一种高盐度工业废水深度处理回用工艺制造技术

一种高盐度工业废水深度处理回用工艺，属于环境保护与资源综合利用技术领域。采用组合式设备，包括超滤、离子交换软化、一级卷式反渗透、中压平板反渗透、高压平板反渗透、超高压平板反渗透、高压平板纳滤、二级反渗透等设备。经过该组合工艺处理，工业废水可被浓缩至36～180倍，结合蒸发结晶设备，可实现工业废水的零排放，并能回收工业废水中的盐；产水经过二级反渗透处理，可实现100%回用。优点在于：采用组合式工艺，工艺灵活、占地少、投资省、效率高、运行费用低、效果稳定可靠等。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于环境保护与资源综合利用
，特别是提供了一种高盐度工业废水深度处理回用工艺。
技术介绍
我国是一个严重缺水的国家，人均淡水资源仅为世界平均水平的1/4、在世界上名列110位，是全球人均水资源最贫乏的国家之一。我国不仅水资源严重短缺，水污染还相当严重，专家们警告“20年后中国将找不到可饮用的水资源”，水资源严重短缺已经严重制约了我国经济的发展。因此开发新的废水处理回用工艺是至关重要的。膜分离技术是20世纪中后期逐步发展起来的。近30年来，各种膜分离技术在电子、化工、环保、食品、制药及饮用纯水等各个领域都得到了广泛的应用。随着膜材料的不断 改进，分离技术的不断进步，各种膜的抗污染性能得到了很大的提高，在环保和污水处理方面的应用也越来越广泛。反渗透技术是一种通用的水处理技术，其目的是水(溶剂)脱盐(溶质)。反渗透技术已成为海水和苦咸水淡化、纯水和超纯水制备的最经济手段。随着性能优良的反渗透膜及膜组件的工业化，反渗透技术的应用范围已从最初的脱盐放到电子、化工、医药、食品、饮料、冶金和环保等领域。反渗透技术在新领域(如工艺用水的生产和再利用；废液处理；电镀漂洗水再利用和金属回收等)的应用技术不断被开发。纳滤是在反渗透基础上发展起来的新型分离技术，在废水处理方面，主要用于对二价盐的脱除和大分子有机物的浓缩。用纳滤膜对木材制浆碱萃取阶段所形成的废液进行脱色，脱色率可达98%以上。用纳滤膜从酸性溶液中分离金属硫酸盐和硝酸盐，其中对硫酸镍的截留率可达95%。膜分离技术应用在工业废水深度处理中，主要存在以下几方面问题(I)膜的结垢问题结垢物质通常包括难溶盐、难溶碱、二氧化硅等。通常采用添加阻垢剂的方式防止膜结垢，但是在高盐废水中，离子浓度含量非常高，阻垢效果被抑制，从而造成膜结垢。(2)有机物污染问题通常工业废水中含有复杂的有机物体系，即使经过物理化学及生物处理，水中仍然残留一定浓度的C0D。这些残存的COD会造成膜的有机物污堵和微生物污染。(3)浓缩倍数和浓水处理问题由于以上两个问题的存在，造成现有膜技术用于污水处理，浓缩倍数不高(回收率低)，通常只能浓缩到4-5倍(对应回收率75 80%)，浓缩倍数低使浓缩水量大，后续处理压力较大。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种高盐工业废水深度处理回用工艺，采用组合式膜工艺，可将含盐工业废水浓缩到10 180倍以上。本专利技术的优势在于占地少、投资省、效率高、运行费用低、效果稳定可靠等。本专利技术包括前期处理、超滤、离子交换、一级卷式反渗透、中压平板反渗透、高压平板反渗透、超高压平板反渗透、高压平板纳滤、蒸发结晶、二级卷式反渗透等工艺，工艺步骤的具体内容及控制的技术参数如下(I)前期处理高盐工业废水首先经过传统物理、化学、物理化学或/和生物处理的方法进行各种必要的处理，使得处理以后的水质COD和BOD指标达到或接近《污水综合排放标准》(GB8978-1996)。其主要目的①将工业废水中对膜有害的各种有机溶剂、油脂、氧化剂、大分子有机物等进行降解和消化处理，防止对膜的污染和损坏；②将工业废水中不易被膜截留的小分子有机物进行消化处理，提高膜产水质量；③尽量去除工业废水中的其它各种污 染物，减少膜的负荷。(2)超滤采用超滤膜对工业废水进行预过滤，去除容易造成反渗透膜和纳滤膜污堵的有机胶体、无机胶体和微生物，延长后续反渗透和纳滤膜系统的清洗周期和使用寿命。超滤系统由供水泵(或抽吸泵)、保安过滤器、超滤膜组件组成的膜堆以及相关管道阀门等组成。其中超滤膜组件可以使用中空纤维浸没式膜组件(采用抽吸泵)，也可以使用传统柱式中空纤维膜组件(采用供水泵)。既可以使用外压式中空纤维超滤膜组件，也可以使用内压式中空纤维超滤膜组件。超滤还可以使用其它超滤形式比如陶瓷膜超滤、管式膜超滤或者卷式膜超滤等。(3)离子交换由于本专利技术涉及的膜系统浓缩倍数高，必须使用离子交换系统对反渗透进水进行软化处理，以防止膜的结垢。离子交换系统由离子交换柱以及相关管道阀门组成，其中离子交换柱内部装填离子交换树脂。优选的离子交换树脂是丙烯酸系弱酸阳离子交换树脂。树脂牌号包括112、D113、D113FC、D113SC、SQD-80、SQD-85、SQD-88、SQD-112等或者等同牌号，离子形态H型，全交换容量10. O 20. O mmol/g，体积交换容量3. 5 7. O mmol/mL，含水量40 65%，湿视密度O. 70 O. 82 g/mL，湿真密度I. 10 I. 20 g/mL，粒度范围O. 315 I. 25mm，彡95%，有效粒径O. 35 O. 70 mm，均一系数I. I I. 6，磨后渗磨圆球率90% 100%，转型膨胀率(H — Na)65-105%，颜色淡黄色或乳白色。该树脂具有优异的抗氧化、抗物理磨损、抗化学渗透和抗有机污染能力，有很高的工作交换容量，广泛应用于水的软化及脱碱处理。该树脂工作时为H型，使用盐酸再生。进一步优选的离子交换树脂是亚胺基二乙酸型或胺基磷酸型大孔螯合树脂。树脂牌号包括D401、D402、D402- II以及其它等同牌号，离子形态Na型，质量交换容量1.45 2.0 mmolCu2+/g，体积交换容量O. 5 O. 6 mmol Cu2+或Ca2+/mL，含水量52 58%，湿视密度O.72 O. 78 g/mL，湿真密度I. 15 I. 25 g/mL，粒度范围O. 315 I. 25mm，彡95%，有效粒径O. 4 O. 7mm,均一系数I. O I. 6，磨后渗磨圆球率90% 100%，转型膨胀率(H — Na)40% 100%，颜色乳白色或灰色。该树脂对多价离子具有很好的选择性和交换容量，广泛应用于水的软化及金属的分离提纯。该树脂工作时为Na型，再生时首先使用盐酸再生，转化为H型,然后再用氢氧化钠再生,再转化为Na型。为了防止硬度离子穿透树脂层，进入后续反渗透和纳滤系统，造成膜结垢污染，使用两级离子交换柱串联的方式运行。如果使用弱酸阳树脂，离子交换出水为酸性，需要连接脱气塔脱除离子交换出水中的二氧化碳，以减少后续工艺中氢氧化钠的消耗量。可采用鼓风式二氧化碳脱气塔，安装在离子交换器后，去除产水中的二氧化碳，经脱碳后，水中二氧化碳残余量不超过5mg/L。工作温度5 50°C ;淋水密度40 60 m3/ m2 h，通风强度3000m3/h。脱气后的废水在进入反渗透系统之前，需要用氢氧化钠调节PH至中性，以提高反渗透膜的截留率。尽管前面已经进行了软化处理，除去了几乎所有的钙、镁等硬度离子，高盐度废水 进入反渗透之前，仍然需要添加阻垢剂，尤其是废水中硫酸根离子浓度较高时。传统的反渗透阻垢剂通常仅适用于一般苦咸水水源，当水中离子浓度很高时，常规反渗透阻垢剂会失去效果。因此必须开发新型适用于高盐溶液的阻垢剂。阻垢剂添加到一级卷式反渗透保安过滤器之前。优选的阻垢剂包括乙二胺四乙酸(EDTA)及其盐，双1，6-亚己基三胺五甲叉膦酸(BHMTPMPA)、二乙烯三胺五甲叉膦酸(DTPMPA)、乙二胺四亚甲基膦酸(EDTMPA)等含有甲叉磷酸基的有机膦阻垢剂及其盐。阻垢剂添加量为2 20ppm。进一步优选的阻垢剂为乙二胺四乙酸二钠盐(EDTA · Na2),添加量本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高盐度工业废水深度处理回用工艺，其特征在于：工艺步骤及控制的技术参数如下：（1）前期处理高盐工业废水首先经过传统物理、化学、物理化学或/和生物处理的方法进行各种必要的处理，使得处理以后的水质COD和BOD指标达到或接近《污水综合排放标准》(GB8978？1996)；？（2）超滤采用超滤膜对工业废水进行预过滤，去除容易造成反渗透膜和纳滤膜污堵的有机胶体、无机胶体和微生物，延长后续反渗透和纳滤膜系统的清洗周期和使用寿命；超滤使用中空纤维浸没式膜组件，或使用柱式中空纤维膜组件；？（3）离子交换使用离子交换系统对反渗透进水进行软化处理，以防止膜的结垢；离子交换系统由离子交换柱以及相关管道阀门组成，离子交换柱内填装离子交换树脂。所述离子交换树脂为丙烯酸系弱酸阳离子交换树脂或亚胺基二乙酸型大孔螯合树脂或胺基磷酸型大孔螯合树脂；（4）一级卷式反渗透经软化和脱气处理后的废水由给水泵加压，经过保安过滤器，进入一级卷式反渗透系统，在1～4MPa下对经（1）到（3）步处理后的废水进行3～4倍浓缩；一级卷式反渗透浓水和产水分别收集到一级浓水箱和一级产水箱；一级卷式反渗透产水达标，即进行回用，不达标，需要继续进行第（10）步骤的处理。一级卷式反渗透使用苦咸水淡化用各种卷式反渗透膜组件，或使用海水淡化用卷式反渗透膜组件；（5）中压平板反渗透一级卷式反渗透浓水经中压平板反渗透系统给水泵加压，经保安过滤器，进入中压平板反渗透系统，在4～7MPa下对一级卷式反渗透浓水进行3～5倍浓缩；中压平板反渗透产水回流到一级卷式反渗透前的软水箱或一级卷式反渗透产水箱继续处理，浓水收集到中压平板反渗透浓水箱继续进行下一步处理；（6）高压平板反渗透中压平板反渗透的浓水经高压平板反渗透系统给水泵加压，经保安过滤器，进入高压平板反渗透系统，在7～12MPa下对中压平板反渗透浓水进行2～3倍浓缩；高压平板反渗透产水回流到一级卷式反渗透前的软水箱进行继续处理，高压平板反渗透浓水进入高压平板反渗透浓水箱，进行下一步浓缩处理；（7）超高压平板反渗透高压平板反渗透的浓水经超高压平板反渗透系统给水泵加压，经保安过滤器，进入超高压平板反渗透系统，在120～200MPa下对高压平板反渗透浓水进行2～3倍浓缩；超高压平板反渗透产水回流到一级卷式反渗透前的软水箱进行继续处理，超高压平板反渗透浓水相对原废水浓缩36～180倍后，去蒸发结晶；（8）高压平板纳滤当原废水中多价阴离子硫酸根、磷酸根含量较高，即多价阴离子浓度与一价阴离子浓度比＞1，高压平板反渗透的浓水用高压平板纳滤代替超高压平板反渗透进行浓缩，降低系统的操作压力，降低运行成本；高压平板反渗透的浓水经高压平板纳滤系统给水泵加压，经保安过滤器，进入高压平板纳滤系统，在70～120MPa下对高压平板反渗透浓水进行2～3倍浓缩；高压平板纳滤产水回流到上一级高压平板反渗透前的中压平板反渗透浓水箱，进行继续处理，浓水相对原废水浓缩36～180倍后，去蒸发结晶；（9）蒸发结晶经过3～10次反渗透浓缩处理，废水被浓缩至10～180倍，体积缩小到原体积的1/10～1/180，采用蒸发结晶的方法进行处理，把废水中的无机盐、COD物质变为固体，按固体废物进行处理，从而达到真正的废水零排放；蒸发结晶采用双效或多效蒸发结晶，或者MVR蒸发结晶；结晶固体收集包装，冷凝水收集到一级产水箱继续进行处理；（10）二级卷式反渗透一级卷式反渗透产水达到回用标准，直接进行回用；水质未达到回用标准，则进行二级卷式反渗透处理；一级卷式反渗透产水经二级卷式反渗透给水泵加压，经保安过滤器，进入二级反渗透系统，在1～3MPa下对一级卷式反渗透产水进行5～10倍浓缩；二级卷式反渗透浓水回流到一级卷式反渗透前软水箱继续进行处理，产水收集到二级卷式反渗透 产水箱。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李君占，王自斌，
申请(专利权)人：北京鑫佰利科技发展有限公司，
类型：发明
国别省市：