專利名稱：一種處理高含鹽量酸性廢水的方法及設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種處理高含鹽量酸性廢水的工藝方法，特別涉及稀土、化工等領(lǐng)域的工業(yè)廢水處理及酸回收,屬于水污染處理技術(shù)。本發(fā)明同時還涉及處理高含鹽量酸性廢水的工藝設(shè)備。
背景技術(shù)：
高含鹽量酸性廢水處理是稀土、化工等工業(yè)廢水處理的難題之一。此類廢水具有較低pH值，通常低于2，具有較高電導(dǎo)率，約30，000-50, 000 μ S/cm,成分復(fù)雜，難于處理。傳統(tǒng)的處理方式主要包括沉淀工藝、傳統(tǒng)膜工藝和傳統(tǒng)蒸發(fā)工藝。沉淀工藝在處理此類廢水過程中藥劑使用量大且造成大量廢渣；傳統(tǒng)膜工藝如反滲透工藝等在處理此類廢水過程中膜耗損腐蝕嚴重，受限于高含鹽量特征往往處理效果不理想；傳統(tǒng)蒸發(fā)工藝在處理此類廢水過程中能耗高、處理速度慢。


發(fā)明內(nèi)容
為了解決背景技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明的目的在于提供一種處理高含鹽量酸性廢水的工藝方法，該工藝方法是基于耐酸真空膜蒸餾工藝的濃縮減量效果與耐酸膜擴散滲析的酸鹽分離效果相結(jié)合而進行的，其基本思路是從高含鹽量酸性廢水中回收酸、鹽和回用水，濃縮液減量，以達到廢水減量化和資源化的目的。本發(fā)明的目的還在于提供一種處理高含鹽量酸性廢水的工藝設(shè)備。為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案實現(xiàn)
一種處理高含鹽量酸性廢水的方法，所述方法具體為
1)將高含鹽量酸性廢水過濾以去除懸浮物質(zhì)；
2)將過濾后的高含鹽量酸性廢水進行蒸餾濃縮，并同時回收蒸餾水；
3)將濃縮后的高含鹽量酸性廢水通過擴散滲析法進行陽離子和陰離子分離；
4)將離子分離后的含陽離子的鹽水進行進一步蒸餾濃縮，回收鹽，并同時回收蒸餾
水；
5)將離子分離后的含陰離子的酸液進行進一步蒸餾濃縮，回收酸，并同時回收蒸餾水。進一步，所述步驟3)中進行離子分離時，同時對含陰離子的酸液進行補水稀釋，補水比例1:1，所述補水來自步驟2)和步驟5)中生成的蒸餾水。進一步，所述步驟2)中的蒸餾溫度為50_60°C，蒸餾水冷卻液化溫度為20-30°C。進一步，所述步驟2)中濃縮后的廢水體積為原廢水的60-80%，含鹽量增加至原廢水的1. 25-1. 67 倍。進一步，所述步驟5)中濃縮后的酸液體積為原酸液的20-40%，酸濃度增加至原酸液的 2. 50-5. 00 倍。
進一步，所述步驟3)中的擴散滲析法，采用耐酸膜擴散滲析裝置進行離子分離，所述耐酸膜擴散滲析裝置設(shè)置有可以延長水流停留時間的折流式流道。進一步，所述耐酸膜擴散滲析裝置內(nèi)置耐酸均相陰膜，其參數(shù)為交換容量為1.6-2. O mol/kg (干膜)，膜面電阻為2. 7 Ω/cm2 (25°C )，選擇透過率為96. 2 %，膜厚為
O.32-0. 34 mm，鹽的擴散系數(shù)<1. O X 10_6 cm2/s，酸鹽分離系數(shù)為20-25。進一步，所述步驟2)、4)、5)中的蒸餾濃縮，采用耐酸真空膜蒸餾裝置進行蒸餾，真空度控制在O. 04 MPa。進一步，所述耐酸真空膜蒸餾裝置內(nèi)置中空纖維氣膜，其參數(shù)為微孔孔徑為
O.1-0. 2 μ ，孔隙率為 45-50 %，水通量為 100L/h · m2(0. 15 Mpa, 25 °C)，透氣率為
8.0-9. O X 10 2cm3/cm2 · S · cmHg,適用 pH 值為 1-14。進一步，所述步驟2)中采用耐酸真空膜蒸餾裝置進行蒸餾時，廢水進水流量設(shè)置為 I L/h。一種處理高含鹽量酸性廢水的設(shè)備，所述設(shè)備設(shè)置有對溶液進行蒸餾濃縮的耐酸真空膜蒸餾裝置，所述蒸餾裝置為兩套，分別對廢水、鹽水進行蒸餾濃縮，以及對酸液進行蒸餾濃縮；所述設(shè)備還設(shè)置有對濃縮廢水進行陰、陽離子分離的耐酸膜擴散滲析裝置；濃縮廢水從第一套蒸餾裝置中生成后，流入耐酸膜擴散滲析裝置進行陰、陽離子分離，從耐酸膜擴散滲析裝置生成的酸液流入第二套蒸餾裝置中進行酸回收，從耐酸膜擴散滲析裝置生成的鹽水回流至第一套蒸餾裝置中進行鹽回收。進一步，所述耐酸真空膜蒸餾裝置上部設(shè)置有進行蒸餾濃縮的熱室，熱室下部設(shè)置有對蒸餾濃縮生成的蒸餾水進行冷卻的冷室，熱室和冷室之間采用蒸汽傳輸管道連通。進一步，所 述熱室圍繞有熱水循環(huán)腔室，循環(huán)腔室內(nèi)部流入熱水對熱室內(nèi)的溶液進行加熱；所述冷室圍繞有冷水循環(huán)腔室，循環(huán)腔室內(nèi)部流入冷水對冷室內(nèi)的水蒸氣進行冷卻液化。進一步，所述熱室內(nèi)設(shè)置有中空纖維氣膜，所述中空纖維氣膜的參數(shù)為微孔孔徑為 O. 1-0. 2 μ m，孔隙率為 45-50 %，水通量為 100L/h · m2，透氣率為 8. 0-9. O X I(T2cm3/cm2 · S · cmHg,適用 pH 值為 1-14。進一步，所述耐酸膜擴散滲析裝置設(shè)置有并列的鹽室和酸室，鹽室和酸室中間間隔有耐酸均相陰膜，所述鹽室和酸室均設(shè)置有溶液輸入管、溶液輸出管、S型流道。進一步，所述耐酸均相陰膜，所述耐酸均相陰膜的參數(shù)為交換容量為1. 6-2. Omol/kg,膜面電阻為2. 7 Ω /cm2,選擇透過率為96. 2 %，膜厚為0. 32-0. 34 mm,鹽的擴散系數(shù)彡1. OX 1(T6 cm2/s,酸鹽分離系數(shù)為20-25。本發(fā)明具有以下多個優(yōu)點及突出性效果
本發(fā)明的工藝方法將耐酸真空膜蒸餾工藝的濃縮減量效果與耐酸膜擴散滲析的酸鹽分離效果相結(jié)合，針對高含鹽量酸性廢水，實現(xiàn)酸、鹽分離以及酸、鹽分別回收，并同時回收純凈的蒸餾水，達到零排放的處理效果，滿足廢水減量化和資源化要求。本發(fā)明的工藝方法較傳統(tǒng)處理工藝，具有處理速度快、能耗低、使用壽命長、無廢渣產(chǎn)生的特點。


圖1為本發(fā)明處理高含鹽酸性廢水方法的流程 圖2為本發(fā)明所采用耐酸真空膜蒸餾裝置的立體 圖3為本發(fā)明所采用耐酸真空膜蒸餾裝置的主視 圖4為本發(fā)明所采用耐酸真空膜蒸餾裝置的剖視 圖5為本發(fā)明所采用耐酸膜擴散滲析裝置的立體 圖6為本發(fā)明所采用耐酸膜擴散滲析裝置的分解 圖7為本發(fā)明所采用耐酸膜擴散滲析裝置的剖視 圖中A、耐酸真空膜蒸餾裝置，B、耐酸膜擴散滲析裝置，B1、耐酸均相陰膜，C、耐酸真空膜蒸餾裝置，1、熱室，1-1、廢水輸入管，1-2、溶液輸入管，1-3、濃縮溶液輸出管，1-4、熱水輸入管，1-5、熱水輸出管，1-6、熱水循環(huán)腔室，2、冷室，2-1、冷水輸入管，2-2、冷水輸出管，2-3、冷水循環(huán)腔室，2-4、蒸餾水輸出管，3、中空纖維氣膜，4、鹽室，4-1、鹽水輸出管，4_2、濃縮廢水輸入管，4-3、隔板，5、酸室，5-1、蒸餾水輸入管，5-2、酸液輸出管，5-3、隔板，6、耐酸均相陰膜。
具體實施例方式為更進一步闡述本發(fā)明為達到預(yù)定發(fā)明目的所采取的技術(shù)手段及功效，以下結(jié)合附圖和較佳實施例，對本發(fā)明的結(jié)構(gòu)、特征以及功效詳細說明如后。實施例1
如圖1所示為本發(fā) 明處理高含鹽酸性廢水方法的流程圖，圖中A設(shè)備為第一套耐酸真空膜蒸餾裝置，B設(shè)備為耐酸膜擴散滲析裝置，BI為耐酸均相陰膜，C設(shè)備為第二套耐酸真空膜蒸餾裝置。高含鹽酸性廢水在過濾掉顆粒較大的懸浮物后，首先進入A設(shè)備的熱室進行蒸餾濃縮，同時可以利用A設(shè)備的冷室回收蒸餾水。熱室進水流量設(shè)置為I L/h左右，蒸餾溫度為50-60°C，真空度控制在O. 04 MPa，蒸餾水冷卻液化溫度為20_30°C。濃縮后的廢水體積縮減為原廢水的60-80%，含鹽量增加至原廢水的1. 25-1. 67倍。A設(shè)備內(nèi)置中空纖維氣膜，其參數(shù)為微孔孔徑為O. 1-0. 2 μ m，孔隙率為45_50%，水通量為 100L/h · τα (O. 15 Mpa, 25 °C )，透氣率為 8. 0-9. O X l(T2cm3/cm2 · S · cmHg,適用pH值為1-14。需要說明的是，C設(shè)備與A設(shè)備結(jié)構(gòu)相同，內(nèi)部設(shè)置有同等參數(shù)的中空纖維氣膜。將濃縮后的高含鹽量酸性廢水輸入B設(shè)備，通過擴散滲析法進行陽離子和陰離子分離。為了提高離子分離效果，在B設(shè)備的鹽室和酸室中均設(shè)置有可以延長水流停留時間的折流式流道。離子分離后含陽離子的為鹽水，留在B設(shè)備的鹽室，含陰離子的為酸液，進入B設(shè)備的酸室，由于需要保持酸室內(nèi)酸液濃度低于鹽室，這樣有利于陰離子的進入，所以在離子分離的同時需要對酸液補水稀釋，所補充的水可以采用A設(shè)備冷室內(nèi)的蒸餾水，補水比例1:1，該比值為補水與酸液的體積比。B設(shè)備內(nèi)置耐酸均相陰膜BI，其參數(shù)為交換容量為1. 6-2.0 mol/kg (干膜)，膜面電阻為2. 7 Ω/cm2 (25°C)，選擇透過率為96. 2 %，膜厚為O. 32-0. 34 mm，鹽的擴散系數(shù)(1.0X10_6cm2/s，酸鹽分離系數(shù)為20-25。
從B設(shè)備的酸室流出的酸液進入C設(shè)備的熱室，進行進一步蒸餾濃縮，可以回收酸，同時可以利用C設(shè)備的冷室回收蒸餾水，其中酸回收率可以達到40-80%，濃縮后的酸液體積為原酸液的20-40%，酸濃度增加至原酸液的2. 50-5. 00倍。C設(shè)備生成的蒸餾水，也可以回流至B設(shè)備的酸室對酸液進行補水稀釋，但與第一次稀釋效果相加，總的補水比例需要控制在1:1。在本發(fā)明方法的處理后期，可以進行鹽回收，將B設(shè)備鹽室內(nèi)的含陽離子的鹽水回流至A設(shè)備的熱室，進行進一步蒸餾濃縮，可以回收鹽，并同時回收蒸餾水。下面以實際案例作為本發(fā)明工藝方法的應(yīng)用說明
某稀土生產(chǎn)企業(yè)，轉(zhuǎn)型工藝廢水屬高含鹽量酸性廢水，pH值為1. 25，電導(dǎo)率達到48900yS/cm，其中主要陰離子為硫酸鹽離子(S042_)和氯離子(CD，濃度分別為21227. 75 mg/L和1225.4 mg/L ;主要陽離子為鎂離子(Mg2+)和鈣離子(Ca2+)，濃度分別為3010 mg/L和859.5 mg/L。經(jīng)本工藝方法處理，進水流量控制在lL/h，酸回收率達到42%。實施例2
如圖2、圖4、圖5、圖6所示為本發(fā)明處理高含鹽酸性廢水設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖。處理高含鹽量酸性廢水的設(shè)備設(shè)置有對溶液進行蒸餾濃縮的耐酸真空膜蒸餾裝置，所述蒸餾裝置為兩套，其結(jié)構(gòu)如圖2、圖3、圖4所示，耐酸真空膜蒸餾裝置上部設(shè)置有對溶液進行蒸餾濃縮的熱室1，熱室I下部設(shè)置有對蒸餾濃縮生成的蒸餾水進行冷卻的冷室2，熱室I和冷室2之間采用蒸汽傳輸管道連通。如圖4所示，熱室I圍繞有熱水循環(huán)腔室1-6，熱水循環(huán)腔室1-6內(nèi)部流入熱水對熱室I內(nèi)的溶液進行加熱；冷室2圍繞有冷水循環(huán)腔室2-3，冷水循環(huán)腔室2-3內(nèi)部流入冷水對進入冷室2內(nèi)的水蒸氣進行冷卻液化。如圖4所示，熱室I內(nèi)設(shè)置有中空纖維氣膜3，其參數(shù)為微孔孔徑為O. 1-0.2μ m，孔隙率為 45-50 %，水通量為 100L/h ·ι 2，透氣率為 8. 0-9. O X 10_2cm3/cm2 · S · cmHg,適用PH值為1-14。如圖3、圖4所示，熱室I上設(shè)置有廢水輸入管1-1，用于流入過濾后的高含鹽酸性廢水，熱室I還設(shè)置有溶液輸入管1-2和濃縮溶液輸出管1-3，這兩根管道連通中空纖維氣膜3，在第一套蒸餾裝置中，溶液輸入管1-2用于鹽水的回流，溶液輸出管1-3用于將濃縮后的廢水流入耐酸膜擴散滲析裝置或回收鹽，在第二套蒸餾裝置中，溶液輸入管1-2用于稀釋后酸液的流入，溶液輸出管1-3用于回收酸。如圖4所示，熱水循環(huán)腔室1-6設(shè)置有熱水輸入管1-4和熱水輸出管1_5，冷水循環(huán)腔室2-3設(shè)置有冷水輸入管2-1和冷水輸出管2-2，冷室2設(shè)置有蒸餾水輸出管2-4。第一套蒸餾裝置對廢水、鹽水進行蒸餾濃縮， 第二套蒸餾裝置對酸液進行蒸餾濃縮，其使用方法如流程1所示。處理高含鹽量酸性廢水的設(shè)備還設(shè)置有對濃縮廢水進行陰、陽離子分離的耐酸膜擴散滲析裝置，其結(jié)構(gòu)如圖5、圖6所示，耐酸膜擴散滲析裝置設(shè)置有并列的鹽室4和酸室5，鹽室4和酸室5中間間隔有耐酸均相陰膜6，鹽室4設(shè)置有鹽水輸出管4-1，濃縮廢水輸入管4-2，酸室5設(shè)置有蒸餾水輸入管5-1，酸液輸出管5-2，鹽室4和酸室5內(nèi)部均設(shè)置有S型流道，S型流道由隔板4-3、5-3間隔而成，其結(jié)構(gòu)如圖7所示。蒸餾水輸入管5-1用于稀釋酸液的補水的進入。
如圖6所示,耐酸均相陰膜6的參數(shù)為交換容量為1. 6-2. O mol/kg,膜面電阻為2.7 Ω/cm2，選擇透過率為96. 2 %，膜厚為O. 32-0. 34 mm，鹽的擴散系數(shù)彡1. O X 10-6 cm2/s,酸鹽分離系數(shù)為20-25。濃縮廢水從第一套蒸餾裝置中生成后，流入耐酸膜擴散滲析裝置進行陰、陽離子分離，從耐酸膜擴散滲析 裝置生成的酸液流入第二套蒸餾裝置中進行酸回收，從耐酸膜擴散滲析裝置生成的鹽水回流至第一套蒸餾裝置中進行鹽回收。上面所述只是為了說明本發(fā)明，應(yīng)該理解為本發(fā)明并不局限于以上實施例，符合本發(fā)明思想的各種變通形式均在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種處理高含鹽量酸性廢水的方法，其特征在于，所述方法具體為 1)將高含鹽量酸性廢水過濾以去除懸浮物質(zhì)； 2)將過濾后的高含鹽量酸性廢水進行蒸餾濃縮，并同時回收蒸餾水； 3)將濃縮后的高含鹽量酸性廢水通過擴散滲析法進行陽離子和陰離子分離； 4)將離子分離后的含陽離子的鹽水進行進一步蒸餾濃縮，回收鹽，并同時回收蒸餾水； 5)將離子分離后的含陰離子的酸液進行進一步蒸餾濃縮，回收酸，并同時回收蒸餾水。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟3)中進行離子分離時，同時對含陰離子的酸液進行補水稀釋，補水比例1:1，所述補水來自步驟2)和步驟5)中生成的蒸餾水。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟2)中的蒸餾溫度為50-60°C，蒸餾水冷卻液化溫度為20-30°C。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟2)中濃縮后的廢水體積為原廢水的60-80%，含鹽量增加至原廢水的1. 25-1. 67倍。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟5)中濃縮后的酸液體積為原酸液的20-40%，酸濃度增加至原酸液的2. 50-5. 00倍。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟3)中的擴散滲析法，采用耐酸膜擴散滲析裝置進行離子分離，所述耐酸膜擴散滲析裝置設(shè)置有可以延長水流停留時間的折流式流道。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述耐酸膜擴散滲析裝置內(nèi)置耐酸均相陰膜，其參數(shù)為交換容量為1. 6-2. 0 mol/kg，膜面電阻為2. 7 Ω/cm2，選擇透過率為96. 2 %，膜厚為0. 32-0. 34 mm，鹽的擴散系數(shù)≤1. 0X10—6 cm2/s，酸鹽分離系數(shù)為20-25。
8.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟2)、4)、5)中的蒸餾濃縮，采用耐酸真空膜蒸餾裝置進行蒸餾，真空度控制在0. 04 MPa。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，所述耐酸真空膜蒸餾裝置內(nèi)置中空纖維氣膜，其參數(shù)為微孔孔徑為O. 1-0. 2 μ m，孔隙率為45-50 %，水通量為100L/h -m2,透氣率為.8.0-9. 0X 10 2cm3/cm2 · S · cmHg,適用 pH 值為 1-14。
10.適用于權(quán)1-9的一種處理高含鹽量酸性廢水的設(shè)備，其特征在于，所述設(shè)備設(shè)置有對溶液進行蒸餾濃縮的耐酸真空膜蒸餾裝置，所述蒸餾裝置為兩套，分別對廢水、鹽水進行蒸餾濃縮，以及對酸液進行蒸餾濃縮；所述設(shè)備還設(shè)置有對濃縮廢水進行陰、陽離子分離的耐酸膜擴散滲析裝置；濃縮廢水從第一套蒸餾裝置中生成后，流入耐酸膜擴散滲析裝置進行陰、陽離子分離，從耐酸膜擴散滲析裝置生成的酸液流入第二套蒸餾裝置中進行酸回收，從耐酸膜擴散滲析裝置生成的鹽水回流至第一套蒸餾裝置中進行鹽回收。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種處理高含鹽量酸性廢水的方法，針對高含鹽量酸性廢水，采用兩套耐酸真空膜蒸餾裝置和一套耐酸膜擴散滲析裝置相結(jié)合的工藝方法，實現(xiàn)酸、鹽分離以及酸、鹽分別回收，達到零排放的處理效果。本發(fā)明提供的工藝方法，可應(yīng)用于稀土、化工等工業(yè)廢水處理，實現(xiàn)鹽、酸的資源回收再利用及廢水的零排放，滿足環(huán)境保護和可持續(xù)發(fā)展要求。本發(fā)明同時還公開了一種處理高含鹽量酸性廢水的設(shè)備。
文檔編號C02F9/10GK103058441SQ20131002807
公開日2013年4月24日 申請日期2013年1月25日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月25日
發(fā)明者章真怡, 趙璇, 李福志 申請人:清華大學(xué)