CN116282689B - 一种耦合三种膜分离技术将高盐高浓度有机废水脱盐的方法及装置 - Google Patents

一种耦合三种膜分离技术将高盐高浓度有机废水脱盐的方法及装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种耦合三种膜分离技术将高盐高浓度有机废水脱盐的方法及装置。对废水进行扩散脱盐，得扩散脱盐废水和扩散脱盐循环水；对扩散脱盐循环水反渗透，得纯水和高浓度盐水；对扩散脱盐废水正渗透，得正渗透废水和正渗透循环水，正渗透废水即为脱盐浓缩后的废水。通过扩散脱盐，将高盐高浓度有机废水中的盐扩散至含低浓度盐的水的一侧，降低废水盐度和膜污染程度。通过正渗透、反渗透和蒸发结晶产出盐和回收纯水，循环利用。扩散脱盐和正渗透处理依靠液体间的浓度差产生驱动力，不需外侧压力驱动。扩散脱盐中盐通量达15～20g/(m2·h)，正渗透水通量达15～25L/(m2·h)，脱盐效率高，膜污染程度低，运行稳定。

Description

一种耦合三种膜分离技术将高盐高浓度有机废水脱盐的方法 及装置
技术领域
本发明涉及环境工程技术领域，具体地，涉及一种耦合三种膜分离技术将高盐高浓度有机废水脱盐的方法及装置。
背景技术
工业活动产生了大量的高盐高浓度有机废水，这些废水中含有的高浓度盐分和有机物会造成土壤盐渍化、水体富营养化、地下水污染和饮用水安全隐患等严重的水体环境污染问题，对社会经济发展和人民生命健康带来严重的威胁。
高盐高浓度有机废水中含有大量总溶解固体和高浓度有机污染物，常规处理废水的方法是生物法，常用的生物法是活性污泥法，通过曝气的方式将污泥与有机物充分接触，在大量溶解氧条件下，将有机物代谢分解。但盐度对活性污泥法影响较大，需要驯化出耐盐的微生物，花费较长的时间周期。
脱盐是处理高盐高浓度有机废水最为关键的一步，热法是一种最常用的脱盐方法，其中蒸馏法脱盐最具有代表性。目前绝大部分蒸馏脱盐处理废水的技术，是从海水脱盐淡化技术上发展而来的。多效蒸发(MED)技术通过串联多个的蒸发器，让加热后的高盐废水在前一个蒸发器蒸发，产生蒸汽，蒸汽作为下一蒸发器的热源，最后蒸汽冷凝成为淡水。多级闪蒸(MSF)通过让闪蒸室内压力低于加热后的盐水对应的饱和蒸气压，使进入闪蒸室的热盐水快速气化，蒸汽冷凝后产出淡水。多级闪蒸通过使经过多个闪蒸室的蒸汽压逐步降低，最终达到浓缩盐水，产出淡水的目的。蒸汽压缩冷凝(MVR)技术将加热盐水通入蒸发器内，产生蒸汽，用压缩机压缩蒸汽，压缩后蒸汽充当蒸发器加热侧热源，最后冷凝产水。蒸发需要消耗大量的热量，提高了运营成本。蒸发处理高盐高浓度有机废水过程中，由于废水中有机物过多，容易产生泡沫，蒸发产出的水也会夹带过多有机物。
膜分离是一种以分离膜为核心的新兴分离技术，可通过分离污染物和水，完成高效、低耗的废水处理。超滤、纳滤等膜分离技术已被应用于废水处理过程中，超滤是以0.1～0.5MPa的压力差为推动力，利用多孔膜以物理截留方式，将溶液中的物质分开，从而筛分溶液中不同组分，需要外界施加压力。纳滤膜的孔径范围较小，结构致密，可以保留的颗粒也越小。然而，由于纳滤膜具有致密的膜孔径结构，需要更高的压力来强制进行液体净化，比超滤能耗更高。同时，纳滤所用膜对结垢问题更敏感，膜容易被污染和破坏。因此目前的用膜分离技术需要外界加压处理，难以有效分离过滤高盐高浓度有机废水，产水率低，操作时间长，能耗高，不能实现循环可持续脱盐。因此，亟需研发可持续工作、能效高的新型膜工艺。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的上述不足，提供一种耦合三种膜分离技术将高盐高浓度有机废水脱盐的方法及装置。
本发明的第一个目的是提供一种耦合三种膜分离技术将废水脱盐的方法。
本发明的第二个目的是提供一种耦合三种膜分离技术将废水脱盐的装置。
本发明的三种膜分离技术分别是指扩散膜分离技术、正渗透膜分离技术和反渗透膜分离技术。用扩散膜分离技术对废水脱盐，正渗透对脱盐后有机废水进行浓缩，这两种仅依靠液体间的浓度差产生驱动力，不需要外侧压力驱动，其中扩散膜分离技术也减少了膜污染程度。反渗透膜分离技术对水中盐浓缩得高浓度盐水和纯水，一方面为正渗透脱盐提供汲取液，另一方面经蒸发结晶回收精制盐，还为扩散脱盐提供纯水，实现循环可持续脱盐。
为了实现上述目的，本发明是通过以下方案予以实现的：
一种耦合三种膜分离技术将废水脱盐的方法，包括以下步骤：
S1：对废水进行扩散脱盐，得扩散脱盐废水和扩散脱盐循环水；
S2：对步骤S1的扩散脱盐循环水进行反渗透，得纯水和高浓度盐水；
S3：对步骤S1的扩散脱盐废水进行正渗透，得正渗透废水和正渗透循环水，所述正渗透废水即为脱盐浓缩后的废水，将所述正渗透循环水进行反渗透，得纯水和高浓度盐水。
优选地，步骤S1中，对精密过滤废水进行扩散脱盐。
优选地，步骤S1中，用纯水或扩散脱盐循环水对废水进行扩散脱盐。
更优选地，步骤S1中，用步骤S2和/或S3的纯水对废水进行循环扩散脱盐。
优选地，步骤S3中，用步骤S2的高浓度盐水或用步骤S3的正渗透循环水对扩散脱盐废水进行正渗透。
优选地，对步骤S2和/或步骤S3的高浓度盐水进行蒸发结晶，得到纯水和盐。盐进行精制，回收利用。
优选地，步骤S2中，扩散脱盐循环水的盐浓度达到20～25g/L，对其进行反渗透。控制扩散脱盐循环水的盐浓度，用于进一步控制扩散脱盐的速率，使扩散脱盐速率保持稳定。
优选地，步骤S3中，正渗透循环水的盐浓度达到15～25g/L，对其进行反渗透。控制正渗透循环水的盐浓度，用于进一步控制正渗透的速率，使正渗透速率保持稳定。
优选地，步骤S3中，扩散脱盐废水的盐浓度达到5～10g/L，对其进行正渗透。扩散脱盐并不能完全去除有机废水中所有盐分，且脱盐后的废水需要保证一定的盐含量，作为后续生化处理所需无机盐营养成分，盐含量少不能生化处理，盐含量高难以生化处理。
优选地，所述废水为高盐高浓度有机废水。
一种耦合三种膜分离技术将废水脱盐的装置，所述废水处理装置包括相连通的预处理装置、扩散脱盐装置、正渗透装置和盐回收装置；
所述预处理装置包括依次相连通的废水存储装置、预处理装置和预处理后存储装置；
所述扩散脱盐装置包括依次相连通的废水循环存储装置、扩散脱盐部件、扩散脱盐循环水存储装置和纯水存储装置；
所述预处理装置的预处理后存储装置，与扩散脱盐装置的废水循环存储装置相连通；
所述正渗透装置包括依次相连通的待处理废水存储装置、有机废水循环存储装置、正渗透部件和汲取液循环存储装置；
所述扩散脱盐装置的废水循环存储装置，与正渗透装置的正渗透部件相连通；
所述盐回收装置包括相连通的反渗透装置和MVR蒸汽压缩冷凝装置；所述反渗透装置包括相连通的反渗透循环水存储装置和反渗透部件；
所述扩散脱盐装置的扩散脱盐循环水存储装置，与盐回收装置的反渗透装置的反渗透循环水存储装置相连通；
所述扩散脱盐装置的纯水存储装置，与盐回收装置的反渗透装置的反渗透部件相连通；所述扩散脱盐装置的纯水存储装置，与盐回收装置的MVR蒸汽压缩冷凝装置相连通；
所述正渗透装置的汲取液循环存储装置，与盐回收装置的反渗透装置的反渗透循环水存储装置相连通；
所述盐回收装置的反渗透装置的反渗透循环水存储装置，与所述盐回收装置的MVR蒸汽压缩冷凝装置相连通。
优选地，所述扩散脱盐装置的废水循环存储装置，与正渗透装置的正渗透部件间还设有流体切向阀。
优选地，所述扩散脱盐装置的扩散脱盐循环水存储装置，与盐回收装置的反渗透装置的反渗透循环水存储装置间还设有流体切向阀。
优选地，正渗透装置的汲取液循环存储装置，与盐回收装置的反渗透装置的反渗透循环水存储装置间还设有流体切向阀。
优选地，所述盐回收装置的反渗透装置的反渗透循环水存储装置，与所述盐回收装置的MVR蒸汽压缩冷凝装置间还设有流体切向阀。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明通过扩散脱盐，利用膜对盐和有机物的选择性差异以及界面盐浓度梯度差，将高盐高浓度有机废水中的盐扩散至含低浓度盐的水的一侧，降低或脱除废水盐度和减少膜污染程度，不影响脱盐进程。进一步通过正渗透、反渗透和蒸发结晶产出盐和回收纯水，用以循环利用。扩散脱盐和正渗透处理是依靠液体间的浓度差产生驱动力，不需要外侧压力驱动。扩散脱盐中盐通量达到15～20g/(m2·h)，正渗透水通量达到15～25L/(m2·h)，脱盐和正渗透稳定。本发明处理高盐高浓度有机废水的脱盐效率高，膜污染程度低，运行稳定，成本低。
附图说明
图1为一种耦合三种膜分离技术将高盐高浓度有机废水脱盐的装置。
1-预处理装置；2-扩散脱盐装置；3-正渗透装置；4-盐回收装置；5-废水存储装置；6-预处理装置；7-预处理后存储装置；8-废水循环存储装置；9-扩散脱盐部件；10-扩散脱盐循环水存储装置；11-纯水存储装置；12-待处理废水存储装置；13-有机废水循环存储装置；14-正渗透部件；15-汲取液循环存储装置；16-反渗透装置；17-反渗透循环水存储装置；18-反渗透部件；19-MVR蒸汽压缩冷凝装置。
图2为扩散脱盐过程中盐通量的情况(Js)和有机物在扩散脱盐过程中截留情况。
图3为扩散脱盐过程中盐通量的情况(Js)和有机物在扩散脱盐过程中截留情况。
图4为超滤工作时间的水通量随时间变化。
具体实施方式
下面结合说明书附图及具体实施例对本发明作出进一步地详细阐述，所述实施例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。下述实施例中所使用的试验方法如无特殊说明，均为常规方法；所使用的材料、试剂等，如无特殊说明，为可从商业途径得到的试剂和材料。
实施例1一种耦合三种膜分离技术将高盐高浓度有机废水脱盐的装置
一、一种耦合三种膜分离技术将高盐高浓度有机废水脱盐的装置
如图1所示，为一种耦合三种膜分离技术将高盐高浓度有机废水脱盐的装置，废水处理装置包括相连通的预处理装置1、扩散脱盐装置2、正渗透装置3和盐回收装置4。
预处理装置1包括依次通过管和泵连通的废水存储装置5、预处理装置6和预处理后存储装置7。预处理装置6为精密过滤器，用于过滤高含盐量有机废水中的固体颗粒杂质。
扩散脱盐装置2包括依次通过管和泵连通的废水循环存储装置8、扩散脱盐部件9、扩散脱盐循环水存储装置10和纯水存储装置11。扩散脱盐部件9中可拆卸连接有扩散脱盐膜，为卷式膜或中空纤维膜，膜有效面积为20m2。
预处理装置1的预处理后存储装置7，与扩散脱盐装置2的废水循环存储装置8通过管和泵相连通。
正渗透装置3包括依次通过管和泵连通的待处理废水存储装置12、有机废水循环存储装置13、正渗透部件14和汲取液循环存储装置15。正渗透部件14中可拆卸连接有正渗透膜，为三乙酸纤维素膜，膜有效面积为25m2。
正渗透装置3的正渗透部件14、扩散脱盐装置2的扩散脱盐部件9分别通过管和泵，与扩散脱盐装置2的废水循环存储装置8连通，其管间还设有流体切向阀，用于控制液体的流动方向。
盐回收装置4包括通过管和泵连通的反渗透装置16和MVR蒸汽压缩冷凝装置19。反渗透装置16包括通过管和泵连通的反渗透循环水存储装置17和反渗透部件18。
扩散脱盐装置2的扩散脱盐循环水存储装置10，与盐回收装置4的反渗透装置16的反渗透循环水存储装置17通过管和泵相连通，其管间还设有流体切向阀，用于控制液体的流动方向。
扩散脱盐装置2的纯水存储装置11，与盐回收装置4的反渗透装置16的反渗透部件18通过管和泵相连通。扩散脱盐装置2的纯水存储装置11，与盐回收装置4的MVR蒸汽压缩冷凝装置19通过管和泵相连通。
正渗透装置3的汲取液循环存储装置15、盐回收装置4的MVR蒸汽压缩冷凝装置19分别与盐回收装置4的反渗透装置16的反渗透循环水存储装置17通过管和泵连通，其管间还设有流体切向阀，用于控制液体的流动方向。
二、使用方法
(1)过滤：使用时，先关闭装置中所有的流体切向阀，将储存于废水存储装置5中的高含盐量有机废水，经过管和泵运输到预处理装置6进行精密过滤，过滤高含盐量有机废水中的固体颗粒杂质，得到精密过滤废水，通过管和泵到达预处理后存储装置7中。
(2)扩散脱盐：装置刚开始运行，从外部提供纯水，进入纯水存储装置11中。纯水通过管和泵到达扩散脱盐循环水存储装置10中，再通过管和泵进入扩散脱盐部件9中。
将预处理后存储装置7中的精密过滤废水，经过管和泵，依次运输到废水循环存储装置8和扩散脱盐部件9中。经扩散脱盐，精密过滤废水的盐浓度降低，使纯水的盐浓度升高，得扩散脱盐废水。
同时，纯水的浓度升高后，得到扩散脱盐循环水，通过管和泵运输到扩散脱盐循环水存储装置10中，进一步通过管和泵进入扩散脱盐部件9中，实现循环扩散脱盐。
(3)反渗透：扩散脱盐循环水的盐浓度到达20～25g/L，打开扩散脱盐循环水存储装置10与反渗透循环水存储装置17的流体切向阀，将扩散脱盐循环水存储装置10中的扩散脱盐循环水通过管进入反渗透循环水存储装置17中，再进入反渗透部件18中，通过反渗透对扩散脱盐循环水进行循环浓缩，产出盐水和纯水，盐水储存于反渗透循环水存储装置17中，通过管和泵进入汲取液循环存储装置15中，作为正渗透的汲取液；纯水通过管和泵进入纯水存储装置11中。
同时将纯水存储装置11中的纯水通过管和泵进入扩散脱盐循环水存储装置10中，继续进行扩散脱盐。
(4)正渗透：扩散脱盐废水的盐浓度到达5～10g/L，打开废水循环存储装置8与正渗透部件14间的流体切向阀，将扩散脱盐废水经管和泵输入正渗透部件14中，经正渗透，扩散脱盐废水中的水进入高浓度盐水，降低扩散脱盐废水的体积，升高盐水的体积，并使盐水的盐浓度下降，得到正渗透废水，通过管进入有机废水循环存储装置13，再通过管和泵储存于待处理废水存储装置12中，所述正渗透废水即为低含盐量的有机废水。
低含盐量的有机废水需要含有一定的盐，其中的盐分是废水后续生化处理的无机盐营养成分，废水的盐含量过低不能生化处理，盐含量过高难以生化处理。
盐水在正渗透部件14中，作为正渗透的汲取液，在正渗透过程中，汲取液的盐浓度下降，储存在汲取液循环存储装置15中，通过管和泵进入正渗透部件14，实现正渗透的循环。
汲取液的盐浓度到达15～25g/L，打开汲取液循环存储装置15和反渗透循环水存储装置17的流体切向阀，将汲取液通过管和泵进入反渗透循环水存储装置17中，继续通过反渗透装置16产出高浓度盐水和纯水。
(5)MVR蒸汽压缩冷凝处理：打开反渗透循环水存储装置17和MVR蒸汽压缩冷凝装置19的流体切向阀，将反渗透循环水存储装置17中的一部分盐水通过管和泵进入MVR蒸汽压缩冷凝装置19中，进行蒸发结晶，得到纯水和盐，纯水通过管进入纯水存储装置11中，盐精制后回收利用。
实施例2一种耦合三种膜分离技术将高盐高浓度有机废水脱盐的方法
一、待处理高盐高浓度有机废水的水质为：化学需氧量(COD)：10000mg/L，NaCl：70g/L，废水量1吨。用电导率仪测出电导率，进而计算水的盐浓度。
二、废水脱盐的方法
用实施例1的装置将待处理高盐高浓度有机废水脱盐。
1、精密过滤：对待处理高盐高浓度有机废水进行精密过滤(过滤粒径大于10μm的悬浮颗粒物)，过滤高盐高浓度有机废水中的固体颗粒杂质，得精密过滤废水。
2、扩散脱盐：刚开始工作时，需外部提供纯水500kg纯水，储存在纯水存储装置中，之后用300kg纯水对精密过滤废水进行扩散脱盐，精密过滤废水与纯水在卷式膜界面产生浓度梯度差，盐从精密过滤废水侧扩散至纯水侧，使精密过滤废水含盐量降低，使纯水的含盐量升高，得到扩散脱盐的废水。同时，纯水的含盐量升高后，得到扩散脱盐循环水，继续对精密过滤废水进行扩散脱盐，实现循环扩散脱盐。
用于扩散脱盐的纯水为外部提供纯水的重量的0.5～0.6，有足够的纯水用于扩散脱盐即可，剩余在纯水作为备用。用卷式膜进行扩散脱盐，膜有效面积为20m2，扩散脱盐速率达到15g/(m2·h)。
3、反渗透：扩散脱盐循环水的盐浓度到达20～25g/L，取200kg扩散脱盐循环水进行反渗透浓缩，产出120kg高浓度盐水和80kg纯水。纯水回收到纯水备用容器中，用于扩散脱盐。进行反渗透的扩散脱盐循环水为进行扩散脱盐的纯水的重量的0.5～0.7，有足够的扩散脱盐循环水使反渗透产生高浓度盐水用于正渗透循环水即可。控制扩散脱盐循环水的盐浓度，用于进一步控制扩散脱盐的速率，使扩散脱盐速率保持稳定。
4、正渗透：扩散脱盐废水的盐浓度到达5～10g/L，取反渗透产出的80kg高浓度盐水(保持循环即可)，对扩散脱盐废水进行正渗透，高浓度盐水与扩散脱盐废水在三醋酸纤维素(CTA)膜界面产生浓度梯度，扩散脱盐废水中的水渗透进高浓度盐水侧，使扩散脱盐废水体积降低，得正渗透废水，正渗透废水即为脱盐浓缩后的废水。
在正渗透过程中，高浓度盐水的体积增高，盐浓度降低，作为正渗透循环水，继续对扩散脱盐废水进行正渗透，实现循正渗透。
扩散脱盐并不能完全去除有机废水中所有盐分，且脱盐后的废水需要保证一定的盐含量，作为后续生化处理所需无机盐营养成分，盐含量少不能生化处理，盐含量高难以生化处理。
正渗透循环水的盐浓度降低至15～25g/L，取200kg正渗透循环水，对其进行反渗透，继续产出高浓度盐水和纯水。进行反渗透的正渗透循环水的重量为反渗透产出的高浓度盐水的重量的2～3倍，用于控制正渗透循环水的浓度，保证正渗透正常进行。控制正渗透循环水的盐浓度，用于进一步控制正渗透的速率，使正渗透速率保持稳定。
正渗透膜为三醋酸纤维素(CTA)膜，膜有效面积为25m2，水通量达到20L/(m2·h)。
5、蒸发结晶：将反渗透剩余的40kg高浓度盐水进行蒸发结晶，得纯水和盐，盐进行精制，回收利用；纯水回收到纯水存储装置中，用于扩散脱盐。
用电导率仪测出电导率，进而计算水的盐浓度，通过盐含量随时间变化得出盐通量。
三、实验结果
最终脱盐后的废水的重量为667.3kg，废水减量32％，废水中盐含量为8g/L，COD含量为14984.7mg/L；最终产出盐61kg，纯水306kg。
图2为扩散脱盐过程中盐通量的情况(Js)，截留率为有机物在扩散脱盐过程中截留情况(Rejection)，截留率在99.9％以上，盐通量为15g/(m2·h)。
实施例3一种耦合三种膜分离技术将高盐高浓度有机废水脱盐的方法
一、待处理高盐高浓度有机废水的水质为：化学需氧量(COD)：15000mg/L，NaCl：90g/L，废水量1吨。用电导率仪测出电导率，进而计算水的盐浓度。
二、废水脱盐的方法
用实施例1的装置将待处理高盐高浓度有机废水脱盐。
1、精密过滤：对待处理高盐高浓度有机废水进行精密过滤(过滤粒径大于10μm的悬浮颗粒物)，过滤高盐高浓度有机废水中的固体颗粒杂质，得精密过滤废水。
2、扩散脱盐：刚开始工作时，需外部提供纯水500kg纯水，储存在纯水备用容器中，之后用300kg纯水对精密过滤废水进行扩散脱盐，精密过滤废水与纯水在卷式膜界面产生浓度梯度差，盐从精密过滤废水侧扩散至纯水侧，使精密过滤废水含盐量降低，使纯水的含盐量升高，得到扩散脱盐的废水。同时，纯水的含盐量升高后，得到扩散脱盐循环水，继续对精密过滤废水进行扩散脱盐，实现循环扩散脱盐。
用于扩散脱盐的纯水为外部提供纯水的重量的0.5～0.6，有足够的纯水用于扩散脱盐即可，剩余在纯水作为备用。用卷式膜进行扩散脱盐，膜有效面积为20m2，扩散脱盐速率达到15g/(m2·h)。
3、反渗透：扩散脱盐循环水的盐浓度到达20～25g/L，取200kg扩散脱盐循环水进行反渗透浓缩，产出120kg高浓度盐水和80kg纯水。纯水回收到纯水备用容器中，用于扩散脱盐。进行反渗透的扩散脱盐循环水为进行扩散脱盐的纯水的重量的0.5～0.7，有足够的扩散脱盐循环水使反渗透产生高浓度盐水用于正渗透循环水即可。控制扩散脱盐循环水的盐浓度，用于进一步控制扩散脱盐的速率，使扩散脱盐速率保持稳定。
4、正渗透：扩散脱盐废水的盐浓度到达5～10g/L，取反渗透产出的80kg高浓度盐水(保持循环即可)，对扩散脱盐废水进行正渗透，高浓度盐水与扩散脱盐废水在CTA膜界面产生浓度梯度，扩散脱盐废水中的水渗透进高浓度盐水侧，使扩散脱盐废水体积降低，得正渗透废水，正渗透废水即为脱盐浓缩后的废水。
在正渗透过程中，高浓度盐水的体积增高，盐浓度降低，作为正渗透循环水，继续对扩散脱盐废水进行正渗透，实现循正渗透。
扩散脱盐并不能完全去除有机废水中所有盐分，且脱盐后的废水需要保证一定的盐含量，作为后续生化处理所需无机盐营养成分，盐含量少不能生化处理，盐含量高难以生化处理。
正渗透循环水的的盐浓度降低至15～25g/L，取200kg正渗透循环水，对其进行反渗透，继续产出高浓度盐水和纯水。进行反渗透的正渗透循环水的重量为反渗透产出的高浓度盐水的重量的2～3倍，用于控制正渗透循环水的浓度，保证正渗透正常进行。控制正渗透循环水的盐浓度，用于进一步控制正渗透的速率，使正渗透速率保持稳定。
正渗透膜为CTA膜(三乙酸纤维素膜)，膜有效面积为25m2，水通量达到20L/(m2·h)。
5、蒸发结晶：将反渗透剩余的40kg高浓度盐水进行蒸发结晶，得纯水和盐，盐进行精制，回收利用；纯水回收到纯水备用容器中，用于扩散脱盐。
用电导率仪测出电导率，进而计算水的盐浓度，通过盐含量随时间变化得出盐通量。
三、实验结果
最终脱盐后的废水的重量为726.8kg，废水减量27％，废水中盐含量为10g/L，COD含量为20636.4mg/L，产出盐76kg，纯水251kg。
图3为扩散脱盐过程中盐通量的情况(Js)，截留率为有机物在扩散脱盐过程中截留情况(Rejection)，截留率在99.9％以上，盐通量为23g/(m2·h)。对比例1用超滤结合反渗透处理高盐高浓度有机废水
一、待处理高盐高浓度有机废水的水质为：化学需氧量(COD)：10000mg/L，NaCl：70g/L，废水量1吨。用电导率仪测出电导率，进而计算水的盐浓度。
二、将实施例1中的扩散脱盐方法替换为超滤，不进行正渗透。按照实施例1的步骤，得到精密过滤废水。精密过滤废水经超滤处理后，得到超滤废水和超滤循环水。超滤循环水按照实施例1的步骤，进行反渗透，产出高浓度盐水和纯水，高浓度盐水进行蒸发结晶，产出盐和纯水；超滤废水即为脱盐后的废水。
用电导率仪测出电导率，进而计算水的盐浓度，通过盐含量随时间变化得出盐通量。
3、实验结果
脱盐后的废水的质量为521.6kg，废水减量47.8％，废水中盐含量为72g/L，COD含量为18647.7mg/L；最终产出盐32kg，纯水456kg。
超滤工作时间的水通量随时间变化如图4所示。运用超滤，难以将高盐高浓度有机废水脱盐，最终产生浓缩后的高盐高浓度有机废水，难以进行二次处理，且在超滤过程中产水速率不断下降，导致操作时间进一步加长。
最后所应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制，对于本领域的普通技术人员来说，在上述说明及思路的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种耦合三种膜分离技术将废水脱盐的方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：对废水进行扩散脱盐，得扩散脱盐废水和扩散脱盐循环水；
S2：对步骤S1的扩散脱盐循环水进行反渗透，得纯水和高浓度盐水；
S3：对步骤S1的扩散脱盐废水进行正渗透，得正渗透废水和正渗透循环水，所述正渗透废水即为脱盐浓缩后的废水，将所述正渗透循环水进行反渗透，得纯水和高浓度盐水;
其中，步骤S1所述的扩散脱盐为使用卷式膜或中空纤维膜进行扩散脱盐；
步骤S3中所述的正渗透为用步骤S2的高浓度盐水或用步骤S3的正渗透循环水对扩散脱盐废水进行正渗透;
所述方法是通过一种耦合三种膜分离技术将废水脱盐的装置来实现的，所述废水处理装置包括相连通的预处理装置（1）、扩散脱盐装置（2）、正渗透装置（3）和盐回收装置（4）；
所述预处理装置（1）包括依次相连通的废水存储装置（5）、预处理装置（6）和预处理后存储装置（7）；
所述扩散脱盐装置（2）包括依次相连通的废水循环存储装置（8）、扩散脱盐部件（9）、扩散脱盐循环水存储装置（10）和纯水存储装置（11）；
所述预处理装置（1）的预处理后存储装置（7），与扩散脱盐装置（2）的废水循环存储装置（8）相连通；
所述正渗透装置（3）包括依次相连通的待处理废水存储装置（12）、有机废水循环存储装置（13）、正渗透部件（14）和汲取液循环存储装置（15）；
所述扩散脱盐装置（2）的废水循环存储装置（8），与正渗透装置（3）的正渗透部件（14）相连通；
所述盐回收装置（4）包括相连通的反渗透装置（16）和MVR蒸汽压缩冷凝装置（19）；所述反渗透装置（16）包括相连通的反渗透循环水存储装置（17）和反渗透部件（18）；
所述扩散脱盐装置（2）的扩散脱盐循环水存储装置（10），与盐回收装置（4）的反渗透装置（16）的反渗透循环水存储装置（17）相连通；
所述扩散脱盐装置（2）的纯水存储装置（11），与盐回收装置（4）的反渗透装置（16）的反渗透部件（18）相连通；所述扩散脱盐装置（2）的纯水存储装置（11），与盐回收装置（4）的MVR蒸汽压缩冷凝装置（19）相连通；
所述正渗透装置（3）的汲取液循环存储装置（15），与盐回收装置（4）的反渗透装置（16）的反渗透循环水存储装置（17）相连通；
所述盐回收装置（4）的反渗透装置（16）的反渗透循环水存储装置（17），与所述盐回收装置（4）的MVR蒸汽压缩冷凝装置（19）相连通。
2.根据权利要求1所述的废水脱盐的方法，其特征在于，步骤S1中，用纯水或扩散脱盐循环水对废水进行扩散脱盐。
3.根据权利要求2所述的废水脱盐的方法，其特征在于，步骤S1中，用步骤S2和/或S3的纯水对废水进行循环扩散脱盐。
4.根据权利要求1所述的废水脱盐的方法，其特征在于，对步骤S2和/或步骤S3的高浓度盐水进行蒸发结晶，得到纯水和盐。
5.根据权利要求1所述的废水脱盐的方法，其特征在于，步骤S2中，扩散脱盐循环水的盐浓度达到20～25g/L，对其进行反渗透。
6.据权利要求1所述的废水脱盐的方法，其特征在于，步骤S3中，正渗透循环水的盐浓度达到15～25g/L，对其进行反渗透。
7.根据权利要求1所述的废水脱盐的方法，其特征在于，步骤S3中，扩散脱盐废水的盐浓度达到5～10g/L，对其进行正渗透。
8.根据权利要求1～7任一所述的废水脱盐的方法，其特征在于，所述废水为高盐高浓度有机废水。
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Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN203833778U (zh) * 2014-05-28 2014-09-17 北京凯力正信科技发展有限公司 脱硫废水深度处理装置
CN104176844A (zh) * 2014-05-14 2014-12-03 重庆紫光化工股份有限公司 一种有机合成料液分离纯化中产生的废液的回收利用系统及回收利用方法
CN105084600A (zh) * 2015-08-28 2015-11-25 浙江奇彩环境科技有限公司 一种高效处理含盐有机废水的方法及其应用
CN107585936A (zh) * 2017-09-22 2018-01-16 北京万邦达环保技术股份有限公司 一种高盐废水的零排放处理工艺和装置
CN109748298A (zh) * 2019-02-23 2019-05-14 温州大学新材料与产业技术研究院 一种从含锂卤水中自发选择性分离镁富集锂的方法及其装置
US20190194038A1 (en) * 2016-09-20 2019-06-27 Signal One International Ip, Llc Reverse diffusion desalination
CN111875153A (zh) * 2020-06-12 2020-11-03 汇智工程科技股份有限公司 对环氧氯丙烷生产过程中产生的环化废水处理方法
CN113023844A (zh) * 2019-12-09 2021-06-25 中国科学院过程工程研究所 一种扩散渗析结合电渗析处理含盐发酵废液的方法

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104176844A (zh) * 2014-05-14 2014-12-03 重庆紫光化工股份有限公司 一种有机合成料液分离纯化中产生的废液的回收利用系统及回收利用方法
CN203833778U (zh) * 2014-05-28 2014-09-17 北京凯力正信科技发展有限公司 脱硫废水深度处理装置
CN105084600A (zh) * 2015-08-28 2015-11-25 浙江奇彩环境科技有限公司 一种高效处理含盐有机废水的方法及其应用
US20190194038A1 (en) * 2016-09-20 2019-06-27 Signal One International Ip, Llc Reverse diffusion desalination
CN107585936A (zh) * 2017-09-22 2018-01-16 北京万邦达环保技术股份有限公司 一种高盐废水的零排放处理工艺和装置
CN109748298A (zh) * 2019-02-23 2019-05-14 温州大学新材料与产业技术研究院 一种从含锂卤水中自发选择性分离镁富集锂的方法及其装置
CN113023844A (zh) * 2019-12-09 2021-06-25 中国科学院过程工程研究所 一种扩散渗析结合电渗析处理含盐发酵废液的方法
CN111875153A (zh) * 2020-06-12 2020-11-03 汇智工程科技股份有限公司 对环氧氯丙烷生产过程中产生的环化废水处理方法

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