CN112159023A - 一种高盐废水处理方法及处理系统 - Google Patents

一种高盐废水处理方法及处理系统 Download PDF

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Abstract

本发明具体涉及一种高盐废水处理方法及处理系统。针对现有技术中高盐废水处理的零排放处理思路，本发明联想到将高盐浓水用于氯碱工业生产，不仅能够实现零排放，还能够实现废弃资源的回收利用。基于该技术构思，本发明提供一种高盐废水处理方法，在酸性条件下通过电渗析能够有效的去除高盐废水中的有机物成分，进一步通过催化氧化及反渗透对高盐浓水进行浓缩得到接近饱和的、几乎不含有机物残留的浓盐水作为氯碱工业生产原料，对于企业生产具有重要的经济意义。

Description

一种高盐废水处理方法及处理系统
技术领域
本发明属于高盐废水处理技术领域，具体涉及一种高盐废水处理方法及高盐废水处理系统。
背景技术
公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
随着化工行业的发展，含盐废水的产生途径广泛，待处理水量也逐年增加，高盐废水中主要含盐、有机物，去除含盐污水中的有机污染物对环境造成的影响至关重要。目前常用处理方法包括生物法及物化法，生物处理方法的短板在于，高浓度的盐类物质对微生物具有抑制作用，而物化法投资大，运行费用高，且难以达到预期的净化效果。
专利CN201811271798.8公开了一种高盐废水处理方法，提供一高盐反渗透膜浓水；对上述高盐反渗透膜浓水进行预处理，以去除所述高盐反渗透膜浓水中的悬浮物；对预处理后的高盐反渗透膜浓水进行电渗析处理，分离得到电渗析浓水及电渗析淡水；将上述电渗析浓水进行氧化处理，去除所述电渗析浓水中的有机物、氨氮、总磷及重金属；将上述电渗析淡水进行生化处理，去除所述电渗析淡水中的有机物及氨氮；将生化处理后的电渗析淡水进行高压反渗透处理，进一步去除所述生化处理后的电渗析淡水中的有机物、氨氮和总磷。但是，电渗析浓水还需进一步的氧化处理，电渗析淡水进行生化处理，工艺过程较复杂。
专利CN201910900039.1公开了一种高浓高盐废水处理方法，通过核心装置—新型高效旋转干燥器将废水分散为极小尺寸的液滴，并充分利用工厂中大多存在的高温气体将高浓高盐废水快速蒸干，使盐分全部转变为粉体颗粒物，高浓有机物全部通过热气带出，并送入产生热气的锅炉进行燃烧处理和循环，真正实现高浓高盐废水的连续处理和零排放。但是，处理过程需要大量的蒸汽消耗，并且最终处理成盐颗粒，使用时还需进一步溶解。
现有技术中高盐废水的处理方式主要包括采用过滤、电渗析、反渗透、低温蒸发等方式将高盐废水处理成循环水及工业盐产品进行回收。该方法面临的技术难点在于随着盐水浓度升高，溶液粘度也会显著升高，特别是盐水中的有机物还会进一步增加溶液粘度，使处理更加困难。
发明内容
基于上述背景技术中的记载，本发明的目的在于提供一种高盐废水的全回收处理方法，相比现有技术中将高盐废水处理成盐产品和水进行回收的处理思路，本发明联想到高浓盐水可用于氯碱生产工业，通过电解饱和盐溶液的方式进一步获得氯碱工业产品，如氢氧化钠(NaOH)、氯气(Cl2)和氢气(H2)等。但用于氯碱工业生产的盐水对于其中有机物含量非常严格，需要饱和盐水中有机物含量低于10ppm。基于该高盐废水处理思路，本发明提供了一种高盐废水处理方法，基于该方法可回收得到几乎不含有机物的饱和盐水用于氯碱工业生产，实现了废弃物的再利用。
基于上述技术效果，本发明提供以下技术方案：
本发明第一方面，提供一种高盐废水处理方法，所述处理方法包括以下步骤：所述高盐废水在酸性条件下通过电渗析成为浓盐水及淡盐水、所述淡盐水在酸性条件下依次经氧化和反渗透分为纯水和盐水，所述盐水与浓盐水混合后使用。
本发明研究过程中发现，酸性条件下有机物在盐水中的溶解程度降低，本发明首先在酸性条件下进行电渗析，先去除废水中的大部分盐分，淡盐水与有机物一同进入氧化装置中，有机物在氧化装置中被集中去除，产物仅为二氧化碳气体和水，由于去除了有机物部分，盐水反渗透效率会更高，经反渗透得到淡水部分基本接近纯水，可直接利用，而浓水部分再次回到电渗析装置中进行下一次循环。所述处理系统中保持一定的酸性环境，有助于降低有机物的溶解度，使其在氧化过程中能够被集中去除。随着浓盐水中氯离子的不断聚集，盐水浓度中氯化钠浓度逐渐升高达到饱和，再运送至氯碱装置作为生产原料。
本发明第二方面，还提供一种高盐废水处理系统，所述高盐废水处理系统包括废水储存装置、酸储存装置、电渗析装置、氧化装置及反渗透装置；
所述废水装置与电渗析装置连通；所述酸储存装置与电渗析装置、氧化装置及反渗透装置分别连通；所述电渗析装置、氧化装置及反渗透装置依次连通，并且反渗透装置通过管路与电渗析装置连通。
以上一个或多个技术方案的有益效果是：
1、本发明提供一种高盐废水去除有机物的方法，能够有效的去除废水中的有机物，为工业生产提供一种可靠的处理方式。
2、利用电渗析、催化氧化、反渗透三种处理方法结合的方式进行处理，省去传统的MVR工序，达到节能的目的。
3、通过电渗析处理后的浓水可直接送至氯碱装置使用，反渗透淡水可作为循环水使用，真正的实现废水零排放。
附图说明
构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
图1为实施例1中所述高盐废水处理系统结构示意图；
其中，1为废水储罐、2为酸储罐、3为电渗析装置、4为催化氧化反应器、5为反渗透装置、6为氯碱装置、7为循环水系统。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
正如背景技术所介绍的，针对现有技术中高盐废水处理方法存在的不足，为了解决如上的技术问题，本发明提出了一种高盐废水的处理方法。
本发明第一方面，提供一种高盐废水处理方法，所述处理方法包括以下步骤：所述高盐废水在酸性条件下通过电渗析成为浓盐水及淡盐水、所述淡盐水在酸性条件下依次经氧化和反渗透分为纯水和盐水，所述盐水与浓盐水混合后使用。
优选的，所述盐水在酸性条件下经电渗析再次得到水与浓盐水部分，所述浓盐水混合后用作氯碱工业原料。
由于氯碱工业的原料主要为饱和氯化钠水，本发明处理方法能够有效的去除高盐废水中的有机物，以及实现浓盐水的浓缩接近饱和效果。因此，硫酸根、钙离子或镁离子由于后续分离步骤繁琐，本发明方法优选不含上述离子的工业废水，优选聚碳酸酯工业废水、有机胺工业废水等。
优选的，所述电渗析电压为0.1-10V，电流为0.5-10A，流量为200-500m3/h，压力为0.5-1.5MPa。
优选的，所述酸性条件通过向废水中加入盐酸、硫酸、甲酸、磷酸、硝酸中的一种或几种的混合。
进一步优选的，所述酸为盐酸。采用盐酸制备酸性环境，一方面成本更为经济，另一方面，采用盐酸仅加入了氯离子，避免引入其他离子。
优选的，所述电渗析过程中，酸性条件为pH为4-4.5。
优选的，所述氧化过程中，酸性条件为pH为3.5-4.0。
优选的，所述反渗透过程中，酸性条件为pH为2.5-3.0。
优选的，所述氧化过程的氧化剂为次氯酸钠、双氧水、高氯酸钠、氯酸钠、二氧化氯中的一种或几种。
进一步优选的，所述氧化剂使用量为450ppm。
优选的，所述氧化过程还需要催化剂，所述催化剂为CuO、Co2O3、V2O5、MnO2或Fe2O3的一种。
进一步优选的，所述催化剂为MnO2。
所述催化氧化反应器中，采用次氯酸钠、双氧水、高氯酸钠、氯酸钠、二氧化氯等作为氧化剂，MnO2作为催化剂，通过类似芬顿反应原理能够将废水中的有机物通过氧化反应完全去除，分解产物主要为二氧化碳及水。并且氧化剂随着反应进行逐渐成为氯离子，留在体系中可用于氯碱工业的生产。
进一步优选的，所述催化剂附着于载体上，所述载体为多孔无机材料，如树脂、活性氧化铝、硅胶、活性炭、分子筛等。
优选的，所述反渗透装置的电压为2-6V，电流为1-10A，流量为200-500m3/h。
本发明第二方面，提供一种高盐废水处理系统，所述高盐废水处理系统包括废水储存装置、酸储存装置、电渗析装置、氧化装置及反渗透装置；
所述废水装置与电渗析装置连通；所述酸储存装置与电渗析装置、氧化装置及反渗透装置分别连通；所述电渗析装置、氧化装置及反渗透装置依次连通，并且反渗透装置通过管路与电渗析装置连通。
优选的，所述高盐废水处理系统还包括氯碱装置，所述电渗析装置出口具有管路将电渗析生成的浓盐水通向氯碱装置。
进一步优选的，所述电渗析装置与氯碱装置之间的管路通过电磁阀进行控制。
优选的技术方案中，电渗析装置中的盐水经循环处理达到饱和状态后再进入氯碱装置中。
进一步优选的，所述氯碱装置包括用于储存浓盐水的储罐和/或电解浓盐水的电解装置。
优选的，所述废水储存装置为废水储罐。
优选的，所述酸储存装置为酸储罐。
优选的，所述电渗析装置采用耐酸隔板及耐酸电极材料。依据本发明的研究，pH为4-4.5条件下高盐废水即可通过电渗析实现浓盐水及淡盐水的分离，一般耐酸材料均可以实现上述电渗析过程。在更为具体的实施方式中，所述电渗析装置采用聚丙烯板材，阴极采用钛涂钌电极，阳极采用钛涂二氧化铅电极。其他可耐受pH为4-4.5条件的电渗析装置也满足本发明的要求。
优选的，所述氧化装置为催化氧化反应器，所述催化氧化反应器采用固定床模式，所述固定床装填有固体催化剂。
进一步优选的，所述固体催化剂由载体及催化剂组成。
进一步优选的，所述催化氧化反应器设有氧化剂添加管线，所述氧化剂通过氧化剂添加管线进入催化氧化反应器进行氧化。
优选的，所述反渗透装置的膜材料为包括但不限于聚酰胺、聚酰亚胺、醋酸纤维膜中的一种或几种。
优选的，所述高盐废水处理系统还包括循环水系统，所述循环水系统位于反渗透装置的下游用于接收反渗透装置中流出的纯水。
为了使得本领域技术人员能够更加清楚地了解本发明的技术方案，以下将结合具体的实施例详细说明本发明的技术方案。
实施例1
本实施例中，提供一种高盐废水处理系统，其结构如附图1所示，所述处理系统包括废水储罐1、酸储罐2、电渗析装置3、催化氧化反应器4、反渗透装置5、氯碱装置6、循环水系统7。
所述废水储罐1与电渗析装置3连通，所述电渗析装置3、催化氧化反应器4、反渗透装置5依次连通，并且反渗透装置5通过管路与电渗析装置3连通，用于将反渗透装置5中的浓盐水部分运送电渗析装置3中。
所述酸储罐2分别通过管路连接电渗析装置3、催化氧化反应器4及反渗透装置5，用于实现酸性环境下对高盐废水进行电渗析、催化氧化及反渗透。
所述电渗析装置3与氯碱装置6通过管路连通，将电渗析装置3中生产的浓盐水运送至氯碱装置6中。
所述高盐废水处理装置的运行方式如下：高盐废水储存于废水储罐1中，高盐废水与酸液共同进入电渗析装置中，在酸性条件下进行电渗析得到淡盐水及浓盐水，所述淡盐水进入催化氧化反应器4中，同样在酸性条件下对淡盐水部分进行氧化处理，处理后的淡盐水进入反渗透装置5中，在酸性条件下进行反渗透，所述淡盐水经反渗透处理再次分为淡水及浓盐水部分，所述淡水基本达到纯水级别，进入循环水系统7中作为纯水使用，而反渗透得到的浓盐水部分重新回到电渗析装置3中，与高盐废水混合再次进行电渗析分离，所述系统通过不断的将浓盐水部分分离可实现浓盐水中盐分的聚集，接近饱和盐水的状态，可作为氯碱工业的原料进行使用，实现资源的重复利用。
实施例2
本实施例中，提供一种基于实施例1中所述高盐废水处理系统进行工业废水处理的实施例：
200m3聚碳酸酯工业废水从废水储罐1经管线输送至电渗析装置3，盐酸从盐酸储罐2经管线输送至电渗析装置3，将电渗析装置3中的溶液PH调节至4.5，电渗析装置的浓水经管线输送至氯碱装置6，电渗析装置的淡水经管线输送至催化氧化反应器4中，盐酸从盐酸储罐2经管线输送至催化氧化反应器4中，调节PH至4.0，反应60min，将反应后溶液经管线输送至反渗透装置5中，调节PH至2.5，反渗透淡水经管线输送至循环水系统7中，反渗透浓水经管线输送至电渗析装置3中。
经本实施例方法处理得到浓盐水中，所述有机物的浓度为5.4ppm。
实施例3
本实施例中，提供一种基于实施例1中所述高盐废水处理系统进行工业废水处理的实施例：
300m3有机胺工业废水从废水储罐1经管线输送至电渗析装置3，硫酸从硫酸储罐2经管线输送至电渗析装置3，将电渗析装置3中的溶液PH调节至4.0，电渗析装置的浓水经管线输送至氯碱装置6，电渗析装置的淡水经管线输送至催化氧化反应器4中，硫酸从硫酸储罐2经管线输送至催化氧化反应器4中，调节PH至3.5，反应80min，将反应后溶液经管线输送至反渗透装置5中，调节PH至3.0，反渗透淡水经管线输送至循环水系统7中，反渗透浓水经管线输送至电渗析装置3中。
经本实施例方法处理得到浓盐水中，所述有机物的浓度为7.2ppm。
实施例4
本实施例中，提供一种基于实施例1中所述高盐废水处理系统进行工业废水处理的实施例：
350m3聚碳酸酯工业废水从废水储罐1经管线输送至电渗析装置3，甲酸从甲酸储罐2经管线输送至电渗析装置3，将电渗析装置3中的溶液PH调节至4.5，电渗析装置的浓水经管线输送至氯碱装置6，电渗析装置的淡水经管线输送至催化氧化反应器4中，甲酸从甲酸储罐2经管线输送至催化氧化反应器4中，调节PH至4.0，反应100min，将反应后溶液经管线输送至反渗透装置5中，调节PH至2.5，反渗透淡水经管线输送至循环水系统7中，反渗透浓水经管线输送至电渗析装置3中。
经本实施例方法处理得到浓盐水中，所述有机物的浓度为3.8ppm。
对比例1
200m3聚碳酸酯工业废水从废水储罐1经管线输送至电渗析装置3，电渗析装置的浓水经管线输送至氯碱装置6，电渗析装置的淡水经管线输送至催化氧化反应器4中，反应60min，将反应后溶液经管线输送至反渗透装置5中，反渗透淡水经管线输送至循环水系统7中，反渗透浓水经管线输送至电渗析装置3中。
经本实施例方法处理得到浓盐水中，所述有机物的浓度为22ppm，有机物浓度过高，不符合氯碱装置的使用要求。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种高盐废水处理方法，其特征在于，所述处理方法包括以下步骤：所述高盐废水在酸性条件下通过电渗析成为浓盐水及淡盐水、所述淡盐水在酸性条件下依次经氧化和反渗透分为纯水和盐水，所述盐水与浓盐水混合后使用。
2.如权利要求1所述高盐废水处理方法，其特征在于，所述盐水在酸性条件下经电渗析再次得到水与浓盐水部分，所述浓盐水混合后用作氯碱工业原料。
3.如权利要求1所述高盐废水处理方法，其特征在于，所述高盐废水包括但不限于聚碳酸酯工业废水、有机胺工业废水；
或，所述电渗析电压为0.1-10V，电流为0.5-10A，流量为200-500m3/h，压力为0.5-1.5Mpa；
或，所述酸性条件通过向废水中加入盐酸、硫酸、甲酸、磷酸、硝酸中的一种或几种的混合；
或，所述电渗析过程中，酸性条件为pH为4-4.5；
或，所述氧化过程中，酸性条件为pH为3.5-4.0；
或，所述反渗透过程中，酸性条件为pH为2.5-3.0；
或，所述氧化过程的氧化剂为次氯酸钠、双氧水、高氯酸钠、氯酸钠、二氧化氯中的一种或几种；
优选的，所述氧化剂使用量为450ppm；
或，所述氧化过程还需要催化剂，所述催化剂为CuO、Co2O3、V2O5、MnO2或Fe2O3的一种。
4.如权利要求1所述高盐废水处理方法，其特征在于，所述催化剂为MnO2；优选的，所述催化剂附着于载体上，所述载体为多孔无机材料，如树脂、活性氧化铝、硅胶、活性炭、分子筛。
5.如权利要求1所述高盐废水处理方法，其特征在于，所述反渗透装置的电压为2-6V，电流为1-10A，流量为200-500m3/h。
6.一种高盐废水处理系统，其特征在于，所述高盐废水处理系统包括废水储存装置、酸储存装置、电渗析装置、氧化装置及反渗透装置；
所述废水装置与电渗析装置连通；所述酸储存装置与电渗析装置、氧化装置及反渗透装置分别连通；所述电渗析装置、氧化装置及反渗透装置依次连通，并且反渗透装置通过管路与电渗析装置连通。
7.如权利要求6所述高盐废水处理系统，其特征在于，所述高盐废水处理系统还包括氯碱装置，所述电渗析装置出口具有管路将电渗析生成的浓盐水通向氯碱装置；
或，所述氯碱装置包括用于储存浓盐水的储罐和/或电解浓盐水的电解装置；
或，所述废水储存装置为废水储罐；
或，所述酸储存装置为酸储罐。
8.如权利要求6所述高盐废水处理系统，其特征在于，所述电渗析装置采用耐酸隔板及耐酸电极材料；优选的，所述电渗析装置采用聚丙烯板材，阴极采用钛涂钌电极，阳极采用钛涂二氧化铅电极。
9.如权利要求6所述高盐废水处理系统，其特征在于，所述氧化装置为催化氧化反应器，所述催化氧化反应器采用固定床模式，所述固定床装填有固体催化剂；
优选的，所述固体催化剂由载体及催化剂组成；
优选的，所述催化氧化反应器设有氧化剂添加管线，所述氧化剂通过氧化剂添加管线进入催化氧化反应器进行氧化。
10.如权利要求6所述高盐废水处理系统，其特征在于，所述反渗透装置的膜材料为包括但不限于聚酰胺、聚酰亚胺、醋酸纤维膜中的一种或几种；
或，所述高盐废水处理系统还包括循环水系统，所述循环水系统位于反渗透装置的下游用于接收反渗透装置中流出的纯水。
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