一种高盐废水的零排放处理方法
【专利摘要】一种高盐废水的零排放处理方法，涉及一种废水的处理技术。高盐废水经过去除浊度，调节pH值至7后进入原水调节池稳定水量和水质；将原水调节池的出水通过一级膜蒸馏单元转化为水蒸气，未转化为水蒸气的剩余废水进入结晶反应器进行结晶，一级膜蒸馏单元反冲洗水回流至原水调节池；将结晶反应器的上清液出水经膜过滤反应器送至二级膜蒸馏单元转化为水蒸气；未转化为水蒸气的剩余废水回流至结晶反应器进行结晶；二级膜蒸馏单元反冲洗水回流至原水调节池。在常温常压条件下进行，不需要添加化学药剂，仅消耗少量电能，无二次污染，大幅度降低其处理成本。处理废水时间短，效率高，处理设备投入少，占地面积小，可实现高盐废水零排放处理。
【专利说明】一种高盐废水的零排放处理方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种废水的处理技术，尤其是涉及一种高盐废水零排放处理的方法。
【背景技术】
[0002] 在我国社会经济发展和城市化进程中，水资源紧缺正在逐渐成为制约我国可持续 发展战略的主要因素之一。近年来，随着我国工业规模的不断增大，工业用水量激增。同时， 产生废水量也迅速增大，给当前的废水处理与回收利用技术带来了巨大的挑战。工业废水 如直接排放，将对周围土壤、水体环境产生严重的污染。废水经处理合格达标后，如不回收 利用，则造成水资源浪费，加剧水资源短缺。对于高盐废水，由于缺乏技术、经济上的可行性 与可靠性，大多数采取稀释外排方法。这种方法不但不能真正减少污染物的排放总量，而且 造成了淡水的浪费，特别是含盐废水的排放，势必造成淡水水资源矿化和土壤碱化（李柄 缘，等.高盐废水形成及其处理技术进展[J].化工进展，2014, 33 (2) :493-497)。
[0003] 膜蒸馏是近年来发展起来的一种新型膜分离技术，与反渗透工艺相比具有显著的 优点：膜蒸馏的过程几乎在常压下进行，设备简单，操作方便；膜蒸馏法可以处理极高浓度 的无机盐水溶液，理论上通过膜蒸馏除盐的产水率可以达到100%，而且获得的水十分纯 净，这是现有几种工业除盐技术难以达到的（吕晓龙.膜蒸馏过程探讨[J].膜科学与技 术，2010, 30(3) :1 - 10)。
[0004] 以电磁场作用为基础的水处理方法是近几年才发展起来的一项新型水处理技术， 其降解过程能耗低、成本低、易操作、无二次污染，是一项极具发展前景的技术。在高频行 波磁场作用下，水中正负离子受电磁场洛仑兹力的作用而作方向相反的螺旋圆周运动，相 当于一方向相同的圆电流，一个小圆电流受磁场的作用可以用它的磁偶极矩（简称磁矩） 来说明。磁矩的方向也会随磁场的变化发生周期性偏转，同时正负电荷重心会随磁场的变 化周期性振动。此外，载流线圈在非均匀强磁场中通常受到转动力矩、平移力和导致形变 的张力3种力作用，这些力的作用都是力图使通过小圆电流线圈中的磁通量增加。虽然有 离子热运动的阻碍，但随着外磁场越强，离子磁矩排列得越整齐；随着形波磁场的移动， 载流线圈在上述作用下移向磁场较强处。由于行波磁场是朝一个方向运动的，故正负离 子螺旋环会随着磁场的移动方向而向一个方向运动，从而使大量的离子能够聚集到一起， 起到除杂的作用（王东莉，等.电磁水处理技术研究进展[J].石油矿场机械，2007, 36(1): 9-11)。
[0005] 与传统的生化、物化废水处理工艺方法相比，膜分离技术处理废水工艺具有显著 的优越性：（1)在常温和低压下进行分离，因而能耗和设备的运行费用低。（2)设备体积小、 结构简单，故投资费用低。（3)膜分离过程只是简单的加压输送液体，工艺流程简单，易于操 作管理。（4)膜作为过滤介质是由高分子材料制成的均匀连续体，纯物理方法过滤，物质在 分离过程中不发生质的变化，并且在使用过程中不会有任何杂质脱落，保证透过液的纯净。 (5)可实现零排放回用（高年发，宝菊花.超过滤在葡萄酒酿造中的应用进展[J]，中国酿 造，2007, 7 (172) :80-95)。
【发明内容】
[0006] 本发明的目的旨在提供一种高盐废水零排放处理的方法。
[0007] 本发明包括以下步骤：
[0008] 1)高盐废水经过去除浊度，调节pH值至7后进入原水调节池稳定水量和水质；
[0009] 2)将原水调节池的出水通过一级膜蒸馏单元转化为水蒸气，未转化为水蒸气的剩 余废水进入结晶反应器进行结晶，一级膜蒸馏单元反冲洗水回流至原水调节池；
[0010] 3)将结晶反应器的上清液出水经膜过滤反应器送至二级膜蒸馏单元转化为水蒸 气；未转化为水蒸气的剩余废水回流至结晶反应器进行结晶；
[0011] 4)二级膜蒸馏单元反冲洗水回流至原水调节池。
[0012] 在步骤1)中，所述高盐废水的水质状况：pH值为6. 5?8.0, 0?&为500? 3000mg/L，B0D5 为 20 ?100mg/L，SS 为 20000 ?35000mg/L，氟化物为 10 ?30mg/L，总氰化 物0· 01?1. Omg/L，总砷0· 01?3. 5mg/L，总萊0· 05?100mg/L ;所述原水调节池的池体可 采用PE防腐材料，在池体的进水口可预设pH调节剂投加装置，用于调节水质水量和pH值。
[0013] 在步骤2)中，所述结晶反应器内最好定期刮除固体残渣；所述一级膜蒸馏单元可 选用幕帘式聚丙烯中空纤维膜片，所述幕帘式聚丙烯中空纤维膜片的膜孔径可为〇. 2 μ m， 截留分子量可为6千至5万道尔顿，出水量可为lt/d，可采用型号为HQM-MBR的膜片，生产 厂商为杭州浙大泓泉环境工程有限公司。
[0014] 在步骤3)中，所述二级膜蒸馏单元可选用幕帘式聚丙烯中空纤维膜片，所述幕帘 式聚丙烯中空纤维膜片的膜孔径可为0. 2 μ m，截留分子量可为6千至5万道尔顿，出水量可 为lt/d，可采用型号为HQM-MBR的膜片，生产厂商为杭州浙大泓泉环境工程有限公司。
[0015] 所述结晶反应器内置石墨电极板，连接电源最好选用调频高压交流电源，所述调 频高压交流电源的输出功率可为500?1000W，输出电压可为AC 0?10KV可调，输出频率 可为25?50KHZ可调，可采用型号为DMC-400的调频高压交流电源，厂商为大连鼎通科技 发展有限公司。
[0016] 在步骤3)中，所述膜过滤反应器可选用平板式PVDF膜片，所述平板式PVDF膜片 的膜孔径可为〇. 1 μ m，截留分子量可为6千至5万道尔顿，出水量可为0. 7t/d，可采用型号 为SINAP150的平板膜片，厂商为上海斯纳普膜分离科技有限公司。
[0017] 本发明利用超离子效应反应器技术，即膜蒸馏单元、结晶反应器、膜过滤反应器技 术联用实现高盐废水零排放处理的方法，与传统采用添加化学药剂工艺的处理方法比较， 本发明具有以下显著优点和技术效果：
[0018] 1、本发明在常温常压条件下进行，不需要添加化学药剂，仅消耗少量电能，无二次 污染，大幅度降低其处理成本。
[0019] 2、本发明常温常压运行，主体设备材质为PE等常规材质，无需镍基合金或钛合金 等防腐材料，大幅度降低投资成本，具有显著经济效益。
[0020] 3、处理废水时间短，效率高，处理设备投入少，占地面积小。
[0021] 4、本发明可实现高盐废水零排放处理，实现不向环境中排放污染物质，保护生态 环境，为商盐废水处理解决了关键性问题。
【专利附图】
【附图说明】
[0022] 图1为本发明实施例处理工序流程示意图。
【具体实施方式】
[0023] 下面结合实施例对本发明作进一步说明：
[0024] 参见图1，本发明所涉及的主要处理设备是：
[0025] 原水调节池1、一级膜蒸馏单元2、二级膜蒸馏单元5、结晶反应器3、膜过滤反应器 4。上述处理设备可根据相关要求选购，其中 ：
[0026] 原水调节池1的池体最好为PE防腐材料，在池体的进水口预设pH调节剂投加装 置，用于调节水质水量和pH值。
[0027] -级膜蒸馏单元2和二级膜蒸馏单元5最好选用幕帘式聚丙烯中空纤维膜片，膜 孔径0. 2 μ m，截留分子量为6千至5万道尔顿，出水量lt/d，型号为HQM-MBR膜片，生产厂 商为杭州浙大泓泉环境工程有限公司。
[0028] 结晶反应器3内置石墨电极板，连接电源最好选用调频高压交流电源，调频高压 交流电源型号为DMC-400,输出功率为500-1000W，输出电压AC 0-10KV可调，输出频率 25KHZ-50KHZ可调，厂商为大连鼎通科技发展有限公司。
[0029] 膜过滤反应器4最好选用平板式PVDF膜片，膜孔径0. 1 μ m，截留分子量为6千至 5万道尔顿，出水量0. 7t/d，型号为SINAP150平板膜片，厂商为上海斯纳普膜分离科技有限 公司。
[0030] 参见图1，本发明包括以下步骤：
[0031] 1)高盐废水经过去除浊度，调节pH值至7后进入原水调节池1稳定水量和水质； 所述原水调节池1的池体可采用PE防腐材料，在池体的进水口可预设pH调节剂投加装置， 用于调节水质水量和pH值。
[0032] 2)将原水调节池1的出水通过一级膜蒸馏单元2转化为水蒸气，未转化为水蒸气 的剩余废水进入结晶反应器3进行结晶，一级膜蒸馏单元2反冲洗水回流至原水调节池1 ; 所述结晶反应器3内最好定期刮除固体残渣；所述一级膜蒸馏单元2可选用幕帘式聚丙烯 中空纤维膜片，所述幕帘式聚丙烯中空纤维膜片可采用膜孔径〇. 2 μ m，截留分子量为6千 至5万道尔顿，出水量lt/d，型号为HQM-MBR的膜片，生产厂商为杭州浙大泓泉环境工程有 限公司。
[0033] 3)将结晶反应器3的上清液出水经膜过滤反应器4送至二级膜蒸馏单元5转化 为水蒸气；未转化为水蒸气的剩余废水回流至结晶反应器3进行结晶；所述二级膜蒸馏单 元5可选用幕帘式聚丙烯中空纤维膜片，所述幕帘式聚丙烯中空纤维膜片可采用膜孔径 0. 2 μ m，截留分子量为6千至5万道尔顿，出水量lt/d，型号为HQM-MBR的膜片，生产厂商为 杭州浙大泓泉环境工程有限公司。结晶反应器3内置石墨电极板，连接电源最好选用调频 高压交流电源，所述调频高压交流电源可采用型号为DMC-400,输出功率为500?1000W，输 出电压为AC0?10KV可调，输出频率为25?50KHZ可调的调频高压交流电源，厂商为大连 鼎通科技发展有限公司。所述膜过滤反应器可选用平板式PVDF膜片，所述平板式PVDF膜 片可采用膜孔径〇. 1 μ m，截留分子量6千至5万道尔顿，出水量0. 7t/d，型号为SINAP150 的平板膜片，厂商为上海斯纳普膜分离科技有限公司。
[0034] 4)二级膜蒸馏单元5反冲洗水回流至原水调节池1。
[0035] 以下给出具体实施例。
[0036] 实施例1
[0037] 利用超离子效应反应器进行电厂脱硫高盐废水处理，水质如下：pH值为6. 5，C0D& 为 2250mg/L，氯化物为 20000mg/L，B0D5 为 83. 9mg/L，SS 为 25000mg/L，氟化物为 11. 8mg/L， 总氰化物〇. 63mg/L，总砷3. 32mg/L，总萊0. 05mg/L。实验结果：运行24h后废水零排放率 为99. 9 %，CODcr平均去除率99. 9 %，设备运行稳定。
[0038] 实施例2
[0039] 利用超离子效应反应器进行反渗透浓缩高盐废水处理，水质如下：pH值为7. 2， C0D& 为 862mg/L，B0D5 为 33. 8mg/L，TDS 为 35000mg/L，氯化物为 17500mg/L，氟化物为 22. 2mg/L，总氰化物0· 06mg/L，总砷0· 13mg/L，总萊0· 09mg/L。实验结果：运行24h后废水 零排放率为99. 8%，CODcr平均去除率99. 9%，设备运行稳定。
[0040] 实施例3
[0041] 利用超离子效应反应器进行化工高盐废水处理，水质如下：pH值为8. 0, C0D&为 564. 6mg/L，B0D5 为 42. 3mg/L，SS 为 20600mgL，铜离子为 29600mg/L，氟化物为 12. 8mg/L，总 氰化物0. 92mg/L，总砷0. 87mg/L，总汞97. lmg/L。实验结果：运行24h后SS的平均去除率 为99. 3%，CODcr平均去除率98. 9%，设备运行稳定。
【权利要求】
1. 一种高盐废水的零排放处理方法，其特征在于包括以下步骤： 1) 高盐废水经过去除浊度，调节pH值至7后进入原水调节池稳定水量和水质； 2) 将原水调节池的出水通过一级膜蒸馏单元转化为水蒸气，未转化为水蒸气的剩余废 水进入结晶反应器进行结晶，一级膜蒸馏单元反冲洗水回流至原水调节池； 3) 将结晶反应器的上清液出水经膜过滤反应器送至二级膜蒸馏单元转化为水蒸气； 未转化为水蒸气的剩余废水回流至结晶反应器进行结晶； 4) 二级膜蒸馏单元反冲洗水回流至原水调节池。
2. 如权利要求1所述一种高盐废水的零排放处理方法，其特征在于在步骤1)中，所述 高盐废水的水质状况：pH值为6. 5?8. 0，C0D&为500?3000mg/L，B0D5为20?100mg/L， SS为20000?35000mg/L，氟化物为10?30mg/L，总氰化物(λ 01?L Omg/L，总砷(λ 01? 3. 5mg/L，总萊 0· 05 ?100mg/L。
3. 如权利要求1所述一种高盐废水的零排放处理方法，其特征在于在步骤1)中，所述 原水调节池的池体采用PE防腐材料。
4. 如权利要求1所述一种高盐废水的零排放处理方法，其特征在于在步骤1)中，在池 体的进水口预设pH调节剂投加装置，用于调节水质水量和pH值。
5. 如权利要求1所述一种高盐废水的零排放处理方法，其特征在于在步骤2)中，所述 结晶反应器内定期刮除固体残渣。
6. 如权利要求1所述一种高盐废水的零排放处理方法，其特征在于在步骤2)中，所述 一级膜蒸馏单元选用幕帘式聚丙烯中空纤维膜片；所述幕帘式聚丙烯中空纤维膜片的膜孔 径可为0. 2 μ m，截留分子量可为6千至5万道尔顿，出水量可为lt/d。
7. 如权利要求1所述一种高盐废水的零排放处理方法，其特征在于在步骤3)中，所述 二级膜蒸馏单元选用幕帘式聚丙烯中空纤维膜片；所述幕帘式聚丙烯中空纤维膜片的膜孔 径可为0. 2 μ m，截留分子量可为6千至5万道尔顿，出水量可为lt/d。
8. 如权利要求1所述一种高盐废水的零排放处理方法，其特征在于在步骤3)中，所述 结晶反应器内置石墨电极板；连接电源可选用调频高压交流电源。
9. 如权利要求8所述一种高盐废水的零排放处理方法，其特征在于所述调频高压交流 电源的输出功率为500?1000W，输出电压为AC 0?10kV可调，输出频率为25?50kHz可 调。
10. 如权利要求1所述一种高盐废水的零排放处理方法，其特征在于在步骤3)中，所述 膜过滤反应器选用平板式PVDF膜片；所述平板式PVDF膜片的膜孔径可为0. 1 μ m，截留分 子量可为6千至5万道尔顿，出水量可为0. 7t/d。
【文档编号】C02F9/10GK104118959SQ201410381187
【公开日】2014年10月29日 申请日期:2014年8月5日 优先权日:2014年8月5日
【发明者】孔健 申请人:厦门诺迪膜科技有限公司