申请日2014.12.15
公开(公告)日2015.03.25
IPC分类号C02F9/10
摘要
本发明涉及一种高浓含盐废水的处理工艺及装置，尤其适用于处理水质含盐量0.5～3%、COD含量1000～10000mg/L、BC比<0.15，或含有Fe3+、Cu2+、Zn2+、Ni2+、Cr3+、Cr6+等重金属离子的高浓含盐废水;本发明基于蝶管反渗透膜(DT)、电渗析(ED)及膜蒸馏(MD)等核心膜技术产品，打通了高浓废水处理工艺链，形成独有的DEM高浓含盐废水处理工艺及装置，本发明不仅在稳定性，节能性，投资成本等方面完胜其他技术，使高浓含盐废水处理设备模块化，简易化，大大降低了企业的使用成本，而且还能保证废水回用率在90%以上，为高浓含盐废水的处理开启也一扇新的窗户。
摘要附图
权利要求书
1.一种高浓含盐废水的处理工艺，其特征在于包括下述步骤：
(1)废水进行预处理，使水质中SS含量<10 mg/L，Ca2+、Mg2+总含量<3mg/L;
(2)预处理后的废水经过第一管道混合器，调节pH为7～9，进水温度控制为<35℃;
(3)调节pH后的废水经高压泵增压后通过蝶管反渗透膜元件进行处理，高压泵控制进水压力为2.5～8MPa;
(4)蝶管反渗透膜元件进行处理后，淡水进入第一水槽收集回用，浓水进入电渗析元件中进行进一步处理;
(5)电渗析元件处理后的淡水回到高压泵前循环，浓水用第二水槽中转;
(6)第二水槽中的浓水用离心泵段间增压后，先经过第二管道混合器，并加入阻垢剂，然后用换热器补热，最后用加热器加热，保证进水温度在60～80℃;
(7)在保证进水温度条件下，浓水进入膜蒸馏元件进行处理，膜蒸馏的淡水蒸汽通过真空泵经换热器抽入第二水槽后冷凝回用;
(8)一部分膜蒸馏的浓水进入结晶器内降温结晶，结晶器中定时加入纯晶型雪花状硫酸钠晶种，另一部分膜蒸馏的浓水使用循环泵强制循环，直至膜蒸馏溶液过饱和而不结晶;其中75～90%水量回第二管道混合器，10～25%水量进入结晶器;
(9)结晶母液从结晶器上部溢流口溢流，含水结晶盐从结晶器底部排出;
(10)溢流结晶母液与含水结晶盐收集后外运进行危废处理。
2.根据权利要求1所述的高浓含盐废水的处理工艺，其特征在于：步骤(6)中，离心泵段间增压控制进水压力为0.1～0.2MPa，补热热源为膜蒸馏淡水蒸汽，加热热源可选用饱和蒸汽或导热油，所述阻垢剂由六偏磷酸钠、羟基乙叉二膦酸钠、巯基苯并噻唑、聚丙烯酸钠中的一种或者几种与氢氧化钠水溶液混合后得到，所述阻垢剂pH为8～9。
3.根据权利要求2所述的高浓含盐废水的处理工艺，其特征在于：所述阻垢剂由下述质量分数的组分组成：六偏磷酸钠1～10%、羟基乙叉二膦酸钠10～15%、巯基苯并噻唑0～2%、聚丙烯酸钠2～10%、余量为氢氧化钠水溶液。
4.根据权利要求1所述的高浓含盐废水的处理工艺，其特征在于：所述蝶管反渗透膜元件为蝶管式圆盘结构，圆盘数量为40片或其倍数，蝶管反渗透膜元件的淡水回用率控制在60～80%。
5.根据权利要求1所述的高浓含盐废水的处理工艺，其特征在于：所述电渗析元件采用均相膜，宽流道设计，倒极运行，运行流速为0.2m/s，运行压力为0.1～0.2Mpa，电渗析元件的淡水回用率控制在40～60%。
6.根据权利要求1所述的高浓含盐废水的处理工艺，其特征在于：所述换热器为逆流板式换热器。
7.根据权利要求1所述的高浓含盐废水的处理工艺，其特征在于：膜蒸馏元件中的膜选用聚醚醚酮或聚四氟乙烯中空纤维疏水膜，其膜丝采用列管分布，运行压力0.1～0.2MPa。
8.根据权利要求1所述的高浓含盐废水的处理工艺，其特征在于：结晶盐含水率为20～30%。
9.一种高浓含盐废水的处理装置，其特征在于：所述装置包括顺次设置并连通的预处理水箱、第一管道混合器、蝶管反渗透膜元件、电渗析元件、第二管道混合器、换热器、加热器、膜蒸馏元件、结晶器，所述第一管道混合器通过高压泵与蝶管反渗透膜元件相连通，蝶管反渗透膜元件与电渗析元件相连通，所述蝶管反渗透膜元件还与第一水槽相连通，电渗析元件通过管道与高压泵前的管道相连通;所述电渗析元件与第二管道混合器之间设有第二水槽，所述第二水槽通过离心泵与第二管道混合器相连通;所述膜蒸馏元件一侧设有蒸汽出口，膜蒸馏元件底部设有出水口，所述蒸汽出口通过真空泵依次与换热器、第一水槽相连通，出水口通过循环泵分别与结晶器、第二管道混合器相连通;所述结晶器上部设有溢流口，结晶器顶部设有晶种投入口，结晶器底部设有含水晶体排出口。
10.根据权利要求9所述的高浓含盐废水的处理装置，其特征在于：所述膜蒸馏元件一侧设有两个蒸汽出口，其中一个蒸汽出口设置在膜蒸馏元件的上部，另一个蒸汽出口设置在膜蒸馏元件的下部。
说明书
一种高浓含盐废水的处理工艺及装置
技术领域
本发明属于废水处理技术领域，具体地说是涉及一种高浓含盐废水的处理工艺及装置。
背景技术
保护环境是中国长期稳定发展的根本利益和基本目标之一，实现可持续发展依然是中国面临的严峻挑战。在国家的大力监督下，尤其是排污费上调，环境保护税立法等措施的实施下，企业的环境保护意识相对提高，目前对普通废水的处理都有可行的合理方法，但是在某些特殊工艺链，产生的高浓含盐废水，因为其处理成本和外运成本相对偏高，很多企业仍然采用乱排或混排等方法，严重污染了生态水体。
高浓含盐废水是指具有浊度高、盐分高、有机物含量高、生物毒性大、可生化性差、环境危害大的废水。常规的生化技术及超滤反渗透膜技术等处理工艺无法适用，无法达到达标排放、减量化甚至零排放处理的目的。目前，对于高浓含盐废水常用的处理方法只有闪蒸、多效蒸发或者危废外运，但是前面两者能耗相对偏高，而后者因为外运水量大导致运输成本增大，一般企业都无法承受。
发明内容
为了克服现有技术存在的不足，本发明提供了一种稳定性好、节能性优、投资成本低的高浓含盐废水的处理工艺及装置。
一种高浓含盐废水的处理工艺，包括下述步骤：
(1)废水进行预处理，使水质中SS含量<10mg/L，Ca2+、Mg2+总含量<3mg/L;
(2)预处理后的废水经过第一管道混合器，调节pH为7～9，进水温度控制为<35℃;
(3)调节pH后的废水经高压泵增压后通过蝶管反渗透膜元件进行处理，高压泵控制进水压力为2.5～8MPa;
(4)蝶管反渗透膜元件进行处理后，淡水进入第一水槽收集回用，浓水进入电渗析元件中进行进一步处理;
(5)电渗析元件处理后的淡水回到高压泵前循环，浓水用第二水槽中转;
(6)第二水槽中的浓水用离心泵段间增压后，先经过第二管道混合器，并加入阻垢剂，然后用换热器补热，最后用加热器加热，保证进水温度在60～80℃;
(7)在保证进水温度条件下，浓水进入膜蒸馏元件进行处理，膜蒸馏的淡水蒸汽通过真空泵经换热器抽入第一水槽后冷凝回用;
(8)一部分膜蒸馏的浓水进入结晶器内降温结晶，结晶器中定时加入纯晶型雪花状硫酸钠晶种，另一部分膜蒸馏的浓水使用循环泵强制循环，直至膜蒸馏溶液过饱和而不结晶;其中75～90%水量回第二管道混合器，10～25%水量进入结晶器;具体循环比根据实际废水浓度及成分而定;
(9)结晶母液从结晶器上部溢流口溢流，含水结晶盐从结晶器底部排出;
(10)溢流结晶母液与含水结晶盐收集后外运进行危废处理。
作为优选，步骤(6)中，离心泵段间增压控制进水压力为0.1～0.2MPa，补热热源为膜蒸馏淡水蒸汽，加热热源可选用饱和蒸汽或导热油，所述阻垢剂由六偏磷酸钠、羟基乙叉二膦酸钠、巯基苯并噻唑、聚丙烯酸钠中的一种或者几种与氢氧化钠水溶液混合后得到，所述阻垢剂pH为8～9。
作为优选，所述阻垢剂由下述质量分数的组分组成：六偏磷酸钠1～10%、羟基乙叉二膦酸钠10～15%、巯基苯并噻唑0～2%、聚丙烯酸钠2～10%、余量为氢氧化钠水溶液。
作为优选，所述蝶管反渗透膜元件为蝶管式圆盘结构，圆盘数量为40片或其倍数，蝶管反渗透膜元件的淡水回用率控制在60～80%。单根膜元件根据原水浓度情况处理水量为1.5～3吨/天，膜元件根据处理水量模块化组合，最大操作压力为8 MPa，水回收率为60～80%。
作为优选，所述电渗析元件采用均相膜，宽流道设计，倒极运行，运行流速为0.2m/s，运行压力为0.1～0.2Mpa，运行电流根据含盐量调整，低于极限电流，电渗析元件的淡水回用率控制在40～60%。
作为优选，所述换热器为逆流板式换热器。
作为优选，膜蒸馏元件中的膜选用聚醚醚酮(PEEK)或聚四氟乙烯(PTFE)中空纤维疏水膜，其膜丝采用列管分布，运行压力0.1～0.2MPa。单根14英寸膜元件根据原水温度和杂质种类处理水量2～3吨/天。
作为优选，结晶盐含水率为20～30%。每次开启需加入合适晶种。
一种高浓含盐废水的处理装置，所述装置包括顺次设置并连通的预处理水箱、第一管道混合器、蝶管反渗透膜元件、电渗析元件、第二管道混合器、换热器、加热器、膜蒸馏元件、结晶器，所述第一管道混合器通过高压泵与蝶管反渗透膜元件相连通，蝶管反渗透膜元件与电渗析元件相连通，所述蝶管反渗透膜元件还与第一水槽相连通，电渗析元件通过管道与高压泵前的管道相连通;所述电渗析元件与第二管道混合器之间设有第二水槽，所述第二水槽通过离心泵与第二管道混合器相连通;所述膜蒸馏元件一侧设有蒸汽出口，膜蒸馏元件底部设有出水口，所述蒸汽出口通过真空泵依次与换热器、第一水槽相连通，出水口通过循环泵分别与结晶器、第二管道混合器相连通;所述结晶器上部设有溢流口，结晶器顶部设有晶种投入口，结晶器底部设有含水晶体排出口。
作为优选，所述膜蒸馏元件一侧设有两个蒸汽出口，其中一个蒸汽出口设置在膜蒸馏元件的上部，另一个蒸汽出口设置在膜蒸馏元件的下部。
本发明尤其适用于处理水质含盐量0.5～3%、COD含量1000～10000mg/L、BC比<0.15，或含有Fe3+、Cu2+、Zn2+、Ni2+、Cr3+、Cr6+等重金属离子的高浓含盐废水。本发明不仅能降低高浓含盐废水的处理成本，而且还能保证废水回用率在90%以上。
本发明以先进技术创造更经济的资源循环利用为指导思想，基于蝶管反渗透膜(DT)、电渗析(ED)及膜蒸馏(MD)等核心膜技术产品，打通了高浓废水处理工艺链，形成独有的DEM高浓含盐废水处理工艺及装置。该处理工艺在稳定性，节能性，投资成本等方面完胜其他技术，使高浓含盐废水处理设备模块化，简易化，大大降低了企业的使用成本，为高浓含盐废水的处理开启也一扇新的窗户。
