CN205151970U - 反渗透装置排放的浓盐水的处理系统及工业废水处理系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种反渗透装置排放的浓盐水的处理系统，其包括依次连接的预处理过滤器、纳滤膜过滤器和离子膜反应器；所述反渗透装置排放的浓盐水经预处理过滤器处理后进入纳滤膜过滤器，经纳滤膜过滤器处理后得到脱硬浓盐水和滤出液，所述脱硬浓盐水进入所述离子膜反应器进行浓缩处理后得到ED浓盐水和ED淡盐水。本实用新型还提供了一种工业废水处理系统。本实用新型采用纳滤膜+离子膜组合工艺方式，使得工业废水的水回收率达85％左右，其淡盐水与浓盐水的盐水浓差倍数比大于10，ED浓盐水为高浓度精制盐水，回收效率高且处理成本合理。

Description

反渗透装置排放的浓盐水的处理系统及工业废水处理系统

技术领域

本实用新型涉及工业废水处理领域，尤其涉及一种反渗透装置排放的浓盐水的处理系统。

背景技术

由于钢铁、电力、有色冶金、制药、印染、煤化工等工业生产过程无机盐的排放，工业废水中含大量盐分，为提高工业废水回收率，一般采用预处理、超滤膜、反渗透膜等组合处理工序，其产生脱盐水(大约占进水量70％)和高盐水(大约占进水量30％)两种出水水质，其中脱盐水送往储水罐，作为工厂锅炉补充水或是作为中水使用，同时产生的高盐水，常常作为清净下水排放，新的环保法严格限制这种含盐废水的排放，因此，高盐水的进一步处置成为提高工业废水深度处理回用率的关键，同时浓盐水的进一步浓缩和处置(分质结晶)，是实现零排放要求的最核心单元。因此解决好高浓盐水，特别是对含难降解有机物的高盐工业废水，提高工业废水处理回用率93％以上，对工业工业废水“零排放”工艺具有深远的社会意义。

目前正在实施的高盐废水处理方法很多，如多效蒸发、MVC机械压气蒸发、DTRO碟管式反渗透、电解法，甚至焚烧法等技术路线。MVC、DTRO技术路线目前是主流工艺路线，但要求处理规模起点大，吨水投资很大，能耗很高，采用焚烧法会产生氮氧化物、二噁英等二次污染物；膜分离法中，DTRO随着料液浓缩，盐分浓度越来越高，膜会出现缺陷，废水中的悬浮物质会容易堵塞膜；总体效果很差。随着国家新环保法规实施力度加强，高含盐工业废水处置路线日益多样化，技术工艺、能耗以及成本的综合性能比较正受到越来越多的关注。

实用新型内容

针对上述成本增加的问题，本实用新型的目的是提供一种反渗透装置排放的浓盐水的处理系统以及工业废水处理系统。

本实用新型的技术方案如下：

一种反渗透装置排放的浓盐水的处理系统，其包括依次连接的预处理过滤器、纳滤膜过滤器和离子膜反应器；

所述反渗透装置排放的浓盐水经预处理过滤器处理后进入纳滤膜过滤器，经纳滤膜过滤器处理后得到脱硬浓盐水和滤出液，所述脱硬浓盐水进入所述离子膜反应器进行浓缩处理后得到ED浓盐水和ED淡盐水。

其中，所述预处理过滤器为筒式过滤器，所述筒式过滤器的滤膜的孔径为0.2～0.5μm，所述筒式过滤器的跨膜压差为60～90Kpa。

其中，所述纳滤膜过滤器的滤膜的孔径为0.2～0.5μm，所述纳滤膜过滤器的跨膜压差为60～90Kpa。

其中，所述纳滤膜过滤器的操作压力为0.5至2.0MPa。

其中，所述离子膜反应器的进水条件为COD≤200mg/L，硬度≤50mg/L，SS≤1。

其中，所述离子膜反应器包括膜堆、极区和压紧装置，其中所述膜堆采用的阴离子膜为AMX均相离子膜，阳离子膜为CMX均相离子膜。

其中，所述离子膜反应器包括一台压紧装置和四组膜堆，所述四组膜堆设置在一台压紧装置中。

本实用新型还提供一种工业废水处理系统，其包括过滤池、反渗透装置和上述的反渗透装置排放的浓盐水的处理系统。

其中，所述离子膜反应器的淡水管与所述反渗透装置的进水管相连通。

其中，所述纳滤膜过滤器的滤出液管与所述过滤池相连通。

本实用新型的有益效果是：本实用新型的反渗透装置排放的浓盐水的处理系统采用纳滤膜+离子膜组合工艺方式，使得本实用新型的工业废水的回收率达85％左右，其淡盐水与浓盐水的盐水浓差倍数比大于10，回收效率高且处理成本合理。本实用新型的工业废水处理系统整体实现了零排污，且提高了废水回收率，符合国家节能环保的要求。

附图说明

图1为本实用新型的反渗透装置排放的浓盐水的处理系统的整体示意图及水量平衡图；

图2为本实用新型的工业废水处理系统的整体示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型的反渗透装置排放的浓盐水的处理系统及工业废水处理系统的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合具体附图及具体实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

参见图1，本实用新型提供一种反渗透装置排放的浓盐水的零排污处理系统，包括依次连接的预处理过滤器、纳滤膜过滤器和离子膜反应器，其中

预处理过滤器，反渗透装置排放的浓盐水经预处理过滤器处理后得到预处理浓盐水，其中所述预处理过滤器可以去除反渗透浓盐水中的悬浮物质；本步骤中采用了常规的过滤器将高盐废水中的悬浮物去掉，以防后两个处理步骤中膜被堵塞而影响处理效率；所述反渗透浓盐水为来自反渗透二级脱盐处理后排放的高盐水；

纳滤膜过滤器，所述预处理浓盐水经纳滤膜过滤器进行脱硬处理后得到脱硬浓盐水和滤出液，其中所述脱硬浓盐水的COD≤200mg/L，硬度≤50mg/L，钙镁离子形式Ca²⁺≤25mg/L,Mg²⁺≦25mg/L。根据离子膜膜堆高倍浓缩的进水要求条件，须对进水的硬度Ca²⁺、Mg²⁺的含量进行限制性脱除，本工艺采用一价纳滤选择膜实现软化处理，同时也对水中溶解性有机物具有一定的脱除能力。所述纳滤膜孔径为10^-9纳米，截留粒径0.001μm，分子量在200～1000的物质。所述纳滤膜处理工序的操作压力一般为0.5～2.0MPa。

离子膜反应器，采用离子膜反应器对所述脱硬浓盐水进行浓缩脱盐处理，所述脱硬浓盐水经过离子膜反应器处理后得到ED浓盐水和ED淡盐水；其中所述ED浓盐水中的TDS为8000mg/L至12000mg/L，pH为6.5～8，COD≤200mg/L,SS≤1mg/L。所述ED淡盐水返回并混合到前段中水系统反渗透单元的二级进水，所述ED浓盐水可用于直接蒸发结晶器、或者PVC工业烧碱电解槽的精制盐水。离子膜工艺产生的浓盐水为高洁净度高纯盐分，可用于离子交换树脂再生，化工工艺等用盐工艺，如采用蒸发结晶固化所产盐产品为合格工业品。其中经过浓缩工序得到的ED浓盐水可以作为制盐工业、烧碱工业和纯碱工业的原料，浓缩工序得到的ED淡盐水可以作为一级反渗透或二级反渗透的进水。

离子膜反应器采用的离子膜法为电渗析法中采用特殊浓缩离子膜的一种技术路线，其技术特点对水中溶解盐进行高倍浓缩为目的。其原理为离子交换膜在直流电场下对溶液中电解质的阴阳离子进行选择透过，即阳离子可以透过阳膜，阴离子可以透过阴膜。离子膜设备中通常包括由隔板和膜组成的隔室，其浓室中的阴离子向阳极方向迁移通过阴模而被淡室中的阳膜阻留在淡室中，阳离子则向阴极方向迁移通过阳膜而被浓室中的阴膜阻留在浓室中，由此淡室中的溶液可以淡化，浓室中的溶液则增加浓度，从而过到淡化，浓缩、精制的目的。离子交换膜是离子膜装置的最关键部分。一般认为实用的离子交换膜应具备：选择透过性良好，膜电阻小，较好的化学稳定性，较高的机械强度和良好的尺寸稳定性，较低的扩散性能和价格便宜等。一般常用离子膜组器的ED淡盐水与ED浓盐水的盐水浓差倍数比不大于6左右，由于本工艺采用特定均相离子交换膜(AMX/CMX)，ED淡盐水与ED浓盐水之间具有非常高浓差比的，稳定工作状态下两相浓差倍数可达10-20倍，因此其处理效率和回收废水能力非常高。此外能耗水平低：工艺能耗取决于膜堆中离子迁徙过程中的电流利用的程度，它直接影响电渗析即电流效率和脱盐效果。经测试本工艺中膜堆平均电流效率≥85％，远高于一般电渗析装置的电流效率水平。

本实用新型中为了使得离子膜反应器的处理效果好，使用寿命长，设置了进入离子膜反应器的进水的水质参数，即脱硬浓盐水的COD≤200mg/L，硬度≤50mg/L，SS≤1。这样的进水条件能够最大限度的提高离子膜反应器的使用寿命，从而降低运行费用。

本实用新型的反渗透浓盐水的水质参数一般为COD≤200mg/L，硬度为50～100mg/L，SS≤1，TDS为5000～12000mg/L。本实用新型的反渗透浓盐水零排放工艺的ED淡盐水的回收率达到85％左右，其ED淡盐水与ED浓盐水的盐水浓差倍数比大于10，反渗透浓盐水进一步浓缩成为15％的高浓卤水，该工艺回收效率高成本低。本实用新型是以离子膜脱盐/浓缩技术为主的水处理回收工艺，其操作条件是在常温、常压以及环境友好，运行过程无震动，无废弃物排放，操作条件非常温和。生产的浓盐水为高洁净度、COD≤50的盐水，可以直接制高品质工业盐，同时系统对进水水质、水量变化的耐受性好，具有适用条件宽优点。

较佳的，作为一种可实施方式，所述预处理过滤器为筒式过滤器，其中所述筒式过滤器的滤膜的孔径为0.2～0.5μm，所述筒式过滤器的跨膜压差为30～90Kpa。其中预处理过滤器的作用为：一截留前段工序带来的杂质颗粒，以及管道可能存在的溶出物，二是前段浓缩的浓盐水由于水质不平衡，在与空气接触过程中产生沉淀物，对其进行截留。

较佳的，作为一种可实施方式，所述纳滤膜过滤器的滤膜的孔径为0.2～0.5μm，所述纳滤膜过滤器的跨膜压差为60～90Kpa。

较佳的，作为一种可实施方式，所述纳滤膜过滤器的操作压力为0.5至2.0MPa。纳滤膜过滤器得到的滤出液可以回流至工业废水入口进行处理。本实施例中的脱硬工序采用的纳滤膜处理器处理后得到滤出液和透过液，其中透过液即脱硬浓盐水。

较佳的，作为一种可实施方式，所述ED浓盐水的水量占所述脱硬浓盐水的水量的百分比为15％以下。

较佳的，作为一种可实施方式，所述纳滤膜过滤器中产出的滤出液与透过液的水量比为1:1.5～4.5。

较佳的，作为一种可实施方式，所述离子膜反应器包括膜堆、极区和压紧装置，其中所述膜堆采用的阴离子膜为AMX均相离子膜，阳离子膜为CMX均相离子膜。进一步的，所述离子膜反应器包括一台压紧装置和四组膜堆，所述四组膜堆设置在一台压紧装置中。

均相离子交换膜内设置有均相离子交换树脂，均相离子交换树脂是一种带有功能基的网状结构的高分子化合物。均相离子交换树脂中含有一种或几种化学活性基团，这些化学活性基团既是交换官能团，在水溶液中能离解出某些阳离子或阴离子，同时能吸附溶液中原来存有的阴离子或阳离子。离子交换膜由膜内固定电荷与可解离离子构成，将其置于电解质溶液中时，可解离离子离开高分子主链进入溶液，膜表面呈荷电状态，为了满足电中性原理，溶液中的反电荷离子将吸附在离子膜表面，形成双电层结构。

纳滤膜过滤器过滤后得到滤出液和透过液，其中透过液进入离子膜反应器进行处理，滤出液可以返回至预处理过滤器进行再次处理。

离子膜反应器中采用离子膜膜堆；作为核心设备的离子膜膜堆，由1台压紧装置内的4组膜堆组成，其整套尺寸仅为2.5m×0.8m×1.6m，整套装置构造紧凑，清洗时可一人完成拆解和安装，便于现场管理和维护。本实用新型的离子膜反应器的(吨盐用电量折算)≤160kW·h/tNaCl，以进水水量(吨)折算计≤3kW·h/t，能耗性能达到国内(国际)先进水平。

离子膜反应器是利用离子交换膜对阴阳离子的选择透过性能，在直流电场的作用下，使阴阳离子发生定向迁移，从而达到溶液分离、提纯和浓缩的目的。

基于同一构思，参见图2，本实用新型还提供一种工业废水处理系统，该工业废水处理系统包括过滤池、反渗透装置和上述的反渗透装置排放的浓盐水的处理系统，其中离子膜反应器的淡水管与反渗透装置的进水管相连通，即离子膜反应器产出的ED淡盐水作为反渗透装置的进水，这样设置可以大大提高废水的回用率。

较佳的，作为另一种可实施方式，所述纳滤膜过滤器的滤出液管与所述过滤池相连通。即纳滤膜过滤器产生的滤出液回流至废水进口继续进行处理，这样设置避免废弃物排放，整体实现了零排污。

以下通过具体实施例进一步说明。

实施例一

设备参数：

预处理过滤器为：筒式过滤器(Catridgefilter)，去除悬浮物，滤膜孔径0.2～0.5μm，跨膜压差70Kpa。

纳滤膜过滤器中纳滤膜孔径为纳米级9～10纳米，适于截留粒径0.001μm左右，分子量在200～l000的物质。

离子膜反应器中采用的离子膜为日本产均相离子膜膜片，四个膜堆为一级一段式排列。

原水为浓盐水，进水量：25.82m³/h，所述高盐工业废水的TDS8000mg/L～12000mg/L，pH6.5～8，COD≤200mg/L,SS≤1mg/L。

原水指标见表1(为上级反渗透处理系统收集的浓盐水)，依次经过如下处理：

(1)筒式过滤器：高盐废水通过喷熔/缠绕/折叠式多功能过滤器(Catridgefilter)预处理，除去水中SS等悬浮物质，设计滤膜孔径0.2～0.5μm，跨膜压差70Kpa，其作用为：一截留前段工序带来的杂质颗粒，以及管道可能存在的溶出物，二是前段浓缩的浓盐水由于水质不平衡，在与空气接触过程中产生沉淀物，对其进行截留。

(2)NF单元，采用纳滤膜处理工序，根据离子膜膜堆高倍浓缩的进水要求条件，须对进水的硬度Ca²⁺、Mg²⁺的含量进行限制性脱除，本工艺采用一价纳滤选择膜实现软化处理，同时也对水中溶解性有机物具有一定的脱除能力，确保出水中COD≤200mg/L，硬度≤50mg/L。操作压力一般为0.5～2.0MPa。

(3)ED离子膜单元：电驱离子膜工序对高盐水进行进一步浓缩处理得到两种水质，分别为ED淡盐水和ED浓盐水，其中ED浓盐水流量为0.8m³/h，TDS为120000mg/L；ED淡盐水产水流量为15.9m³/h，TDS为7500mg/L。出水指标见表2。

离子膜采用阴/阳离子膜分别为AMX/CMX均相离子膜组成离子膜器，四个膜堆为一级一段式排列，稳定工作状态下两相浓差倍数可达15倍，本工艺中膜堆平均电流效率≥85％，远高于一般电渗析装置的电流效率水平。

表1反渗透装置排放的浓盐水的水质全分析指标：

指标	单位	水质
			NH4 ++NH3	mg/L	<12.44
K	mg/L	0.00
			Na	mg/L	<4740.59
Mg	mg/L	<30
			Ca	mg/L	<24
Sr	mg/L	0.00
			Ba	mg/L	0.00
CO3	mg/L	<0.15
			HCO3	mg/L	<22.44
NO3	mg/L	<12.85
			Cl	mg/L	<7256.66
F	mg/L	0.00
			SO4	mg/L	<85.97
SiO2	mg/L	0.00
			B	mg/L	0.00
CO2	mg/L	<0.92
			TDS	mg/L	<12132.91
pH		7.27
			COD		<200

表2本实用新型的工艺出水水质检测指标

表3本工艺水量平衡表

从上面的数据可以看出：

(1)ED淡盐水与ED浓盐水的盐水浓差倍数比≥10，对于表征离子膜材料特征的重要指标，浓差比体现了离子膜反离子迁移速率差。

(2)经离子膜(电驱离子膜)装置盐水浓缩处置，分别产生ED淡盐水和ED浓盐水两种出水，其中ED淡盐水出水水量：占进水总量的85％，TDS≤7,500mg/L，ED浓盐水出水水量占进水总量的15％，TDS≥120,000mg/L，系统水利用率≥93％。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以权利要求为准。

Claims (10)

1.一种反渗透装置排放的浓盐水的处理系统，其特征在于，包括依次连接的预处理过滤器、纳滤膜过滤器和离子膜反应器；

反渗透装置排放的浓盐水经所述预处理过滤器处理后进入所述纳滤膜过滤器，经所述纳滤膜过滤器处理后得到脱硬浓盐水和滤出液，所述脱硬浓盐水进入所述离子膜反应器进行浓缩处理后得到ED浓盐水和ED淡盐水。

2.根据权利要求1所述的反渗透装置排放的浓盐水的处理系统，其特征在于，所述预处理过滤器为筒式过滤器，所述筒式过滤器的滤膜的孔径为0.2～0.5μm，所述筒式过滤器的跨膜压差为60～90Kpa。

3.根据权利要求1所述的反渗透装置排放的浓盐水的处理系统，其特征在于，所述纳滤膜过滤器的滤膜的孔径为0.2～0.5μm，所述纳滤膜过滤器的跨膜压差为60～90Kpa。

4.根据权利要求3所述的反渗透装置排放的浓盐水的处理系统，其特征在于，所述纳滤膜过滤器的操作压力为0.5至2.0MPa。

5.根据权利要求1所述的反渗透装置排放的浓盐水的处理系统，其特征在于，所述离子膜反应器的进水条件为COD≤200mg/L，硬度≤50mg/L，SS≤1。

6.根据权利要求1所述的反渗透装置排放的浓盐水的处理系统，其特征在于，所述离子膜反应器包括膜堆、极区和压紧装置，其中所述膜堆采用的阴离子膜为AMX均相离子膜，阳离子膜为CMX均相离子膜。

7.根据权利要求6所述的反渗透装置排放的浓盐水的处理系统，其特征在于，所述离子膜反应器包括一台压紧装置和四组膜堆，所述四组膜堆设置在一台压紧装置中。

8.一种工业废水处理系统，其特征在于，包括过滤池、反渗透装置和权利要求1至7任意一项所述的反渗透装置排放的浓盐水的处理系统。

9.根据权利要求8所述的工业废水处理系统，其特征在于，所述离子膜反应器的淡水管与所述反渗透装置的进水管相连通。

10.根据权利要求8所述的工业废水处理系统，其特征在于，所述纳滤膜过滤器的滤出液管与所述过滤池相连通。