CN109851124A

CN109851124A - 针对纺织火电行业高浓度盐水的耦合结晶方法

Info

Publication number: CN109851124A
Application number: CN201811522312.3A
Authority: CN
Inventors: 郭超; 王刚; 杨泰山; 曾凡付; 艾山·玉素莆
Original assignee: XINJIANG ENVIRONMENTAL ENGINEERING TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: XINJIANG ENVIRONMENTAL ENGINEERING TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2018-12-13
Filing date: 2018-12-13
Publication date: 2019-06-07

Abstract

本发明涉及一种针对纺织火电行业高浓度盐水的耦合结晶方法，其特征在于，包括活性炭过滤罐、pH值调节池、一级纳滤系统、低压反渗透系统、二级纳滤系统、冷冻结晶和MVR；所述活性炭过滤罐连接所述pH值调节池，所述pH值调节池连接所述一级纳滤系统，所述一级纳滤系统分别连接所述低压反渗透系统和冷冻结晶，所述低压反渗透系统连接所述二级纳滤系统，所述二级纳滤系统连接所述MVR。本发明将低压反渗透系统的浓水作为二级纳滤系统的进水，利用纳滤膜对多价盐高截留率、单价盐低截留率的特点，实现了浓水多价盐和单价盐的分离和浓缩，二级纳滤产水经过MVR可以进一步回收其中的NaCl以及冷凝水，实现了有价资源的回收。

Description

针对纺织火电行业高浓度盐水的耦合结晶方法

技术领域

本发明涉及一种工业废水深度处理技术领域，尤其涉及一种针对纺织火电行业高浓度盐水的耦合结晶方法。

背景技术

近两年国家对环保开始重视，随着环保要求日益严格和水资源短缺问题严重化，废水零排放技术，在近两年内得到迅速发展，特别是在没有接纳水体的干旱地区，环保不允许废水排出，使得零排放处理技术成为工业废水处理的必然工艺路线。零排放技术既解决一部分水资源问题，又不对当地的环境和生态造成污染和破坏，是持续运行的最重要的必要因素之一。随着我国产业化的调整和资源成本的升高，纺织火电行业西移，但是我国西北地区属于干旱地区，缺少污染接纳水体，生态脆弱，更容易造成的生态环境的污染破坏，所以的创新能够运行稳定、运行成本低的纺织火电行业高盐废水的零排放技术显得尤为迫切。

现有技术中存在以下问题：难以满足水回用和盐回收的需求。

发明内容

为此，本发明提供一种针对纺织火电行业高浓度盐水的耦合结晶方法，用以克服现有技术中水回用和盐回收的需求的问题。

(一)要解决的技术问题

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种针对纺织火电行业高浓度盐水的耦合结晶方法，该系统出水水质优异，可以达到回用标准，满足各种回用需求，同时回收废水中的有价盐分，实现一定的经济效益。

(二)技术方案

为实现上述目的，本发明提供一种针对纺织火电行业高浓度盐水的耦合结晶方法，其包括活性炭过滤罐、pH值调节池、一级纳滤系统、低压反渗透系统、二级纳滤系统、冷冻结晶、MVR(机械式蒸汽再压缩技术，mechanicalvaporrecompression，MVR)；

所述活性炭过滤罐连接所述pH值调节池，所述pH值调节池连接所述一级纳滤系统，所述一级纳滤系统分别连接所述低压反渗透系统和所述冷冻结晶，所述低压反渗透系统连接所述二级纳滤系统，所述二级纳滤系统连接所述MVR。

其中，所述的活性炭过滤罐和纺织印染废水的生化处理出水池连接，废水采用上流式由活性炭过滤罐底部进入，从顶部出口出水。进一步地，所述活性炭过滤罐的有效高度为1.5m，所述活性炭采用果壳无定形活性炭，粒径为0.4mm，空床流速0.5m/h，空床接触时间为3h。

所述pH调节池和活性炭过滤罐连接，在pH调节池中优选利用H2SO4将pH值调至弱酸性(pH＝6.0)。

所述一级纳滤系统的进水口与pH调节池的出水口连接，所述一级纳滤系统的结构如本领域常规的纳滤系统，包括保安过滤器、清洗泵、高压泵、产水口、浓水口。进一步地，所述一级纳滤系统的纳滤膜采用由聚酯无纺布、聚砜支撑层、聚酰胺分离层组成的三层复合膜，膜构型为缠绕卷式纳滤膜，有效膜孔径为150-300Da。在系统实际工作时，优选所述纳滤膜的产水流量降至初始产水流量的90％时停止运行，对纳滤系统进行化学清洗。所述化学清洗方法，优选先用清洁自来水将系统内残留的废水置换排空，再分别用pH＝12的NaOH+Na4EDTA(质量分数1.0％)溶液和pH＝2的盐酸溶液先后对纳滤膜进行碱洗和酸洗。

进一步地，所述一级纳滤系统的浓水出水口与冷冻结晶连接，通过冷冻结晶回收Na₂SO₄；一级纳滤系统的产水出水口与低压反渗透系统连接，通过低压反渗透系统处理得到可回用的产水。

进一步地，所述低压反渗透系统采用缠绕卷式反渗透膜元件，最低脱盐率99.65％(测试液为2000mg/LNaCl溶液)，操作压力为10bar，运行温度25-30℃。进一步地，所述低压反渗透膜的产水流量降至初始产水流量的90％时停止运行，对低压反渗透系统进行化学清洗。所述化学清洗方法，优选先用清洁自来水将系统内残留的废水置换排空，再分别用pH＝12的NaOH+Na4EDTA(质量分数1.0％)溶液和pH＝2的盐酸溶液先后对纳滤膜进行碱洗和酸洗。

进一步地，所述冷冻结晶均是包括内冷冻罐、结晶装置、冷冻设备，纳滤浓水在冷冻结晶中冷冻析出Na₂SO₄。

所述低压反渗透系统浓水经过二级纳滤系统处理后，二级纳滤系统产水口与MVR相连，回收NaCl。所述二级纳滤系统的浓水口与一级纳滤系统进料桶相连，将二级纳滤系统的浓水回到一级纳滤系统处理，使整个工艺水回收率＞90％。

与所述一级纳滤系统相同地，进一步地，所述二级纳滤系统的纳滤膜采用由聚酯无纺布、聚砜支撑层、聚酰胺分离层组成的三层复合膜，膜构型为缠绕卷式纳滤膜，有效膜孔径为150-300Da。在系统实际工作时，优选所述纳滤膜的产水流量降至初始产水流量的90％时停止运行，对纳滤系统进行化学清洗。所述化学清洗方法，优选先用清洁自来水将系统内残留的废水置换排空，再分别用pH＝12的NaOH+Na4EDTA(质量分数1.0％)溶液和pH＝2的盐酸溶液先后对纳滤膜进行碱洗和酸洗。

进一步地，所述MVR的处理量为20-50kg/h，冷冻温度为60-70℃，运行压力为45-60kPa，压缩比为1.7-2.0。

本发明还提供一种对纺织印染废水进行深度处理和盐回收的方法，其是利用上述系统对纺织印染废水进行深度处理和盐回收的方法，包括下述步骤：

(1)纺织印染废水经生化处理后的二级出水通入活性炭过滤罐过滤，以去除废水中的有机物、色度物质以及其他杂质；

(2)经步骤(1)处理的出水经过pH值调节并经保安过滤器过滤后由高压泵泵入一级纳滤系统，一级纳滤产水进入低压反渗透系统，一级纳滤浓水进入冷冻结晶；

(3)经低压反渗透系统处理后的产水，可满足回用水水质需求进行回收利用，低压反渗透浓水通过高压泵进入二级纳滤系统进行进一步分离和浓缩；

(4)经二级纳滤系统处理后的产水进入MVR，二级纳滤的浓水回流至一级纳滤系统的进料桶，以重复进行步骤(2)-(4)的处理。

其中，步骤(1)中所述的纺织印染废水经生化处理后的二级出水如本领域常规，优选COD浓度为60-150mg/L，色度500-800PCU，SO42-浓度为2000-3000mg/L，Cl-浓度为100-200mg/L，Na+浓度为800-1200mg/L。

步骤(1)-(4)中相应的优选条件同前所述。

(三)有益效果

本发明与现有技术相比具有以下优点和有益效果：

(1)本发明设置了活性炭过滤罐，可以有效去除生化处理后纺织印染废水中残留的有机物和色度物质，减轻后续膜过滤系统的膜污染，提高了最终产水水质。

(2)本发明利用纳滤膜对多价盐高截留率、对低价盐低截留率的特点，将一级纳滤的浓水引入冷冻结晶系统，回收高纯度的Na₂SO₄(＞95％)，同时得到可回用的冷凝水，实现了有价资源的回收、大大减少了膜系统浓水排放对环境的污染。

(3)本发明利用低压反渗透系统处理以及纳滤产水，产水水质TOC＜1mg/L，色度0PCU，电导去除率＞95％，保证最终产水水质满足多种再生水回用水质要求。

(4)本发明将低压反渗透系统的浓水作为二级纳滤系统的进水，利用纳滤膜对多价盐高截留率、单价盐低截留率的特点，实现了浓水多价盐和单价盐的分离和浓缩，二级纳滤产水经过MVR可以进一步回收其中的NaCl以及冷凝水，实现了有价资源的回收。

(5)本发明将二级纳滤系统的浓水口与一级纳滤系统进料桶相连，使二级纳滤系统的浓水回到一级纳滤系统处理，提高了整个工艺水回收率(＞90％)。

附图说明

图1为本发明针对高浓度盐水的处理系统工艺流程示意图。

具体实施方式

以下结合附图，对本发明上述的和另外的技术特征和优点作更详细的说明。

下面参照附图来描述本发明的优选实施方式。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本发明的技术原理，并非在限制本发明的保护范围。

需要说明的是，在本发明的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，还需要说明的是，在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本实施例中的针对纺织火电行业高浓度盐水的耦合结晶方法，其包括活性炭过滤罐、pH值调节池、一级纳滤系统、低压反渗透系统、二级纳滤系统、冷冻结晶、MVR；

利用该系统对纺织印染废水进行深度处理和盐回收的方法的具体步骤如下：

1)纺织印染废水经过生化处理后的二级出水泵入活性炭过滤罐中，废水采用上流式由活性炭过滤罐底部进入，从顶部出口出水。活性炭过滤罐有效高度1.5m，活性炭采用果壳无定形活性炭，粒径0.4mm，空床流速0.5m/h，空床接触时间为3h，出水COD＜10mg/L；

2)活性炭过滤罐出水进入pH调节池，在pH调节池中利用H₂SO₄将pH值调至弱酸性(pH＝6.0～6.5)，减轻后续膜过滤工艺段的结垢污染；

3)pH调节池出水进入一级纳滤系统，进水先经过过滤精度为1.0～5.0μm的保安过滤器，再经高压泵进入纳滤膜组件。处理过程中向纳滤进料罐中连续进水，纳滤产水从产水口进入相连的低压反渗透系统，纳滤浓水进入冷冻结晶，通过冷冻结晶回收Na₂SO₄。冷冻结晶的运行参数设定为：冷冻量20-50kg/h，冷冻温度0℃。当纳滤膜产水流量降至初始产水流量的90％时停止运行，对纳滤系统进行化学清洗。先用清洁自来水将系统内残留的废水置换排空，再分别用pH＝12的NaOH+Na4EDTA(质量分数1.0％)溶液和pH＝2的盐酸溶液先后对纳滤膜进行碱洗和酸洗。纳滤系统所用膜为缠绕卷式膜结构，型号GEDK2540，截留分子量为150-300Da，材质为聚酰胺分离层、聚砜支撑层和聚酯无纺布组成的三层复合膜。纳滤系统的操作压力为5.0～7.5bar，温度为25-30℃。

4)一级纳滤系统产水进入低压反渗透系统，进一步过滤后得到最终产水，水质满足回用需求。低压反渗透膜采用蓝星东丽公司TML10D低压反渗透膜元件，操作压力为10bar，温度为25-30℃。当低压反渗透膜产水流量降至初始产水流量的90％时停止运行，对纳滤系统进行化学清洗。清洗方法与步骤3)中描述相同。低压反渗透系统浓水出水口与二级纳滤进水口相连。

5)低压反渗透系统浓水经过二级纳滤系统处理后，二级纳滤系统产水口与MVR相连，通过蒸发结晶回收NaCl。纳滤产水在MVR蒸发结晶，蒸汽经蒸汽压缩机加压升温后进入蒸发器循环利用，蒸发器得到的冷凝水可作为再生水回用。MVR运行参数设定为：处理量20-50kg/h，冷冻温度60-70℃，运行压力45-60kPa，压缩比为1.7-2.0。二级纳滤系统的浓水口与一级纳滤系统进料桶相连，将二级纳滤系统的浓水回到一级纳滤系统处理，使整个工艺水回收率＞90％。二级纳滤系统中的纳滤膜为缠绕卷式膜结构，型号GEDK2540，截留分子量为150-300Da，材质为聚酰胺分离层、聚砜支撑层和聚酯无纺布组成的三层复合膜，操作压力7.5bar，温度为25-30℃。当纳滤膜产水流量降至初始产水流量的90％时停止运行，对纳滤系统进行化学清洗。纳滤膜的清洗方法与3)中描述的方法相同。

纺织印染废水生化出水的COD浓度为60-150mg/L，色度500-800PCU，SO42-浓度为2000-3000mg/L，Cl-浓度为100-200mg/L，Na+浓度为800-1200mg/L，经本工艺处理后，TOC＜1mg/L，色度0PCU，电导去除率＞95％，处理后出水水质满足多项再生水回用标准要求，包括《城市污水再生利用城市杂用水水质》(GB/T18920-2002)、《城市污水再生利用景观环境用水水质》(GB/T18921-2002)、《城市污水再生利用工业用水水质》(GB/T19923-2005)、《城市污水再生利用地下水回灌水质》(GB/T19772-2005)、《城市污水再生利用农田灌溉用水水质》(GB20922-2007)、《城市污水再生利用绿地灌溉水质》(GB/T25499-2010)。此外，通过利用冷冻结晶对一级纳滤浓水处理可以回收高纯度Na₂SO₄(＞95％)，利用第MVR对二级纳滤产水处理可以回收其中的NaCl。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本发明的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征做出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种针对纺织火电行业高浓度盐水的耦合结晶方法，其特征在于，包括活性炭过滤罐、pH值调节池、一级纳滤系统、低压反渗透系统、二级纳滤系统、冷冻结晶和MVR；所述活性炭过滤罐连接所述pH值调节池，所述pH值调节池连接所述一级纳滤系统，所述一级纳滤系统分别连接所述低压反渗透系统和所述冷冻结晶，所述低压反渗透系统连接所述二级纳滤系统，所述二级纳滤系统连接所述MVR。

2.根据权利要求1所述针对纺织火电行业高浓度盐水的耦合结晶方法，其特征在于，所述的活性炭过滤罐和纺织印染废水的生化处理出水池连接，废水采用上流式由活性炭过滤罐底部进入，从顶部出口出水；所述活性炭过滤罐的有效高度为1.5m，所述活性炭采用果壳无定形活性炭，粒径为0.4mm，空床流速0.5m/h，空床接触时间为3h。

3.根据权利要求1所述针对纺织火电行业高浓度盐水的耦合结晶方法，其特征在于，在所述pH调节池中利用H2SO4将pH值调至弱酸性，优选调节至6.0。

4.根据权利要求1所述针对纺织火电行业高浓度盐水的耦合结晶方法，其特征在于，所述一级纳滤系统的进水口与pH调节池的出水口连接，所述一级纳滤系统的结构包括保安过滤器、清洗泵、高压泵、产水口和浓水口；所述一级纳滤系统和所述二级纳滤系统的纳滤膜采用由聚酯无纺布、聚砜支撑层、聚酰胺分离层组成的三层复合膜，膜构型为缠绕卷式纳滤膜，有效膜孔径为150-300Da；所述纳滤膜的产水流量降至初始产水流量的90％时停止运行，对纳滤系统进行化学清洗；所述化学清洗方法，优选先用清洁自来水将系统内残留的废水置换排空，再分别用pH＝12的NaOH+Na4EDTA溶液和pH＝2的盐酸溶液先后对纳滤膜进行碱洗和酸洗。

5.根据权利要求1所述针对纺织火电行业高浓度盐水的耦合结晶方法，其特征在于，所述低压反渗透系统采用缠绕卷式反渗透膜元件，最低脱盐率99.65％，操作压力为10bar，运行温度25-30℃；优选地，所述低压反渗透膜的产水流量降至初始产水流量的90％时停止运行，对低压反渗透系统进行化学清洗；所述化学清洗方法，优选先用清洁自来水将系统内残留的废水置换排空，再分别用pH＝12的NaOH+Na4EDTA(质量分数1.0％)溶液和pH＝2的盐酸溶液先后对纳滤膜进行碱洗和酸洗。

6.根据权利要求1所述针对纺织火电行业高浓度盐水的耦合结晶方法，其特征在于，所述冷冻结晶均是包括内冷冻罐、结晶装置、冷冻设备，纳滤浓水在冷冻结晶中冷冻析出Na₂SO₄。

7.根据权利要求1所述针对纺织火电行业高浓度盐水的耦合结晶方法，其特征在于，所述二级纳滤系统与低压反渗透系统浓水出水口连接，二级纳滤系统产水出水口与MVR连接，通过MVR回收NaCl；所述二级纳滤系统的浓水口与一级纳滤系统进料桶相连，将二级纳滤系统的浓水回到一级纳滤系统处理，使整个工艺水回收率＞90％。

8.根据权利要求1所述针对纺织火电行业高浓度盐水的耦合结晶方法，其特征在于，所述MVR处理量为20-50kg/h，冷冻温度为60-70℃，运行压力为45-60kPa，压缩比为1.7-2.0。

9.利用如权利要求1～8任一项所述针对纺织火电行业高浓度盐水的耦合结晶方法，其特征在于，包括下述步骤：(1)纺织印染废水经生化处理后的二级出水通入活性炭过滤罐过滤，以去除废水中的有机物、色度物质以及其他杂质；(2)经步骤(1)处理的出水经过pH值调节并经保安过滤器过滤后由高压泵泵入一级纳滤系统，一级纳滤产水进入低压反渗透系统，一级纳滤浓水进入冷冻结晶，得到Na₂SO₄；(3)经低压反渗透系统处理后的产水，可满足回用水水质需求进行回收利用，低压反渗透浓水通过高压泵进入二级纳滤系统进行进一步分离和浓缩；(4)经二级纳滤系统处理后的产水进入MVR，二级纳滤的浓水回流至一级纳滤系统的进料桶，以重复进行步骤(2)-(4)的处理。

10.根据权利要去9所述针对纺织火电行业高浓度盐水的耦合结晶方法，其特征在于，步骤(1)中所述的纺织印染废水经生化处理后的二级出水为：COD浓度为60-150mg/L，色度500-800PCU，SO42-浓度为2000-3000mg/L，Cl-浓度为100-200mg/L，Na+浓度为800-1200mg/L。