CN113060874A - 一种无机高盐废水的资源化处理装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种无机高盐废水的资源化处理装置及方法，无机高盐废水的资源化处理装置包括：贮水箱、过滤器、离子交换系统、离交产水箱、反渗透系统、RO浓水箱、双极膜电渗析系统以及再生水箱；所述贮水箱、过滤器、离子交换系统、离交产水箱、反渗透系统、RO浓水箱、双极膜电渗析系统以及再生水箱依次连接；所述离子交换系统与所述再生水箱双向连接，所述双极膜电渗析系统与所述离交产水箱连接，所述双极膜电渗析系统与所述再生水箱连接。本发明提供的无机高盐废水的资源化处理装置及方法，很好地解决了现有技术中无机高盐废水处理难度大、且难以实现低成本的资源化利用的问题。

Description

一种无机高盐废水的资源化处理装置及方法

技术领域

本发明涉及环境保护技术领域，尤其是涉及一种无机高盐废水的资源化处理装置及方法。

背景技术

高盐废水是指总含盐质量分数至少1％的废水，其主要来自印染、造纸、化工、炼油、海水等行业；高盐废水对环境存在较大的影响，如加速水体富营养化、造成土壤系统瓦解、促进恶臭水体形成等。随着我国经济的快速发展，多个工业领域产生了大量的高盐废水，其成分越来越复杂，浓度越来越高。如果这部分废水直接或者稀释外排，一方面造成了水资源浪费，另一方面会对环境造成恶劣影响，因此对开发低成本高效的高盐废水处理方法已迫在眉睫。工业含盐废水相对于其他种类废水处理难度更大，现有技术中无机高盐废水处理难度大，且难以实现低成本的资源化利用。

发明内容

本发明提供了一种无机高盐废水的资源化处理装置及方法，旨在解决现有技术中无机高盐废水处理难度大、且难以实现低成本的资源化利用的问题。

本发明提供了一种无机高盐废水的资源化处理装置，包括：贮水箱、过滤器、离子交换系统、离交产水箱、反渗透系统、RO浓水箱、双极膜电渗析系统以及再生水箱；所述贮水箱、过滤器、离子交换系统、离交产水箱、反渗透系统、RO浓水箱、双极膜电渗析系统以及再生水箱依次连接；所述离子交换系统与所述再生水箱双向连接，所述双极膜电渗析系统与所述离交产水箱连接，所述双极膜电渗析系统与所述再生水箱连接。

进一步地，所述离子交换系统包括第一离子交换柱和第二离子交换柱；所述第一离子交换柱和所述第二离子交换柱之间串联或者并联运行；所述第一离子交换柱的中段出口与所述第二离子交换柱的顶部入口连接，所述第一离子交换柱的底端出口与所述离交产水箱连接；所述第二离子交换柱的中段出口与所述第一离子交换柱的顶端入口连接，所述第二离子交换柱的底端出口和所述第一离子交换柱的底端出口相互汇合后与所述离交产水箱连接。

进一步地，所述第一离子交换柱的顶端出口与所述再生水箱连接，所述再生水箱与所述第一离子交换柱底端入口连接；所述第二离子交换柱的顶端出口与所述再生水箱连接，所述再生水箱与所述第二离子交换柱底端入口连接。

进一步地，所述反渗透系统至少包括两段膜组件，所述反渗透系统设置为1级2段、2级2段或2级3段。

进一步地，所述双极膜电渗析系统包括盐水箱、碱液箱、酸液箱以及双极膜膜组件；所述盐水箱与所述RO浓水箱连接，所述盐水箱与所述双极膜膜组件双向连接，所述双极膜膜组件均与所述碱液箱、所述酸液箱双向连接；所述盐水箱与所述离交产水箱连接，所述碱液箱的出口、所述酸液箱的出口均与所述多个再生水箱连接。

进一步地，所述贮水箱、离交产水箱、再生水箱、RO浓水箱、酸液箱、碱液箱以及盐水箱内均设有液位计以及电导率在线监测仪。

一种无机高盐废水的资源化处理方法，包括以下步骤：

(1)预处理后的废水进入贮水池调节PH稳定水质，后泵入过滤器除去悬浮物；

(2)经过滤器处理后的废水进入离子交换系统，去除钙镁离子，废水排入离交产水箱；

(3)离交产水箱中废水进入反渗透系统，使废水浓缩得到反渗透水，并产生淡水副产品；

(4)反渗透水进入RO浓水箱中稳定水质，RO浓水箱中废水分批次泵入盐水箱；

(5)盐水箱中的高盐废水进入双极膜膜组件，碱液箱和酸液箱中的淡水同时进入双极膜组件，经过电渗析处理得到可回用的酸液、碱液。

进一步地，步骤(2)中，再生水箱中的再生液从第一离子交换柱的底端入口进入，从第一离子交换柱的顶端出口流回，用于再生离子交换剂层；再生水箱中的再生液从第二离子交换柱的底端入口进入，从第二离子交换柱的顶端出口流回，用于再生离子交换剂层。

进一步地，步骤(5)中，盐水箱中反应后低浓度含盐废水流回离交产水箱，经反渗透后浓缩制取淡水，同时提高水中盐浓度，提高盐组分利用率。

进一步地，步骤(5)中，酸液箱内的酸液、碱液箱内的碱液均流回再生水箱，分别用于配置酸再生液、碱再生液。

本发明提供的一种无机高盐废水的资源化处理装置及方法，通过离子交换系统交换废水中的钙镁离子、反渗透系统分离出浓缩盐水和纯净水、双极膜电渗析系统将浓缩盐水电渗析处理成酸液和碱液，可有效去除硬度，充分利用高盐废水中的盐组分电渗析处理成酸碱液，用于树脂再生或其他生产工艺，实现了废水的资源化处理，同时无其他污染物排出，适用于对燃煤电厂、钢厂等现有的废水处理工艺进行改造；很好地解决现有技术中无机高盐废水处理难度大、且难以实现低成本的资源化利用的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的无机高盐废水的资源化处理装置的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的离子交换系统的结构示意图。

附图标记说明：

1为贮水箱；2为过滤器；

3为离子交换系统，31为第一离子交换柱，32为第二离子交换柱，33为开关阀门；

4为离交产水箱；5为反渗透系统；6为RO浓水箱；

7为双极膜电渗析系统，71为盐水箱，72为双极膜膜组件，73为碱液箱，74为酸液箱；8为再生水箱。

具体实施方式

下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语"中心"、"纵向"、"横向"、"长度"、"宽度"、"厚度"、"上"、"下"、"前"、"后"、"左"、"右"、"竖直"、"水平"、"顶"、"底"、"内"、"外"、"顺时针"、"逆时针"等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的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，术语"第一"、"第二"仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有"第一"、"第二"的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本发明的描述中，"多个"的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。此外，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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

参阅图1-2所示，本发明提供了一种无机高盐废水的资源化处理装置，包括：贮水箱1、过滤器2、离子交换系统3、离交产水箱4、反渗透系统5、RO浓水箱6、双极膜电渗析系统7以及再生水箱8；所述贮水箱1、过滤器2、离子交换系统3、离交产水箱4、反渗透系统5、RO浓水箱6、双极膜电渗析系统7以及再生水箱8依次连接；所述离子交换系统3与所述再生水箱8双向连接，所述双极膜电渗析系统7与所述离交产水箱4连接，所述双极膜电渗析系统7与所述再生水箱8连接；所述贮水箱1、离交产水箱4、再生水箱8、RO浓水箱6、酸液箱74、碱液箱73以及盐水箱71内均设有液位计以及电导率在线监测仪。

具体而言，贮水箱1与过滤器2连接，预处理后的工业含盐废水泵入贮水箱1中，所述贮水箱1中设有电导率在线监测仪，调节PH为中性，进一步稳定废水的水质，并通过液位计在线监测水位，当水位达到量程三分之二时，通过输送泵将贮水箱1中废水泵入过滤器2。

过滤器2可选择为多介质过滤器，用于深度去除粒径较大的残留悬浮物，处理后浊度低于1NTU，避免后续反渗透和电渗析堵塞问题的出现。

具体而言，离子交换系统3与所述过滤器2连接，离子交换系统3用于交换废水中的钙镁离子，软化废水；所述离子交换系统3包括串联或者并联运行的第一离子交换柱31和第二离子交换柱32，串联运行时，关闭开关阀门33，并控制废水的流速为4-12m/h；并联运行时，需要打开开关阀门33，并保证废水中的钙镁离子含量低于5mg/L。

值得注意的是，只有在需要将第一离子交换柱31和第二离子交换柱32中的离子交换剂层进行再生时，才采取并联运行，一般在离交系统运行4-5天后打开开关阀门33；这是由于，离子交换剂在长时间使用后，失去继续交换水中离子的能力称为失效，这时，需将离子交换剂进行再生，需要将常定浓度的再生液顺流或逆流通过失效的离子交换剂层，使交换剂再生，通过并联运行，可以使第一离子交换柱31和第二离子交换柱32中的任意一个接入到装置中运行，另外一个进行交换剂再生，能够保证装置的不间断运行，避免装置停止运行。

进一步地，离子交换系统3与再生水箱8双向连接，所述第一离子交换柱31的顶端出口与所述再生水箱8连接，所述再生水箱8与所述第一离子交换柱31底端入口连接；所述第二离子交换柱32的顶端出口与所述再生水箱8连接，所述再生水箱8与所述第二离子交换柱32底端入口连接；所述再生水箱8内含有再生液，通过再生液能够交换剂再生，图中画出的是再生液从下到上逆流，但是值得注意的是，再生液从上到下顺流同样属于本申请的保护范围。

进一步地，所述第一离子交换柱31的中段出口与所述第二离子交换柱32的顶部入口连接，所述第一离子交换柱31的底端出口与所述离交产水箱4连接；所述第二离子交换柱32的中段出口与所述第一离子交换柱31的顶端入口连接，所述第二离子交换柱32的底端出口和所述第一离子交换柱31的底端出口相互汇合后与所述离交产水箱4连接。废水经过第一离子交换柱31和第二离子交换柱32处理后流入离交产水箱4，经过离子交换系统3处理后的废水中钙镁离子的含量约2mg/L。

具体而言，离交产水箱4与所述第一离子交换柱31和第二离子交换柱32的底端出口连接，以用于暂时储存废水，稳定水质水量；反渗透系统5用于反渗透分离出浓缩盐水和纯净水，分离出的纯净水可用于工业生产，也可通过通道流回所述再生水箱8，分离出的浓缩盐水通入RO浓水箱6。

离交产水箱4中的废水通过高压泵将废水引入反渗透系统5，高压泵具体参数为流量1.5t/H、扬程650m/5.5kw。

进一步地，所述反渗透系统5至少包括两段膜组件，所述反渗透系统5设置为1级2段、2级2段或2级3段；优选地，所述反渗透系统5为两段的海水淡化膜组件，以用于将淡水与高盐废水充分分离出来。

具体而言，RO浓水箱6与所述反渗透系统5的出口连接，RO浓水箱6中废水浓度为6％，RO浓水箱6起到进一步稳定水质的效果，避免水量水质变化对后续双极膜电渗析系统7产生影响，RO浓水箱6中废水经输送泵排入双极膜电渗析系统7；所述双极膜电渗析系统7将浓缩盐水电渗析处理成酸液和碱液，完成最后的废水处理步骤。

进一步地，所述双极膜电渗析系统7包括盐水箱71、碱液箱73、酸液箱74以及双极膜膜组件72；所述盐水箱71与所述RO浓水箱6连接。

所述盐水箱71与所述双极膜膜组件72双向连接，原因在于：盐水箱71中的高浓盐水进入到双极膜膜组件72进行电渗析处理，会逐步消耗盐，随着反应进行，会导致盐水浓度降低，所以将反应后的低浓度盐水回流到盐水箱71；同时盐水箱71与所述离交产水箱4连接，将盐水箱中的低浓度盐水回流到离交产水箱4中，进一步浓缩制取淡水，同时提高水中盐浓度。

所述双极膜膜组件72均与所述碱液箱73、所述酸液箱74双向连接；所述碱液箱73、所述酸液箱74内初始状态装放液体为淡水，碱液箱73、酸液箱74内的淡水进入到双极膜膜组件72与高盐浓水反应生成酸液和碱液，酸液流入到所述酸液箱74中，碱液流入到所述碱液箱73中。

其中，双极膜电渗析系统7内的盐水箱71、碱液箱73、酸液箱74以及双极膜膜组件72同时进行净水工作，内部工作原理为：盐水箱71注满后，在碱液箱73、酸液箱74内注入淡水，盐水箱71的高浓盐水进入到双极膜膜组件72中，碱液箱73和酸液箱74内的淡水也进入到双极膜膜组件72，浓盐水和淡水经双极膜电渗析反应生成酸液和碱液，未反应的盐水回流到盐水箱71中，生成的酸液和碱液分别流回酸液箱74和碱液箱73。

而盐水箱71回流到离交产水箱4与双极膜电渗析系统7内的反应不是同时进行，经过在双极膜膜组件72中连续反应后，盐水箱71中的盐水浓度降低，此时，双极膜电渗析系统7停止反应，打开阀门，将盐水箱71中的盐水回流到离交产水箱4，进行后续的浓缩反应。

酸液箱74和碱液箱73内的酸液和碱液流到所述再生水箱8同样与双极膜电渗析系统7内的反应不是同时进行的，在双极膜电渗析系统7停止反应，打开阀门，将酸液和碱液流入再生水箱8。

值得注意的是，所述再生水箱8设置为多个，图中只画出一个再生水箱8，并不意味着只有一个再生水箱8，一个再生水箱8用于储备配置再生液，并与离子交换系统3双向连接；一个再生水箱8用于储备酸液，与所述酸液箱74连接；一个再生水箱8用于储备碱液，与所述碱液箱73连接；一个再生水箱8与所述反渗漏系统5的出口连接，以用于储备淡水。

本发明还提供了一种无机高盐废水的资源化处理方法，包括以下步骤：

(1)预处理后的废水进入贮水池1调节PH稳定水质，后泵入过滤器2除去悬浮物；

(2)经过滤器2处理后的废水进入离子交换系统3，深度去处钙镁离子，废水排入离交产水箱4；

(3)离交产水箱4中废水进入反渗透系统5，使废水浓缩得到反渗透水，并产生淡水副产品；

(4)反渗透水进入RO浓水箱6中稳定水质，RO浓水箱6中废水分批次泵入盐水箱71；

(5)盐水箱71中的高盐废水进入双极膜膜组件72，碱液箱73和酸液箱74中的淡水同时进入双极膜膜组件72，经过电渗析处理得到可回用的酸液、碱液。

进一步地，在步骤(2)中，经过滤器2处理后的废水进入第一离子交换柱31，反应后的废水流入离交产水箱4，未反应完全的废水继续进入到第二离子交换柱32反应，经第二离子交换柱32反应后的废水流入离交产水箱4，未反应完全的废水回流到第一离子交换柱31进行再次反应。

值得注意的是，第一离子交换柱31和第二离子交换柱32可以并联连接，也即，过滤器2的出口同时与第一离子交换柱31的顶部入口和第二离子交换柱32的顶部入口连接，能够加快反应进度；而且，第一离子交换柱31和第二离子交换柱32均与再生水箱8双向连接，再生水箱8中的再生液从第一离子交换柱31的底端入口进入，从第一离子交换柱31的顶端出口流回，用于再生离子交换剂层；再生水箱8中的再生液从第二离子交换柱32的底端入口进入，从第二离子交换柱32的顶端出口流回，用于再生离子交换剂层。

进一步地，步骤(3)中，反渗透系统5中浓缩生成的淡水可以用作工业生产，也可通到再生水箱中，反渗透系统5中浓缩生成的反渗透水进入RO浓水箱6。

进一步地，步骤(5)中，盐水箱71中反应后低浓度含盐废水流回离交产水箱4，经反渗透后浓缩制取淡水，同时提高水中盐浓度，提高盐组分利用率；盐水箱71中的高盐废水进入双极膜膜组件72，经过电渗析处理得到可回用的酸液、碱液。

具体步骤为：盐水箱71注满后，在碱液箱73、酸液箱74内注入淡水，盐水箱71的高浓盐水进入到双极膜膜组件72中，碱液箱73和酸液箱74内的淡水也进入到双极膜膜组件72，浓盐水和淡水经双极膜电渗析反应生成酸液和碱液，未反应完全的盐水回流到盐水箱71中，生成的酸液和碱液分别流回酸液箱74和碱液箱73，经过在双极膜膜组件72中连续反应后，盐水箱71中的盐水浓度降低，此时，双极膜电渗析系统7停止反应，打开阀门，将盐水箱71中反应后的淡盐水中回流到离交产水箱4，进行后续的浓缩反应；在双极膜电渗析系统7停止反应后，打开阀门，将酸液和碱液流入再生水箱8。

因此，本发明提供的一种无机高盐废水的资源化处理装置及方法，通过离子交换系统交换废水中的钙镁离子、反渗透系统分离出浓缩盐水和纯净水、双极膜电渗析系统将浓缩盐水电渗析处理成酸液和碱液，可有效去除硬度，充分利用高盐废水中的盐组分电渗析处理成酸碱液，用于树脂再生或其他生产工艺，实现了废水的资源化处理，同时无其他污染物排出，适用于对燃煤电厂、钢厂等现有的废水处理工艺进行改造；很好地解决现有技术中无机高盐废水处理难度大、且难以实现低成本的资源化利用的问题。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种无机高盐废水的资源化处理装置，其特征在于，包括：贮水箱、过滤器、离子交换系统、离交产水箱、反渗透系统、RO浓水箱、双极膜电渗析系统以及再生水箱；

所述贮水箱、过滤器、离子交换系统、离交产水箱、反渗透系统、RO浓水箱、双极膜电渗析系统以及再生水箱依次连接；

所述离子交换系统与所述再生水箱双向连接，所述双极膜电渗析系统与所述离交产水箱连接，所述双极膜电渗析系统与所述再生水箱连接。

2.根据权利要求1所述的无机高盐废水的资源化处理装置，其特征在于，所述离子交换系统包括第一离子交换柱和第二离子交换柱；

所述第一离子交换柱和所述第二离子交换柱之间串联或者并联运行；

所述第一离子交换柱的中段出口与所述第二离子交换柱的顶部入口连接，所述第一离子交换柱的底端出口与所述离交产水箱连接；

所述第二离子交换柱的中段出口与所述第一离子交换柱的顶端入口连接，所述第二离子交换柱的底端出口和所述第一离子交换柱的底端出口相互汇合后与所述离交产水箱连接。

3.根据权利要求2所述的无机高盐废水的资源化处理装置，其特征在于，所述第一离子交换柱的顶端出口与所述再生水箱连接，所述再生水箱与所述第一离子交换柱底端入口连接；

所述第二离子交换柱的顶端出口与所述再生水箱连接，所述再生水箱与所述第二离子交换柱底端入口连接。

4.根据权利要求1所述的无机高盐废水的资源化处理装置，其特征在于，所述反渗透系统至少包括两段膜组件，所述反渗透系统设置为1级2段、2级2段或2级3段。

5.根据权利要求1所述的无机高盐废水的资源化处理装置，其特征在于，所述双极膜电渗析系统包括盐水箱、碱液箱、酸液箱以及双极膜膜组件；

所述盐水箱与所述RO浓水箱连接，所述盐水箱与所述双极膜膜组件双向连接，所述双极膜膜组件均与所述碱液箱、所述酸液箱双向连接；

所述盐水箱与所述离交产水箱连接，所述碱液箱的出口、所述酸液箱的出口均与多个所述再生水箱连接。

6.根据权利要求5所述的无机高盐废水的资源化处理装置，其特征在于，所述贮水箱、离交产水箱、再生水箱、RO浓水箱、酸液箱、碱液箱以及盐水箱内均设有液位计以及电导率在线监测仪。

7.根据权利要求1-6任一项所述的无机高盐废水的资源化处理方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)预处理后的废水进入贮水池调节PH稳定水质，后泵入过滤器除去悬浮物；

(2)经过滤器处理后的废水进入离子交换系统，去除钙镁离子，废水排入离交产水箱；

(3)离交产水箱中废水进入反渗透系统，使废水浓缩得到反渗透水，并产生淡水副产品；

(4)反渗透水进入RO浓水箱中稳定水质，RO浓水箱中废水分批次泵入盐水箱；

(5)盐水箱中的高盐废水进入双极膜膜组件，碱液箱和酸液箱中的淡水同时进入双极膜组件，经过电渗析处理得到可回用的酸液、碱液。

8.根据权利要求7所述的无机高盐废水的资源化处理方法，其特征在于，步骤(2)中，再生水箱中的再生液从第一离子交换柱的底端入口进入，从第一离子交换柱的顶出口流回，用于再生离子交换剂层；

再生水箱中的再生液从第二离子交换柱的底端入口进入，从第二离子交换柱的顶端出口流回，用于再生离子交换剂层。

9.根据权利要求7所述的无机高盐废水的资源化处理方法，其特征在于，步骤(5)中，盐水箱中反应后低浓度含盐废水流回离交产水箱，经反渗透后浓缩制取淡水，同时提高水中盐浓度，提高盐组分利用率。

10.根据权利要求7所述的无机高盐废水的资源化处理方法，其特征在于，步骤(5)中，酸液箱内的酸液、碱液箱内的碱液均流回再生水箱，分别用于配置酸再生液、碱再生液。

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