一种废水“零排放”工业污水处理系统及处理方法_4

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要过程。该过程中化学液与膜内部分子发生物理的动力接触,进一步发生渗透、磨擦、剪切等反应,从而达到化学清洗的目的。
[0062]清洗液配方:R0膜的污染或阻塞是受其污染物的种类、膜本身的材质等条件的影响。对于不同的污染,其化学清洗的药剂是不一样的。
[0063]第三,电渗析单元(图3所示):渗析是指溶液中溶质通过半透膜的现象。自然渗析的推动力是半透膜两侧溶质的浓度差。在直流电场的作用下,离子透过选择性离子交换膜的现象称为电渗析。电渗析技术的研究始于1903年的德国,工业化始于20世纪50年代。电渗析技术适用于石油、电子、医药、化工、火力发电、食品、啤酒、饮料、印染及涂装等行业的中水处理。也适用于氨基酸、低聚木糖、蛋白质、牛奶、甜菜碱、医药中间体等浓缩提纯特种分离领域。
[0064]离子交换膜是由高分子材料制成的对离子具有选择透过性的薄膜。主要分阳离子交换膜(CM,简称阳膜)和阴离子交换膜(AM,简称阴膜)两种。阳膜由于膜体固定基带有负电荷离子,可选择透过阳离子;阴膜由于膜体固定基带有正电荷离子,可选择透过阴离子。阳膜透过阳离子,阴膜透过阴离子的性能称为膜的选择透过性。电渗析器过程最基本的工作单元称为膜对。一个膜对构成一个脱盐室和一个浓缩室。一台实用电渗析器由数百个膜对组成。
[0065]电渗析器的主要部件为阴、阳离子交换膜,隔板与电极三部分。隔板构成的隔室为液流经过的通道。淡水经过的隔室为脱盐室,浓水经过的隔室为浓缩室。若把阴、阳离子交换膜与浓、淡水隔板交替排列,重复叠加,再加上一对端电极,就构成了一台实用电渗析器。若电渗析器各系统进液都为NaCl溶液,在通电情况下,淡水隔室中的Na+向阴极方向迀移,Cl 一向阳极方向迀移,Na+与Cl 一就分别透过CM与AM迀移到相邻的隔室中去。这样淡水隔室中的NaCl溶液浓度便逐渐降低。相邻隔室,即浓水隔室中的NaCl溶液浓度相应逐渐升高,从电渗析器中就能源源不断地流出淡化液与浓缩液。淡水水路系统、浓水水路系统与极水水路系统的液流由水栗供给,互不相混,并通过特殊设计的布、集水机构使其在电渗析器内部均匀分布,稳定流动。从供电网供给的交流电,经整流器变为直流电,由电极引入电渗析器。经过在电极溶液界面上的电化学反应,完成由电子导电转化为离子导电的过程。用夹紧板紧固在一起的膜堆部分称为电渗析器。电渗析器要进行工作,必须有水栗、整流器等辅助设备,还必须有进水预处理设施。通常把电渗析器及辅助设备总称为电渗析器装置。
[0066]第四,一二价分离纳滤系统(NF)单元:纳滤(NF)是20世纪80年代后期发展起来的一种介于反渗透和超滤之间的新型膜分离技术,早期称为“低压反渗透”或“疏松反渗透”。纳滤技术是为了适应工业软化水的需求及降低成本而发展起来的一种新型的压力驱动膜过程。纳滤膜的截留分子量在200-2000之间,膜孔径约为Inm左右,适宜分离大小约为I nm的溶解组分,故称为“纳滤”。纳滤膜分离在常温下进行,无相变,无化学反应,不破坏生物活性,能有效的截留二价及高价离子、分子量高于200的有机小分子,而使大部分一价无机盐透过,可分离同类氨基酸和蛋白质,实现高分于量和低分子量有机物的分离,且成本比传统工艺还要低。因而被广泛应用于超纯水制备、食品、化工、医药、生化、环保、冶金等领域的各种浓缩和分离过程。
[0067]纳滤膜的特点是:由于纳滤膜特殊的孔径范围和制备时的特殊处理(如复合化、荷电化),使其具有较特殊的分离性能。纳滤膜的一个很大特征是膜表面或膜中存在带电基团,因此纳滤膜分离具有两个特性,即筛分效应和电荷效应。分子量大于膜的截留分子量的物质,将被膜截留,反之则透过,这就是膜的筛分效应;膜的电荷效应又称为Donnan效应,是指离子与膜所带电荷的静电相互作用。对不带电荷的分子的过滤主要是靠位阻效应即筛分效应,利用筛分效应可以将不同分子量的物质分离;而对带有电荷的物质的过滤主要是靠荷电效应,纳滤膜表面分离层可以由聚电解质构成,膜表面带有一定的电荷,大多数纳滤膜的表面带有负电荷,它们通过静电相互作用,阻碍多价离子的渗透,这是纳滤膜在较低压力下仍具有较高脱盐性能的重要原因。
[0068]纳滤膜的特点如下:
I)对不同价态的离子截留效果不同,对二价和高价离子的截留率明显高于单价离子。对阴离子的截留率按下列顺序递增=NO3-,Cl'OH—,SO42-,CO/、对阳离子的截留率按下列顺序递增:H+,Na+, K+,Mg2+,Ca2+,Cu2+0纳滤膜孔径一般为l_2nm,具有电荷,对水源水质处理在孔径截留的基础上附加了电性作用,其作用大于孔径作用,因而截留水中杂质选择性强,对苦咸水中特定溶质Ca2+、Mg' SO42、Fe、Mn等高价离子及矿化物有较好的脱盐效果,其去除率分别是99.6%、99.5%,99.1%、99.3%、95.1% ;对CODMn、细菌总数的去除率分别是87.3%和94.3% ;对低价离子CL、NO3的去除率分别是69.6%和59.4%。
[0069]2)对离子截留受离子半径的影响。在分离同种离子时,离子价数相等,离子半径越小,膜对该离子的截留率越小;离子价数越大,膜对该离子的截留率越高。
[0070]3)截留分子量在200?1000之间,适用于分子大小为Inm的溶解组分的分离。
[0071]对疏水型胶体油、蛋白质和其它有机物具有较强的抗污染性,与反渗透膜相比,纳滤膜具有操作压力低、水通量大的特点;与微滤膜相比,纳滤膜又具有截留低分子量物质能力强的特点,对许多中等分子量的溶质,如消毒副产物的前驱物、农药等微量有机物、致突变物等杂质能有效去除,从而确立了纳滤在水处理中的地位。
[0072]纳滤技术填补了超滤和反渗透之间的空白,它能截留透过超滤膜的小分子量有机物,透过被反渗透膜所截留的无机盐。纳滤与电渗析、离子交换和传统热蒸发技术相比,它可以同时脱盐兼浓缩,在有机物与无机物混合液的浓缩与分离方面具有无可比拟的优点。
[0073]第五,MVR蒸发单元:MVR是蒸汽机械再压缩技术的简称。MVR是重新利用它自身产生的二次蒸汽的能量,从而减少对外界能源的需求的一项节能技术。早在60年代,国外就已成功的将该技术用于化工、食品、医药、海水淡化及污水处理等领域。在MVR蒸发系统中,蒸发产生的二次蒸汽经压缩机压缩,把电能转换成热能,使蒸汽的温度、压力提高,热焓增加,然后重新进入蒸发器的加热室作为热源,充分利用蒸汽的潜热,使料液维持沸腾状态,而加热蒸汽本身则冷凝成水。在整个蒸发过程中需用生蒸汽量很少。使原来要废弃的蒸汽得到了充分的利用,提高了热效率,理论上生蒸汽的经济性相当于多效蒸发的30效。
[0074]所述MVR蒸发装置的流程介绍:
(O原料预热:物料储存在平衡罐中,由进料栗送入一级预热(板式换热器),在板式换热器内物料与加热器排出的不冷凝汽体进行热交换,在真空作用下物料升温在5°C左右。然后将物料送至二级预热器(板式换热器),在板式换热器内物料与加热器不冷凝水进行热交换,回收冷凝水余热,使冷凝水温度降至50°C以下,然后排入冷凝水罐。物料继续进入三级预热器(板式换热器),用蒸汽预热至80°C之上,再进入加热器。
[0075](2)物料蒸发浓缩:物料进入加热器加热,然后进入分离器气液分离,浓缩后的物料由出料栗送至离心机使固体与液体分离。
[0076](3) MVR系统:加热器至分离器排出的二次蒸汽(温度在80°C )送至离心蒸汽压缩机压缩,温度可升高到95°C,压缩后的蒸汽再送入加热器加热物料,在加热物料的过程中,产生的蒸汽冷凝水由冷凝水栗排出。
[0077]图4所示为本发明所述中水回用流程图及物料平衡图,其中所示的工艺流程是:
1)、各股进水首先进入调节池,均质均量后提升进入V型滤池,经砂滤去除污水中的悬浮物和胶体状物质;
2)、砂滤出水进入第一“超滤+反渗透装置”,超滤单元主要的作用是分离悬浮物大分子胶体、黏泥、微生物、有机物等能够对反渗透膜造成污堵的杂质,反渗透单元进行脱盐处理,保证水质达到回用要求;
3)、超滤前设置自清洗过滤器,防止管道和设备结构,并对后续
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