一种膜处理资源化浓缩方法与流程

1.本发明涉及污水处理技术领域，尤其是涉及一种膜处理资源化浓缩方法。


背景技术：

2.火力发电厂对循环冷却水补充水的水质要求不高，因此，污水处理厂二级处理水深度处理后作为循环冷却水补充水回用不但可以减少城市污水的排放量，而且其制水成本远远低于海水淡化系统而被优先考虑。
3.然而，在水资源缺乏的沿海地区，水资源的过度开采以及海水倒灌等因素，导致可利用的淡水资源中含盐量偏高。污水处理厂出水经过简单的处理后作为电厂的循环冷却水补充水，其高含盐量无法满足电厂循环冷却水补充水的水质要求，还需另外设置反渗透除盐系统。
4.煤化工含盐废水盐类物质主要来自原水、原料煤、生产工艺过程产生水和水处理过程添加的药剂(酸碱中和、絮凝、阻垢、杀菌剂等)等。而生产环节中盐类物质主要来源于生产过程中煤气洗涤废水、循环水系统排水、除盐水系统排水和回用系统浓水等，有时也包括生化处理后的出水，这些废水及出水普遍存在含盐量高的问题。因此，含盐类煤化工废水作为工艺循环水必须经过深度处理。
5.深度处理是近几年我国水处理领域提出的新要求，主要是为了配合进行中水回用，进一步提高水资源利用率，降低水资源的浪费量。
6.蒸发结晶技术是目前较为成熟的污水深度处理技术，但该技术存在投资成本高，运行维护较难，运行费用较高的问题。
7.因此，针对上述问题，开发一种膜处理资源化浓缩方法，以解决上述问题，是本领域技术人员亟需解决的一项技术问题。


技术实现要素：

8.本发明的目的在于提供一种膜处理资源化浓缩方法，该浓缩方法有效实现了含盐废水的资源化利用。
9.本发明提供一种膜处理资源化浓缩方法，包括以下步骤：
10.s1、将待处理的废水进行预处理；
11.s2、将预处理后的废水进行初步过滤；
12.s3、将初步过滤处理后的废水使用纳滤膜组件进行分离，分别得到纳滤产水和纳滤浓水；
13.s4、将纳滤浓水使用第一海水反渗透膜组件进行分离，得到淡水和硫酸钠溶液；
14.s5、将纳滤产水依次使用苦咸水膜组件和第二海水反渗透膜组件进行分离，得到淡水和氯化钠溶液；
15.其中，步骤s4和步骤s5无先后顺序限制。
16.为解决现有技术中含盐废水处理技术存在投资和运行成本较高，资源化利用率
低，无法实现含盐废水零排放的问题。在本发明的膜处理资源化浓缩方法中，首先对待处理的废水进行预处理，保证待处理污水水质的稳定性；然后对预处理后的废水进行初步过滤，以拦截胶体、有机物等对膜有害的物质，用于对后续工艺膜起保护作用；进而使用纳滤膜组件进行处理，纳滤膜组件可拦截二价离子，回收一价离子，进而实现对原水的初步分离；而纳滤膜组件回收得到的含一价离子的清水依次进入苦咸水膜组件和第二海水反渗透膜组件，以进一步对含有一价离子的清水进行处理，进而得到淡水和氯化钠溶液；而纳滤膜组件拦截得到的含二价离子的浓水进入第一海水反渗透膜组件，以进一步对含二价离子的浓水进行处理，进而得到淡水和含硫酸钠的浓水，最终实现含盐废水的资源化利用。
17.作为本技术方案优选地，步骤s1具体包括：将待处理废水的ph调至 6-8，并加入还原剂和阻垢剂。
18.为控制膜污染，在废水进入膜装置之前需投加还原剂和阻垢剂，以除去废水中的结垢及其他污染物。
19.作为本技术方案优选地，步骤s2具体包括：将预处理后的废水输入保安过滤器中进行初步过滤，且保安过滤器出口和进口的压力差不超过10％。
20.保安过滤器，其内部为均匀排布的中空纤维膜，废水由底部进入，经过中空纤维膜由上部流出，主要用于拦截胶体、有机物等对膜有害的物质以对后续工艺膜起保护作用。当保安过滤器出口与进口压力超过10％，说明保安过滤器需进行物理清洗或者化学清洗。
21.作为本技术方案优选地，步骤s3中，使用纳滤膜组件进行分离时，控制进水压力为2-6atm，温度为25-40℃，ph值为2-11。
22.在上述条件下，纳滤膜组件可以截留二价离子，并且一价离子回收率为97％，产水回收率可达90％。
23.作为本技术方案优选地，步骤s4中，使用第一海水反渗透膜组件进行分离时，控制进水压力为50-70atm，ph值为7-10，产水收率在75％以内。
24.作为本技术方案优选地，步骤s5中，使用苦咸水膜组件进行分离时，控制进水压力为2-6atm，温度为15-45℃，ph值为2-11，sdi小于等于4。
25.在使用苦咸水膜组件进行分离时，为保证最佳的分离效率，需控制进水压力为2-6atm，温度为15-45℃，ph值为2-11，sdi小于等于4，其中sdi为反应胶体，浊度和悬浮物的含量。
26.作为本技术方案优选地，步骤s5中，使用第二海水反渗透膜组件进行分离时，控制进水压力为45-50atm，ph值为7-10，产水收率在80％以内。
27.作为本技术方案优选地，使用纳滤膜组件、苦咸水膜组件、第一海水反渗透膜组件和第二海水反渗透膜组件分离之前，均需向废水中加入还原剂和阻垢剂。
28.作为本技术方案优选地，所述还原剂的添加量为1-5mg/l，所述阻垢剂的添加量为1-5mg/l，其中，所述还原剂为nahso4，所述阻垢剂为有机磷酸类阻垢缓蚀剂。
29.作为本技术方案优选地，使用纳滤膜组件、苦咸水膜组件、第一海水反渗透膜组件和第二海水反渗透膜组件分离之前，依次对废水进行加氯和除氯处理，并使余氯控制在1mg/l，其中，除氯所使用的试剂为na2so3。
30.温度过高易助长细菌的生长，而加氯是杀菌的一种方法，而通过加入 na2so3还原剂可以去除余氯，余氯以控制在1mg/l以内为宜。
31.本发明的膜处理资源化浓缩方法，与现有技术相比，具有以下优点：
32.1、在本发明的膜处理资源化浓缩方法中，首先对待处理的废水进行预处理，保证待处理污水水质的稳定性；然后对预处理后的废水进行初步过滤，以拦截胶体、有机物等对膜有害的物质，用于对后续工艺膜起保护作用；进而使用纳滤膜组件进行处理，纳滤膜组件可拦截二价离子，回收一价离子，进而实现对原水的初步分离；而纳滤膜组件回收得到的含一价离子的清水依次进入苦咸水膜组件和第二海水反渗透膜组件，以进一步对含有一价离子的清水进行处理，进而得到淡水和氯化钠溶液；而纳滤膜组件拦截得到的含二价离子的浓水进入第一海水反渗透膜组件，以进一步对含二价离子的浓水进行处理，进而得到淡水和含硫酸钠的浓水，最终实现含盐废水的资源化利用；
33.2、本发明的膜处理资源化浓缩方法同其他常规处理方法相比较，设备投资成本低，可大幅度降低运行成本；
34.3、本发明的膜处理资源化浓缩方法，应用广泛，可以适用于市政污水、煤化工废水和电厂废水等；
35.4、本发明的膜处理资源化浓缩方法，操作、运行和维护极其方便，实用性强，自动化强，可实现无人值守。
附图说明
36.为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
37.图1为本发明膜处理资源化浓缩系统的示意图。
38.附图标记说明：
39.1：储液罐；2：保安过滤器；3：浓水箱；4：第一海水反渗透膜组件； 5：产水箱；6：苦咸水膜组件；7：第二海水反渗透膜组件；8：氯化钠水箱；9：淡水箱；10：硫酸钠水箱；11：进水泵；12：第一流量计；13：第一高压泵；14：离心泵；15：压力表；16：第一检修管路；17：第二检修管路；18：第三检修管路；19：纳滤膜组件；20：药剂投加部件。
具体实施方式
40.下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
41.在本发明的描述中，需要理解的是，术语"中心"、"纵向"、"横向"、" 长度"、"宽度"、"厚度"、"上"、"下"、"前"、"后"、"左"、"右"、"坚直"、" 水平"、"顶"、"底"、"内"、"外"、"顺时针"、"逆时针"等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
42.此外，术语"第一"、"第二"仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性
或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有"第一"、 "第二"的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本发明的描述中，"多个"的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。此外，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
43.本发明还公开了该资源化浓缩方法优选的处理系统，包括储液罐1、保安过滤器2、纳滤机构、浓水处理机构和产水处理机构；所述储液罐1、所述保安过滤器2、所述纳滤机构依次连通；所述纳滤机构的清液出口与所述产水处理机构连通，所述纳滤机构的浓液出口与所述浓水处理机构连通。
44.其中，储液罐1用于均质，保证待处理污水水质的稳定性；保安过滤器2内部均匀排布有中空纤维膜，主要拦截胶体、有机物等对膜有害的物质，用于对后续工艺膜起保护作用；纳滤机构可拦截二价离子，回收一价离子，进而实现对原水的初步分离；而纳滤机构回收得到的含一价离子的清水进入产水处理机构，以进一步对含有一价离子的清水进行处理，进而得到淡水和含氯化钠的浓水；而纳滤机构拦截得到的含二价离子的浓水进入浓水处理机构，以进一步对含二价离子的浓水进行处理，进而得到淡水和含硫酸钠的浓水，最终实现含盐废水的资源化利用。本发明的膜处理资源化浓缩系统同其他常规处理系统相比较，系统整体运行维护成本低，各个单元各自发挥作用又相互服务从而实现烧含盐废水的零排放和资源化利用。
45.在上述技术方案的基础上，进一步，所述浓水处理机构包括浓水箱3 和第一海水反渗透膜组件4，所述纳滤机构的浓液出口、所述浓水箱3和所述第一海水反渗透膜组件4依次连通。所述产水处理机构包括产水箱5、苦咸水膜组件6和第二海水反渗透膜组件7，所述纳滤机构的清液出口、所述产水箱5、所述苦咸水膜组件6和所述第二海水反渗透膜组件7依次连通。
46.具体地，浓水处理机构包括浓水箱3和第一海水反渗透膜组件4，产水处理机构包括产水箱5、苦咸水膜组件6和第二海水反渗透膜组件7。其中，产水箱5和浓水箱3与储液罐1的设置原理相同，起到保护作用的同时作为后续处理工艺的过度，以确保后续膜处理装置有稳定的进水。第一海水反渗透膜组件4可对含二价离子的浓水进行处理，进而得到淡水和含硫酸钠的浓水；苦咸水膜组件6可对含有一价离子的进行处理，进而得到淡水和含有一价离子的氯化钠溶液；含有一价离子的氯化钠溶液进一步进入第二海水反渗透膜组件7进一步浓缩，进而得到淡水和氯化钠。
47.在上述优选技术方案的基础上，更为优选地，还包括氯化钠水箱8、淡水箱9和硫酸钠水箱10，所述苦咸水膜组件6的清液出口与所述淡水箱9 连通，所述第二海水反渗透膜组件7的清液出口与所述淡水箱9连通，所述第二海水反渗透膜组件7的浓液出口与所述氯化钠水箱8连通；所述第一海水反渗透膜组件4的清液出口与所述淡水箱9连通，所述第一海水反渗透膜组件4的浓液出口与所述硫酸钠水箱10连通。
48.在本发明一个具体的实施例中，还包括氯化钠水箱8、淡水箱9和硫酸钠水箱10，纳滤机构对原水的初步分离，分别得到含有二价离子的浓水和含有一价离子的清水，其中，含有一价离子的清水由产水箱5进入苦咸水膜组件6中，苦咸水膜组件6类似于反渗透膜组件，
分别得到淡水和含有一价离子的氯化钠溶液，其中，淡水进入淡水箱9，含有一价离子的氯化钠溶液进一步进入第二海水反渗透膜组件7进一步浓缩，进而得到淡水和氯化钠，其中淡水进入淡水箱9，氯化钠进入氯化钠水箱8；而含二价离子的浓水由浓水箱3进入第一海水反渗透膜组件4中，以进一步对含二价离子的浓水进行处理，进而得到淡水和含硫酸钠的浓水，其中，淡水进入淡水箱9，硫酸钠溶液进入硫酸钠水箱10。最终实现，氯化钠水箱8中氯离子浓度可达到24553mg/l，而硫酸根离子浓度为988mg/l：硫酸钠水箱10中氯离子浓度为8312mg/l，硫酸根离子浓度52678mg/l。由此实现不同盐分的分离，进而实现污水的资源化处理和利用。
49.在上述技术方案的基础上，进一步，所述储液罐1与所述保安过滤器2 连通的管路上依次设置有进水泵11和第一流量计12，所述第一流量计12 的出水口与所述储液罐1反向连通；所述产水箱5与所述苦咸水膜组件6 连通的管路上设置有第一高压泵13，所述第一高压泵13的出水口与所述产水箱5反向连通；所述浓水箱3与所述第一海水反渗透膜组件4连通的管路上设置有离心泵14，所述离心泵14的出水口与所述浓水箱3反向连通。
50.具体地，储液罐1内设置浮球连锁开关，并与进水泵11和阀门连锁，当储液罐1内水位较低时，进水泵11停止，以防止进水泵11空转，烧毁进水泵11。此外，为保证纳滤机构一定的进水流量，储液罐1与保安过滤器2连通的管路上设置有第一流量计12，以确保纳滤机构进水流量在合理范围内，这是因为纳滤机构对进水流量有一定要求，进水流量较低，浓水不均匀扰动，污染物易污染膜，进水流量高，将加速膜的污染。而第一流量计12的出水口与储液罐1反向连通，第一高压泵13的出水口与产水箱5 反向连通，离心泵14的出水口与浓水箱3反向连通，一方面可进一步提高水质的稳定性，另一方面当后续膜工艺设备需要检修时，可直接将待处理水输送至原储存设备。
51.在上述技术方案的基础上，进一步，所述纳滤机构包括多个并列设置的纳滤膜组件19。并且，具体地，纳滤膜组件19的材质选用耐腐蚀性能优异的聚丙烯腈材料。
52.在上述技术方案的基础上，进一步，所述保安过滤器2的进水管路和出水管路上均设置有压力表15，所述储液罐1与所述保安过滤器2之间设置有第一检修管路16；每个所述纳滤膜组件19的进水管路和出水管路上均设置有压力表15，所述保安过滤器2与所述浓水箱3之间设置有第二检修管路17；所述第二海水反渗透膜组件7的进水管路上设置有压力表15，所述苦咸水膜组件6与所述氯化钠水箱8之间设置有第三检修管路18。
53.保安器与进水泵11之间设置压力表15和流量计，可判断流量大小和压力，可以进一步推算进水流量是否是适宜值；而保安过滤器2的进水管路和出水管路上均设置有压力表15，可通过保安过滤器2进出口压力值，判断保安过滤器2是否需要清洗，当出口与进口压力超过10％时，说明保安过滤器2需要进行物理清洗或化学清洗。此外，储液罐1与保安过滤器2 之间设置有第一检修管路16，当保安过滤器2需要清洗时，储液罐1中的污水可直接进入后续的纳滤机构中。
54.具体地，保安过滤器2中的中空纤维膜材质选择化学稳定性较好的聚偏氟乙烯。
55.同理，纳滤膜组件19的进水管路和出水管路上均设置有压力表15，保安过滤器2与浓水箱3之间设置有第二检修管路17，当压力值偏高时，污水直接由保安过滤器2进入浓水箱3，同时启动反洗装置，对纳滤机构进行清洗。第二海水反渗透膜组件7的进水管路上设置有压力表15，苦咸水膜组件6与氯化钠水箱8之间设置有第三检修管路18，当压力值偏高时，
污水直接由苦咸水膜组件6进入浓水箱3，同时启动反洗装置，对第二海水反渗透膜组件7进行清洗。
56.在上述技术方案的基础上，进一步，所述纳滤膜组件19、所述苦咸水膜组件6、所述第一海水反渗透膜组件4和所述第二海水反渗透膜组件7的进水管道上均设置有药剂投加部件20。
57.具体地，为防止控制膜污染，在所有膜组件进水处均设置有药剂投加部件20，以用于投加还原剂和阻垢剂。其中，还原剂主要为nahso4，该类物质能与铁、铜、锌等多种离子形成稳定的络合物，并能够溶解金属表面的氧化物；阻垢剂采用有机磷酸类阻垢缓蚀剂，该阻垢剂阻垢效果好、使用范围广，对常规水质均能起到良好的阻垢、分散效果，尤其适用于碳酸盐、硫酸盐、氧化钙、氧化镁及氧化铁沉淀造成的结垢，其阻垢效能高且不会与残留凝聚剂或富铝富铁的化合物发生凝聚，进而产生凝聚物。
58.此外，储液罐1、浓水箱3、产水箱5的出水管道上设置有加氯管道，并位于相应的进水泵11、离心泵14和第一高压泵13的出口处，与此同时设置混合器，以使氯和进水能够混合均匀。这是因为温度过高易滋生细菌，而加氯是杀菌的一种方法，而通过加入亚硫酸钠还原剂可以去除余氯，余氯控制在1mg/l为宜。
59.这里还需要说明的是，苦咸水膜组件6并联设置有多级，以防止单级苦咸水膜组件6回收率过高时，一方面导致难溶盐的组分超过溶度积而结垢，另一方面苦咸水膜组件6内的浓水流速过低，易于产生浓差极化引起结垢，同时不利于将水中胶体、悬浮物等排出。
60.在上述技术方案的基础上，进一步，所述纳滤膜组件19、所述苦咸水膜组件6、所述第一海水反渗透膜组件4和所述第二海水反渗透膜组件7的进水管道上均设置有在线余氯监测仪和sdi监测仪。
61.具体地，所有膜组件的进水管道上均设置有在线余氯监测仪和sdi监测仪，以随时掌握进水对膜污染情况。
62.在上述技术方案的基础上，进一步，所述储液罐1和所述保安过滤器2 连通的管路设置有药剂投加部件20。
63.通过该药剂投加部件20，可向储液罐1出水中投加酸碱试剂，以确保保安过滤器2进水ph满足设计要求。
64.使用本发明的方法处理某煤化工废水，待处理水质情况如下：
65.进水流量10m3/h，ph为4左右，cod为75mg/l、硝酸根离子222mg/l，氯根离子1126mg/l，硫酸根离子1383mg/l，钙离子含量0.1mg/l，镁离子 0.1mg/l。
66.步骤s1：将待处理煤化工废水于储液罐中进行预处理，并使用氢氧化钠溶液调节ph值至6-8，
67.步骤s2：储液罐中的液体经进水泵输入至保安过滤器，并在进入到保安过滤器之前，加入还原剂和阻垢剂，其中，阻垢剂有机磷酸类阻垢缓蚀剂添加量为3mg/l，还原剂nahso4添加量为3mg/l，经混合器均匀输入至保安过滤器，进水压力为2atm，经保安过滤器后，出水压力为1.8atm。
68.步骤s3：经保安过滤器初步过滤后的废水进入纳滤膜组件，进水经过高压泵提压达到4atm，进水温度大概为25-30℃之间，ph在8.5左右，刚开始运行出水压力为3.8atm，系统稳定运行，产水回收率为90％，即纳滤经过膜后产水量占进水量的比值，进水10m3/h，产
水9m3，浓水1m3；此外，盐分开率以氯离子和硫酸根离子为例，氯离子回收率为90％，硫酸根截留率为97％，即产水氯离子浓度占进水氯离子浓度为90％，浓度为1031mg/l，产水硫酸根离子浓度占进水硫酸根离子浓度3％，浓度为41.49mg/l，纳滤产水进入产水箱，纳滤浓水进入浓水箱；
69.步骤s4：产水箱的水经过第一高压泵，输送到苦咸水膜组件中，高压泵输送压力为15atm，产水率为80％，即苦咸水膜组件产水占进水比例为 80％，经过苦咸水膜组件后产水为7.2m3/h，浓水为1.8m3/h，同时进水加入 na2so3还原剂去除余氯使余氯控制在1mg/l以内，控制进水sdi为2；经过苦咸水膜组件的浓水经高压泵进入第二海水反渗透膜组件进一步浓缩，经过高压泵提压压力为47atm，进水ph为8.2左右，产水收率为80％，即进水1.8m3，产水为1.44m3，系统稳定运行。经过此步骤后，第二海水反渗透膜组件产生的浓水中氯根离子浓度可达到24553mg/l，而硫酸根离子浓度为988mg/l，实现不同盐分的分离；
70.步骤s5：将浓水箱中的水经过高压泵提升到第一海水反渗透膜中，高压泵出口压力为61atm，进水ph为8.5，产水收率为75％，即产水比进水为75％，进水为1m3，产水为0.75m3，可实现盐分总去除率97％，即产水中的tds(总溶解固体量)为3％。
71.使用上述处理工艺处理后，氯化钠水水箱中氯离子浓度可达 24553mg/l，而硫酸根离子浓度为988mg/l：硫酸钠水箱中氯离子浓度为 8312mg/l，而硫酸根离子浓度可达52678mg/l。
72.最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。