CN103253784A - 一种高浓度含盐母液或废水处理装置及其处理方法 - Google Patents

Abstract

一种高浓度含盐母液或废水的处理装置及其处理方法，以从高浓度含盐母液或废水中回收或精制产品，有效解决高浓度含盐母液中盐的资源化利用问题，并降低处理过程中的水消耗。它包括：纳滤膜组件，其输入端与第一泵送进液管路的终端连接，浓液侧输出端、淡液侧输出端分别与第一出液管路、第二出液管路的起始端连接；反渗透膜组件，其输入端与第二泵送进液管路的终端连接，淡液侧输出端、浓液侧输出端分别与第四出液管路、第三出液管路的起始端连接；输送管路的终端延伸至第一泵送进液管路的起始端，第二出液管路的终端延伸至第二泵送进液管路的起始端。

Description

一种高浓度含盐母液或废水处理装置及其处理方法

技术领域

[0001] 本发明涉及废水处理、物料分离、资源化利用领域，特别涉及一种高浓度含盐母液或废水处理装置及其处理方法。

背景技术

[0002] 对于化工领域或废水处理领域，常遇到高浓度含盐母液(或废水)的处理难题。此类母液中有效成分或污染成分为溶解态有机物或2价(含)以上贵重稀有金属盐。无机盐或无机化合物为氯化钠、氯化铵、氯化镁、氯化钾、氯化钙、氟化钠、氟化铵、氟化镁、氟化钾、氰化钠、氰化铵、氰化钾、硫酸铵、硫酸钾、硫酸镁、盐酸、硫酸中的一种或几种。无机盐或无机化合物含量常在1000mg/l以上。由于母液或废水中的主要物质以溶解态为主，无法通过

0.45um滤膜截留或截留前后成分浓度变化低于5〜20%，常见的微滤(MF)、超滤(UF)、沉淀等方式均难以有效分离。若直接只采用纳滤(NF)进行分离，则可能存在因盐份过高，渗透压过高导致纳滤不产水；若加水稀释，则稀释量过大，水耗较多，也存在无机盐的浪费问题。若直接采用反渗透(RO)分离，同样可能存在盐分过高，渗透压过高导致反渗透不产水；若加水稀释，则稀释量过大，存在水资源浪费；另外，反渗透将同时截留大部分无机盐和有机物，产水基本为纯水，浓缩的混合盐溶液中无机盐或无机物与有效成分或污染成分含量比例仍与初始状态接近，无法利用，情况与蒸发浓缩类似。此类高浓度含盐母液或废水若直接作为一般废物处理，存在有效成分的扔弃浪费问题。若此类母液或废水列入《国家危险废物目录》或经鉴定属于危险废物，处置成本极高。

发明内容

[0003] 本发明所要解决的技术问题是提供一种高浓度含盐母液或废水的处理装置，以从高浓度含盐母液或废水中回收或精制产品，有效解决高浓度含盐母液中盐的资源化利用问题，并降低处理过程中的水消耗。

[0004] 本发明解决该技术问题所采用的技术方案是:本发明的一种高浓度含盐母液或废水处理装置，其特征是它包括:纳滤膜组件，其输入端与第一泵送进液管路的终端连接，浓液侧输出端、淡液侧输出端分别与第一出液管路、第二出液管路的起始端连接；反渗透膜组件，其输入端与第二泵送进液管路的终端连接，淡液侧输出端、浓液侧输出端分别与第四出液管路、第三出液管路的起始端连接；输送管路的终端延伸至第一泵送进液管路的起始端，第二出液管路的终端延伸至第二泵送进液管路的起始端。

[0005] 本发明所要解决的另一技术问题是提供一种采用以上高浓度含盐母液处理装置的高浓度含盐母液或废水处理方法，该方法包括如下步骤:①将待处理高浓度含盐母液按重量加I〜200倍水稀释 预处理，通过第一泵送进液管路向纳滤膜组件泵送，经过纳滤膜组件过滤形成的纳滤浓液经第一出液管路送出，纳滤淡液经第二出液管路输送至第二泵送进液管路，并泵送入反渗透膜组件；②经反渗透膜组件过滤形成的反渗浓液通过第三出液管路送出，反渗透滤液作为纯水经第四出液管路回送至第一泵送进液管路。[0006] 本发明的有益效果是，有效解决高浓度含盐母液或废水中盐的资源化利用问题，从高浓度含盐母液或废水中回收或精制产品，并降低处理过程中的水消耗。将反渗透膜滤液作为纯水回用洗涤纳滤膜进料液中的盐有利于节约水资源；反渗透膜浓液作为低有机含量、低污染成分或低其他杂质的高纯度盐溶液，有利于高浓度含盐母液中盐的资源化利用；纳滤膜浓液中盐浓度较低，得到较高纯度的产品或副产品溶液，有利于从母液或废水中得到较纯净的产品；纳滤膜浓液中盐浓度较低，若内含物质无回收价值，则作为低盐废水进一步处理，有利于将高盐废水转化为低盐废水处理。

附图说明

[0007] 本说明书包括如下一幅附图:

[0008] 图1是本发明一种高浓度含盐母液或废水处理装置的示意图。

[0009] 图中零部件、部位及编号:纳滤膜组件10、输送管路11、调节容器12、第一泵送进液管路13、第一出液管路14、第一支路14a、第二出液管路15 ;反渗透膜组件20、缓冲容器21、第二泵送进液管路22、第三出液管路23、第三支路23a、第四出液管路24。

具体实施方式

[0010] 下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

[0011] 参照图1，本发明的一种高浓度含盐母液或废水处理装置，它包括:纳滤膜组件10，其输入端与第一泵送进液管路13的终端连接，浓液侧输出端、淡液侧输出端分别与第一出液管路14、第二出液管路15的起始端连接；反渗透膜组件20，其输入端与第二泵送进液管路22的终端连接，淡液侧输出端、浓液侧输出端分别与第四出液管路24、第三出液管路23的起始端连接；输送管路11的终端延伸至第一泵送进液管路13的起始端，第二出液管路15的终端延伸至第二泵送进液管路22的起始端。输送管路11用于输送含盐进料液或水。·

[0012] 参照图1，作为一种具体的配置形式，所述第一泵送进液管路13、第二泵送进液管路22的起始端分别设置有调节容器12、缓冲容器21。纳滤膜组件10、反渗透膜组件20的模块分别为I〜6级。

[0013] 本发明将反渗透滤液作为纯水回用洗涤纳滤膜进料液中的盐，有利于节约水资源；反渗透浓液作为低有机含量、低污染成分或低杂质的高纯度盐溶液，有利于高浓度含盐母液中盐的资源化利用；纳滤浓液中盐浓度较低，得到较高纯度的产品或副产品溶液，有利于从母液或废水中得到较纯净的产品；纳滤膜浓液中盐浓度较低，若内含物质无回收价值，则作为低盐废水进一步处理，有利于将高盐废水转化为低盐废水处理。

[0014] 参照图1，高浓度含盐母液或废水处理处理方法，包括如下步骤:

[0015] ①将待处理高浓度含盐母液按重量加I〜200倍(稀释后混合液与初始含盐进料液重量比)水稀释预处理，通过第一泵送进液管路13向纳滤膜组件10泵送，经过纳滤膜组件10过滤形成的纳滤浓液经第一出液管路14送出，纳滤淡液经第二出液管路15输送至第二泵送进液管路22，并泵送入反渗透膜组件20 ；

[0016] ②经反渗透膜组件20过滤形成的反渗浓液通过第三出液管路23送出，反渗透滤液作为纯水经第四出液管路24回送至第一泵送进液管路13。[0017] 所述步骤①中，纳滤膜组件10膜截留分子量为100〜5000道尔顿(根据待截留物质分子结构、分子量、浓度、收率、黏度等微观特性定)。

[0018] 实施例1:高盐废水的处理(废水处理:高盐废水转化为低盐废水)

[0019] 某化工废水经调节、隔油沉淀、气浮、超滤等工段预处理后，废水中化学需氧量为

0.5〜30.0%wt(平均为8.7%wt)、无机盐为3.0〜36.0%wt(氯化钠为主，平均为18.6%)。经12倍水稀释后(新增水约3.3倍，其余为反渗透滤液回用)，纳滤浓液的化学需氧量为3.7〜

6.2%wt (平均为4.5%wt)、无机盐为0.01〜0.03%wt (平均为0.02%wt)，后续作为低盐有机废水处理(经内电解、高级氧化、调节缓冲后进入废水生化装置)。反渗透浓液无机盐含量为

7.5〜9.5%wt (平均为8.0%wt)、化学需氧量为0.01〜0.02%wt (平均为0.015%wt),后续作为园区氯碱化工的进料资源化利用(经吸附、氧化等进一步预处理)。虽然纳滤浓液量相比原水增加约1.9倍，最终废水排放指标按照污染总量控制原则在国家排放标准基础上严格了约1.9倍，但本方案规避了原水中盐的蒸发浓缩成本以及蒸发浓缩固体作为危险废物的处置成本(直接运行成本相比节约85.9%，不含反渗透浓液无机盐资源化削减的成本)。若该项目直接加水稀释，不经本发明装置和方法处理，则稀释倍数为9倍以上，生化系统抗进水盐冲击极弱，较难稳定运行；同时，存在大量的盐直接排放及浪费(项目所在地要求盐排放指标需低于0.3%，若企业按此指标进行则需稀释27倍以上，水消耗更剧烈)。本实施例所选的纳滤膜截留分子量为400〜600道尔顿。

[0020] 实施例2:废水中回收产品(资源化利用:有机物及氨回收)

[0021] 某化工企业生产车间排放口废水中有效有机成分为0.1〜1.0%wt (平均为

0.8%wt)(溶解态有机物，通过0.45um滤膜后有效成分含量几乎无变化)、无机盐为12.0〜20.0%wt (氯化钠 为主，平均为18.0%)、氨氮为0.01〜0.03%wt (平均为0.02%wt)。经6倍水稀释后(新增纯水约40%,其余为反渗透滤液回用),纳滤浓液的有效有机成分为1.2〜

1.5%wt (平均为1.4%wt)、无机盐为0.01〜0.03%wt (平均为0.02%wt)、氨氮为0.03〜

0.04%wt(平均为0.035%wt)，后续经过负压脱氨变压吸收回用氨、生产线反渗透浓缩工段以及酸化沉淀结晶工段制得固体产品(产品的回收率96%以上，含杂质仍需进一步精制提纯)或直接作为液体商品销售。始终保持反渗透进水PH在10.0〜11.0，确保反渗透过程中料液中铵盐主要以氨水形式进入滤液并回用。反渗透浓液无机盐含量为11.8〜13.5%wt (平均为12.9%wt)、化学需氧量为0.01〜0.02%wt(平均为0.015%wt)、氨氮为10mg/l以下，后续经活性炭吸附至化学需氧量低于国家排放标准限值后去该企业总排口以高纯度浓盐废水直接排放(活性炭解附液作为有机废水进入全厂废水处理系统经处理合格后排放)。采用本发明的装置和方法规避了原水中盐的蒸发浓缩成本以及蒸发浓缩固体作为危险废物的处置成本，回收产品的价值为废水处理直接运行成本的10倍以上，为企业获得较高经济价值。本实施例所选的纳滤膜截留分子量为150〜200道尔顿。

[0022] 实施例3:含盐母液分离(物料分离)

[0023] 某精细化工生产车间生产的高浓度含盐母液中有效成分为12.0〜28.0%wt (平均为20.0%wt)(溶解态有机物，通过0.45um滤膜后有效成分含量几乎无变化)，无机盐为14.0〜28.0%wt (氟化铵为主，平均为21.0%wt)、母液内含机械杂质、黑色或褐色有机杂质。原水经过机械除杂等预处理后进入本系统。经20倍水稀释后(新增软水约9.4倍，其余为反渗透滤液回用)，纳滤浓液的有效有机成分为5.4〜6.5%wt (平均为5.9%wt)、无机盐为0.0l〜0.03%wt (平均为0.015%wt)，后续经过蒸发浓缩和喷雾干燥精制得到固体原药或直接作为液体商品外售(均呈白色或微黄色)。由于纳滤的选择性过滤能力，带色的有机杂质与有效成分得到分离(对第I级纳滤膜浓缩液作为废物处理，主要成分为带色有机杂质)。始终保持反渗透进水pH在7.5〜8.5，确保反渗透膜不受游离氢氟酸伤害，滤液回流后保护纳滤膜。反渗透浓液无机盐含量为2.8〜3.2%wt (平均为3.0%wt)、有效成分含量低于100mg/l，后续经树脂等吸附后浓缩结晶并喷雾干燥制的商品级氟化铵外售。本实施例第I级所选纳滤膜截留分子量为300〜600道尔顿，第2〜3级纳滤膜截留分子量为100〜150道尔顿。

[0024] 实施例4:钻井废水处理(废水处理:废水近零排放)

[0025] 某业岩气压裂液成分为有机含量0.15〜0.25%wt(平均0.18%wt,混合有机物)、无机盐含量为4.2〜7.3%wt (平均为5.3%wt)。经4倍水稀释后(新增纯水约60%，其余为反渗透滤液回用)，纳滤浓液的有效有机成分为0.15〜0.25%wt(平均0.18%wt，混合有机物)、无机盐为0.01〜0.l%wt (平均为0.03%wt)。纳滤浓液进入现场废水预处理段(经气浮、高级氧化等)后进入生化段处理达国家排放标准标后外排放或经过中水回用系统处理后作为回流水。反渗透浓液无机盐含量为8.7〜9.3%wt (平均为9.0%wt)、有效有机成分含量低于150mg/l，后续经活性炭等吸附后直接回灌于地下井。本方案通过水中盐和有机物的分离以及后续进行针对性分别处理，最大化循环利用了水，节水效果非常明显(可做到几乎不外排水，水耗主要体现在生化·及膜预处理段&生化段污泥处置中夹带水的消耗、生化装置表面蒸发消耗等)，有利于我国缺水地区页岩气的开采。本实施例所选的纳滤膜截留分子量为400〜800道尔顿。

[0026] 实施例5:酸性废水处理(资源化利用:有机物及酸回收)

[0027] 某化学品生产车间生产的废水酸含量为0.4〜1.2%wt (平均为0.8%wt、硫酸)、盐含量16.0〜22.0%wt (主要为氯化钾，平均为18.0%)、有机含量为0.2〜0.8%wt (平均含量

0.6%)。经9倍水稀释后(新增纯水约6.3倍，其余为反渗透滤液回用)，纳滤浓液的有效有机成分为1.6〜2.l%wt (平均为1.8%wt)、无机盐为0.01〜0.03%wt (平均为0.017%wt),酸含量2.2〜2.7%wt (平均为2.4%wt)。纳滤浓液进入该生产线酸化阶段循环套用酸和产品溶液，不外排。反渗透浓液无机盐含量为2.9〜3.3%wt (平均为3.0%wt)、有效有机成分含量低于150mg/l，后续经树脂吸附后浓缩结晶并喷雾干燥制的商品级氯化钾外售。采用本发明的装置及方法提高产品收率约5.4%，节约酸使用或处理量约7.2%。本实施例设备过流部件均采用耐强酸材质，所选的纳滤膜截留分子量为1000〜2000道尔顿。

[0028] 实施例6:废水中回收产品(资源化利用:二价及以上稀有金属回收)

[0029] 某煤化工催化车间生产废水中钴、锰等高价稀有金属含量为0.6〜1.2%wt (平均为0.8%wt)、盐含量16.0〜22.0%wt (主要为氯化钠，平均为18.0%)、有机含量为0.6〜

1.5%wt (平均含量1.2%，主要成分为焦油)。经30倍水稀释后(新增纯水约6.3倍，其余为反渗透滤液回用)，纳滤浓液的有效有机成分为5.6〜6.l%wt (平均为5.8%wt)、无机盐为低于150mg/l，高价稀有金属含量含量4.2〜4.7%wt (平均为4.3%wt)。纳滤浓液进入焦油处理车间提取焦油并精制分离纯化后外销，残液经过浓缩灼烧重新制得高价稀有金属盐回至催化车间重复利用。反渗透浓液无机盐含量为2.9〜3.3%wt (平均为3.0%wt)、焦油成分含量低于50mg/l，后续与全厂其他废水混合后经生化处理合格后作为中水回用源水或直接排放。由于高价金属及焦油提前得分离，自投产以来困扰该企业的出水不达标(有机物及氨氮)、出水色度超标、中水系统清洗频繁等问题基本解决(原因是稀有金属在含量过高抑制了生化系统微生物活性；同时，焦油属于大分子带色溶解性聚合物，微生物仅能部分降解；焦油进入中水系统后堵塞相应关键装置)。本实施例所选的纳滤膜截留分子量为300〜400道尔顿。

[0030] 实施例7:含盐固废分离(产品回收与盐资源化利用)

[0031] 某化工生产车间蒸发结晶工段产生的固废(半固态或固态)中有效成分为5.0〜12.0%wt (平均为6.0%wt)(溶解态有机物，通过0.45um滤膜后有效成分含量几乎无变化)，无机盐为36.0〜46.0%wt(氟化铵为主，平均为42.0%wt)。原水经过机械除杂、除焦油等预处理后进入本系统。经38倍水稀释后(新增纯水约4.7倍，其余为反渗透滤液回用)，纳滤浓液的有效有机成分为IL 4〜13.5%wt(平均为12.0%wt)、无机盐低于400mg/l，后续经过蒸发浓缩和喷雾干燥精制得到固体产品销售。始终保持反渗透进水pH在7.5〜8.5，确保反渗透膜不受游离氢氟酸伤害，滤液回流后保护纳滤膜。反渗透浓液无机盐含量为9.8〜

11.2%wt (平均为10.2%w t)、有效成分含量低于100mg/l，后续经吸附、氧化后浓缩结晶并喷雾干燥制的商品级氟化铵外售。本方案进料已列入《国家危险废物目录》，通过采用本发明的装置和方法将危险废物转化为商品(剧毒有机成分、氟化铵分别分离并回用制成固体粉末产品销售)，除节约大笔危险废物处置成本外，回收产品的价值也非常可观。本实施例纳滤膜截留分子量为150〜250道尔顿。

Claims (5)

1. 一种高浓度含盐母液或废水处理装置，其特征是它包括：纳滤膜组件（10)，其输入端与第一泵送进液管路（13)的终端连接，浓液侧输出端、淡液侧输出端分别与第一出液管路（14)、第二出液管路（15)的起始端连接；反渗透膜组件（20)，其输入端与第二泵送进液管路（22)的终端连接，淡液侧输出端、浓液侧输出端分别与第四出液管路（24)、第三出液管路（23)的起始端连接；输送管路（11)的终端延伸至第一泵送进液管路（13)的起始端，第二出液管路（15)的终端延伸至第二泵送进液管路（22)的起始端。

2.如权利要求1所述的一种高浓度含盐母液或废水处理装置，其特征是：所述第一泵送进液管路（13)、第二泵送进液管路（22)的起始端分别设置有调节容器（12)、缓冲容器(21)。

3.如权利要求1所述的一种高浓度含盐母液或废水处理装置，其特征是：所述纳滤膜组件（10)、反渗透膜组件（20)的模块分别为I〜6级。

4.采用如权利要求1一 3任意一项所述一种高浓度含盐母液或废水处理装置的高浓度含盐母液或废水处理方法，包括如下步骤： ①将待处理高浓度含盐母液按重量加I〜200倍水稀释预处理，通过第一泵送进液管路（13)向纳滤膜组件（10)泵送，经过纳滤膜组件（10)过滤形成的纳滤浓液经第一出液管路（14)送出，纳滤淡液经第二出液管路（15)输送至第二泵送进液管路（22)，并泵送入反渗透膜组件（20)； ②经反渗透膜组件（20)过滤形成的反渗浓液通过第三出液管路（23)送出，反渗透滤液作为纯水经第四出液管路（24)回送至第一泵送进液管路（13)。

5.如权利要求4所述的高浓度含盐母液处理方法，其特征是：所述步骤①中，纳滤膜组件（10)膜的截留分子量为100〜5000道尔顿。