一種高鹽廢水零排放且鹽分離的處理裝置

背景技術(shù)

[0002] 工業(yè)廢水是指工業(yè)生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢水、污水和廢液，其中含有隨水流失的工 業(yè)生產(chǎn)用料、中間產(chǎn)物和產(chǎn)品以及生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的污染物。隨著工業(yè)的迅速發(fā)展，廢水的 種類和數(shù)量迅猛增加，對(duì)水體的污染也日趨廣泛和嚴(yán)重，威脅人類的健康和安全。因此，對(duì) 于保護(hù)環(huán)境來說，工業(yè)廢水的處理比城市污水的處理更為重要。

[0003] 工業(yè)廢水的分類通常有以下三種：

[0004] 第一種是按工業(yè)廢水中所含主要污染物的化學(xué)性質(zhì)分類，含無機(jī)污染物為主的為 無機(jī)廢水，含有機(jī)污染物為主的為有機(jī)廢水。例如電鍍廢水和礦物加工過程的廢水是無機(jī) 廢水，食品或石油加工過程的廢水是有機(jī)廢水，印染行業(yè)生產(chǎn)過程中的是混合廢水，不同的 行業(yè)排除的廢水含有的成分不一樣。

[0005] 第二種是按工業(yè)企業(yè)的產(chǎn)品和加工對(duì)象分類，如冶金廢水、造紙廢水、煉焦煤氣廢 水、金屬酸洗廢水、化學(xué)肥料廢水、紡織印染廢水、染料廢水、制革廢水、農(nóng)藥廢水、電站廢水 等。第三種是按廢水中所含污染物的主要成分分類，如酸性廢水、堿性廢水、含氰廢水、含鉻 廢水、含鎘廢水、含汞廢水、含酚廢水、含醛廢水、含油廢水、含硫廢水、含有機(jī)磷廢水和放射 性廢水等。前兩種分類法不涉及廢水中所含污染物的主要成分，也不能表明廢水的危害性。

[0006] 第三種分類法，按廢水中所含污染物的主要成分可分為酸性廢水、堿性廢水、含酚 廢水、含鉻廢水、含有機(jī)磷廢水和放射性廢水等。

[0007] 工業(yè)廢水造成的污染主要有:有機(jī)需氧物質(zhì)污染，化學(xué)毒物污染，無機(jī)固體懸浮物 污染，重金屬污染，酸污染，堿污染，植物營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)污染，熱污染，病原體污染等。許多污染物 有顏色、臭味或易生泡沫，因此工業(yè)廢水常呈現(xiàn)使人厭惡的外觀，造成水體大面積污染，直 接威脅人民群眾的生命和健康，因此控制工業(yè)廢水尤為重要。

[0008] 工業(yè)廢水處理相當(dāng)復(fù)雜，處理方法的選擇，必須根據(jù)廢水的水質(zhì)和數(shù)量，排放到的 接納水體或水的用途來考慮，尤其是高鹽廢水的處理。高鹽廢水是指總含鹽質(zhì)量分?jǐn)?shù)至少 1%的廢水。其主要來自火力發(fā)電廠循環(huán)水排污水回用濃縮過程產(chǎn)生的反滲透濃水與脫硫 廢水混合后的高鹽廢水，這種廢水含有多種物質(zhì)，產(chǎn)生途徑廣泛，水量也逐年增加。高鹽廢 水處理過程中往往會(huì)存在對(duì)處理過程中產(chǎn)生的污泥、殘?jiān)M(jìn)行處理利用、二次污染、鹽成 分的分離利用、絮凝劑的回收利用等問題。對(duì)企業(yè)而言，在高鹽廢水的處理過程中，投入巨 大，但往往很難做到對(duì)廢水高效處理，實(shí)現(xiàn)零排放，從而直接影響到周邊環(huán)境和企業(yè)的經(jīng)濟(jì) 效益。因此，研究一種可以實(shí)現(xiàn)高鹽廢水零排放且鹽分離的裝置，顯得尤為必要。 實(shí)用新型內(nèi)容

[0009] 為解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實(shí)用新型的目的在于提供一種高鹽廢水零排放且鹽分 離的處理裝置，該處理裝置能夠?qū)崿F(xiàn)高鹽廢水的零排放，對(duì)廢水中液體和鹽成分進(jìn)行有效 分離。

[0010] 為了實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)，本實(shí)用新型采用如下的技術(shù)方案：

[0011] -種高鹽廢水零排放且鹽分離的處理裝置，包括調(diào)節(jié)池、第一反應(yīng)池、第二反應(yīng) 池、濃縮水池、管式微濾系統(tǒng)、中間水池、納濾處理系統(tǒng)、第一碟管式反滲透處理系統(tǒng)、反滲 透處理系統(tǒng)、第二碟管式反滲透處理系統(tǒng)、硫酸鈉結(jié)晶系統(tǒng)、氯化鈉結(jié)晶系統(tǒng)和回用水池； 所述調(diào)節(jié)池、第一反應(yīng)池、第二反應(yīng)池、濃縮水池、管式微濾系統(tǒng)、中間水池和納濾處理系統(tǒng) 依次連接;所述納濾處理系統(tǒng)分別與第一碟管式反滲透處理系統(tǒng)和反滲透處理系統(tǒng)相連 接;所述第一碟管式反滲透處理系統(tǒng)與硫酸鈉結(jié)晶系統(tǒng)相連接;所述反滲透處理系統(tǒng)、第二 碟管式反滲透處理系統(tǒng)和氯化鈉結(jié)晶系統(tǒng)依次連接;所述回用水池分別與第一碟管式反滲 透處理系統(tǒng)、硫酸鈉結(jié)晶系統(tǒng)、反滲透處理系統(tǒng)、第二碟管式反滲透處理系統(tǒng)和氯化鈉結(jié)晶 系統(tǒng)相連接。

[0012] 前述裝置中，還包括污泥緩沖池和污泥脫水機(jī)，濃縮水池、污泥緩沖池、污泥脫水 機(jī)和調(diào)節(jié)池依次連接設(shè)置。

[0013] 前述裝置中，還設(shè)有次氯酸鈉發(fā)生器系統(tǒng)，其與反滲透處理系統(tǒng)中的濃水池相連 接。

[0014] 前述裝置中，管式微濾系統(tǒng)中的管式微濾膜由PVDF過濾膜和PVDF支撐骨架構(gòu)成。 高強(qiáng)度的復(fù)合材料，可以在更高的壓力下運(yùn)行及反洗，保持更高的過濾通量，并減少占地面 積。

[0015] 前述裝置中，納濾處理系統(tǒng)中，采用一級(jí)三段排列方式，一至三段壓力容器數(shù)分別 為7、4和3,每段采用6芯膜殼，可以保持更高的納濾系統(tǒng)回收率，回收率達(dá)到85%，減小后續(xù) 工藝的處理規(guī)模;還設(shè)有化學(xué)清洗系統(tǒng)和自動(dòng)沖洗系統(tǒng)，化學(xué)清洗系統(tǒng)包括依次設(shè)置的化 學(xué)清洗水箱、清洗保安過濾器和清洗栗，可用于對(duì)系統(tǒng)的清洗，以恢復(fù)系統(tǒng)運(yùn)行通量。

[0016] 前述裝置中，反滲透處理系統(tǒng)中，采用一級(jí)四段排列方式，一至四段壓力容器數(shù)別 為6、3、2和1，每段采用6芯膜殼，能夠保持更高的反滲透系統(tǒng)回收率，回收率達(dá)到85%，減小 后續(xù)工藝的處理規(guī)模。

[0017] 前述裝置中，第一碟管式反滲透處理系統(tǒng)用于處理納濾濃水，采用160bar膜柱60 根，分三套并聯(lián)，每套分兩段，膜柱比例為10:10;所述第二碟管式反滲透處理系統(tǒng)用于處理 反滲透濃水，采用160bar膜柱72根，分四套并聯(lián)，每套分兩段，膜柱比例為9:9,可以保持更 高的碟管式反滲透系統(tǒng)回收率，回收率達(dá)到50-60%，減小后續(xù)工藝蒸發(fā)結(jié)晶的處理規(guī)模。

[0018] 前述裝置中，第一碟管式反滲透處理系統(tǒng)和第二碟管式反滲透處理系統(tǒng)中，膜柱 組的進(jìn)、出水口均設(shè)置有流量傳感計(jì)、壓力傳感器和流量調(diào)節(jié)閥?？梢源_保整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行的 可靠性。

[0019] 采用前述高鹽廢水零排放且鹽分離的處理裝置進(jìn)行的一種高鹽廢水零排放且鹽 分離的處理方法，包括以下步驟:Sl廢水預(yù)處理;S2廢水減量濃縮;S3結(jié)晶。

[0020] 前述處理方法中，步驟Sl的廢水預(yù)處理工藝為化學(xué)軟化-管式微濾處理工藝，包括 以下步驟：

[0021 ] Sl-I高鹽廢水先進(jìn)入調(diào)節(jié)池，調(diào)節(jié)池內(nèi)加入次氯酸鈉;調(diào)節(jié)池出水進(jìn)入第一反應(yīng) 池，第一反應(yīng)池內(nèi)加入氫氧化鈉進(jìn)行反應(yīng);第一反應(yīng)池出水進(jìn)入第二反應(yīng)池，第二反應(yīng)池內(nèi) 加入碳酸鈉溶液進(jìn)行反應(yīng)；

[0022] S1-2經(jīng)過第二反應(yīng)池反應(yīng)后的出水溢流到濃縮池內(nèi)，濃縮池與管式微濾系統(tǒng)通過 循環(huán)栗進(jìn)行水循環(huán)，濃縮池內(nèi)的水栗提升進(jìn)入管式微濾系統(tǒng)進(jìn)行固液分離;部分水透過微 濾膜經(jīng)pH調(diào)節(jié)后進(jìn)入中間水池，隨后送往后續(xù)處理系統(tǒng)進(jìn)行步驟S2處理；

[0023]前述處理方法中，步驟Sl還包括步驟S1-3:濃縮池內(nèi)部分濃縮液進(jìn)入污泥緩沖池， 經(jīng)污泥緩沖池排泥后進(jìn)入污泥脫水系統(tǒng)，污泥經(jīng)過脫水后，泥餅委外處理或直接填埋;濾液 回流進(jìn)入調(diào)節(jié)池。

[0024]前述處理方法中，步驟S1-2中部分水透過微濾膜經(jīng)鹽酸調(diào)節(jié)pH后進(jìn)入中間水池。 [0025]前述處理方法中，步驟S2的廢水減量濃縮工藝為納濾-反滲透-碟管式反滲透減量 濃縮工藝，包括以下步驟:經(jīng)過Sl預(yù)處理后的廢水進(jìn)入納濾處理系統(tǒng)，經(jīng)過納濾處理系統(tǒng)得 到的納濾濃水進(jìn)入第一碟管式反滲透處理系統(tǒng)，所得第一碟管式反滲透處理系統(tǒng)濃水進(jìn)入 后續(xù)處理系統(tǒng)進(jìn)行步驟S3處理;經(jīng)過納濾處理系統(tǒng)得到的納濾產(chǎn)水進(jìn)入反滲透處理系統(tǒng)， 得到的反滲透濃水進(jìn)入第二碟管式反滲透處理系統(tǒng)，所得到的第二碟管式反滲透處理系統(tǒng) 濃水進(jìn)入后續(xù)處理系統(tǒng)進(jìn)行步驟S3處理。

[0026]前述處理方法中，步驟S2中所得第一碟管式反滲透處理系統(tǒng)產(chǎn)水、反滲透處理系 統(tǒng)產(chǎn)水和第二碟管式反滲透處理系統(tǒng)產(chǎn)水進(jìn)入回收水池進(jìn)行回收利用。

[0027]進(jìn)一步地，步驟S2中，部分反滲透濃水進(jìn)入次氯酸鈉發(fā)生器系統(tǒng)生產(chǎn)次氯酸鈉。 [0028] 前述處理方法中，步驟S3的結(jié)晶工藝為機(jī)械蒸汽再壓縮結(jié)晶工藝，即經(jīng)過S2步驟 處理后的濃水，送到強(qiáng)制循環(huán)結(jié)晶器系統(tǒng)進(jìn)行進(jìn)一步濃縮結(jié)晶，將水中高含量的鹽分結(jié)晶 成固體，出水回用，固體鹽分經(jīng)離心分離、干燥后外運(yùn)出售。

[0029]前述處理方法中，步驟S2中，第一碟管式反滲透處理系統(tǒng)濃水進(jìn)入步驟S3的硫酸 鈉結(jié)晶系統(tǒng)進(jìn)行處理;第二碟管式反滲透處理系統(tǒng)濃水進(jìn)入步驟S3的氯化鈉結(jié)晶系統(tǒng)處 理。

[0030] 為了確保本實(shí)用新型的方法科學(xué)、合理，發(fā)明人進(jìn)行了相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)研究和篩選，才 得以確定本實(shí)用新型的技術(shù)方案。具體實(shí)驗(yàn)內(nèi)容如下：

[0031] 本實(shí)用新型中采用高鹽廢水作為處理對(duì)象?？?cè)芙夤腆w（TDS)含量為20000-30000mg/L。工藝流程如圖1所示，裝置圖如圖2所示。

[0032] 一、高鹽廢水預(yù)處理工藝

[0033]本實(shí)用新型的預(yù)處理工藝采用的是化學(xué)軟化-管式微濾處理工藝。

[0034] 1、工藝概述

[0035]高鹽廢水首先進(jìn)入調(diào)節(jié)池，在調(diào)節(jié)池內(nèi)需要添加一定量次氯酸鈉用于抑制微生物 生長(zhǎng);調(diào)節(jié)池出水進(jìn)入第一反應(yīng)池，在第一反應(yīng)池內(nèi)投加 NaOH。第一反應(yīng)池出水進(jìn)入第二反 應(yīng)池，在第二反應(yīng)池內(nèi)投加 Na2CO3溶液。在兩個(gè)反應(yīng)池中分別進(jìn)行攪拌和pH監(jiān)控，使得廢水 中的鈣、鎂、和硅等易結(jié)垢成分形成沉淀。經(jīng)過兩個(gè)反應(yīng)池反應(yīng)后的水溢流到濃縮池內(nèi)，用 循環(huán)栗輸送到管式微濾膜進(jìn)行固液分離。此時(shí)大流量的水在廢水濃縮池和管式膜之間循 環(huán)，而部分水透過微濾膜經(jīng)pH調(diào)整后進(jìn)入中間水池，隨后送往后續(xù)處理系統(tǒng)。同時(shí)，濃縮池 內(nèi)為維持一定量的污泥濃度，部分濃縮液還需要外排進(jìn)入污泥緩沖池，污泥緩沖池排泥進(jìn) 入污泥脫水系統(tǒng)，污泥經(jīng)過脫水后，泥餅委外處理或直接填埋，濾液則回流到調(diào)節(jié)池再次處 理。

[0036] 2、預(yù)處理工藝中各項(xiàng)設(shè)置

[0037] 2.1化學(xué)軟化-管式微濾處理工藝設(shè)計(jì)

[0038] (1)設(shè)計(jì)水量及水質(zhì)

[0039]高鹽廢水總量設(shè)計(jì)為120m3/h，設(shè)計(jì)水質(zhì)按照高鹽廢水水質(zhì)考慮。

[0040] (2)各段水量設(shè)計(jì)為：

[0041 ]①化學(xué)軟化單元:按I X 120m3/h設(shè)計(jì)；

[0042] ②管式微濾單元:3 X 40m3/h，過濾精度為0.05μπι;

[0043]③污泥處理單元:基于120m3/h的廢水總量和相關(guān)水質(zhì)考慮。

[0044] 2.2預(yù)處理工藝中各單元的設(shè)置及作用

[0045] (1)調(diào)節(jié)池

[0046] 調(diào)節(jié)池主要進(jìn)行水質(zhì)、水量的調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)池出水經(jīng)栗提升至第一反應(yīng)池。調(diào)節(jié)池壁 安裝雷達(dá)液位計(jì)監(jiān)測(cè)水位。雷達(dá)液位計(jì)與調(diào)節(jié)池提升栗聯(lián)鎖，雷達(dá)液位計(jì)液位信號(hào)控制提 升栗啟停，低液位停栗，中液位起栗，高液位報(bào)警，出口母管安裝超聲波流量計(jì)監(jiān)測(cè)出水水 量。為抑制微生物滋生，調(diào)節(jié)池內(nèi)需要添加一定量次氯酸鈉進(jìn)行滅菌。

[0047] (2)第一反應(yīng)池

[0048]第一反應(yīng)池主要用于降低鎂離子、二氧化硅等易結(jié)垢組分的含量。通過向第一反 應(yīng)池中投加 NaOH等，形成氫氧化鎂沉淀并與二氧化硅作用發(fā)生共沉淀，從而達(dá)到除硅和鎂 的作用。第一反應(yīng)池水力停留時(shí)間不小于15min，并設(shè)置有攪拌和pH監(jiān)控。

[0049] (3)第二反應(yīng)池

[0050]第二反應(yīng)池主要用于降低鈣離子的含量。通過向第二反應(yīng)池中投加碳酸鈉，形成 碳酸鈣沉淀，從而達(dá)到除鈣的作用。第二反應(yīng)池水力停留時(shí)間不小于15min，并設(shè)置有攪拌 和pH監(jiān)控。

[0051 ] (4)濃縮水池

[0052]濃縮水池主要用于接收經(jīng)過軟化處理后的的廢水，同時(shí)接收從膜系統(tǒng)不斷回流的 高濃度水，還起到暫時(shí)存放濃縮污泥的功能。濃縮水池有效容積應(yīng)不小于循環(huán)栗3min吸水 量，設(shè)置有液位控制。

[0053] (5)管式微濾系統(tǒng)

[0054]濃縮水池里的廢水通過栗提升進(jìn)入管式微濾系統(tǒng)，在壓力和速度的驅(qū)使下，廢水 通過管式微濾膜以錯(cuò)流過濾的方式，使懸浮固體物質(zhì)與液體分離。在每一個(gè)膜組列中，廢水 經(jīng)栗抽送經(jīng)過膜管的流速很高，在膜表面形成平行湍流，產(chǎn)生一個(gè)剪切作用，起到清洗膜的 作用。管式微濾系統(tǒng)主要由循環(huán)栗、管式微濾膜、膜架、清洗裝置、相關(guān)控制閥門及匹配管道 組成。常用管式微濾膜孔徑為〇.〇5μπι和Ο.?μπι，在錯(cuò)流模式下進(jìn)行固液分離，錯(cuò)流流速不小 于3.5m/s〇

[0055]管式微濾膜由PVDF過濾膜與PVDF支撐骨架結(jié)合形成，其特點(diǎn)在于：1)高通量:一般 運(yùn)行通量可以達(dá)到300~500L/(m2 · h); 2)處理高固體含量的廢水，固體物含量可以達(dá)到 5% (重量比）；3)優(yōu)異的化學(xué)性能，可在pH從1到14范圍內(nèi)運(yùn)行;化學(xué)清洗可采用極高濃度的 酸堿藥液或氧化劑，可*大程度的恢復(fù)原始通量;4)產(chǎn)水濁度低，一般產(chǎn)水濁度等同于中空 纖維超濾膜產(chǎn)水，可直接送往后續(xù)系統(tǒng)，從而縮短回收系統(tǒng)工藝流程，減少投資費(fèi)用和空 間；5)與傳統(tǒng)的沉淀池相比，減少了藥劑投加，又由于界面過濾，能獲得更好的出水水質(zhì)。6) 可反洗:通過反洗，可將運(yùn)行期間在膜表面累計(jì)的餅層沖回到膜管內(nèi)，從而延長(zhǎng)膜的清洗周 期。通過設(shè)計(jì)反洗柱，采用壓縮空氣作為驅(qū)動(dòng)力，推動(dòng)反洗柱內(nèi)水逆向反沖，可對(duì)膜進(jìn)行極 短時(shí)間的反沖，節(jié)約了反洗栗和反洗水的消耗。

[0056] (6)中間水池

[0057]管式微濾系統(tǒng)產(chǎn)水通過管道混合器加鹽酸中和后進(jìn)入中間水池暫存，并輸送到后 續(xù)處理系統(tǒng)。同時(shí)根據(jù)產(chǎn)水水質(zhì)狀況，添加適量的NaHSO3以除去水中殘留的氯。中間水池產(chǎn) 水停留時(shí)間應(yīng)不小于30min，并設(shè)置有液位控制。

[0058] (7)污泥處理系統(tǒng)

[0059] 由于高鹽廢水中的Ca2+和Mg2+濃度較高，在添加藥劑反應(yīng)之后形成了大量的碳酸 鈣和氫氧化鎂沉淀，為了維持濃縮水池內(nèi)合適的污泥濃度(大約3%~5%)，廢水經(jīng)管式微 濾處理后，濃縮液不斷循環(huán)進(jìn)入濃縮水池，導(dǎo)致濃縮水池內(nèi)的污泥濃度不斷升高，當(dāng)濃縮水 池里的污泥濃度達(dá)到一定程度時(shí)就會(huì)影響膜的通量，需要排掉部分污泥至污泥儲(chǔ)池。污泥 儲(chǔ)池內(nèi)污泥經(jīng)過污泥進(jìn)料栗提升至脫水機(jī)入口，期間經(jīng)過管道混合器引入絮凝藥劑以調(diào)理 污泥特性。脫水機(jī)產(chǎn)生的濾液及沖洗排水重力排入調(diào)節(jié)池。

[0060] 污泥脫水間為二層結(jié)構(gòu)，二層放置脫水機(jī)及自動(dòng)清洗裝置，一層對(duì)應(yīng)廂式自動(dòng)壓 濾機(jī)下方設(shè)污泥斗，污泥直接卸入停在一層的汽車上外運(yùn)。

[0061 ] 3、預(yù)處理工藝的比較及選擇

[0062]傳統(tǒng)沉淀-過濾-超濾處理系統(tǒng)和管式微濾系統(tǒng)的區(qū)別如表1所示。由于化學(xué)軟化 過程中生成的氫氧化鎂晶體細(xì)小，存在沉降緩慢、過濾性能差的問題，采用傳統(tǒng)的沉淀-過 濾-超濾處理系統(tǒng)工藝流程較長(zhǎng)，涉及的處理設(shè)施較多，運(yùn)行較為復(fù)雜。而采用管式微濾系 統(tǒng)，經(jīng)過化學(xué)軟化處理后的污水無需經(jīng)沉淀池、多介質(zhì)過濾，砂濾等處理設(shè)施就可以直接進(jìn) 入管式微濾系統(tǒng)，產(chǎn)水排出一步到位。管式微濾系統(tǒng)采用內(nèi)壓式固液分離，管內(nèi)流速較高， 顆粒不易積存在膜表面，清洗后通量幾乎可以恢復(fù)到1〇〇%，并且膜壽命較長(zhǎng)，出水水質(zhì)滿 足直接進(jìn)入反滲透系統(tǒng)的要求，可以取代傳統(tǒng)的沉淀-過濾-超濾系統(tǒng)。

[0063]除此之外，和傳統(tǒng)的沉淀-過濾-超濾預(yù)處理相比，采用管式微濾系統(tǒng)可以自動(dòng)隨 時(shí)開/停機(jī)，瞬時(shí)完成過濾，并且不需要投加 PAM等助凝劑，減少了化學(xué)藥劑的費(fèi)用，大大縮 短簡(jiǎn)化了工藝流程，運(yùn)行維護(hù)方便、簡(jiǎn)單，減輕了操作負(fù)擔(dān)，并且占地面積明顯減少，特別適 合于用地緊張的企業(yè)。

[0064]表1管式微濾系統(tǒng)和傳統(tǒng)沉降-過濾-超濾系統(tǒng)區(qū)別 [0065]

[0067] 管式微濾膜工藝的技術(shù)優(yōu)勢(shì)在于：

[0068] ①不需沉淀和預(yù)過濾，可直接進(jìn)行過濾實(shí)現(xiàn)固體顆粒和液體的分離，水中污染物 不需要沉淀就能有效去除；

[0069]②管式微濾工藝可一次性取代沉淀池、砂濾和超濾等多道前處理及過濾設(shè)備，可 直接作為主系統(tǒng)的RO或回收系統(tǒng)的RO的前處理；

[0070] ③可在高pH條件下持續(xù)運(yùn)行(pH大于10)，因此更能保證有效去除鈣、鎂、硅等的沉 淀，以及鍶、鋇等有結(jié)垢傾向的離子成分；

[0071] ④無需投加絮凝劑、PAM，無需考慮礬花沉降效率；

[0072]⑤回收率高，僅污泥帶走少量水；

[0073] ⑥無需大流量水反沖洗，自用水率很低；

[0074] ⑦采用管式大流量錯(cuò)流過濾，水流切向高速流過膜表面，在過濾的同時(shí)還有沖刷 清潔膜表面的作用，污染物不易累積，膜面不易污染；

[0075]⑧采用堅(jiān)固的管式結(jié)構(gòu)和燒結(jié)法成膜，從原理上杜絕了斷絲泄漏現(xiàn)象的發(fā)生；

[0076]⑨膜的材質(zhì)堅(jiān)硬，耐高強(qiáng)度化學(xué)藥劑清洗，可使用壽命較長(zhǎng)。

[0077] 管式微濾膜的透過水在濁度方面遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于沉淀池出水，透過水的水質(zhì)相當(dāng)于傳統(tǒng) 工藝中經(jīng)過沉淀池、砂濾器和超濾后的出水水質(zhì)，可以直接送往納濾系統(tǒng)或反滲透系統(tǒng)進(jìn) 行脫鹽處理。

[0078] 4、經(jīng)預(yù)處理工藝后產(chǎn)水水質(zhì)

[0079] 本實(shí)用新型的管式微濾膜的特點(diǎn)在于高濃度懸浮物下良好的固液分離效果，以及 經(jīng)過化學(xué)加藥軟化預(yù)處理之后，對(duì)于鈣、鎂、硅、鋇、鍶等易結(jié)垢成分的有效去除，保證了后 續(xù)反滲透處理單元良好的運(yùn)行。根據(jù)管式微濾膜技術(shù)特點(diǎn)列出預(yù)處理之后的預(yù)期水質(zhì)，如 表2所示。

[0080] 表2化學(xué)軟化-管式微濾預(yù)處理出水水質(zhì)

[0082]綜上，本實(shí)用新型采用化學(xué)軟化-管式微濾預(yù)處理工藝，相較于其他微濾或超濾膜 組件，管式微濾膜具有強(qiáng)度好、耐摩擦、耐高濃度藥劑清洗、可在極高懸浮固體濃度下穩(wěn)定 運(yùn)行、可耐受進(jìn)水水質(zhì)波動(dòng)等優(yōu)良性能。管式微濾膜采用錯(cuò)流方式運(yùn)行，在運(yùn)行和反沖洗時(shí) 并無水的損耗，僅配套的污泥脫水系統(tǒng)產(chǎn)生的泥餅帶走少量水分，因此幾乎所有進(jìn)水都將 通過管式微濾膜過濾后，送往后續(xù)處理單元或回用。

[0083] 二、高鹽廢水減量濃縮工藝 [0084] 1、高鹽廢水減量濃縮方案

[0085]由于采用熱法蒸發(fā)技術(shù)需要消耗大量的能量，運(yùn)行成本較高，而高鹽廢水經(jīng)過化 學(xué)軟化預(yù)處理后，廢水中的Ca2+、Mg2+、Si等物質(zhì)濃度預(yù)計(jì)分別不大于20mg/L、20mg/L和 10mg/L，易結(jié)垢物質(zhì)得到明顯去除，可以采用膜法對(duì)預(yù)處理后的廢水進(jìn)行進(jìn)一步減量處理。 [0086]高鹽廢水經(jīng)過化學(xué)軟化處理后，鈣、鎂和硅等易結(jié)垢成分明顯降低，但是化學(xué)軟化 對(duì)廢水中COD去除效果較差，由于納濾膜對(duì)COD具有有較高的耐受性，可以在化學(xué)軟化工藝 后采用納濾-反滲透處理工藝。廢水通過納濾處理可以截留廢水中的大部分二價(jià)離子和部 分一價(jià)離子，起到預(yù)濃縮的作用，同時(shí)產(chǎn)水的含鹽量以及鈣、鎂等易結(jié)垢組分含量明顯降 低，有助于提高后續(xù)反滲透處理工藝的回收率以及運(yùn)行穩(wěn)定性。納濾濃水可以采用DTRO(碟 管式反滲透處理系統(tǒng))膜進(jìn)一步濃縮減量。

[0087] 2、高鹽廢水減量濃縮系統(tǒng)回收率的確定

[0088] 管式微濾系統(tǒng)出水進(jìn)入納濾系統(tǒng)，由于廢水中鈣、鎂和硅等易結(jié)垢物質(zhì)濃度較低， 納濾回收率設(shè)計(jì)為85%，納濾濃水約為18m 3/h，TDS(總?cè)芙夤腆w)含量約73600mg/L，再經(jīng) DTRO( -）（即第一碟管式反滲透處理系統(tǒng)）進(jìn)一步濃縮減量，DTRO( -）系統(tǒng)設(shè)計(jì)回收率為 55%，剩余8. lm3/h的高鹽廢水需進(jìn)行后續(xù)處理;納濾產(chǎn)水約102m3/h進(jìn)入RO(反滲透)系統(tǒng)進(jìn) 一步濃縮減量，RO系統(tǒng)設(shè)計(jì)回收率為85%，R0系統(tǒng)濃水產(chǎn)量約15.3m 3/h，TDS含量約為 72300mg/L，再經(jīng)過DTRO(二）（即第二碟管式反滲透處理系統(tǒng)）系統(tǒng)濃縮減量，DTRO(二)系統(tǒng) 設(shè)計(jì)回收率為50%，剩余濃水約7.65m3/h需進(jìn)一步處理。整個(gè)系統(tǒng)產(chǎn)水回用。

[0089] 3、高鹽廢水減量濃縮系統(tǒng)的設(shè)置

[0090] 3.1納濾系統(tǒng)

[0091]納濾系統(tǒng)主要部件為納濾膜元件，納濾膜為專有納濾三層復(fù)合膜，截留分子量約 為150~300道爾頓（中性有機(jī)物分子）。優(yōu)先截留二價(jià)及多價(jià)陰離子，一價(jià)離子的截留率取 決于進(jìn)水濃度和成分。一價(jià)離子會(huì)透過膜，不會(huì)產(chǎn)生滲透壓，納濾膜系統(tǒng)可在低于反滲透系 統(tǒng)壓力的進(jìn)水壓力下操作。

[0092] 典型運(yùn)行通量為8~34L/(m2 · h);*高操作壓力3.010^;*高連續(xù)運(yùn)行溫度50°〇 (化學(xué)清洗溫度40°C) ; pH范圍：連續(xù)運(yùn)行3~9，化學(xué)清洗2~10.5 ;單支元件*大壓降 103KPa，耐氯性500ppm · hr。

[0093]納濾系統(tǒng)設(shè)計(jì)為2X60m3/h，每級(jí)分為3段，一段進(jìn)水壓力15.63bar，二段進(jìn)水壓力 18.936&^三段進(jìn)水壓力為29.766&^每套納濾系統(tǒng)一至三段壓力容器數(shù)分別為7、4和3，每 段采用6芯膜殼，納濾運(yùn)行通量18lV(m 2 · h)，采用一級(jí)三段排列方式，回收率可以達(dá)到 85%。納濾配套有相應(yīng)的化學(xué)清洗系統(tǒng)和自動(dòng)沖洗系統(tǒng)?；瘜W(xué)清洗系統(tǒng)包括化學(xué)清洗水箱、 清洗保安過濾器和清洗栗?？捎糜趯?duì)系統(tǒng)的清洗，以恢復(fù)系統(tǒng)運(yùn)行通量。

[0094] 3.2反滲透系統(tǒng)

[0095] 反滲透系統(tǒng)主要部件為反滲透膜元件，本設(shè)計(jì)選用特殊的工業(yè)級(jí)反滲透膜元件， 單只膜元件產(chǎn)水量為34.4m3/日，平均脫鹽率(測(cè)試溶液為2000ppm的氯化鈉)為99.5%，* 小脫鹽率為99%，膜面積為31m 2,流道寬度為0.9_。該膜元件主要用于廢水濃縮，減少濃水 的排放量，同時(shí)增大反滲透濃水的濃度，便于后續(xù)工藝系統(tǒng)規(guī)模的減小。

[0096] 反滲透系統(tǒng)包括保安過濾器，高壓栗，壓力容器以及相應(yīng)的段間增壓栗。反滲透系 統(tǒng)設(shè)計(jì)為2 X 5 lm3/h，進(jìn)水壓力IObar，每級(jí)分為4段，一段進(jìn)水壓力25 · 93bar，二段進(jìn)水壓力 35 · 16bar，三段進(jìn)水壓力為52 · 23bar，四段進(jìn)水壓力為66 · 44bar。一至四段壓力容器數(shù)分別 為6、3、2和1，共采用壓力容器12個(gè)，每段采用6芯膜殼。同時(shí)，配套相應(yīng)的自動(dòng)沖洗系統(tǒng)和化 學(xué)清洗系統(tǒng)。高壓栗與沖洗栗聯(lián)鎖，當(dāng)高壓栗停止運(yùn)行時(shí)，啟動(dòng)沖洗栗，以置換膜元件內(nèi)部 的濃水，防止在反滲透膜表面結(jié)垢。當(dāng)膜元件的運(yùn)行壓差增加15%或系統(tǒng)產(chǎn)水量下降10% 的工況下，需要啟動(dòng)化學(xué)清洗系統(tǒng)，根據(jù)污染情況配備相應(yīng)的化學(xué)清洗液進(jìn)行化學(xué)清洗，以 便恢復(fù)膜元件的運(yùn)行通量。

[0097] 3.3碟管式反滲透系統(tǒng)

[0098]為了進(jìn)一步濃縮減量，納濾系統(tǒng)的濃水(主要成分為硫酸鈉)送入第一高壓碟管式 反滲透系統(tǒng)即DTRO( - )處理系統(tǒng)（用于處理納濾濃水，流量為18m3/h) JF濃水由栗輸送至 保安過濾器后，去除細(xì)小顆粒后經(jīng)過高壓栗，首先進(jìn)入一段膜元件，一段濃水進(jìn)入二段膜元 件，二段濃水進(jìn)入后續(xù)的蒸發(fā)系統(tǒng)，兩段的產(chǎn)水合并進(jìn)入后續(xù)的處理單元。DTRO( - )處理系 統(tǒng)共采用160bar膜柱60根，分三套并聯(lián)，每套分兩段，膜柱比例為10:10。

[0099]反滲透系統(tǒng)的濃水送入第二高壓碟管式反滲透系統(tǒng)即DTRO(二)處理系統(tǒng)（用于處 理反滲透濃水，流量為15m3/h)，該系統(tǒng)采用160bar膜柱72根。分四套并聯(lián)，每套分兩段，膜 柱比例為9:9。

[0100] DTRO膜柱特性： 膜柱直徑i S英寸 膜柱長(zhǎng)度： WOO毫米 pH操作范圍： 1~1:2 過濾類型: 壓力式反滲透膜

[0101] 水回收率 >20% 膜通量： K3 ~50QL/li/単裉膜柱 操作溫度： 5~40°C 清洗方式： 正向沖洗 預(yù)期膜壽命::： 5年

[0102] DTRO系統(tǒng)由水栗系統(tǒng)、預(yù)過濾系統(tǒng)、膜/閥組件系統(tǒng)、沖洗系統(tǒng)、化學(xué)清洗系統(tǒng)、手 動(dòng)/自動(dòng)閥門系統(tǒng)、各類儀表和控制檢測(cè)元器件、計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)以及必要的設(shè)備附件組 成。

[0103] DTRO系統(tǒng)運(yùn)行為全自動(dòng)運(yùn)行方式，包括過濾、沖洗、化學(xué)清洗等。

[0104] DTRO系統(tǒng)采用供水栗定量運(yùn)行、反滲透膜元件恒流過濾的原則，系統(tǒng)配有的儀表 測(cè)量點(diǎn)及數(shù)量滿足系統(tǒng)的安全、運(yùn)行穩(wěn)定可靠的需要。

[0105] 在整個(gè)反滲透膜柱組的進(jìn)出水口設(shè)置有流量傳感計(jì)、壓力傳感器，流量調(diào)節(jié)閥，保 證系統(tǒng)恒流安全運(yùn)行;在整個(gè)反滲透膜柱組的出水口設(shè)有壓力傳感器、電導(dǎo)率檢測(cè)儀等，檢 測(cè)反滲透膜柱的運(yùn)行狀況及出水水質(zhì)，保證系統(tǒng)的可靠性;整個(gè)系統(tǒng)配有溫度傳感器、壓力 變送器、液位變送器，及系統(tǒng)總的出水口配有電導(dǎo)率檢測(cè)儀、流量傳感器等，確保整個(gè)系統(tǒng) 運(yùn)行的可靠性。

[0106] 系統(tǒng)按照全自動(dòng)運(yùn)行的需求配備有一系列氣動(dòng)自動(dòng)閥，系統(tǒng)安裝設(shè)定的自動(dòng)程 序，全自動(dòng)運(yùn)行。

[0107] 由于反滲透濃水中NaCl含量較高，經(jīng)過RO處理后，其濃水中NaCl含量約為7%，可 以作為次氯酸鈉發(fā)生器的原料用來生產(chǎn)次氯酸鈉。產(chǎn)生的次氯酸鈉可用作殺菌劑，一方面 減少了外購(gòu)次氯酸鈉的量，另一方面充分利用了濃水中的NaCl，減少了濃水的處理量。

[0108] 三、結(jié)晶工藝

[0109] 高鹽廢水經(jīng)DTRO系統(tǒng)處理后，含鹽量約為150000-170000mg/L，廢水中的主要離子 為Na+、C1_和SOA等?？梢钥闯鰪U水含鹽量距離NaCl和Na2SO4的結(jié)晶析出濃度差距較大，還 需要進(jìn)一步濃縮處理。

[0110] 1、機(jī)械蒸汽再壓縮結(jié)晶工藝

[0111] 機(jī)械蒸汽再壓縮結(jié)晶技術(shù)適用于高鹽廢水的結(jié)晶，濃鹽水送到強(qiáng)制循環(huán)結(jié)晶器系 統(tǒng)進(jìn)行濃縮結(jié)晶，將水中高含量的鹽分結(jié)晶成固體，出水回用，固體鹽分經(jīng)離心分離、干燥 后外運(yùn)回用或其他安置處理。

[0112] 來自DTRO的濃水進(jìn)入結(jié)晶器進(jìn)料罐，罐內(nèi)可通蒸汽進(jìn)行加熱。進(jìn)料罐內(nèi)的濃鹽水 由栗送至結(jié)晶器濃鹽水循環(huán)管，進(jìn)入結(jié)晶器。

[0113] 在強(qiáng)制循環(huán)結(jié)晶系統(tǒng)中，結(jié)晶器的閃蒸罐通過循環(huán)管連接一臺(tái)管殼式換熱器，循 環(huán)栗將濃鹽水從閃蒸罐送至換熱器進(jìn)行熱交換，因此為"強(qiáng)制循環(huán)結(jié)晶器"。本實(shí)用新型中 管殼式換熱器為臥式兩管程換熱器。結(jié)晶器進(jìn)水與系統(tǒng)內(nèi)循環(huán)的濃鹽漿混合，經(jīng)管殼式換 熱器加熱后，有幾度溫升(顯熱），再次進(jìn)入到閃蒸罐，發(fā)生閃蒸，析出鹽份結(jié)晶。從換熱器出 來的濃鹽漿從閃蒸罐中部切線進(jìn)入，在罐內(nèi)產(chǎn)生渦流。渦流的產(chǎn)生有助于形成更大的液體 閃蒸表面。工廠蒸汽連續(xù)進(jìn)入換熱器殼程，將潛熱釋放給循環(huán)的濃鹽漿。蒸汽冷凝液在冷凝 液罐內(nèi)收集后，由栗送回用戶的蒸汽冷凝液系統(tǒng)。

[0114] 蒸汽在閃蒸罐內(nèi)積聚，經(jīng)除霧分離器，進(jìn)入一臺(tái)蒸汽壓縮機(jī)。蒸汽經(jīng)壓縮后壓力得 以提升，其飽和溫度比濃鹽漿的沸點(diǎn)高幾度。壓縮后的蒸汽隨后進(jìn)入管殼式換熱器的殼程， 在此，蒸汽釋放潛熱給管殼式換熱器管程的濃鹽漿。蒸汽在殼程冷凝后，冷凝液經(jīng)收集后由 栗送至蒸發(fā)器蒸餾水罐，與蒸發(fā)器蒸餾水混合后，進(jìn)入板式換熱器將顯熱釋放給進(jìn)水，然后 進(jìn)入產(chǎn)品水儲(chǔ)罐儲(chǔ)存，并回用。

[0115] 混鹽晶體在結(jié)晶器閃蒸罐內(nèi)不斷形成。在加熱和閃蒸的過程中，水蒸發(fā)出來，濃鹽 漿變成過飽和狀態(tài)，隨之鹽的晶體從溶液中析出。部分濃鹽漿從循環(huán)管道上排至離心機(jī)進(jìn) 行液固分離。離心母液收集在母液罐內(nèi)返回結(jié)晶器。從離心機(jī)排出的固體鹽回收或進(jìn)行其 它處置。

[0116] 2、機(jī)械蒸汽再壓縮結(jié)晶技術(shù)優(yōu)勢(shì)

[0117] (1)物料循環(huán)利用，實(shí)現(xiàn)廢水"零排放"的目標(biāo)，結(jié)晶產(chǎn)生的固體鹽分可作為化工原 料重復(fù)利用，或集中外運(yùn)統(tǒng)一處理。蒸發(fā)冷凝水可作為鍋爐補(bǔ)給水回用。

[0118] (2)采用機(jī)械蒸汽再壓縮結(jié)晶技術(shù)，可較大限度的節(jié)能降耗，較傳統(tǒng)多效蒸發(fā)結(jié)晶 器節(jié)約大量能耗。

[0119] (3)通過預(yù)處理去除可結(jié)垢物質(zhì)，同時(shí)接觸水、氣部分采用相應(yīng)不同的材質(zhì)，降低 了設(shè)備的腐蝕，延長(zhǎng)了設(shè)備的使用壽命。

[0120] (4)系統(tǒng)布置緊湊、布局合理、易于檢修。

[0121] (5)自動(dòng)化程度高，基本實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)運(yùn)行。

[0122] 3、多種結(jié)晶工藝比較

[0123] 多效強(qiáng)制循環(huán)蒸發(fā)結(jié)晶工藝、機(jī)械蒸汽再壓縮結(jié)晶工藝和低溫常壓蒸發(fā)結(jié)晶工藝 技術(shù)比較如表3所示。

[0124] 表3蒸發(fā)結(jié)晶工藝主要技術(shù)指標(biāo)比較

[0125]

[0127] 從各結(jié)晶工藝綜合性能比較來看，低溫常壓蒸發(fā)結(jié)晶系統(tǒng)技術(shù)較為先進(jìn)，但其裝 機(jī)功率較大，運(yùn)行電耗也相對(duì)較高，會(huì)較大的影響電廠廠用電率指標(biāo)。多效強(qiáng)制循環(huán)蒸發(fā)結(jié) 晶工藝需要較多的蒸汽量，并且其存在占地面積大、運(yùn)行費(fèi)用高的問題。機(jī)械蒸汽再壓縮結(jié) 晶工藝相較于多效強(qiáng)制循環(huán)蒸發(fā)結(jié)晶工藝具有占地面積小，投資和運(yùn)行成本低的優(yōu)點(diǎn)，廣 泛應(yīng)用于廢水處理領(lǐng)域。雖然機(jī)械蒸汽再壓縮結(jié)晶工藝的運(yùn)行成本稍高于低溫常壓蒸發(fā)結(jié) 晶，但機(jī)械蒸汽再壓縮結(jié)晶系統(tǒng)整套設(shè)備的國(guó)產(chǎn)化率較高，后續(xù)維護(hù)方便。同時(shí)，低溫常壓 蒸發(fā)結(jié)晶技術(shù)由于未設(shè)有結(jié)晶器，結(jié)晶鹽為混鹽，幾乎無利用價(jià)值，且產(chǎn)水的水質(zhì)較其他工 藝差。因此，采用機(jī)械蒸汽再壓縮結(jié)晶工藝。

[0128] 四、產(chǎn)水回用與廢物處理

[0129] 高鹽廢水采用化學(xué)軟化一管式微濾一納濾一 (RO) - DTRO-蒸發(fā)結(jié)晶處理工藝后， 廢水得到完全處理，*終產(chǎn)品為回用水及固體鹽。回用水主要由反滲透產(chǎn)水以及結(jié)晶器凝 結(jié)水組成，水質(zhì)預(yù)期如表4所示?；赜盟}量明顯偏低，硬度也較低，可以用于冷卻塔補(bǔ)充 水，廢水產(chǎn)水回用于冷卻塔后，綜合進(jìn)水水質(zhì)較原來具有一定程度的改善，完全可以滿足冷 卻塔補(bǔ)充水的要求。

[0130] 采用本實(shí)用新型的裝置對(duì)廢水進(jìn)行處理后，分別產(chǎn)生大量的固體結(jié)晶鹽(氯化鈉 和硫酸鈉），可以作為工業(yè)原料進(jìn)行外售處理。

[0131] 綜上，采用本實(shí)用新型的裝置處理后，*終產(chǎn)品可以實(shí)現(xiàn)綜合利用和處理，無外 排。

[0132] 表4回用水水質(zhì)預(yù)估情況

[0134] 本實(shí)用新型的有益之處在于:本實(shí)用新型提供一種高鹽廢水零排放且鹽分離的處 理裝置，能夠?qū)U水進(jìn)行高效處理，對(duì)廢水中液體和鹽成分進(jìn)行有效分離，廢水處理后的產(chǎn) 物可以進(jìn)行循環(huán)使用或者作為其他工業(yè)產(chǎn)品出售，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)廢水的零排放。本實(shí)用新型 的裝置簡(jiǎn)單易實(shí)現(xiàn)，處理效率高，能耗小，采用本實(shí)用新型的裝置，不僅避免了對(duì)環(huán)境造成 污染，對(duì)改善區(qū)域水環(huán)境質(zhì)量具有積極作用，同時(shí)提高了廢水利用效率，節(jié)約了生產(chǎn)成本， 環(huán)境和社會(huì)效益非常顯著。本實(shí)用新型的裝置運(yùn)行效率高，組裝方便，成本低，耗能小。