一种高浓废水的零排放方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及工业废水处理领域，具体说是一种高浓废水的零排放方法。尤指一种利用膜分离技术处理高浓废水的零排放方法。更具体地说，涉及一种“纳滤+碟管式反渗透+蒸发结晶”处理高浓废水的零排放方法。
【背景技术】
[0002]近年来，石化企业产生的高浓废水成为一个处理难题，该股废水既不能排放也不能回用，给各企业带来极大的困扰。因此，亟需寻求新型的分离技术解决该类废水的处理排放问题。
[0003]纳滤(NF)是介于超滤与反渗透之间的一种膜分离技术，其截留分子量在200?1000范围内，孔径为几纳米。纳滤具有以下技术特点:能截留分子量大于100的有机物以及多价离子，允许小分子有机物和单价离子透过；可在高温，酸，碱等苛刻条件下运行，耐污染；运行压力低，膜通量高，装置运行费用低；纳滤对于不同价态的阴离子存在道南效应。物料的荷电性、离子价数和浓度对膜的分离效应有很大影响。与超滤或反渗透相比，纳滤过程对单价离子和分子量低于200的有机物截留较差，而对二价或多价离子及分子量介于200?500之间的有机物有较高脱除率。基于这一特性，纳滤过程主要应用于水的软化、净化以及相对分子质量在百级的物质的分离、分级和浓缩、脱色和去异味等。在实际废水处理中，可以将纳滤和其他污水处理过程相结合，以进一步降低费用和提高处理效果。
[0004]碟管式反渗透膜(DTR0膜)是反渗透的一种形式，是专门用来处理高浓度污水的膜组件，其核心技术是碟管式膜片膜柱。把反渗透膜片和水力导流盘叠放在一起，用中心拉杆和端板进行固定，然后置入耐压套管中，就形成一个膜柱。DTRO膜的工作原理是:料液通过膜堆与外壳之间的间隙后通过导流通道进入底部导流盘中，被处理的液体以最短的距离快速流经过滤膜，然后180度逆转到另一膜面，再流入到下一个过滤膜片，从而在膜表面形成由导流盘圆周到圆中心，再到圆周，再到圆中心的切向流过滤，浓缩液最后从进料端法兰处流出。料液流经过滤膜的同时，透过液通过中心收集管不断排出。浓缩液与透过液通过安装于导流盘上的O型密封圈隔离。和常规反渗透相比，碟管式反渗透的技术优势在于:
(I)避免物理堵塞现象。碟管式膜组件采用开放式流道设计，料液有效流道宽，避免了物理堵塞；(2)膜结垢和膜污染较少。采用带凸点支撑的导流盘，料液在过滤过程中形成湍流状态，最大程度上减少了膜表面结垢、污染及浓差极化现象的产生；(3)膜使用寿命长。采用碟管式膜组件能有效减少膜结垢，膜污染减轻，清洗周期长，膜组件易于清洗，清洗后通量恢复性好，从而延长了膜片寿命；(4)浓缩倍数高。碟管式膜组件是目前工业化应用压力等级最高的膜组件，操作压力最高可达16MPa。
[0005]鉴于碟管式反渗透膜的技术优势，目前该技术被广泛用于各种场合的垃圾渗滤液处理。中国专利CN200510102945.5涉及了一种处理生活垃圾填埋场的垃圾渗滤液的方法，该专利在对垃圾渗滤液进行预曝气的基础上，采用了碟管式反渗透工艺来处理垃圾渗滤液；中国专利CN200510102946.X涉及了一种处理生活垃圾焚烧厂的垃圾渗滤液的设备及其方法，该方法针对垃圾渗滤液的水质特点，主要采用预处理+膜生物反应器+碟管式反渗透的工艺流程。其中预处理主要是对垃圾渗滤液采用离心脱水进行固液分离，去除大量悬浮物；膜生物反应器主要是对预处理后的垃圾渗滤液进行好氧生化，之后通过超滤膜过滤分离泥水混合物；碟管式反渗透主要是针对经过膜生物反应器处理后的垃圾渗滤液进行分离净化，得到质量较好的反渗透产水和反渗透浓缩液。
[0006]中国专利CN201210509879.3涉及一种硫酸钡生产中硫化钠回收工艺及装置，用于回收稀硫化钠废液，该专利涉及的工艺中采用碟管式反渗透浓缩硫酸钠稀溶液，经过浓缩后的硫酸钠浓缩液返回到硫酸钡生产工艺中。
[0007]此外，中国专利CN102557321A涉及一种高浓废水的零排放方法，采用了结晶技术、膜蒸馏技术、微波催化燃烧技术和太阳能和风能发电技术，实现废水零排放。该专利中，所述高浓废水首先进入结晶设备进行无机物的结晶，之后经膜蒸馏设备进行分离，透过膜蒸馏设备膜的水蒸气冷却后得到纯水，其他未透过膜的混合蒸汽经冷凝得到杂用水，其中混合蒸汽中的不凝气体进入微波催化燃烧器进行分解得到无毒无害小分子物质。尽管该专利也涉及一种高浓废水的零排放方法，但是，该专利处理流程复杂，并且太阳能或风能发电作为膜蒸馏的热源，使得膜蒸馏过程受到天气条件的限制，处理效果不稳定。
【发明内容】
[0008]针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种高浓废水的零排放方法，即一种最大限度回收水资源、基本实现零排放的采用“纳滤+碟管式反渗透+蒸发结晶”处理高浓废水的方法。
[0009]为达到以上目的，本发明采取的技术方案是:
[0010]一种高浓废水的零排放方法，包括以下各步骤:
[0011](I)纳滤:高浓废水进入到纳滤单元进行纳滤过滤处理，经过所述纳滤单元分离浓缩后，得到纳滤产水和纳滤浓水；
[0012](2)碟管式反渗透:步骤(I)得到的所述纳滤产水进入碟管式反渗透单元进行深度浓缩，经过所述碟管式反渗透单元分离浓缩后，得到反渗透产水和反渗透浓水；
[0013](3)蒸发结晶:步骤(2)得到的所述反渗透浓水进入蒸发结晶单元进行蒸发结晶处理，得到盐类晶体和蒸发结晶的产水。
[0014]在上述方案的基础上，步骤(I)中所述纳滤单元的纳滤膜组件采用卷式膜组件。
[0015]在上述方案的基础上，所述卷式膜组件的膜材料为聚酰胺或磺化聚醚砜。
[0016]在上述方案的基础上，步骤⑴中所述纳滤单元的操作条件为:进料液侧操作压力为0.5?IMPa0
[0017]在上述方案的基础上，步骤(2)中所述碟管式反渗透单元采用的碟管式反渗透膜组件为高压或超高压碟管式反渗透膜组件。
[0018]在上述方案的基础上，所述碟管式反渗透单元的操作压力为12?16MPa。
[0019]在上述方案的基础上，步骤(2)中所述碟管式反渗透单元采用的碟管式反渗透膜组件的形式为多个碟片式膜片串联在一个中心管上构成碟片式膜柱。
[0020]在上述方案的基础上，步骤(3)中所述蒸发结晶单元采用蒸发结晶器，热源采用废蒸汽加热。
[0021]在上述方案的基础上，在步骤(I)得到的纳滤浓水中加入盐类将钙离子沉淀下来，固体集中干化处置，剩余的纳滤浓水的上清液进入到活性炭吸附单元进行活性炭吸附后返回到所述纳滤单元前和所述高浓废水混合进入纳滤单元循环处理。
[0022]在上述方案的基础上，在所述纳滤浓水中加入的盐类为硫酸钠和/或碳酸钠，盐类的投加量为Ca2+:盐的摩尔比为1:1。
[0023]在上述方案的基础上，所述活性炭为粉末活性炭或颗粒活性炭，投加量为活性炭:COD的质量比为2:1?10:1。
[0024]在上述方案的基础上，高浓废水的水质特征为:废水pH 7?8，电导率10000?20000 μ s/cm, CODcr 100 ?500mg/L，Na+2000 ?4000mg/L，Cl 2500 ?5000mg/L，以 CaCO3计总硬度 1500 ?3000mg/L，SS100 ?500mg/L，溶硅 50 ?100mg/L，NH4-N 50 ?500mg/L。
[0025]在上述方案的基础上，所述高浓废水经过所述纳滤单元处理，水回收率高于85%。
[0026]在上述方案的基础上，所述纳滤产水经过所述碟管式反渗透单元处理，水回收率高于85%。
[0027]在上述方案的基础上，所述反渗透浓水经过所述蒸发结晶单元处理，水回收率高于 80%o
[0028]在上述方案的基础上，系统产水电导率彡30(^3/011，产水0)0?〈1011^/1，产水T0C〈3mg/L，整个系统水回收率高于90%。
[0029]本发明所述的高浓废水的零排放方法具有以下的有益效果:
[0030]1、本发明针对高浓废水，在采用纳滤去除高浓废水中的硬度等多价离子和部分有机物的基础上，通过碟管式反渗透技术和蒸发结晶技术深度浓缩处理，最大限度的回收了水资源，解决了高浓废水的深度处理甚至零排放问题；
[0031]2、本发明充分利用了纳滤去除硬度等多价离子和部分有机物的优势，去除高浓废水中的硬度和部分有机物，便于后续的碟管式反渗透处理；
[0032]3、本发明中的纳滤工艺有效降低了碟管式反渗透过程的膜污染，提高了碟管式反渗透系统的回收率；
[0033]4、本发明中采用碟管式反渗透工艺，和常规反渗透相比，碟管式反渗透通过采用碟管式反渗透膜组件，有效减缓了膜污染，延长了膜的清洗周期和使用寿命，提高了系统回收率；
[0034]5、采用本发明的方法，不仅可以获得大量满足回用需求的产水，同时也解决了高浓废水的难以处理问题，在最大限度回收水资源的同时，基本实现零排放，具有重要环境效益；
[0035]6、本发明的方法有效整合了各自的技术优势，优化了高浓废水深度处理回用的工艺流程。本发明的方法相对于废水直接进行多效蒸发而言，运行费用低，并有效减少了结垢和有机物的污染。
[0036]高浓废水经过本发明方法处理后，产水电导率彡300 μ S/cm，产水CODraX 10mg/L，产水T0C〈3mg/L，整个系统水回收率高于90%。
【附图说明】
[0037]本发明有如下附图:
[0038]图1是本发明高浓废水的零排放方法的工艺流程示意图。
【具体实施方式】
[0039]以下结合附图对本发明作进一步详细说明。
[0040]本发明的一种高浓废水的零排放方法，包括以下各步骤:
[0041](I)纳滤:高浓废水进入到纳滤单元进行纳滤过滤处