CN105254106A

CN105254106A - 一种高盐废水零排放且盐分离的处理方法及装置

Info

Publication number: CN105254106A
Application number: CN201510763559.4A
Authority: CN
Inventors: 李宏秀; 秦树篷; 刘志江; 潘孝宇; 李文杰; 潘旗
Original assignee: Baotou Power Generation Branch Huadian Inner Mongolia Energy Co Ltd; China Huadian Engineering Group Co Ltd
Current assignee: BAOTOU POWER GENERATION BRANCH, HUADIAN INNER MONGOLIA ENERGY CO., LTD.; Huadian Water Engineering Co., Ltd.
Priority date: 2015-11-11
Filing date: 2015-11-11
Publication date: 2016-01-20
Anticipated expiration: 2035-11-11
Also published as: CN105254106B

Abstract

本发明公开了一种高盐废水零排放且盐分离的处理方法及装置，包括以下步骤：S1废水预处理；S2废水减量浓缩；S3结晶。本发明提供的高盐废水零排放且盐分离的处理方法和装置，能够对废水进行高效处理，对废水中液体和盐成分进行有效分离，废水处理后的产物可以进行循环使用或者作为其他工业产品出售，从而实现对废水的零排放。本发明的方法简单易实现，处理效率高，能耗小，采用本发明的方法，不仅避免了对环境造成污染，对改善区域水环境质量具有积极作用，同时提高了废水利用率，节约了生产成本，环境和社会效益非常显著。本发明的装置运行效率高，组装方便，成本低，耗能小。

Description

一种高盐废水零排放且盐分离的处理方法及装置

技术领域

本发明涉及一种高盐废水零排放且盐分离的处理方法及装置，具体属于高盐废水处理领域。

背景技术

工业废水是指工业生产过程中产生的废水、污水和废液，其中含有随水流失的工业生产用料、中间产物和产品以及生产过程中产生的污染物。随着工业的迅速发展，废水的种类和数量迅猛增加，对水体的污染也日趋广泛和严重，威胁人类的健康和安全。因此，对于保护环境来说，工业废水的处理比城市污水的处理更为重要。

工业废水的分类通常有以下三种:

第一种是按工业废水中所含主要污染物的化学性质分类,含无机污染物为主的为无机废水,含有机污染物为主的为有机废水。例如电镀废水和矿物加工过程的废水是无机废水，食品或石油加工过程的废水是有机废水，印染行业生产过程中的是混合废水,不同的行业排除的废水含有的成分不一样。

第二种是按工业企业的产品和加工对象分类,如冶金废水、造纸废水、炼焦煤气废水、金属酸洗废水、化学肥料废水、纺织印染废水、染料废水、制革废水、农药废水、电站废水等。第三种是按废水中所含污染物的主要成分分类,如酸性废水、碱性废水、含氰废水、含铬废水、含镉废水、含汞废水、含酚废水、含醛废水、含油废水、含硫废水、含有机磷废水和放射性废水等。前两种分类法不涉及废水中所含污染物的主要成分,也不能表明废水的危害性。

第三种分类法,按废水中所含污染物的主要成分可分为酸性废水、碱性废水、含酚废水、含铬废水、含有机磷废水和放射性废水等。

工业废水造成的污染主要有：有机需氧物质污染，化学毒物污染，无机固体悬浮物污染，重金属污染，酸污染，碱污染，植物营养物质污染，热污染，病原体污染等。许多污染物有颜色、臭味或易生泡沫，因此工业废水常呈现使人厌恶的外观，造成水体大面积污染，直接威胁人民群众的生命和健康，因此控制工业废水尤为重要。

工业废水处理相当复杂，处理方法的选择，必须根据废水的水质和数量，排放到的接纳水体或水的用途来考虑，尤其是高盐废水的处理。高盐废水是指总含盐质量分数至少1％的废水。其主要来自火力发电厂循环水排污水回用浓缩过程产生的反渗透浓水与脱硫废水混合后的高盐废水，这种废水含有多种物质，产生途径广泛，水量也逐年增加。高盐废水处理过程中往往会存在对处理过程中产生的污泥、残渣进行处理利用、二次污染、盐成分的分离利用、絮凝剂的回收利用等问题。对企业而言，在高盐废水的处理过程中，投入巨大，但往往很难做到对废水高效处理，实现零排放，从而直接影响到周边环境和企业的经济效益。因此，研究一种可以实现高盐废水零排放且盐分离的方法，显得尤为必要。

发明内容

为解决现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种高盐废水零排放且盐分离的处理方法及装置，该处理方法能够实现高盐废水的零排放，对废水中液体和盐成分进行有效分离；该装置能够实现对废水的高效处理。

为了实现上述目标，本发明采用如下的技术方案：

一种高盐废水零排放且盐分离的处理方法，包括以下步骤：S1废水预处理；S2废水减量浓缩；S3结晶。

前述处理方法中，步骤S1的废水预处理工艺为化学软化-管式微滤处理工艺，包括以下步骤：

S1-1高盐废水先进入调节池，调节池内加入次氯酸钠；调节池出水进入第一反应池，第一反应池内加入氢氧化钠进行反应；第一反应池出水进入第二反应池，第二反应池内加入碳酸钠溶液进行反应；

S1-2经过第二反应池反应后的出水溢流到浓缩池内，浓缩池与管式微滤系统通过循环泵进行水循环，浓缩池内的水泵提升进入管式微滤系统进行固液分离；部分水透过微滤膜经pH调节后进入中间水池，随后送往后续处理系统进行步骤S2处理。

前述处理方法中，步骤S1还包括步骤S1-3：浓缩池内部分浓缩液进入污泥缓冲池，经污泥缓冲池排泥后进入污泥脱水系统，污泥经过脱水后，泥饼委外处理或直接填埋；滤液回流进入调节池。

前述处理方法中，步骤S1-2中部分水透过微滤膜经盐酸调节pH后进入中间水池。

前述处理方法中，步骤S2的废水减量浓缩工艺为纳滤-反渗透-碟管式反渗透减量浓缩工艺，包括以下步骤：经过S1预处理后的废水进入纳滤处理系统，经过纳滤处理系统得到的纳滤浓水进入第一碟管式反渗透处理系统，所得第一碟管式反渗透处理系统浓水进入后续处理系统进行步骤S3处理；经过纳滤处理系统得到的纳滤产水进入反渗透处理系统，得到的反渗透浓水进入第二碟管式反渗透处理系统，所得到的第二碟管式反渗透处理系统浓水进入后续处理系统进行步骤S3处理。

前述处理方法中，步骤S2中所得第一碟管式反渗透处理系统产水、反渗透处理系统产水和第二碟管式反渗透处理系统产水进入回收水池进行回收利用。

进一步地，步骤S2中，部分反渗透浓水进入次氯酸钠发生器系统生产次氯酸钠。

前述处理方法中，步骤S3的结晶工艺为机械蒸汽再压缩结晶工艺，即经过S2步骤处理后的浓水，送到强制循环结晶器系统进行进一步浓缩结晶，将水中高含量的盐分结晶成固体，出水回用，固体盐分经离心分离、干燥后外运出售。

前述处理方法中，步骤S2中，第一碟管式反渗透处理系统浓水进入步骤S3的硫酸钠结晶系统进行处理；第二碟管式反渗透处理系统浓水进入步骤S3的氯化钠结晶系统处理。

实现高盐废水零排放且盐分离的处理方法所使用的一种装置，包括调节池、第一反应池、第二反应池、浓缩水池、管式微滤系统、中间水池、纳滤处理系统、第一碟管式反渗透处理系统、反渗透处理系统、第二碟管式反渗透处理系统、硫酸钠结晶系统、氯化钠结晶系统和回用水池；所述调节池、第一反应池、第二反应池、浓缩水池、管式微滤系统、中间水池和纳滤处理系统依次连接；所述纳滤处理系统分别与第一碟管式反渗透处理系统和反渗透处理系统相连接；所述第一碟管式反渗透处理系统与硫酸钠结晶系统相连接；所述反渗透处理系统、第二碟管式反渗透处理系统和氯化钠结晶系统依次连接；所述回用水池分别与第一碟管式反渗透处理系统、硫酸钠结晶系统、反渗透处理系统、第二碟管式反渗透处理系统和氯化钠结晶系统相连接。

前述装置中，还包括污泥缓冲池和污泥脱水机，浓缩水池、污泥缓冲池、污泥脱水机和调节池依次连接设置。

前述装置中，还设有次氯酸钠发生器系统，其与反渗透处理系统中的浓水池相连接。

前述装置中，管式微滤系统中的管式微滤膜由PVDF过滤膜和PVDF支撑骨架构成。高强度的复合材料，可以在更高的压力下运行及反洗，保持更高的过滤通量，并减少占地面积。

前述装置中，纳滤处理系统中，采用一级三段排列方式，一至三段压力容器数分别为7、4和3，每段采用6芯膜壳，可以保持更高的纳滤系统回收率，回收率达到85％，减小后续工艺的处理规模；还设有化学清洗系统和自动冲洗系统，化学清洗系统包括依次设置的化学清洗水箱、清洗保安过滤器和清洗泵。可用于对系统的清洗，以恢复系统运行通量。

前述装置中，反渗透处理系统中，采用一级四段排列方式，一至四段压力容器数分别为6、3、2和1，每段采用6芯膜壳，能够保持更高的反渗透系统回收率，回收率达到85％，减小后续工艺的处理规模。

前述装置中，第一碟管式反渗透处理系统用于处理纳滤浓水，采用160bar膜柱60根，分三套并联，每套分两段，膜柱比例为10:10；所述第二碟管式反渗透处理系统用于处理反渗透浓水，采用160bar膜柱72根，分四套并联，每套分两段，膜柱比例为9:9，可以保持更高的碟管式反渗透系统回收率，回收率达到50-60％，减小后续工艺蒸发结晶的处理规模。

前述装置中，第一碟管式反渗透处理系统和第二碟管式反渗透处理系统中，膜柱组的进、出水口均设置有流量传感计、压力传感器和流量调节阀。可以确保整个系统运行的可靠性。

为了确保本发明的方法科学、合理，发明人进行了相应的实验研究和筛选，才得以确定本发明的技术方案。具体实验内容如下：

本发明中采用高盐废水作为处理对象，总溶解固体(TDS)含量为20000-30000mg/L。

一、高盐废水预处理工艺

本发明的预处理工艺采用的是化学软化-管式微滤处理工艺。

1、工艺概述

高盐废水首先进入调节池，在调节池内需要添加一定量次氯酸钠用于抑制微生物生长；调节池出水进入第一反应池，在第一反应池内投加NaOH。第一反应池出水进入第二反应池，在第二反应池内投加Na₂CO₃溶液。在两个反应池中分别进行搅拌和pH监控，使得废水中的钙、镁、和硅等易结垢成分形成沉淀。经过两个反应池反应后的水溢流到浓缩池内，用循环泵输送到管式微滤膜进行固液分离。此时大流量的水在废水浓缩池和管式膜之间循环，而部分水透过微滤膜经pH调整后进入中间水池，随后送往后续处理系统。同时，浓缩池内为维持一定量的污泥浓度，部分浓缩液还需要外排进入污泥缓冲池，污泥缓冲池排泥进入污泥脱水系统，污泥经过脱水后，泥饼委外处理或直接填埋，滤液则回流到调节池再次处理。工艺流程如图1所示。

2、预处理工艺中各项设置

2.1化学软化-管式微滤处理工艺设计

(1)设计水量及水质

高盐废水总量设计为120m³/h，设计水质按照高盐废水水质考虑。

(2)各段水量设计为：

①化学软化单元：按1×120m³/h设计；

②管式微滤单元：3×40m³/h，过滤精度为0.05μm；

③污泥处理单元：基于120m³/h的废水总量和相关水质考虑。

2.2预处理工艺中各单元的设置及作用

(1)调节池

调节池主要进行水质、水量的调节，调节池出水经泵提升至第一反应池。调节池壁安装雷达液位计监测水位。雷达液位计与调节池提升泵联锁，雷达液位计液位信号控制提升泵启停，低液位停泵，中液位起泵，高液位报警，出口母管安装超声波流量计监测出水水量。为抑制微生物滋生，调节池内需要添加一定量次氯酸钠进行灭菌。

(2)第一反应池

第一反应池主要用于降低镁离子、二氧化硅等易结垢组分的含量。通过向第一反应池中投加NaOH等，形成氢氧化镁沉淀并与二氧化硅作用发生共沉淀，从而达到除硅和镁的作用。第一反应池水力停留时间不小于15min，并设置有搅拌和pH监控。

(3)第二反应池

第二反应池主要用于降低钙离子的含量。通过向第二反应池中投加碳酸钠，形成碳酸钙沉淀，从而达到除钙的作用。第二反应池水力停留时间不小于15min，并设置有搅拌和pH监控。

(4)浓缩水池

浓缩水池主要用于接收经过软化处理后的的废水，同时接收从膜系统不断回流的高浓度水，还起到暂时存放浓缩污泥的功能。浓缩水池有效容积应不小于循环泵3min吸水量，设置有液位控制。

(5)管式微滤系统

浓缩水池里的废水通过泵提升进入管式微滤系统，在压力和速度的驱使下，废水通过管式微滤膜以错流过滤的方式，使悬浮固体物质与液体分离。在每一个膜组列中，废水经泵抽送经过膜管的流速很高，在膜表面形成平行湍流，产生一个剪切作用，起到清洗膜的作用。管式微滤系统主要由循环泵、管式微滤膜、膜架、清洗装置、相关控制阀门及匹配管道组成。常用管式微滤膜孔径为0.05μm和0.1μm，在错流模式下进行固液分离，错流流速不小于3.5m/s。

管式微滤膜由PVDF过滤膜与PVDF支撑骨架结合形成，其特点在于：1)高通量：一般运行通量可以达到300～500L/(m²·h)；2)处理高固体含量的废水，固体物含量可以达到5％(重量比)；3)优异的化学性能，可在pH从1到14范围内运行；化学清洗可采用极高浓度的酸碱药液或氧化剂，可最大程度的恢复原始通量；4)产水浊度低，一般产水浊度等同于中空纤维超滤膜产水，可直接送往后续系统，从而缩短回收系统工艺流程，减少投资费用和空间；5)与传统的沉淀池相比，减少了药剂投加，又由于界面过滤，能获得更好的出水水质。6)可反洗：通过反洗，可将运行期间在膜表面累计的饼层冲回到膜管内，从而延长膜的清洗周期。通过设计反洗柱，采用压缩空气作为驱动力，推动反洗柱内水逆向反冲，可对膜进行极短时间的反冲，节约了反洗泵和反洗水的消耗。

(6)中间水池

管式微滤系统产水通过管道混合器加盐酸中和后进入中间水池暂存，并输送到后续处理系统。同时根据产水水质状况，添加适量的NaHSO₃以除去水中残留的氯。中间水池产水停留时间应不小于30min，并设置有液位控制。

(7)污泥处理系统

由于高盐废水中的Ca²⁺和Mg²⁺浓度较高，在添加药剂反应之后形成了大量的碳酸钙和氢氧化镁沉淀，为了维持浓缩水池内合适的污泥浓度(大约3％～5％)，废水经管式微滤处理后，浓缩液不断循环进入浓缩水池，导致浓缩水池内的污泥浓度不断升高，当浓缩水池里的污泥浓度达到一定程度时就会影响膜的通量，需要排掉部分污泥至污泥储池。污泥储池内污泥经过污泥进料泵提升至脱水机入口，期间经过管道混合器引入絮凝药剂以调理污泥特性。脱水机产生的滤液及冲洗排水重力排入调节池。

污泥脱水间为二层结构，二层放置脱水机及自动清洗装置，一层对应厢式自动压滤机下方设污泥斗，污泥直接卸入停在一层的汽车上外运。

3、预处理工艺的比较及选择

传统沉淀-过滤-超滤处理系统和管式微滤系统的区别如表1所示。由于化学软化过程中生成的氢氧化镁晶体细小，存在沉降缓慢、过滤性能差的问题，采用传统的沉淀-过滤-超滤处理系统工艺流程较长，涉及的处理设施较多，运行较为复杂。而采用管式微滤系统，经过化学软化处理后的污水无需经沉淀池、多介质过滤，砂滤等处理设施就可以直接进入管式微滤系统，产水排出一步到位。管式微滤系统采用内压式固液分离，管内流速较高，颗粒不易积存在膜表面，清洗后通量几乎可以恢复到100％，并且膜寿命较长，出水水质满足直接进入反渗透系统的要求，可以取代传统的沉淀-过滤-超滤系统。

除此之外，和传统的沉淀-过滤-超滤预处理相比，采用管式微滤系统可以自动随时开/停机，瞬时完成过滤，并且不需要投加PAM等助凝剂，减少了化学药剂的费用，大大缩短简化了工艺流程，运行维护方便、简单，减轻了操作负担，并且占地面积明显减少，特别适合于用地紧张的企业。

表1管式微滤系统和传统沉降-过滤-超滤系统区别

管式微滤膜工艺的技术优势在于：

①不需沉淀和预过滤，可直接进行过滤实现固体颗粒和液体的分离，水中污染物不需要沉淀就能有效去除；

②管式微滤工艺可一次性取代沉淀池、砂滤和超滤等多道前处理及过滤设备，可直接作为主系统的RO或回收系统的RO的前处理；

③可在高pH条件下持续运行(pH大于10)，因此更能保证有效去除钙、镁、硅等的沉淀，以及锶、钡等有结垢倾向的离子成分；

④无需投加絮凝剂、PAM，无需考虑矾花沉降效率；

⑤回收率高，仅污泥带走少量水；

⑥无需大流量水反冲洗，自用水率很低；

⑦采用管式大流量错流过滤，水流切向高速流过膜表面，在过滤的同时还有冲刷清洁膜表面的作用，污染物不易累积，膜面不易污染；

⑧采用坚固的管式结构和烧结法成膜，从原理上杜绝了断丝泄漏现象的发生；

⑨膜的材质坚硬，耐高强度化学药剂清洗，可使用寿命较长。

管式微滤膜的透过水在浊度方面远远优于沉淀池出水，透过水的水质相当于传统工艺中经过沉淀池、砂滤器和超滤后的出水水质，可以直接送往纳滤系统或反渗透系统进行脱盐处理。

4、经预处理工艺后产水水质

本发明的管式微滤膜的特点在于高浓度悬浮物下良好的固液分离效果，以及经过化学加药软化预处理之后，对于钙、镁、硅、钡、锶等易结垢成分的有效去除，保证了后续反渗透处理单元良好的运行。根据管式微滤膜技术特点列出预处理之后的预期水质，如表2所示。

表2化学软化-管式微滤预处理出水水质

项目	单位	出水水质
			悬浮物	mg/L	≤1.0
Ca²⁺	mg/L	≤20
			Mg²⁺	mg/L	≤20
Ba²⁺	mg/L	≤1
			Sr²⁺	mg/L	≤1
溶解态二氧化硅	mg/L	≤10
			浊度	NTU	≤1
SDI		≤5

综上，本发明采用化学软化-管式微滤预处理工艺，相较于其他微滤或超滤膜组件，管式微滤膜具有强度好、耐摩擦、耐高浓度药剂清洗、可在极高悬浮固体浓度下稳定运行、可耐受进水水质波动等优良性能。管式微滤膜采用错流方式运行，在运行和反冲洗时并无水的损耗，仅配套的污泥脱水系统产生的泥饼带走少量水分，因此几乎所有进水都将通过管式微滤膜过滤后，送往后续处理单元或回用。

二、高盐废水减量浓缩工艺

1、高盐废水减量浓缩方案

由于采用热法蒸发技术需要消耗大量的能量，运行成本较高，而高盐废水经过化学软化预处理后，废水中的Ca²⁺、Mg²⁺、Si等物质浓度预计分别不大于20mg/L、20mg/L和10mg/L，易结垢物质得到明显去除，可以采用膜法对预处理后的废水进行进一步减量处理。

高盐废水经过化学软化处理后，钙、镁和硅等易结垢成分明显降低，但是化学软化对废水中COD去除效果较差，由于纳滤膜对COD具有较高的耐受性，可以在化学软化工艺后采用纳滤-反渗透处理工艺。废水通过纳滤处理可以截留废水中的大部分二价离子和部分一价离子，起到预浓缩的作用，同时产水的含盐量以及钙、镁等易结垢组分含量明显降低，有助于提高后续反渗透处理工艺的回收率以及运行稳定性。纳滤浓水可以采用DTRO(碟管式反渗透处理系统)膜进一步浓缩减量。工艺流程如图2所示。

2、高盐废水减量浓缩系统回收率的确定

管式微滤系统出水进入纳滤系统，由于废水中钙、镁和硅等易结垢物质浓度较低，纳滤回收率设计为85％，纳滤浓水约为18m³/h，总溶解固体(TDS)约73600mg/L，再经DTRO(一)(即第一碟管式反渗透处理系统)进一步浓缩减量，DTRO(一)系统设计回收率为55％，剩余8.1m³/h的高盐废水需进行后续处理；纳滤产水约102m³/h进入RO(反渗透)系统进一步浓缩减量，RO系统设计回收率为85％，RO系统浓水产量约15.3m³/h，总溶解固体(TDS)约为72300mg/L，再经过DTRO(二)(即第二碟管式反渗透处理系统)系统浓缩减量，DTRO(二)系统设计回收率为50％，剩余浓水约7.65m³/h需进一步处理。整个系统产水回用。

3、高盐废水减量浓缩系统的设置

3.1纳滤系统

纳滤系统主要部件为纳滤膜元件，纳滤膜为专有纳滤三层复合膜，截留分子量约为150～300道尔顿(中性有机物分子)。优先截留二价及多价阴离子，一价离子的截留率取决于进水浓度和成分。一价离子会透过膜，不会产生渗透压，纳滤膜系统可在低于反渗透系统压力的进水压力下操作。

典型运行通量为8～34L/(m²·h)；最高操作压力3.0MPa；最高连续运行温度50℃(化学清洗温度40℃)；pH范围：连续运行3～9，化学清洗2～10.5；单支元件最大压降103KPa，耐氯性500ppm·hr

纳滤系统设计为2×60m³/h，每级分为3段，一段进水压力15.63bar，二段进水压力18.93bar，三段进水压力为29.76bar。每套纳滤系统一至三段压力容器数分别为7、4和3，每段采用6芯膜壳，纳滤运行通量18L/(m²·h)，采用一级三段排列方式，回收率可以达到85％。纳滤配套有相应的化学清洗系统和自动冲洗系统。化学清洗系统包括化学清洗水箱、清洗保安过滤器和清洗泵。可用于对系统的清洗，以恢复系统运行通量。

3.2反渗透系统

反渗透系统主要部件为反渗透膜元件，本设计选用特殊的工业级反渗透膜元件，单只膜元件产水量为34.4m³/日，平均脱盐率(测试溶液为2000ppm的氯化钠)为99.5％，最小脱盐率为99％，膜面积为31m²,流道宽度为0.9mm。该膜元件主要用于废水浓缩，减少浓水的排放量，同时增大反渗透浓水的浓度，便于后续工艺系统规模的减小。

反渗透系统包括保安过滤器，高压泵，压力容器以及相应的段间增压泵。反渗透系统设计为2×51m³/h，进水压力10bar，每级分为4段，一段进水压力25.93bar，二段进水压力35.16bar，三段进水压力为52.23bar，四段进水压力为66.44bar。一至四段压力容器数分别为6、3、2和1，共采用压力容器12个，每段采用6芯膜壳。同时，配套相应的自动冲洗系统和化学清洗系统。高压泵与冲洗泵联锁，当高压泵停止运行时，启动冲洗泵，以置换膜元件内部的浓水，防止在反渗透膜表面结垢。当膜元件的运行压差增加15％或系统产水量下降10％的工况下，需要启动化学清洗系统，根据污染情况配备相应的化学清洗液进行化学清洗，以便恢复膜元件的运行通量。

3.3碟管式反渗透系统

为了进一步浓缩减量，纳滤系统的浓水(主要成分为硫酸钠)送入第一高压碟管式反渗透系统即DTRO(一)处理系统(用于处理纳滤浓水，流量为18m³/h)。NF浓水由泵输送至保安过滤器后，去除细小颗粒后经过高压泵，首先进入一段膜元件，一段浓水进入二段膜元件，二段浓水进入后续的蒸发系统，两段的产水合并进入后续的处理单元。DTRO(一)处理系统共采用160bar膜柱60根，分三套并联，每套分两段，膜柱比例为10:10。

反渗透系统的浓水送入第二高压碟管式反渗透系统即DTRO(二)处理系统(用于处理反渗透浓水，流量为15m³/h)，该系统采用160bar膜柱72根。分四套并联，每套分两段，膜柱比例为9:9。

DTRO膜柱特性：

DTRO系统由水泵系统、预过滤系统、膜/阀组件系统、冲洗系统、化学清洗系统、手动/自动阀门系统、各类仪表和控制检测元器件、计算机控制系统以及必要的设备附件组成。

DTRO系统运行为全自动运行方式，包括过滤、冲洗、化学清洗等。

DTRO系统采用供水泵定量运行、反渗透膜元件恒流过滤的原则，系统配有的仪表测量点及数量满足系统的安全、运行稳定可靠的需要。

在整个反渗透膜柱组的进出水口设置有流量传感计、压力传感器，流量调节阀，保证系统恒流安全运行；在整个反渗透膜柱组的出水口设有压力传感器、电导率检测仪等，检测反渗透膜柱的运行状况及出水水质，保证系统的可靠性；整个系统配有温度传感器、压力变送器、液位变送器，及系统总的出水口配有电导率检测仪、流量传感器等，确保整个系统运行的可靠性。

系统按照全自动运行的需求配备有一系列气动自动阀，系统安装设定的自动程序，全自动运行。

由于反渗透浓水中NaCl含量较高，经过RO处理后，其浓水中NaCl含量约为7％，可以作为次氯酸钠发生器的原料用来生产次氯酸钠。产生的次氯酸钠可用作杀菌剂，一方面减少了外购次氯酸钠的量，另一方面充分利用了浓水中的NaCl，减少了浓水的处理量。

三、结晶工艺

高盐废水经DTRO系统处理后，总溶解固体(TDS)约为150000-170000mg/L，废水中的主要离子为Na⁺、Cl^-和SO₄ ^2-等。可以看出废水含盐量距离NaCl和Na₂SO₄的结晶析出浓度差距较大，还需要进一步浓缩处理。

1、机械蒸汽再压缩结晶工艺

机械蒸汽再压缩结晶技术适用于高盐废水的结晶，浓盐水送到强制循环结晶器系统进行浓缩结晶，将水中高含量的盐分结晶成固体，出水回用，固体盐分经离心分离、干燥后外运回用或其他安置处理。

来自DTRO的浓水进入结晶器进料罐，罐内可通蒸汽进行加热。进料罐内的浓盐水由泵送至结晶器浓盐水循环管，进入结晶器。

在强制循环结晶系统中，结晶器的闪蒸罐通过循环管连接一台管壳式换热器，循环泵将浓盐水从闪蒸罐送至换热器进行热交换，因此为“强制循环结晶器”。本发明中管壳式换热器为卧式两管程换热器。结晶器进水与系统内循环的浓盐浆混合，经管壳式换热器加热后，有几度温升(显热)，再次进入到闪蒸罐，发生闪蒸，析出盐份结晶。从换热器出来的浓盐浆从闪蒸罐中部切线进入，在罐内产生涡流。涡流的产生有助于形成更大的液体闪蒸表面。工厂蒸汽连续进入换热器壳程，将潜热释放给循环的浓盐浆。蒸汽冷凝液在冷凝液罐内收集后，由泵送回用户的蒸汽冷凝液系统。

蒸汽在闪蒸罐内积聚，经除雾分离器，进入一台蒸汽压缩机。蒸汽经压缩后压力得以提升，其饱和温度比浓盐浆的沸点高几度。压缩后的蒸汽随后进入管壳式换热器的壳程，在此，蒸汽释放潜热给管壳式换热器管程的浓盐浆。蒸汽在壳程冷凝后，冷凝液经收集后由泵送至结晶器蒸馏水罐，与结晶器蒸馏水混合后，进入板式换热器将显热释放给进水，然后进入产品水储罐储存，并回用。

混盐晶体在结晶器闪蒸罐内不断形成。在加热和闪蒸的过程中，水蒸发出来，浓盐浆变成过饱和状态，随之盐的晶体从溶液中析出。部分浓盐浆从循环管道上排至离心机进行液固分离。离心母液收集在母液罐内返回结晶器。从离心机排出的固体盐回收或进行其它处置。机械蒸汽再压缩结晶工艺示意图如图3所示。

2、机械蒸汽再压缩结晶技术优势

(1)物料循环利用，实现废水“零排放”的目标，结晶产生的固体盐分可作为化工原料重复利用，或集中外运统一处理。蒸发冷凝水可作为锅炉补给水回用。

(2)采用机械蒸汽再压缩结晶技术，可较大限度的节能降耗，较传统多效蒸发结晶器节约大量能耗。

(3)通过预处理去除可结垢物质，同时接触水、气部分采用相应不同的材质，降低了设备的腐蚀，延长了设备的使用寿命。

(4)系统布置紧凑、布局合理、易于检修。

(5)自动化程度高，基本实现全自动运行。

3、多种结晶工艺比较

多效强制循环蒸发结晶工艺、机械蒸汽再压缩结晶工艺和低温常压蒸发结晶工艺技术比较如表3所示。

表3蒸发结晶工艺主要技术指标比较

从各结晶工艺综合性能比较来看，低温常压蒸发结晶系统技术较为先进，但其装机功率较大，运行电耗也相对较高，会较大的影响电厂厂用电率指标。多效强制循环蒸发结晶工艺需要较多的蒸汽量，并且其存在占地面积大、运行费用高的问题。机械蒸汽再压缩结晶工艺相较于多效强制循环蒸发结晶工艺具有占地面积小，投资和运行成本低的优点，广泛应用于废水处理领域。虽然机械蒸汽再压缩结晶工艺的运行成本稍高于低温常压蒸发结晶，但机械蒸汽再压缩结晶系统整套设备的国产化率较高，后续维护方便。同时，低温常压蒸发结晶技术由于未设有结晶器，结晶盐为混盐，几乎无利用价值，且产水的水质较其他工艺差。因此，采用机械蒸汽再压缩结晶工艺。

四、产水回用与废物处理

高盐废水采用化学软化—管式微滤—纳滤—(RO)—DTRO—蒸发结晶处理工艺后，废水得到完全处理，最终产品为回用水及固体盐。回用水主要由反渗透产水以及结晶器凝结水组成，水质预期如表4所示。回用水含盐量明显偏低，硬度也较低，可以用于冷却塔补充水，废水产水回用于冷却塔后，综合进水水质较原来具有一定程度的改善，完全可以满足冷却塔补充水的要求。

采用本发明的方法对废水进行处理后，分别产生大量的固体结晶盐(氯化钠和硫酸钠)，可以作为工业原料进行外售处理。

综上，采用本发明的方法，最终产品可以实现综合利用和处理，无外排。

表4回用水水质预估情况

本发明的有益之处在于：本发明提供一种高盐废水零排放且盐分离的处理方法和装置，能够对废水进行高效处理，对废水中液体和盐成分进行有效分离，废水处理后的产物可以进行循环使用或者作为其他工业产品出售，从而实现对废水的零排放。本发明的方法简单易实现，处理效率高，能耗小，采用本发明的方法，不仅避免了对环境造成污染，对改善区域水环境质量具有积极作用，同时提高了废水利用效率，节约了生产成本，环境和社会效益非常显著。本发明的装置运行效率高，组装方便，成本低，耗能小。

附图说明

图1是本发明的高盐废水化学软化-管式微滤处理工艺流程图；

图2是NF-RO-DTRO减量处理系统工艺流程图；

图3是机械蒸汽再压缩结晶工艺示意图；

图4是本发明高盐废水处理方法的优选工艺流程图；

图5是实现本发明方法的一种装置示意图；

图中附图标记的含义：图3：31-结晶器进料罐，32-管壳式换热器，33-闪蒸罐，34-除雾分离器，35-循环泵，36-蒸汽压缩机，37-结晶器蒸馏水罐，38-离心机；图5：1-调节池，2-第一反应池，3-第二反应池，4-浓缩水池，5-管式微滤系统，6-中间水池，7-纳滤处理系统，8-第一碟管式反渗透处理系统，9-反渗透处理系统，10-硫酸钠结晶系统，11-第二碟管式反渗透处理系统，12-氯化钠结晶系统，13-回用水池，14-污泥缓冲池，15-污泥脱水机，16-次氯酸钠发生器系统。

具体实施方式

以下结合具体实施例对本发明作进一步的介绍。

实施例1一种高盐废水零排放且盐分离的处理方法，包括以下步骤：S1废水预处理；S2废水减量浓缩；S3结晶。

步骤S1：废水预处理工艺为化学软化-管式微滤处理工艺，包括以下步骤：

S1-2经过第二反应池反应后的出水溢流到浓缩池内，浓缩池与管式微滤系统通过循环泵进行水循环，浓缩池内的水泵提升进入管式微滤系统进行固液分离；部分水透过微滤膜经pH调节后进入中间水池，随后送往后续处理系统进行步骤S2处理；

步骤S2：废水减量浓缩工艺为纳滤-反渗透-碟管式反渗透减量浓缩工艺，包括以下步骤：经过S1预处理后的废水进入纳滤处理系统，经过纳滤处理系统得到的纳滤浓水进入第一碟管式反渗透处理系统，所得第一碟管式反渗透处理系统浓水进入后续处理系统进行步骤S3处理；经过纳滤处理系统得到的纳滤产水进入反渗透处理系统，得到的反渗透浓水进入第二碟管式反渗透处理系统，所得到的第二碟管式反渗透处理系统浓水进入后续处理系统进行步骤S3处理。

步骤S3：结晶工艺为机械蒸汽再压缩结晶工艺，即经过S2步骤处理后的浓水，送到强制循环结晶器系统进行进一步浓缩结晶，将水中高含量的盐分结晶成固体，出水回用，固体盐分经离心分离、干燥后外运出售。

实施例2

S1-3：浓缩池内部分浓缩液进入污泥缓冲池，经污泥缓冲池排泥后进入污泥脱水系统，污泥经过脱水后，泥饼委外处理或直接填埋；滤液回流进入调节池。

步骤S2：废水减量浓缩工艺为纳滤-反渗透-碟管式反渗透减量浓缩工艺，包括以下步骤：经过S1预处理后的废水进入纳滤处理系统，经过纳滤处理系统得到的纳滤浓水进入第一碟管式反渗透处理系统，所得第一碟管式反渗透处理系统浓水进入后续处理系统进行步骤S3处理；经过纳滤处理系统得到的纳滤产水进入反渗透处理系统，得到的反渗透浓水进入第二碟管式反渗透处理系统，所得到的第二碟管式反渗透处理系统浓水进入后续处理系统进行步骤S3处理。第一碟管式反渗透处理系统产水、反渗透处理系统产水和第二碟管式反渗透处理系统产水进入回收水池进行回收利用。

实施例3

S1-2经过第二反应池反应后的出水溢流到浓缩池内，浓缩池与管式微滤系统通过循环泵进行水循环，浓缩池内的水泵提升进入管式微滤系统进行固液分离；部分水透过微滤膜经盐酸pH调节后进入中间水池，随后送往后续处理系统进行步骤S2处理；

S1-3浓缩池内部分浓缩液进入污泥缓冲池，经污泥缓冲池排泥后进入污泥脱水系统，污泥经过脱水后，泥饼委外处理或直接填埋；滤液回流进入调节池。

步骤S2：废水减量浓缩工艺为纳滤-反渗透-碟管式反渗透减量浓缩工艺，包括以下步骤：经过S1预处理后的废水进入纳滤处理系统，经过纳滤处理系统得到的纳滤浓水进入第一碟管式反渗透处理系统，所得第一碟管式反渗透处理系统浓水进入后续处理系统进行步骤S3处理；经过纳滤处理系统得到的纳滤产水进入反渗透处理系统，得到的反渗透浓水进入第二碟管式反渗透处理系统，所得到的第二碟管式反渗透处理系统浓水进入后续处理系统进行步骤S3处理。第一碟管式反渗透处理系统产水、反渗透处理系统产水和第二碟管式反渗透处理系统产水进入回收水池进行回收利用。部分反渗透浓水进入次氯酸钠发生器系统生产次氯酸钠。

步骤S3：结晶工艺为机械蒸汽再压缩结晶工艺，即经过S2步骤处理后的浓水，送到强制循环结晶器系统进行进一步浓缩结晶，将水中高含量的盐分结晶成固体，出水回用，固体盐分经离心分离、干燥后外运出售。其中，第一碟管式反渗透处理系统浓水进入步骤S3的硫酸钠结晶系统进行处理；第二碟管式反渗透处理系统浓水进入步骤S3的氯化钠结晶系统处理。

实施例4是实现实施例1～3所述的高盐废水零排放且盐分离的处理方法所使用的一种装置。

实施例4

实现高盐废水零排放且盐分离的处理方法所使用的一种装置，包括调节池1、第一反应池2、第二反应池3、浓缩水池4、管式微滤系统5、中间水池6、纳滤处理系统7、第一碟管式反渗透处理系统8、反渗透处理系统9、第二碟管式反渗透处理系统11、硫酸钠结晶系统10、氯化钠结晶系统12和回用水池13；所述调节池1、第一反应池2、第二反应池3、浓缩水池4、管式微滤系统5、中间水池6和纳滤处理系统7依次连接；所述纳滤处理系统7分别与第一碟管式反渗透处理系统8和反渗透处理系统9相连接；所述第一碟管式反渗透处理系统8与硫酸钠结晶系统10相连接；所述反渗透处理系统9、第二碟管式反渗透处理系统11和氯化钠结晶系统12依次连接；所述回用水池13分别与第一碟管式反渗透处理系统8、硫酸钠结晶系统10、反渗透处理系统9、第二碟管式反渗透处理系统11和氯化钠结晶系统12相连接。

还包括污泥缓冲池14和污泥脱水机15，浓缩水池4、污泥缓冲池14、污泥脱水机15和调节池1依次连接设置。还设有次氯酸钠发生器系统16，其与反渗透处理系统9中的浓水池相连接。

上述装置中，管式微滤系统5中的管式微滤膜由PVDF过滤膜和PVDF支撑骨架构成。纳滤处理系统7中，采用一级三段排列方式，一至三段压力容器数分别为7、4和3，每段采用6芯膜壳，还设有化学清洗系统和自动冲洗系统(图中未示出)，化学清洗系统包括依次设置的化学清洗水箱、清洗保安过滤器和清洗泵。反渗透处理系统9中，采用一级四段排列方式，一至四段压力容器数别为6、3、2和1，每段采用6芯膜壳。第一碟管式反渗透处理系统8采用160bar膜柱60根，分三套并联，每套分两段，膜柱比例为10:10；第二碟管式反渗透处理系统11采用160bar膜柱72根，分四套并联，每套分两段，膜柱比例为9:9。第一碟管式反渗透处理系统8和第二碟管式反渗透处理系统11中，膜柱组的进、出水口均设置有流量传感计、压力传感器和流量调节阀(图中未示出)。

Claims

1.一种高盐废水零排放且盐分离的处理方法，其特征在于：包括以下步骤：S1废水预处理；S2废水减量浓缩；S3结晶。

2.根据权利要求1所述的高盐废水零排放且盐分离的处理方法，其特征在于：所述步骤S1的废水预处理工艺为化学软化-管式微滤处理工艺，包括以下步骤：

3.根据权利要求2所述的高盐废水零排放且盐分离的处理方法，其特征在于：所述步骤S1还包括步骤S1-3：浓缩池内部分浓缩液进入污泥缓冲池，经污泥缓冲池排泥后进入污泥脱水系统，污泥经过脱水后，泥饼委外处理或直接填埋；滤液回流进入调节池。

4.根据权利要求2所述的高盐废水零排放且盐分离的处理方法，其特征在于：所述步骤S1-2中部分水透过微滤膜经盐酸调节pH后进入中间水池。

5.根据权利要求1所述的高盐废水零排放且盐分离的处理方法，其特征在于：所述步骤S2的废水减量浓缩工艺为纳滤-反渗透-碟管式反渗透减量浓缩工艺，包括以下步骤：经过S1预处理后的废水进入纳滤处理系统，经过纳滤处理系统得到的纳滤浓水进入第一碟管式反渗透处理系统，所得第一碟管式反渗透处理系统浓水进入后续处理系统进行步骤S3处理；经过纳滤处理系统得到的纳滤产水进入反渗透处理系统，得到的反渗透浓水进入第二碟管式反渗透处理系统，所得到的第二碟管式反渗透处理系统浓水进入后续处理系统进行步骤S3处理。

6.根据权利要求5所述的高盐废水零排放且盐分离的处理方法，其特征在于：所述步骤S2中所得第一碟管式反渗透处理系统产水、反渗透处理系统产水和第二碟管式反渗透处理系统产水进入回收水池进行回收利用。

7.根据权利要求5所述的高盐废水零排放且盐分离的处理方法，其特征在于：所述步骤S2中，部分反渗透浓水进入次氯酸钠发生器系统生产次氯酸钠。

8.根据权利要求1所述的高盐废水零排放且盐分离的处理方法，其特征在于：所述步骤S3的结晶工艺为机械蒸汽再压缩结晶工艺，即经过S2步骤处理后的浓水，送到强制循环结晶器系统进行进一步浓缩结晶，将水中高含量的盐分结晶成固体，出水回用，固体盐分经离心分离、干燥后外运出售。

9.根据权利要求8所述的高盐废水零排放且盐分离的处理方法，其特征在于：所述步骤S2中，第一碟管式反渗透处理系统浓水进入步骤S3的硫酸钠结晶系统进行处理；第二碟管式反渗透处理系统浓水进入步骤S3的氯化钠结晶系统处理。

10.实现权利要求1～7所述的高盐废水零排放且盐分离的处理方法所使用的一种装置，其特征在于：包括调节池(1)、第一反应池(2)、第二反应池(3)、浓缩水池(4)、管式微滤系统(5)、中间水池(6)、纳滤处理系统(7)、第一碟管式反渗透处理系统(8)、反渗透处理系统(9)、第二碟管式反渗透处理系统(11)、硫酸钠结晶系统(10)、氯化钠结晶系统(12)和回用水池(13)；所述调节池(1)、第一反应池(2)、第二反应池(3)、浓缩水池(4)、管式微滤系统(5)、中间水池(6)和纳滤处理系统(7)依次连接；所述纳滤处理系统(7)分别与第一碟管式反渗透处理系统(8)和反渗透处理系统(9)相连接；所述第一碟管式反渗透处理系统(8)与硫酸钠结晶系统(10)相连接；所述反渗透处理系统(9)、第二碟管式反渗透处理系统(11)和氯化钠结晶系统(12)依次连接；所述回用水池(13)分别与第一碟管式反渗透处理系统(8)、硫酸钠结晶系统(10)、反渗透处理系统(9)、第二碟管式反渗透处理系统(11)和氯化钠结晶系统(12)相连接。

11.根据权利要求10所述的高盐废水零排放且盐分离的处理装置，其特征在于：还包括污泥缓冲池(14)和污泥脱水机(15)，浓缩水池(4)、污泥缓冲池(14)、污泥脱水机(15)和调节池(1)依次连接设置。

12.根据权利要求10所述的高盐废水零排放且盐分离的处理装置，其特征在于：还设有次氯酸钠发生器系统(16)，其与反渗透处理系统(9)中的浓水池相连接。

13.根据权利要求10所述的高盐废水零排放且盐分离的处理装置，其特征在于：所述管式微滤系统(5)中的管式微滤膜由PVDF过滤膜和PVDF支撑骨架构成。

14.根据权利要求10所述的高盐废水零排放且盐分离的处理装置，其特征在于：所述纳滤处理系统(7)中，采用一级三段排列方式，一至三段压力容器数分别为7、4和3，每段采用6芯膜壳；还设有化学清洗系统和自动冲洗系统，化学清洗系统包括依次设置的化学清洗水箱、清洗保安过滤器和清洗泵。

15.根据权利要求10所述的高盐废水零排放且盐分离的处理装置，其特征在于：所述反渗透处理系统(9)中，采用一级四段排列方式，一至四段压力容器数分别为6、3、2和1，每段采用6芯膜壳。

16.根据权利要求10所述的高盐废水零排放且盐分离的处理装置，其特征在于：所述第一碟管式反渗透处理系统(8)采用160bar膜柱60根，分三套并联，每套分两段，膜柱比例为10:10；所述第二碟管式反渗透处理系统(11)采用160bar膜柱72根，分四套并联，每套分两段，膜柱比例为9:9。

17.根据权利要求10所述的高盐废水零排放且盐分离的处理装置，其特征在于：第一碟管式反渗透处理系统(8)和第二碟管式反渗透处理系统(11)中，膜柱组的进、出水口均设置有流量传感计、压力传感器和流量调节阀。