一種高濃含鹽廢水的處理工藝及裝置製造方法
2023-07-20 10:16:16 1
一種高濃含鹽廢水的處理工藝及裝置製造方法
【專利摘要】本發明涉及一種高濃含鹽廢水的處理工藝及裝置，尤其適用於處理水質含鹽量0.5～3%、COD含量1000～10000mg/L、BC比<0.15，或含有Fe3+、Cu2+、Zn2+、Ni2+、Cr3+、Cr6+等重金屬離子的高濃含鹽廢水；本發明基於蝶管反滲透膜（DT）、電滲析（ED）及膜蒸餾（MD）等核心膜技術產品，打通了高濃廢水處理工藝鏈，形成獨有的DEM高濃含鹽廢水處理工藝及裝置，本發明不僅在穩定性，節能性，投資成本等方面完勝其他技術，使高濃含鹽廢水處理設備模塊化，簡易化，大大降低了企業的使用成本，而且還能保證廢水回用率在90%以上，為高濃含鹽廢水的處理開啟也一扇新的窗戶。
【專利說明】一種高濃含鹽廢水的處理工藝及裝置
【技術領域】
[0001] 本發明屬於廢水處理【技術領域】，具體地說是涉及一種高濃含鹽廢水的處理工藝及 裝直。
【背景技術】
[0002] 保護環境是中國長期穩定發展的根本利益和基本目標之一，實現可持續發展依然 是中國面臨的嚴峻挑戰。在國家的大力監督下，尤其是排汙費上調，環境保護稅立法等措施 的實施下，企業的環境保護意識相對提高，目前對普通廢水的處理都有可行的合理方法，但 是在某些特殊工藝鏈，產生的高濃含鹽廢水，因為其處理成本和外運成本相對偏高，很多企 業仍然採用亂排或混排等方法，嚴重汙染了生態水體。
[0003] 商濃含鹽廢水是指具有池度商、鹽分商、有機物含量商、生物毒性大、可生化性差、 環境危害大的廢水。常規的生化技術及超濾反滲透膜技術等處理工藝無法適用，無法達到 達標排放、減量化甚至零排放處理的目的。目前，對於高濃含鹽廢水常用的處理方法只有閃 蒸、多效蒸發或者危廢外運，但是前面兩者能耗相對偏高，而後者因為外運水量大導致運輸 成本增大，一般企業都無法承受。
【發明內容】
[0004] 為了克服現有技術存在的不足，本發明提供了一種穩定性好、節能性優、投資成本 低的高濃含鹽廢水的處理工藝及裝置。
[0005] -種高濃含鹽廢水的處理工藝，包括下述步驟： (1) 廢水進行預處理，使水質中SS含量〈10mg/L，Ca2+、Mg2+總含量<3mg/L ; (2) 預處理後的廢水經過第一管道混合器，調節pH為7?9,進水溫度控制為< 35°C ; (3) 調節pH後的廢水經高壓泵增壓後通過蝶管反滲透膜元件進行處理，高壓泵控制進 水壓力為2. 5?8MPa ; (4) 蝶管反滲透膜元件進行處理後，淡水進入第一水槽收集回用，濃水進入電滲析元件 中進行進一步處理； (5) 電滲析元件處理後的淡水回到高壓泵前循環，濃水用第二水槽中轉； (6) 第二水槽中的濃水用離心泵段間增壓後，先經過第二管道混合器，並加入阻垢劑， 然後用換熱器補熱，最後用加熱器加熱，保證進水溫度在60?80°C ; (7) 在保證進水溫度條件下，濃水進入膜蒸餾元件進行處理，膜蒸餾的淡水蒸汽通過真 空泵經換熱器抽入第一水槽後冷凝回用； (8) -部分膜蒸餾的濃水進入結晶器內降溫結晶，結晶器中定時加入純晶型雪花狀硫 酸鈉晶種，另一部分膜蒸餾的濃水使用循環泵強制循環，直至膜蒸餾溶液過飽和而不結晶； 其中75?90%水量回第二管道混合器，10?25%水量進入結晶器；具體循環比根據實際廢 水濃度及成分而定； (9) 結晶母液從結晶器上部溢流口溢流，含水結晶鹽從結晶器底部排出； (10)溢流結晶母液與含水結晶鹽收集後外運進行危廢處理。
[0006] 作為優選，步驟（6)中，離心泵段間增壓控制進水壓力為0· 1?0· 2MPa，補熱熱源 為膜蒸餾淡水蒸汽，加熱熱源可選用飽和蒸汽或導熱油，所述阻垢劑由六偏磷酸鈉、羥基乙 叉二膦酸鈉、巰基苯並噻唑、聚丙烯酸鈉中的一種或者幾種與氫氧化鈉水溶液混合後得到， 所述阻垢劑pH為8?9。
[0007] 作為優選，所述阻垢劑由下述質量分數的組分組成：六偏磷酸鈉1?10%、羥基乙 叉二膦酸鈉10?15%、巰基苯並噻唑0?2%、聚丙烯酸鈉2?10%、餘量為氫氧化鈉水溶液。
[0008] 作為優選，所述蝶管反滲透膜元件為蝶管式圓盤結構，圓盤數量為40片或其倍 數，蝶管反滲透膜元件的淡水回用率控制在60?80%。單根膜元件根據原水濃度情況處理 水量為1. 5?3噸/天，膜元件根據處理水量模塊化組合，最大操作壓力為8 MPa，水回收率 為60?80%。
[0009] 作為優選，所述電滲析元件採用均相膜，寬流道設計，倒極運行，運行流速為0. 2m/ s，運行壓力為0. 1?0. 2Mpa，運行電流根據含鹽量調整，低於極限電流，電滲析元件的淡水 回用率控制在40?60%。
[0010] 作為優選，所述換熱器為逆流板式換熱器。
[0011] 作為優選，膜蒸餾元件中的膜選用聚醚醚酮（PEEK)或聚四氟乙烯（PTFE)中空纖 維疏水膜，其膜絲採用列管分布，運行壓力〇. 1?〇. 2MPa。單根14英寸膜元件根據原水溫 度和雜質種類處理水量2?3噸/天。
[0012] 作為優選，結晶鹽含水率為20?30%。每次開啟需加入合適晶種。
[0013] 一種高濃含鹽廢水的處理裝置，所述裝置包括順次設置並連通的預處理水箱、第 一管道混合器、蝶管反滲透膜元件、電滲析元件、第二管道混合器、換熱器、加熱器、膜蒸餾 元件、結晶器，所述第一管道混合器通過高壓泵與蝶管反滲透膜元件相連通，蝶管反滲透膜 元件與電滲析元件相連通，所述蝶管反滲透膜元件還與第一水槽相連通，電滲析元件通過 管道與高壓泵前的管道相連通；所述電滲析元件與第二管道混合器之間設有第二水槽，所 述第二水槽通過離心泵與第二管道混合器相連通；所述膜蒸餾元件一側設有蒸汽出口，膜 蒸餾元件底部設有出水口，所述蒸汽出口通過真空泵依次與換熱器、第一水槽相連通，出水 口通過循環泵分別與結晶器、第二管道混合器相連通；所述結晶器上部設有溢流口，結晶器 頂部設有晶種投入口，結晶器底部設有含水晶體排出口。
[0014] 作為優選，所述膜蒸餾元件一側設有兩個蒸汽出口，其中一個蒸汽出口設置在膜 蒸餾元件的上部，另一個蒸汽出口設置在膜蒸餾元件的下部。
[0015] 本發明尤其適用於處理水質含鹽量0· 5?3%、COD含量1000?10000mg/L、BC比 〈0. 15，或含有Fe3+、Cu2+、Zn2+、Ni2+、Cr 3+、Cr6+等重金屬離子的高濃含鹽廢水。本發明不僅能 降低高濃含鹽廢水的處理成本，而且還能保證廢水回用率在90%以上。
[0016] 本發明以先進技術創造更經濟的資源循環利用為指導思想，基於蝶管反滲透膜 (DT)、電滲析（ED)及膜蒸餾（MD)等核心膜技術產品，打通了高濃廢水處理工藝鏈，形成獨 有的DEM高濃含鹽廢水處理工藝及裝置。該處理工藝在穩定性，節能性，投資成本等方面完 勝其他技術，使高濃含鹽廢水處理設備模塊化，簡易化，大大降低了企業的使用成本，為高 濃含鹽廢水的處理開啟也一扇新的窗戶。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0017] 圖1是本發明高濃含鹽廢水處理裝置的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0018] 下面結合附圖和具體實施例對本發明作進一步說明，但本發明的保護範圍並不限 於此。
[0019] 實施例1 參照圖1，一種高濃含鹽廢水的處理工藝，包括下述步驟： (1)高濃廢水原水經過砂濾、精密過濾、管式超濾、軟化等預處理工藝後，使水質中SS 含量〈10mg/L，Ca2+、Mg2+總含量<3mg/L，合格預處理廢水存放於預處理水箱1中； (2 )預處理後的廢水經過第一管道混合器2，調節pH為8，進水溫度控制為< 35 °C ; (3) 調節pH後的廢水經高壓泵3增壓後通過蝶管反滲透膜元件（DT) 4進行第一步處 理，高壓泵控制進水壓力為5MPa ; (4) 蝶管反滲透膜元件4進行處理後，所得淡水進入第一水槽13收集回用，濃水進入電 滲析元件（ED) 5中進行進一步處理；控制蝶管反滲透膜（DT)元件4的淡水回用率在70% ; (5) DT濃水在電滲析（ED)元件5中發生離子遷移，因電滲析（ED)只能去除鹽分，而不 能去除C0D，因此ED淡水需回到高壓泵3前循環，去除ED淡水中的COD ;電滲析元件處理後 的淡水回到高壓泵3前循環，ED濃水用第二水槽6中轉；控制電滲析（ED)元件4的淡水回 用率在50% ; (6) 第二水槽6中的濃水用離心泵7段間增壓，控制進水壓力在0. 2MPa，ED濃水先經過 第二管道8混合器，並定時加入特定阻垢劑，然後用換熱器9補熱，最後用加熱器10加熱， 保證進水溫度在70°C ;其中，所述特定阻垢劑由下述質量分數的組分組成：六偏磷酸鈉5%、 羥基乙叉二膦酸鈉13%、巰基苯並噻唑1%、聚丙烯酸鈉6%、餘量為氫氧化鈉水溶液，阻垢劑 PH為9 ;所述補熱熱源為膜蒸餾（MD)淡水蒸汽，加熱熱源可選用飽和蒸汽或導熱油等，所述 換熱器為逆流板式換熱器； (7) 在保證進水溫度條件下，ED濃水進入膜蒸餾（MD)元件11進行處理，膜蒸餾的淡水 蒸汽通過真空泵12抽送，蒸汽先通過換熱器9,作為ED濃水的熱源，然後進入第一水槽13 冷凝收集回用； (S)MD濃水使用循環泵14強制循環，直至膜蒸餾（MD)溶液過飽和而不結晶；其中80% 水量回第二管道混合器8之後，20%水量進入結晶器15 ;MD濃水在結晶器15內降溫結晶， 結晶器中定時加入純晶型雪花狀硫酸鈉晶種，保證晶體均勻，結晶母液在結晶器內成階梯 降溫，結晶器排料順暢，不易堵； (9) 結晶母液定時從結晶器上部的溢流口 19溢流，含水結晶鹽從結晶器底部的含水晶 體排出口 20定時排出，含水結晶鹽含水率為25% ; (10) 溢流結晶母液與含水結晶鹽收集後外運進行危廢處理。
[0020] 其中，所述蝶管反滲透膜元件為蝶管式圓盤結構，圓盤數量為40片。單根膜元件 根據原水濃度情況處理水量為2. 5噸/天，膜元件根據處理水量模塊化組合，最大操作壓力 為8 MPa，水回收率為70%。
[0021] 所述電滲析元件採用均相膜，寬流道設計，倒極運行，運行流速0. 2m/s，運行壓力 0. 2MPa，運行電流根據含鹽量調整，低於極限電流，水回收率為50%。
[0022] 所述膜蒸餾元件中的膜選用聚醚醚酮（PEEK)或聚四氟乙烯（PTFE)中空纖維疏水 膜，其膜絲採用列管分布，運行壓力〇. 2MPa，單根14英寸膜元件根據原水溫度和雜質種類 處理水量2?3噸/天。
[0023] 由於採用了獨有的DEM高濃廢水處理技術，大大的提高了高濃含鹽廢水的處理 量，單臺設備回用率可達90%以上；同時由於採用了節能工藝，能耗遠遠低於閃蒸或多效蒸 發技術。
[0024] 以蝶管反滲透膜（DT)為例，1噸水處理能耗為7?8°電； 以電滲析（ED)為例，1噸水處理能耗為5?10°電； 以膜蒸餾（MD)為例，1噸水處理能耗為20?30°電； 以獨有的DEM高濃廢水處理技術處理一噸水為例，每個工藝段按最低處理能力計算， 最大能耗=(1*8+0. 4*10+0. 24*30) =19.2° ;以多效蒸發中五效蒸發為例，處理一噸水，需 耗電168度。因此，DEM高濃廢水處理技術具有非常優異的降能優勢。
[0025] 實施例2 參照圖1，一種高濃含鹽廢水的處理裝置，所述裝置包括順次設置並連通的預處理水箱 1、 第一管道混合器2、蝶管反滲透膜元件4、電滲析元件5、第二管道混合器8、換熱器9、加熱 器10、膜蒸餾元件11、結晶器15,所述第一管道混合器2通過高壓泵3與蝶管反滲透膜元件 4相連通,蝶管反滲透膜元件4與電滲析元件5相連通,所述蝶管反滲透膜元件4還與第一 水槽13相連通，電滲析元件5通過管道與高壓泵3前的管道相連通；所述電滲析元件5與 第二管道混合器8之間設有第二水槽6,所述第二水槽6通過離心泵7與第二管道混合器8 相連通；所述膜蒸餾元件11 一側設有蒸汽出口 17,膜蒸餾元件11底部設有出水口 18,所述 蒸汽出口 17通過真空泵12依次與換熱器9、第一水槽13相連通，出水口 18通過循環泵14 分別與結晶器15、第二管道混合器8相連通；所述結晶器15上部設有溢流口 19,結晶器頂 部設有晶種投入口 16,結晶器底部設有含水晶體排出口 20。
[0026] 所述膜蒸餾元件11 一側設有兩個蒸汽出口 17,其中一個蒸汽出口設置在膜蒸餾 元件的上部，另一個蒸汽出口設置在膜蒸餾元件的下部。
[0027] 所述換熱器為逆流板式換熱器，所述蝶管反滲透膜元件為蝶管式圓盤結構，圓盤 數量為40片或其倍數，所述膜蒸餾元件中的膜選用聚醚醚酮或聚四氟乙烯中空纖維疏水 膜，其膜絲採用列管分布。
[0028] 實施例3 DEM高濃廢水處理技術用於處理某化工廢水，其處理結果如表1所示： 表1
【權利要求】
1. 一種高濃含鹽廢水的處理工藝，其特徵在於包括下述步驟： (1) 廢水進行預處理，使水質中SS含量〈10 mg/L，Ca2+、Mg2+總含量<3mg/L ; (2) 預處理後的廢水經過第一管道混合器，調節pH為7?9,進水溫度控制為< 35°C ; (3) 調節pH後的廢水經高壓泵增壓後通過蝶管反滲透膜元件進行處理，高壓泵控制進 水壓力為2. 5?8MPa ; (4) 蝶管反滲透膜元件進行處理後，淡水進入第一水槽收集回用，濃水進入電滲析元件 中進行進一步處理； (5) 電滲析元件處理後的淡水回到高壓泵前循環，濃水用第二水槽中轉； (6) 第二水槽中的濃水用離心泵段間增壓後，先經過第二管道混合器，並加入阻垢劑， 然後用換熱器補熱，最後用加熱器加熱，保證進水溫度在60?80°C ; (7) 在保證進水溫度條件下，濃水進入膜蒸餾元件進行處理，膜蒸餾的淡水蒸汽通過真 空泵經換熱器抽入第二水槽後冷凝回用； (8) -部分膜蒸餾的濃水進入結晶器內降溫結晶，結晶器中定時加入純晶型雪花狀硫 酸鈉晶種，另一部分膜蒸餾的濃水使用循環泵強制循環，直至膜蒸餾溶液過飽和而不結晶； 其中75?90%水量回第二管道混合器，10?25%水量進入結晶器； (9) 結晶母液從結晶器上部溢流口溢流，含水結晶鹽從結晶器底部排出； (10) 溢流結晶母液與含水結晶鹽收集後外運進行危廢處理。
2. 根據權利要求1所述的高濃含鹽廢水的處理工藝，其特徵在於：步驟（6)中，離心泵 段間增壓控制進水壓力為0. 1?0. 2MPa，補熱熱源為膜蒸餾淡水蒸汽，加熱熱源可選用飽 和蒸汽或導熱油，所述阻垢劑由六偏磷酸鈉、羥基乙叉二膦酸鈉、巰基苯並噻唑、聚丙烯酸 鈉中的一種或者幾種與氫氧化鈉水溶液混合後得到，所述阻垢劑pH為8?9。
3. 根據權利要求2所述的高濃含鹽廢水的處理工藝，其特徵在於：所述阻垢劑由下述 質量分數的組分組成：六偏磷酸鈉1?10%、羥基乙叉二膦酸鈉10?15%、巰基苯並噻唑0? 2%、聚丙烯酸鈉2?10%、餘量為氫氧化鈉水溶液。
4. 根據權利要求1所述的高濃含鹽廢水的處理工藝，其特徵在於：所述蝶管反滲透膜 元件為蝶管式圓盤結構，圓盤數量為40片或其倍數，蝶管反滲透膜元件的淡水回用率控制 在60?80%。
5. 根據權利要求1所述的高濃含鹽廢水的處理工藝，其特徵在於：所述電滲析元件採 用均相膜，寬流道設計，倒極運行，運行流速為〇. 2m/s，運行壓力為0. 1?0. 2Mpa，電滲析元 件的淡水回用率控制在40?60%。
6. 根據權利要求1所述的高濃含鹽廢水的處理工藝，其特徵在於：所述換熱器為逆流 板式換熱器。
7. 根據權利要求1所述的高濃含鹽廢水的處理工藝，其特徵在於：膜蒸餾元件中的 膜選用聚醚醚酮或聚四氟乙烯中空纖維疏水膜，其膜絲採用列管分布，運行壓力〇. 1? 0.2MPa〇
8. 根據權利要求1所述的高濃含鹽廢水的處理工藝，其特徵在於：結晶鹽含水率為 20 ?30%。
9. 一種高濃含鹽廢水的處理裝置，其特徵在於：所述裝置包括順次設置並連通的預處 理水箱、第一管道混合器、蝶管反滲透膜元件、電滲析元件、第二管道混合器、換熱器、加熱 器、膜蒸餾元件、結晶器，所述第一管道混合器通過高壓泵與蝶管反滲透膜元件相連通，蝶 管反滲透膜元件與電滲析元件相連通，所述蝶管反滲透膜元件還與第一水槽相連通，電滲 析元件通過管道與高壓泵前的管道相連通；所述電滲析元件與第二管道混合器之間設有第 二水槽，所述第二水槽通過離心泵與第二管道混合器相連通；所述膜蒸餾元件一側設有蒸 汽出口，膜蒸餾元件底部設有出水口，所述蒸汽出口通過真空泵依次與換熱器、第一水槽相 連通，出水口通過循環泵分別與結晶器、第二管道混合器相連通；所述結晶器上部設有溢流 口，結晶器頂部設有晶種投入口，結晶器底部設有含水晶體排出口。
10.根據權利要求9所述的高濃含鹽廢水的處理裝置，其特徵在於：所述膜蒸餾元件一 側設有兩個蒸汽出口，其中一個蒸汽出口設置在膜蒸餾元件的上部，另一個蒸汽出口設置 在膜蒸餾元件的下部。
【文檔編號】C02F9/10GK104445786SQ201410768841
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年12月15日 優先權日:2014年12月15日
【發明者】朱欣峰, 張亮平 申請人:寧波摩爾森膜環保科技有限公司