TWI487671B - 廢水處理系統與廢水處理方法 - Google Patents

廢水處理系統與廢水處理方法 Download PDF

Info

Publication number
TWI487671B
TWI487671B TW102143990A TW102143990A TWI487671B TW I487671 B TWI487671 B TW I487671B TW 102143990 A TW102143990 A TW 102143990A TW 102143990 A TW102143990 A TW 102143990A TW I487671 B TWI487671 B TW I487671B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
water
concentrated water
conductivity
wastewater
wastewater treatment
Prior art date
Application number
TW102143990A
Other languages
English (en)
Other versions
TW201522239A (zh
Inventor
meng shun Huang
Teh Ming Liang
Ren Yang Horng
Gaw Hao Huang
Chi Chung Liao
Chia Hua Ho
Tsui Jung Yang
Original Assignee
Ind Tech Res Inst
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ind Tech Res Inst filed Critical Ind Tech Res Inst
Priority to TW102143990A priority Critical patent/TWI487671B/zh
Priority to CN201410401889.4A priority patent/CN104671569A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI487671B publication Critical patent/TWI487671B/zh
Publication of TW201522239A publication Critical patent/TW201522239A/zh

Links

Landscapes

  • Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
  • Water Treatment By Electricity Or Magnetism (AREA)

Description

廢水處理系統與廢水處理方法
本發明係關於廢水處理，更特別關於廢水處理系統所含的單元與其操作方式。
人口成長、工商活動及氣候變遷等因素造成全球水資源缺乏，除不斷開發水資源增加供水外，水回收再利用被視為水資源永續發展必要手段之一，然，水回收再利用時，受處理水導電度或鹽類濃度影響，水回收率並無法有效提昇，且濃縮液仍為高導電度或含高濃度鹽類，截至目前為止並無經濟有效處理方式，為避免對於承受水體造成衝擊，僅能降低水回收率方式加以因應。為提昇水回收率及濃縮液排放對環境衝擊等問題，近零液體排放(near-Zero Liquid Discharge,nZLD)或零液體排放Zero Liquid Discharge,ZLD)等技術漸漸受到重視及研究應用。而在實際應用情境，經逆滲透(Reverse Osmosis,RO)排放之濃縮液(RO reject,ROR)，由於受到導電度或鹽類濃度增加影響，其滲透壓已高，不易再以一般脫鹽薄膜再進行濃縮，而直接進入蒸發罐及結晶槽進行再處理，以達到近零液體排放或零液體排放之效果。然由於進入蒸發罐及結晶槽之含水量仍高(通常TDS約3.5%)，其操作成本仍高居不下，使近零液體排放或零液體排放較無法被業界接受，而限制其發展及應 用。
綜上所述，目前亟需新的廢水處理系統以實際應用於產業。
本發明一實施例提供之廢水處理系統，包括：進水端；倒極式電透析單元，連接至進水端以接收初始廢水，並處理初始廢水以形成第一淡水與第一濃水；第一出水端，連接至倒極式電透析單元以排放第一淡水；薄膜蒸餾單元，連接至倒極式電透析單元以接收第一濃水，並處理第一濃水以形成第二淡水與第二濃水；以及第二出水端，連接至薄膜蒸餾單元以排放第二淡水。
本發明一實施例提供之廢水處理方法，包括：提供初始廢水；以倒極式電透析單元處理初始廢水，以形成第一淡水與第一濃水；以及以薄膜蒸餾單元處理第一濃水，以形成第二淡水與第二濃水。
A‧‧‧陰離子交換膜
C‧‧‧陽離子交換膜
10‧‧‧膜架
11‧‧‧淡水室
12‧‧‧濃水室
14‧‧‧電極液
30‧‧‧薄膜
32‧‧‧蒸汽
100‧‧‧廢水處理系統
101‧‧‧進水端
103‧‧‧倒極式電透析單元
105‧‧‧初始廢水
107、117‧‧‧淡水
109、119‧‧‧濃水
111、121‧‧‧出水端
113‧‧‧薄膜蒸餾單元
123‧‧‧乾燥單元
125‧‧‧迴管
第1圖係本發明一實施例中，廢水處理系統的示意圖。
第2圖係本發明一實施例中，採用之倒極式電透析單元的示意圖。
第3圖係本發明一實施例中，採用之薄膜蒸餾單元的示意圖。
第1圖係一實施例之廢水處理系統100，包括進水 端101連接至倒極式電透析單元103，使倒極式電透析單元103接收初始廢水105。在一實施例中，初始廢水105可為海水或工業廢水，且初始廢水之鈣離子濃度與鎂離子濃度皆小於100mg/L。若初始廢水105之鈣離子濃度與鎂離子濃度過高，則容易結垢而縮短倒極式電透析單元103的薄膜壽命，同時增加倒極式電透析薄膜的倒極與再生頻率。在一實施例中，可先軟化處理初始廢水105後，再將軟化後的初始廢水105導入倒極式電透析單元103。軟化方法可為離子交換法、流體化床結晶法、或上述之組合。在一實施例中，初始廢水105之導電度介於5,000μS/cm至10,000μS/cm之間。
電透析(electrodialysis，ED)處理技術利用不同特性的薄膜對水中的離子作分離選擇，水中離子的移動則是靠正負直流電來當吸引的驅動力。倒極式電透析(electrodialysis reversal，EDR)進一步改良電透析處理技術，利用直流電正負極和內部導流的切換來延長薄膜使用壽命。第2圖為電透析設備的示意圖。電透析(ED)及倒極式電透析(EDR)的設計視處理需求及原液水質而定，主要構成包括膜架10(membrane stacks)、陽離子交換膜C、陰離子交換膜A、及於膜架10二端的電極室分別設置陽極及陰極。電極液14流入電極室(如第2圖中的陰極側)後，經外管流至另一側之電極室(如第2圖中的陽極側)。陽離子和陰離子交換膜將膜架內部分隔成淡水室11及濃水室12。在每一室的膜架框的上緣、下緣開設水液流通的通路孔(未圖示)，通路孔在膜架10裝配、重疊時彼此形成液路，初始廢水105經由此設計，使得淡水(dilute water)107與濃水 (concentrate)109分別流經淡水室11及濃水室12而不相混。藉由迴管(未圖示)可讓處理後之濃水109再次進入濃水室12提濃。各室間設間隔物，使液室保持一定間隙，有助於液流混合。電透析用於脫鹽原理則是利用陽離子只能穿透陽離子交換膜，而陰離子只穿透陰離子交換膜的特性，在外加直流電場的作用下，水中的陰離子移向陽極、陽離子移向陰極，最後得到淡水107及濃水109，達到淡化除鹽的目的。上述電透析設備可參考美國專利US3063924。
倒極式電透析單元103可處理初始廢水105以形成淡水107與濃水109。處理後之淡水107可經由連接至倒極式電透析單元103之出水端111排放出去。在一實施例中，排放出去的淡水107可用於工廠端的冷卻水。在另一實施例中，可進一步純化排放出去的淡水107，純化方法可為逆滲透(RO)、奈米過濾(NF)、或上述之組合。在一實施例中，淡水107之導電度介於500μS/cm至1,000μS/cm之間，而濃水109之導電度介於15,000μS/cm至20,000μS/cm之間。若淡水107之導電度過高，則無法達到排放或再利用的標準。
上述廢水處理系統100亦包括薄膜蒸餾單元113連接至倒極式電透析單元103，以接收並處理濃水109，形成淡水117與濃水119。薄膜蒸餾單元113的基本原理如第3圖所示，利用疏水性多孔有機膜蒸餾法，其常用薄膜30包括PP、PTFE、PVDF、或類似物。由於表面張力的作用，薄膜30左側溫度較高的濃水109無法進入薄膜30的孔洞中，只有蒸汽32可以透過薄膜30的孔洞，而凝結在有低溫液體流動的薄膜30右側，以形 成淡水117。經上述薄膜蒸餾單元113處理後，薄膜30左側的濃水109的濃度提高，成為濃水119。第3圖所示之薄膜蒸餾單元113即所謂的直接接觸式(DCMD)。在其他實施例中，薄膜蒸餾單元113可為空氣間隙式(AGMD)、氣體掃掠式(SGMD)、或真空式(VMD)。
處理後之淡水117可經由連接至薄膜蒸餾單元113之出水端121排放出去。在一實施例中，排放出去的淡水117可用於工廠端的冷卻水。在另一實施例中，可進一步純化排放出去的淡水117，純化方法可為逆滲透(RO)、奈米過濾(NF)、或上述之組合。在一實施例中，淡水117之導電度介於500μS/cm至2,000μS/cm之間，而濃水119之導電度介於30,000μS/cm至80,000μS/cm之間。若淡水117之導電度過高，則無法達到排放或再利用的標準。
在一實施例中，廢水處理系統100包括乾燥單元123連接至薄膜蒸餾單元113，以接收並乾燥濃水119形成固形物。乾燥單元123可為結晶器、離心器、或噴霧器。由於濃水119之含鹽量高(20%)，因此乾燥單元123不需為大體積的乾燥設備如蒸發罐。
在本發明另一實施例中，廢水處理系統100包括迴水管125連接薄膜蒸餾單元113與進水端101，將濃水119加入初始廢水105以進行再次純化。
倒極式電透析單元103的成本較低，但其缺點為無法處理高導電度的濃水。薄膜蒸餾單元113能處理各種導電度的濃水，但若直接處理低導電度的廢水則會提高廢水處理的成 本。以100噸/天的處理水量為例，本發明實施例中以倒極式電透析單元103搭配薄膜蒸餾單元113與單獨使用薄膜蒸餾單元113相較具有優勢，如第1表之比較：
為了讓本發明之上述和其他目的、特徵、和優點能更明顯易懂，下文特舉數實施例配合所附圖示，作詳細說明如下：
實施例
在下述實施例中，倒極式電透析單元請參考美國專利US3063924。薄膜蒸餾單元所用之薄膜為MILLIPORE FLUOROPORETM MEMBRANE FILTERS PTFE 0.45μm，其處理後之淡水(如第3圖之淡水117)溫度為30℃，而處理前之濃水(如第3圖之濃水109)溫度為70℃。
實施例1
取光電廠之初始廢水進行EDR處理，形成EDR濃縮液(導電度約15,000μS/cm)。將上述EDR濃縮液導入薄膜蒸餾單元，操作55小時後，滲透通量由約27LMH下降至約10LMH，薄膜經去離子水清洗後，滲透通量回復至約25LMH。操作200小時 後，高溫濃水端導電度由約15,000μS/cm上升至74,300μS/cm，而產水端之導電度約1,932μS/cm。
比較例1
取光電廠之初始廢水進行EDR處理，形成EDR濃縮液(導電度約15,000μS/cm)。將上述EDR濃縮液導入逆滲透單元，逆滲透薄膜為DOW FILMTECTM Polyamide Thin-Film Composite Membranes，濃水流量為400mL/分鐘，且操作壓力為5.1Kg/m2 。操作13小時後，滲透通量由約5.4LMH下降至約0.4LMH，濃水端導電度由約15,000μS/cm上升至19,600μS/cm，且產水端導電度約9,760μS/cm。
由實施例1與比較例1之比較可知，先EDR再MD的作法優於先EDR再RO的作法。首先，MD處理55小時後，其通量遠大於RO處理13小時後的通量。再者，RO在處理13小時後的產水端之淡水導電度(9,760μS/cm)遠高於MD處理200小時後的產水端之淡水導電度(1,932μS/cm)。
雖然本發明已以數個較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作任意之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
100‧‧‧廢水處理系統
101‧‧‧進水端
103‧‧‧倒極式電透析單元
105‧‧‧初始廢水
107、117‧‧‧淡水
109、119‧‧‧濃水
111、121‧‧‧出水端
113‧‧‧薄膜蒸餾單元
123‧‧‧乾燥單元
125‧‧‧迴管

Claims (11)

  1. 一種廢水處理系統，包括：一進水端；一倒極式電透析單元，連接至該進水端以接收一初始廢水，並處理該初始廢水以形成一第一淡水與一第一濃水；一第一出水端，連接至該倒極式電透析單元以排放該第一淡水；一薄膜蒸餾單元，連接至該倒極式電透析單元以接收該第一濃水，並處理該第一濃水以形成一第二淡水與一第二濃水；以及一第二出水端，連接至該薄膜蒸餾單元以排放該第二淡水。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之廢水處理系統，其中該初始廢水之鈣離子濃度與鎂離子濃度皆小於100mg/L，且該初始廢水之導電度介於5,000μS/cm至10,000μS/cm之間。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之廢水處理系統，其中該第一淡水的導電度介於500μS/cm至1,000μS/cm之間，而第一濃水的導電度介於15,000μS/cm至20,000μS/cm之間。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之廢水處理系統，其中該第二淡水的導電度介於500μS/cm至2,000μS/cm之間，而第二濃水的導電度介於30,000μS/cm至80,000μS/cm之間。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之廢水處理系統，更包括一乾燥單元連接至該薄膜蒸餾單元，以乾燥該第二濃水形成固形物。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之廢水處理系統，更包括一迴水管連接該薄膜蒸餾單元與該進水端，以混合該初始廢水與該第二濃水。
  7. 一種廢水處理方法，包括：提供一初始廢水；以一倒極式電透析單元處理該初始廢水，以形成一第一淡水與一第一濃水；以及以一薄膜蒸餾單元處理該第一濃水，以形成一第二淡水與一第二濃水。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之廢水處理方法，其中該第一淡水的導電度介於500μS/cm至1,000μS/cm之間，而第一濃水的導電度介於15,000μS/cm至20,000μS/cm之間。
  9. 如申請專利範圍第7項所述之廢水處理方法，其中該第二淡水的導電度介於500μS/cm至2,000μS/cm之間，而第二濃水的導電度介於30,000μS/cm至80,000μS/cm之間。
  10. 如申請專利範圍第7項所述之廢水處理方法，更包括以一乾燥單元處理該第二濃水以形成固形物。
  11. 如申請專利範圍第7項所述之廢水處理方法，更包括將該第二濃水加入該初始廢水。
TW102143990A 2013-12-02 2013-12-02 廢水處理系統與廢水處理方法 TWI487671B (zh)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
TW102143990A TWI487671B (zh) 2013-12-02 2013-12-02 廢水處理系統與廢水處理方法
CN201410401889.4A CN104671569A (zh) 2013-12-02 2014-08-14 废水处理***与废水处理方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
TW102143990A TWI487671B (zh) 2013-12-02 2013-12-02 廢水處理系統與廢水處理方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TWI487671B true TWI487671B (zh) 2015-06-11
TW201522239A TW201522239A (zh) 2015-06-16

Family

ID=53307231

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW102143990A TWI487671B (zh) 2013-12-02 2013-12-02 廢水處理系統與廢水處理方法

Country Status (2)

Country Link
CN (1) CN104671569A (zh)
TW (1) TWI487671B (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106007110A (zh) * 2016-06-17 2016-10-12 浙江奇彩环境科技股份有限公司 一种低盐废水资源化处理回收方法

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW200825026A (en) * 2006-09-20 2008-06-16 Siemens Water Tech Corp Method and apparatus for desalination

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100336737C (zh) * 2005-11-18 2007-09-12 哈尔滨工业大学 一种采用电渗析去除水中氨氮的方法
CN101475275B (zh) * 2008-01-04 2011-04-20 财团法人工业技术研究院 水回收处理***及水回收处理方法
JP5303750B2 (ja) * 2010-07-12 2013-10-02 株式会社アストム 無機酸の回収方法および回収装置
CN102351352B (zh) * 2011-07-04 2014-05-07 昆明理工大学 一种电渗析-高效蒸发处理矿冶废水膜过滤浓缩液的方法
CN102642963B (zh) * 2012-04-16 2014-01-01 武汉理工大学 一种石煤提钒含盐废水的综合处理方法

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW200825026A (en) * 2006-09-20 2008-06-16 Siemens Water Tech Corp Method and apparatus for desalination

Also Published As

Publication number Publication date
TW201522239A (zh) 2015-06-16
CN104671569A (zh) 2015-06-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104445788B (zh) 高含盐废水处理回用零排放集成工艺
JP5941629B2 (ja) 水浄化システム及び水浄化方法
CA2893708C (en) Removal of ammonia from ammonia-containing water using an electrodialysis process
JP2009095821A (ja) 塩水の処理方法
US20170326499A1 (en) Hybrid FO-EED System for High Salinity Water Treatment
CN106315935B (zh) 水质淡化装置及利用该装置淡化水质的方法
CN103288252B (zh) 一种高产水率的废水脱盐工艺及装置
CN103102031B (zh) 一种低压海水淡化装置
US10508049B2 (en) System for regenerating sodium hydroxide and sulfuric acid from waste water stream containing sodium and sulfate ions
JP2018001110A (ja) ブラインの処理方法、塩水の淡水化処理方法、ブラインの処理システム、および、塩水の淡水化処理システム
JP2015029931A (ja) 淡水化装置及び淡水化方法、並びに淡水の製造方法、淡水、塩及び有価物の併産方法
CN109052796A (zh) 一种高盐高cod废水处理零排放工艺及装置
CN113651468A (zh) 一种海水资源化处理工艺
CN105198141A (zh) 一种高温高盐废水的零排放方法
CN105198142B (zh) 一种高盐废水的零排放方法
CN103449570B (zh) 利用渗透能回用非洁净水源的方法和***
Gao Membrane separation technology for wastewater treatment and its study progress and development trend
KR102042043B1 (ko) 유기산 염을 이용한 정삼투용 유도 용액 및 이의 용도
CN104909503B (zh) 一种集成膜过程海水淡化方法
JP2023549031A (ja) 海洋水からｃｏ２を回収するための電気透析装置および電気透析システム
TWI487671B (zh) 廢水處理系統與廢水處理方法
CN106673144B (zh) 一种具有低脱盐率和高有机物截留率的电纳滤装置
CN105060596A (zh) 膜法及降膜蒸发零排放含盐废水处理方法及其装置
CN114684992B (zh) 废水处理***与方法
TW201348144A (zh) 脫鹽系統及方法