申请日2019.08.28
公开(公告)日2019.11.05
IPC分类号C02F9/04; C02F1/44; B01D53/78
摘要
本发明为一种耦合烟气净化处理的含盐废水处理系统及处理方法，公开了一种低能耗的高含盐废水处理方法及处理系统，将具有较高的渗透压的烟气净化液作为汲取液，废水中的水由于渗透压差自发流动至汲取液侧，盐及污染物被正渗透膜截留，实现废水浓缩，废水浓缩至设定浓度后进入后端浓水处理装置;同时汲取液被稀释至设定浓度后作为烟气净化吸收剂送至烟气净化吸收装置，稀释后的汲取液不再通过浓缩回收再生，而是直接作为吸收液利用;与传统回收汲取液相比，能耗大大降低，同时汲取液吸收废水中的水用于烟气净化，减少了烟气净化吸收装置的补充水量，避免高能耗再生过程。本发明可同时实现含盐废水的低能耗处理和烟气净化吸收装置补水的技术方案，具有明显的经济性及可操作性。
权利要求书
1.一种耦合烟气净化处理的含盐废水处理系统，其特征在于，包括原水池(4)和烟气净化液储罐(8)，所述原水池(4)通过管道连接至正渗透膜组件(6)的进料液侧，所述烟气净化液储罐(8)的出口连接汲取液池(10)，所述汲取液池(10)的出口通过管道连接至正渗透膜组件(6)的汲取液入口;所述正渗透膜组件(6)的汲取液出口连接至烟气净化吸收装置。
2.根据权利要求1所述的一种耦合烟气净化处理的含盐废水处理系统，其特征在于，所述原水池(4)的入口处连接有预处理系统，所述预处理系统包括混凝罐(1)和过滤器(3)，混凝罐(1)、过滤器(3)以及原水池(4)依次连接。
3.根据权利要求1所述的一种耦合烟气净化处理的含盐废水处理系统，其特征在于，所述正渗透膜组件(6)的汲取液侧的汲取液出口与汲取液池(10)的入口通过管道连接，所述管道上设置有汲取液循环阀门(12)。
4.一种基于权利要求1所述的耦合烟气净化处理的含盐废水处理系统的含盐废水处理方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1、以烟气净化吸收剂作为正渗透汲取液;对含盐废水进行预处理后作为进料液泵送至正渗透膜组件(6)的进料液侧;
步骤2、在汲取液高渗透压作用下，正渗透膜组件(6)进料液侧中的H2O自发进入到正渗透膜组件汲取液侧，汲取液被稀释的同时进料液被浓缩;
步骤3、当汲取液被稀释到设定浓度时，将稀释后的汲取液泵入至烟气净化吸收装置中，作为吸收液用于烟气净化;当进料液中的TDS被浓缩至设定浓度时，泵入至浓水处理装置。
5.根据权利要求4所述一种耦合烟气净化处理的含盐废水处理方法，其特征在于，所述步骤1中，烟气净化吸收剂包括湿法脱硫吸收剂、湿法脱硝吸收剂以及二氧化碳吸收剂;所述湿法脱硫吸收剂为液氨、柠檬酸盐或氢氧化钠，所述湿法脱硝吸收剂为液氨、亚硫酸钠或尿素，所述二氧化碳吸收剂为乙醇胺、甲基二乙醇胺或三乙醇胺。
6.根据权利要求4所述的一种耦合烟气净化处理的含盐废水处理方法，其特征在于，所述步骤3中，所述的烟气净化吸收装置为湿法脱硫装置、湿法脱硝装置和/或湿法脱碳装置。
7.根据权利要求4所述的一种耦合烟气净化处理的含盐废水处理方法，其特征在于，所述步骤1中，对含盐废水预处理包括混凝沉淀和过滤。
8.根据权利要求4所述的一种耦合烟气净化处理的含盐废水处理方法，其特征在于，所述步骤2中，正渗透过程的操作条件为：500mg/L≤进料液的总溶解性固体≤150000mg/L。
9.根据权利要求4所述的一种耦合烟气净化处理的含盐废水处理方法，其特征在于，所述步骤3中，当汲取液稀释到烟气净化时的烟气吸收剂浓度时，将汲取液泵入至烟气净化吸收装置;否则，汲取液进入汲取液池(10)继续循环。
10.根据权利要求4所述的一种耦合烟气净化处理的含盐废水处理方法，其特征在于，所述步骤3中，进料液浓缩后泵入至后段浓水处理装置，浓缩后进料液的TDS不超过300000mg/L。
说明书
一种耦合烟气净化处理的含盐废水处理系统及处理方法
技术领域
本发明属于废水处理技术领域，具体涉及一种耦合烟气净化处理的含盐废水处理系统及处理方法。
背景技术
含盐废水产生途径广泛，水量逐年增加，在化工废水总的排放量中占较大比重。因排放量大、水质复杂的特点，一直是公认的高难度处理废水。此类废水中除了含有有机污染物外，还含有大量的无机盐，如Cl-、SO42-、Na+、Ca2+等离子，代表性废水包括矿井水、煤气洗涤废水、除盐水系统排水、回用水系统外排浓水、页岩气和煤层气开采废水、制药废水、印染废水和油田废水等。含盐废水若直接排入水体，会影响水生生物、生活用水和工农业用水，造成不同程度的危害。目前含盐废水处理的方法主要有反渗透、多效蒸发结晶、机械热压缩、电渗析及上述各类方法的组合。目前，处理含盐废水应用最广泛的方法是反渗透，但其浓缩倍率有限，处理时存在膜污染严重、外加高压能耗高等问题;多效蒸发结晶、机械蒸发结晶等方法属于热分离法，存在设备投资和处理成本高等问题;电渗析存在除盐率不高，脱盐效率低等问题。
正渗透(Forward Osmosis)是一种依靠渗透压驱动的膜分离过程，水自发地通过正渗透膜从较高水化学势侧(低渗透压侧)扩散至低水化学势侧(高渗透压侧)，不需外加压力。利用正渗透技术处理废水，废水中的盐和其他污染物被正渗透膜截留，水进入到汲取液(高渗透压)侧废水被浓缩，同时汲取液被稀释。正渗透技术膜分离过程不需外加高压，能耗小，对膜材料强度要求低，不易发生膜污染，膜寿命长。此外相对反渗透，对预处理要求也比较低。
正渗透技术目前还没有大规模使用，其中一个比较主要的限制原因是汲取液浓缩再生能耗高。目前已经工业化应用的汲取液是由NH3和CO2反应溶于水制备的具有高渗透压的碳铵溶液，其加热至60℃会分解生成NH3和CO2，从而实现再生。但加热能耗高，另外氨溶于水会影响产水水质。公开号为CN104803448A的专利文件中公开的“高盐度有机物浓度废水的正渗透处理方法”采用多效蒸发技术对稀释后的驱动液进行浓缩，该浓缩过程会消耗蒸汽，成本势必不低。公开号为CN106422780的专利文件中公开的“一种可连续操作的循环式正渗透高盐有机废水处理系统”采用反渗透技术对汲取液进行浓缩处理，但反渗透浓缩倍率有限，经过浓缩后的汲取液浓度不会特别高，要维持正渗透系统水自发流动，待处理废水的渗透压需小于汲取液，因此该方法不适合处理含盐量高的浓水。正渗透膜分离过程有优势，但汲取液浓缩再生能耗高，在应用正渗透技术对含盐废水进行处理时，需选择合适的汲取液，开发低能耗的再生方式或直接利用稀释后的汲取液是需要重点解决的问题。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供了一种耦合烟气净化处理的含盐废水处理系统及处理方法，可同时实现含盐废水的低能耗处理和烟气净化系统补水。
为达到上述目的，本发明所述一种耦合烟气净化处理的含盐废水处理系统，包括原水池和烟气净化液储罐，原水池通过管道连接至正渗透膜组件的进料液侧，烟气净化液储罐的出口连接汲取液池，汲取液池的出口通过管道连接至正渗透膜组件的汲取液侧的汲取液入口。
进一步的，原水池的入口处连接有预处理系统，预处理系统包括混凝罐和过滤器，混凝罐、过滤器以及原水池依次连接。
进一步的，正渗透膜组件的汲取液侧的汲取液出口与汲取液池的入口通过管道连接，管道上设置有汲取液循环阀门。
一种基于上述的耦合烟气净化处理的含盐废水处理系统的含盐废水处理方法，包括以下步骤：
步骤1、以烟气净化吸收剂作为正渗透汲取液;对含盐废水进行预处理后作为进料液泵送至正渗透膜组件的进料液侧;
步骤2、在汲取液高渗透压作用下，正渗透膜组件进料液侧中的H2O自发进入到正渗透膜组件汲取液侧，汲取液被稀释的同时进料液被浓缩;
步骤3、当汲取液被稀释到设定浓度时，将稀释后的汲取液泵入至烟气净化吸收装置中，作为吸收液用于烟气净化;当进料液中的TDS被浓缩至设定浓度时，泵入至浓水处理装置。
进一步的，步骤1中，烟气净化吸收剂包括湿法脱硫吸收剂、湿法脱硝吸收剂以及二氧化碳吸收剂;湿法脱硫吸收剂为液氨、柠檬酸盐或氢氧化钠，湿法脱硝吸收剂为液氨、亚硫酸钠或尿素，二氧化碳吸收剂为乙醇胺、甲基二乙醇胺或三乙醇胺。
进一步的，步骤3中，的烟气净化吸收装置为湿法脱硫装置、湿法脱硝装置和/或湿法脱碳装置。
进一步的，步骤1中，对含盐废水预处理包括混凝沉淀和过滤。
进一步的，步骤2中，正渗透过程的操作条件为：500mg/L≤进料液的总溶解性固体≤150000mg/L。
进一步的，步骤3中，当汲取液稀释到烟气净化时的烟气吸收剂浓度时，将汲取液泵入至烟气净化吸收装置;否则，汲取液进入汲取液池继续循环。
进一步的，步骤3中，进料液浓缩后泵入至后段浓水处理装置，浓缩后进料液的TDS不超过300000mg/L。
与现有技术相比，本发明至少具有以下有益的技术效果：
本发明为基于正渗透耦合烟气净化的含盐废水处理方法，将烟气净化吸收液作为汲取液，废水中的水由于渗透压差自发流动至汲取液侧，盐及污染物被正渗透膜截留，实现废水浓缩，废水浓缩至设定浓度后进入后端浓水处理装置;同时汲取液被稀释至设定浓度后作为烟气净化吸收剂送至烟气净化吸收装置，稀释后的汲取液不再通过浓缩回收再生，而是直接作为吸收液利用;与传统回收汲取液相比，能耗大大降低，同时汲取液吸收废水中的水用于烟气净化，减少了烟气净化吸收装置的补充水量，避免高能耗再生过程。本发明可同时实现含盐废水的低能耗处理和烟气净化吸收装置补水的技术方案，具有明显的经济性及可操作性。
采用正渗透技术实现含盐水的浓缩，能耗低，处理成本低，膜污染小;正渗透处理系统维持较高的渗透压差，浓缩倍率高，产生的浓水含盐量高，水量小，可减小配套的蒸发结晶装置规模。
一种耦合烟气净化处理的含盐废水处理系统，实现了基于正渗透耦合烟气净化的含盐废水处理，将废水出口通过管道连接至正渗透膜组件组件的进料侧，将烟气净化液储罐通过管道与正渗透膜组件组件的汲取液侧连接，废水浓缩至设定浓度后进入后端浓水处理装置;同时汲取液被稀释至设定浓度后作为烟气净化吸收液送至烟气净化吸收装置，稀释后的汲取液直接作为吸收液利用;与传统回收汲取液相比，能耗大大降低，同时汲取液吸收废水中的水用于烟气净化，减少了烟气净化吸收装置的补充水量，避免高能耗再生过程。（发明人王奕晨;张生军;田士东;杜秉霖;张红星;李克伦;谭晓婷）
