CN217479260U - 基于双极膜电渗析技术的工业高盐废水资源化处理系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种基于双极膜电渗析技术的工业高盐废水资源化处理系统，调节池的出水口通过管路与中和沉淀池的进水口连接相通，中和沉淀池的出水口通过第一提升泵与多介质过滤器的进水口连接相通；多介质过滤器底部的出水口与超滤单元的进水口连接相通；超滤单元的出水口通过增压泵与反渗透膜单元的进水口连接相通；反渗透单元的浓液出口与螯合树脂罐的进水口连接相通；螯合树脂罐的出水与电渗析浓缩单元的进水口连接相通，电渗析浓缩单元的浓水出口与双极膜电渗析单元的进水口连接相通。本实用新型将各设备集为一体，有效去除高盐废水中悬浮物、胶体等污染物以及金属离子，能稳定、高效地处理高盐废水，实现高盐废水的零排放及资源化处置。

Description

基于双极膜电渗析技术的工业高盐废水资源化处理系统

技术领域

本实用新型涉及一种基于双极膜电渗析技术的工业高盐废水资源化处理系统，属于高盐废水处理技术领域。

背景技术

针对工业高盐废水的零排放、全量化处理，市场多采用结晶出盐的末端处理设备，然后再对产盐进行处置或回收。回收结晶盐包括氯化钠、硫酸钠等。但由于工业废水的水质复杂、并有一定的波动，导致在结晶段产生的固态盐也成分复杂，且这些盐分基本上难以达到工业级标准而被视为危废，企业需付出高昂的费用对其进行无害化处理，每吨处理成本在3000-5000元。基于现实大体量的工业废水产生，终端所得废盐量也及其庞大，即使投入高成本进行危废处置，一般的危废处置中心也难以消纳，高盐废水最终无法实现资源化处理的目的。

双极膜是一种新型的离子交换复合膜，在外加电场的作用下，可通过电解水而在膜两侧分别得到氢氧根离子和氢离子，利用该特点，将双极膜与其他阴阳离子交换膜组合成的双极膜电渗析系统能够在不引入新组分的情况下将水溶液中的盐转化为对应的酸和碱，作为废水处理的最后一道程序。该工艺可避免废盐的产生以及由此而带来的高昂处理费用，而附加产物(酸、碱)又具有一定的经济价值，可选择回用生产或者销售，这样可做到变废为宝，实现废水的资源化处理目标。现有高盐废水处理系统，采用沉淀池和超滤装置进行高盐废水预处理，再通过纳滤装置进行提浓，最后通过双极膜电渗析装置对浓缩后的废水进行处理。但由于水质组成复杂经预处理后，沉淀池的出水依旧会有细小颗粒物，易对后序的膜元件造成机械划伤，而且提浓盐水出也存在部分有害金属离子，如高价如铁金属离子以及硬度离子等，易造成离子交换膜中毒及污梁，同时进水硬度高时会导致极板的沉淀结垢，影响双极膜电渗析系统正常运行以及使用寿命，降低了处理系统的工作稳定性和生产效率。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种结构合理，能稳定、高效地处理高盐废水，实现高盐废水的零排放及资源化处置的基于双极膜电渗析技术的工业高盐废水资源化处理系统。

本实用新型为达到上述目的的技术方案是：一种基于双极膜电渗析技术的工业高盐废水资源化处理系统，其特征在于：所述的处理系统包括

调节池，所述的调节池用于对高盐废水进行均质均量，调节池上设有进水口和出水口，且调节池设置有搅拌装置；

中和沉淀池，所述的中和沉淀池用于对均质后废水的pH值至中性，并去除废水胶体及金属阳离子，调节池的出水口通过管路与中和沉淀池的进水口连接相通；

多介质过滤器，所述的多介质过滤器用于去除中和后废水中的悬浮物及胶体杂质，中和沉淀池的出水口通过第一提升泵与多介质过滤器的进水口连接相通；所述的多介质过滤器沿竖直方向设有两种以上滤料的吸附区域；

超滤单元，所述的超滤单元用于去除多介质过滤器出水的悬浮物并得到超滤清液，多介质过滤器底部的出水口与超滤单元的进水口连接相通；

反渗透单元，所述的反渗透单元用于对超滤清液进行浓缩得到反渗透浓液，超滤单元的出水口通过增压泵与反渗透膜单元的进水口连接相通；

螯合树脂罐，所述的螯合树脂罐用于去除反渗透浓液中的金属离子，反渗透单元的浓液出口与螯合树脂罐的进水口连接相通；

电渗析浓缩单元，所述的电渗析浓缩单元用于对螯合树脂罐的出水进行盐水提浓，螯合树脂罐的出水与电渗析浓缩单元的进水口连接相通，电渗析浓缩单元的淡盐水出口通过管路与反渗透单元的进水口连接相通；

双极膜电渗析单元，所述的双极膜电渗析单元用于对提浓盐水处理并得到稀盐水、酸溶液和碱溶液，电渗析浓缩单元的浓水出口与双极膜电渗析单元的进水口连接相通，双极电渗析浓缩单元上设有纯水进口，双极膜电渗析单元的稀盐水出口通过管路与电渗析浓缩单元的进水口连接相通。

本实用新型工业高盐废水资源化处理系统首先采用调节池对高盐废水进行均质均量调节，以保证高盐废水进水水质的稳定，通过中和沉淀池去除废水中胶体及大部分金属阳离子以及硬度离子和有机污染物等，保护后端设备的正常运行，再通过多介质过滤器进一步对悬浮物及胶体杂质处理，能有效地去除中和沉淀池不能去除的微小粒子，防止液相细小颗粒物对膜元件造成机械划伤，确保处理系统的长期稳定运行。本实用新型通过超滤单元对对废水进行过滤，进一步降低废水浊度，改善和稳定水质，能确保后序反渗透单元运行的稳定性。本实用新型通过反渗单元将高盐废水的盐水溶液分离出，再经螯合树脂处理，能充分去除盐水溶液中的金属离子以及硬度离子等对离子交换膜影响的有害物质，能有效减少离子交换膜中毒以及极板沉淀结垢现象，确保电渗析浓缩单元以及双极膜电渗析进水水质，经电渗析浓缩单元进行盐水提浓，再通过双极膜电渗析单元对提浓盐水处理，获得稀盐水、酸溶液和碱溶液，可使双极膜电渗析单元以及双极膜电渗析单元能长期稳定运行。本实用新型将调节池、中和沉淀池、多介质过滤器以及超滤单元、反渗透单元和螯合树脂罐、电渗析浓缩单元和双极膜电渗析单元集为一体，通过不同处理设备的有效结合，能有效去除高盐废水中悬浮物、胶体等污染物以及金属离子，结构合理，确保处理系统长期稳定运行，能对高盐废水进行高效地处理，实现对高盐废水的全量化处理，达到高盐废水的零排放及资源化处置。

附图说明

下面结合附图对本实用新型的实施例作进一步的详细描述。

图1是本实用新型高盐废水资源化处理系统的结构示意图。

其中：1—调节池，1-1—搅拌装置，2—初沉池，2-1—中心管，3—中和沉淀池，4—第一提升泵，5—多介质过滤器，6—超滤单元，7—第一储液罐，8—进水泵，9—增压泵，10—反渗透单元，11—第二储液罐，12—第二提升泵，13—螯合树脂罐，14—第三储液罐，15—第三提升泵，16—电渗析浓缩单元，17—第四储液罐，18—第四提升泵，19—双极膜电渗析单元，20—纯水提升泵。

具体实施方式

见图1所示，本实用新型的一种基于双极膜电渗析技术的工业高盐废水资源化处理系统，包括调节池1，本实用新型调节池1用于对高盐废水进行均质均量，调节池1上设有进水口和出水口，且调节池1上设置有搅拌装置1-1，将高盐废水通过进料泵打入调节池1内并通过搅拌装置1-1将高盐废水进水进行搅拌均质均量，以保证高盐废水水质的稳定性。

见图1所示，本实用新型中和沉淀池3用于对均质后废水的pH值至中性，并去除废水胶体及金属阳离子，调节池1的出水口通过管路与中和沉淀池3的进水口连接相通；可向中和沉淀池3内投加混凝剂、絮凝剂和液碱，将废水pH调节至中性，并去除废水中胶体及大部分金属阳离子以及硬度离子等污染物，通过絮凝沉淀实现对大部分悬浮物的吸附去除，保护后端设备的正常运行，而产生的沉淀通过底部排泥口定期外排。本实用新型中和沉淀池3内设有多个隔间，各隔间上设有加药口，各隔间上部的溢流堰与最后隔间相通，可将加混凝剂、絮凝剂、液碱分别投入对应的隔间内，混凝剂可采用现有的氯化铝、硫酸铝、硫酸铁、氯化铁等，而絮凝剂为阳离子PAM、阴离子PAM、非离子型PAM等，处理后的清液通过溢流堰存放于最后的隔间内，经中和沉淀池3后的出水能降低浊度、色度以及总硬。

见图1所示，本实用新型调节池1和中和沉淀池3之间还连接有初沉池2，初沉池2用于对均质后废水中的颗粒物沉降，初沉池2采用立式沉淀池，初沉池2内设有中心管2-1，且中心管2-1的底部与初沉池2相通，调节池1的出水口与初沉池2的中心管2-1顶部连接相通，初沉池2上部的溢流堰与中和沉淀池3的进水口连接相通，通过初沉池2将密度较大的颗粒物进行沉降，并定期从底部排泥口外排，澄清水从池上端的溢流堰中排出后自流进入中和沉淀池3，能进一步减少后序处理设备的负荷。

见图1所示，本实用新型的多介质过滤器5用于去除中和后废水中的悬浮物及胶体杂质，中和沉淀池3的出水口通过第一提升泵4与多介质过滤器5的进水口连接相通，依靠第一提升泵4提供的压力和液相自重作用，多介质过滤器5沿竖直方向设有两种以上滤料的吸附区域，滤料介质可采用石英砂、无烟煤、活性碳以及锰砂等，通过吸附区域对通过废水中的悬浮物、胶体杂质等的进一步去除，特别能有效地去除沉淀池不能去除的微小粒子，防止液相细小颗粒物对膜元件造成机械划伤，通过多介质过滤器5废水浊度降低至5NTU以下，能满足后续处理设备的进水要求。

见图1所示，本实用新型超滤单元6用于去除多介质过滤器5出水的悬浮物并得到超滤清液，多介质过滤器5底部的出水口与超滤单元6的进水口连接相通，超滤单元6的膜元件可采用管式膜、卷式膜或中空纤维膜，滤孔径在10-100nm之间，利用超滤膜元件两侧压差不同对废水进行分离、净化、纯化和浓缩处理，进一步去除胶体、浊度、有机物、细菌和大肠杆菌等杂质，达到改善和稳定水质的目的，以确保后面反渗透系统运行的稳定性，超滤浓液可排至中和沉淀池3，本实用新型的超滤单元6单只膜元件表面积70-80m²。

见图1所示，本实用新型还具有用于存储超滤清液的第一储液罐7，超滤单元6的出水口与第一储液罐7的进水口连接相通，电渗析浓缩单元16的淡盐水出口通过管路与第一储液罐7的进水口连接相通，将超滤单元6的出水口以及电渗析浓缩单元16的淡盐水自流至第一储液罐7内，第一储液罐7的出水口依次通过进水泵8和增压泵9与反渗透单元10的进水口连接相通，将第一储液罐7内的超滤清液以及淡盐水送到反渗透单元10，从废水中分离出盐溶液。

见图1所示，本实用新型反渗透单元10用于对超滤清液进行浓缩得到反渗透浓液，可将盐溶液从废水中分离，实现废水脱盐的目的，超滤单元6的出水口通过增压泵9与反渗透膜单元的进水口连接相通，通过增压泵9以增加超滤清液过膜驱动力，反渗透浓液截留了进水中的绝大部分盐分，在废水中分离出盐溶液，经过反渗透处理，反渗透清液水质满足中水用水标准。本实用新型反渗透膜元件可采用低压苦咸水膜元件、中压海水淡化膜元件和高压抗污染膜元件，反渗透单元中单只膜元件表面积为30-40m²，经过反渗透单元处理，在两个出水口分别得到反渗透清液和反渗透浓液，反渗透得率在70-85％，即超滤清液进水1m³，可得到0.7-0.85m³的反渗透清液，脱盐率可达99.8％。

见图1所示，本实用新型还具有用于存储反渗透浓液的第二储液罐11，反渗透单元10的浓液出口与第二储液罐11连接相通，反渗透单元10的清液出口与清液管路连接通，反渗透清液作为循环冷却水等进行现场使用，第二储液罐11通过第二提升泵12与螯合树脂罐13的进水口连接相通，反渗透浓液进入第二储液罐11存放，然后通过第三提升泵15泵入螯合树脂罐13内进行处理。

见图1所示，本实用新型螯合树脂罐13用于对去除反渗透浓液中的金属离子，如高价铁离子，有效脱除盐水中有害离子Ca2+，Mg2+，Sr2+等，反渗透单元10的浓液出口与螯合树脂罐13的进水口连接相通，利用螯合树脂中的功能原子与金属离子发生配位反应而充分去除金属离子，使出水水质满足要求，能大幅度减少对后序处理单元的影响。

见图1所示，本实用新型还具有用于存储螯合树脂罐13出水的第三储液罐14，储螯合树脂罐13的出水口与第三储液罐14连接相通，双极膜电渗析单元19的稀盐水出口通过管路与第三储液罐14连接相通，第三储液罐14通过第三提升泵15与电渗析浓缩单元16的进水口连接相通，将螯合树脂处理后去除有害离子的盐水进行提浓处理。

见图1所示，本实用新型电渗析浓缩单元16用于对螯合树脂罐13的出水进行盐水提浓，螯合树脂罐13的出水口与电渗析浓缩单元16的进水口连接相通，电渗析浓缩单元16的淡盐水出口通过管路与反渗透单元10的进水口连接相通，将淡盐水在反渗透单元10内再次浓缩，电渗析极板以电位差为驱动力，利用离子交换膜的选择透过性，得到淡盐水和提浓盐水，浓盐水进入后序的双极膜电渗析单元19内进行回收处理，而淡盐水送至反渗透单元10再进行浓缩利用，电渗析浓缩单元16可实现盐水溶液浓缩6-8倍，经电渗析浓缩处理得到的提浓盐水，其盐含量可达10-20wt％。

见图1所示，本实用新型还具有用于存储提浓盐水的第四储液罐17，电渗析浓缩单元16的出水口与第四储液罐17连接相通，第四储液罐17通过第四提升泵18与双极膜电渗析单元19的进水口连接相通。

见图1所示，本实用新型双极膜电渗析单元19用于对提浓盐水处理并得到稀盐水、酸溶液和碱溶液，电渗析浓缩单元16的浓水出口与双极膜电渗析单元19的进水口连接相通，双极电渗析浓缩单元上设有纯水进口，纯水进口与纯水提升泵20连接，纯水提升泵20按设计流量向双极膜电渗析单元19中泵入一定量的纯水，以补充因电解而消耗的水份，使双极膜电渗析单元19可靠运行，双极膜电渗析单元19的稀盐水出口通过管路与电渗析浓缩单元16的进水口连接相通，双极膜电渗析单元19和酸溶液出口及碱溶液出口分别与酸液存罐和碱液存罐连通，进行酸溶液和碱溶液的存储。经双极膜电渗析单元19处理回收得到稀盐水、一定浓度的酸溶液及一定浓度的碱溶液，制得酸溶液可回用生产或出售，碱溶液则可回用于中和沉淀池3，能减少运营药剂成本。由于得到的酸溶液和碱溶液的类别与水体中盐的成分有关，如果进水溶质为氯化钠，则得到盐酸和氢氧化钠溶液，进水溶质为硫酸钠溶液，则得到硫酸和氢氧化钠溶液，能将15wt％的氯化钠溶液转化为7.3wt％盐酸和8wt％的氢氧化钠，可以能将15wt％的硫酸钠溶液转化为9.8wt％硫酸和8wt％氢氧化钠溶液，将高盐废水制得具有经济价值的酸、碱，变废为宝，避免了传统结晶出盐带来的处理费用高等问题，实现资源化利用。

Claims (8)

1.一种基于双极膜电渗析技术的工业高盐废水资源化处理系统，其特征在于：所述的处理系统包括

调节池，所述的调节池用于对高盐废水进行均质均量，调节池上设有进水口和出水口，且调节池设置有搅拌装置；

中和沉淀池，所述的中和沉淀池用于对均质后废水的pH值至中性，并去除废水胶体及金属阳离子，调节池的出水口通过管路与中和沉淀池的进水口连接相通；

多介质过滤器，所述的多介质过滤器用于去除中和后废水中的悬浮物及胶体杂质，中和沉淀池的出水口通过第一提升泵与多介质过滤器的进水口连接相通；所述的多介质过滤器沿竖直方向设有两种以上滤料的吸附区域；

超滤单元，所述的超滤单元用于去除多介质过滤器出水的悬浮物并得到超滤清液，多介质过滤器底部的出水口与超滤单元的进水口连接相通；

反渗透单元，所述的反渗透单元用于对超滤清液进行浓缩得到反渗透浓液，超滤单元的出水口通过增压泵与反渗透膜单元的进水口连接相通；

螯合树脂罐，所述的螯合树脂罐用于去除反渗透浓液中的金属离子，反渗透单元的浓液出口与螯合树脂罐的进水口连接相通；

电渗析浓缩单元，所述的电渗析浓缩单元用于对螯合树脂罐的出水进行盐水提浓，螯合树脂罐的出水与电渗析浓缩单元的进水口连接相通，电渗析浓缩单元的淡盐水出口通过管路与反渗透单元的进水口连接相通；

双极膜电渗析单元，所述的双极膜电渗析单元用于对提浓盐水处理并得到稀盐水、酸溶液和碱溶液，电渗析浓缩单元的浓水出口与双极膜电渗析单元的进水口连接相通，双极电渗析浓缩单元上设有纯水进口，双极膜电渗析单元的稀盐水出口通过管路与电渗析浓缩单元的进水口连接相通。

2.根据权利要求1所述的基于双极膜电渗析技术的工业高盐废水资源化处理系统，其特征在于：所述的调节池和中和沉淀池之间还连接有初沉池，所述的初沉池用于对均质后废水中的颗粒物沉降，初沉池内设有中心管，且中心管的底部与初沉池相通，调节池的出水口与初沉池的中心管顶部连接相通，初沉池上部的溢流堰与中和沉淀池的进水口连接相通。

3.根据权利要求1所述的基于双极膜电渗析技术的工业高盐废水资源化处理系统，其特征在于：所述的中和沉淀池内设有多个隔间，各隔间上设有加药口，各隔间上部的溢流堰与最后隔间相通。

4.根据权利要求1所述的基于双极膜电渗析技术的工业高盐废水资源化处理系统，其特征在于：还具有用于存储超滤清液的第一储液罐，超滤单元的出水口与第一储液罐的进水口连接相通，电渗析浓缩单元的淡盐水出口通过管路与第一储液罐的进水口连接相通，第一储液罐的出水口依次通过进水泵和增压泵与反渗透单元的进水口连接相通。

5.根据权利要求1所述的基于双极膜电渗析技术的工业高盐废水资源化处理系统，其特征在于：还具有用于存储反渗透浓液的第二储液罐，反渗透单元的浓液出口与第二储液罐连接相通，反渗透单元的清液出口与清液管路连通，第二储液罐通过第二提升泵与螯合树脂罐的进水口连接相通。

6.根据权利要求1所述的基于双极膜电渗析技术的工业高盐废水资源化处理系统，其特征在于：还具有用于存储螯合树脂罐出水的第三储液罐，储螯合树脂罐的出水口与第三储液罐连接相通，双极膜电渗析单元的稀盐水出口通过管路与第三储液罐连接相通，第三储液罐通过第三提升泵与电渗析浓缩单元的进水口连接相通。

7.根据权利要求1所述的基于双极膜电渗析技术的工业高盐废水资源化处理系统，其特征在于：还具有用于存储提浓盐水的第四储液罐，电渗析浓缩单元的出水口与第四储液罐连接相通，第四储液罐通过第四提升泵与双极膜电渗析单元的进水口连接相通。

8.根据权利要求1所述的基于双极膜电渗析技术的工业高盐废水资源化处理系统，其特征在于：所述双极膜电渗析单元的酸溶液出口及碱溶液出口分别与酸液存罐和碱液存罐连通。

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