公布日：2023.03.07
申請日：2022.11.11
分類號：C02F9/00(2023.01)I;C02F1/469(2006.01)N;C02F1/44(2006.01)N;C02F5/02(2006.01)N;C02F1/66(2006.01)N;C02F1/72(2006.01)N;C02F1/78(2006.01)N;C02F101
/30(2006.01)N;C02F103/06(2006.01)N
摘要
本發(fā)明公開了一種高硬度含鹽有機廢水資源化利用方法及裝置，通過選擇性電滲析、除硬、除有機物、反滲透和雙極膜電滲析等步驟，選擇性電滲析將廢水分為淡鹽水和濃鹽水，且實現(xiàn)無機鹽與有機物的分離，然后對淡鹽水和濃鹽水分別進行處理；不但實現(xiàn)了高鹽廢水的全量處理，廢水中無機鹽轉(zhuǎn)化為酸、堿廠內(nèi)回用，鈣鎂轉(zhuǎn)化為碳酸鈣、氫氧化鎂固體結(jié)晶顆�？勺鳛榻ㄖ牧咸砑恿希饕廴疚锞鶎崿F(xiàn)了高效資源化，而且避免了污染物的累積，簡化了工藝流程，節(jié)約投資與運行成本。
權(quán)利要求書
1.一種高硬度含鹽有機廢水資源化利用方法，其特征在于包括以下步驟：步驟一，選擇性電滲析：選擇性電滲析處理系統(tǒng)包括淡室和濃室，高硬度含鹽有機廢水首先經(jīng)初沉、保安過濾器過濾，再經(jīng)鹽酸或硫酸調(diào)節(jié)pH為5.5-6后進入選擇性電滲析處理系統(tǒng)的淡室，而初始濃室加入氯化鈉水溶液；經(jīng)選擇性電滲析處理后，淡室為主要含有Ca2+、Mg2+、Cl-的淡鹽水溶液，濃室為主要含有Na+、K+、Cl-、SO42-、HCO3-的濃鹽水溶液，廢水中有機物受到選擇性電滲析處理系統(tǒng)的離子交換膜截留而留在淡室中，因而實現(xiàn)無機鹽與有機物的分離；步驟二，除硬：選擇性電滲析的淡室出水進入除硬單元中進行軟化除硬，采用誘導結(jié)晶軟化單元，通過投加晶種在誘導結(jié)晶反應器中生成碳酸鈣和氫氧化鎂的沉淀顆粒，誘導結(jié)晶反應器出水經(jīng)物理沉降、砂濾過濾后進入下一步處理；步驟三，除有機物：砂濾出水進入除有機物單元去除有機物，其中除有機物單元采用臭氧氧化、芬頓氧化、催化氧化單元中的一種或多種，經(jīng)處理后出水進入下一步處理；步驟四，反滲透：除有機物單元出水進入反滲透膜處理，分別得到反滲透脫鹽淡水和反滲透濃鹽水，其中脫鹽淡水直接達標回用，濃鹽水返回至前端與高硬度含鹽有機廢水混合后重復處理；步驟五，雙極膜電滲析：選擇性電滲析的濃室得到濃鹽水經(jīng)鹽酸或硫酸調(diào)節(jié)pH為3-5后進入雙極膜電滲析裝置進行處理，產(chǎn)生酸液、堿液和低鹽水；其中低鹽水進行步驟四中的反滲透處理。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高硬度含鹽有機廢水資源化利用方法，其特征在于：步驟一的離子交換膜包括選擇性陽膜和陰膜，陽膜為一價選擇性膜片，陰膜為普通均相離子膜。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高硬度含鹽有機廢水資源化利用方法，其特征在于：步驟一離子交換膜的膜對電壓為0.3-1.5V，電流密度為50-400A/m2。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高硬度含鹽有機廢水資源化利用方法，其特征在于：步驟一中選擇性電滲析處理系統(tǒng)產(chǎn)生淡鹽水TDS小于10000mg/L，硫酸根離子小于50mg/L，產(chǎn)生濃鹽水TDS為100g/L-200g/L，鈣鎂離子含量小于50mg/L。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高硬度含鹽有機廢水資源化利用方法，其特征在于：步驟二中誘導結(jié)晶軟化單元中所投加的晶體為石英砂、碳酸鈣、水質(zhì)中其他可溶性晶體或多種組合晶體，晶種尺寸為100-500微米。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高硬度含鹽有機廢水資源化利用方法，其特征在于：步驟二誘導結(jié)晶軟化單元出水鈣鎂總硬度小于100mg/L，得到的誘導結(jié)晶顆粒經(jīng)固液分離后含水率小于10wt.%。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高硬度含鹽有機廢水資源化利用方法，其特征在于：步驟五的雙極膜電滲析采用三隔室，即陽膜、雙極膜、陰膜重復依次排列的方式。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高硬度含鹽有機廢水資源化利用方法，其特征在于：步驟五中雙極膜產(chǎn)生鹽酸、硫酸混合酸液離子質(zhì)量濃度為2-10%，產(chǎn)生氫氧化鈉、氫氧化鉀混合堿液離子質(zhì)量濃度為2-10%。
9.一種基于權(quán)利要求1-8任一項所述的一種高硬度含鹽有機廢水資源化利用裝置，其特征在于：包括選擇性電滲析處理系統(tǒng)、除硬單元、除有機物單元、雙極膜電滲析裝置和反滲透膜；高硬度含鹽有機廢水在選擇性電滲析處理系統(tǒng)經(jīng)過處理后，分為濃鹽水和淡鹽水，淡鹽水依次通過除硬單元、除有機物單元和反滲透膜處理，濃鹽水進入雙極膜電滲析裝置進行處理，雙極膜電滲析裝置產(chǎn)生的低鹽水進入反滲透膜處理。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種高硬度含鹽有機廢水資源化利用裝置，其特征在于：所述的選擇性電滲析處理系統(tǒng)由多級電滲析裝置串聯(lián)組合而成，其中多級電滲析裝置至少包括兩個電滲析模塊；所述除硬單元采用誘導結(jié)晶軟化單元，誘導結(jié)晶軟化單元采用流化床反應器，流化床反應器運行上升流速為50-200m/h。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是針對上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，而提供一種高硬度含鹽有機廢水資源化利用方法及裝置，不僅實現(xiàn)了高鹽廢水的全量處理，廢水中無機鹽轉(zhuǎn)化為酸、堿廠內(nèi)回用，鈣鎂轉(zhuǎn)化為碳酸鈣、氫氧化鎂固體結(jié)晶顆粒可作為建筑材料添加料，主要污染物均實現(xiàn)了高效資源化，而且避免了污染物的累積，簡化了工藝流程，節(jié)約投資與運行成本。
為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：
一種高硬度含鹽有機廢水資源化利用方法，包括以下步驟：步驟一，選擇性電滲析：選擇性電滲析處理系統(tǒng)包括淡室和濃室，高硬度含鹽有機廢水首先經(jīng)初沉、保安過濾器過濾，再經(jīng)鹽酸或硫酸調(diào)節(jié)pH為5.5-6后進入選擇性電滲析處理系統(tǒng)的淡室，而初始濃室加入氯化鈉水溶液；經(jīng)選擇性電滲析處理后，淡室為主要含有Ca2+、Mg2+、Cl-的淡鹽水溶液，濃室為主要含有Na+、K+、Cl-、SO42-、HCO3-的濃鹽水溶液，廢水中有機物受到選擇性電滲析處理系統(tǒng)的離子交換膜截留而留在淡室中，因而實現(xiàn)無機鹽與有機物的分離；
步驟二，除硬：選擇性電滲析的淡室出水進入除硬單元中進行軟化除硬，采用誘導結(jié)晶軟化單元，通過投加晶種在誘導結(jié)晶反應器中生成碳酸鈣和氫氧化鎂的沉淀顆粒，誘導結(jié)晶反應器出水經(jīng)物理沉降、砂濾過濾后進入下一步處理；
步驟三，除有機物：砂濾出水進入除有機物單元去除有機物，其中除有機物單元采用臭氧氧化、芬頓氧化、催化氧化單元中的一種或多種，經(jīng)處理后出水進入下一步處理；
步驟四，反滲透：除有機物單元出水進入反滲透膜處理，分別得到反滲透脫鹽淡水和反滲透濃鹽水，其中脫鹽淡水直接達標回用，濃鹽水返回至前端與高硬度含鹽有機廢水混合后重復處理；
步驟五，雙極膜電滲析：選擇性電滲析的濃室得到濃鹽水經(jīng)鹽酸或硫酸調(diào)節(jié)pH為3-5后進入雙極膜電滲析裝置進行處理，產(chǎn)生酸液、堿液和低鹽水；其中低鹽水進行步驟四中的反滲透處理。
作為本發(fā)明的進一步優(yōu)選，步驟一的離子交換膜包括選擇性陽膜和陰膜，陽膜為一價選擇性膜片，陰膜為普通均相離子膜。
作為本發(fā)明的進一步優(yōu)選，步驟一離子交換膜的膜對電壓為0.3-1.5V，電流密度為50-400A/m2。
作為本發(fā)明的進一步優(yōu)選，步驟一中選擇性電滲析處理系統(tǒng)產(chǎn)生淡鹽水TDS小于10000mg/L，硫酸根離子小于50mg/L，產(chǎn)生濃鹽水TDS為100g/L-200g/L，鈣鎂離子含量小于50mg/L。
作為本發(fā)明的進一步優(yōu)選，步驟二中誘導結(jié)晶軟化單元中所投加的晶體為石英砂、碳酸鈣、水質(zhì)中其他可溶性晶體或多種組合晶體，晶種尺寸為100-500微米。
作為本發(fā)明的進一步優(yōu)選，步驟二誘導結(jié)晶軟化單元出水鈣鎂總硬度小于100mg/L。
作為本發(fā)明的進一步優(yōu)選，步驟五的雙極膜電滲析采用三隔室，即陽膜、雙極膜、陰膜重復依次排列的方式。
作為本發(fā)明的進一步優(yōu)選，步驟五中雙極膜產(chǎn)生鹽酸、硫酸混合酸液離子質(zhì)量濃度為2-10％，產(chǎn)生氫氧化鈉、氫氧化鉀混合堿液離子質(zhì)量濃度為2-10％。
一種高硬度含鹽有機廢水資源化利用裝置，包括選擇性電滲析處理系統(tǒng)、除硬單元、除有機物單元、雙極膜電滲析裝置和反滲透膜；高硬度含鹽有機廢水在選擇性電滲析處理系統(tǒng)經(jīng)過處理后，分為濃鹽水和淡鹽水，淡鹽水依次通過除硬單元、除有機物單元和反滲透膜處理，濃鹽水進入雙極膜電滲析裝置進行處理，雙極膜電滲析裝置產(chǎn)生的低鹽水進入反滲透膜處理。
作為本發(fā)明的進一步優(yōu)選，所述的選擇性電滲析處理系統(tǒng)由多級電滲析裝置串聯(lián)組合而成，其中多級電滲析裝置至少包括兩個電滲析模塊；所述除硬單元采用誘導結(jié)晶軟化單元，誘導結(jié)晶軟化單元采用流化床反應器，流化床反應器運行上升流速為50-200m/h。
本發(fā)明具有如下有益效果：
(1)采用單價選擇性電滲析可實現(xiàn)高硬度含鹽廢水中鈣鎂與硫酸根離子、碳酸氫根離子的分離，因此無須進行除硬預處理；采用致密度較高的單價選擇性膜廢水中有機物被截留在淡室，而濃室中有機物含量較少；
(2)單價選擇性電滲析處理后濃室得到的濃鹽水溶液以鈉離子、鉀離子、氯離子、硫酸根離子為主，無其他雜離子，且有機物含量低，無需預處理即可直接進入雙極膜電滲析處理，最終得到可資源化回用的混酸和混堿；
(3)單價選擇性電滲析處理后淡室得到的淡鹽水含鈣鎂廢水，且鹽分低，采用誘導結(jié)晶進行軟化處理時，其他離子干擾較小，因此可高效回收鈣鎂硬度作為建材添加料，實現(xiàn)資源化；除硬單元出水進入除有機物單元，充分去除有機物，避免有機物在系統(tǒng)內(nèi)的累積；
(4)最終產(chǎn)水經(jīng)反滲透系統(tǒng)處理達標，整個系統(tǒng)廢水實現(xiàn)零排放，廢水中污染物得到有效去除，且鈣鎂硬度、無機鹽得到資源化回收與利用，相比于傳統(tǒng)膜與蒸發(fā)耦合技術(shù)相比，本發(fā)明工藝處理系統(tǒng)簡單，處理成本，資源化產(chǎn)品回收收益高。
（發(fā)明人：陸飛鵬;朱亞茹;安瑾;李向東;陳方方;蘇雅;�？】�;姚鵬;王云剛;溫宗國）
