本發(fā)明涉及一種水處理設(shè)備,特別涉及一種濃鹽水零排放分質(zhì)結(jié)晶的膜濃縮設(shè)備及處理工藝。

背景技術(shù)：

廢水零排放是煤化工、鋼鐵、石油化工、造紙等工業(yè)行業(yè)要求實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展的重要環(huán)節(jié)，而整個(gè)廢水零排放處理環(huán)節(jié)中，蒸發(fā)結(jié)晶裝置高昂的投資成本與運(yùn)行成本是制約零排放實(shí)現(xiàn)的一大瓶頸，因此對(duì)進(jìn)入蒸發(fā)結(jié)晶前的廢水減量回用，是有效降低整體處理成本的關(guān)鍵一環(huán)。而傳統(tǒng)蒸發(fā)結(jié)晶產(chǎn)生的結(jié)晶體由于混雜了廢水及廢水處理過(guò)程中產(chǎn)生的其它雜質(zhì)，使生產(chǎn)出來(lái)的晶體不能作為產(chǎn)品使用，通常只能作為固體廢棄物進(jìn)行安全處置，使企業(yè)背負(fù)沉重的廢水處理成本。為減輕廢水處理成本，需將廢水處理最終產(chǎn)生的鹽進(jìn)行資源化利用。

煤化工、鋼鐵、石油化工、造紙等行業(yè)所產(chǎn)生的廢水具有較高cod(化學(xué)需氧量)、高含鹽量、高硬度、高堿度等特點(diǎn)，無(wú)法直接采用常規(guī)反滲透進(jìn)一步濃縮回用，而由于廢水量較大，直接進(jìn)行蒸發(fā)結(jié)晶熱法濃縮投資及運(yùn)行成本高昂?，F(xiàn)今國(guó)內(nèi)外處理針對(duì)此類濃鹽水的減量回用方法一般有：高效氧化、高效反滲透、正滲透、電除鹽、膜蒸餾等。盡管處理的方法很多，但在應(yīng)用上都有一定局限性，缺少系統(tǒng)性流程，無(wú)法完成全流程處理，實(shí)際處理效果與經(jīng)濟(jì)性方面具有明顯的欠缺。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是針對(duì)已有技術(shù)中存在的缺陷,提供一種用于濃鹽水零排放分質(zhì)結(jié)晶的膜濃縮設(shè)備及處理工藝。本發(fā)明通過(guò)多種工藝的組合，有效提高濃鹽水的濃縮倍數(shù)，去除濃鹽水中的有機(jī)物、硬度，實(shí)現(xiàn)濃鹽水的 減量化，純凈化，以實(shí)現(xiàn)減少蒸發(fā)結(jié)晶裝置規(guī)模，降低整體運(yùn)行成本，提高結(jié)晶體的純度，產(chǎn)生一定的經(jīng)濟(jì)效益。

本發(fā)明包括：預(yù)處理工段、膜濃縮工段二部分，預(yù)處理工段由貯存調(diào)節(jié)池101、高級(jí)氧化裝置102、反應(yīng)濃縮槽103、軟化微濾裝置104、中間水池105、污泥脫水單元106、調(diào)節(jié)池提升泵107、微濾膜抽吸泵108、強(qiáng)氧化劑投加裝置110、軟化藥劑投加裝置111組成，膜濃縮工段由陽(yáng)離子交換裝置201、陽(yáng)離子交換出水槽202、保安過(guò)濾器203、濃鹽水淡化反滲透裝置204、反滲透濃水槽205、保安過(guò)濾器206、濃縮電滲析裝置207、回用水槽208、陽(yáng)離子交換進(jìn)水泵211、反滲透進(jìn)水泵212、反滲透高壓泵213、濃縮電滲析給料泵214、化學(xué)清洗裝置220、再生劑投加裝置221、阻垢劑投加裝置223、再生裝置224、蒸發(fā)結(jié)晶裝置230組成，其特征在于所述濃鹽水貯存在貯存調(diào)節(jié)池101進(jìn)行水質(zhì)水量調(diào)節(jié)，貯存調(diào)節(jié)池出水口通過(guò)管道及調(diào)節(jié)池提升泵107與高級(jí)氧化裝置102的進(jìn)水口連接，高級(jí)氧化裝置102設(shè)有強(qiáng)氧化劑投加裝置110，投加強(qiáng)氧化劑進(jìn)行氧化。高級(jí)氧化裝置102出水口通過(guò)管道接至反應(yīng)濃縮槽103，反應(yīng)濃縮槽103設(shè)有軟化藥劑投加裝置111，投加軟化劑，使水中的鈣鎂等離子生成沉淀物在后續(xù)工序中去除，投加軟化劑裝置只加入軟化劑，不需加入混凝劑與助凝劑。反應(yīng)濃縮槽103出水口通過(guò)管道與軟化微濾裝置104連接。碳酸鈣、氫氧化鎂等金屬絮體在軟化微濾裝置104中經(jīng)過(guò)微濾膜過(guò)濾得以去除。軟化微濾裝置104出水通過(guò)管道及微濾膜抽吸泵108進(jìn)入中間水池105，軟化微濾裝置104中的沉淀物通過(guò)出泥口經(jīng)泵抽至污泥處理單元106處理。中間水池105出水口通過(guò)管道和陽(yáng)離子交換進(jìn)水泵211將預(yù)處理段的中間水池106出水口接至陽(yáng)離子交換裝置201，廢水經(jīng)過(guò)陽(yáng)離子交換裝置201處理后，廢水中的二價(jià)離子等被去除，陽(yáng)離子交換裝置201選擇適用于微污染水軟化的大孔弱酸樹脂，提高陽(yáng)離子交換裝置的抗污染能力，出水口通過(guò)管道接至 陽(yáng)離子交換出水槽202。陽(yáng)離子交換裝置201設(shè)有再生裝置224，當(dāng)樹脂飽和后，通過(guò)再生劑投加裝置221投加再生劑，進(jìn)行再生，再生液排至貯存調(diào)節(jié)池101。陽(yáng)離子交換出水槽202的一個(gè)出水口通過(guò)管道和反滲透進(jìn)水泵212與保安過(guò)濾器203的進(jìn)水口相連，另一個(gè)出水口通過(guò)管道和再生水泵217與再生裝置224的進(jìn)水口相連。保安過(guò)濾器203的出口通過(guò)管道和反滲透高壓泵213與濃鹽水淡化反滲透裝置204的進(jìn)水口連接，廢水經(jīng)過(guò)反滲透膜分離后，可將廢水中的鹽濃縮到濃水中，濃鹽水淡化反滲透裝置設(shè)有阻垢劑投加裝置223，可投加阻垢劑減緩膜結(jié)垢。反滲透產(chǎn)水為除鹽水，通過(guò)濃鹽水淡化反滲透裝置204的清水口通過(guò)管道接至回用水槽208，濃水則通過(guò)管道接至反滲透濃水槽205。濃鹽水淡化反滲透裝置204的清洗進(jìn)出口通過(guò)管道分別與化學(xué)清洗裝置220的出口和進(jìn)口相連，當(dāng)反滲透膜受污染后，可進(jìn)行化學(xué)清洗。反滲透濃水槽205的出水口通過(guò)管道和濃縮電滲析給料泵214與保安過(guò)濾器206相連，保安過(guò)濾器206出水口通過(guò)管道和濃縮電滲析裝置207的進(jìn)水口連接，在濃縮電滲析裝置207通過(guò)離子交換膜分離，濃水中的鹽分進(jìn)一步濃縮。濃縮電滲析裝置207產(chǎn)生的淡水由濃縮電滲析裝置的清水口通過(guò)管道進(jìn)入返回貯存調(diào)節(jié)池101，濃縮電滲析裝置207產(chǎn)生的濃液通過(guò)管道連接到分質(zhì)結(jié)晶裝置230。濃縮電滲析裝置207的出水口與原濃鹽水混合，接到高級(jí)氧化裝置102的進(jìn)水口。濃縮電滲析裝置207采用適用于高含鹽的、面電阻小、一價(jià)離子選擇性好特種離子交換膜?？赏瑫r(shí)滿足耐受高cod污染、高含鹽量濃縮工況要求，設(shè)計(jì)回收率≥70％，濃縮電滲析裝置207濃縮液含鹽量達(dá)到18％以上，減少進(jìn)入分質(zhì)結(jié)晶裝置230的濃縮液量。濃縮電滲析裝置207的清洗設(shè)有化學(xué)清洗裝置220，當(dāng)膜受污染后可進(jìn)行化學(xué)清洗。

所述高級(jí)氧化裝置102為臭氧系列高級(jí)氧化成套設(shè)備，如臭氧氧化、臭氧雙氧水氧化、臭氧催化氧化等，也可用傳統(tǒng)芬頓、異相催化，該裝置為成套設(shè)備。

所述軟化微濾裝置104的濾膜為有機(jī)管式微濾膜，過(guò)濾精度＜0.1微米，或?yàn)榻]式微濾膜或浸沒式超濾膜裝置。

所述軟化微濾裝置104的出水口前設(shè)有ph值調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)。

所述陽(yáng)離子交換裝置201的陽(yáng)離子交換樹脂為適用于二價(jià)金屬鹽分離并且耐受高cod的大孔弱酸型陽(yáng)離子交換樹脂，為雙柱，可并聯(lián)，也可串聯(lián)運(yùn)行。

所述濃鹽水淡化反滲透裝置204為一價(jià)金屬鹽濃縮的濃鹽水淡化膜組件，并通過(guò)多段串聯(lián)。通過(guò)多段串聯(lián)，提高濃鹽水淡化濃鹽水淡化反滲透裝置的回收率，設(shè)計(jì)回收率≥75％。

所述高級(jí)氧化裝置102與軟化微濾裝置104的前后接入位置可根據(jù)原水的水質(zhì)情況設(shè)置。

所述陽(yáng)離子交換裝置201在原水硬度較低時(shí)可省略不用。

所述軟化微濾裝置(104)可用藥劑軟化+沉淀+過(guò)濾代替。

本發(fā)明的處理工藝包括下列步驟：

(1)將濃鹽水輸送至預(yù)處理工段的高級(jí)氧化裝置102，用于將原水中的有機(jī)物通過(guò)強(qiáng)氧化劑氧化分解；

(2)將強(qiáng)氧化處理后的濃鹽水輸送至反應(yīng)濃縮槽103，進(jìn)行加藥反應(yīng)后送入軟化微濾膜裝置104；

(3)將處理后的水送入軟化微濾膜裝置104對(duì)濃鹽水進(jìn)行軟化除濁預(yù)處理，預(yù)處理軟化厚的污泥輸送至污泥脫水單元，經(jīng)壓濾脫水后，壓濾形成的濾餅作為普通固廢物處置，濾液返回與原濃鹽水混合，重新進(jìn)入本成套裝置處理；

(4)將軟化除濁后的濃鹽水輸送至陽(yáng)離子交換裝置201，形成以二價(jià)金屬鹽為主體的再生液與以一價(jià)金屬鹽、微量cod為主體的出水；

(5)將陽(yáng)離子交換后的出水輸送至濃鹽水淡化反滲透膜裝置204，形成滿足回用水質(zhì)要求的反滲透產(chǎn)水與濃縮了一價(jià)鹽的反滲透濃水；

(6)將經(jīng)反滲透濃縮后的高濃鹽水輸送至濃縮電滲析裝置207進(jìn)一步減量濃縮經(jīng)濃縮電滲析的產(chǎn)水返回與原濃鹽水混合，重新進(jìn)入本成套裝置處理；

(7)將濃縮液送入分質(zhì)結(jié)晶裝置230結(jié)晶處理。

所述步驟(1)經(jīng)過(guò)高級(jí)氧化裝置處理后，濃鹽水中的cod含量通?？山抵?0-80mg/l?？蓽p輕對(duì)后續(xù)膜處理工序的污染。

所述步驟(3)經(jīng)過(guò)軟化微濾膜裝置104處理后的濃鹽水，硬度可以降到100mg/l以內(nèi)?？纱蟠鬁p輕后續(xù)陽(yáng)離子交換裝置201的負(fù)擔(dān)，減輕后續(xù)膜處理的污染。

所述步驟(4)經(jīng)過(guò)陽(yáng)離子交換裝置201產(chǎn)生的出水主要含一價(jià)金屬鹽及微量cod，因此可采用濃鹽水淡化膜裝置進(jìn)行再濃縮回用。經(jīng)過(guò)處理后形成的高濃鹽水，cod達(dá)到250-300mg/l左右，含鹽量達(dá)到5-6％左右，采用常規(guī)反滲透膜組件無(wú)法繼續(xù)濃縮，因此采用可同時(shí)滿足耐受高cod及高含鹽量工況的濃縮電滲析組件進(jìn)行超濃縮，將步驟(4)形成的高濃鹽水進(jìn)一步濃縮減量，使超濃鹽水含鹽量達(dá)到18％以上。濃縮電滲析裝置產(chǎn)水與cod達(dá)到250-300mg/l，并含有較高含量的溶解固體，不能滿足回用水水質(zhì)要求，需返回系統(tǒng)重新處理。

所述工藝步驟(2)(3)(4)(5)中的沖洗、化學(xué)清洗、再生用水均采用裝置自產(chǎn)水，周期性產(chǎn)生的化學(xué)清洗再生排放水均回收至預(yù)處理單元。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是零排放和分質(zhì)結(jié)晶裝置針對(duì)的濃鹽水是煤化工、鋼 鐵、石油化工、造紙等生產(chǎn)過(guò)程中所產(chǎn)生的廢水進(jìn)行處理，經(jīng)過(guò)廢水生化處理、高級(jí)氧化、中水回用水雙膜系統(tǒng)后，提高效率節(jié)約成本。通過(guò)多種水處理的工藝組合，有效提高濃鹽水的處理效果，去除濃鹽水中的有機(jī)物、硬度，實(shí)現(xiàn)濃鹽水的減量化，純凈化，以實(shí)現(xiàn)減少蒸發(fā)結(jié)晶裝置規(guī)模，降低整體運(yùn)行成本，提高結(jié)晶體的純度，提高經(jīng)濟(jì)效益。

附圖說(shuō)明

圖1本發(fā)明的工藝框圖；

圖2本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中：101貯存調(diào)節(jié)池、102高級(jí)氧化裝置、103反應(yīng)濃縮槽、104軟化微濾裝置、105中間水池、106污泥脫水單元、107調(diào)節(jié)池提升泵、108微濾膜抽吸泵、110強(qiáng)氧化劑投加裝置、111軟化藥劑投加裝置、201陽(yáng)離子交換裝置、202陽(yáng)離子交換出水槽、203保安過(guò)濾器、204濃鹽水淡化反滲透裝置、205反滲透濃水槽、206保安過(guò)濾器、207濃縮電滲析裝置、208回用水槽、211陽(yáng)離子交換進(jìn)水泵、212反滲透進(jìn)水泵、213反滲透高壓泵、214濃縮電滲析給料泵、217再生水泵、220化學(xué)清洗裝置、221再生劑投加裝置、223阻垢劑投加裝置、224再生裝置、230蒸發(fā)結(jié)晶裝置。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例一

下面結(jié)合附圖進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施例：

參見圖1、圖2，本實(shí)施例由預(yù)處理工段、膜濃縮工段組成。

預(yù)處理工段：在預(yù)處理段，濃鹽水貯存在貯存調(diào)節(jié)池101進(jìn)行水質(zhì)水量調(diào)節(jié)，貯存調(diào)節(jié)池101出水口通過(guò)管道及調(diào)節(jié)池提升泵107與高級(jí)氧化裝置102的進(jìn)水口連接，高級(jí)氧化裝置102設(shè)有強(qiáng)氧化劑投加裝置110，投加強(qiáng)氧化劑進(jìn)行氧化，高級(jí)氧化裝置102出水口通過(guò)管道接至反應(yīng)濃縮槽103，反應(yīng)濃縮槽103設(shè)有軟化藥劑投加裝置111，投加軟化劑，使水中的 鈣鎂等離子生成沉淀物在后續(xù)工序中去除，反應(yīng)濃縮槽103出水口通過(guò)管道與軟化微濾裝置104連接；碳酸鈣、氫氧化鎂等金屬絮體在軟化微濾裝置104中經(jīng)過(guò)微濾膜過(guò)濾得以去除，軟化微濾裝置104出水口通過(guò)管道及微濾膜抽吸泵108進(jìn)入中間水池105，中間水池105出水口通過(guò)管道接至膜濃縮工段。軟化微濾裝置104中的沉淀物通過(guò)出泥口經(jīng)泵抽至污泥處理單元106處理。

在膜濃縮工段，中間水池105出水口通過(guò)管道和陽(yáng)離子交換進(jìn)水泵211將預(yù)處理段的廢水接至陽(yáng)離子交換裝置201，廢水經(jīng)過(guò)陽(yáng)離子交換裝置201處理后，廢水中的二價(jià)金屬離子等被去除，出水口通過(guò)管道接至陽(yáng)離子交換出水槽202，陽(yáng)離子交換出水槽202設(shè)有再生裝置224，陽(yáng)離子交換出水槽202的一個(gè)出水口通過(guò)管道和反滲透進(jìn)水泵212與保安過(guò)濾器203的進(jìn)水口相連，另一個(gè)出水口通過(guò)管道和再生水泵217與再生裝置224的進(jìn)水口相連。當(dāng)樹脂飽和后，通過(guò)再生劑投加裝置221投加再生劑進(jìn)行再生，再生液排至貯存調(diào)節(jié)池101。保安過(guò)濾器203的出口通過(guò)管道和反滲透高壓泵213與濃鹽水淡化反滲透裝置204的進(jìn)水口連接，廢水經(jīng)過(guò)反滲透膜分離后，可將廢水中的鹽濃縮到濃水中，濃鹽水淡化反滲透裝置204設(shè)有阻垢劑投加裝置223，可投加阻垢劑減緩膜結(jié)垢。反滲透產(chǎn)水為除鹽水，通過(guò)濃鹽水淡化反滲透裝置204的清水口通過(guò)管道接至回用水槽208。濃水則通過(guò)管道接至反滲透濃水槽205。濃鹽水淡化反滲透裝置204的清洗進(jìn)口和出口通過(guò)管道分別與化學(xué)清洗裝置220的出口和進(jìn)口相連，當(dāng)反滲透膜受污染后，可進(jìn)行化學(xué)清洗。反滲透濃水槽205的出水口通過(guò)管道和濃縮電滲析給料泵214與保安過(guò)濾器206相連，保安過(guò)濾器206出水口通過(guò)管道和濃縮電滲析裝置207的進(jìn)水口連接，廢水經(jīng)濃縮電滲析裝置207的離子交換膜分離，濃水中的鹽分進(jìn)一步濃縮，濃縮電滲析裝置207產(chǎn)生的淡水由濃縮電滲析裝置207的清水口通過(guò)管道進(jìn)入返回貯存調(diào)節(jié)池101， 濃縮電滲析裝置207產(chǎn)生的濃液通過(guò)管道連接到分質(zhì)結(jié)晶裝置230。濃縮電滲析裝置207的清洗設(shè)有化學(xué)清洗裝置220，當(dāng)膜受污染后可進(jìn)行化學(xué)清洗。

本實(shí)施例的處理工藝包括下列步驟：

(1)將濃鹽水輸送至預(yù)處理工段的高級(jí)氧化裝置102，用于將原水中的有機(jī)物通過(guò)強(qiáng)氧化劑氧化分解；

(2)將強(qiáng)氧化處理后的濃鹽水輸送至反應(yīng)濃縮槽103，進(jìn)行加藥反應(yīng)后送入軟化微濾膜裝置104；

(3)將處理后的水送入軟化微濾膜裝置104對(duì)濃鹽水進(jìn)行軟化除濁預(yù)處理，預(yù)處理軟化厚的污泥輸送至污泥脫水單元，經(jīng)壓濾脫水后，壓濾形成的濾餅作為普通固廢物處置，濾液返回與原濃鹽水混合，重新進(jìn)入本成套裝置處理；

(4)將軟化除濁后的濃鹽水輸送至陽(yáng)離子交換裝置201，形成以二價(jià)金屬鹽為主體的再生液與以一價(jià)金屬鹽、微量cod為主體的出水；

(5)將陽(yáng)離子交換后的出水輸送至濃鹽水淡化反滲透膜裝置204，形成滿足回用水質(zhì)要求的反滲透產(chǎn)水與濃縮了一價(jià)金屬鹽的反滲透濃水；

(6)將高濃鹽水輸送至濃縮電滲析裝置207進(jìn)一步減量濃縮經(jīng)濃縮電滲析的產(chǎn)水返回與原濃鹽水混合，重新進(jìn)入本成套裝置處理；

(7)將濃縮液送入分質(zhì)結(jié)晶裝置230結(jié)晶處理。

工藝步驟(2)(3)(4)(5)中的沖洗、化學(xué)清洗、再生用水均采用裝置自產(chǎn)水，周期性產(chǎn)生的化學(xué)清洗再生排放水均回收至預(yù)處理單元。

在上述預(yù)處理工段中，貯存調(diào)節(jié)槽101的停留時(shí)間，強(qiáng)氧化投加裝置110的加藥量及ph，反應(yīng)濃縮槽103中軟化藥劑的投加量及ph、懸浮物濃度，軟化微濾裝置104的膜通量、膜面積及出水的濁度、sdi及硬度。

在膜濃縮工段中，陽(yáng)離子交換裝置201的離子交換容量，濃鹽水淡化反滲透裝置204的膜通量，濃縮電滲析裝置207的電流密度、流速、流道長(zhǎng)度、淡水鹽含量，上述各種膜的膜通量隨不同的原水水質(zhì)將有不同的值。還要控制各段膜出水的電導(dǎo)率，另外各種膜化學(xué)清洗藥劑的種類和用量、清洗頻率等也隨原水的變化而變化。分質(zhì)結(jié)晶裝置230的各類鹽的組成、含量、蒸發(fā)量、操作溫度及壓力。

以典型煤化工零排放裝置待處理濃鹽水為例，進(jìn)水水量60m³/h，含鹽量1.7％，cod300mg/l，總硬度1000mg/l，總堿度2000mg/l，經(jīng)過(guò)本膜濃縮工藝減量回用后，最終形成超濃鹽水水量＜6m³/h，含鹽量達(dá)17.8％，膜濃縮系統(tǒng)整體運(yùn)行成本＜6元/m³。

實(shí)施例二

本實(shí)施例與實(shí)施例一相同，所不同的是高級(jí)氧化裝置102為臭氧催化氧化或臭氧雙氧水氧化。濃縮電滲析裝置207為高壓膜或正滲透膜。軟化微濾膜裝置104為沉淀+浸沒式微(超)濾，或者沉淀+管式微(超)濾膜，或者管式微(超)濾膜，或者為傳統(tǒng)藥劑軟化工藝，即加藥反應(yīng)+沉淀+過(guò)濾+超濾。陽(yáng)離子交換裝置201為納濾膜分離裝置。

實(shí)施例三

本實(shí)施例與實(shí)施例一相同，所不同的是當(dāng)原水中硬度較低時(shí)，陽(yáng)離子交換裝置201省略不用。