CN105060576A - 一种应用于高盐度工业废水的膜组合处理工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明属于工业污水处理领域。本发明公开了一种应用于高盐度工业废水的膜组合处理工艺，高盐度工业废水通过软化处理后分别进入高压反渗透装置和电渗析装置；经过高压反渗透装置处理的浓缩液进入电渗析装置浓缩；经过电渗析装置处理的出口淡水进入低压反渗透装置，出口浓缩液送至蒸发系统；经过低压反渗透装置处理的浓缩液与软化处理后的高盐度工业废水汇合后进入电渗析装置；低压反渗透装置和高压反渗透装置的出口淡水作为回用产水。本发明合理地分配进入高压反渗透装置和电渗析装置的高盐度工业废水流量并同时分离浓缩，相比之前工艺的能耗低，且工程造价及运行成本低；低压反渗透将电渗析淡水分离再循环，提高回用产水的品质及回收率。
Description
技术领域
本发明属于工业污水处理领域，尤其是涉及低能耗、低成本以及零排放的高盐度废水膜组合处理工艺。
背景技术
公知的蒸发技术是实现废水零排放的有效技术，但是蒸发过程属于相变过程，耗蒸汽量或耗电量极大，运行费用高。采用单一膜分离方法，存在浓度不宜太高，膜污染结垢严重，而采用碟管式反渗透膜造价成本高。单纯采用电渗析不仅投资大、运用费用高，且存在回用水无法满足最新国家排放标准。正渗透在废水应用属于新技术，但是工艺复杂、技术不成熟且能耗较高。
目前，膜组合处理高盐度废水实现零排放技术应用比较广泛。但是整体工艺不够系统，回收率不高，产水品质低，能耗高。例如ZL201110225251.6介绍一种氯化钙废水处理及回用方法，将预处理废水全部进入电渗析浓缩，浓缩液进蒸发设备，淡水通过普通反渗透产水回用，工艺过程单纯的应用电渗析浓缩能耗大，更换膜成本昂贵。另有ZL201310311089.9介绍的高盐度工业废水零排放工艺，存在反渗透膜运行负荷大、易发生膜污染结垢和回用的淡水品质不高等问题。
因此，要从清洁生产、用水平衡、资源回收角度系统分析组合膜工艺特点，使高盐度工业废水综合处理具有较好的社会与经济效益。
发明内容
本发明的目的是针对上述现状，旨在提供低能耗、低成本、零排放的高盐度废水膜组合处理工艺，同时实现高品质、高回收率的淡水回用。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种应用于高盐度工业废水的膜组合处理工艺，所述膜组合处理工艺包括以下步骤：
（1）对高盐度工业废水进行软化工艺处理；
（2）经软化后的高盐度工业废水一股进入高压反渗透装置，另一股进入电渗析装置；进入高压反渗透装置的高盐度工业废水经反渗透处理之后，淡水作为回用产水，浓缩液进入电渗析装置；进入电渗析装置的高盐度工业废水经浓缩处理之后，出口淡水进入低压反渗透装置，出口浓缩液送至蒸发系统进行盐分回收；进入低压反渗透装置的淡水经反渗透处理之后，出口淡水作为回用产水，出口浓缩液与软化处理之后的高盐度工业废水汇合后进入电渗析装置。
进一步地，进入高压反渗透装置的高盐度工业废水的流量为高盐度工业废水总流量的35-45%。
进一步地，所述进入高压反渗透装置的高盐度工业废水分成两股，一股通入至高压反渗透装置中，另一股经过能量回收装置回收从高压反渗透装置中产出的浓缩液的剩余能量，然后与之前一股高盐度工业废水汇合进入高压反渗透装置，所述能量回收装置为一级一段或一级多段。
进一步地，两股不经过能量回收装置和经过能量回收装置的进入高压反渗透装置的高盐度工业废水工艺管道上分别设置第一高压泵和第二高压泵，所述第二高压泵设置在能量回收装置的下游方向。
进一步地，软化工艺处理之前的高盐度工业废水的含盐量为1.5%wt～3.5%wt，CODCr小于200mg/L。
进一步地，所述软化工艺为加药剂法或树脂软化床法或管道式微滤法。
进一步地，经过高压反渗透装置反渗透处理之后的浓缩液含盐量达到5%wt～7%wt进入电渗析浓缩室。
进一步地，所述电渗析装置为电离子膜浓缩器矩阵，所述电离子膜浓缩器矩阵包括M×N个电离子膜浓缩器，其中M和N分别为大于等于1的整数。
进一步地，所述电渗析装置的电渗析膜为均相离子交换膜，膜电阻0.1～0.8Ω/cm2，交联度为70～90%。
进一步地，软化之后的高盐度工业废水经过电渗析装置浓缩处理，含盐量降低到0.3%wt～0.5%wt的出口淡水进入低压反渗透装置。
进一步地，软化之后的高盐度工业废水经过电渗析装置浓缩处理，含盐量提升到15%wt～20%wt的出口浓缩液送至蒸发系统回收盐分。
进一步地，从高压反渗透装置和低压反渗透装置出口的回用产水的TDS小于1000mg/L。
根据本发明的技术方案，此低能耗零排放的高盐度废水组合膜处理工艺，通过技术经济综合分析，合理地分配高盐度工业废水进高压反渗透装置和电渗析装置的流量，并同时进行分离浓缩，相比之前工艺的能耗低，且工程造价及运行成本低；进一步地，低压反渗透将电渗析淡水分离再循环，提高回用产水的品质及回收率。
附图说明
图1为本发明提供的一种应用于高盐度废水的膜组合处理工艺的示意图；
图中：101-一级加药絮凝池；102-一级澄清池；103-二级加药絮凝池；104-二级澄清池；105-清水池；106-压滤机；201-保安滤器；202-第一高压泵；203-第一止回阀；204-高压反渗透装置；205-能量回收装置；206-第二高压泵；207-电渗析装置；208-浓缩水箱；209-第三高压泵；210-第二止回阀；211-低压反渗透装置。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的示范性实施例作出说明，其中包括本发明实施例的各种细节以助于理解，应当将它们认为仅仅是示范性的。因此，本领域普通技术人员应当认识到，可以对这里描述的实施例作出各种改变和修改，而不会背离本发明的范围和精神。同样，为了清楚和简明，以下的描述中省略了对公知功能和结构的描述。
以每小时30吨的处理量对整个工艺的各个处理装置设计与安装调试，最后进行实地试验，对某脱硫废水进行中试试验：
某工厂脱硫废水的pH为6-9，含盐量3%wt，CODCr小于200mg/L，悬浮物小于70mg/L，水温30℃；
对30m3/h的脱硫废水采用加药软化处理方法去除钙镁离子，分别经过一级加药絮凝池101、一级澄清池102、二级加药絮凝池103、二级澄清池104以及清水池105后输送至保安滤器201，软化后的废水以12m3/h的流量进入高压反渗透装置204，以18m3/h进入电渗析装置207，从一级澄清池102和二级澄清池104的沉淀输送至压滤机106压滤，压滤的污泥外运，滤液回用至未经软化处理的高盐度工业废水中；
所述进入高压反渗透装置204的高盐度工业废水分成两股，一股经过第一高压泵202、第一止回阀203后通入至高压反渗透装置204中，另一股经过能量回收装置205回收从高压反渗透装置204中产出的浓缩液的剩余能量，然后经过第二高压泵206进行压力提升，再与之前一股高盐度工业废水汇合进入高压反渗透装置204；高压反渗透装置204的回用产水的流量为6m3/h、TDS小于500mg/L，经过高压反渗透装置204处理后的浓缩液含盐量达到6%wt进入电渗析装置207的浓缩室；
软化后的高盐度工业废水以18m3/h的流量进入电渗析装置207的脱盐室，经过电渗析装置207浓缩处理，出口淡水流量18m3/h含盐量降低到1%wt进入低压反渗透装置211，出口浓缩液含盐量提升到15%送至浓缩水箱208，浓缩水箱208中浓水部分回用至经能量回收后的高压反渗透装置浓缩液，部分送至蒸发系统进行盐分回收；
进入低压反渗透装置211的电渗析出口淡水进过第三高压泵208、第二止回阀209后进入低压反渗透装置211；低压反渗透装置211的回用产水的流量为18m3/h、TDS小于500mg/L，经过低压反渗透装置211处理后的浓缩液的流量为6m3/h，含盐量为3%wt，并进入电渗析装置207的脱盐室。
本发明的整体能耗如下，高压反渗透系统的能耗为1kWh，均相膜电渗析的能耗为180kWh，低压反渗透系统的能耗为27kWh，总共的能耗为225kWh；同样处理30吨水，浓液浓缩至含盐量为15wt%，ZL201110225251.6中介绍的一种氯化钙废水处理及回用方法，需要能耗为260kWh；针对ZL201310311089.9介绍的高盐度工业废水零排放工艺，先电渗析后反渗透，试验发现很不经济，而且当含盐量在6%wt时，利用高压反渗透，操作压力超过80公斤，设备运行不稳定，存在安全隐患，更难以浓缩至15%wt。
根据本发明的技术方案，此低能耗零排放的高盐度废水组合膜处理技术，合理地分配高盐度废水进高压反渗透装置和电渗析装置，并同时进行分离浓缩，相比之前工艺方法的能耗低，且工程造价及运行成本低；低压反渗透装置将电渗析淡水分离再循环，提高回用产水的品质及回收率满足电厂用水要求。
Claims (10)
1.一种应用于高盐度工业废水的膜组合处理工艺，其特征在于，所述膜组合处理工艺包括以下步骤：
（1）对高盐度工业废水进行软化工艺处理；
（2）经软化后的高盐度工业废水一股进入高压反渗透装置，另一股进入电渗析装置；进入高压反渗透装置的高盐度工业废水经反渗透处理之后，淡水作为回用产水，浓缩液进入电渗析装置；进入电渗析装置的高盐度工业废水经浓缩处理之后，出口淡水进入低压反渗透装置，出口浓缩液送至蒸发系统进行盐份回收；进入低压反渗透装置的淡水经反渗透处理之后，出口淡水作为回用产水，出口浓缩液与软化处理之后的高盐度工业废水汇合后进入电渗析装置。
2.根据权利要求1所述的一种应用于高盐度工业废水的膜组合处理工艺，其特征在于，进入高压反渗透装置的高盐度工业废水的流量为高盐度工业废水总流量的35-45%。
3.根据权利要求1所述的一种应用于高盐度工业废水的膜组合处理工艺，其特征在于，所述进入高压反渗透装置的高盐度工业废水分成两股，一股通入至高压反渗透装置中，另一股经过能量回收装置回收从高压反渗透装置中产出的浓缩液的剩余能量，然后与之前一股高盐度工业废水汇合进入高压反渗透装置。
4.根据权利要求1所述的一种应用于高盐度工业废水的膜组合处理工艺，其特征在于，软化工艺处理之前的高盐度工业废水的含盐量为1.5%wt～3.5%wt，CODCr小于200mg/L。
5.根据权利要求1所述的一种应用于高盐度工业废水的膜组合处理工艺，其特征在于，经过高压反渗透装置反渗透处理之后的浓缩液含盐量达到5%wt～7%wt进入电渗析浓缩室。
6.根据权利要求1所述的一种应用于高盐度工业废水的膜组合处理工艺，其特征在于，所述电渗析装置为电离子膜浓缩器矩阵，所述电离子膜浓缩器矩阵包括M×N个电离子膜浓缩器，其中M和N分别为大于等于1的整数。
7.根据权利要求1所述的一种应用于高盐度工业废水的膜组合处理工艺，其特征在于，所述电渗析装置的电渗析膜为均相离子交换膜，膜电阻0.1～0.8Ω/cm2，交联度为70～90%。
8.根据权利要求1所述的一种应用于高盐度工业废水的膜组合处理工艺，其特征在于，软化之后的高盐度工业废水经过电渗析装置浓缩处理，含盐量降低到0.3%wt～0.5%wt的出口淡水进入低压反渗透装置。
9.根据权利要求1所述的一种应用于高盐度工业废水的膜组合处理工艺，其特征在于，软化之后的高盐度工业废水经过电渗析装置浓缩处理，含盐量提升到15%wt～20%wt的出口浓缩液送至蒸发系统回收盐分。
10.根据权利要求1所述的一种应用于高盐度工业废水的膜组合处理工艺，其特征在于，从高压反渗透装置和低压反渗透装置出口的回用产水的TDS小于等于1000mg/L。
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