高浓度废液处理工艺及设备的制作方法

1.本技术涉及工艺废水处理领域，尤其涉及一种高浓度废液处理工艺及设备。


背景技术：

2.随着工业迅速发展，废液的种类和数量迅猛增加，对水体的污染也日趋广泛和严重，工业废液成分复杂还有毒性，不同行业的工业废液种类不同，但是大多数工业废液都是高浓度废液或者高浓度有机废液。
3.目前高浓液废液往往有较高的含盐量，使得废液处理的难度变的很大，所以如何对高浓液废液进行处理使其达到排放标准是本领域技术人员亟待解决的问题。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本技术提出了一种高浓度废液处理工艺及设备，其可以得到回用水的标准产水，可以被工厂回用达到资源再利用。
5.根据本技术的一方面，提供了一种高浓度废液处理工艺，包括：
6.对高浓度废液进行预处理，将预处理后的所述高浓度废液进行纳滤分盐处理，产出分盐浓缩液和分盐透析液；
7.将所述分盐浓缩液通入stro膜系统中进行浓缩处理，产出stro透析液；
8.将所述分盐透析液通入scro膜系统中进行浓缩处理，产出scro透析液；
9.将所述stro透析液和所述scro透析液混合后通入mtro膜系统进行渗透处理，并产出mtro透析液作为符合标准的回用水。
10.在一种可能的实现方式中，所述scro膜系统还产出scro浓缩液，所述scro浓缩液部分进行再利用，部分回流至所述scro膜系统。
11.在一种可能的实现方式中，所述mtro膜系统还产出mtro浓缩液，所述mtro浓缩液与预处理后的所述高浓度废液进行混合；
12.将混合后的所述高浓度废液进行纳滤分盐处理。
13.在一种可能的实现方式中，将预处理后的所述高浓度废液进行纳滤分盐处理前还包括：
14.在预处理后的所述高浓度废液中加入还原剂。
15.在一种可能的实现方式中，将预处理后的所述高浓度废液进行纳滤分盐处理包括：
16.调节预处理后的所述高浓度废液的酸碱度，并在调节酸碱度后的所述高浓度废液中加入一号阻垢剂；
17.对加入所述一号阻垢剂的所述高浓度废液进行过滤，过滤后的滤液在nf膜中进行分盐浓缩，产出所述分盐浓缩液和所述分盐透析液。
18.在一种可能的实现方式中，将所述分盐浓缩液通入所述stro膜系统中进行浓缩处理包括：
19.在所述分盐浓缩液中加入二号阻垢剂，并对加入所述二号阻垢剂的所述分盐浓缩液进行过滤，过滤后产生的滤液在st膜元件中进行浓缩处理，产出stro透析液。
20.在一种可能的实现方式中，将所述分盐透析液通入所述scro膜系统中进行浓缩处理包括：
21.在所述分盐透析液中加入三号阻垢剂，并对加入所述三号阻垢剂的所述分盐透析液进行过滤，过滤后产生的滤液在多段sc膜元件中依次进行浓缩处理，产出scro透析液。
22.在一种可能的实现方式中，将所述stro透析液和所述scro透析液混合后通入所述mtro膜系统进行渗透处理，包括：
23.在所述stro透析液和所述scro透析液混合溶液中加入四号阻垢剂，并对加入所述四号阻垢剂的所述stro透析液和所述scro透析液混合溶液进行过滤，过滤后产生的滤液在ro膜单元中进行渗透处理，并产出所述mtro透析液。
24.根据本技术的另一方面，提供了一种高浓度废液处理设备，其使用上述任一项所述的高浓度废液处理工艺对高浓度废液进行处理，其特征在于，包括：
25.预处理设备、分盐装置、stro膜系统、scro膜系统、混合设备和mtro膜系统；
26.所述预处理设备的入口适用于通入所述高浓度废液，所述预处理设备的出口与所述分盐装置的入口连通；
27.所述分盐装置设置有分盐浓缩出口和分盐透析出口，所述分盐浓缩出口与所述stro膜系统的入口连通设置，所述stro膜系统的透析出口与所述混合设备的第一进口连通；
28.所述分盐透析出口与所述scro膜系统的入口连通设置，所述scro膜系统的透析出口与所述混合设备的第二进口连通；
29.所述混合设备的出口与所述mtro膜系统的进口连通，所述mtro膜系统的出口适用于排出所述mtro透析液。
30.在一种可能的实现方式中，所述mtro膜系统还设置有mtro回流口，所述mtro回流口连通在所述预处理设备的出口与所述分盐装置的入口之间。
31.本技术实施例高浓度废液处理工艺首先对高浓度废液进行预处理，去除高浓度废液中的杂质，之后再对预处理后的高浓度废液进行纳滤分盐处理，把高浓度废液分成两部分：分盐浓缩液和分盐透析液。分盐浓缩液是一股含硫酸盐的废液，再经过stro膜系统进行高倍浓缩处理，产出stro透析液，分盐透析液是一股含氯化盐的废液，再经过scro膜系统进行高倍浓缩处理，产出scro透析液。之后将stro透析液和scro透析液混合，并进一步的利用mtro膜系统的渗透膜进行达标处理，产出的mtro透析液就是符合标准的回用水，工厂可以直接利用。本技术实施例高浓度废液处理工艺利用纳滤分盐线路，使得氯化盐在分盐透析液中，硫酸盐在分盐浓缩液中，在分别对分盐透析液和分盐浓缩液进行浓缩，并产出stro透析液和scro透析液，再对其进一步的进行达标处理，得到回用水的标准产水，可以被工厂回用达到资源再利用。
32.根据下面参考附图对示例性实施例的详细说明，本技术的其它特征及方面将变得清楚。
附图说明
33.包含在说明书中并且构成说明书的一部分的附图与说明书一起示出了本技术的示例性实施例、特征和方面，并且用于解释本技术的原理。
34.图1示出本技术实施例的高浓度废液处理工艺的工艺流程图；
35.图2示出本技术实施例的高浓度废液处理设备的分盐设备的主体结构示意图；
36.图3示出本技术实施例的高浓度废液处理设备的stro膜系统的主体结构示意图；
37.图4示出本技术实施例的高浓度废液处理设备的mtro膜系统的主体结构示意图。
具体实施方式
38.以下将参考附图详细说明本技术的各种示例性实施例、特征和方面。附图中相同的附图标记表示功能相同或相似的元件。尽管在附图中示出了实施例的各种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。
39.其中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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或简化描述，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。
40.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该特征。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。
41.在这里专用的词“示例性”意为“用作例子、实施例或说明性”。这里作为“示例性”所说明的任何实施例不必解释为优于或好于其它实施例。
42.另外，为了更好的说明本技术，在下文的具体实施方式中给出了众多的具体细节。本领域技术人员应当理解，没有某些具体细节，本技术同样可以实施。在一些实例中，对于本领域技术人员熟知的方法、手段、元件和电路未作详细描述，以便于凸显本技术的主旨。
43.图1示出本技术实施例的高浓度废液处理工艺的工艺流程图。如图1所示，该高浓度废液处理工艺包括：对高浓度废液进行预处理，将预处理后的高浓度废液进行纳滤分盐处理，产出分盐浓缩液和分盐透析液，将分盐浓缩液通入stro膜系统200中进行浓缩处理，产出stro透析液。将分盐透析液通入scro膜系统300中进行浓缩处理，产出scro透析液。将stro透析液和scro透析液混合后通入mtro膜系统500进行渗透处理，并产出mtro透析液作为符合标准的回用水。
44.本技术实施例高浓度废液处理工艺首先对高浓度废液进行预处理，去除高浓度废液中的杂质，之后再对预处理后的高浓度废液进行纳滤分盐处理，把高浓度废液分成两部分：分盐浓缩液和分盐透析液。分盐浓缩液是一股含硫酸盐的废液，再经过stro膜系统200进行高倍浓缩处理，产出stro透析液，分盐透析液是一股含氯化盐的废液，再经过scro膜系统300进行高倍浓缩处理，产出scro透析液。之后将stro透析液和scro透析液混合，并进一步的利用mtro膜系统500的渗透膜进行达标处理，产出的mtro透析液就是符合标准的回用水，工厂可以直接利用。本技术实施例高浓度废液处理工艺利用纳滤分盐线路，使得氯化盐
在分盐透析液中，硫酸盐在分盐浓缩液中，在分别对分盐透析液和分盐浓缩液进行浓缩，并产出stro透析液和scro透析液，再对其进一步的进行达标处理，得到回用水的标准产水，可以被工厂回用达到资源再利用。
45.在一种可能的实现方式中，scro膜系统300还产出scro浓缩液，scro浓缩液部分进行再利用，部分回流至scro膜系统300。由此，可以降低scro膜系统300的渗透压差，能够以一种较低的运行压力对废液进行极限压缩。
46.此处的scro浓缩液为高浓度氯化盐溶液，对其精细化工可以作为原料或者溶剂再利用，也可以精制氯化钠再利用。
47.此处，还应当指出的是，在一种可能的实现方式中，stro膜系统200还产出stro浓缩液，stro浓缩液是高浓度硫酸盐溶液，对其精细化工可以作为原料或者溶剂再利用，也可以精制为硫酸钠再利用。
48.在一种可能的实现方式中，mtro膜系统500还产出mtro浓缩液，mtro浓缩液与预处理后的高浓度废液进行混合，将混合后的高浓度废液进行纳滤分盐处理。由此，进一步的促进资源的再利用。
49.在一种可能的实现方式中，对高浓度废液进行预处理包括，在高浓度废液中进入氧化剂。
50.在一种可能的实现方式中，将预处理后的高浓度废液进行纳滤分盐处理前还包括：在预处理后的高浓度废液中加入还原剂。由此，防止了高浓度废液的预处理工艺中投加的氧化剂未反应完全进入纳滤分盐处理中时，对纳滤分盐处理的设备造成不可逆的伤害。
51.此处，应当指出的是，在一种可能的实现方式中，还原剂可以为亚硫酸氢钠。
52.此处，还应当指出的是，在一种可能的实现方式中，投加的还原剂的量取决于水中余氯量，去除1ppm余氯需2ppm还原剂。
53.在一种可能的实现方式中，将预处理后的高浓度废液进行纳滤分盐处理包括：调节预处理后的高浓度废液的酸碱度，并在调节酸碱度后的高浓度废液中加入一号阻垢剂。对加入一号阻垢剂的高浓度废液进行过滤，过滤后的滤液在nf膜中进行分盐浓缩，产出分盐浓缩液和分盐透析液。
54.其中，调节酸碱度的主要目的是使得废液中的碳酸盐/碳酸氢盐转化为co2，氢氧根转化为水分子，否则将会导致ca2 ，mg2 等离子的结垢，通过加酸将碳酸盐/碳酸氢盐转化为气体co2被排出系统，氢氧根转化为水分子。而为了防止无机盐结垢，所以需要在过滤之前投入一号阻垢剂。
55.此处，应当指出的是，在一种可能的实现方式中，一号阻垢剂的添加量可以在3ppm—5ppm之间。
56.此处，还应当指出的是，在一种可能的实现方式中，调节预处理后的高浓度废液的酸碱度在6.0-6.8之间。
57.在一种可能的实现方式中，将分盐浓缩液通入stro膜系统200中进行浓缩处理包括：在分盐浓缩液中加入二号阻垢剂，并对加入二号阻垢剂的分盐浓缩液进行过滤，过滤后产生的滤液在st膜元件240中进行浓缩处理，产出stro透析液。由此，为了防止硅酸盐、硫酸盐和氟化钙结垢，所以要在过滤之前要投加二号阻垢剂。
58.此处，应当指出的是，在一种可能的实现方式中，在分盐浓缩液中加入二号阻垢剂
时还加入还原剂，由此防止水中的氧化性物质对stro膜系统200的破坏。
59.此处，还应当指出的是，在一种可能的实现方式中，在分盐浓缩液中加入二号阻垢剂和还原剂时还加入非氧化性杀菌剂，由此可以有效降低有机物对stro膜系统200的污染。
60.在一种可能的实现方式中，将分盐透析液通入scro膜系统300中进行浓缩处理包括：在分盐透析液中加入三号阻垢剂，并对加入三号阻垢剂的分盐透析液进行过滤，过滤后产生的滤液在多段sc膜元件中依次进行浓缩处理，产出scro透析液。
61.此处，应当指出的是，在一种可能的实现方式中，分盐透析液中加入三号阻垢剂时还加入还原剂，由此防止水中的氧化性物质对scro膜系统300的破坏。
62.此处，还应当指出的是，在一种可能的实现方式中，在分盐透析液中加入三号阻垢剂和还原剂时还加入非氧化性杀菌剂，由此可以有效降低有机物对stro膜系统200的污染。
63.在一种可能的实现方式中，将stro透析液和scro透析液混合后通入mtro膜系统500进行渗透处理，包括：在stro透析液和scro透析液混合溶液中加入四号阻垢剂，并对加入四号阻垢剂的stro透析液和scro透析液混合溶液进行过滤，过滤后产生的滤液在ro膜单元540中进行渗透处理，并产出mtro透析液。
64.如图1至图4所示，基于上述任一项的高浓度废液处理工艺，本技术还保护了一种高浓度废液进行处理设备，其使用上述任一项所述的高浓度废液处理工艺产出mtro透析液，其包括：预处理设备、分盐装置100、stro膜系统200、scro膜系统300、混合设备400和mtro膜系统500，预处理设备的入口适用于通入高浓度废液，预处理设备的出口与分盐装置100的入口连通。分盐装置100设置有分盐浓缩出口和分盐透析出口，分盐浓缩出口与stro膜系统200的入口连通设置，stro膜系统200的透析出口与混合设备400的第一进口连通。分盐透析出口与scro膜系统300的入口连通设置，scro膜系统300的透析出口与混合设备400的第二进口连通。混合设备400的出口与mtro膜系统500的进口连通，mtro膜系统500的出口适用于排出mtro透析液。
65.本技术实施例在对高浓度废液进行处理时，首先通过预处理设备对高浓度废液进行预处理，之后经过分盐装置100将预处理后的高浓度废液分成分盐浓缩液和分盐透析液两个部分。将上述的分盐浓缩液通过分盐浓缩出口通入stro膜系统200中进行浓缩处理，并在在stro膜系统200中产生的stro透析液通过stro膜系统200的透析出口排至混合设备400中。将上述的分盐透析液通过分盐透析出口通入scro膜系统300中进行浓缩处理，并在scro膜系统300的产生的scro透析液通过scro膜系统300的透析出口排至混合设备400中。scro透析液与stro透析液在混合系统中进行混合后，将混合液通入mtro膜系统500中进行浓缩，并将产生的mtro透析液排出，作为符合标准的回用水。
66.此处，应当指出的是，在一种可能的实现方式中，scro膜系统300中的sc膜元件实现相对低压状态的高盐水浓缩，有效对浓水减量和提浓(20％)。由于最终浓水含盐量较高，因此也相对容易再利用(如制盐)。特点：产水侧注入一股高浓度盐水，然后在料液侧施加一股压力进行过滤(与渗透过程相同)。优势：降低了膜两侧的渗透压差，在相同的压力条件，相比于常规渗透过程，能够达到更高的浓缩效果。
67.此处，还应当指出的是，scro膜系统300还包括高压泵，sc膜元件串联设置在高压泵的出口处，高压泵的进口用于分盐透析出口连通。该工艺只需一个高压泵，就能达到nacl20％的浓缩。进水经过多级的sc膜元件第一级、第二级、第三级等多级进行浓缩，利用
膜内外的浓度差较低，用少量的能量就能达到理想效果。sc膜元件的中空纤维膜是三醋酸纤维素材质，中空纤维膜内走清液：从膜组件一端开口的中空纤维膜流到另一端的中空纤维膜；中空纤维膜外走浓缩液：因为是交叉卷绕式结构，浓缩液流入中心管后会均匀径向扩散到中空纤维膜之间。
68.更进一步的，在一种可能的实现方式中，mtro膜系统500还设置有mtro回流口和mtro浓液出口，mtro浓液出口处设置有排水管，用于排出mtro浓缩液。
69.此处，应当指出的是，在一种可能的实现方式中，scro膜系还设置有scro回流口，用于接收部分回流的scro浓缩液。
70.此处，还应当指出的是，在一种可能的实现方式中，stro膜系统200还设置有stro浓液出口，用于排出stro浓缩液。
71.此处，还应当指出的是，在一种可能的实现方式中，分盐装置100包括uf产水罐110、酸罐130、第一阻垢罐140、第一过滤器150和nf膜160，其中，uf产水罐110的入口适用于通入预处理后的高浓度废液，在uf产水罐110的入口处还连通有还原罐120，还原罐120内用于放入还原剂。酸罐130与uf产水罐110连通设置，uf产水罐110的出口与第一过滤器150的进口连通，第一阻垢罐140连通在uf产水罐110和第一过滤器150之间。nf膜160的进口与第一过滤器150的出口连通，分盐浓缩出口和分盐透析出口设置在nf膜160上。
72.此处，还应当指出的是，在一种可能的实现方式中，nf膜160包括第一膜161和第二膜162，第一过滤器150的出口处安装有第一管体170，第一膜161的进口和第二膜162的进口依次与第一管体170连通设置，第一膜161、第二膜162均设置有分盐浓缩出口和分盐透析出口，第一膜161的分盐浓缩出口、第二膜162的分盐浓缩出口均与第一管体170连通。第一膜161的进口和第一管体170之间、第二膜162的进口和第二管体之间均设置有循环泵。
73.此处，应当指出的是，nf膜160是一种允许溶剂分子或某些低分子质量溶质或低价离子透过的功能性半透膜。nf膜160的聚电解质材料因官能团解离效应而使得膜表面呈现本征的负电性或者正电性。对于电解质体系，阴离子因价态不同，在本征负电性的nf膜160所构成的系统中，得到显著的选择性截留。一般而言，一价阴离子的盐可以透过膜，但多价阴离子的盐的截留率则很高。
74.nf膜160的截留特性是以对标准mgso4、cacl2溶液的截留率来表征，通常截留率范围在90％-98％，相应截留分子量范围在200
–
400，故nf膜160能对小分子有机物等与水、无机盐进行分离，实现脱盐与浓缩的同时进行。纳滤允许单价盐能透过膜，其浓缩液主要为有机物、重金属及高价离子，纳滤所截留的浓缩物其分子量较渗透大得多。对uf产水采用纳滤能进一步脱除高浓度废液中的有机物、重金属及高价离子，同时对后续渗透处理起到很好的预处理作用，有效避免渗透的结垢及污堵。且本技术实施例通过使用nf膜160(即纳滤膜)可以达成运行压低、功耗低、对有机物、重金属、色度脱除效果、抗污染性能好、分盐效果好和回收率高高的特点。
75.并且nf膜160采用浓缩内循环模式，膜组件部分浓水直接回到该组件或该段的进口，并与进水相混合，从而保证膜表面过滤流速。
76.此处，还应当指出的是，在一种可能的实现方式中，stro膜系统200包括nf浓缩罐210、第二阻垢罐220、第二过滤器230、一段st膜241和二段st膜242，其中，nf浓缩罐210与分盐浓缩出口连通设置，以使分盐浓缩液可以通入nf浓缩罐210中。nf浓缩罐210的出口与第
二过滤器230的进口连通，第二阻垢罐220连通在nf浓缩罐210与第二过滤器230之间。第二过滤器230的出口处连通有第二管体250，一段st膜241的进口、二段st膜242的进口均与第二管体250连通设置，一段st膜241和二段st膜242均的浓液出口均与第二管体250连通设置，一段st膜241和二段st膜242的透析出口用于排出stro透析液。一段st膜241的进口与第二管体250之间、二段st膜242的进口与第二管体250之间均设置有循环泵。
77.此处，还应当指出的是，在一种可能的实现方式中，一段st膜241的膜片和二段st膜242的膜片均采用工业抗污染ro膜或纳滤膜，格网采用梯形结构，废液/料液在格网形成的通道内流动，如同在管式膜内流动，阻力菱形格网要小很多，同时，内部横向的加强筋可以增加料液流动时候的紊流，降低膜的浓差极化作用，从而使得一段st膜241和二段st膜242的耐污染能力得到极大的提高。stro膜系统200的应用消减了软化除硬，st拥有了开放式的通道(结构)，st渗透组件可对sdi指数高达20的海水进行操作，且提高了耐压等级，stro膜耐压可以达到75bar、90bar和120bar，因此可以得到更高的回收率。且回收率高能耗低，海水的回收率高达30-60％—产水能耗仅为6-10kwh/m3。渗滤液处理的回收率高达80-90％(tds＝5.000ppm)—产水能耗为4-10kwh/m3。以上数据均指的是在标准体系情况下，因此假如考虑到浓水能量回收，则海水浓缩减量的能耗将可再减50％。且极少的化学操作费用、使用寿命长、出水质量高、系统可靠性高和灵活紧凑的模块化单元的特点。
78.此处，还应当指出的是，在一种可能的实现方式中，mtro膜系统500包括罐体510、第三阻垢罐520、第三过滤器530、一段ro膜541和二段ro膜542，其中，罐体510混合管的出口连通设置，以使混合液体可以通入罐体510中。罐体510的出口与第三过滤器530的进口连通，第三阻垢罐520连通在罐体510与第三过滤器530之间。第三过滤器530的出口处连通有第三管体550，一段ro膜541的进口、二段ro膜542的进口均与第三管体550连通设置，一段ro膜541和二段ro膜542的浓液出口均与第三管体550连通设置，一段ro膜541和二段ro膜542的透析出口用于排出mtro透析液。一段ro膜541的进口与第三管体550之间、二段ro膜542的进口与第三管体550之间均设置有循环泵。
79.此处，应当指出的是，在一种可能的实现方式中，ro膜采用卷式膜结构，膜分离包括nf/ro，ro原理利用的是渗透的现象，在不施加压力的前提下，水分子会从渗透压低的清水侧转移到高渗透压的盐水侧，当两侧渗透压差
△
π越大时，其渗透速率越大。在海水经过半透膜时在海水侧施加大于淡水侧一个压力(
△
p)从而使水分子通过半透膜被分离到淡水一侧，因水分子通过膜的方向和自然渗透是相反的所以称之为渗透。
80.mtro工艺特点：开放式的流道：流道间距约为1.54mm，可大幅降低浓差极化，便于膜清洗。卷式膜结构：可以获得高的填满膜面积，降低设备成本。耐压7.5mpa：高耐压分为可克服渗透压，获得高浓缩倍数。出水水质稳定达标：渗透膜组件对cod、氨氮及总氮的脱除率可以达到90％以上，出水水质自稳定达标。抗污染性能好：采用三层专利型复合聚酰胺膜元件，其抗污染性好，运行稳定，受水质波动相对较小。回收率高，由于经过生化预处理，已脱除大部份有物污染物，所以渗透回收率可以达到一个较高的水平。
81.以上已经描述了本技术的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术的改进，或者使本技术领域的
其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。