申請日2015.11.06

　　公開(公告)日2016.02.03

　　IPC分類號C02F9/10

　　摘要

　　本發(fā)明提供了一種高濃度廢水的處理方法，包括如下步驟：(A)先對高濃度廢水進行預(yù)處理，然后經(jīng)過濃縮處理得到濃縮液以及產(chǎn)水;(B)產(chǎn)水回用處理，濃縮液進行結(jié)晶處理得到結(jié)晶固體;其中，預(yù)處理的方法包括：澄清處理、離子交換法處理以及多介質(zhì)過濾處理的三種方法的結(jié)合;或預(yù)處理的方法包括：管式膜處理以及離子交換法處理的兩種方法的結(jié)合。本發(fā)明的高濃度廢水的處理方法具有處理方法簡單、成本低、易于操作，操作條件溫和，操作方法比較靈活，廢水處理方法的組合方式多變，創(chuàng)造了一定的經(jīng)濟價值，整個廢液處理過程中無任何污染源排放，充分綠色環(huán)保，值得廣泛推廣應(yīng)用。

　　權(quán)利要求書

　　1.一種高濃度廢水的處理方法，其特征在于，包括如下步驟：

　　(A)先對高濃度廢水進行預(yù)處理，然后經(jīng)過濃縮處理得到濃縮液以及產(chǎn)水;

　　(B)產(chǎn)水回用處理，濃縮液進行結(jié)晶處理得到結(jié)晶固體;

　　其中，預(yù)處理的方法包括：澄清處理、離子交換法處理以及多介質(zhì)過濾處理的三種方法的結(jié)合;

　　或預(yù)處理的方法包括：管式膜處理以及離子交換法處理的兩種方法的結(jié)合。

　　2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高濃度廢水的處理方法，其特征在于，所述步驟(A)中，預(yù)處理的方法還包括納濾處理。

　　3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種高濃度廢水的處理方法，其特征在于，納濾處理的運行壓力為0.2-4.0MPa。

　　4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種高濃度廢水的處理方法，其特征在于，所述納濾處理得到的納濾濃縮液結(jié)晶處理得到固體鹽;優(yōu)選地，結(jié)晶處理的方法包括采用結(jié)晶器或蒸發(fā)塘處理。

　　5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高濃度廢水的處理方法，其特征在于，所述步驟(A)中，所述濃縮處理的方法包括：卷式反滲透膜處理以及卷式正滲透膜處理兩種處理方法的結(jié)合。

　　6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高濃度廢水的處理方法，其特征在于，所述步驟(A)中，所述濃縮處理的方法包括蒸發(fā)處理。

　　7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高濃度廢水的處理方法，其特征在于，所述步驟(A)中，所述濃縮處理的方法包括碟管式反滲透膜處理。

　　8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高濃度廢水的處理方法，其特征在于，所述步驟(A)中，所述濃縮處理的方法包括震動膜濃縮處理。

　　9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高濃度廢水的處理方法，其特征在于，所述步驟(B)中，濃縮液進行結(jié)晶處理的方法包括采用結(jié)晶器處理。

　　10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高濃度廢水的處理方法，其特征在于，所述步驟(B)中，濃縮液進行結(jié)晶處理的方法包括采用蒸發(fā)塘處理。

　　說明書

　　一種高濃度廢水的處理方法

　　技術(shù)領(lǐng)域

　　本發(fā)明涉及工業(yè)廢水處理領(lǐng)域，具體而言，涉及一種高濃度廢水的處理方法。

　　背景技術(shù)

　　電力、冶金、化工、海水淡化、印染、造紙等工業(yè)生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢水通常含有較高的硬度和較高的鹽分，較高的硬度主要是指污水中的鈣、鎂離子的總濃度高，這樣的廢水如果未經(jīng)處理直接排放，會造成水體和土壤的鹽堿化，危害自然環(huán)境。

　　目前，對于這種高含鹽以及高硬度的總濃度高的廢水的軟化方法主要包括化學(xué)法和離子交換法，化學(xué)法在各種高濃度廢水去除鈣鎂的實際應(yīng)用中最為普遍，其主要機理是向廢水中投加一定的化學(xué)藥劑，使鈣鎂離子形成難溶鹽而沉淀或絮凝除去。高濃度廢水中硬度較高且水量較大，采用化學(xué)法需要投入的化學(xué)品量也相應(yīng)較大，費用較高;同時化學(xué)法往往產(chǎn)生大量的污泥對環(huán)境造成二次污染。離子交換法在廢水去硬度生產(chǎn)軟化水方面應(yīng)用廣泛。離子交換法能有效去除鈣鎂結(jié)垢離子，但是樹脂或載體在使用過程中都存在再生問題。再生過程中一般都需要再生藥劑，費用昂貴且存在對環(huán)境的二次污染，不適用高硬度廢水軟化的需要。

　　可見，現(xiàn)有技術(shù)中針對高濃度廢水的處理方法主要為化學(xué)法與離子交換法，但是這種處理方式不僅消耗大量的化學(xué)藥劑和蒸汽，無形之中增加了運行成本，還會污染環(huán)境。另外，這種處理方法操作類型比較單一，使得處理效果不佳。

　　有鑒于此，特提出本發(fā)明。

　　發(fā)明內(nèi)容

　　本發(fā)明的目的在于提供一種高濃度廢水的處理方法，所述的高濃度廢水的處理方法提供了一種新穎的組合處理方式，具有處理方法簡單、成本低、易于操作，操作條件溫和，操作方法比較靈活，廢水處理方法的組合方式多變，創(chuàng)造了一定的經(jīng)濟價值，整個廢液處理過程中無任何污染源排放，充分綠色環(huán)保，值得廣泛推廣應(yīng)用。

　　為了實現(xiàn)本發(fā)明的上述目的，特采用以下技術(shù)方案：

　　本發(fā)明提供了一種高濃度廢水的處理方法，包括如下步驟：

　　(A)先對高濃度廢水進行預(yù)處理，然后經(jīng)過濃縮處理得到濃縮液以及產(chǎn)水;

　　(B)產(chǎn)水回用處理，濃縮液進行結(jié)晶處理得到結(jié)晶固體;

　　其中，預(yù)處理的方法包括：澄清處理、離子交換法處理以及多介質(zhì)過濾處理的三種方法的結(jié)合;

　　或預(yù)處理的方法包括：管式膜處理以及離子交換法處理的兩種方法的結(jié)合。

　　現(xiàn)有技術(shù)中，電力、冶金、化工、海水淡化、印染、造紙等工業(yè)生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢水通常含有較高的硬度和較高的鹽分，較高的硬度主要是指污水中的鈣、鎂離子的總濃度高，這樣的廢水如果未經(jīng)處理直接排放，會造成水體和土壤的鹽堿化，危害自然環(huán)境，因此這種高濃度廢水的處理技術(shù)一直是人們立志研究的重點，常規(guī)技術(shù)一般是采用化學(xué)藥劑處理或采用熱濃縮法處理，但是這些技術(shù)本身消耗大量的化學(xué)藥劑和蒸汽，無形之中增加了運行成本，而且在廢水處理的流程設(shè)計上并沒有依據(jù)用戶的處理要求進行合理的規(guī)劃，操作方法死板落后，導(dǎo)致處理效果不佳。為了解決以上出現(xiàn)的技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種高濃度廢水的處理方法，主要流程為預(yù)處理-濃縮-結(jié)晶，其中預(yù)處理的方法可以為澄清處理、離子交換法處理以及多介質(zhì)過濾處理的三種方法的結(jié)合，也可以為管式膜處理以及離子交換法處理的兩種方法的結(jié)合。

　　可以看出預(yù)處理的方法是根據(jù)處理要求具體進行靈活選擇的，如果廢水本身的濃度不高，可以采用澄清、離子交換膜以及過濾沉淀的方式結(jié)合進行預(yù)處理，這種方法本身造價比較低，通過這三種方法的結(jié)合基本可以降低廢水的硬度，還能去除高濃度廢水中所含的顆粒雜質(zhì)以及沉淀。如果對處理要求更高的話，可以選用管式膜處理以及離子交換法兩種方法的結(jié)合。管式膜本身使用壽命長，獨特的膜支撐體結(jié)構(gòu)防止膜破裂，過濾精度高，管式膜不僅能去除看似濃濁的懸浮固體、纖維等，同時能去除細(xì)菌和一些大分子物質(zhì)，比如果膠、淀粉、蛋白質(zhì)等;料液的流動狀態(tài)好，壓力損失較小，適合處理含有較大顆粒和懸浮物的液體;抗污堵能力強，獨特的開放式通道設(shè)計，離子交換技術(shù)是借助固體離子交換劑中的離子與稀溶液中的離子進行交換，以達到提取或去除廢液中某些影響硬度的離子的目的，是一種屬于傳質(zhì)分離過程的單元操作，離子交換是可逆的等當(dāng)量交換反應(yīng)。利用管式膜與離子交換膜各自的特點進行結(jié)合達到對高濃度廢水進行預(yù)處理的目的，不僅本身預(yù)處理效果好還避免了澄清過程中利用化學(xué)藥劑絮凝會污染環(huán)境的問題出現(xiàn)，管式膜與離子交換技術(shù)的有機結(jié)合方式是值得廣泛推廣應(yīng)用的，彌補了現(xiàn)有技術(shù)中這種結(jié)合方式的空白。

　　另外，值得注意的在于，在預(yù)處理過程中也可以加納濾處理環(huán)節(jié)以增強處理效果，納濾膜分離對二價離子(如鈣離子、鎂離子和硫酸根離子等)和多價離子有很好的截留性，可以去除鈣、鎂、硅和硫酸根等離子，大大降低水垢形成的可能性，其中，納濾處理的運行壓力最好在0.2-4.0MPa，可以更加高效的去除廢水中鈣、鎂等離子，大大降低水垢形成的可能性。同時，納濾技術(shù)具有綠色環(huán)保，不會對環(huán)境造成污染的優(yōu)點。因此，在對高濃度廢水進行處理過程中，一般會多增加納濾處理環(huán)節(jié)，與其他預(yù)處理方法結(jié)合進行使用，這樣可以更好的去除鈣、鎂、硅和硫酸根等離子，大大降低水垢形成的可能性，為后續(xù)濃縮環(huán)節(jié)的成功實施提供了保障，二價離子基本完全被截留下來，這是任何一種預(yù)處理方法所不能比擬的強大優(yōu)勢，是比較優(yōu)選的一種方法，值得廣泛推廣應(yīng)用。

　　其中，納濾處理得到的納濾濃縮液結(jié)晶處理后得到固體鹽，固體鹽為主要含硫酸鈉的晶漿;結(jié)晶處理的方法可以采用結(jié)晶器或蒸發(fā)塘處理。這里結(jié)晶處理的方式與后續(xù)經(jīng)過濃縮處理后的濃縮液的結(jié)晶方式類似，要么采用結(jié)晶器要么采用蒸發(fā)塘，只是結(jié)晶器與蒸發(fā)塘本身的負(fù)荷與前面的濃縮處理步驟是分不開的，如果前序濃縮倍率高，則后續(xù)結(jié)晶器與蒸發(fā)塘的本身負(fù)荷也會相對較小。結(jié)晶器屬于常用的結(jié)晶操作設(shè)備，按溶液獲得過飽和狀態(tài)的方法可分蒸發(fā)結(jié)晶器和冷卻結(jié)晶器;按流動方式可分母液循環(huán)結(jié)晶器和晶漿(即母液和晶體的混合物)循環(huán)結(jié)晶器;按操作方式可分連續(xù)結(jié)晶器和間歇結(jié)晶器。本發(fā)明的結(jié)晶器一般選擇蒸發(fā)結(jié)晶器。

　　蒸發(fā)塘相對于結(jié)晶器能耗比較低，但是對場地要求比較高，占地面積較廣，如果需要將最后的濃鹽水完全蒸發(fā)，則場地要求更高，氣候條件則需要選擇年蒸發(fā)量大院降雨量，差值越大也就越利于蒸發(fā)，尤其是北方干旱少雨地區(qū)最適宜建設(shè)蒸發(fā)塘，這種自然蒸發(fā)的方式裝置建造成本低，運營維護簡單，使用壽命長，充分的利用了太陽能、抗沖擊負(fù)荷好、運營穩(wěn)定，非常適用于有優(yōu)勢地理條件的地區(qū)。為了對濃鹽水進行有針對性的濃縮，蒸發(fā)塘還可根據(jù)濃鹽水的濃度進行等級分級，一般5-9級，過少的分級不利于充分利用較低濃度鹽水蒸發(fā)速度快的優(yōu)點，因而降低蒸發(fā)塘總體蒸發(fā)速率，過多的分級不僅增加筑壩工程量，也不能顯著提高蒸發(fā)速率，因此蒸發(fā)塘的分級需要控制在合理的范圍內(nèi)。

　　除了以上預(yù)處理以及結(jié)晶步驟需要根據(jù)具體處理要求不同進行工藝上的選擇以及各種處理方法的有機結(jié)合，濃縮步驟同樣具有多種選擇方式，所述濃縮處理的方法包括：卷式反滲透膜處理以及卷式正滲透膜處理兩種處理方法的結(jié)合，通過將卷式反滲透膜濃縮與卷式正滲透膜濃縮兩種方法結(jié)合，此時正滲透濃縮處理后的產(chǎn)水要先返回進行反滲透處理后再返回生產(chǎn)，以充分提高產(chǎn)水的潔靜度，滿足對水質(zhì)要求高的用戶的需求。其中，反滲透預(yù)濃縮處理方法可將產(chǎn)水的含鹽量由5000-10000mg/L提升至50000-70000mg/L。而反滲透的產(chǎn)水作為工業(yè)回用水直接使用，反滲透的濃縮液繼續(xù)進入正滲透膜濃縮處理。正滲透濃縮處理后的濃縮液的濃度是反滲透濃縮液的4-5倍，此時正滲透濃縮液含鹽量可達到200000-250000 mg/L，正滲透產(chǎn)水回流至反滲透預(yù)濃縮進行精制，正滲透濃縮液則可直接進行結(jié)晶處理，不用額外尋找其他處理方法，不但節(jié)約了人力物力，還降低了廢水處理成本，這種優(yōu)勢是現(xiàn)如今任何一種廢水處理方法所不能比擬的。這樣將正滲透與反滲透處理結(jié)合，即保證了產(chǎn)水的水質(zhì)可直接回用，又提高了濃縮液的濃度，一舉兩得，非常環(huán)保。

　　所謂正滲透技術(shù)是在半透膜兩側(cè)產(chǎn)生的滲透壓差為驅(qū)動力下，水分子自發(fā)的從高鹽水向汲取液滲透的過程，而主要產(chǎn)生動力源的物質(zhì)為汲取液，該濃縮處理方法的優(yōu)點是不需要高壓泵便可運行，并且在能耗小于熱法的情況下，能夠有選擇性的去除水中溶解的物質(zhì)。這些特點保證正滲透濃縮技術(shù)具有更高的抗污染性能，并且相對與已有的脫鹽工藝而言，這種技術(shù)的能耗和化學(xué)藥劑的消耗更低。能保證正滲透膜與反滲透膜具有相似的脫鹽率。這種正滲透技術(shù)在國內(nèi)尚屬首創(chuàng)，通過與反滲透的完美結(jié)合既保證產(chǎn)水質(zhì)量，又提高了濃縮倍率，是現(xiàn)有技術(shù)中未曾涉及的新方法，非常值得借鑒應(yīng)用。而在所有濃縮處理方法中，卷式反滲透膜處理以及卷式正滲透膜處理兩種處理方法的結(jié)合也是最優(yōu)選的一種方法，適于對品質(zhì)要求高的用戶。

　　濃縮處理方法還可采用碟管式反滲透膜處理替代卷式反滲透膜膜處理，碟管式反滲透膜本身通道寬：膜片之間的通道(導(dǎo)流盤) 為6mm，而常規(guī)膜組件只有0.2mm;流程短：液體在膜表面的流程僅7cm，而常規(guī)膜組件為100cm;湍流行：由于高壓的作用，滲濾液打到導(dǎo)流盤上的凸點后形成高速湍流，這種湍流的沖刷下，膜表面不易沉降污染物，在常規(guī)膜組件中，網(wǎng)狀支架會截留污染物，造成靜水區(qū)從而帶來膜片的污染。碟管式反滲透可以容忍較高的懸浮物SS/SDI/高回收率，泥漿水進入后都不容易堵塞，另外碟管式反滲透膜還有其他特點，比如預(yù)處理簡單、進水水質(zhì)要求低、回收率高、脫鹽率高，操作壓力高、排污強、流體通道寬、維修清洗耐受性高、維修更換簡單方便，還有運行費用低、占地面積小，適用范圍廣，其濃縮倍率比卷式膜要高，如果對于要求不是很高的用戶，碟管式反滲透膜處理后無需再與卷式膜反滲透膜處理結(jié)合處理。

　　還有，所述濃縮處理可以直接進行蒸發(fā)處理，也可以直接震動膜濃縮處理。蒸發(fā)處理的造價成本較高，且處理周期長，震動膜濃縮處理就是針對利用模組以及式模組產(chǎn)生往復(fù)運動的機械動力進行濃縮處理，模組里是圓形的平板膜，膜片可按需求使用不同精度的膜材，膜片與膜片之間的間隙比較大，進口通道寬，這樣使得在進水位置不容易產(chǎn)生結(jié)垢，大幅度減少后續(xù)的蒸發(fā)器的投資和蒸發(fā)量，使得零排放達到經(jīng)濟運行。

　　與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果為：

　　(1)本發(fā)明在對高濃度廢水進行處理過程中，主要流程為預(yù)處理-濃縮-結(jié)晶，每個流程均根據(jù)處理廢水的具體要求可選擇特定的組合方式，選擇比較靈活，雖然其中有些廢水處理方法屬于常規(guī)操作，但是特定的組合方式是發(fā)明要保護的重點，摒棄了以往采用化學(xué)藥劑以及熱濃縮這種簡單落后的方式處理，這些水處理的組合方式均是發(fā)明人通過實踐優(yōu)化出的較優(yōu)方式，后續(xù)應(yīng)用時可根據(jù)不同工況在本發(fā)明的方案的指導(dǎo)下進行選擇，具有一定的指導(dǎo)意義和借鑒意義，為高濃度廢水處理領(lǐng)域提供了系統(tǒng)的可參考處理方法;

　　(2)濃縮處理步驟中，通過將卷式反滲透膜濃縮與卷式正滲透膜濃縮兩種方法結(jié)合，此時正滲透濃縮處理后的產(chǎn)水要先返回進行反滲透處理后再返回生產(chǎn)，以充分提高產(chǎn)水的潔靜度，滿足對水質(zhì)要求高的用戶的需求，創(chuàng)造性的提出了利用正滲透濃縮處理方法來處理高濃度廢水，得到的濃縮液具有較高的濃度，可實現(xiàn)直接結(jié)晶處理，不用額外其他處理工序，降低了人力物力成本，簡化了處理工序;

　　(3)本發(fā)明針對高濃度廢水的處理方法提供了一種新穎的組合處理方式，具有處理方法簡單、成本低、易于操作，操作條件溫和，操作方法比較靈活，廢水處理方法的組合方式多變，創(chuàng)造了一定的經(jīng)濟價值，整個廢液處理過程中無任何污染源排放，充分綠色環(huán)保，值得廣泛推廣應(yīng)用。