CN109205866A - 无需加药软化预处理的高含盐工业废水电渗析浓缩***及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种无需加药软化预处理的高含盐工业废水电渗析浓缩***，其特征在于：包括废水池、简单介质过滤预处理机构、电渗析浓缩分离机构、脱盐液池、浓缩液池、浓缩液膜过滤处理机构、污泥脱水机构以及结晶制盐机构，所述浓缩液膜过滤处理机构内设有浸没式膜过滤装置，所述浸没式膜过滤装置的产水第一出口连接至电渗析浓缩分离机构形成循环，第二出口连接至结晶制盐机构，所述浸没式膜过滤装置截留的浓水出口连接至污泥脱水机构。整个过程缩短了工艺流程，无需在高含盐工业废水进入电渗析浓缩分离机构前加药软化去除钙镁等硬度离子，减少了无机沉淀污泥的产生量和外排量，降低了整个***的投资和运行成本。

Description

无需加药软化预处理的高含盐工业废水电渗析浓缩***及 方法

技术领域

本发明涉及环保水处理技术领域，尤其涉及一种无需加药软化预处理的高含盐工业废水电渗析浓缩***及方法。

背景技术

随着国家环保政策越来越严格，电力行业、煤化工行业、造纸和印染行业等各工业企业均面临着废水减排回用，甚至零液体排放的要求，各工业企业的外排废水主要成分就是溶解性的无机盐和有机物，其中有机物可以采用生化处理或高级氧化处理等工艺进行去除，但是溶解性的无机盐只能被不断浓缩直至析出结晶成为固体盐进行去除，也就是零液体排放。在无机盐被不断浓缩的过程中，一些溶解度较低的无机盐将会率先析出，例如钙盐、镁盐等，这就造成浓缩工艺中采用的膜分离技术出现结垢性污堵，不仅无法继续浓缩下去，而且损坏膜组件，因此必须采用加药软化反应去除硬度的工艺进行预处理，这就需要投加石灰、NaOH和碳酸钠等药剂进入水中，既导致运行成本升高，又产生大量软化污泥需要单独处理，而且一般在加药软化以后还需要加酸回调pH，这就给水中又引入了额外的溶解性无机盐，增加了高含盐工业废水回用及零排放的总体投资成本和运行成本。现有的工艺技术中，无论是采用反渗透膜、纳滤膜、电渗析膜、正渗透和膜蒸馏等浓缩技术，还是采用多效蒸发、MVR降膜蒸发等浓缩技术，都存在钙盐结垢的问题，都需要在前面做好充分的软化预处理，有些时候还需要设置弱酸离子交换树脂的过滤工艺，将钙镁硬度除到接近0mg/L的目标。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供了一种无需加药软化预处理的高含盐工业废水电渗析浓缩***及方法，该方法缩短了工艺流程，节省了软化用的药剂成本、减少了沉淀污泥量。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案为：一种无需加药软化预处理的高含盐工业废水电渗析浓缩***，包括废水池、简单介质过滤预处理机构、电渗析浓缩分离机构、脱盐液池、浓缩液池、污泥脱水机构以及结晶制盐机构，所述废水池、简单介质过滤预处理机构、电渗析浓缩分离机构依次相连，所述电渗析浓缩分离机构分别与脱盐液池和浓缩液池相连；所述浓缩液池内设有浓缩液膜过滤处理机构，所述浓缩液膜过滤处理机构内设有浸没式膜过滤装置；所述浸没式膜过滤装置的产水口包括第一出口管路和第二出口管路，所述第一出口管路连接至电渗析浓缩分离机构形成循环，所述第二出口管路连接至结晶制盐机构；所述浸没式膜过滤装置截留的浓水出口连接至污泥脱水机构，结晶制盐机构将浓缩液膜过滤处理机构的产水结晶成盐或进入烟道喷洒，或进入捞渣机等***消化，污泥脱水机构将浓缩液膜过滤处理机构截留的浓水进行固液分离处理，产生的脱水污泥单独处置，分离后的清液返回到浓缩液池。

作为优选，所述的浸没式膜过滤装置为无机陶瓷膜、有机平板膜或者有机中空纤维膜。

一种无需加药软化预处理的高含盐工业废水电渗析浓缩方法，其特征在于：包括以下步骤：

1)简单介质过滤：滤除废水中的悬浮物、胶体等大颗粒物质，保证进入电渗析的原水浊度小于1NTU；

2)电渗析：过滤后的废水经电渗析处理，淡水进入脱盐液池，浓水进入浓缩液池；

3)浓缩液膜过滤：通过大流量的离心泵及真空抽射器将浓缩液池中的溶液经过浸没式膜过滤装置分离后，一部分回到步骤2，形成循环浓缩分离；经过浸没式膜过滤装置分离后的溶液中当无机盐浓度达到设计目标值以上时，一部分通过第二出口排出至步骤4，浸没式膜过滤装置截留下来的硫酸钙等无机沉淀颗粒在浓缩液池中析出结晶经污泥脱水机构固液分离后排出，污泥脱水的清液返回到浓缩液池；

4)结晶：浓缩液结晶成盐或进入烟道喷洒，或进入捞渣机等***消化。

作为优选，在步骤3)中可加入硫酸钙晶种加速结晶析出。

作为优选，在步骤3)中加入高效絮凝剂辅助析出结晶的沉淀。

本发明具有以下的特点和有益效果：废水不需要加药软化预处理，整个***无需投加大量额外的石灰、NaOH和碳酸钠等软化药剂，而且也不用投加盐酸药剂回调pH，直接进行电渗析浓缩分离，并且浓缩至20％以上质量浓度的工艺组合，不仅可以缩短整个高含盐废水回用及零排放的工艺流程，而且大幅减少了石灰、NaOH和碳酸钠、盐酸等药剂的投加成本，也减小了无机沉淀污泥的处置量，而且没有引入更多的无机盐分，与原有技术相比较节省了复杂的加药软化预处理***，更重要的是大幅节省了软化用的药剂成本和减少了沉淀污泥量，降低总体的***投资和运行成本；在浓缩液池中增设浸没式膜过滤***，可以有效拦截硫酸钙等无机沉淀颗粒，这些无机沉淀均被浸没式过滤膜过滤截留而随硫酸钙一起沉淀离开***，可以保证电渗析单元在工作时不发生浓缩液侧硫酸钙结垢污堵的问题，提高了电渗析单元的工作效率，延长了电渗析单元的使用寿命；整个过程缩短了工艺流程，减少了无机沉淀污泥的外排量，降低了***的投资和运行成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

如图所示，一种无需加药软化预处理的高含盐工业废水电渗析浓缩***，包括废水池、简单介质过滤预处理机构、电渗析浓缩分离机构、浓缩液池、污泥脱水机构以及结晶制盐机构，浓缩液池内设有浓缩液膜过滤处理机构，浓缩液膜过滤处理机构内设有浸没式膜过滤装置；在浸没式膜过滤装置的出口处设置有电导率仪，管路经电导率仪后分为两路，分别为第一出口管路和第二出口管路，第一出口管路上设有流量计和压力表，第二出口管路上设有电磁阀、流量计和调节阀，第一出口管路连接至电渗析浓缩分离机构形成循环，第二出口管路连接至结晶制盐机构，该电导率仪用于测定溶液的无机盐浓度，当浓度小于设定值时，第二出口管路上的电磁阀关闭；当浓度大于设定值时，第二出口管路上的电磁阀打开，溶液一部分流向电渗析浓缩分离机构形成循环，一部分流向结晶制盐机构，并且根据第二出口管路上的流量计和调节阀调整流向结晶制盐机构的流量；浸没式膜过滤装置截留的浓水出口连接至污泥脱水机构，结晶制盐机构将浓缩液膜过滤处理机构的产水结晶成盐或进入烟道喷洒，或进入捞渣机等***消化，污泥脱水机构将浓缩液膜过滤处理机构截留的浓水进行固液分离处理，产生的脱水污泥单独处置，分离后的清液返回到浓缩液池。其中浸没式膜过滤装置可以使用无机陶瓷膜、有机平板膜或者有机中空纤维膜；浓缩液膜过滤处理机构可以为浓缩液池或者浓缩液槽。

其中，简单介质过滤预处理机构去除废水中的悬浮物、胶体等大颗粒物质，可采用多介质过滤器、砂滤器、精密过滤器、常规压力式超滤膜等设备对废水进行初步的净化，保证进入电渗析的原水浊度小于1NTU。经过净化之后的水进入电渗析浓缩分离机构，在直流电场作用下，脱盐室中的阴阳离子不断被定向迁移并且透过具有选择性的阴阳离子交换膜，在浓缩室中被富集，从而实现离子浓缩分离的过程，脱盐室中的溶液不断流入脱盐液池，浓缩室中的溶液不断流入浓缩液池，经电渗析处理后的浓缩液进入浓缩液膜过滤处理机构，可以直接采用现有技术中的浓缩液池，浓缩液池内的溶液采用大流量的离心泵及真空抽射器等辅助设备经过浸没式膜过滤装置处理之后，一部分产水通过第一出口管路返回到电渗析浓缩分离机构形成循环，当无机盐浓度达到设计目标值时，一部分产水通过第二出口管路排出至后续的结晶制盐单元或超浓盐水处理单元，例如烟道喷洒处理技术、蒸发塘、输送至捞渣机或煤场灰场等集中处理，同时浓缩液池中被浸没式膜过滤装置截留下来的硫酸钙等无机物沉淀析出结晶排入污泥处置单元脱水成石膏外运。

浓缩液池内设置了浸没式膜过滤装置，用离心泵及真空抽射器等辅助设备替代了电渗析浓缩分离***中原有的循环泵，只增加了浸没式膜过滤装置的投资，没有明显增加电耗成本和其他药剂消耗成本，还可以保证电渗析浓缩分离单元在工作时不发生浓缩液侧硫酸钙等无机物沉淀结垢污堵的问题，这样就无需在电渗析前设置加药软化预处理单元。为了加快浓缩液池中硫酸钙等无机物沉淀结晶析出的速度，还可以在运行初期进行少量的硫酸钙晶种投加，使得浓缩液池中可以形成连续不断析出硫酸钙等无机物结晶的目的，最终的硫酸钙盐等无机物沉淀污泥经过脱水以后成为石膏产品外运。采用浸没式膜过滤单元的优势在于没有增加额外的电耗和药剂消耗，而且利用了原有的浓缩液槽，没有增加占地面积，并且浸没式膜过滤技术比较成熟，分离精度高(通常在0.02-0.2微米)，可以有效拦截硫酸钙等无机物沉淀颗粒。随着硫酸钙一起析出的可能还有氟化钙、硫酸钡、硫酸锶等无机盐分，这些无机物沉淀均被浸没式膜过滤截留而随硫酸钙一起沉淀离开***。整个工艺流程较短，与原有技术相比较没有增加运行成本，虽然增加了浸没式膜过滤***的投资成本，但是与原有技术相比较还节省了复杂的加药软化预处理***，更重要的是大幅节省了加药软化用的药剂成本和减少了沉淀污泥量，并且本发明的沉淀污泥以硫酸钙为主，可以做成石膏外运使用。本发明特别适用于电力行业的烟气脱硫废水零排放和各工业企业的冷却循环排污水回用及零排放的应用。

本发明的工作方法：

1)简单介质过滤：滤除废水中的悬浮物、胶体等大颗粒物质，保证进入电渗析的原水浊度小于1NTU；

2)电渗析：过滤后的废水经电渗析处理，淡水进入脱盐液池，浓水进入浓缩液池；

3)浓缩液膜过滤：通过大流量的离心泵及真空抽射器将浓缩液池中的溶液经过浸没式膜过滤处理机构分离后，一部分回到步骤2，当无机盐浓度达到设计目标值以上时，一部分通过旁路排出至步骤4，浸没式膜过滤装置截留下来的硫酸钙等无机物沉淀颗粒在浓缩液池中析出结晶经污泥脱水机构固液分离后排出，污泥脱水的清液返回到浓缩液池；

4)结晶：浓缩液结晶成盐或进入烟道喷洒，或进入捞渣机等***消化。

以上结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但本发明不限于所描述的实施方式。对于本领域的技术人员而言，在不脱离本发明原理和精神的情况下，对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型，仍落入本发明的保护范围内。

Claims (5)

1.一种无需加药软化预处理的高含盐工业废水电渗析浓缩***，其特征在于：包括废水池、简单介质过滤预处理机构、电渗析浓缩分离机构、脱盐液池、浓缩液池、污泥脱水机构以及结晶制盐机构，所述废水池、简单介质过滤预处理机构、电渗析浓缩分离机构依次相连，所述电渗析浓缩分离机构分别与脱盐液池和浓缩液池相连；所述浓缩液池内设有浓缩液膜过滤处理机构，所述浓缩液膜过滤处理机构内设有浸没式膜过滤装置；所述浸没式膜过滤装置的产水口包括第一出口管路和第二出口管路，所述第一出口管路连接至电渗析浓缩分离机构形成循环，所述第二出口管路连接至结晶制盐机构；所述浸没式膜过滤装置截留的浓水出口连接至污泥脱水机构，结晶制盐机构将浓缩液膜过滤处理机构的产水结晶成盐或进入烟道喷洒，或进入捞渣机等***消化，污泥脱水机构将浓缩液膜过滤处理机构截留的浓水进行固液分离处理，产生的脱水污泥单独处置，分离后的清液返回到浓缩液池。

2.根据权利要求1所述的无需加药软化预处理的高含盐工业废水电渗析浓缩***，其特征在于：所述的浸没式膜过滤装置为无机陶瓷膜、有机平板膜或者有机中空纤维膜。

3.一种无需加药软化预处理的高含盐工业废水电渗析浓缩方法，其特征在于：包括以下步骤：

1)简单介质过滤：滤除废水中的悬浮物、胶体等大颗粒物质，保证进入电渗析的原水浊度小于1NTU；

2)电渗析：过滤后的废水经电渗析处理，淡水进入脱盐液池，浓水进入浓缩液池；

3)浓缩液膜过滤：通过大流量的离心泵及真空抽射器将浓缩液池中的溶液经过浸没式膜过滤处理机构分离后，一部分通过第一出口管路回到步骤2，形成循环浓缩分离；经过浸没式膜过滤装置分离后的溶液中当无机盐浓度达到设计目标值以上时，一部分通过第二出口管路排出至步骤4，浸没式膜过滤装置截留下来的硫酸钙等无机沉淀颗粒在浓缩液池中析出结晶经污泥脱水机构固液分离后排出，污泥脱水的清液返回到浓缩液池；

4)结晶：浓缩液结晶成盐或进入烟道喷洒，或进入捞渣机等***消化。

4.根据权利要求4所述的无需加药软化预处理的高含盐工业废水电渗析浓缩方法，其特征在于：在步骤3)中可加入硫酸钙晶种加速结晶析出。

5.根据权利要求4或5所述的无需加药软化预处理的高含盐工业废水电渗析浓缩方法，其特征在于：在步骤3)中加入高效絮凝剂辅助析出结晶的沉淀。