CN110921948A - 一种高盐度工业废水的处理装置及处理方法 - Google Patents

一种高盐度工业废水的处理装置及处理方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种采用离子选择性电渗析与膜组合处理系统相结合的高盐度工业废水处理设备及处理方法，在进行离子选择性电渗析处理前先在配水池中利用回用淡水对高盐度工业废水进行适当稀释，降低后续选择性电渗析装置运行的结垢风险，之后在膜组合处理之前选用离子选择性电渗析对废水进行初步处理，降低废水的硬度及多价离子浓度后进入膜组合处理工艺段，避免高浓度的钙及硫酸根等离子对膜造成污染，影响膜使用寿命，在各个处理阶段的淡水及浓水均循环利用处理，提升处理效果同时降低工艺能耗和运行成本，具有更高的经济价值。

Description

一种高盐度工业废水的处理装置及处理方法
技术领域
本发明涉及工业污水处理技术领域，更具体的说是涉及一种高盐度工业废水的处理装置及处理方法。
背景技术
公知的蒸发技术是实现废水零排放的有效技术，但是蒸发过程属于相变过程，单纯的采用蒸发技术耗蒸汽量或耗电量极大，运行费用高。采用单纯膜分离方法，存在浓度不宜太高，膜污染结垢严重，而采用碟管式反渗透膜造价成本高。单纯采用电渗析不仅投资大、运用费用高，且存在回用水无法满足最新国家排放标准。正渗透在废水应用属于新技术，但是工艺复杂、技术不成熟且能耗较高。
目前，膜组合处理高盐度废水实现零排放技术应用比较广泛。但是针对高盐度工业废水的膜处理过程，存在运行负荷大、易发生膜污染结垢影响膜使用寿命等问题，更换膜的成本较高，并且处理后的回用水品质差，不利于工业化连续生产。
因此，如何提供一种膜使用寿命长且回用水品质好的高盐度污水处理工艺是本领域技术人员亟待解决的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种采用离子选择性电渗析与膜组合处理技术结合的高盐度废水处理装置，使膜具有更长的使用寿命且回用水具有更高的品质。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种高盐度工业废水的处理装置，包括：初步净化系统、离子选择性电渗析系统和膜组合处理系统；
所述初步净化系统包括依次通过管道连接的加药絮凝池、澄清池；
所述离子选择性电渗析系统包括依次通过管道连接的配水池和离子选择性电渗析装置，所述澄清池与所述配水池通过管道连接；
所述膜组合处理系统包括依次通过管道连接的海水反渗透装置、电渗析装置、苦咸水反渗透装置以及与所述电渗析装置通过管道连接的后续蒸发系统；
所述海水反渗透装置与所述离子选择性电渗析装置的浓水侧通过管道连接；所述海水反渗透装置通过管道与所述配水池连接；
所述苦咸水反渗透装置通过管道分别与所述离子选择性电渗析装置的浓水侧和配水池连接。
优选的，所述电渗析装置为电离子膜浓缩器矩阵，所述电离子膜浓缩器矩阵包括M×N个电离子膜浓缩器，其中M和N分别为大于等于1的整数。
优选的，所述电渗析装置的电渗析膜为均相离子交换膜，膜电阻0.1～0.8Ω/cm2，交联度为70～90％。
本发明的另一个目的在于提供一种高盐度工业废水的处理方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：废水从进水口进入依次经过加药絮凝池、澄清池、后进入配水池；
步骤二：所述步骤一中配水池中的废水经淡水混合后进入所述离子选择性电渗析装置；
步骤三：所述进入离子选择性电渗析装置中的水经所述离子选择性电渗析装置处理后，淡水侧水回流至所述加药絮凝池，浓水侧废水流至所述海水反渗透装置；
步骤四：废水经所述海水反渗透装置处理后，淡水进入回流管内回流至所述离子选择性电渗析装置的浓水侧和所述配水池中，浓水进入所述电渗析装置进一步处理；
步骤五：经过所述电渗析装置处理后的废水，浓水进入后续蒸发系统蒸发浓缩盐回收，淡水进入苦咸水反渗透装置进一步处理；
步骤六：经过所述苦咸水反渗透装置处理后的废水，浓水回流至所述电渗析装置再次处理，淡水进入回流管内回流至所述离子选择性电渗析装置的浓水侧和所述配水池中，剩余淡水回用。
优选的，所述高盐度工业废水原水的含盐量为1.5％wt～3.5％wt，CODCr小于200mg/L。
优选的，高盐度工业废水经过电渗析装置处理，淡水含盐量降低到0.6％wt～1.2％wt进入苦咸水反渗透装置。
优选的，高盐度工业废水经过电渗析装置处理，浓水含盐量提升到15％wt～20％wt后送至后续蒸发系统回收盐分。
优选的，从海水反渗透装置和苦咸水反渗透装置出口的回用水的TDS≤1000mg/L。
经由上述技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开了一种采用离子选择性电渗析与膜组合处理系统相结合的高盐度工业废水处理设备及处理方法，在进行离子选择性电渗析处理前，先在配水池中利用回用淡水对高盐度工业废水进行稀释，降低后续选择性电渗析装置运行的结垢风险，之后在膜组合处理之前选用离子选择性电渗析对废水进行初步处理，降低废水的硬度及多价离子浓度后进入膜组合处理工艺段，避免高浓度的钙及硫酸根等离子对膜造成污染，影响膜使用寿命，在各个处理阶段的淡水及浓水均循环利用处理，提升处理效果同时降低工艺能耗和运行成本，具有更高的经济价值。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1附图为本发明一种高盐度工业废水处理装置整体结构及工艺流程图；
图中：1、初步净化系统，11、加药絮凝池，12、澄清池，2、离子选择性电渗析系统，21、配水池，22、离子选择性电渗析装置，3、膜组合处理系统，31、海水反渗透装置，32、电渗析装置，33、苦咸水反渗透装置，34、后续蒸发系统。
具体实施方式
下面将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。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
实施例1
以每小时30吨的处理量对整个工艺的各个处理装置设计与安装调试，最后进行实地试验，对某脱硫废水进行中试试验：
某工厂脱硫废水的pH为6～9，含盐量3％wt，钙离子4000mg/L，镁离子640mg/L，硫酸根2200mg/L，CODCr小于200mg/L，悬浮物小于70mg/L，水温30℃；
对30m3/h的脱硫废水采用常规的三联箱处理系统处理，分别经过加药絮凝池11、澄清池12后得到初步净化去除重金属、悬浮物等，之后输送至配水池21，在配水池21中用淡水对废水进行稀释，之后以流量36m3/h进入到离子选择性电渗析装置22中，利用离子选择性电渗析膜对一二价离子的选择透过性，使废水中的一价离子透过选择性电渗析膜进入浓水侧，二价离子不透过选择性电渗析膜截留在淡水侧，之后淡水侧的水回流至初步净化处理系统1再次进行处理，浓水侧的水进入海水反渗透装置31进行处理，经过海水反渗透装置31处理后的淡水回流至配水池21和离子选择性电渗析装置22的浓水侧进行循环利用，海水反渗透装置31的浓水进入至电渗析装置32进行处理，经电渗析装置32处理后的浓水浓度为15％进入至后续蒸发系统34蒸发浓缩回收盐，淡水则进入苦咸水反渗透装置33中进行处理，经过苦咸水反渗透装置33处理后的淡水进入回流管道回流至配水池21和离子选择性电渗析装置22的浓水侧循环利用，剩余淡水进行回用，苦咸水反渗透装置33处理后的浓水进入电渗析装置32的淡水侧进行再次处理。
在处理过程中，膜组合处理系统3的回用产水的流量为30m3/h，其中6m3/h回用至离子选择性电渗析装置进水的稀释，剩余24m3/h外排，供企业回用，产水TDS小于500mg/L，经过海水反渗透装置31处理后的浓缩液含盐量达到5-6％wt进入电渗析装置34的浓缩室，出口淡水含盐量降低到1％wt后进入回用水管道，经电渗析装置34的浓缩室处理后，浓缩液含盐量提升到15％送至后续蒸发系统34进行盐分回收，剩余淡水进入苦咸水反渗透装置33；
进入苦咸水反渗透装置33的电渗析装置32出口淡水含盐量为1％wt，经过苦咸水反渗透装置33处理后的浓缩液的含盐量为3％wt，并再次进入电渗析装置32的浓水侧进行处理，苦咸水反渗透装置33出口淡水进行回用。
本发明的整体能耗如下，海水反渗透装置31的能耗为63kWh，电渗析装置32和苦咸水反渗透装置33组合能耗160kWh，膜组合浓缩工艺整体能耗为223kWh。同样处理30吨水，浓液浓缩至含盐量为15wt％，ZL201110225251.6中介绍的一种氯化钙废水处理及回用方法，需要能耗为260kWh；针对ZL201310311089.9介绍的高盐度工业废水零排放工艺，先电渗析后反渗透，试验发现不经济，而且当含盐量在6％wt时，利用高压反渗透，操作压力超过80公斤，设备运行不稳定，存在安全隐患，难以浓缩至15％wt。
还需进行说明的是，按常规脱硫废水处理工艺，废水进膜系统浓缩前，为了防止膜系统的污染和结垢，必须先进行加药软化处理，本发明用离子选择性电渗析装置取代了药剂软化系统，节省了除钙镁需要的药剂费用，软化药剂费用为每吨水30.8元，而离子选择性电渗析电耗约为每吨原水15kWh，电费按0.6元/kWh计，离子选择性电渗析的运行费用仅为每吨水9元，跟药剂软化工艺相比节省吨水运行费用21.8元，具有良好的经济价值。并且，对于一些有脱硫废水产生的燃煤电厂来说，电为企业自产，电费按成本价核算，一般电费低于0.4元/kWh，而药剂则为外购，购买及运输不便，因此用离子选择性电渗析取代药剂软化工艺优势明显。
根据本发明的技术方案，此低能耗的高盐度废水组合膜处理技术，各个步骤选用淡水回用及循环处理的工艺，不仅提高高盐度工业废水的淡化处理效果，而且降低能耗和运行费用，提高回用产水的品质及回收率满足电厂用水要求。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (9)

1.一种高盐度工业废水的处理装置，其特征在于，包括：初步净化系统(1)、离子选择性电渗析系统(2)和膜组合处理系统(3)；
所述初步净化系统(1)包括依次通过管道连接的加药絮凝池(11)、澄清池(12)；
所述离子选择性电渗析系统(2)包括依次通过管道连接的配水池(21)和离子选择性电渗析装置(22)，所述澄清池(12)与所述配水池(21)通过管道连接；
所述膜组合处理系统(3)包括依次通过管道连接的海水反渗透装置(31)、电渗析装置(32)、苦咸水反渗透装置(33)以及与所述电渗析装置(32)通过管道连接的后续蒸发系统(34)；
所述海水反渗透装置(31)与所述离子选择性电渗析装置(22)的浓水侧通过管道连接；所述海水反渗透装置(31)通过管道与所述配水池(21)连接；
所述苦咸水反渗透装置(33)通过管道分别与所述离子选择性电渗析装置(22)的浓水侧和配水池(21)连接。
2.根据权利要求1所述的一种高盐度工业废水的处理装置，其特征在于，所述电渗析装置(32)为电离子膜浓缩器矩阵，所述电离子膜浓缩器矩阵包括M×N个电离子膜浓缩器，其中M和N分别为大于等于1的整数。
3.根据权利要求2所述的一种高盐度工业废水的处理装置，其特征在于，所述电渗析装置(32)的电渗析膜为均相离子交换膜，膜电阻0.1～0.8Ω/cm2，交联度为70～90％。
4.一种如权利要求1～3任一项所述的高盐度工业废水的处理方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：废水从进水口进入依次经过加药絮凝池(11)、澄清池(12)、后进入配水池(21)；
步骤二：所述步骤一中配水池(21)中的废水经淡水混合后进入所述离子选择性电渗析装置(22)；
步骤三：所述进入离子选择性电渗析装置(22)中的水经所述离子选择性电渗析装置(22)处理后，淡水侧水回流至所述加药絮凝池(11)，浓水侧废水流至所述海水反渗透装置(31)；
步骤四：废水经所述海水反渗透装置(31)处理后，淡水进入回流管内回流至所述离子选择性电渗析装置(22)的浓水侧和所述配水池(21)中，浓水进入所述电渗析装置(32)进一步处理；
步骤五：经过所述电渗析装置(32)处理后的废水，浓水进入后续蒸发系统(34)蒸发浓缩盐回收，淡水进入苦咸水反渗透装置(33)进一步处理；
步骤六：经过所述苦咸水反渗透装置(33)处理后的废水，浓水回流至所述电渗析装置(32)再次处理，淡水进入回流管内回流至所述离子选择性电渗析装置(22)的浓水侧和所述配水池(21)中，剩余淡水回用。
5.根据权利要求4所述的一种高盐度工业废水的处理方法，其特征在于，所述配水池(21)中混入的回用淡水量为废水量的0～30％。
6.根据权利要求4所述的一种高盐度工业废水的处理方法，其特征在于，所述高盐度工业废水原水的含盐量为1.5％wt～3.5％wt，CODCr小于200mg/L。
7.根据权利要求4所述的一种高盐度工业废水的处理方法，其特征在于，高盐度工业废水经过电渗析装置(32)处理，淡水含盐量降低到0.6％wt～1.2％wt进入苦咸水反渗透装置(33)。
8.根据权利要求4所述的一种高盐度工业废水的处理方法，其特征在于，高盐度工业废水经过电渗析装置(32)处理，浓水含盐量提升到15％wt～20％wt后送至后续蒸发系统(34)回收盐分。
9.根据权利要求4所述的一种高盐度工业废水的处理方法，其特征在于，从海水反渗透装置(31)和苦咸水反渗透装置(33)出口的回用水的TDS≤1000mg/L。
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