CN106396232B - 一种高盐印染废水的零排放系统及方法 - Google Patents

一种高盐印染废水的零排放系统及方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于印染废水处理领域，尤其是涉及一种高盐印染废水的零排放系统及方法。本发明所提供的高盐印染废水的零排放系统采用分盐和选择性电驱动膜在不同浓度对废水进行硫酸根离子和氯离子的分离，在节省能耗的基础上实现同时对废水中一二价离子的浓缩与分离，为后续分质结晶提供了可能；废水经过分盐系统和再浓缩系统后得到的淡化液可以用作前段工序的供水，经分盐系统和选择性电驱动膜处理系统后的两股废水可以分别通过分质结晶制取氯化钠和硫酸钠的工业盐产品，且氯化钠和硫酸铵的工业盐产品可以回用于生产工艺。本发明所提供的高盐印染废水的零排放系统及方法满足高盐印染废水零排放的要求，兼顾了环保效益和经济效益。

Description

一种高盐印染废水的零排放系统及方法
技术领域
本发明属于印染废水处理领域，尤其是涉及一种高盐印染废水的零排放系统及方法。
背景技术
印染废水含有大量染料、助剂、浆料、酸碱及无机盐等，其特点是组成复杂、含盐量高、有机物含量高、碱度高、色度深、可生化性差等特点。如果在排放之前不对其进行处理，废水中高浓度的可溶性无机盐和难降解的有毒有机物会造成严重的环境污染，对土壤及地表水、地下水造成破坏。
由于印染企业生产品种的多样性，决定了废水组成的复杂性，因此，单一处理技术及工艺均很难达到要求。虽然国内外实际应用的印染废水处理技术及工艺较多，但大多仍是生物处理法与物化处理法或其技术的组合。而这些技术较难实现零排放，而且面临着处理生化污泥、结晶混盐等二次污染物问题；能耗大；结构庞大；污水停留时间长、污水传递次数多；自动化程度差；占地面积大、施工期限较长；施工受地理环境、地质地貌、季节因素的制约；操作管理繁琐不易实现等缺点。
发明内容
本发明的目的在于，针对以上存在的问题，提供一种高盐印染废水的零排放系统。
为此，本发明的上述目的通过以下技术方案来实现：
一种高盐印染废水的零排放系统，所述高盐印染废水的零排放系统包括：
- 预处理系统，所述预处理系统用于对高盐印染废水进行预处理，且经预处理后的废水满足进入预浓缩系统的进水水质要求；
- 预浓缩系统，所述预浓缩系统用于对经预处理系统预处理后的废水进行预浓缩处理；
- 分盐系统，所述分盐系统用于对经预浓缩系统预浓缩后的废水进行分盐处理，主要含氯离子的产水进入再浓缩系统进行再浓缩处理，主要含硫酸根离子的浓水进入选择性电驱动膜处理系统进行浓缩处理；
- 再浓缩系统，所述再浓缩系统用于对来自分盐系统的含氯离子的产水进行再浓缩处理；
- 选择性电驱动膜处理系统，所述选择性电驱动膜系统用于对来自分盐系统的浓缩液进行分盐处理，同时对来自再浓缩系统的浓缩液进行浓缩处理；
以及
- 结晶系统，所述结晶系统用于分别对选择性电驱动膜处理系统的淡化室中排出的淡化液和浓缩室中排出的浓缩液进行结晶处理并分别得到硫酸钠和氯化钠的工业盐产品。
在采用上述技术方案的同时，本发明还可以采用或者组合采用以下进一步的技术方案：
所述预处理系统为臭氧氧化系统、多介质过滤器、钠离子交换器或弱酸性阳离子交换器中的一种或多种的组合。
所述预处理系统的出水硬度不大于30 ppm。
所述预浓缩系统为苦咸水反渗透浓缩系统，经苦咸水反渗透浓缩系统浓缩后的浓水中总溶解性固体大于2%。
所述分盐系统为纳滤分盐系统，所述纳滤分盐系统采用一二价离子纳滤分离膜；纳滤分盐系统的浓水中氯离子含量小于5500 ppm，且进入选择性电驱动膜处理系统；纳滤分盐系统的产水中硫酸根离子含量小于500 ppm，且进入再浓缩系统进行再浓缩处理。
所述再浓缩系统为海水反渗透浓缩系统，所述海水反渗透浓缩系统的浓缩液中氯化钠的浓度达到5~6%，且进入选择性电驱动膜处理系统进行浓缩处理。
所述选择性电驱动膜处理系统为均相一二价选择性电渗析系统。
所述选择性电驱动膜处理系统处理后的浓缩室中氯化钠含量达到12~15%。
当选择性电驱动膜处理系统的浓缩室中氯离子和硫酸根离子的质量浓度比值小于60:1时，在选择性电驱动膜处理系统的浓缩室出口之后和结晶系统之前的连接管路上设置第二纳滤分盐系统，所述第二纳滤分盐系统用于提高经结晶系统结晶的氯化钠工业盐产品的纯度，所述第二纳滤分盐系统的浓水循环至分盐系统的入口。
在进入结晶系统之前，所述选择性电驱动膜处理系统处理后的淡化室中所排出的淡化液进入第二海水反渗透浓缩系统进行浓缩处理，且经浓缩后的浓缩液中硫酸钠的含量大于11%。
在进入结晶系统之前，第二海水反渗透浓缩系统之后的连接管路上设置第二臭氧氧化系统，所述第二臭氧氧化系统用于对来自第二海水反渗透浓缩系统的浓缩液进行脱色处理。
所述结晶系统包括蒸发结晶系统和冷冻结晶系统，所述蒸发结晶系统用于对来自选择性电驱动膜处理系统的浓缩室出口的浓缩液进行蒸发结晶处理，所述冷冻结晶系统用于对来自选择性电驱动膜处理系统的淡化室出口的淡化液进行冷冻结晶处理。
本发明的另外一个目的在于，提供一种高盐印染废水的零排放方法。
为此，本发明的上述目的通过以下技术方案来实现：
一种高盐印染废水的零排放方法，所述高盐印染废水的零排放方法包括如下步骤：
- 预处理，经预处理后的废水满足后续预浓缩的进水水质要求；
- 预浓缩，经预浓缩后的废水进行分盐处理；
- 分盐，通过一二价离子分离膜将预浓缩的废水进行氯离子和硫酸根离子的分离；经分盐后，主要含有氯离子的废水进行再浓缩处理，主要含有硫酸根离子的废水进行选择性电驱动膜浓缩处理；
- 再浓缩，对来自分盐处理后主要含有氯离子的废水进行再浓缩处理，且经再浓缩后的废水进行选择性电驱动膜浓缩处理；
- 选择性电驱动膜处理，通过一二价离子选择性电渗析膜对经分盐后的主要含有硫酸根离子的废水进行分盐处理，同时对再浓缩后的废水进行浓缩处理；
以及
- 结晶，结晶包括蒸发结晶和冷冻结晶，对选择性电驱动膜浓缩处理的浓缩室中所排出的浓缩液进行蒸发结晶得到氯化钠工业盐产品，对选择性电驱动膜浓缩处理的淡化室中所排出的淡化液进行冷冻结晶得到硫酸钠工业盐产品。
本发明提供一种高盐印染废水的零排放系统及方法，通过技术经济综合分析，采用分盐和选择性电驱动膜在不同浓度对废水进行硫酸根离子和氯离子的分离，在节省能耗的基础上实现同时对废水中一二价离子的浓缩与分离，为后续分质结晶提供了可能；废水经过分盐系统和再浓缩系统后得到的淡化液可以用作前段工序的供水，经分盐系统和选择性电驱动膜处理系统后的两股废水可以分别通过分质结晶制取氯化钠和硫酸钠的工业盐产品，且氯化钠和硫酸铵的工业盐产品可以回用于生产工艺。本发明所提供的高盐印染废水的零排放系统及方法满足高盐印染废水零排放的要求，兼顾了环保效益和经济效益。
附图说明
图1为本发明所提供的一种高盐印染废水的零排放系统的示意图；
图中：101-臭氧氧化系统；102-多介质过滤器；103-钠离子交换器；104-弱酸性阳离子交换器；201-苦咸水反渗透浓缩系统；202-纳滤分盐系统；301-海水反渗透浓缩系统；302-选择性电驱动膜处理系统；303-第二纳滤分盐系统；304-第二海水反渗透浓缩系统；305-第二臭氧氧化系统；401-蒸发结晶系统；402-冷冻结晶系统。
具体实施方式
参照附图和具体实施实例对本发明作进一步地详细说明。
一种高盐印染废水的零排放系统，包括：
- 预处理系统，用于对高盐印染废水进行预处理，且经预处理后的废水满足进入预浓缩系统的进水水质要求；
- 预浓缩系统，用于对经预处理系统预处理后的废水进行预浓缩处理；
- 分盐系统，用于对经预浓缩系统预浓缩后的废水进行分盐处理，主要含氯离子的产水进入再浓缩系统进行再浓缩处理，主要含硫酸根离子的浓水进入选择性电驱动膜处理系统进行浓缩处理；
- 再浓缩系统，用于对来自分盐系统的含氯离子的产水进行再浓缩处理；
- 选择性电驱动膜处理系统，所述选择性电驱动膜系统用于对来自分盐系统的浓缩液进行分盐处理，同时对来自再浓缩系统的浓缩液进行浓缩处理；
以及
- 结晶系统，用于分别对选择性电驱动膜处理系统的淡化室中排出的淡化液和浓缩室中排出的浓缩液进行结晶处理并分别得到硫酸钠和氯化钠的工业盐产品。
预处理系统先后包括臭氧氧化系统101、多介质过滤器102、钠离子交换器103和弱酸性阳离子交换器104。
从弱酸性阳离子交换器中的出水硬度不大于30 ppm。
预浓缩系统为苦咸水反渗透浓缩系统201，经苦咸水反渗透浓缩系统201浓缩后的浓水中总溶解性固体大于2%。
分盐系统为纳滤分盐系统202，纳滤分盐系统采用一二价离子纳滤分离膜；纳滤分盐系统202的出口浓水中氯离子含量小于5500 ppm，且进入选择性电驱动膜处理系统302；纳滤分盐系统202的出口产水中硫酸根离子含量小于500 ppm，且进入再浓缩系统进行再浓缩处理。
再浓缩系统为海水反渗透浓缩系统301，海水反渗透浓缩系统301的浓缩液中氯化钠的浓度达到5~6%，且进入选择性电驱动膜处理系统302进行浓缩处理。
选择性电驱动膜处理系统302为均相一二价选择性电渗析系统。
选择性电驱动膜处理系统302处理后的浓缩室中氯化钠含量达到12~15%。
当选择性电驱动膜处理系统302的浓缩室中氯离子和硫酸根离子的质量浓度比值小于60:1时，在选择性电驱动膜处理系统302的浓缩室出口之后和结晶系统中的蒸发结晶系统401之前的连接管路上设置第二纳滤分盐系统303，第二纳滤分盐系统303的产水进入蒸发结晶系统401中，浓水回用至纳滤分盐系统202的入口。
选择性电驱动膜处理系统302处理后的淡化室中所排出的淡化液先后进入第二海水反渗透浓缩系统304、第二臭氧氧化系统305后进入冷冻结晶系统402进行冷冻结晶；经第二海水反渗透浓缩系统浓缩后的浓缩液中硫酸钠的含量大于11%；第二臭氧氧化系统用于对来自第二海水反渗透浓缩系统的浓缩液进行脱色处理。
苦咸水反渗透浓缩系统201、海水反渗透浓缩系统301和第二海水反渗透浓缩系统304的透过液均可以回用至生产工段。
具体地，可采用如下工艺：
某印染企业经中水回用系统处理的高盐印染废水水质含混盐0.8-1.5%，其中氯离子浓度为1800-2100 ppm，硫酸根离子浓度为2500-3500 ppm，COD为100-150 ppm，硬度为250-350 ppm，浊度为0.0805-0.1 NTU。经过臭氧氧化系统101处理，氧化去除废水中的有机物和色度，控制出水COD在≤50 mg/L左右。通过多介质滤器102截留高盐印染废水中的杂质，包括细小悬浮物、脱稳胶体、臭氧氧化后的多悬浮颗粒，以保护后续装置。之后废水经过钠离子交换器103和弱酸性阳离子交换器104处理，控制出水硬度30 mg/L以下。预处理废水利用苦咸水反渗透浓缩系统201进行浓缩，苦咸水反渗透浓缩系统201的产水回用，浓水侧总溶解性固体含量大于2%。预浓缩的浓水进入纳滤分盐系统202进行纳滤分盐处理。纳滤分盐系统202的浓水中氯离子含量小于5500 ppm，产水中硫酸根离子含量小于500 ppm。纳滤分盐系统202的产水进入海水反渗透浓缩系统301进行反渗透浓缩处理，海水反渗透浓缩系统301的浓水中总溶解性固体含量大于5%，产水进行回用。海水反渗透浓缩系统301的浓缩液和纳滤分盐系统202的浓缩液分别进入选择性电驱动膜处理系统302的浓缩室和淡化室进行进一步离子分离提纯浓缩。选择性电驱动膜处理系统302的氯化钠侧浓缩液含量大于12%，氯化钠侧浓缩液进入第二纳滤分盐系统303进行纳滤处理，提高氯化钠的纯度，第二纳滤分盐系统303的产水总溶解性固体浓度控制在10-12%，第二纳滤分盐系统的产水进入蒸发系统401进行蒸发结晶。选择性电驱动膜处理系统302的淡化液进入第二海水反渗透浓缩系统304进行进一步浓缩，浓缩后其总溶解性固体含量大于12%。海水反渗透浓缩系统304的浓缩液经过第二臭氧氧化系统305脱色后进入冷冻结晶系统402进行冷冻结晶。
根据本发明所提供的高盐印染废水处理系统处理印染废水，采用纳滤和选择性电渗析在不同浓度对废水进行硫酸根离子和氯离子的分离。在节省能耗的基础上实现对废水中一二价离子的分离，为后续分质结晶提供了可能。系统采用臭氧氧化去除原废水中的色度和有机物，高效清洁，不需要额外增加其他药剂。膜系统采用苦咸水反渗透系统、海水反渗透系统和电驱动膜系统相结合的办法，根据各类膜的处理特点，合理布置；采用电驱动膜系统不仅实现了废水中盐分的分离，同时实现了盐分的浓缩，大大降低了整套系统的能耗。
上述具体实施方式用来解释说明本发明，仅为本发明的优选实施例，而不是对本发明进行限制，在本发明的精神和权利要求的保护范围内，对本发明做出的任何修改、等同替换、改进等，都落入本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种高盐印染废水的零排放系统，其特征在于，所述高盐印染废水的零排放系统包括：
-预处理系统，所述预处理系统用于对高盐印染废水进行预处理，且经预处理后的废水满足进入预浓缩系统的进水水质要求；
预处理系统先后包括臭氧氧化系统、多介质过滤器、钠离子交换器和弱酸性阳离子交换器；
-预浓缩系统，所述预浓缩系统用于对经预处理系统预处理后的废水进行预浓缩处理；
所述预浓缩系统为苦咸水反渗透浓缩系统，经苦咸水反渗透浓缩系统浓缩后的浓水中总溶解性固体大于2%；
-分盐系统，所述分盐系统用于对经预浓缩系统预浓缩后的废水进行分盐处理，主要含氯离子的产水进入再浓缩系统进行再浓缩处理，主要含硫酸根离子的浓水进入选择性电驱动膜处理系统进行浓缩处理；
-再浓缩系统，所述再浓缩系统用于对来自分盐系统的含氯离子的产水进行再浓缩处理；
-选择性电驱动膜处理系统，所述选择性电驱动膜系统用于对来自分盐系统的浓缩液进行分盐处理，同时对来自再浓缩系统的浓缩液进行浓缩处理；
以及
-结晶系统，所述结晶系统用于分别对选择性电驱动膜处理系统的淡化室中排出的淡化液和浓缩室中排出的浓缩液进行结晶处理并分别得到硫酸钠和氯化钠的工业盐产品；
所述再浓缩系统为海水反渗透浓缩系统，所述海水反渗透浓缩系统的浓缩液中氯化钠的浓度达到5~6%，且进入选择性电驱动膜处理系统进行浓缩处理。
2.根据权利要求1所述的高盐印染废水的零排放系统，其特征在于，所述预处理系统的出水硬度不大于30ppm。
3.根据权利要求1所述的高盐印染废水的零排放系统，其特征在于，所述分盐系统为纳滤分盐系统，所述纳滤分盐系统采用一二价离子纳滤分离膜；纳滤分盐系统的浓水中氯离子含量小于5500ppm，且进入选择性电驱动膜处理系统；纳滤分盐系统的产水中硫酸根离子含量小于500ppm，且进入再浓缩系统进行再浓缩处理。
4.根据权利要求1所述的高盐印染废水的零排放系统，其特征在于，所述选择性电驱动膜处理系统为均相一二价选择性电渗析系统。
5.根据权利要求1所述的高盐印染废水的零排放系统，其特征在于，所述选择性电驱动膜处理系统的浓缩室出口之后和结晶系统之前的连接管路上设置第二纳滤分盐系统，所述第二纳滤分盐系统用于提高经结晶系统结晶的氯化钠工业盐产品的纯度，所述第二纳滤分盐系统的浓水循环至分盐系统的入口。
6.根据权利要求1所述的高盐印染废水的零排放系统，其特征在于，所述结晶系统包括蒸发结晶系统和冷冻结晶系统，所述蒸发结晶系统用于对来自选择性电驱动膜处理系统的浓缩室出口的浓缩液进行蒸发结晶处理，所述冷冻结晶系统用于对来自选择性电驱动膜处理系统的淡化室出口的淡化液进行冷冻结晶处理。
7.一种根据权利要求1-6任一项所述的高盐印染废水的零排放系统进行高盐印染废水的零排放方法，其特征在于，所述高盐印染废水的零排放方法包括如下步骤：
-预处理，经预处理后的废水满足后续预浓缩的进水水质要求；
-预浓缩，经预浓缩后的废水进行分盐处理；
-分盐，通过一二价离子分离膜将预浓缩的废水进行氯离子和硫酸根离子的分离；经分盐后，主要含有氯离子的废水进行再浓缩处理，主要含有硫酸根离子的废水进行选择性电驱动膜浓缩处理；
-再浓缩，对来自分盐处理后主要含有氯离子的废水进行再浓缩处理，且经再浓缩后的废水进行选择性电驱动膜浓缩处理；
-选择性电驱动膜处理，通过一二价离子选择性电渗析膜对经分盐后的主要含有硫酸根离子的废水进行分盐处理，同时对再浓缩后的废水进行浓缩处理；以及
-结晶，结晶包括蒸发结晶和冷冻结晶，对选择性电驱动膜浓缩处理的浓缩室中所排出的浓缩液进行蒸发结晶得到氯化钠工业盐产品，对选择性电驱动膜浓缩处理的淡化室中所排出的淡化液进行冷冻结晶得到硫酸钠工业盐产品。
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