CN111762954A - 一种高含盐废水处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及水处理技术领域，尤其是涉及一种高含盐废水处理方法，具体为：将高含盐废水固液分离后，进行置换电渗析处理将得到淡水，分别得到一路淡水，一路主要含钙镁可溶盐浓水，一路主要含氯化钠及硫酸钠浓水。其中一路淡水进行回用，其它两路含盐高浓废水充分混合后主要产生硫酸钙沉淀，随后在混合浓水中加入少量氢氧化钠及碳酸钠进一步除硬，可得到氢氧化镁、碳酸钙等难溶或微溶钙镁盐，完成分盐除钙镁工序后经过滤膜处理，通过双极膜电渗析处理分离出氢氧化钠及混酸，氢氧化钠可继续使用。本发明所公开的方法能有效地将高含盐废水中的各种盐去除，得到符合排放标准的淡水；无需进行前序的除硬预处理，即可实现分盐及浓缩。

Description

一种高含盐废水处理方法
技术领域
本发明涉及水处理技术领域，尤其是涉及一种高含盐废水处理方法。
背景技术
在现代化的生产中，燃煤电厂正在面对越来越严格的环保要求，优化电厂废水处理工艺，实现废水资源化利用，是火电厂向环境资源友好型生产企业发展的必经之路。
传统高含盐废水预处理常采用双碱法进行脱硫和除硬工序，需要花费大量除硬药剂，导致水处理成本过高，经济效益差。
脱硫废水原水硬度高，传统工艺无论使用膜浓缩还是蒸发处理，在废水预处理阶段必须深度除硬，因而在该预处理阶段设备投入量大，工艺流程相对较长，间接增加操作成本。寻求一种废水预处理阶段无须进行深度除硬软化工艺及相关装置很有必要。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种减少对电渗析膜损伤的高盐废水预处理方法。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：
一种高含盐废水处理方法，具体包括以下步骤：
步骤一：将未处理的含盐废水进行一级固液分离，得到固废以及浓盐水，将所述固废压制成泥饼并储存；
步骤二：调节所述浓盐水的ph值，并使其PH值维持在3-7，充分搅拌；
步骤三：对所述浓盐水进行置换电渗析浓缩处理得到一级淡水、含钙镁可溶盐的第一浓水以及主要含氯化钠及硫酸钠第二浓水；
步骤四：将步骤三中所得的一级淡水进行反渗透浓缩处理得到第三浓盐水以及二级淡水，将所述二级淡水储存备用，将所述二级浓水收集，并重新投入步骤二中使用；
步骤五：将步骤三中所得的第一浓水以及第二浓水充分搅拌后进行二级固液分离，得到硫酸钙固废以及浓溶液；
步骤六：向所述浓溶液中添加氢氧化钠及少量碳酸钠，充分搅拌并进行三级固液分离获得氢氧化镁、碳酸镁等固废以及二级浓溶液；
步骤七：将所述二级浓溶液进行双极膜电渗析浓缩处理得到混酸以及氢氧化钠溶液，将所述氢氧化钠溶液进行蒸发结晶处理后获得氢氧化钠晶体并重新投入步骤六中使用，所述混酸投入步骤二中进行使用。
进一步的，所述步骤六中投入氢氧化钠、碳酸钠与所述二级浓盐水的体积比为(0.5～10)：(0.2～1.5)：1000。
进一步的，所述步骤一中一级固液分离所采用的方法是利用压滤机进行压滤获得固相及液相。
进一步的，所述步骤五以及步骤六中所采用的二级固液分离以及三级固液分离的方法是采用微滤机将所述硫酸钙以及氢氧化镁等沉淀滤除。
进一步的，步骤三中所述置换置换电渗析膜浓缩处理包括以下步骤：
步骤一：依次向置换电渗析装置的四个隔室内分别通入纯水、脱硫废水、纯水、5％氯化钠溶液；
步骤二：向置换电渗析装置的两个极室内通入4％的硝酸钠溶液；
步骤三：对置换电渗析装置的极板施加0.8V的电压开始进行置换双极膜电渗析浓缩处理。
进一步的，本发明还将公开步骤三中的一种置换电渗析的装置结构，包括极板，所述极板包括正极板及负极板，所述正极板与所述负极板之间交错设置有三张阳膜以及两张阴膜，所述阳膜与正极板之间形成正极室，所述阳膜与所述负极板之间形成负极室，所述阳膜与阴膜之间形成四个隔室。
综上所述，本发明所采用的技术手段相较于传统技术手段所具有的有益效果是：
1.本发明所公开的方法能有效地将高含盐废水中的各种盐去除，得到符合排放标准的淡水。
2.本发明所公开的方法无需进行前序的除硬预处理，在去除盐的同时也完成了对废水的除硬操作。
3.本发明所公开的方法可以将氢氧化镁及硫酸钙两种盐进行分离，无需其他设备及原料，在处理过程中即可实现分盐，经济效益高，处理效率高。
4.本发明所公开的方法可以实现对氢氧化钠药剂的回收再利用，相较于传统双碱法而言，所使用的药剂更少，经济效益更好。
附图说明：
图1为本发明的置换电渗析的装置结构。
其中：1.正极板、2.负极板、3.正极室、4.负极室、5.阴膜、6.阳膜、7.隔室。
具体实施方式
以下依据本发明的理想实施例为启示，通过以下的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。
对本发明所公开的技术方案进行进一步的说明：
一种高含盐废水处理方法，具体包括以下步骤：
步骤一：将未处理的含盐废水进行一级固液分离，得到固废以及浓盐水，将所述固废压制成泥饼并储存。
步骤二：调节所述浓盐水的ph值，并使其PH值维持在3-7，充分搅拌。
步骤三：对所述浓盐水进行置换电渗析浓缩处理得到一级淡水、主要含钙镁可溶盐的第一浓水以及主要含氯化钠及硫酸钠第二浓水
步骤四：将步骤三中所得的一级淡水进行反渗透浓缩处理得到二级浓水以及二级淡水，将所述二级淡水储存备用，将所述二级浓水收集，并重新投入步骤二中使用。
在上述步骤四中，一级淡水进行反渗透处理后，得到的二级淡水即可进行回收利用，实现资源的再生利用；同时，二级浓水回收至步骤二中完成循环，有效利用水资源，提高其利用效率。
步骤五：将步骤三中所得的第一浓水以及第二浓水充分搅拌后进行二级固液分离，得到硫酸钙固废以及浓溶液。
硫酸钙沉淀本身不溶于水，经过微滤机的二级固液分离后，硫酸钙固废也得以排出。
步骤六：向所述浓溶液中添加氢氧化钠及少量碳酸钠，充分搅拌并进行三级固液分离获得氢氧化镁、碳酸镁等固废以及二级浓溶液。
在上述步骤六中，废水中的镁离子在碱性环境下与氢氧根离子相互结合后，得到不溶于水的氢氧化镁沉淀，该沉淀经微滤机进行固液分离后，成为氢氧化镁固废，不仅完成了氢氧化镁盐的分离，也降低了废水中镁离子的浓度，即有效降低了废水的硬度。对后续反渗透或者置换电渗析操作而言，大大减小了反渗透膜以及置换电渗析装置的损耗。自此彻底完成分盐，即将氢氧化镁盐与硫酸钙盐分离，不需要多余步骤即可实现。
步骤七：将所述二级浓溶液进行双极膜电渗析浓缩处理得到混酸以及氢氧化钠溶液，将所述氢氧化钠溶液进行蒸发结晶处理后获得氢氧化钠晶体并重新投入步骤六中使用，所述混酸投入步骤二中进行使用。投入的氢氧化钠、碳酸钠与所述二级浓盐水的体积比为5.5：0.75：1000。
本发明还将公开一种步骤三中所述的置换电渗析的装置结构，包括极板，所述极板包括正极板1及负极板2，所述正极板1与所述负极板2之间交错设置有三张阳膜6以及两张阴膜5，所述阳膜6与正极板1及负极板2之间形成两个极室，分别为正极室3以及负极室4，所述阳膜6与阴膜5之间形成四个隔室7。
步骤三中所述置换双极膜电渗析浓缩处理包括以下步骤：
步骤一：依次向置换电渗析装置的四个隔室内通入流速为0.5m3/h的纯水、二级盐水、纯水、5％氯化钠溶液；
步骤二：向置换电渗析装置的两个极室内通入0.4m3/h的4％硝酸钠溶液；
步骤三：对置换电渗析装置的极板施加0.8V的电压开始进行置换双极膜电渗析浓缩处理，得到一级淡水以及一级浓水。
为了更好地说明本发明步骤三中选择置换电渗析过程中镁离子、钙离子以及硫酸根离子几乎不会发生结合，进行如下实验：
实验器材：
1.电渗析器(用KNWT均相离子交换膜组成25对200×400的4隔室)。
2.泵：5台(隔室1，隔室2，隔室3，隔室4，极室)隔室流量0.3-1.3m3/h，极室0.34-0.6m3/h；
3.电渗析串漏水检测。
实验步骤：
(1)配水：模拟脱硫废水：用硫酸钠、氯化钙、氯化镁配料液配成电导率为55mS/cm(即3.6％左右)的模拟废水，100L。
表1 模拟水质表
离子 mg/L 对应盐的投加量kg/100L
Ca<sup>2+</sup> 4000 CaCl<sub>2</sub>：1.11
Mg<sup>2+</sup> 5000 MgCl<sub>2</sub>：1.98
SO<sub>4</sub><sup>2-</sup> 1500 Na<sub>2</sub>SO<sub>4</sub>：0.22
Cl<sup>-</sup> 21879
Na<sup>+</sup> 716
(2)置换电渗析操作步骤
隔室1：用少量纯水接收，流速0.5m3/h(5cm/s)
隔室2：脱硫废水，流速0.5m3/h(5cm/s)
隔室3：用少量纯水接收，流速0.5m3/h(5cm/s)
隔室4：5％氯化钠，流速0.5m3/h(5cm/s)
极室：4％硝酸钠，流速0.4m3/h(20cm/s)
膜对电压：0.8V(操作电压24V)
实验结果
定性分析
隔室1：硫酸钠和氯化钠加氯化钡(5g/L)有不溶于酸碱的硫酸钡沉淀，加氢氧化钠无沉淀。
隔室2：脱硫废水(Ca2+、Mg2+、SO42-)加氯化钡(5g/L)有不溶于酸碱的硫酸钡沉淀，加氢氧化钠无沉淀。
隔室3：氯化钠、氯化钙和氯化镁加氯化钡(5g/L)无沉淀，加氢氧化钠有白色沉淀。
隔室4：氯化钠加氯化钡(5g/L)无沉淀，加氢氧化钠无沉淀。
定性结果：
分析：
隔室1的初始料液是自来水，在实验前加等量的氯化钡无白色沉淀，实验后加氯化钡有大量白色沉淀，说明SO42-从隔室2中的脱硫废水中迁移进隔室1，而在实验前后的水中加等量的加氢氧化钠隔室1无白色沉淀，说明隔室2脱硫废水中Ca2+、Mg2+未迁移过去；
隔室3的水初始料液是自来水，在实验前加等量的氯化钡无白色沉淀，实验后加氯化钡有少量白色沉淀，有可能是之前实验残留的SO42-导致有少许白色沉淀，而在实验前后的水中加等量的加氢氧化钠隔室1有大量白色沉淀，说明隔室2脱硫废水中Ca2+、Mg2+迁移到隔室3；
综上说明：置换电渗析对Ca2+、Mg2+和SO4 2-有分离作用。能起到软化作用，避免硫酸钙等沉淀形成，防止硫酸钙先一步于置换电渗析装置中形成沉淀有利于对置换电渗析膜的保护，不会因为沉淀而造成其堵塞。

Claims (6)

1.一种高含盐废水处理方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
步骤一：将未处理的含盐废水进行一级固液分离，得到固废以及浓盐水，将所述固废压制成泥饼并储存；
步骤二：调节所述浓盐水的ph值，并使其PH值维持在3-7，充分搅拌；
步骤三：对所述浓盐水进行置换电渗析浓缩处理得到一级淡水、含钙镁可溶盐的第一浓水以及主要含氯化钠及硫酸钠第二浓水；
步骤四：将步骤三中所得的一级淡水进行反渗透浓缩处理得到二级浓水以及二级淡水，将所述二级淡水储存备用，将所述二级浓水收集，并重新投入步骤二中使用；
步骤五：将步骤三中所得的第一浓水以及第二浓水充分搅拌后进行二级固液分离，得到硫酸钙固废以及浓溶液；
步骤六：向所述浓溶液中添加氢氧化钠及少量碳酸钠，充分搅拌并进行三级固液分离获得氢氧化镁、碳酸镁等固废以及二级浓溶液；
步骤七：将所述二级浓溶液进行双极膜电渗析浓缩处理得到混酸以及氢氧化钠溶液，将所述氢氧化钠溶液进行蒸发结晶处理后获得氢氧化钠晶体并重新投入步骤六中使用，所述混酸投入步骤二中进行使用。
2.根据权利要求1所述的一种高含盐废水处理方法，其特征在于：所述步骤六中投入氢氧化钠、碳酸钠与所述二级浓盐水的体积比为(0.5～10)：(0.2～1.5)：1000 。
3.根据权利要求1所述的一种高含盐废水处理方法，其特征在于：所述步骤一中一级固液分离所采用的方法是利用压滤机进行压滤获得固相及液相。
4.根据权利要求1所述的一种高含盐废水处理方法，其特征在于：所述步骤五以及步骤六中所采用的二级固液分离以及三级固液分离的方法是采用微滤机将所述硫酸钙以及氢氧化镁等沉淀滤除。
5.根据权利要求1所述的一种高含盐废水处理方法，其特征在于，步骤三中所述置换置换电渗析膜浓缩处理包括以下步骤：
步骤一：依次向置换电渗析装置的四个隔室内分别通入纯水、脱硫废水、纯水、5％氯化钠溶液；
步骤二：向置换电渗析装置的两个极室内通入4％的硝酸钠溶液；
步骤三：对置换电渗析装置的极板施加0.8V的电压开始进行置换双极膜电渗析浓缩处理。
6.根据权利要求1所述的一种高含盐废水处理方法，本发明还将公开一种步骤三中所述的置换电渗析的装置，其特征在于，包括极板，所述极板包括正极板及负极板，所述正极板与所述负极板之间交错设置有三张阳膜以及两张阴膜，所述阳膜与正极板之间形成正极室，所述阳膜与所述负极板之间形成负极室，所述阳膜与阴膜之间形成四个隔室。
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