已在前述系統(tǒng)實施例中進行過描述，在此不再進行重復。

本實用新型的實施例可通過參照一些非限制性示例來進行說明。下述示例意圖在于向本領域技術人員詳細闡述如何對權利要求中所述的材料和方法進行評估，其不應該被視作任何角度的對于本實用新型的限制。

示例1

在本示例中，將按照以下方法來處理一來自低溫煤氣化工廠產(chǎn)生的廢水。首先，依次按照以下方法來預處理該廢水：厭氧-好氧處理，生物接觸氧化，MBR，芬頓氧化，超濾膜過濾，反滲透濃縮，石灰軟化，以及離子交換軟化。第二，將離子交換軟化的出水(即納濾進水)輸入至納濾單元產(chǎn)生一納濾產(chǎn)水和一納濾濃水。其中，MBR進水、納濾進水、納濾產(chǎn)水和納濾濃水的水質(zhì)參數(shù)如表1中所示。

表1

將納濾產(chǎn)水用反滲透單元進行濃縮以得到反滲透濃水，該反滲透濃水的TDS范圍大約為4000-50000ppm，總有機碳(Total Dissolved Carbon,TOC)值大約為10-50ppm。然后將反滲透濃水輸入至雙極膜電滲析單元，流速大約為5-20cm/s，得到鹽酸溶液和氫氧化鈉溶液，其濃度大約為1mol/L～2mol/L。該雙極膜電滲析單元運行時的電流密度大約為30-100mA/cm²，能耗大約為1-5kwh/(kg酸或堿)。

將納濾濃水首先輸入至一填充有超高交聯(lián)大孔苯乙烯樹脂吸附劑的填充床柱中，流速大約為5床容積/小時(BV/h)，進行循環(huán)，然后得到吸附處理出水。收集40-70BV的吸附處理出水，得到水樣A和水樣B；收集200-220BV的吸附處理出水，得到水樣C。然后將吸附處理出水的三個水樣A、B、C輸入至基于臭氧的AOP系統(tǒng)中進行進一步去除有機物。在AOP系統(tǒng)中，使用40ppm的臭氧來處理吸附處理出水，對于水樣A、B、C，臭氧的通入時間分別為20分鐘、30分鐘和45分鐘。最后，將AOP系統(tǒng)的出水，水樣A、B、C，分別輸入至蒸發(fā)、結晶單元中進行熱法處理，結晶出三個固體樣品A、B、C，其品質(zhì)參數(shù)如表2中所示。表2中的數(shù)據(jù)表明固體樣品A、B、C主要成分為硫酸鈉，其質(zhì)量均能夠滿足中國的工業(yè)級硫酸鈉標準(GB/T 6009-2014)。

表2

本說明書用具體實施例來描述本實用新型，包括最佳模式，并且可以幫助任何熟悉本實用新型工藝的人進行實驗操作。這些操作包括使用任何裝置和系統(tǒng)并且使用任何具體化的方法。本實用新型的專利范圍由權利要求書來定義，并可能包括其它發(fā)生在本技術領域的例子。如果所述其它例子在結構上與權利要求書的書面語言沒有不同，或者它們有著與權利要求書描述的相當?shù)慕Y構，都被認為是在本實用新型的權利要求的范圍中。