含盐废水的资源化耦合集成系统和资源化方法技术方案

本发明专利技术涉及含盐废水的资源化耦合集成系统和资源化方法。所述系统包括预处理模块、反渗透浓缩模块、膜蒸馏浓缩模块及双极膜电渗析模块；所述预处理模块包括至少一级纳滤单元；所述反渗透浓缩模块包括多级反渗透浓缩单元；所述膜蒸馏浓缩模块包括多级膜蒸馏浓缩单元；所述双极膜电渗析模块包括多级双极膜电渗析单元；所述反渗透浓缩单元位于所述纳滤单元和/或所述双极膜电渗析单元的下游；所述膜蒸馏浓缩单元位于所述反渗透浓缩单元和/或所述双极膜电渗析单元的下游。所述系统和方法为低含盐废水的资源化和零排放提供了高效低耗的途径，分盐效率高，浓缩酸碱的浓度高，降低了运行成本，具有较高的经济价值。

Integrated system and method of salt wastewater recycling

The invention relates to a recycling coupling integrated system and a recycling method of a salt containing wastewater. The system comprises a pretreatment module, a reverse osmosis concentration module, a membrane distillation concentration module and a bipolar membrane electrodialysis module; the pretreatment module comprises at least one nanofiltration unit; the reverse osmosis concentration module comprises a multilevel reverse osmosis concentration unit; the membrane distillation concentration module comprises a multilevel membrane distillation concentration unit; the bipolar membrane electrodialysis module comprises a multilevel bipolar membrane electrodialysis module The reverse osmosis concentration unit is located downstream of the nanofiltration unit and / or the bipolar membrane electrodialysis unit, and the membrane distillation concentration unit is located downstream of the reverse osmosis concentration unit and / or the bipolar membrane electrodialysis unit. The system and method provide an efficient and low consumption way for the resource utilization and zero discharge of low salt containing wastewater, with high salt separation efficiency, high concentration of concentrated acid and alkali, low operation cost and high economic value.

【技术实现步骤摘要】
含盐废水的资源化耦合集成系统和资源化方法
本专利技术涉及废水处理、资源化领域，具体而言，涉及含盐废水的资源化耦合集成系统和资源化方法。
技术介绍
在诸多工业生产活动中，均会产生大量浓度低于4％的单盐或混盐废水，比如氯化钠、硫酸钠、硫酸锂等。目前，处理这类含盐废水的一般方法大多为浓缩分盐或混盐结晶，获得的结晶盐除了硫酸锂外，其他盐的经济价值都偏低，甚至作为固体危废处理。上述处理过程虽然能够做到液体零排放处理，但所得的混盐或单盐结晶利用价值很低，无法降低零排放成本。双极膜电渗析能够利用盐溶液制备酸和碱，提高盐的利用价值，但如果进水盐浓度低，耗电量会增大；产生的酸碱浓度也低于8％，需要进一步浓缩提高产品价值。现有的浓缩技术，比如多效蒸发和MVR都有腐蚀和能耗高的问题。因此，提供适合低含盐量废水的高效低耗、单价盐与多价盐有效分离的资源化系统和方法，十分具有现实意义和经济效益。有鉴于此，特提出本专利技术。
技术实现思路
本专利技术的第一目的在于提供含盐废水的资源化耦合集成系统，所述系统基于纳滤、反渗透、膜蒸馏与双极膜电渗析的优化集成，为低含盐废水的资源化提供了高效、低成本的途径，具有较高的经济价值。本专利技术的第二目的在于提供含盐废水的资源化方法，所述方法高效低耗，分盐效率高，浓缩酸碱的浓度高，最大限度提高了整体盐水资源化，降低了运行成本。为了实现本专利技术的上述目的，特采用以下技术方案：含盐废水的资源化耦合集成系统，其包括预处理模块、反渗透浓缩模块、膜蒸馏浓缩模块及双极膜电渗析模块；所述预处理模块包括至少一级纳滤单元；所述反渗透浓缩模块包括至少一级反渗透浓缩单元；所述膜蒸馏浓缩模块包括至少一级膜蒸馏浓缩单元；所述双极膜电渗析模块包括至少一级双极膜电渗析单元；所述反渗透浓缩单元位于所述纳滤单元和/或所述双极膜电渗析单元的下游；所述膜蒸馏浓缩单元位于所述反渗透浓缩单元和/或所述双极膜电渗析单元的下游。可选地，所述纳滤单元包括进液口、纳滤膜组件、单价盐出液口和多价盐出液口。可选地，所述纳滤膜组件的膜材料选自聚酰胺复合材料、聚亚酰胺复合材料中的至少一种。可选地，所述纳滤膜组件的膜材料为聚酰胺复合材料。可选地，所述纳滤膜组件的操作压力为0.5MPa～2MPa。可选地，所述纳滤单元包括第一纳滤单元和第二纳滤单元，在所述第一纳滤单元和所述第二纳滤单元之间设置单价盐水平衡罐和多价盐水平衡罐。可选地，所述第一纳滤单元的进液口通过输送泵与外部的含盐废水储罐相连；所述第一纳滤单元的单价盐出液口与单价盐水平衡罐相连；所述第一纳滤单元的多价盐出液口与多价盐水平衡罐相连；所述第二纳滤单元的进液口与所述第一纳滤单元的多价盐水平衡罐相连；所述第二纳滤单元的单价盐出液口与单价盐水平衡罐相连；所述第二纳滤单元的多价盐出液口与多价盐水平衡罐相连。本专利技术中，纳滤单元主要实现分盐、除杂盐等目的。可选地，所述反渗透浓缩单元包括进液口、反渗透膜组件、能量回收器、浓水口和产水口。可选地，所述反渗透膜组件选自卷式或碟盘式。可选地，所述反渗透膜组件的操作压力为2MPa～10MPa。可选地，在所述第一纳滤单元和/或所述第二纳滤单元的下游设置第一反渗透浓缩单元。可选地，所述第一反渗透浓缩单元包括海水淡化反渗透膜设备。可选地，所述第一反渗透浓缩单元的进液口与所述多价盐水平衡罐相连；所述第一反渗透浓缩单元的浓水口与浓水平衡罐相连；所述第一反渗透浓缩单元的产水口与所述第一纳滤单元和第二纳滤单元之间的多价盐水平衡罐相连。所述能量回收器用于回收所述反渗透浓缩单元浓水所带的能量。所述第一反渗透浓缩单元的主要作用在于，实现低盐含量的淡盐水的预浓缩或初步浓缩。所述第一反渗透浓缩单元可以独立地设置多个，设置方式可以选择互相串联和/或并联。可选地，所述膜蒸馏浓缩单元包括多效膜蒸馏设备；所述多效膜蒸馏设备包括进液口、换热器、膜蒸馏组件、浓水口及产水口。可选地，所述膜蒸馏组件选自板式、卷式、中空纤维式或耦合式。可选地，所述膜蒸馏浓缩单元的操作温度为40℃～100℃，优选操作温度为60℃～80℃；经过所述膜蒸馏浓缩单元浓缩获得的浓水的浓度大于15wt.％，产水TDS小于40ppm。所述膜蒸馏浓缩单元工作时，可以采用70～150℃的余热或低品热源加热，如低品蒸汽、空压机、冷冻机等设备运行产生的余热、烟气废热、冷却水等工艺废热，或与太阳能设备耦合进行加热，外部热源通过换热器与设备相接。可选地，所述多效膜蒸馏设备的膜蒸馏过程为气隙膜蒸馏和/或真空多效膜蒸馏，优选气隙真空多效膜蒸馏。可选地，所述多效膜蒸馏设备的膜材料选自疏水性材料。可选地，所述疏水性材料选自聚丙烯、聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯或它们各自的改性材料或共混合金材料中的至少一种。可选地，在所述第一反渗透浓缩单元的下游设置第一膜蒸馏浓缩单元；所述第一膜蒸馏浓缩单元的进液口和浓水口均与所述浓水平衡罐相连；所述多效膜蒸馏设备的产水口与产水平衡罐相连。所述第一膜蒸馏浓缩单元可以独立地设置多个，设置方式可以选择互相串联和/或并联。所述第一膜蒸馏浓缩单元的主要作用在于，对经过第一反渗透浓缩单元初步浓缩得到的浓缩盐水进行进一步浓缩，将盐水浓度浓缩至15％以上，将产水TDS降至40ppm以下。可选地，当设置多级所述双极膜电渗析单元时，多级所述双极膜电渗析单元之间串联和/或并联。可选地，所述双极膜电渗析单元包括双极膜电渗析装置；所述双极膜电渗析装置包括进液口、电渗析膜堆、碱液出口、酸液出口、盐水出口。可选地，所述电渗析膜堆包括双极膜、阴离子交换膜及阳离子交换膜。可选地，所述双极膜、所述阴离子交换膜及所述阳离子交换膜均为均相膜。可选地，所述双极膜电渗析装置的进液口与所述浓水平衡罐相连；所述双极膜电渗析装置的酸液出口与酸液平衡罐相连；所述双极膜电渗析装置的碱液出口与碱液平衡罐相连；所述双极膜电渗析装置的盐水出口与盐水平衡罐相连。可选地，所述双极膜电渗析单元的直流电场的操作电流密度为100A/m2～1000A/m2。所述双极膜电渗析单元的作用主要在于，在上游的浓缩液的基础上，实现酸、碱的制备、分离与收集，上游盐水制酸碱后的浓度降至2％以下，所排出的出水中酸、碱的浓度最高可达8％。可选地，在所述双极膜电渗析单元的下游设置第二膜蒸馏浓缩单元；所述第二膜蒸馏浓缩单元的进液口与所述酸液平衡罐或所述碱液平衡罐相连相连；所述第二膜蒸馏浓缩单元的浓水口与外部酸液收集罐或碱液收集罐相连；所述第二膜蒸馏浓缩单元的产水口与外部产水收集罐相连。所述第二膜蒸馏浓缩单元可以独立地设置多个，设置方式可以选择互相串联和/或并联。所述第二膜蒸馏浓缩单元的主要作用在于，进一步将上游制备、分离、收集到的酸、碱进行浓缩，使得浓缩酸浓度大于15％，不挥发酸可达40％；浓缩碱浓度可达40％；产本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.含盐废水的资源化耦合集成系统，其特征在于，所述系统包括预处理模块、反渗透浓缩模块、膜蒸馏浓缩模块及双极膜电渗析模块；/n所述预处理模块包括至少一级纳滤单元；/n所述反渗透浓缩模块包括至少一级反渗透浓缩单元；所述膜蒸馏浓缩模块包括至少一级膜蒸馏浓缩单元；所述双极膜电渗析模块包括至少一级双极膜电渗析单元；/n所述反渗透浓缩单元位于所述纳滤单元和/或所述双极膜电渗析单元的下游；/n所述膜蒸馏浓缩单元位于所述反渗透浓缩单元和/或所述双极膜电渗析单元的下游。/n

【技术特征摘要】
1.含盐废水的资源化耦合集成系统，其特征在于，所述系统包括预处理模块、反渗透浓缩模块、膜蒸馏浓缩模块及双极膜电渗析模块；
所述预处理模块包括至少一级纳滤单元；
所述反渗透浓缩模块包括至少一级反渗透浓缩单元；所述膜蒸馏浓缩模块包括至少一级膜蒸馏浓缩单元；所述双极膜电渗析模块包括至少一级双极膜电渗析单元；
所述反渗透浓缩单元位于所述纳滤单元和/或所述双极膜电渗析单元的下游；
所述膜蒸馏浓缩单元位于所述反渗透浓缩单元和/或所述双极膜电渗析单元的下游。


2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述纳滤单元包括进液口、纳滤膜组件、单价盐出液口和多价盐出液口；
优选地，所述纳滤膜组件的膜材料选自聚酰胺复合材料、聚亚酰胺复合材料中的至少一种，更优选聚酰胺复合材料。


3.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于，所述纳滤单元包括第一纳滤单元和第二纳滤单元，在所述第一纳滤单元和所述第二纳滤单元之间设置单价盐水平衡罐和多价盐水平衡罐；
优选地，所述第一纳滤单元的进液口通过输送泵与外部的含盐废水储罐相连；所述第一纳滤单元的单价盐出液口与单价盐水平衡罐相连；所述第一纳滤单元的多价盐出液口与多价盐水平衡罐相连；
所述第二纳滤单元的进液口与所述多价盐水平衡罐相连；所述第二纳滤单元的单价盐出液口与单价盐水平衡罐相连；所述第二纳滤单元的多价盐出液口与多价盐水平衡罐相连。


4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述反渗透浓缩单元包括进液口、反渗透膜组件、能量回收器、浓水口和产水口；
优选地，所述反渗透膜组件选自卷式或碟盘式；
优选地，在所述第一纳滤单元和/或所述第二纳滤单元的下游设置第一反渗透浓缩单元；
所述第一反渗透浓缩单元的进液口与所述单价盐水平衡罐和/或所述多价盐水平衡罐相连；所述第一反渗透浓缩单元的浓水口与浓水平衡罐相连；所述第一反渗透浓缩单元的产水口与所述第一纳滤单元和第二纳滤单元之间的多价盐水平衡罐相连。


5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述膜蒸馏浓缩单元包括多效膜蒸馏设备；所述多效膜蒸馏设备包括进液口、换热器、膜蒸馏组件、浓水口及产水口；
优选地，所述膜蒸馏组件选自板式、卷式、中空纤维式或耦合式；
优选地，所述多效膜蒸馏设备的膜蒸馏过程为气隙膜蒸馏和/或真空多效膜蒸馏，优选气隙真空多效膜蒸馏；
优选地，所述多效膜蒸馏设备的膜材料选自疏水性...

【专利技术属性】
技术研发人员：高永钢，史志伟，李心仪，
申请(专利权)人：北京中科瑞升资源环境技术有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11