全鹼短流程節能高含鹽工業廢水的處理方法與流程
2023-08-11 07:39:51
本發明涉及一種全鹼短流程節能高含鹽工業廢水的處理方法，屬於廢水處理領域。
背景技術：
工業廢水鹽含量較高，硬度較高，例如黃原膠濃鹽水的TDS約8062-12000mg/L，總硬約2260-3500mg/L，COD約300-600mg/L。目前常規鹽濃縮方法有化學除硬+HERO工藝及化學除硬+超濾+反滲透+濃水反滲透工藝，兩種工藝都存在除硬不徹底，酸鹼來回調節，流程長等問題。並且後者由於雙膜法的裝置回收率較低，一般為54-67.5％，所以大量的濃水要處理，增加了後續的設備投資和運行費用。
CN201420228002.1、CN201410187662.4分別公開了採用超濾和反滲透、離子交換的裝置進行水質回用和「零排」。經過這些裝置處理後，濃水量較大，工藝流程較長。CN201210404170.7公開了採用粗過濾、雙膜、多效蒸髮結晶進行零排放，這些設備雖然能夠實現零排放，但也存在雙膜法裝置回收率低，蒸發器投資規模大，運行費用高等問題。
CN200810225941.X公開了採用加鹼調pH值10-11，去除鈣鎂離子，沉澱分離後進入納濾去除鈣鎂硬度，出水加次氯酸鈉殺菌，然後加酸調pH值到6-8，進反滲透和蒸髮結晶。該工藝解決了流程長的問題，但只加鹼，不能去除水中的非碳酸鹽硬度和矽，另外水中COD較高，直接進納濾會對造成膜的矽和COD的汙堵，並且該工藝還需要加酸調節成中性，運行費用較高。
工業高鹽廢水的處理的主要困難在於：其一、化學絮凝沉澱除硬不徹底，並且沒有除矽，COD較高，造成膜的汙堵和回收率低；其二、工藝流程較長，需要酸鹼來回調節pH的加藥系統，RO、濃水RO、HTRO、DTRO以及高級氧化去除COD等工藝段，造成運行費用和投資較高。其三、目前蒸髮結晶設備的操作溫度高，蒸汽消耗量大，是整個廢水零排放運行費用高的主要原因。
技術實現要素：
本發明目的在於提供一種全鹼短流程節能高含鹽工業廢水的處理方法，具有流程短、設備投資少、回收率高、節能環保等特點。
本發明所述的一種全鹼短流程節能高含鹽工業廢水的處理方法，包括以下步驟：
(1)首先向高含鹽工業廢水加入石灰、純鹼、除矽劑、無機高分子絮凝劑和有機高分子絮凝劑，調PH＝9-10.8，對高含鹽工業廢水進行化學絮凝沉澱處理，然後進入管式微濾膜深度過濾，起到除硬、除矽及除COD的作用；
(2)步驟(1)處理的廢水在鹼性條件下進入倒向反滲透系統進行處理，倒向反滲透系統採用一級二段設置，回收率為85-90％，倒向反滲透系統中倒向反滲透膜在運行過程中能夠切換水流進水方向，使膜殼內部結垢趨勢較重的濃水側變為進水側，得倒向反滲透濃水和倒向反滲透產水，倒向反滲透摻水產水進入倒向反滲透系統產水箱回用；
(3)步驟(2)的倒向反滲濃水進入同步蒸髮結晶系統進行同步蒸發和結晶處理，處理所得冷凝清水進入步驟(2)中倒向反滲透系統產水箱，所得結晶鹽經固液分離後脫水運出。
所述高含鹽工業廢水的含鹽量為8062-12000mg/L，總硬度為2260-3500mg/L。
步驟(1)處理後的出水硬度小於150mg/L。
除矽劑為氧化鎂、氯化鎂中的一種；有機高分子絮凝劑為PAM；無機高分子絮凝劑為聚合氯化鐵、聚合氯化鋁中一種。
石灰用量為400-600mg/L，純鹼用量為980-1300mg/L，除矽劑用量為88-125mg/L,無機高分子絮凝劑用量為20-25mg/L，有機高分子絮凝劑用量為0.5-1mg/L。
步驟(2)中倒向反滲透系統進水PH＝9-10.5。
步驟(3)整個同步蒸髮結晶過程工作溫度為50-60℃，工作壓力為常壓。
步驟(3)中脫水後結晶鹽的含水率為10-15％。
本發明在實施時，高含鹽工業廢水化學絮凝沉澱和管式微濾膜處理後經增壓泵進入保安過濾器，再經高壓泵送入倒向反滲透系統，倒向反滲透系統與普通的反滲透系統的工藝不同點在於來水管分別和倒向反滲透系統外殼的進水口和濃水口相連，運行過程中通過膜殼的進水口和濃水口氣動的閥門切換來改變切換水流進水方向，使膜殼內部結垢趨勢較重的濃水側變為進水側，汙染物通過水流作用衝洗出來，恢復反滲透膜系統功能，從而降低濃差極化的程度，從而使得結垢趨勢得到緩解，結垢時間得以延長，而產生的清水還是由產水中心管的出水口排出；所以在應用於濃鹽水等較高處理難度廢水時，倒向流反滲透工藝可以達到更高的系統回收率。
經倒向反滲透系統處理的廢水進入同步蒸髮結晶系統，包括闊蒸發室和冷凝室，同步蒸發和結晶，無需設置單獨的結晶系統。廢水與蒸發器循環水混合加熱到後，通過廢水布水系統形成均勻小水滴均勻地分布在蒸發器上部，與來自冷凝器的溼冷空氣逆流接觸後，空氣被加熱成溼熱飽和空氣，廢水得到濃縮；溼熱空氣在風機作用下進入冷凝器，變成溼冷空氣並析出冷凝水；溼冷空氣在風力作用下進入蒸發器循環利用；整個同步蒸髮結晶過程在50-60℃低溫常壓下工作，冷凝所得清水送入倒向反滲透產水箱；蒸發濃縮液中的鹽在蒸發器底部結晶，結晶物通過固液分離泵提升進入旋液分離器，進行固液分離後液體回到蒸發室底部，再經離心脫水機繼續脫水，然後外運。
本發明與現有技術相比，具有以下有益效果。
(1)整個過程在鹼性條件下運行，減少了酸鹼來回調節的步驟，縮短了流程，減少了運行費用，同時，倒向反滲透系統在鹼性條件下運行，減少了COD、有機物、油、矽對膜的汙堵和結垢傾向；
(2)經化學絮凝沉澱處理和管式微濾膜的深度過濾後，能夠起到除硬、除矽、除COD的作用，同時在倒向反滲透系統能夠消除結垢傾向的作用下，倒向反滲透系統的回收率能達到85-90％，回收率高；
(3)同步蒸髮結晶系統是包括蒸發室和冷凝室，無需設置單獨的結晶系統，設備投資少,並且操作溫度在50-60℃之間，工作壓力為常壓，減少了蒸汽的耗量，降低了運行費用。
具體實施方式
下面結合實施例對本發明做進一步說明。
實施例1
(1)高含鹽廢水TDS為12000mg/L，總硬度為3280mg/L，首先經由化學絮凝沉澱處理，加入石灰520mg/L，純鹼1300mg/L，氧化鎂125mg/L，聚合氯化鐵25mg/L，PAM投加量0.5mg/L，pH＝10.5，處理後進入管式微濾膜深度過濾，出水經增壓泵進入保安過濾器；
(2)步驟(1)處理後的廢水pH為10.2，再經高壓泵送入倒向反滲透系統，倒向反滲透為一級二段設置，回收率85％，得倒向反滲透系統的產水和倒向反滲透濃水，倒向反滲透摻水產水進入倒向反滲透系統產水箱回用；
(3)步驟2的倒向反滲透濃水進入同步蒸髮結晶系統，工作溫度60℃，常壓，經固液分離脫水得含水率11％的鹽。
本實施例1不同處理階段的水質分析數據如表1所示。
表1不同處理階段的水質數據
實施例2
(1)高含鹽廢水TDS為8062mg/L，總硬度為2260mg/L，首先經由化學絮凝沉澱處理，加入石灰400mg/L，純鹼1070mg/L，氯化鎂89mg/L，聚合氯化鋁20mg/L，PAM投加量0.5mg/L，pH＝9.5，處理後進入管式微濾膜深度過濾，出水經增壓泵進入保安過濾器；
(2)步驟(1)處理後的廢水pH為9，再經高壓泵送入倒向反滲透系統，倒向反滲透為一級二段設置，回收率90％，得倒向反滲透系統的產水和倒向反滲透濃水，倒向反滲透摻水產水進入倒向反滲透系統產水箱回用；
(3)步驟2的倒向反滲透濃水進入同步蒸髮結晶系統，工作溫度54℃，常壓，經固液分離脫水得含水率12％的鹽。
本實施例2不同處理階段的水質分析數據如表2所示。
表2不同處理階段的水質數據
實施例3
(1)高含鹽廢水TDS為11062mg/L，總硬度為3325mg/L，首先經由化學絮凝沉澱處理，加入石灰600mg/L，純鹼1210mg/L，氧化鎂88mg/L，聚合氯化鐵25mg/L，PAM投加量1mg/L，pH＝10.8，處理後進入管式微濾膜深度過濾，出水經增壓泵進入保安過濾器；
(2)步驟(1)處理後的廢水pH為10.5，再經高壓泵送入倒向反滲透系統，倒向反滲透為一級二段設置，回收率86％，得倒向反滲透系統的產水和倒向反滲透濃水，倒向反滲透摻水產水進入倒向反滲透系統產水箱回用；
(3)步驟2的倒向反滲透濃水進入同步蒸髮結晶系統，工作溫度56℃，常壓，經固液分離脫水得含水率10％的鹽。
本實施例3不同處理階段的水質分析數據如表3所示。
表3不同處理階段的水質數據
實施例4
(1)高含鹽廢水TDS為9520mg/L，總硬度為3500mg/L，首先經由化學絮凝沉澱處理，加入石灰430mg/L，純鹼980mg/L，氧化鎂90mg/L，聚合氯化鐵22mg/L，PAM投加量1mg/L，pH＝10.3，處理後進入管式微濾膜深度過濾，出水經增壓泵進入保安過濾器；
(2)步驟(1)處理後的廢水pH為9.8，再經高壓泵送入倒向反滲透系統，倒向反滲透為一級二段設置，回收率87％，得倒向反滲透系統的產水和倒向反滲透濃水，倒向反滲透摻水產水進入倒向反滲透系統產水箱回用；
(3)步驟2的倒向反滲透濃水進入同步蒸髮結晶系統，工作溫度50℃，常壓，經固液分離脫水得含水率15％的鹽。
本實施例4不同處理階段的水質分析數據如表4所示。
表4不同處理階段的水質數據
本發明的保護範圍不僅僅局限於上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本發明的原理，在不脫離本發明精神和範圍的前提下，本發明工藝還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本發明範圍內。