CN109020041A - 一种阳离子混盐废水制酸碱的方法 - Google Patents

一种阳离子混盐废水制酸碱的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种阳离子混盐废水制酸碱的方法。该方法包括板框压滤、微滤两级预处理，纳滤分盐处理，氯离子型树脂处理，高压反渗透膜浓缩，双极膜电渗析制酸碱等步骤。通过本发明的上述处理步骤，能够得到含盐量低于3％的废水，可以直接排放，同时还制备得到了盐酸和氢氧化钠，大大提高了废水的回收利用效率，工艺设计巧妙，成本低，除盐效果好。

Description

一种阳离子混盐废水制酸碱的方法
技术领域
本发明属于废水处理技术领域，特别是涉及一种阳离子混盐废水制酸碱的方法。
背景技术
水体中一定量的盐类是生物生存所需要的，但工业含盐废水的过量排放，会造成水体污染。通常含盐废水主要来源于：酸、碱废水中和处理生成盐，某些工艺过程如染料盐析的排水，化学反应过程等。此外，含盐废水中会同时存在大量的多种阴离子或阳离子构成混盐。含盐废水可腐蚀厂房建筑、金属设备、混凝结构及水管等，盐还会对土壤造成盐渍害，影响植物生长。因此，如何处理这类废水备受关注。
现有技术中对于混盐废水的处理通常有填埋、稀释、蒸发浓缩法、冷分离法等。
例如中国专利申请CN201810051588.1公开了一种高含硫、高含盐气田采出水深度净化处理工艺，其通过自然沉降单元-气浮混凝沉降单元-蒸发结晶单元-高级氧化单元-生化处理单元对废水进行了深度处理，污染物以结晶盐的形式从污水中析出，结晶盐进行填埋处置或回收利用。
中国专利申请CN201610129263.1公开了一效四体MVR混盐废水分离装置，包括预浓缩蒸发器、盐蒸发结晶器、硝蒸发结晶器、杂盐蒸发结晶器和蒸汽压缩机，其中预浓缩蒸发器、盐蒸发结晶器、硝蒸发结晶器、杂盐蒸发结晶器的二次蒸汽出口连接到同一效蒸汽压缩机的进口，蒸汽压缩机的进口蒸汽温度为80～100℃，该发明通过使用上述装置实现混盐废水零排放。
但是，上述混盐废水处理工艺仍然存在工艺复杂、盐回收利用率低等问题。
发明内容
为了解决现有技术中存在的混盐废水中盐回收利用率低，工艺复杂等问题。本发明提供了一种阳离子混盐废水制酸碱的方法。该方法成本低，废水回收利用率高。本发明中的阳离子混盐是指阳离子种类为两种以上，阴离子只包括氯离子和硫酸根离子的盐。
为了达到上述的目的，本发明采取以下技术方案：
一种阳离子混盐废水制酸碱的方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)预处理：将阳离子混盐废水先后通入板框压滤机、微滤机过滤处理，除去废水中的固体悬浮物，得到滤液Ⅰ，所述滤液Ⅰ固体悬浮物含量≤0.1mg/L，pH为6～9；
(2)纳滤分盐处理：将步骤(1)的得到的滤液Ⅰ通入纳滤装置，得到滤液Ⅱ，所述滤液Ⅱ的硫酸根含量低于10mg/L，pH为6～9；
(3)钠型树脂处理：将步骤(2)得到的滤液Ⅱ通入装有钠型树脂的交换柱中，进行阳离子交换处理，得到净化后出水，当出水中的非钠的阳离子含量超过10mg/L时停止过柱；
(4)高压反渗透膜浓缩：将步骤(3)得到的出水经高压反渗透膜进一步浓缩，得到浓水和淡水，淡水直接排出；
(5)双极膜电渗析制酸碱：步骤(4)得到的浓水进一步通入双极膜电渗析装置，制备得到酸和碱。
在上述方法中，所述氯离子型树脂可通过如下方法再生：通过酸性再生剂再生，然后进行再生水洗，水洗后进行碱性性转型剂转型，转型后再水洗。优选的，再生剂为质量浓度为2～10％的盐酸溶液；转型剂为质量浓度为2-10％的氢氧化钠溶液；再生剂的倍率为2-5BV；转型剂的倍率为2-5BV。
在上述方法中，所述阳离子混盐废水中的钠离子浓度为0.01％～4.5wt％，氯离子浓度为0.015～5.5wt％，非钠阳离子浓度为0.0001％～0.1wt％，硫酸根浓度为0.001％～4.0wt％。
在上述方法中，所述步骤(1)中的板框压滤机为隔膜式板框压滤机，目数为600～2000目。本发明通过隔膜式板框压滤机能够除去废水中的大部分固体悬浮物。
在上述方法中，所述步骤(1)中的微滤机为碟片式自清洗过滤器，目数为20～100目。本发明通过碟片式自清洗过滤器能够将板框压滤机处理后残留的少部分固体悬浮物除去。
板框压滤机和微滤机两级预处理过程，使得废水滤液中的固体悬浮物含量低于0.1mg/L，同时避免了单级过滤能耗大，成本高的问题。
在上述方法中，所述步骤(2)纳滤分盐处理过程的温度控制为5～35℃，单根膜管的废水流量为8～12m3/h，控制压力为0.35～4.1MPa。
在上述方法中，所述步骤(3)交换柱中的树脂为带有弱酸基团的树脂或带有强酸基团的树脂，或以上两种材料的组合。
在上述方法中，所述步骤(3)废水通过交换柱的流速为0.5～10BV/h(BV/h定义为每小时几倍吸附材料床层的体积)，离子交换的温度为10～50℃。
在上述方法中，所述步骤(4)高压膜浓缩的工作压力为1.5～10.9Mpa，工作温度为5～35℃，处理后的浓水盐分≥9％，淡水盐分浓度小于3％。
在上述方法中，所述双极膜电渗析装置中的阳膜为阻碱阳膜，阳膜的电阻为4.0-4.8Ω·cm2，破裂强度不小于0.42MPa，厚度为0.19-0.23mm。
在上述方法中，所述双极膜电渗析装置中的阴膜为阻酸阴膜，阻酸阴膜采用全氟接枝阴膜。
在上述方法中，所述双极膜的电极是耐酸碱的钛涂钽铂钌电极；双极膜采用改性的耐硬度阳膜与改性的耐硬度双极膜。
在上述方法中，所述双极膜阴膜的交换容量达到0.3～0.6mmol/cm2。
本发明具有以下技术特点：
1)本发明通过板框压滤机和微滤机两级预处理过程对废水中的固体悬浮物进行过滤，不仅使废水滤液中的固体悬浮物含量低于0.1mg/L，同时避免了单级过滤能耗大，成本高的问题。
2)本发明通过钠型树脂进行离子交换，高压膜浓缩以及双极膜电渗析三个步骤联合使用，不仅使得排放的淡水含盐量较低，符合排放标准，而且制备得到酸和碱，提高了废水的回收利用效率。
3)本发明采用的纯化工艺能够将只能作为危险废物或一般固废的杂盐做到彻底的资源化，实现资源的再循环利用，减少土地填埋的资源浪费。
具体实施方式
以下具体实施例是对本发明提供的方法与技术方案的进一步说明，但不应理解成对本发明的限制。
具体实施方式中，各实施例的工艺流程如下：
(1)预处理：将阳离子混盐废水先后通入600-2000目隔膜式板框压滤机、20-100目碟片式自清洗过滤器处理，除去废水中的固体悬浮物，得到滤液Ⅰ，所述滤液Ⅰ固体悬浮物含量≤0.1m g/L，pH为6～9；
(2)纳滤分盐处理：将步骤(1)的得到的滤液Ⅰ通入纳滤装置，纳滤分盐处理过程的温度控制为5～35℃，单根膜管的废水流量为8～12m3/h，控制压力为0.35～4.1MPa，得到滤液Ⅱ，所述滤液Ⅱ的硫酸根含量低于10mg/L，pH为6～9；
(3)钠型树脂处理：将步骤(2)得到的滤液Ⅱ通入装有钠型树脂的交换柱中，进行阳离子交换处理，得到净化后出水，当出水中的非钠的阳离子含量超过10mg/L时停止过柱；
(4)高压反渗透膜浓缩：将步骤(3)得到的出水经高压膜进一步浓缩，高压膜浓缩的工作压力为1.5～10.9Mpa，工作温度为5～35℃，得到浓水和淡水，淡水盐分浓度小于3％，淡水直接排出；浓水盐分≥9％；
(5)双极膜电渗析制酸碱：步骤(4)得到的浓水进一步通入双极膜电渗析装置；
双极膜电渗析装置中的阳膜为阻碱阳膜以ASTOM的阻碱膜CMB为原料膜，基膜采用辐射后接枝三季铵乙基的基团，在阳膜的带负电表面再接枝一层厚度为4μm的带正电基团，控制带正电荷的交换容量达0.16mmol/cm2，阳膜采用电阻为4.6Ω·cm2，破裂强度为0.48MPa，厚度为0.20mm；
阴膜采用全氟接枝阴膜；电极是耐酸碱的钛涂钽铂钌电极；
制备得到盐酸和氢氧化钠。
实施例1
处理某高氯混盐废水的工艺，本实施例中高氯低硝酸混盐废水的pH为7.2,成分浓度列于下表中。
经上述工艺流程处理，其中纳滤膜产水侧的硫酸根浓度小于30ppm；经氯离子型树脂处理后水样的钾离子浓度小于10ppm；经高压膜处理后浓水的总盐分为7％；浓水经双极膜电渗处理后得到浓度为4.4％左右的盐酸和氢氧化钠溶液。
实施例2
处理某石化公司的含盐废水，其pH值为6.3，成分浓度列于下表中。
废水成分 处理前浓度(mg/L) 高压反渗透膜处理后浓度(mg/L)
Na+ 30000 30470
K+ 1120 0.1
Cl- 38290 47300
SO4 2- 8700 120
经上述工艺流程处理，其中纳滤膜产水侧的硫酸根浓度小于200ppm；经氯离子型树脂处理后水样的钾离子浓度小于50ppm；经高压膜处理后浓水的总盐分为8％；浓水经双极膜电渗处理后得到浓度为4.9％左右的盐酸和氢氧化钠溶液。
实施例3
处理某煤化工公司的含盐废水，其成分列于下表中。
废水成分 处理前浓度(mg/L) 高压反渗透膜处理后浓度(mg/L)
COD 480 90
pH 6.3 7.2
Na+ 22000 28600
Ca2+ 177 0.2
Cl- 29290 38077
SO4 2- 771 14
上表中废水先采用臭氧氧化工艺将废水的COD含量降低到100ppm，然后采用本发明的上述工艺流程处理，其中纳滤膜产水侧的硫酸根浓度小于200ppm；经氯离子型树脂处理后水样的碳酸氢根浓度小于50ppm；经高压膜处理后浓水的总盐分为6.7％；浓水经双极膜电渗处理后得到浓度为4.5％左右的盐酸和氢氧化钠溶液。
以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求保护范围内。

Claims (10)

1.一种阳离子混盐废水制酸碱的方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)预处理：将阳离子混盐废水先后通入板框压滤机、微滤机过滤处理，除去废水中的固体悬浮物，得到滤液Ⅰ，所述滤液Ⅰ固体悬浮物含量≤0.1mg/L，pH为6～9；
(2)纳滤分盐处理：将步骤(1)的得到的滤液Ⅰ通入纳滤装置，得到滤液Ⅱ，所述滤液Ⅱ的硫酸根含量低于10mg/L，pH为6～9；
(3)钠型树脂处理：将步骤(2)得到的滤液Ⅱ通入装有钠型树脂的交换柱中，进行阳离子交换处理，得到净化后出水，当出水中的非钠的阳离子含量超过10mg/L时停止过柱；
(4)高压反渗透膜浓缩：将步骤(3)得到的出水经高压反渗透膜进一步浓缩，得到浓水和淡水，淡水直接排出；
(5)双极膜电渗析制酸碱：步骤(4)得到的浓水进一步通入双极膜电渗析装置，制备得到酸和碱。
2.根据权利要求1所述一种阳离子混盐废水制酸碱的方法，其特征在于，所述阳离子混盐废水含盐量为0.3-3.0wt％，其中的钠离子浓度为0.01～4.5wt％，非钠阳离子浓度为0.015～5.5wt％，钾离子浓度为0.0001～0.1wt％，硫酸根浓度为0.001～4.0wt％。
3.根据权利要求1所述一种阳离子混盐废水制酸碱的方法，其特征在于，所述步骤(1)中的板框压滤机为隔膜式板框压滤机，目数为600～2000目。
4.根据权利要求1所述一种阳离子混盐废水制酸碱的方法，其特征在于，所述步骤(1)中的微滤机为碟片式自清洗过滤器，目数为20～100目。
5.根据权利要求1所述一种阳离子混盐废水制酸碱的方法，其特征在于，所述步骤(2)纳滤分盐处理过程的温度控制为5～35℃，单根膜管的废水流量为8～12m3/h，控制压力为0.35～4.1MPa。
6.根据权利要求1所述一种阳离子混盐废水制酸碱的方法，其特征在于，所述步骤(3)废水通过交换柱的流速为0.5～10BV/h，离子交换的温度为10～50℃。
7.根据权利要求1所述一种阳离子混盐废水制酸碱的方法，其特征在于，所述步骤(4)高压膜浓缩的工作压力为1.5～10.9Mpa，工作温度为5～35℃，处理后的浓水盐分≥9wt％，淡水盐分浓度小于3wt％。
8.根据权利要求1所述一种阳离子混盐废水制酸碱的方法，其特征在于，所述双极膜电渗析装置中的阳膜为阻碱阳膜，阳膜的电阻为4.0-4.8Ω·cm2，破裂强度不小于0.42MPa，厚度为0.19-0.23mm。
9.根据权利要求1所述一种阳离子混盐废水制酸碱的方法，其特征在于，所述双极膜电渗析装置中的阴膜为阻酸阴膜，阻酸阴膜采用全氟接枝阴膜。
10.根据权利要求1所述一种阳离子混盐废水制酸碱的方法，其特征在于，所述双极膜的电极是耐酸碱的钛涂钽铂钌电极。
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