一种多元重金属含盐废水的综合脱盐及纯水回收方法及系统技术方案

本发明专利技术属于工业废水回收技术领域，提供了一种多元重金属含盐废水的综合脱盐及纯水回收方法及系统，使用超滤、微滤、纳滤和膜蒸馏等多级膜过程将多元重金属含盐废水分盐、脱水、提浓，当废水中的重金属盐分达到饱和或过饱和状态后，通过冷却结晶使浓水中的盐分逐步析出，实现不同种类金属盐的选择性回收。在整个工艺流程中没有污染物排放，实现了废水的零排放，降低了处理复合重金属含盐废水所产生的环境压力和经济成本。操作流程既可以为连续操作也可以是间歇操作。

【技术实现步骤摘要】
一种多元重金属含盐废水的综合脱盐及纯水回收方法及系统
本专利技术属于工业废水回收
，涉及一种多元重金属含盐废水的综合脱盐及纯水回收方法及系统，特别涉及采矿、矿物加工生产过程中产生的多元重金属含盐废水的综合分离、脱盐回收方法及系统。
技术介绍
在采矿和矿物加工生产过程中，常常使用煅烧、酸洗等方法提取矿物中的目标组分。由于矿物本身成分的复杂性，副产的废水中含有多种难以处理的无机盐、重金属离子，直接排放环境污染大，也是对水资源的极大浪费。为有效地节约生产成本，达到国家对绿色环保的要求，对该多元重金属含盐废水进行有效的处理并回收其中的高价值盐分就变得尤为重要。目前，冶金工业重金属废水主要有以下几种处理方法：物理处理法、化学沉淀法和电化学处理法。物理处理法通常指采用多孔物质如活性炭和分子筛与废水混合，使废水中的污染物附着在微孔物质表面来达到净水目的，如专利CN102974305A，这种方法往往适用于高分子有机物或絮状物，但是无法有效去除分子量较小的无机盐等物质。化学沉淀法采用向废水中添加沉淀剂的方法，通过化学反应将重金属离子以沉淀的形式从废水中脱除，如专利CN103332810A，过滤后重金属盐富集在滤饼中，滤液回用到酸洗工段或直接蒸馏处理。而滤液中呈饱和或近饱和状态的盐分极易在其流经的管路中结垢；同时，该过程产生的滤饼处理成本较高，使得该过程的效率和经济性较差。电化学处理法是将污水引入电化学反应器内，通过外加电极引发电极反应，从而达到降解、分离污染物的目的。如专利CN110357338A，电化学法的处理效率高，工艺流程简单，处理量大，但是较高的操作成本和固定成本限制了这种方法的应用。近年来，随着我国对采矿和矿物加工等重污染行业的环保要求越来越严格，采用传统手段处理重金属废水对企业和社会造成的经济和环境压力也愈发严重。一些企业开始采取综合废水再生技术：将重金属废水初步过滤后送入反渗透(RO)装置，可以得到符合回用标准的纯水和高浓盐水，并且可进一步经结晶或蒸馏等过程回收浓盐水中盐分。但是，由于RO膜表面附近的浓差极化严重，为了避免结垢引发的膜污染现象，RO所产浓水浓度不能过高，所以用直接蒸馏的方式进一步处理浓液会产生极高的能耗。总之，过高的操作条件要求和能耗限制了这种技术的发展。随着膜技术的进一步发展，膜蒸馏技术作为一种与反渗透、超滤、纳滤等膜过程原理不同的水处理技术逐渐发展起来。其特点在于驱动力由传统膜过程的渗透压差变为了蒸气压差驱动，并且分离效果不依赖分子大小而是取决于原料液溶质的挥发性。这就使膜蒸馏过程具有操作成本较低以及可处理溶液浓度较高的优点。目前已有专利报道使用膜蒸馏技术来处理重金属或含盐废水，如CN102260006A、CN109942129A和CN110627284A，这些技术通过膜蒸馏的方式成功从重金属废液中高效回收纯水，但是仅仅靠膜蒸馏技术并不能充分降低能耗，也无法实现高价值盐分的回收利用。因此，为了突破现有重金属含盐废水处理技术与现有膜蒸馏技术的关键瓶颈，本专利提出了一种能够有效处理矿物加工过程中常见的重金属废水的膜调控分盐-膜蒸馏-冷却结晶耦合方法和系统，可以在浓缩回收重金属废液的同时得到较为纯净的回用水和特定高价值的无机盐晶体，实现重金属废水处理、产水和产盐的同步完成，工业废水零排放，提高重金属含盐废水的处理效率和综合利用价值。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种多元重金属含盐废水的综合分离、脱盐回收方法及系统，用于处理冶金行业的多元重金属废水，实现水和高价值盐分的资源化利用。本专利技术的技术方案：一种多元重金属含盐废水的综合脱盐及纯水回收系统，包括第一离心泵1、第二离心泵5、第三离心泵8、第四离心泵10、第五离心泵16、第六离心泵25、第一阀门2、第二阀门4、第三阀门11、第四阀门19、微滤和超滤集成膜组件3、纳滤膜组件12、第一膜蒸馏组件14、第二膜蒸馏组件23、原料液储罐6、中和罐7、渗透液储罐21、保安过滤器9、第一换热器13、第二换热器20、冷凝器22、真空泵18、第一结晶器15、第二结晶器17、第三结晶器24和第四结晶器26；所述的第一离心泵1、第一阀门2和微滤和超滤集成膜组件3依次连接，重金属废水来水从第一离心泵1引入；微滤和超滤集成膜组件3的浓水输出端连接沉降池，微滤和超滤集成膜组件3的淡水输出端连接原料液储罐6，原料液储罐6的输入端连接有通入稀酸的管路，原料液储罐6的第一个输出端依次连接第二离心泵5、第二阀门4和微滤和超滤集成膜组件3，原料液储罐6的第二个输出端依次连接保安过滤器9、第四离心泵10、第三阀门11和纳滤膜组件12，纳滤膜组件12的淡水输出端依次连接第一换热器13和第一膜蒸馏组件14，纳滤膜组件12的浓水输出端依次连接第二换热器20和第二膜蒸馏组件23，第一膜蒸馏组件14的渗透侧输出端和第二膜蒸馏组件23的渗透侧输出端合并后依次连接冷凝器22、渗透液储罐21、第四阀门19和真空泵18；第一膜蒸馏组件14的浓水输出端依次连接第一结晶器15、第五离心泵16和第二结晶器17；第二膜蒸馏组件23的浓水输出端依次连接第三结晶器24、第六离心泵25和第四结晶器26；第二结晶器17的输出端和第四结晶器26的输出端合并后依次连接第三离心泵8和中和罐7，中和罐7的输入端连接有可通入强碱的管路，中和罐7的输出端连接原料液储罐6。所述微滤和超滤集成膜组件3包括依次连接的微滤膜组件和超滤膜组件。所述微滤和超滤集成膜组件3的淡水输出端与所述原料液储罐6之间连接有阀门以及泵，所述原料液储罐6与所述保安过滤器9之间连接有阀门，所述原料液储罐6的稀酸进料管道上设有阀门，所述第一膜蒸馏组件14和所述第一结晶器15之间连接有阀门，所述第二膜蒸馏组件23和所述第三结晶器24之间连接有阀门，所述第五离心泵16和所述第二结晶器17之间连接有阀门，所述第六离心泵25和第四结晶器26之间连接有阀门，所述中和罐7和所述原料液储罐6之间连接有泵及阀门，所述中和罐7的强碱进料管道上设有阀门。所述纳滤膜组件12的浓水输出端和所述第一换热器13之间可依次连接第一膜蒸馏浓水暂存罐、离心泵和阀门，所述纳滤膜组件12的淡水输出端和所述第二换热器20之间可依次连接膜蒸馏浓水暂存罐、离心泵和阀门，第一膜蒸馏组件14的浓水输出端可依次连接阀门和第一膜蒸馏浓水暂存罐，第二膜蒸馏组件23的浓水输出端可依次连接阀门和第二膜蒸馏浓水暂存罐。一种多元重金属含盐废水的综合脱盐及纯水回收方法，步骤如下：1首先打开第一阀门2，由第一离心泵1对重金属废水进行第一次升压并输送至微滤和超滤集成膜组件3进行初步过滤；废水中的微生物、大分子有机物和絮状物被微滤膜和超滤膜阻拦后送至沉降池沉降处理，小分子无机盐、金属离子和质子会通过微滤和超滤集成膜组件3到达原料液储罐6；同时，随着操作的进行，当微滤和超滤集成膜组件3的膜通量明显下降时应打开第二离心泵5和第二阀门4，使用储存在原料液储罐6中的溶液反洗滤膜；由于超滤膜对溶液pH值的要求，原料液需预留加酸管路，以备调酸；本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多元重金属含盐废水的综合脱盐及纯水回收系统，其特征在于，该多元重金属含盐废水的综合脱盐及纯水回收系统包括第一离心泵(1)、第二离心泵(5)、第三离心泵(8)、第四离心泵(10)、第五离心泵(16)、第六离心泵(25)、第一阀门(2)、第二阀门(4)、第三阀门(11)、第四阀门(19)、微滤和超滤集成膜组件(3)、纳滤膜组件(12)、第一膜蒸馏组件(14)、第二膜蒸馏组件(23)、原料液储罐(6)、中和罐(7)、渗透液储罐(21)、保安过滤器(9)、第一换热器(13)、第二换热器(20)、冷凝器(22)、真空泵(18)、第一结晶器(15)、第二结晶器(17)、第三结晶器(24)和第四结晶器(26)；所述的第一离心泵(1)、第一阀门(2)和微滤和超滤集成膜组件(3)依次连接，重金属废水来水从第一离心泵(1)引入；微滤和超滤集成膜组件(3)的浓水输出端连接沉降池，微滤和超滤集成膜组件(3)的淡水输出端连接原料液储罐(6)，原料液储罐(6)的输入端连接有通入稀酸的管路，原料液储罐(6)的第一个输出端依次连接第二离心泵(5)、第二阀门(4)和微滤和超滤集成膜组件(3)，原料液储罐(6)的第二个输出端依次连接保安过滤器(9)、第四离心泵(10)、第三阀门(11)和纳滤膜组件(12)，纳滤膜组件(12)的淡水输出端依次连接第一换热器(13)和第一膜蒸馏组件(14)，纳滤膜组件(12)的浓水输出端依次连接第二换热器(20)和第二膜蒸馏组件(23)，第一膜蒸馏组件(14)的渗透侧输出端和第二膜蒸馏组件(23)的渗透侧输出端合并后依次连接冷凝器(22)、渗透液储罐(21)、第四阀门(19)和真空泵(18)；第一膜蒸馏组件(14)的浓水输出端依次连接第一结晶器(15)、第五离心泵(16)和第二结晶器(17)；第二膜蒸馏组件(23)的浓水输出端依次连接第三结晶器(24)、第六离心泵(25)和第四结晶器(26)；第二结晶器(17)的输出端和第四结晶器(26)的输出端合并后依次连接第三离心泵(8)和中和罐(7)，中和罐(7)的输入端连接有可通入强碱的管路，中和罐(7)的输出端连接原料液储罐(6)。/n...

【技术特征摘要】
1.一种多元重金属含盐废水的综合脱盐及纯水回收系统，其特征在于，该多元重金属含盐废水的综合脱盐及纯水回收系统包括第一离心泵(1)、第二离心泵(5)、第三离心泵(8)、第四离心泵(10)、第五离心泵(16)、第六离心泵(25)、第一阀门(2)、第二阀门(4)、第三阀门(11)、第四阀门(19)、微滤和超滤集成膜组件(3)、纳滤膜组件(12)、第一膜蒸馏组件(14)、第二膜蒸馏组件(23)、原料液储罐(6)、中和罐(7)、渗透液储罐(21)、保安过滤器(9)、第一换热器(13)、第二换热器(20)、冷凝器(22)、真空泵(18)、第一结晶器(15)、第二结晶器(17)、第三结晶器(24)和第四结晶器(26)；所述的第一离心泵(1)、第一阀门(2)和微滤和超滤集成膜组件(3)依次连接，重金属废水来水从第一离心泵(1)引入；微滤和超滤集成膜组件(3)的浓水输出端连接沉降池，微滤和超滤集成膜组件(3)的淡水输出端连接原料液储罐(6)，原料液储罐(6)的输入端连接有通入稀酸的管路，原料液储罐(6)的第一个输出端依次连接第二离心泵(5)、第二阀门(4)和微滤和超滤集成膜组件(3)，原料液储罐(6)的第二个输出端依次连接保安过滤器(9)、第四离心泵(10)、第三阀门(11)和纳滤膜组件(12)，纳滤膜组件(12)的淡水输出端依次连接第一换热器(13)和第一膜蒸馏组件(14)，纳滤膜组件(12)的浓水输出端依次连接第二换热器(20)和第二膜蒸馏组件(23)，第一膜蒸馏组件(14)的渗透侧输出端和第二膜蒸馏组件(23)的渗透侧输出端合并后依次连接冷凝器(22)、渗透液储罐(21)、第四阀门(19)和真空泵(18)；第一膜蒸馏组件(14)的浓水输出端依次连接第一结晶器(15)、第五离心泵(16)和第二结晶器(17)；第二膜蒸馏组件(23)的浓水输出端依次连接第三结晶器(24)、第六离心泵(25)和第四结晶器(26)；第二结晶器(17)的输出端和第四结晶器(26)的输出端合并后依次连接第三离心泵(8)和中和罐(7)，中和罐(7)的输入端连接有可通入强碱的管路，中和罐(7)的输出端连接原料液储罐(6)。


2.根据权利要求1所述的多元重金属含盐废水的综合脱盐及纯水回收系统，其特征在于，所述微滤和超滤集成膜组件(3)包括依次连接的微滤膜组件和超滤膜组件。


3.根据权利要求1或2所述的多元重金属含盐废水的综合脱盐及纯水回收系统，其特征在于，所述微滤和超滤集成膜组件(3)的淡水输出端与所述原料液储罐(6)之间连接有阀门以及泵，所述原料液储罐(6)与所述保安过滤器(9)之间连接有阀门，所述原料液储罐(6)的稀酸进料管道上设有阀门，所述第一膜蒸馏组件(14)和所述第一结晶器(15)之间连接有阀门，所述第二膜蒸馏组件(23)和所述第三结晶器(24)之间连接有阀门，所述第五离心泵(16)和所述第二结晶器(17)之间连接有阀门，所述第六离心泵(25)和第四结晶器(26)之间连接有阀门，所述中和罐(7)和所述原料液储罐(6)之间连接有泵及阀门，所述中和罐(7)的强碱进料管道上设有阀门。


4.根据权利要求1或2所述的多元重金属含盐废水的综合脱盐及纯水回收系统，其特征在于，所述纳滤膜组件(12)的浓水输出端和所述第一换热器(13)之间可依次连接第一膜蒸馏浓水暂存罐、离心泵和阀门，所述纳滤膜组件(12)的淡水输出端和所述第二换热器(20)之间可依次连接膜蒸馏浓水暂存罐、离心泵和阀门，第一膜蒸馏组件(14)的浓水输出端可依次连接阀门和第一膜蒸馏浓水暂存罐，第二膜蒸馏组件(23)的浓水输出端可依次连接阀门和第二膜蒸馏浓水暂存罐。


5.根据权利要求3所述的多元重金属含盐废水的综合脱盐及纯水回收系统，其特征在于，所述纳滤膜组件(12)的浓水输出端和所述第一换热器(13)之间可依次连接第一膜蒸馏浓水暂存罐、离心泵和阀门，所述纳滤膜组件(12)的淡水输出端和所述第二换热器(20)之间可依次连接膜蒸馏浓水暂存罐、离心泵和阀门，第一膜蒸馏组件(14)的浓水输出端可依次连接阀门和第一膜蒸馏浓水暂存罐，第二膜蒸馏组件(23)的浓水输出端可依次连接阀门和第二膜蒸馏浓水暂存罐。


6.一种多元重金属含盐废水的综合脱盐及纯水回收方法，其特征在于，步骤如下：
(1)首先打开第一阀门(2)，由第一离心泵(1)对重金属废水进行第一次升压并输送至微滤和超滤集成膜组件(3)进行初步过滤；废水中的微生物、大分子有机物和絮状物被微滤膜和超滤膜阻拦后送至沉降池沉降处理，小分子无机盐、金属离子和质子会通过微滤和超滤集成膜组件(3)到达原料液储罐(6)；同时，随着操作的进行，当微滤和超滤集成...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜晓滨，李培钰，孙国鑫，贺高红，吴梦圆，盛磊，肖武，李祥村，阮雪华，吴雪梅，
申请(专利权)人：大连理工大学，
类型：发明
国别省市：辽宁;21