一种工业浓盐水零排放处理系统及方法与流程

1.本发明属于工业浓盐水处理领域，具体涉及对工业浓盐水进行浓缩，脱盐水进行回收利用，其余超浓盐水蒸发结晶，达到浓盐水零排放目的一种工业浓盐水零排放处理系统及方法。


背景技术：

2.在工业生产中，很多企业会采用废水回收技术，但高盐份高硬度废水回收利用一直是个难题，传统工艺采用双碱法降硬，再用树脂降硬，最后采用膜法脱盐，达到回用水标准，酸碱再生液和反渗透浓盐水进行蒸发结晶达到废水零排放目的。
3.传统零排放工艺流程长，处理过程中加入大量酸碱，浓缩液处理量大，处理成本高，对环境污染大。
4.传统零排放工艺如下：如图1，浓盐水进入工业浓盐水池
①
，用泵输入高密度澄清池
②
，在高密度澄清池投加na2co3，naoh等，去除浓盐水中ca
2
、mg
2
离子，降低硬度，沉降物进入板框压滤机
⑧
。高密度澄清池产水进入产水池
③
，为了去除颗粒和胶体，以满足进入反渗透膜前sdi进水条件，依次经过多介质过滤器
④
、树脂软化罐
⑤
、超滤膜
⑥
进入中间水池
⑦
，然后用泵提压后依次进入一级反渗透
⑫
和二级反渗透
⑪
，一、二级反渗透产水进入回用水池
⑬
回收利用，二级反渗透浓水进入超浓水池
⑩
，最后进入蒸发结晶单元
⑨
。当树脂软化罐失效时，采用盐酸或氯化钠再生，再生废液进入超浓水池
⑩
进而蒸发结晶处理。传统工艺缺点是高密度澄清池投加大量na2co3，naoh等，沉淀物需要板框压滤机进行脱水压榨，而树脂软化罐失效时，需采用盐酸或氯化钠再生，整个系统加入大量的酸碱或盐，产生再生废液，增加了蒸发结晶单元的处理量；传统工艺有多介质过滤器和超滤，处理单元多，运行成本高，产生泥饼会对环境造成污染。


技术实现要素：

5.本发明目的在于提供一种浓盐水处理系统，实现工业浓盐水零排放，能降低运行成本。
6.本发明采取如下技术方案：一种工业浓盐水零排放处理系统，包括依次连接的工业浓盐水池、电渗析、浓缩液池和蒸发结晶单元，所述电渗析产水出口连接电渗析产水池，电渗析产水池依次连接第一加压泵、耐酸纳滤膜、第二加压泵和反渗透膜，最后反渗透膜的浓水出水口再回到电渗析产水池中，所述耐酸纳滤膜的浓水再回到工业浓盐水池中。
7.一种利用工业浓盐水零排放处理系统的处理方法，工业浓盐水储存于工业浓盐水池中，通过水泵输送至电渗析进行处理，电渗析以直流电为驱动力进行脱盐、浓缩，并通过离子交换膜进行有机物和盐分离，电渗析浓缩液储存于浓缩液池，然后进入蒸发器结晶单元进行结晶处理；
电渗析产水进入电渗析产水池，而后通过第一加压泵进入耐酸纳滤膜；耐酸纳滤膜浓缩水回到工业浓盐水池，经电渗析重复去除离子和盐份；耐酸纳滤膜产水通过第二加压泵提压后进入反渗透膜，反渗透膜浓盐水回到电渗析产水池，经过耐酸纳滤膜再次脱盐，反渗透产水回收利用。
8.优选的，电渗析产水codcr如大于200mg/l，需要生化处理到codcr小于200mg/l再进入电渗析产水池中。
9.优选的，电渗析进水控制条件：tds≤5
×
104mg/l，ph值≤7.5，浊度≤0.1ntu。
10.优选的，耐酸纳滤膜进水控制条件codcr≤200 mg/l，ph≤5，钙硬﹤1200 mg/l，sdi≤5。
11.优选的，反渗透膜进水控制条件codcr≤60 mg/l，6≤ph≤9.5， sdi≤3。
12.优选的，所述反渗透膜为二级反渗透膜。
13.优选的，电渗析运行采用最高产水率控制方式，浓缩度tds达到2
×
105mg/l。
14.本发明将浓盐水通过电渗析脱盐处理，电渗析产生浓缩液进入蒸发结晶单元中的结晶器，电渗析产水进入电渗析产水池，进一步通过耐酸纳滤膜，如果耐酸纳滤膜进水cod超过200 mg/l，进行生化、高级氧化处理，使其cod小于200 mg/l。耐酸纳滤膜浓缩水回到工业浓盐水池，耐酸纳滤膜产水进入反渗透膜，反渗透膜（一级或二级）浓缩水回到电渗析产水池，反渗透膜产水作为优质水回收利用。
15.本发明工业浓盐水采用电渗析、耐酸纳滤膜、反渗透膜工艺进行综合处理，替代传统工艺采用的双碱降硬法、树脂降硬法、反渗透膜法。
16.本发明电渗析运行采用最高产水率控制方式，浓缩度tds可以达到2
×
105mg/l，浓缩液浓度高，浓缩液总量减小，大大降低了蒸发结晶处理量和处理成本。
17.本发明电渗析产水进入耐酸纳滤膜，分离出80%以上二价离子，通过调节ph使耐酸纳滤膜在ph≤5条件下运行，避免在高盐份、高硬度下纳滤膜浓盐水侧表面结垢。
18.本发明耐酸纳滤膜浓水回到工业浓盐水池，再次进入电渗析脱盐，达到电渗析重复脱盐目的。
19.本发明耐酸纳滤膜的运行采用最高产水率控制方式，最大限度回收水，降低浓盐水产生量。
20.本发明耐酸纳滤产水进入反渗透膜，反渗透膜可以去除90%以上离子，可以得到高纯度水加以回收利用。由于前面工序中耐酸纳滤膜已经去除大部分二价离子，避免了反渗透膜结垢倾向，反渗透膜前无需投加阻垢剂。
21.本发明反渗透膜浓水回到电渗析产水水池，再次进入耐酸纳滤膜，达到耐酸纳滤膜重复脱盐目的。
22.本发明的有益效果：本发明用简洁低成本的方法对工业浓盐水进行浓缩，最终产水进行回收利用，其余超浓盐水蒸发结晶，达到浓盐水零排放目的。同传统的工业浓盐水零排放工艺相比，优化的零排放工业浓盐水处理方法有以下优势：
①ꢀ
工艺流程短，投资少，工艺运行稳定，处理成本低。由于传统工业浓盐水零排放工艺，采用高密度沉淀池或辐流沉淀池，加入石灰、碳酸钠等化学降硬方法，高密度沉淀池或辐流沉淀池会产生大量的沉淀物（主要为钙、镁、铁等盐垢），需要进入板框压滤机，进一
步压榨脱水，同时石灰、碳酸钠等化学降硬后，高密度沉淀池或辐流沉淀池出水产生大量的颗粒和胶体，因此在高密度沉淀池或辐流沉淀池后，需要增加常规过滤单元（多介质过滤器、沙滤或纤维束过滤器）和超滤单元，以满足反渗透膜前sdi进水条件。
23.②ꢀ
采取电渗析对浓盐水进行初级处理，电渗析对进水具有很好的耐高盐份、抗有机物污染特性，浓缩液处理量减少10%以上，工艺稳定，运行成本低廉。
24.③ꢀ
采用电渗析对浓盐水进行初级脱盐，无需药剂投加，与传统工艺双碱降硬和树脂降硬消耗大量酸碱或氯化钠相比，避免了投加过多的酸、碱和盐分，使得浓盐水经过反渗透膜脱盐时，能耗低，产水水质好，降低处理成本，减少环境污染。
25.④ꢀ
采取耐酸纳滤膜对电渗析产水进行脱盐，可以分离80%以上二价离子，由于耐酸纳滤膜可以在ph≤5条件下运行，能够避免在高盐份下浓盐水在耐酸纳滤膜表面的结垢倾向。
26.⑤ꢀ
采取反渗透膜对耐酸纳滤产水进行脱盐，脱盐率达到90%以上，这样可以得到高品质产水达到回用目的，如需要可采用二级反渗透。由于前面工序中耐酸纳滤膜已经去除了大部分二价离子，可避免浓盐水在反渗透膜上结垢倾向，反渗透膜前无需投加阻垢剂。
27.⑥ꢀ
整个系统水回收率大于85%，浓缩液处理量小于15%，大大降低水耗，经济、社会效益明显。
28.⑦ꢀ
与传统电渗析追求产水水质相比，本发明利用电渗析的分离能力部分牺牲产水水质而追求浓水的高浓度，较差的电渗析产水利用膜处理工艺进行二次处理，既降低了蒸发结晶工艺处理成本，又解决了水质问题，最终用低运行成本的方法实现了工业废水零排放的目的。
附图说明
29.图1是传统工艺流程图；图2是本发明工艺流程图。
具体实施方式
30.本发明的工业浓盐水零排放处理工艺共9个处理单元。工业浓盐水储存于工业浓盐水池，通过水泵输送至电渗析进行浓缩和分离，在直流电作用下，阴、阳离子分别通过阴离子膜、阳离子膜进入阴、阳极液罐。阴离子膜、阳离子膜是选择性膜，电渗析可以分离出80%以上金属离子，电渗析回收率可以达到85%以上，浓缩液tds可以达到2
×
105mg/l，便于进一步蒸发结晶处理。经过电渗析脱盐，电渗析产水tds≤1
×
10
4 mg/l，进入电渗析产水池，如果电渗析产水codcr＞200 mg/l需要生化处理，使codcr≤200 mg/l。电渗析产水经第一加压泵提压后进入耐酸纳滤膜，为防止耐酸纳滤膜氧化，需要投加nahso4,同时用 hcl进行ph调节，使进水ph≤5，防止无机盐结垢。耐酸纳滤膜浓盐水回到工业浓盐水池，再次进入电渗析脱盐，耐酸钠滤膜可以去除大部分二价离子和80%以上盐分。耐酸纳滤膜产水经过第二高压泵提压后进入反渗透膜，反渗透膜可以去除95%盐分，产水达到回收标准，反渗透浓水进入电渗析产水池再次进入纳滤膜。为防止反渗透膜氧化，在反渗透膜前投加nahso4，投加naoh进行ph值调节。
31.电渗析运行采用最高产水率控制方式，降低浓缩液蒸发结晶单元处理量。
32.耐酸纳滤膜的运行采用最高产水率控制方式，最大限度回收水，降低浓盐水产生量。
33.电渗析进水控制条件：tds≤5
×
104mg/l，ph值≤7.5，浊度≤0.1ntu。
34.耐酸纳滤膜进水控制条件：codcr≤200 mg/l，ph≤5，钙硬﹤1200 mg/l，sdi≤5。
35.反渗透膜进水控制条件：codcr≤60 mg/l，6≤ph≤9.5， sdi≤3。
36.实施例1钢铁厂水处理站，需处理的工业浓盐水量为730m3/h，所用处理方法为本发明处理方法，具体处理步骤如下：（1）工业浓盐水储存于工业浓盐水池，通过水泵输送至电渗析进行处理，电渗析以直流电为驱动力进行脱盐、l浓缩，并通过离子交换膜进行有机物和盐分离，电渗析浓缩液储存于浓缩液池，然后进入蒸发器结晶单元进行彻底处理。电渗析产水进入电渗析产水池，而后通过加压泵进入耐酸纳滤膜。耐酸纳滤膜浓水回到工业浓盐水池，经电渗析重复去除离子和盐份，耐酸纳滤膜在ph≤5条件下运行，纳滤膜产水通过加压泵提压后进入反渗透膜，反渗透膜浓盐水回到电渗析产水池，经过纳滤膜再次脱盐，反渗透产水回收利用。
37.（2）工业浓盐水水质：cod
cr
：60mg/l，ph：6.7，浊度：0.1ntu,tds：6000 mg/l。
38.（3）耐酸纳滤膜进水水质化验结果: cod
cr
：180mg/l，ph：3.5，钙硬：700mg/l，sdi：4。
39.（4）反渗透膜进水水质化验结果：cod
cr
：40mg/l，ph：7.5， sdi：1。
40.（5）化学药剂：非氧化型杀菌剂：异噻唑啉酮；还原剂：亚硫酸氢钠。盐酸；硫酸氢钠；氢氧化钠。
41.（6）蒸发结晶单元进水水量：109m3/h ，蒸发结晶单元运行成本： 80元/吨，蒸发结晶固废产生量： 529 吨/天。
42.效果评价：固定资产投资2200万元，工业浓盐水处理成本 8 元/吨。反渗透产水水质：tds:20mg/l，钙硬：0mg/l，ph：7.5。
43.对比例1实施例1某钢铁厂水处理站，需处理的工业浓盐水量为560m3/h，所用处理方法为传统浓盐水处理方案，具体处理步骤如下：（1）工业浓盐水泵入高密度澄清池，在高密度澄清池投加碳酸钠，氢氧化钙，盐酸，硫酸，聚合硫酸铁，聚丙烯酰胺，去除浓盐水中ca
2
、mg
2
离子降低硬度，沉降物进入板框压滤机压成泥饼外运。高密度澄清池产水进入产水池，为了去除颗粒和胶体，以满足进入反渗透膜前sdi进水条件，依次经过多介质过滤器、树脂软化罐、超滤膜进入中间水池，然后用泵提压后依次进入一级反渗透和二级反渗透，一、二级反渗透产水进入回用水池回用，二级反渗透浓水进入超浓水池，最后进入蒸发结晶单元。当树脂软化罐失效时，采用盐酸再生，再生废液进入超浓水池进而蒸发结晶处理。
44.（2）工业浓盐水水质：cod
cr
：50mg/l，ph：6.8，浊度：0.1ntu,tds：4500 mg/l。
45.（3）高密度澄清池出水化验结果：cod
cr
：40mg/l，ph：8.5，浊度：1ntu。
46.（4）一级反渗透膜进水水质化验结果：cod
cr
：25mg/l，ph：8， sdi：0.8。
47.（5）二级反渗透膜浓水水质化验结果：ph：7.6，tds：500 mg/l，浊度：0.1ntu。
48.（6）化学药剂：非氧化型杀菌剂：异噻唑啉酮；还原剂：亚硫酸氢钠。盐酸；氢氧化
钠；碳酸钠；氢氧化钙；硫酸；聚合硫酸铁；聚丙烯酰胺。
49.（7）泥饼产生量：35吨/天。
50.（8）树脂软化罐再生用hcl用量：10吨/天。
51.（9）蒸发结晶单元进水水量：145m3/h ，蒸发结晶单元运行成本： 85 元/吨，蒸发结晶固废产生量： 345 吨/天。
52.效果评价：固定资产投资 4600 万元，工业浓盐水处理成本 15 元/吨。二级反渗透产水水质：tds：15mg/l，钙硬：0mg/l，ph：7.5。
53.实施例2钢铁厂水处理站，需处理的工业浓盐水量为60m3/h，所用处理方法为本发明处理方法，具体处理步骤如下：(1)工业浓盐水储存于工业浓盐水池，通过水泵输送至电渗析进行处理，电渗析以直流电为驱动力进行脱盐、l浓缩，并通过离子交换膜进行有机物和盐分离，电渗析浓缩液储存于浓缩液池，然后进入蒸发器结晶单元进行彻底处理。电渗析产水进入电渗析产水池，而后通过加压泵进入耐酸纳滤膜。耐酸纳滤膜浓水回到工业浓盐水池，经电渗析重复去除离子和盐份，耐酸纳滤膜在ph≤5条件下运行，纳滤膜产水通过加压泵提压后进入反渗透膜，反渗透膜浓盐水回到电渗析产水池，经过纳滤膜再次脱盐，反渗透产水回收利用。
54.(2)工业浓盐水水质：cod
cr
：60mg/l，ph：7.5，浊度：0.1ntu,tds：50000mg/l。
55.(3)耐酸纳滤膜进水水质化验结果: cod
cr
：200mg/l，ph：5，钙硬：1200mg/l，sdi：5。
56.(4)反渗透膜进水水质化验结果：cod
cr
：60mg/l，ph：9.5， sdi：3。
57.(5)化学药剂：非氧化型杀菌剂：异噻唑啉酮；还原剂：亚硫酸氢钠。盐酸；硫酸氢钠；氢氧化钠。
58.(6)蒸发结晶单元进水水量：12m3/h ，蒸发结晶单元运行成本： 80元/吨，蒸发结晶固废产生量： 54 吨/天。
59.效果评价：固定资产投资350万元，工业浓盐水处理成本10 元/吨。反渗透产水水质：tds:70mg/l，钙硬：0mg/l，ph：8.5。
60.实施例3钢铁厂水处理站，需处理的工业浓盐水量为20m3/h，所用处理方法为本发明处理方法，具体处理步骤如下：(1)工业浓盐水储存于工业浓盐水池，通过水泵输送至电渗析进行处理，电渗析以直流电为驱动力进行脱盐、l浓缩，并通过离子交换膜进行有机物和盐分离，电渗析浓缩液储存于浓缩液池，然后进入蒸发器结晶单元进行彻底处理。电渗析产水进入电渗析产水池，而后通过加压泵进入耐酸纳滤膜。耐酸纳滤膜浓水回到工业浓盐水池，经电渗析重复去除离子和盐份，耐酸纳滤膜在ph≤5条件下运行，纳滤膜产水通过加压泵提压后进入反渗透膜，反渗透膜浓盐水回到电渗析产水池，经过纳滤膜再次脱盐，反渗透产水回收利用。
61.(2)工业浓盐水水质：cod
cr
：60mg/l，ph：6.5，浊度：0.1ntu,tds：20000mg/l。
62.(3)耐酸纳滤膜进水水质化验结果: cod
cr
：160mg/l，ph：3，钙硬：870mg/l，sdi：4。
63.(4)反渗透膜进水水质化验结果：cod
cr
：40mg/l，ph：7.5， sdi：1。
64.(5)化学药剂：非氧化型杀菌剂：异噻唑啉酮；还原剂：亚硫酸氢钠。盐酸；硫酸氢钠；氢氧化钠。
65.(6)蒸发结晶单元进水水量：5.5m3/h ，蒸发结晶单元运行成本： 120元/吨，蒸发结晶固废产生量： 15 吨/天。
66.效果评价：固定资产投资350万元，工业浓盐水处理成本15 元/吨。反渗透产水水质：tds:50mg/l，钙硬：0mg/l，ph：7.1。
67.上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。