公布日：2023.09.15
申請(qǐng)日：2022.03.03
分類號(hào)：C02F9/00(2023.01)I;C02F1/469(2023.01)I;C02F1/44(2023.01)I;C02F101/10(2006.01)N;C02F101/14(2006.01)N;C02F101/30(2006.01)N
摘要
本發(fā)明公開了含鹽廢水的處理方法及處理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)雜鹽減量處理與資源化利用，所述處理方法包括：將含鹽廢水進(jìn)行預(yù)處理，降低高含廢水中的鈣鎂離子、二氧化硅、懸浮物、鐵離子、錳離子和部分有機(jī)物的含量，得到預(yù)處理廢水；將所述預(yù)處理廢水進(jìn)行電滲析結(jié)晶，得到結(jié)晶鹽、濃鹽水和淡鹽水；將所述淡鹽水進(jìn)行雙極膜處理，得到酸性產(chǎn)物、堿性產(chǎn)物和脫鹽水。本發(fā)明的處理方法通過(guò)將預(yù)處理與膜濃縮、電滲析結(jié)晶和雙極膜處理耦合，可以處理高濃度鹽水或者飽和濃鹽水，大幅提高了結(jié)晶鹽的純度和回收率，產(chǎn)生了具有更高附加值的酸和堿，減少了雜鹽的產(chǎn)生量，減少了雜鹽危廢處理費(fèi)用，實(shí)現(xiàn)了雜鹽的資源化。
權(quán)利要求書
1.一種含鹽廢水的處理方法，其特征在于，所述處理方法包括：將含鹽廢水進(jìn)行預(yù)處理，降低高含廢水中的鈣鎂離子、二氧化硅、懸浮物、鐵離子、錳離子和部分有機(jī)物的含量，得到預(yù)處理廢水；將所述預(yù)處理廢水進(jìn)行電滲析結(jié)晶，得到結(jié)晶鹽、濃鹽水和淡鹽水；將所述淡鹽水進(jìn)行雙極膜處理，得到酸性產(chǎn)物、堿性產(chǎn)物和脫鹽水。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的處理方法，其中，所述預(yù)處理廢水滿足：鈣離子＜1mg/l，鎂離子＜1mg/l，鐵離子＜0.1mg/l，錳離子＜0.1mg/l，硅＜1mg/l，氟離子＜15mg/l，懸浮物＜0.1mg/l，COD＜25mg/l；優(yōu)選地，所述預(yù)處理依次包括沉淀、氧化和超濾-樹脂，其中，所述沉淀為一級(jí)混凝沉淀、二級(jí)混凝沉淀或三級(jí)混凝沉淀；所述氧化選自臭氧氧化、臭氧催化氧化、芬頓氧化、電催化氧化、臭氧協(xié)同芬頓氧化和臭氧協(xié)同紫外氧化中的至少一種；所述超濾選自中空纖維超濾膜、無(wú)機(jī)陶瓷超濾膜、管式超濾膜和平板超濾膜中的至少一種；所述樹脂選自鰲合樹脂、強(qiáng)酸陽(yáng)離子交換樹脂和弱酸陽(yáng)離子交換樹脂至少一種，優(yōu)選螯合樹脂；優(yōu)選地，所述預(yù)處理依次包括：三級(jí)混凝沉淀、臭氧催化氧化、中空纖維超濾膜過(guò)濾和鰲合樹脂；具體控制條件為：所述三級(jí)混凝沉淀出水滿足：鈣離子＜10mg/l，鎂離子＜2mg/l，鐵離子＜0.1mg/l，錳離子＜0.1mg/l，硅＜1mg/l，氟離子＜15mg/l，懸浮物＜100mg/l；所述臭氧催化氧化出水滿足：COD＜25mg/l；所述中空纖維超濾膜過(guò)濾和鰲合樹脂出水滿足：鈣離子＜1mg/l，鎂離子＜1mg/l，鐵離子＜0.1mg/l，錳離子＜0.1mg/l，硅＜1mg/l，氟離子＜15mg/l，懸浮物＜0.1mg/l。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的處理方法，其中，所述電滲析結(jié)晶的過(guò)程包括：將所述預(yù)處理廢水作為電滲析結(jié)晶的淡水進(jìn)水，將飽和氯化鈉溶液作為電滲析結(jié)晶的濃水進(jìn)水，在直流電場(chǎng)的作用下，進(jìn)行電滲析結(jié)晶，分別得到結(jié)晶鹽、濃鹽水和淡鹽水；優(yōu)選地，所述電滲析結(jié)晶的條件包括：電流密度為200-500A/m2，優(yōu)選為300-400A/m2；每個(gè)電滲析膜對(duì)上施加的直流電壓為0.1-1V，優(yōu)選為0.3-0.7V；優(yōu)選地，所述濃水進(jìn)水與所述淡水進(jìn)水的流速比為1:0.3-5，優(yōu)選為1:1-2.5；優(yōu)選地，所述淡鹽水的氯化鈉的質(zhì)量百分含量≥3wt％；優(yōu)選地，將一部分所述濃鹽水與所述預(yù)處理廢水混合，作為所述電滲析結(jié)晶的淡水進(jìn)水；將另一部分所述濃鹽水直接作為所述電滲析結(jié)晶的濃水進(jìn)水在所述電滲析結(jié)晶中循環(huán)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任意一項(xiàng)所述的處理方法，其中，所述雙極膜處理的過(guò)程包括：將所述電滲析結(jié)晶的淡鹽水作為所述雙極膜處理的進(jìn)水，在直流電場(chǎng)的作用下，將所述淡鹽水中的陰離子和陽(yáng)離子分離，所述陰離子與氫離子生成酸，所述陽(yáng)離子與氫氧根離子生成堿，并得到脫鹽水；優(yōu)選地，所述雙極膜處理采用三隔室雙極膜電滲析膜堆，所述三隔室雙極膜電滲析膜堆的膜對(duì)數(shù)≤200對(duì)，運(yùn)行電流密度為100-2000A/m2，膜表面流速為1-15cm/s，極液為質(zhì)量濃度1-5％的氫氧化鈉溶液，所述布水隔板厚度≤5mm；優(yōu)選地，所述淡鹽水的含鹽率≥8.5wt％，優(yōu)選為8.5-18wt％；優(yōu)選地，所述淡鹽水中的鈉鹽為純NaCl，NaCl的含量為8.5-15wt％；優(yōu)選地，所述淡鹽水中的鈉鹽為純Na2SO4，Na2SO4的含量為10.7-18wt％；優(yōu)選地，所述淡鹽水中的鈉鹽為NaCl和Na2SO4混合物，兩者的百分含量之和為9-16wt％；優(yōu)選地，當(dāng)所述淡鹽水的含鹽率>18wt％時(shí)，將所述淡鹽水繼續(xù)進(jìn)行電滲析結(jié)晶，直至所述淡鹽水的含鹽率為8.5-18wt％；優(yōu)選地，所述雙極膜處理得到的堿性產(chǎn)物和酸性產(chǎn)物的當(dāng)量濃度為0.5-4N，優(yōu)選為1.5-2.5N；優(yōu)選地，所述脫鹽水的含鹽率為4-7wt％，優(yōu)選為5-6wt％。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任意一項(xiàng)所述的處理方法，其中，所述含鹽廢水的含鹽率≥12wt％，所述預(yù)處理廢水的含鹽率≥10wt％，優(yōu)選≥12wt％。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的處理方法，其中，所述處理方法還包括：將所述脫鹽水進(jìn)行第二膜濃縮，得到濃脫鹽水，并將所述濃脫鹽水與所述淡鹽水混合，繼續(xù)進(jìn)行雙極膜處理；優(yōu)選地，所述濃脫鹽水的含鹽率為8.5-18wt％。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任意一項(xiàng)所述的處理方法，其中，所述含鹽廢水的含鹽率<12wt％，所述處理方法還包括：在將所述預(yù)處理廢水進(jìn)行電滲析結(jié)晶之前，先將所述預(yù)處理廢水進(jìn)行第一膜濃縮，使所述預(yù)處理廢水的含鹽率≥10wt％，優(yōu)選≥12wt％；優(yōu)選地，所述第一膜濃縮包括電滲析、膜蒸餾、正滲透和碟管式反滲透中的至少一種；優(yōu)選地，所述第一膜濃縮的回收率為30％-90％，優(yōu)選為50％-80％；處理溫度為20-50℃。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的處理方法，其中，所述處理方法還包括：將所述脫鹽水與所述預(yù)處理廢水混合，進(jìn)行第一膜濃縮，得到第一膜濃縮產(chǎn)水和第一膜濃縮濃水，并使所述第一膜濃縮濃水的含鹽率≥10wt％，優(yōu)選≥12wt％，將所述第一膜濃縮濃水作為電滲析結(jié)晶的淡水進(jìn)水，將飽和氯化鈉溶液作為電滲析結(jié)晶的濃水進(jìn)水，在直流電場(chǎng)的作用下，進(jìn)行電滲析結(jié)晶。
9.一種含鹽廢水的處理系統(tǒng)，其特征在于，所述處理系統(tǒng)包括依次連接的預(yù)處理裝置、可選的第一膜濃縮裝置，電滲析結(jié)晶裝置和雙極膜裝置；其中，所述預(yù)處理裝置包括依次連接的軟化混凝沉淀單元、超濾-樹脂單元和高級(jí)氧化單元；所述第一膜濃縮裝置包括：膜濃縮膜元件、膜殼及配套的輸水泵、高壓泵、管路系統(tǒng)；所述電滲析結(jié)晶裝置包括：淡水水箱、濃水水箱、極水水箱、電滲析膜堆、直流電源、控制柜以及水箱與膜堆之間的管路、泵及檢測(cè)儀表；所述雙極膜裝置為三隔室雙極膜電滲析膜堆，其由多組膜對(duì)所組成，每組膜對(duì)由一張陰膜、一張陽(yáng)膜和一張雙極膜組成，相鄰兩張膜之間設(shè)有布水隔板，兩端為電極和端板，用多條螺栓緊固壓緊。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的處理系統(tǒng)，其中，所述軟化混凝沉淀單元為一級(jí)混凝沉淀處理單元、二級(jí)混凝沉淀處理單元或三級(jí)混凝沉淀處理單元，以去除水中的硬度、硅、氟離子和部分有機(jī)物；所述超濾-樹脂單元包括超濾單元和樹脂單元，其中所述超濾單元選自中空纖維超濾膜、無(wú)機(jī)陶瓷超濾膜、管式超濾膜和平板超濾膜中的至少一種，以去除水中的懸浮物或顆粒物；所述樹脂單元包括螯合樹脂，以去除水中的殘余硬度；所述高級(jí)氧化單元選自臭氧氧化單元、臭氧催化氧化單元、芬頓氧化單元、電催化氧化單元、臭氧協(xié)同芬頓氧化單元、臭氧協(xié)同紫外氧化單元中的至少一種，以去除廢水中的有機(jī)物。
11.根據(jù)權(quán)利要求9或10所述的處理系統(tǒng)，其中，所述雙極膜電滲析膜堆的膜對(duì)數(shù)≤200對(duì)，所述布水隔板厚度≤5mm。
12.根據(jù)權(quán)利要求9-11任意一項(xiàng)所述的處理系統(tǒng)，其中，所述處理系統(tǒng)包括依次連接的預(yù)處理裝置、電滲析結(jié)晶裝置、雙極膜裝置和第二膜濃縮裝置；所述第二膜濃縮裝置包括：膜濃縮膜元件、膜殼及配套的輸水泵、高壓泵、管路系統(tǒng)。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)存在的對(duì)含鹽廢水中鹽回收率不高，資源化率不高的問(wèn)題，提供含鹽廢水的處理方法及處理系統(tǒng)，本發(fā)明提高了結(jié)晶鹽的純度及回收率，減小了雜鹽危廢的產(chǎn)量，同時(shí)減少了雜鹽危廢的處理費(fèi)用，實(shí)現(xiàn)雜鹽的資源化。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明第一方面提供一種含鹽廢水的處理方法，其包括：
將含鹽廢水進(jìn)行預(yù)處理，降低高含廢水中的鈣鎂離子、二氧化硅、懸浮物、鐵離子、錳離子和部分有機(jī)物的含量，得到預(yù)處理廢水；
將所述預(yù)處理廢水進(jìn)行電滲析結(jié)晶，得到結(jié)晶鹽、濃鹽水和淡鹽水；
將所述淡鹽水進(jìn)行雙極膜處理，得到酸性產(chǎn)物、堿性產(chǎn)物和脫鹽水。
本發(fā)明第二方面提供一種含鹽廢水的處理系統(tǒng)，所述處理系統(tǒng)包括依次連接的預(yù)處理裝置、可選的第一膜濃縮裝置，電滲析結(jié)晶裝置和雙極膜裝置；其中，
所述預(yù)處理裝置包括依次連接的軟化混凝沉淀單元、超濾-樹脂單元和高級(jí)氧化單元；
所述第一膜濃縮裝置包括：膜濃縮膜元件、膜殼及配套的輸水泵、高壓泵、管路系統(tǒng)；
所述電滲析結(jié)晶裝置包括：淡水水箱、濃水水箱、極水水箱、電滲析膜堆、直流電源、控制柜以及水箱與膜堆之間的管路、泵及檢測(cè)儀表；
所述雙極膜裝置為三隔室雙極膜電滲析膜堆，其由多組膜對(duì)所組成，每組膜對(duì)由一張陰膜、一張陽(yáng)膜和一張雙極膜組成，相鄰兩張膜之間設(shè)有布水隔板，兩端為電極和端板，用多條螺栓緊固壓緊。
通過(guò)上述技術(shù)方案，本發(fā)明提出的含鹽廢水的處理方法通過(guò)將電滲析結(jié)晶技術(shù)與雙極膜技術(shù)耦合，先進(jìn)行電滲析結(jié)晶得到淡鹽水，然后再進(jìn)行雙極膜處理，再根據(jù)需要與膜濃縮技術(shù)相結(jié)合，提高結(jié)晶鹽的純度及回收率，同時(shí)能夠在不引入新組分的情況下將水溶液中的鹽轉(zhuǎn)化為對(duì)應(yīng)的酸和堿，酸和堿可以回用至廠區(qū)污水廠調(diào)節(jié)pH值或樹脂再生，實(shí)現(xiàn)了雜鹽的資源化。
本發(fā)明的處理方法不但可以處理低濃度鹽水，而且可以處理高濃度鹽水或者飽和濃鹽水，獲得的結(jié)晶鹽的純度和結(jié)晶鹽的回收率較現(xiàn)有工藝都有大幅提高，最終減少了雜鹽的產(chǎn)生量，減少了雜鹽危廢處理費(fèi)用，實(shí)現(xiàn)了雜鹽的資源化�，F(xiàn)有的雜鹽分質(zhì)結(jié)晶工藝結(jié)晶鹽的回收率最高在45％-80％，制取工業(yè)鹽后，仍有20％-55％左右難以再利用的結(jié)晶雜鹽產(chǎn)生，雜鹽必須作為危險(xiǎn)固體廢棄物進(jìn)行處置，浪費(fèi)資源，而且處理成本高昂(3500-5000元/噸)。采用本發(fā)明的處理方法后，鹽的回收率大于90％，結(jié)晶鹽的純度高達(dá)99％及以上，制備的酸、堿可回用至污水廠調(diào)節(jié)pH值或者樹脂再生，附加值比結(jié)晶鹽大幅提高。
（發(fā)明人：劉捷;熊日華;仝勝錄;楊雪;王偉;李小端;馬瑞）
