CN110627290A - 一种高盐废水资源化处理系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高盐废水资源化处理系统，包括：高盐废水依次经过化学软化系统、离子交换装置、管式超滤膜系统和高级氧化装置的处理，得到低有机废水；所述低有机废水通过纳滤膜系统进行处理，得到低价盐水溶液和高价盐水溶液；所述低价盐水溶液进入倒极式电渗析系统进行浓缩，再送入低价盐蒸发结晶装置进行处理，得到工业级低价盐和第一母液；所述第一母液送入杂盐系统，产出杂盐；所述高价盐水溶液送入冷冻结晶装置进行处理，析出高价结晶盐；所述高价结晶盐送入高价盐蒸发结晶装置进行处理，从而得到工业级高价盐。本发明能够高效稳定运行，而且可以将高盐水变成高品质工业级盐，实现了工业废水处理再利用的闭路循环。

Description

一种高盐废水资源化处理系统
技术领域
本发明涉及高盐废水处理技术领域，尤其涉及一种高盐废水资源化处理系统。
背景技术
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。工业废水包括生产废水和生产污水，是指工业生产过程中产生的废水和废液，其中包括随水流失的工业生产用料、中间产物、副产品以及生产过程中产生的污染物。工业废水的特点是水质和水量因生产工艺和生产方式的不同而存在很大差别；例如：电力、矿山等企业的废水主要含无机污染物，而造纸和食品等企业的废水有机物含量很高。即使同一生产工序，生产过程中水质也会有很大变化。
废水水质通常采用悬浮物和化学需氧量这两项最主要的污染指标来表示。以CODcr(即重铬酸盐指数)为例，污染较低的废水CODcr也在250～3500mg/L之间，污染高的废水CODcr常达每升数万毫克。排入水体的有机物超过允许量时，水体会出现厌氧腐败现象；大量无机物流入水体时，水体内盐类浓度会增高，这会造成渗透压改变，对动植物和微生物都会产生不良的影响；含氰、酚等急性有毒物质、重金属等慢性有毒物质、致癌物质等都会造成水体污染；在湖泊等封闭性水域，含氮、磷物质的废水流入，会使藻类及其他水生生物异常繁殖，使水体产生富营养化等等。因此在水资源日渐短缺以及环境污染日益严峻的情况下，工业废水资源再利用处理技术显得尤为重要。
高盐废水是指总含盐质量分数至少1％的废水，在现有技术中，高盐废水分盐再利用技术运行十分不稳定，难于形成高品质工业级盐。
发明内容
针对现有技术中的上述不足之处，本发明提供了一种高盐废水资源化处理系统，能够高效稳定运行，而且可以将高盐水变成高品质工业级盐，克服了现有高盐废水分盐再利用技术运行十分不稳定，难于形成高品质工业级盐的问题，实现了工业废水处理再利用的闭路循环。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种高盐废水资源化处理系统，包括：化学软化系统、离子交换装置、管式超滤膜系统、高级氧化装置、纳滤膜系统、倒极式电渗析系统、冷冻结晶装置、高价盐蒸发结晶装置、低价盐蒸发结晶装置和杂盐系统；
该高盐废水资源化处理系统包括以下处理步骤：
步骤A、高盐废水依次经过化学软化系统、离子交换装置、管式超滤膜系统和高级氧化装置的处理，将废水总硬度降至30～60mg/L，CODcr降至60～150mg/L，从而得到软化的低有机废水；
步骤B、所述低有机废水通过纳滤膜系统进行处理，从而得到低价盐水溶液和高价盐水溶液；
步骤C、所述低价盐水溶液进入倒极式电渗析系统进行浓缩，再送入低价盐蒸发结晶装置进行处理，从而得到工业级低价盐和第一母液；所述第一母液送入杂盐系统，产出杂盐；
步骤D、所述高价盐水溶液送入冷冻结晶装置进行处理，产生第二母液，并析出高价结晶盐；所述高价结晶盐送入高价盐蒸发结晶装置进行处理，从而得到工业级高价盐和第三母液；所述第二母液返回至步骤C中的低价盐蒸发结晶装置进行处理；所述第三母液返回至步骤D的冷冻结晶装置进行处理。
优选地，在步骤1中，投加的软化药剂为Ca(OH)2、Na2CO3、NaOH中的至少一种，高盐废水的pH值调整至9～11，投加的絮凝剂为10～30mg/L。
优选地，所述高级氧化装置采用臭氧催化氧化反应器、芬顿氧化塔、微电解装置或电催化装置中的至少一种。
优选地，所述纳滤膜系统采用卷式膜结构的纳滤膜元件；所述纳滤膜系统的产水出口与倒极式电渗析系统的进口连通，所述纳滤膜系统的浓水出口与冷冻结晶装置的进口连通。
优选地，所述冷冻结晶装置是在-5～0℃条件下反应，从而析出高价结晶盐。
优选地，所述的高价盐蒸发结晶装置为MVR装置或多效蒸发装置中的一种；所述的低价盐蒸发结晶装置为MVR装置或多效蒸发装置中的一种。
优选地，所述杂盐系统采用蒸发结晶干燥一体机。
由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明所提供的高盐废水资源化处理系统将化学软化、离子交换、管式超滤和高级氧化集成一起作为高效预处理，然后采用纳滤膜系统分离成低价盐水溶液和高价盐水溶液，对低价盐水溶液采用倒极式电渗析系统和低价盐蒸发结晶装置进行处理得到工业级低价盐，而对高价盐水溶液采用冷冻结晶装置和高价盐蒸发结晶装置进行处理得到工业级高价盐。本发明以超滤膜、纳滤膜、电渗析为主要处理单元，并结合高效预处理和蒸发结晶技术，形成了全膜法结晶分盐处理工艺，克服了现有高盐废水分盐再利用技术运行的不稳定，难于形成高品质工业级盐的问题，将将高盐水变成高品质工业级盐，实现了工业废水处理再利用的闭路循环。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。
图1为本发明实施例提供高盐废水资源化处理系统的流程示意图。
图中，1、高盐废水池，2、化学软化系统，3、离子交换装置，4、管式超滤膜系统(即管式UF系统)，5、高级氧化装置，6、纳滤膜系统(即NF系统)，7、倒极式电渗析系统(即EDR系统)，8、冷冻结晶装置，9、高价盐蒸发结晶装置，10、低价盐蒸发结晶装置，11、杂盐系统。
具体实施方式
下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。
首先需要说明的是，本发明所述的高盐废水是指由企业水资源回收再利用后产生的浓盐水，除了含有高浓度盐外，还含有机物。下面对本发明所提供的高盐废水资源化处理系统进行详细描述。本发明实施例中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。
如图1所示，一种高盐废水资源化处理系统，其特征在于，包括：化学软化系统、离子交换装置、管式超滤膜系统、高级氧化装置、纳滤膜系统、倒极式电渗析系统、冷冻结晶装置、高价盐蒸发结晶装置、低价盐蒸发结晶装置和杂盐系统。
该高盐废水资源化处理系统包括以下处理步骤：
步骤A、高盐废水依次经过化学软化系统、离子交换装置、管式超滤膜系统和高级氧化装置的处理，将废水总硬度降至30～60mg/L，CODcr降至60～150mg/L，从而得到软化的低有机废水。
步骤B、所述低有机废水通过纳滤膜系统进行处理，从而得到低价盐水溶液和高价盐水溶液。
步骤C、所述低价盐水溶液进入倒极式电渗析系统进行浓缩，再送入低价盐蒸发结晶装置进行处理，从而得到工业级低价盐和的第一母液；所述第一母液送入杂盐系统，产出杂盐。
步骤D、所述高价盐水溶液送入冷冻结晶装置进行处理，产生第二母液，并析出高价结晶盐；所述高价结晶盐送入高价盐蒸发结晶装置进行处理，从而得到工业级高价盐和第三母液；所述第二母液返回至步骤C中的低价盐蒸发结晶装置进行处理；所述第三母液返回至步骤D的冷冻结晶装置进行处理。
具体地，该高盐废水资源化处理系统包括以下实施方案：
(1)在步骤A中，所述高盐废水中的无机盐主要含有硫酸钠和氯化钠，含有CODcr约为200～400mg/L。步骤A中采用高级氧化装置去除高盐废水中的有机物，使软化的低有机废水中CODcr降至60～150mg/L。所述高级氧化装置采用现有技术中的臭氧催化氧化反应器、芬顿氧化塔、微电解装置或电催化装置中的至少一种。
(2)在步骤A中，投加的软化药剂为Ca(OH)2、Na2CO3、NaOH中的至少一种，高盐废水的pH值调整至9～11，投加的絮凝剂为10～30mg/L，可通过试验筛选确定。在实际应用中，所述化学软化系统可以采用现有技术中的化学软化系统，所述离子交换装置可以采用现有技术中的离子交换装置，所述管式超滤膜系统可以采用现有技术中的管式超滤膜系统。
(3)在步骤B中，通过纳滤膜系统的分离，纳滤膜透过液主要含Cl-和少量的NO3 -，浓缩液中以SO4 2-为主，有机物截留率70～90％，浓缩液中SO4 2-和有机物被成倍浓缩，同时还含有少部分的Cl-、NO3 -。所述纳滤膜系统采用现有技术中卷式膜结构的纳滤膜元件。所述纳滤膜系统的产水出口与倒极式电渗析系统的进口连通，所述纳滤膜系统的浓水出口与冷冻结晶装置的进口连通。
(4)在步骤C中，低价盐蒸发结晶装置产生的第一母液中主要成分以其它类少量低价结晶盐为主)，送入杂盐系统，产出杂盐。在实际应用中，所述倒极式电渗析系统采用现有技术中的倒极式电渗析系统，所述的低价盐蒸发结晶装置为MVR(MVR，机械式蒸汽再压缩)装置或多效蒸发装置中的一种，所述杂盐系统采用现有技术中的蒸发结晶干燥一体机。
(5)在步骤D中，所述高价盐水溶液送入冷冻结晶装置进行处理，冷冻结晶装置的反应条件是在-5～0℃，产生的第二母液主要含有少量的低价盐和高价盐，并析出高价结晶盐；所述高价结晶盐送入高价盐蒸发结晶装置进行处理，从而得到工业级高价盐(质量浓度≥98％)和第三母液(主要成分以少量其它类高价结晶盐为主)；所述第三母液返回至步骤D的冷冻结晶装置进行处理。在实际应用中，所述冷冻结晶装置采用现有技术中的冷冻结晶装置，所述的高价盐蒸发结晶装置为MVR装置或多效蒸发装置中的一种。
与现有技术相比，本发明所提供的高盐废水资源化处理系统至少具有以下优点：
(1)本发明所提供的高盐废水资源化处理系统采用了高效预处理组合工艺，将化学软化、离子交换、管式超滤和高级氧化集成一起作为预处理，使可能引起膜结垢的硬度和有机物得到有效去除，缓解了后段膜系统堵塞，降低膜的清洗频率，有利于系统高效稳定运行。
(2)本发明所提供的高盐废水资源化处理系统利用了纳滤膜的高选择性分离特性，将高价盐和大部分有机物从低价盐中分离出来，有效地避免了后端设备的结垢污堵，可获得较高纯度的工业盐。
(3)本发明所提供的高盐废水资源化处理系统对低价盐水溶液采用倒极式电渗析系统进行浓缩，利用“在处理过程中，仅有离子通过交换膜，而溶剂是不通过膜”的特性完成浓缩，更好地保证系统的稳定性。
(4)本发明所提供的高盐废水资源化处理系统可资源回收，经济高效，运行稳定。
(5)本发明所提供的高盐废水资源化处理系统将高价盐水溶液先送入冷冻结晶装置进行处理，通过控制冷冻结晶装置内的温度，使高价盐水溶液进行分离提纯，得到的高价结晶盐再进入高价盐蒸发结晶装置进一步提纯，从而获得较高品质的工业级高价盐。
综上可见，本发明实施例能够高效稳定运行，而且可以将高盐水变成高品质工业级盐，克服了现有高盐废水分盐再利用技术运行十分不稳定，难于形成高品质工业级盐的问题，实现了工业废水处理再利用的闭路循环。
为了更加清晰地展现出本发明所提供的技术方案及所产生的技术效果，下面以具体实施例对本发明实施例所提供的高盐废水资源化处理系统进行详细描述。
实施例1
所要处理的高盐废水为某煤化工废水经过软化澄清和两级RO(即反渗透)浓缩后的浓盐水；该高盐废水中，Cl-为6000mg/L、SO4 2-为5200mg/L、总硬度约为350mg/L、TDS约为20000mg/L、CODcr约为350mg/L。
如图1所示，本发明实施例所提供的高盐废水资源化处理系统包括以下处理步骤：
步骤a、高盐废水池1中的高盐废水依次经过化学软化系统2、离子交换装置3、管式超滤膜系统4和高级氧化装置5的处理，将废水总硬度降至30～60mg/L，CODcr降至60～150mg/L，从而得到软化的低有机废水。
步骤b、所述低有机废水通过纳滤膜系统6进行处理，从而得到纳滤膜透过液和截留浓缩的溶液；纳滤膜透过液为低价盐水溶液，纳滤膜透过液含盐组分中氯化钠达到90％以上；截留浓缩的溶液为高价盐水溶液，截留浓缩的溶液含盐组分中硫酸钠达到90％以上。
步骤c、所述低价盐水溶液进入倒极式电渗析系统7进行浓缩，得到TDS为8×104～1×105mg/L的浓盐水；将所述的浓盐水送入低价盐蒸发结晶装置10进行处理，从而得到氯化钠标准工业盐(即工业级低价盐)和第一母液；所述第一母液送入杂盐系统11，最终形成杂盐。
步骤d、所述高价盐水溶液送入冷冻结晶装置8进行处理，冷冻结晶装置的反应条件是-5～0℃，产生第二母液，并析出芒硝(即高价结晶盐)；所述的芒硝送入高价盐蒸发结晶装置9进行处理，从而得到硫酸钠标准工业盐(即工业级高价盐)和第三母液；所述第二母液返回至步骤c中的低价盐蒸发结晶装置10进行处理；所述第三母液返回至步骤d的冷冻结晶装置8进行处理。
综上可见，本发明实施例能够高效稳定运行，而且可以将高盐水变成高品质工业级盐，克服了现有高盐废水分盐再利用技术运行十分不稳定，难于形成高品质工业级盐的问题，实现了工业废水处理再利用的闭路循环。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (7)

1.一种高盐废水资源化处理系统，其特征在于，包括：化学软化系统、离子交换装置、管式超滤膜系统、高级氧化装置、纳滤膜系统、倒极式电渗析系统、冷冻结晶装置、高价盐蒸发结晶装置、低价盐蒸发结晶装置和杂盐系统；
该高盐废水资源化处理系统包括以下处理步骤：
步骤A、高盐废水依次经过化学软化系统、离子交换装置、管式超滤膜系统和高级氧化装置的处理，将废水总硬度降至30～60mg/L，CODcr降至60～150mg/L，从而得到软化的低有机废水；
步骤B、所述低有机废水通过纳滤膜系统进行处理，从而得到低价盐水溶液和高价盐水溶液；
步骤C、所述低价盐水溶液进入倒极式电渗析系统进行浓缩，再送入低价盐蒸发结晶装置进行处理，从而得到工业级低价盐和第一母液；所述第一母液送入杂盐系统，产出杂盐；
步骤D、所述高价盐水溶液送入冷冻结晶装置进行处理，产生第二母液，并析出高价结晶盐；所述高价结晶盐送入高价盐蒸发结晶装置进行处理，从而得到工业级高价盐和第三母液；所述第二母液返回至步骤C中的低价盐蒸发结晶装置进行处理；所述第三母液返回至步骤D的冷冻结晶装置进行处理。
2.根据权利要求1所述的高盐废水资源化处理系统，其特征在于，在步骤1中，投加的软化药剂为Ca(OH)2、Na2CO3、NaOH中的至少一种，高盐废水的pH值调整至9～11，投加的絮凝剂为10～30mg/L。
3.根据权利要求1或2所述的高盐废水资源化处理系统，其特征在于，所述高级氧化装置采用臭氧催化氧化反应器、芬顿氧化塔、微电解装置或电催化装置中的至少一种。
4.根据权利要求1或2所述的高盐废水资源化处理系统，其特征在于，所述纳滤膜系统采用卷式膜结构的纳滤膜元件；所述纳滤膜系统的产水出口与倒极式电渗析系统的进口连通，所述纳滤膜系统的浓水出口与冷冻结晶装置的进口连通。
5.根据权利要求1或2所述的高盐废水资源化处理系统，其特征在于，所述冷冻结晶装置是在-5～0℃条件下反应，从而析出高价结晶盐。
6.根据权利要求1或2所述的高盐废水资源化处理系统，其特征在于，所述的高价盐蒸发结晶装置为MVR装置或多效蒸发装置中的一种；所述的低价盐蒸发结晶装置为MVR装置或多效蒸发装置中的一种。
7.根据权利要求1或2所述的高盐废水资源化处理系统，其特征在于，所述杂盐系统采用蒸发结晶干燥一体机。
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