一种高盐废水处理回收一体化装置及方法与流程

本发明具体涉及一种高盐废水处理回收一体化装置及方法，属于废水零排放、资源化处理领域。

背景技术：

目前我国电厂废水处理零排放技术即将进入高速发展阶段，然而，零排放系统的设计和运行经验不足，面对高含钙镁浓盐水，系统灵活性较差，另外高昂的处理成本也是重要的制约因素。朗新明公司作为行业内零排放技术的领先者和开拓者，具有较强的科研基础和工程经验，以降低运行费用、提高处理效果、低成本资源化回收为目标，开展高盐废水高效低成本回收技术具有重要的现实意义和价值。

技术实现要素：

本发明目的在于提供一种高盐废水处理回收一体化装置及方法，旨在解决上述背景技术问题。本发明克服了现存的技术问题，将传统高盐废水预处理的“双碱”软化法用“单碱”碳酸钠代替，产水和冷凝水回用至工业水，将浓水提纯，产出氯化钠和七水硫酸镁，实现了高盐废水的低成本资源化回收利用，为工程设计和工程实践提供指导。

本发明的技术方案是通过如下方式实现的：一种高盐废水处理回收一体化装置，其特征在于，包括预处理系统、膜分盐系统、机械冷冻结晶系统、mvr强制循环蒸发结晶系统和plc控制柜；所述预处理系统包括进水泵、调节池、两级反应池、液位传感器、在线ph计、在线orp计、循环泵、管式膜过滤装置、出水泵；所述膜分盐系统包括缓冲池、液位传感器、在线ph计、在线电导率仪、二级纳滤装置、压力传感器；冷冻结晶系统包括冷冻装置、高速分离机、温度传感器；所述蒸发结晶系统设有加热器、分离器和强制循环泵；所述调节池和缓冲池中设有计量泵、提升泵、螺旋搅拌器、在线ph计和液位传感器；所述反应池中设有计量泵、螺旋搅拌器、在线ph计和液位传感器；所述纳滤装置和管式膜过滤装置的进水口和出水口上设有压力传感器；所述管式膜过滤装置进水口上设有在线prp计；

特别地，所述预处理系统出水口与膜分盐系统进水相连；

特别地，所述膜分盐系统出水口与机械冷冻结晶系统进水口相连；

特别地，所述进水泵与调节池进水口相连；

特别地，所述调节池与反应池上部相连通；

特别地，所述反应池出水口与管式膜过滤装置进水口相连；

特别地，所述管式膜过滤装置出水口与缓冲池进水口相连；

特别地，所述缓冲池出水口与纳滤装置进水口相连；

特别地，所述纳滤装置出水口分别与冷冻结晶系统和蒸发结晶系统进水口相连；

特别地，所述进水泵、出水泵、液位传感器、在线ph计、在线电导率仪、压力传感器、提升泵、螺旋搅拌器与plc控制柜相连；

特别地，所述调节池和两级反应池的ph控制在10.5～11.5，所述缓冲池的ph控制在4～6。

利用所述高盐废水处理回收一体化装置及方法，其特征在于，具体运行步骤如下：

（1）启动系统：

将高盐废水通过进水泵输入调节池，悬浮物浓度（ss）控制在20000mg/l以下，通过氢氧化钠调节ph值在10.5～11.5，废水溢流到反应池中，投加碳酸钠，控制反应时间为5～10min，反应完全后，通过提升泵进入管式膜过滤装置，通过循环泵在管式膜中循环；管式膜过滤装置出水进入缓冲池，通过硫酸调节ph值在4～6，调质后的废水进入二级纳滤装置，出水分为二价盐和一价盐两部分；一价盐出水进入蒸发结晶系统，二价盐出水进入机械冷冻结晶系统；纳滤和结晶系统的出水可以回用至工业用水。

（2）运行控制：

i：装置连续运行，plc控制柜控制装置启动，启动时，缓冲池和反应池中螺旋搅拌器启动并连续运行；预处理系统中调节池提升泵启动，间歇抽吸，开、停时间分别设置为15～20min和20s；设置ph值范围，调节池和反应池为10.5～11.5，缓冲池为4～6；设置跨膜压差，管式膜过滤装置为2.4～3bar，纳滤装置为0.1bar；设置orp值高限200mv；

ii：缓冲池和调节池中设有液位传感器，用于测定缓冲池中的液位并传输给plc控制柜，plc控制柜中对缓冲池中液位分别设置高液位和低液位，当缓冲池中液位低于低液位，进水泵启动，开始进水；当缓冲池中液位达到高液位，进水泵停止运行，停止进水；缓冲池、调节池和反应池中设有在线ph计，当ph过低时，氢氧化钠计量泵启动，当ph过高时，硫酸计量泵启动；当orp过高，氢氧化钠计量泵启动；

iii：当运行异常时，plc控制柜控制下装置进入保护状态，此时进水泵、计量泵、循环泵、螺旋搅拌器、提升泵、出水泵均停止运行；当缓冲池和反应池中液位低于低液位时，系统进入保护状态；压力传感器测定跨膜压差，当跨膜压差大于plc控制柜中设定数值时，系统进入保护状态；ph过低或过高时，提升泵和循环泵停止运行，计量泵连续运行；orp过高时，提升泵和循环泵停止运行，计量泵连续运行。

（3）待处理高盐废水，通过进水泵进入调节池、反应池，反应池投加碳酸钠，投加量与废水中的钙离子摩尔比为1：1，废水通过循环泵在管式膜过滤装置内循环，产水进行下一步处理，浓水回至反应池，控制反应池中悬浮物浓度（ss）控制在20000mg/l以下，高过此值，排出一部分废水，这一过程的主要作用是去除高盐废水中的钙离子和悬浮物，使废水中主要离子为镁离子、钠离子、氯离子、硫酸根；管式膜过滤装置产水进入缓冲池，通过硫酸调节ph值在4～6，目的是防止纳滤膜结垢，酸性高盐废水进入二级纳滤装置，出水分为二价盐和一价盐两部分，二价盐废水中主要含镁离子和硫酸根，一价盐废水中主要含钠离子、氯离子；一价盐废水进入mvr强制循环蒸发结晶系统，蒸发出的水分变成冷凝水排出，产出氯化钠结晶盐；二价盐废水进入机械冷冻结晶系统，通过连续冷冻结晶器通过不断冷却产生过饱和度从而得到七水硫酸镁结晶。

（4）纳滤和结晶系统的出水、冷凝水电导率小于100μs/cm。

通过采用前述技术方案，本发明具有的优势和积极效果：

（1）一种高盐废水处理回收一体化装置，其特征在于，采用单碱-碳酸钠代替双碱法碳酸钠+氢氧化钠方式软化预处理高盐废水，减少一半以上的药剂添加，同时，解决了双碱法存在的沉淀石膏需要再处理、氢氧化镁难沉降的问题。

（2）本发明采用单碱软化、二级分盐、冷冻和蒸发结晶工艺，减少预处理加药量，省去传统处理路线的废水浓水段，解决目前零排放工艺流程过长，占地面积过大，加药费用较高，投资造价高的问题，产出工业级盐氯化钠和七水硫酸镁，纳滤和结晶系统的出水、冷凝水电导率小于100μs/cm。

（3）本发明采用管式膜过滤系统，提高固液分离效果，代替三联箱和沉淀池、滤池，节省占地面积，运行成本较低，自动化程度高，操作灵活。

本发明所述装置可广泛应用于火电厂的脱硫废水、ro浓水、再生废水和其他高盐废水的深度处理，特别适用于火电厂的资源化低成本零排放。

附图说明

图1为发明装置示意图。

图中：1-进水泵，2-调节池，3-液位传感器，4-在线ph计，5-螺旋搅拌器，6-在线orp计，7-反应池，8-缓冲池，9-提升泵，10-循环泵，11-压力传感器，12-plc控制柜，13-在线电导率仪。

具体实施方式

下面结合附图1和实施例对本发明作进一步说明。

如图1所示，一种高盐废水处理回收一体化装置及方法，其特征在于，包括预处理系统、膜分盐系统、机械冷冻结晶系统、mvr强制循环蒸发结晶系统和plc控制柜12；所述预处理系统包括进水泵1、调节池2、两级反应池7、液位传感器3、在线ph计4、在线orp计6、循环泵10、管式膜过滤装置、出水泵；所述膜分盐系统包括缓冲池8、液位传感器3、在线ph计4、在线电导率仪13、二级纳滤装置、压力传感器11；所述调节池和缓冲池中设有计量泵9、提升泵、螺旋搅拌器、在线ph计和液位传感器；所述反应池中设有计量泵、螺旋搅拌器5、在线ph计4和液位传感器3；所述纳滤装置和管式膜过滤装置的进水口和出水口上设有压力传感器11；所述管式膜过滤装置进水口上设有在线prp计6。

一种高盐废水处理回收一体化装置，具体运行步骤为：

（1）启动系统：

将脱硫废水、ro浓水、再生废水的高盐浓水通过进水泵输入调节池，悬浮物浓度（ss）控制在20000mg/l以下，通过氢氧化钠调节ph值在10.5～11.5，废水溢流到反应池中，投加碳酸钠，控制反应时间为5～10min，反应完全后，废水通过提升泵进入管式膜过滤装置，通过循环泵在管式膜中循环；管式膜过滤装置出水进入缓冲池，通过硫酸调节ph值在4～6，调质后的废水进入二级纳滤装置，出水分为二价盐和一价盐两部分；一价盐出水进入蒸发结晶系统，二价盐出水进入机械冷冻结晶系统；纳滤和结晶系统的出水可以回用至工业用水。

（2）运行控制：

i：装置连续运行，plc控制柜控制装置启动，启动时，缓冲池和反应池中螺旋搅拌器启动并连续运行；预处理系统中调节池提升泵启动，间歇抽吸，开、停时间分别设置为15～20min和20s；设置ph值范围，调节池和反应池为10.5～11.5，缓冲池为4～6；设置跨膜压差，管式膜过滤装置为2.4～3bar，纳滤装置为0.1bar；设置orp值高限200mv；

ii：缓冲池和调节池中设有液位传感器，用于测定缓冲池中的液位并传输给plc控制柜，plc控制柜中对缓冲池中液位分别设置高液位和低液位，当缓冲池中液位低于低液位，进水泵启动，开始进水；当缓冲池中液位达到高液位，进水泵停止运行，停止进水；缓冲池、调节池和反应池中设有在线ph计，当ph过低时，氢氧化钠计量泵启动，当ph过高时，硫酸计量泵启动；当orp过高，氢氧化钠计量泵启动；

iii：当运行异常时，plc控制柜控制下装置进入保护状态，此时进水泵、计量泵、循环泵、螺旋搅拌器、提升泵、出水泵均停止运行；当缓冲池和反应池中液位低于低液位时，系统进入保护状态；压力传感器测定跨膜压差，当跨膜压差大于plc控制柜中设定数值时，系统进入保护状态；ph过低或过高时，提升泵和循环泵停止运行，计量泵连续运行；orp过高时，提升泵和循环泵停止运行，计量泵连续运行。

（3）待处理高盐废水，通过进水泵进入调节池、反应池，反应池投加碳酸钠，投加量与废水中的钙离子摩尔比为1：1，废水通过循环泵在管式膜过滤装置内循环，产水进行下一步处理，浓水回至反应池，控制反应池中悬浮物浓度（ss）控制在20000mg/l以下，高过此值，排出一部分废水，这一过程的主要作用是去除高盐废水中的钙离子和悬浮物，使废水中主要离子为镁离子、钠离子、氯离子、硫酸根；管式膜过滤装置产水进入缓冲池，通过硫酸调节ph值在4～6，目的是防止纳滤膜结垢，酸性高盐废水进入二级纳滤装置，出水分为二价盐和一价盐两部分，二价盐废水中主要含镁离子和硫酸根，一价盐废水中主要含钠离子、氯离子；一价盐废水进入mvr强制循环蒸发结晶系统，蒸发出的水分变成冷凝水排出，产出氯化钠结晶盐；二价盐废水进入机械冷冻结晶系统，通过连续冷冻结晶器通过不断冷却产生过饱和度从而得到七水硫酸镁结晶。

（4）纳滤和结晶系统的出水、冷凝水电导率小于100μs/cm。

下面结合实施例，对本发明所述装置技术方案进一步介绍：

以某市燃煤电厂高盐废水为例，废水主要包括循环排污水和脱硫废水：mg²⁺=13000~15000mg/l，so4²⁺=50000~580000mg/l，ph=7～8，nh4⁺=22~25mg/l，na⁺=1900~2100mg/l，k⁺=300~320mg/l。试验装置如图1所示，为不锈钢材质中试装置，高盐废水处理量为2.4m³/h。采用传统双碱法软化，浓盐水直接进行烟道蒸发或者蒸发结晶处理，加药费用为80～100元/吨水，最后产生杂盐，为固体废物；采用本发明装置，产出氯化钠和十水硫酸镁，经过精制处理，得到工业级盐，过程中产生的淡水电导小于200μs/cm，可直接回用至电厂循环冷却水补水。