CN110316873A - 一种再生废液回收利用工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种再生废液回收利用工艺，阳床或钠床产生的废液储存于再生废液水池，再通过泵输送至自清洗过滤器后直接进入超滤膜，超滤膜的产水进入超滤水池，然后依次经升压泵、第一保安过滤器和第一高压泵后进入耐酸纳滤膜，耐酸纳滤膜将再生废液中的一、二价离子进行分离，二价及以上离子随耐酸纳滤膜浓盐水进入废液池然后进入废水处理单元，一价阳离子随耐酸纳滤膜产水直接进入第二保安过滤器，然后通过第二高压泵提压后进入反渗透膜进行浓缩处理，反渗透膜的产水进入除盐水池，反渗透膜的浓水侧进入回用水池，所述回用水池中的水用于阳床或钠床再生。本发明很大程度上减少了废液量，为浓盐水后续处理节省大量费用。

Description

一种再生废液回收利用工艺

技术领域

本发明属于工业水处理技术领域，具体涉及一种再生废液回收利用工艺。

背景技术

随着工业的迅速发展，工业废水产生量日益增加，对水体的污染也日趋广泛和严重，已严重威胁人类的健康和安全。而相比城市污水，工业废水的危害更为重大，所以，急需探索研究工业废水先进的处理工艺。

在冶金行业，生产除盐水主要有两种工艺，一种是采用膜法，另一种是离子交换法。两种方法均产生大量的浓盐废水，而浓盐水不允许直接排放。

目前工业废水的处理普遍存在以下两个问题：1、废水产生量大于内部消耗量，多余的废水无处排放。以钢铁厂为例，浓盐水可以在炼钢、炼铁的焖渣和冲渣工艺消耗，但消耗量往往小于浓盐水产生量。2、过量的废水在无处消耗的情况下，企业一般会采用蒸发结晶工艺，但运行成本非常高，企业压力较大。

如能将废水进行部分回收，不仅能产生效益，更主要的是能减少废水水量。对于一些废水产生量大于自身消耗量的企业来说，如能降低废水水量，则有可能可以省去蒸发结晶工艺。

发明内容

本发明要解决的技术问题是如何对离子交换***的阳床、钠床产生的再生废液进行处理，达到减少废液量并产生有价值产品的目的。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：

阳床或钠床产生的废液储存于再生废液水池，再通过泵输送至自清洗过滤器后直接进入超滤膜，自清洗过滤器的过滤精度选择130μm，自清洗过滤器是进入超滤膜前的预处理。超滤膜用于去除再生废水中大分子有机物和部分胶体，同时，超滤可以作为纳滤膜的预处理技术，提供安全、可靠的纳滤膜进水，能持续的保持纳滤膜进水的SDI≤5，能够延长纳滤膜的使用寿命。超滤膜的产水进入超滤水池，然后依次经升压泵、第一保安过滤器和第一高压泵后进入耐酸纳滤膜。在第一保安过滤器前投加非氧化性杀菌剂、阻垢剂、还原剂、盐酸。纳滤可以截留二价以上的离子和其他颗粒，所透过的只有水分子和一些一价的离子(如钠、钾、氢、氯离子)，耐酸纳滤膜将再生废液中的一、二价离子进行分离，二价及以上离子随耐酸纳滤膜浓盐水进入废液池然后进入废水处理单元。而一价阳离子随耐酸纳滤膜产水直接进入第二保安过滤器，然后通过第二高压泵提压后进入反渗透膜进行浓缩处理，反渗透的产水率根据浓水产品（HCl或NaCl溶液）的浓度确定，降低反渗透膜的产水率可降低运行成本。在第二保安过滤器前投加非氧化性杀菌剂、阻垢剂、还原剂、盐酸、氢氧化钠。由于Na⁺和Cl^-无法透过反渗透膜，所以Na⁺和Cl^-会进入反渗透的浓水侧，最终形成HCl（或NaCl）溶液进入回用水池，反渗透膜的产水进入除盐水池。回用水池的HCl（或NaCl）溶液浓度通过反渗透膜的产水率指标控制，回用水池的溶液浓度可直接作为离子交换***再生液的配制。

本方案充分利用反渗透膜和耐酸纳滤膜的特性，反渗透膜允许溶剂分子透过而不允许溶质分子透过，而耐酸纳滤膜截留物质的大小约为0.8-1.2纳米。本方案充分利用纳滤膜的分离作用，将有回收价值的一价阳离子进行分离回收，而耐酸纳滤膜可以在酸性条件下运行，避免产生结垢趋势，而废液经耐酸纳滤膜后除去二价离子和大分子有机物，防止了进水在反渗透膜形成无机盐垢和无机盐垢。由于纳滤分离出来的HCl（或NaCl）溶液浓度较低，不满足再生液配置要求，所以，本方案利用反渗透膜将HCl（或NaCl）溶液的浓度进一步提高，以达到使用要求，同时将反渗透产水回收用于再生液配置或用作***原水的一部分，以降低水耗。

本发明通过对纳滤膜和反渗透膜前的保安过滤进行加药，控制进水水质，以满足纳滤膜和反渗透膜的进水条件。

为保证***的稳定高效运行，需对水质进行如下控制：

耐酸纳滤膜的进水水质要求：CODcr≤200mg/L，0≤pH≤5,钙硬≤4000mg/L，电导率≤60000 us/cm，SDI≤5。

反渗透膜进水水质要求：CODcr≤60mg/L，0≤pH≤4.5,钙硬≤500mg/L，电导率≤10000 us/cm，SDI≤3。

控制耐酸纳滤膜、反渗透膜进水条件，是为了防止有机物污染以及形成无机盐垢。由于阳床对有机物吸附差，再生废液有机物浓度可以控制在耐酸纳滤膜进水条件范围内，同时耐酸纳滤膜可以在强酸条件下运行，可以很好防止形成无机盐垢。本发明如果用于处理阳床再生废液，因废液中含有盐酸，则满足耐酸纳滤膜进水pH≤5的条件，无需二次调整pH。如果本发明用于处理钠床再生废液，为避免耐酸纳滤膜结垢，需在第一保安过滤器前加入盐酸，使废液满足耐酸纳滤膜pH≤5的条件，同时在反渗透浓水回用水池中需加入氢氧化钠，调整PH=7后，再用于钠床再生。

为保证***的稳定高效运行，需对***进行如下药剂投加：

第一保安过滤器前依次投加非氧化型杀菌剂：异噻唑啉酮；阻垢剂：聚环氧琥珀酸；还原剂：亚硫酸氢钠；盐酸。

第二保安过滤器前依次投加：非氧化型杀菌剂：异噻唑啉酮；阻垢剂：聚环氧琥珀酸；还原剂：亚硫酸氢钠；盐酸；氢氧化钠。

所述升压泵的工作压力范围：0.2-0.3MPa；第一高压泵工作压力范围:0.7-0.9MPa；第二高压泵工作压力范围:1.0 -1.4MPa。

废水处理单元是指合理的处理方案，其可以是厂内工艺消耗，比如钢铁厂的焖渣或冲渣工艺；也可以选用蒸发结晶单元；亦可以委托第三方处理。

所述耐酸纳滤膜能适应pH≤5，进水水温≤45℃的酸性水质。

经反渗透膜分离出的HCl(或NaCl)溶液用于阳床(或钠床)的再生液的配置,实现回收利用。

利用耐酸纳滤膜0.8-1.2纳米的过滤精度的特性，对再生废液离子进行分离。

本发明的有益效果：

本发明提出一种再生废液回收利用工艺，能够回收离子交换***产生的再生废液70%-80%，同时，提取分离出的HCl（或NaCl）溶液可以再次应用于***的再生，节省再生药剂成本。但更大的作用是很大程度上减少了废液量，为浓盐水后续处理节省大量费用。

本发明公开的一种再生废液回收利用工艺，其主要适用于以下两种废液，其一是阴阳床离子交换***中的阳床再生废液，其二是钠床再生废液。阳床采用HCl溶液再生，钠床采用NaCl溶液再生，阳床和钠床均为阳离子交换床，其再生液的阴离子存留在再生废液中。为保证再生充分，以上两种离子交换工艺再生时均会消耗过量的再生液，故再生废液中的阳离子主要成分是Mg²⁺、Ca²⁺和过量的H⁺或Na⁺，以及少量的其它阳离子。

本发明主要目的是对阳床和钠床的再生废液进行分离回收利用，其核心是利用耐酸纳滤膜的自身特点，纳滤可以截留二价以上的离子和其他颗粒，所透过的只有水分子和一些一价的离子(如钠、钾、氢、氯离子)，利用纳滤膜自身特点将再生废水中的Mg²⁺、Ca²⁺离子和H⁺或Na⁺进行分离，纳滤产生的浓水即为富含Mg²⁺、Ca²⁺离子的废液，该部分废液仅占分离前废液的20%-30%，大大减少了废液量，纳滤的产水即为回收的再生液，通过反渗透膜进一步浓缩后回用。通过上述工艺可实现再生废液的70%-80%回收，将废液量减少为20%-30%，为后续的废液处理节省了费用，同时能够回收HCl溶液（或NaCl溶液），可作为阳床或钠床的再生液使用或应用于其它领域。本发明采用耐酸纳滤膜，因为耐酸纳滤膜pH值工作范围0-5（进水水温≤45℃），可以在酸性条件下正常运行，同时防止再生废水中含有大量Mg²⁺、Ca²⁺等离子而结垢，而废液经耐酸纳滤膜后除去二价离子和大分子有机物，防止了进水在反渗透膜形成无机盐垢和有机垢。

考虑到回收的HCl（或NaCl）溶液浓度较低，不能直接使用，本发明采用反渗透将HCl（或NaCl）溶液提升浓度，反渗透产水可作为除盐水水使用，反渗透产生的浓盐水即为提升浓度后的HCl或NaCl溶液，可用作***的再生，从而实现回收利用。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1是本发明的工艺流程图。

图2是本发明实施例1的工艺流程图。

图3是本发明实施例2的工艺流程图。

图4是本发明实施例3的工艺流程图。

具体实施方式

实施例1

某除盐水制备车间，阳床再生废液量为80m³/h。

如图1和图2 所示，原水池①通过泵输送至高效过滤器②，然后依次经过阳床③、脱碳器④和阴床⑤处理后进入除盐水池⑥。

阴、阳床的再生分别用NaOH溶液和HCl溶液，阳床再生使用本发明单元回收的HCl溶液，消耗量为浓度3%的盐酸溶液8m³/h，整个阳床再生产生废液量为80m³/h，阳床的再生废液进入阳床再生废液池⑦，然后进入本发明图1的工艺流程⑩。纳滤产水率75%，反渗透产水率87%，第一高压泵压力0.85MPa，耐酸纳滤膜进水水质：COD160，PH1.5,钙硬2700 mg/L，电导率45000 us/cm，SDI3.5。第二高压泵压力1.3MPa，反渗透膜进水水质：COD30，pH1.1,钙硬20mg/L，电导率9000 us/cm，SDI2。处理后有8m³/h浓度为3%的HCl溶液进入回用水池⑨，产生52m³/h的除盐水进入除盐水池⑥，产生20m³/h的废液进入废液池⑪，而阴床再生80m³/h的废液直接进入废液池⑪。废液池回收废液量合计为100m³/h，该部分废液有75m³/h能在厂内消化处理⑫，多余的25m³/h废液无法消耗，直接去蒸发结晶单元⑬。

效果评价：

原水水质：总硬度120mg/L,碱度200 mg/L，电导率500 us/cm。由于Cl^-离子基本全部回收，所以盐酸基本循环利用。回收HCl溶液的浓度3%，回收量为8m³/h。

除盐水回收量为52m³/h，水质：总硬度为0，电导率200 us/cm。

经本发明处理单元⑩回收完毕，剩余的废液量为20m³/h。

年节约费用核算如下：

1、该单位蒸发结晶的运行成本为85元/m³，如果不采用本发明的工艺，则需蒸发处理80+80-75=85m³/h的废液，采用本发明的工艺处理后，仅需蒸发处理25m³/h的废液，年可节约费用为：（85-25）×85×24×365＝44676000元（4467.6万元）。

2、由于Cl^-离子基本全部回收，所以盐酸基本循环利用。回收HCl溶液的浓度3%，回收量为8m³/h，年可回收8×24×365＝70080m³,3%浓度的盐酸按每吨盐酸 50元，则年可节约药剂费3504000元（350.4万元）。

3、除盐水回收量为52 m³/h，年可回收52×24×365＝455520m³,按每吨除盐水5元计算，年可节约费用2277600元（227.76万元）。

4、本发明的处理单元运行成本为12元/m³,年运行废液为12×80×24×365＝8409600元（840.96万元）

综上，年节约费用为4467.6+350.4+227.76-840.96=4204.8万元。

实施例2

某软化水制备车间，钠床再生废液量为18m³/h

如图1和图3 所示，原水池①通过泵输送至多介质过滤器②，然后经过钠床③进入软水池④。

该软化水制备车间以生活用自来水为原水水源。经多介质过滤器去除大颗粒污染物后进入钠床软化，软化水储存于软水池④。钠床的再生液是8%浓度的NaCl溶液，***产生18m³/h的再生废液排入再生废液池⑤，经本发明图1的工艺流程⑥处理，纳滤产水率70%，反渗透产水率84%。第一高压泵压力0.8MPa，耐酸纳滤膜进水水质COD150，pH4.9,钙硬1200mg/L，电导率12000 us/cm，SDI3.5。第二高压泵压力1.2MPa，反渗透膜进水水质，COD27，PH4.6,钙硬8mg/L，电导率2100us/cm，SDI1.6。最终回收2m³/h浓度为8%的NaCl溶液，用于钠床再生，同时产生10.6 m³/h的除盐水进入软水池，最终形成5.4m³/h废液进入废液池⑧，最终委托第三方进行处理。

效果评价：

原水水质：总硬度100mg/L,碱度80 mg/L，电导率300 us/cm。由于Cl^-离子基本全部回收，所以NaCl基本循环利用。回收NaCl溶液的浓度8%，回收量为2m³/h。

除盐水回收量为10.6m³/h，水质为：总硬度为0，电导率30 us/cm。

经本发明处理单元⑩回收完毕，剩余的废液量为5.4m³/h。

年节约费用核算如下：

1、该单位委托第三方处理废水的成本为35元/m³，如果不采用本发明的工艺，则需委托处理18m³/h的废液，采用本发明的工艺处理后，仅需委托处理5.4m³/h的废液，年可节约费用为：（18-5.4）×35×24×365＝3863160元（386.316万元）。

2、由于Cl^-离子基本全部回收，所以氯化钠溶液基本循环利用。回收NaCl溶液的浓度8%，回收量为2m³/h，年可回收2×24×365＝17520m³,每吨工业盐按300元计算，则年可节约药剂费42.048万元。

3、除盐水回收量为10.6 m³/h，年可回收10.6×24×365＝92856m³,按每吨除盐水5元计算，年可节约费用46.428万元。

4、本发明的处理单元运行成本为12元/m³,年运行废液为12×18×24×365＝1892160元（189.216万元）

综上，年节约费用为386.316+42.048+46.428-189.216=285.576万元。

实施例3

某工业废水处理中心，阳床、阴床再生废液量为均为180m³/h

如图1和图4 所示，该水处理中心实现了工业废水零排放，工业废水经预处理后进入深度脱盐工艺，最终形成两种产品水，一是储存于蓄水池④的净化水，二是储存于除盐水池⑪的除盐水，两种水用于工厂的不同用水点。阴床和阳床均产生180m³/h的再生废液，共计360m³/h，但该工厂内部最大能消耗245m³/h的工业废水，如不使用本发明废水回收利用工艺，则会有115m³/h的再生废水无处消耗，则需要投资建设蒸发结晶工艺。蒸发结晶工艺投资大，运行成本高，企业负担沉重。采用本发明废水回收利用工艺后，省去了蒸发结晶工艺，为企业大额节省了运行成本。具体工艺如下：

厂内工业废水汇集在调节池①通过泵输送至高密度沉淀池②，经V型滤池过滤后进入蓄水池④和原水池⑤，蓄水池④储水作为净化水直供厂内用水点，原水池⑤用于生产除盐水，原水从原水池⑤经泵输送至多介质过滤器⑥和自清洗过滤器⑦过滤后，依次进入阳床⑧、脱碳器⑨和阴床⑩，形成脱盐水后最终进入除盐水⑪储存使用。

阴、阳床的再生分别用NaOH溶液和HCl溶液，阳床再生使用本发明单元回收的HCl溶液，由于***水源为工业废水，电导率高，再生时消耗酸碱量比较大，该厂阳床再生消耗浓度3.5%的盐酸溶液65m³/h，整个阳床再生产生废液量为180m³/h，阳床的再生废液进入阳床再生废液池⑬，然后进入本发明图1工艺流程⑭。纳滤产水率78%，反渗透产水率54%。第一高压泵压力0.9MPa，耐酸纳滤膜进水水质COD187，pH1.2,钙硬3500 mg/L，电导率53000 us/cm，SDI4.6。第二高压泵压力1.4MPa，反渗透膜进水水质，COD36，PH1.1,钙硬50 mg/L，电导率11000 us/cm，SDI2.5。处理后有64.6m³/h浓度为3.5%的HCl溶液进入回用水池⑮，产生75.8m³/h的除盐水进入除盐水池⑪，产生39.6m³/h的废液进入废液池⑯，而阴床再生180m³/h的废液直接进入废液池⑯。废液池回收废液量合计为219.6m³/h，该部分废液厂内消耗，最终实现零排放。

效果评价：废水水质：总硬度400mg/L,碱度60 mg/L，电导率1200 us/cm，由于Cl^-离子基本全部回收，所以盐酸基本循环利用。回收HCl溶液的浓度3.5%，回收量为64.6m³/h。

因为厂内消耗废液量上限为245m³/h，该工厂为减少废液量，提高了纳滤膜的产水率，将阳床再生废液量的78%都进行了回收，但为了节约运行费用，将反渗透浓水侧的HCl溶液浓度控制在3.5%，反渗透膜的产水率控制在54%，这样，即可减少***废液量，又能降低运行成本。

除盐水回收量为75.8m³/h，水质为：总硬度0.5mg/L,电导率500 us/cm

经本发明图1工艺流程⑭回收完毕，剩余的废液量为39.6m³/h。

年节约费用核算如下：

1、省去了蒸发结晶的投资建设费用，若不用本发明工艺，有115m³/h的再生废水无处消耗，则需至少建设一座130m³/h的蒸发结晶工艺。建设费用3900万元。

2、省去了蒸发结晶的运行费用，运行费用按85元/m³计算，115m³/h的再生废水年运行成本为115×85×24×365＝85629000元（8562.9万元）。

3、年回收3.5%的盐酸溶液64.6×24×365＝565896m³。3.5%浓度的盐酸按每吨盐酸 58元，则年可节约药剂费32821968元（3282.2万元）。

4、年回收除盐水75.8×24×365＝664008m³。按每吨除盐水5元计算，年可节约费用3320040元（332万元）。

5、本发明的处理单元运行成本为10元/m³,年运行废液为10×180×24×365＝15768000元（1576.8万元）

综上，节省一次性建设投资3900万元。

年节约运行费用为8562.9+3282.2+332-1576.8=10600.3万元。

Claims (10)

1.一种再生废液回收利用工艺，其特征在于：阳床或钠床产生的废液储存于再生废液水池，再通过泵输送至自清洗过滤器后直接进入超滤膜，超滤膜的产水进入超滤水池，然后依次经升压泵、第一保安过滤器和第一高压泵后进入耐酸纳滤膜，耐酸纳滤膜将再生废液中的一、二价离子进行分离，二价及以上离子随耐酸纳滤膜浓盐水进入废液池然后进入废水处理单元，一价阳离子随耐酸纳滤膜产水直接进入第二保安过滤器，然后通过第二高压泵提压后进入反渗透膜进行浓缩处理，反渗透膜的产水进入除盐水池，反渗透膜的浓水侧进入回用水池，所述回用水池中的水用于阳床或钠床再生。

2.根据权利要求1所述的一种再生废液回收利用工艺，其特征在于：所述自清洗过滤器的过滤精度为130μm。

3.根据权利要求1所述的一种再生废液回收利用工艺，其特征在于：耐酸纳滤膜的进水水质要求：COD_cr≤200mg/L，0≤pH≤5,钙硬≤4000mg/L，电导率≤60000 us/cm，SDI≤5；

反渗透膜进水水质要求：COD_cr≤60mg/L，0≤pH≤4.5,钙硬≤500mg/L，电导率≤10000us/cm，SDI≤3。

4.根据权利要求1所述的一种再生废液回收利用工艺，其特征在于：所述升压泵的工作压力范围：0.2-0.3MPa；第一高压泵工作压力范围:0.7-0.9MPa；第二高压泵工作压力范围:1.0 -1.4Mpa。

5.根据权利要求1所述的一种再生废液回收利用工艺，其特征在于：废水处理单元选用钢铁厂的焖渣或冲渣工艺，或选用蒸发结晶单元，或委托第三方处理。

6.根据权利要求1所述的一种再生废液回收利用工艺，其特征在于：在第一保安过滤器前依次投加非氧化性杀菌剂、阻垢剂、还原剂、盐酸，在第二保安过滤器前投加非氧化性杀菌剂、阻垢剂、还原剂、盐酸、氢氧化钠；所述非氧化性杀菌剂为异噻唑啉酮，阻垢剂为聚环氧琥珀酸；还原剂为亚硫酸氢钠。

7.根据权利要求1所述的一种再生废液回收利用工艺，其特征在于：所述耐酸纳滤膜能适应pH≤5，进水水温≤45℃的酸性水质。

8.根据权利要求1所述的一种再生废液回收利用工艺，其特征在于：经反渗透膜分离出的HCl溶液用于阳床或钠床的再生液的配置；经反渗透膜分离出的NaCl溶液用于阳床或钠床的再生液的配置。

9.根据权利要求1所述的一种再生废液回收利用工艺，其特征在于：利用耐酸纳滤膜0.8-1.2纳米的过滤精度的特性，对再生废液离子进行分离。

10.根据权利要求1-9任一项所述的一种再生废液回收利用工艺，其特征在于：如果用于处理阳床再生废液，因废液中含有盐酸，则满足耐酸纳滤膜进水pH≤5的条件，无需调整pH；

如果用于处理钠床再生废液，为避免耐酸纳滤膜结垢，在第一保安过滤器前加入盐酸，使废液满足耐酸纳滤膜的pH≤5的条件，同时在反渗透浓水回用水池中需加入氢氧化钠，调整pH=7后，再用于钠床再生。