可实现废酸、废碱、结晶盐资源化的废水零排放系统及方法与流程

本发明属于废水处理
技术领域：
，尤其涉及一种产生高品质纯水的同时，可实现废酸、废碱、结晶盐资源化的废水零排放系统及方法。
背景技术：
：伴随着水资源的日益紧张和经济的不断发展，工业企业在水资源利用、环境保护和废水排放方面的压力日趋增大，实现废水零排放正在逐步成为目前工业企业的首要选择。离子交换树脂脱盐工艺在电力、钢铁、化工、造纸、微电子、生物发酵等诸多行业中得到应用，是这些工业行业制备脱盐水的重要环节。然而，离子交换树脂在使用过程中，需要采用一定浓度的化学再生剂对失效的树脂进行再生，如酸、碱等，由此所产生的化学再生废液长期以来无法回收，只能简单进行酸碱中和之后进入废水处理系统或者零排放系统。上述的简单中和处理方法，不仅增大了废水处理系统的水量负荷，同时离子交换树脂再生废水的高含盐量还会对原有废水处理系统构成冲击，不利于其正常、稳定的运行，也由此增大了其下游的零排放系统的处理难度。近年来有部分专利(如cn103755082a，cn206467016u等)提到了离子交换树脂再生废水的零排放工艺。然而，这些工艺仍然局限于先进行酸性废水和碱性废水的中和，之后再针对混合之后的中性废水，采用如反渗透膜或者电渗析等方法进行废水回用，其工艺最终只能完成废水回收，而无法完成酸和碱的有效回收。此外，近年来也有部分专利(如cn207121452u，cn204298109u等)采用切换阀门对离子交换的再生废液进行切换分割。然而，这种切换分割仅仅是针对于废水在流动排放过程中的简单切割，并不是在分子尺度上进行的物质传递与分离过程，也无法实现废酸和废碱液的浓度和纯度调节，更无法实现酸/碱等化工资源的有效回收利用。技术实现要素：本发明的目的是提供一种可实现废酸、废碱、结晶盐资源化的废水零排放系统及方法，其工艺合理，系统运行稳定，在产生高品质纯水的同时，可实现废酸、废碱、结晶盐资源化回收利用。为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种可实现废酸、废碱、结晶盐资源化的废水零排放系统，包括依次连接的阳离子交换树脂系统和阴离子换树脂系统；该阳离子交换树脂系统的废液出口连接至再生废酸处理系统，该阴离子交换树脂系统的废液出口连接至再生废碱处理系统；该再生废酸处理系统及再生废碱处理系统的废液出口均连接至废水处理系统，该废水处理系统的出口连接至反渗透膜系统，该反渗透膜系统的废液出口连接至浓盐水纳滤分盐系统，该浓盐水纳滤分盐系统分别连接至一价盐蒸发系统和多价盐蒸发系统。进一步的，所述再生废酸处理系统及再生废碱处理系统的净液出口均连接至锅炉烟气处理系统、循环冷却水系统、离子交换树脂系统、全厂补给水系统。进一步的，所述阴离子交换树脂系统的废液出口同时连接至所述废水处理系统，该废水处理系统的入口与脱硫废水管道和综合废水管道连接。进一步的，所述的可实现废酸、废碱、结晶盐资源化的废水零排放系统，还包括预处理系统和产品处理系统，该预处理系统设置在所述阳离子交换树脂系统之前，该产品系统设置在所述一价盐蒸发系统和多价盐蒸发系统之后。进一步的，所述预处理系统包括混凝系统、沉淀系统、生物化学处理系统、高级氧化处理系统、气浮系统、过滤系统、软化系统中的至少一种，所述产品处理系统包括反渗透产水箱系统、干燥系统和拌灰系统中的至少一种。进一步的，所述再生废酸处理系统及再生废碱处理系统均包括纳滤膜系统、电渗析系统、扩散渗析系统中的一种或多种；所述废水处理系统包括过滤系统、絮凝系统、澄清系统中的一种或多种。进一步的，所述反渗透膜系统的反渗透膜为聚酰胺或者聚哌嗪材质；该反渗透膜为卷式膜元件、平板膜元件或中空纤维膜元件；所述浓盐水纳滤分盐系统的纳滤膜为聚酰胺、聚丙烯腈、聚砜、聚醚砜或者聚哌嗪材质，该纳滤膜可以为卷式膜元件、平板膜元件、中空纤维膜元件。一种可实现废酸、废碱、结晶盐资源化的废水零排放方法，利用所述的废水零排放系统，所述废水零排放方法包括以下步骤：s1，工业生产的原水，经过预处理系统进行预处理，该预处理包括混凝、沉淀、生物化学处理、高级氧化处理、气浮、过滤、化学软化、膜分离中的一项或多项，经过预处理的原水进入阳离子交换树脂系统和阴离子换树脂系统进行脱盐或者深度抛光脱盐处理；s2，经过阴、阳离子交换树脂系统的产品水进入下一级纯化系统或者供往用水点；s3，阴、阳离子交换树脂系统在一个工作周期结束之后使用碱/酸进行树脂再生；s4，阳离子交换树脂系统的酸再生废液采用纳滤膜系统、电渗析系统和扩散渗析系统中的一种或多种分离废液中的杂质并回收纯酸；阴离子交换树脂系统的碱再生废液采用纳滤膜系统、电渗析系统和扩散渗析系统中的一种或多种分离废液中的杂质并回收纯碱；s5，上述纳滤膜系统、电渗析或者扩散渗析系统所产生的残余液作为ph调节剂注入废水处理系统；s6，废水处理系统中的废水经过预处理后通过反渗透膜系统回收纯水，并对盐分进行提浓形成浓盐水；s7，浓盐水进入浓盐水纳滤分盐系统进行分盐操作，得到含有高价盐离子的浓水和富集一价盐离子的产水；s8，所述浓水和所述产水分别再次通过反渗透膜系统进行再次提浓，随后分别进入相应的多价盐蒸发系统和一价盐蒸发系统制备得到纯盐。进一步的，s4中，还包括纯化步骤和/或提浓步骤；该纯化步骤为反复使用纳滤膜或者树脂技术进行酸/碱纯化；该提浓步骤为反复使用反渗透膜或者蒸发进行酸/碱提浓。进一步的，所述阴、阳离子交换树脂系统选用聚苯乙烯或者聚丙烯酸基材的离子交换树脂；所述阴、阳离子交换树脂系统采用酸或碱型再生剂进行再生，该再生剂为盐酸、硫酸、硝酸、磷酸、氢氧化钠、氢氧化钾或氨水。本发明的有益效果是：本发明可实现废酸、废碱、结晶盐资源化的废水零排放系统及方法，其工艺合理，系统运行稳定，在产生高品质纯水的同时，可实现废酸、废碱、结晶盐资源化回收利用。附图说明图1是本发明可实现废酸、废碱、结晶盐资源化的废水零排放系统的实施例1的结构示意图。图2是本发明可实现废酸、废碱、结晶盐资源化的废水零排放系统的实施例2的结构示意图。图3是本发明可实现废酸、废碱、结晶盐资源化的废水零排放系统的实施例3的结构示意图。具体实施方式为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施方式仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。如图1所示，本发明提供一种可实现废酸、废碱、结晶盐资源化的废水零排放系统，包括依次连接的阳离子交换树脂系统1和阴离子换树脂系统2。该阳离子交换树脂系统1的废液出口11连接至再生废酸处理系统3，该阴离子交换树脂系统2的废液出口21连接至再生废碱处理系统4。该再生废酸处理系统3及再生废碱处理系统4的废液出口31、41均连接至废水处理系统5，该废水处理系统5的出口51连接至反渗透膜系统6，该反渗透膜系统6的废液出口61连接至浓盐水纳滤分盐系统7，该浓盐水纳滤分盐系统7分别连接至一价盐蒸发系统8和多价盐蒸发系统9。阴、阳离子交换树脂系统2、1利用离子交换原理用于将来水进一步脱盐纯化，成为高品质纯水以供工业使用；而在离子交换树脂的一个运行周期结束之后，需要采用酸和碱等化学再生试剂进行再生，再生酸进入该再生废酸处理系统3，再生碱进入该再生废碱处理系统4，该再生废酸处理系统3及再生废碱处理系统4可以利用纳滤膜系统的纳滤原理对不同组分的离子或者分子进行分离，得到纯化酸和纯化碱，分别送出至工厂其他工序进行回用；该再生废酸处理系统3及再生废碱处理系统4的废液包含了原有废酸和废碱的浓缩杂质，在减量浓缩之后排入全厂综合废水处理系统5，废水处理系统5利用过滤、絮凝、澄清等原理对废水进行预处理，进入反渗透膜系统6，利用反渗透原理对水进行过滤得到的纯水可以回用至工厂其他工序进行回用；反渗透膜系统6的废液为混合高浓盐水，其主要组成为以氯化钠为代表的一价盐和以硫酸钠为代表的多价盐等，分别进入一价盐蒸发系统8和多价盐蒸发系统9，利用蒸发原理对水和盐分进行分离。阴、阳离子交换树脂系统、纳滤膜系统、废水处理系统、反渗透膜系统、一价盐蒸发系统和多价盐蒸发系统均不少于一个。如图2所示，在本实施例中，除了实施例1中介绍过的主要流程之外，还介绍了再生废酸处理系统3及再生废碱处理系统4所产生的酸和碱的回用去处。在一般的工业行业中，来自于离子交换树脂系统的废酸废碱经过纯化之后，可以回用到锅炉的烟气处理系统a、循环冷却水系统b、离子交换树脂系统c、全厂补给水系统d等。回用的酸和碱可以作为原有废水处理系统5的ph调节剂，或者作为其所需酸碱的配制用水等，由此节约相关系统的酸碱消耗量和运行成本。如图3所示，本实施例中，除了实施例1和实施例2中介绍过的主要流程之外，还介绍了该系统和电力行业脱硫废水的耦合案例。该阴离子交换树脂系统2的废液出口21同时连接至该废水处理系统5，该废水处理系统5的入口52与脱硫废水管道53和综合废水管道54连接。由于电力行业的脱硫废水所具有的的高硬度特征，在其预处理过程中需要加入大量软化药剂，如石灰、碳酸钙等进行化学软化。而在此步骤中，来自于再生废碱处理系统4的浓缩废液或者来自于阴离子交换树脂系统2的废碱可以补充进入脱硫废水的预处理系统，而来自于再生废酸处理系统3的浓缩废液也可作为脱硫废水处理系统的ph调节剂。完成化学除硬之后，或者进入全厂综合废水处理系统，与全厂综合废水汇合并经预处理之后进入全厂零排放系统，或者完成化学除硬之后的脱硫废水可以单独进入废水反渗透膜系统，完成脱硫废水零排放。另外，上述三个实施例所述的可实现废酸、废碱、结晶盐资源化的废水零排放系统，还包括预处理系统和产品处理系统，该预处理系统设置在该阳离子交换树脂系统1之前，用于去除废水其中的结垢物质；该产品系统设置在该一价盐蒸发系统8和多价盐蒸发系统9之后，用于对产物的进一步处理。该预处理系统包括混凝系统、沉淀系统、生物化学处理系统、高级氧化处理系统、气浮系统、过滤系统、软化系统中的至少一种，该产品处理系统包括反渗透产水箱系统、干燥系统和拌灰系统中的至少一种。该再生废酸处理系统3及再生废碱处理系统4均包括纳滤膜系统、电渗析系统、扩散渗析系统中的一种或多种。该废水处理系统5包括过滤系统、絮凝系统、澄清系统中的一种或多种。该反渗透膜系统6的反渗透膜为聚酰胺或者聚哌嗪材质。该反渗透膜为卷式膜元件、平板膜元件或中空纤维膜元件。该浓盐水纳滤分盐系统7的纳滤膜为聚酰胺、聚丙烯腈、聚砜、聚醚砜或者聚哌嗪材质，该纳滤膜可以为卷式膜元件、平板膜元件、中空纤维膜元件。本发明还提供一种可实现废酸、废碱、结晶盐资源化的废水零排放方法，利用所述的废水零排放系统，所述废水零排放方法包括以下步骤：s1，工业生产的原水，如地表水、井水、海水、市政给水、市政污水或者工业污水，经过预处理系统进行预处理，该预处理包括混凝、沉淀、生物化学处理、高级氧化处理、气浮、过滤、化学软化、膜分离中的一项或多项，经过预处理的原水进入阳离子交换树脂系统1和阴离子换树脂系统2进行脱盐或者深度抛光脱盐处理；s2，经过阴、阳离子交换树脂系统的产品水进入下一级纯化系统或者供往用水点；s3，阴、阳离子交换树脂系统在一个工作周期结束之后使用碱/酸进行树脂再生；s4，阳离子交换树脂系统1的酸再生废液采用纳滤膜系统、电渗析系统和扩散渗析系统中的一种或多种分离废液中的杂质并回收纯酸，纯酸可用于终端用户出售、工业制程生产或复用为离子交换树脂的再生液等；阴离子交换树脂系统2的碱再生废液采用纳滤膜系统、电渗析系统和扩散渗析系统中的一种或多种分离废液中的杂质并回收纯碱，纯碱可用于终端用户出售、工业制程生产或复用为离子交换树脂的再生液等；本步骤可选择电渗析或者扩散渗析技术，以及理解为反复使用电渗析或者扩散渗析技术，以及理解为使用纳滤膜、电渗析或者扩散渗析技术中的两种或者三种技术进行组合，以最终实现废酸/碱纯化的目的；s5，上述纳滤膜系统、电渗析或者扩散渗析系统所产生的残余液作为ph调节剂注入废水处理系统5；s6，废水处理系统5中的废水经过预处理后通过反渗透膜系统6回收纯水，并对盐分进行提浓形成浓盐水；s7，浓盐水进入浓盐水纳滤分盐系统7进行分盐操作，得到含有高价盐离子的浓水和富集一价盐离子的产水；s8，所述浓水和所述产水分别再次通过反渗透膜系统进行再次提浓，随后分别进入相应的多价盐蒸发系统9和一价盐蒸发系统8制备得到纯盐。s4中，还包括纯化步骤和/或提浓步骤；该纯化步骤为反复使用纳滤膜或者树脂技术进行酸/碱纯化；该提浓步骤为反复使用反渗透膜或者蒸发进行酸/碱提浓。所述阴、阳离子交换树脂系统选用聚苯乙烯或者聚丙烯酸基材的离子交换树脂，其种类包括强酸型阳离子交换树脂、弱酸型阳离子交换树脂、强碱型阴离子交换树脂、弱碱型阴离子交换树脂、螯合树脂、吸附树脂等。在电力、钢铁、化工、造纸、微电子、生物发酵等诸多行业中，离子交换树脂都被广泛应用于制备脱盐水，然而，离子交换树脂在工作饱和之后，则需要一定浓度的化学再生药剂(如酸、碱等)进行再生并转入下一个工作周期。由此产生的酸性和碱性废水则需要经过酸碱中和处理之后进入废水处理系统。本发明的阴、阳离子交换树脂系统采用酸或碱型再生剂进行再生，该再生剂为盐酸、硫酸、硝酸、磷酸、氢氧化钠、氢氧化钾或氨水。本发明以纳滤膜(或电渗析、扩散渗析、或三种技术的组合工艺)进行酸性和碱性废水处理并回收其中的酸、碱等有用化学物质，而回收之后残余液的体积和浓度均得到大幅降低，再汇入后续废水处理系统以及零排放系统时构成的冲击也大幅降低，同时残余液(或者未处理酸性废水，或者未处理碱性废水)也可作为废水处理系统以及零排放系统的ph调节剂，相应的节省用于ph调节的化学药剂费用，由此在两方面产生经济效益。下述实验例以上述实施例中的系统和方法进行实验，选用不同成分含量的废水进行纳滤膜和反渗透膜的试验测试：实验例1测试膜为卷式纳滤膜，模拟离子交换再生废酸水质如表1所示，运行通量为10l/(m2.h)，运行回收率为75％，测试温度20摄氏度，测试结果如表2所示。表1.模拟离子交换再生废酸水质水质(单位：mg/l)氯离子钠离子钙离子镁离子硫酸根浓度(mg/l)52909115223980表2.测试废酸回收系统的纳滤浓水和产水水质(单位：mg/l)氯离子钠离子钙离子镁离子硫酸根浓水(mg/l)106482435199415440产水(mg/l)350440331160实验例2测试膜为卷式纳滤膜，模拟离子交换再生废碱水质如表1所示，运行通量为10l/(m2.h)，运行回收率为75％，测试温度20摄氏度，测试结果如表2所示。表1.模拟离子交换再生废碱水质水质(单位：mg/l)氯离子硫酸根钠离子钙离子镁离子浓度(mg/l)3498871498300表2.测试废酸回收系统的纳滤浓水和产水水质(单位：mg/l)氯离子硫酸根钠离子钙离子镁离子浓水(mg/l)1286434061042500产水(mg/l)37626952900以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本
技术领域：
的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视本发明的保护范围。当前第1页12