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，對水體的污染也日趨廣泛和嚴重，威脅人類的健康和安全。因此，對 于保護環(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性質(zhì)分類，含無機污染物為主的為 無機廢水，含有機污染物為主的為有機廢水。例如電鍍廢水和礦物加工過程的廢水是無機 廢水，食品或石油加工過程的廢水是有機廢水，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:有機需氧物質(zhì)污染，化學毒物污染，無機固體懸浮物 污染，重金屬污染，酸污染，堿污染，植物營養(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)量分數(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存在對處理過程中產(chǎn)生的污泥、殘渣進行處理利用、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，但往往很難做到對廢水高效處理，實現(xiàn)零排放，從而直接影響到周邊環(huán)境和企業(yè)的經(jīng)濟 效益。因此，研究一種可以實現(xiàn)高鹽廢水零排放且鹽分離的裝置，顯得尤為必要。 實用新型內(nèi)容

[0009] 為解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實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，對廢水中液體和鹽成分進行有效 分離。

[0010] 為了實現(xiàn)上述目標，本實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，濃縮水池、污泥緩沖池、污泥脫水 機和調(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。 高強度的復(fù)合材料，可以在更高的壓力下運行及反洗，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，回收率達到85%，減小后續(xù) 工藝的處理規(guī)模;還設(shè)有化學清洗系統(tǒng)和自動沖洗系統(tǒng)，化學清洗系統(tǒng)包括依次設(shè)置的化 學清洗水箱、清洗保安過濾器和清洗栗，可用于對系統(tǒng)的清洗，以恢復(fù)系統(tǒng)運行通量。

[0016] 前述裝置中，反滲透處理系統(tǒng)中，采用一級四段排列方式，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、出水口均設(shè)置有流量傳感計、壓力傳感器和流量調(diào)節(jié)閥。可以確保整個系統(tǒng)運行的 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)池出水進入第一反應(yīng) 池，第一反應(yīng)池內(nèi)加入氫氧化鈉進行反應(yīng);第一反應(yīng)池出水進入第二反應(yīng)池，第二反應(yīng)池內(nèi) 加入碳酸鈉溶液進行反應(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)栗進行水循環(huán)，濃縮池內(nèi)的水栗提升進入管式微濾系統(tǒng)進行固液分離;部分水透過微 濾膜經(jīng)pH調(diào)節(jié)后進入中間水池，隨后送往后續(xù)處理系統(tǒng)進行步驟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)部分濃縮液進入污泥緩沖池， 經(jīng)污泥緩沖池排泥后進入污泥脫水系統(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)濃水進入 后續(xù)處理系統(tǒng)進行步驟S3處理;經(jīng)過納濾處理系統(tǒng)得到的納濾產(chǎn)水進入反滲透處理系統(tǒng)， 得到的反滲透濃水進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) 濃水進入后續(xù)處理系統(tǒng)進行步驟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)水進入回收水池進行回收利用。

[0027]進一步地，步驟S2中，部分反滲透濃水進入次氯酸鈉發(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，送到強制循環(huán)結(jié)晶器系統(tǒng)進行進一步濃縮結(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)濃水進入步驟S3的硫酸 鈉結(jié)晶系統(tǒng)進行處理;第二碟管式反滲透處理系統(tǒng)濃水進入步驟S3的氯化鈉結(jié)晶系統(tǒng)處 理。

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

[0031] 本實用新型中采用高鹽廢水作為處理對象。總?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]本實用新型的預(yù)處理工藝采用的是化學軟化-管式微濾處理工藝。

[0034] 1、工藝概述

[0035]高鹽廢水首先進入調(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;調(diào)節(jié)池出水進入第一反應(yīng)池，在第一反應(yīng)池內(nèi)投加 NaOH。第一反應(yīng)池出水進入第二反 應(yīng)池，在第二反應(yīng)池內(nèi)投加 Na2CO3溶液。在兩個反應(yīng)池中分別進行攪拌和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行固液分離。此時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)整后進入中間水池，隨后送往后續(xù)處理系統(tǒng)。同時，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入污泥緩沖池，污泥緩沖池排泥進 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)處理工藝中各項設(shè)置

[0037] 2.1化學軟化-管式微濾處理工藝設(shè)計

[0038] (1)設(shè)計水量及水質(zhì)

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

[0040] (2)各段水量設(shè)計為：

[0041 ]①化學軟化單元:按I X 120m3/h設(shè)計；

[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 安裝雷達液位計監(jiān)測水位。雷達液位計與調(diào)節(jié)池提升栗聯(lián)鎖，雷達液位計液位信號控制提 升栗啟停，低液位停栗，中液位起栗，高液位報警，出口母管安裝超聲波流量計監(jiān)測出水水 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，從而達到除硅和鎂 的作用。第一反應(yīng)池水力停留時間不小于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，從而達到除鈣的作用。第二反應(yīng)池水力停留時間不小于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，同時接收從膜系統(tǒng)不斷回流的 高濃度水，還起到暫時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流過濾的方式，使懸浮固體物質(zhì)與液體分離。在每一個膜組列中，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，在錯流模式下進行固液分離，錯流流速不小 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，其特點在于：1)高通量:一般 運行通量可以達到300~500L/(m2 · h); 2)處理高固體含量的廢水，固體物含量可以達到 5% (重量比）；3)優(yōu)異的化學性能，可在pH從1到14范圍內(nèi)運行;化學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，可將運行期間在膜表面累計的餅層沖回到膜管內(nèi)，從而延長膜的清洗周 期。通過設(shè)計反洗柱，采用壓縮空氣作為驅(qū)動力，推動反洗柱內(nèi)水逆向反沖，可對膜進行極 短時間的反沖，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入中間水池暫存，并輸送到后 續(xù)處理系統(tǒng)。同時根據(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)進入濃縮水池，導(dǎo)致濃縮水池內(nèi)的污泥濃度不斷升高，當濃縮水 池里的污泥濃度達到一定程度時就會影響膜的通量，需要排掉部分污泥至污泥儲池。污泥 儲池內(nèi)污泥經(jīng)過污泥進料栗提升至脫水機入口，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)，二層放置脫水機及自動清洗裝置，一層對應(yīng)廂式自動壓 濾機下方設(shè)污泥斗，污泥直接卸入停在一層的汽車上外運。

[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。由于化學軟化 過程中生成的氫氧化鎂晶體細小，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，涉及的處理設(shè)施較多，運行較為復(fù)雜。而采用管式微濾系 統(tǒng)，經(jīng)過化學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 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，出水水質(zhì)滿 足直接進入反滲透系統(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)可以自動隨 時開/停機，瞬時完成過濾，并且不需要投加 PAM等助凝劑，減少了化學藥劑的費用，大大縮 短簡化了工藝流程，運行維護方便、簡單，減輕了操作負擔，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)勢在于：

[0068] ①不需沉淀和預(yù)過濾，可直接進行過濾實現(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采用管式大流量錯流過濾，水流切向高速流過膜表面，在過濾的同時還有沖刷 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)堅硬，耐高強度化學藥劑清洗，可使用壽命較長。

[0077] 管式微濾膜的透過水在濁度方面遠遠優(yōu)于沉淀池出水，透過水的水質(zhì)相當于傳統(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 行脫鹽處理。

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

[0079] 本實用新型的管式微濾膜的特點在于高濃度懸浮物下良好的固液分離效果，以及 經(jīng)過化學加藥軟化預(yù)處理之后，對于鈣、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行。根據(jù)管式微濾膜技術(shù)特點列出預(yù)處理之后的預(yù)期水質(zhì)，如 表2所示。

[0080] 表2化學軟化-管式微濾預(yù)處理出水水質(zhì)

[0082]綜上，本實用新型采用化學軟化-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 運行、可耐受進水水質(zhì)波動等優(yōu)良性能。管式微濾膜采用錯流方式運行，在運行和反沖洗時 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，運行成本較高，而高鹽廢水經(jīng)過化 學軟化預(yù)處理后，廢水中的Ca2+、Mg2+、Si等物質(zhì)濃度預(yù)計分別不大于20mg/L、20mg/L和 10mg/L，易結(jié)垢物質(zhì)得到明顯去除，可以采用膜法對預(yù)處理后的廢水進行進一步減量處理。 [0086]高鹽廢水經(jīng)過化學軟化處理后，鈣、鎂和硅等易結(jié)垢成分明顯降低，但是化學軟化 對廢水中COD去除效果較差，由于納濾膜對COD具有有較高的耐受性，可以在化學軟化工藝 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離子和部 分一價離子，起到預(yù)濃縮的作用，同時產(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)）進一步濃縮減量，DTRO( -）系統(tǒng)設(shè)計回收率為 55%，剩余8. lm3/h的高鹽廢水需進行后續(xù)處理;納濾產(chǎn)水約102m3/h進入RO(反滲透)系統(tǒng)進 一步濃縮減量，RO系統(tǒng)設(shè)計回收率為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)計回收率為50%，剩余濃水約7.65m3/h需進一步處理。整個系統(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（中性有機物分子）。優(yōu)先截留二價及多價陰離子，一價離子的截留率取 決于進水濃度和成分。一價離子會透過膜，不會產(chǎn)生滲透壓，納濾膜系統(tǒng)可在低于反滲透系 統(tǒng)壓力的進水壓力下操作。

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

[0093]納濾系統(tǒng)設(shè)計為2X60m3/h，每級分為3段，一段進水壓力15.63bar，二段進水壓力 18.936&^三段進水壓力為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，納濾運行通量18lV(m 2 · h)，采用一級三段排列方式，回收率可以達到 85%。納濾配套有相應(yīng)的化學清洗系統(tǒng)和自動沖洗系統(tǒng)。化學清洗系統(tǒng)包括化學清洗水箱、 清洗保安過濾器和清洗栗。可用于對系統(tǒng)的清洗，以恢復(fù)系統(tǒng)運行通量。

[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)計選用特殊的工業(yè)級反滲透膜元件， 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)計為2 X 5 lm3/h，進水壓力IObar，每級分為4段，一段進水壓力25 · 93bar，二段進水壓力 35 · 16bar，三段進水壓力為52 · 23bar，四段進水壓力為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，每段采用6芯膜殼。同時，配套相應(yīng)的自動沖洗系統(tǒng)和化 學清洗系統(tǒng)。高壓栗與沖洗栗聯(lián)鎖，當高壓栗停止運行時，啟動沖洗栗，以置換膜元件內(nèi)部 的濃水，防止在反滲透膜表面結(jié)垢。當膜元件的運行壓差增加15%或系統(tǒng)產(chǎn)水量下降10% 的工況下，需要啟動化學清洗系統(tǒng)，根據(jù)污染情況配備相應(yīng)的化學清洗液進行化學清洗，以 便恢復(fù)膜元件的運行通量。

[0097] 3.3碟管式反滲透系統(tǒng)

[0098]為了進一步濃縮減量，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，去除細小顆粒后經(jīng)過高壓栗，首先進入一段膜元件，一段濃水進入二段膜元 件，二段濃水進入后續(xù)的蒸發(fā)系統(tǒng)，兩段的產(chǎn)水合并進入后續(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)、化學清洗系統(tǒng)、手 動/自動閥門系統(tǒng)、各類儀表和控制檢測元器件、計算機控制系統(tǒng)以及必要的設(shè)備附件組 成。

[0103] DTRO系統(tǒng)運行為全自動運行方式，包括過濾、沖洗、化學清洗等。

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

[0105] 在整個反滲透膜柱組的進出水口設(shè)置有流量傳感計、壓力傳感器，流量調(diào)節(jié)閥，保 證系統(tǒng)恒流安全運行;在整個反滲透膜柱組的出水口設(shè)有壓力傳感器、電導(dǎo)率檢測儀等，檢 測反滲透膜柱的運行狀況及出水水質(zhì)，保證系統(tǒng)的可靠性;整個系統(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)率檢測儀、流量傳感器等，確保整個系統(tǒng) 運行的可靠性。

[0106] 系統(tǒng)按照全自動運行的需求配備有一系列氣動自動閥，系統(tǒng)安裝設(shè)定的自動程 序，全自動運行。

[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。可以看出廢水含鹽量距離NaCl和Na2SO4的結(jié)晶析出濃度差距較大，還 需要進一步濃縮處理。

[0110] 1、機械蒸汽再壓縮結(jié)晶工藝

[0111] 機械蒸汽再壓縮結(jié)晶技術(shù)適用于高鹽廢水的結(jié)晶，濃鹽水送到強制循環(huán)結(jié)晶器系 統(tǒng)進行濃縮結(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 后外運回用或其他安置處理。

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

[0113] 在強制循環(huán)結(jié)晶系統(tǒng)中，結(jié)晶器的閃蒸罐通過循環(huán)管連接一臺管殼式換熱器，循 環(huán)栗將濃鹽水從閃蒸罐送至換熱器進行熱交換，因此為"強制循環(huán)結(jié)晶器"。本實用新型中 管殼式換熱器為臥式兩管程換熱器。結(jié)晶器進水與系統(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，進入一臺蒸汽壓縮機。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高幾度。壓縮后的蒸汽隨后進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，進入板式換熱器將顯熱釋放給進水，然后 進入產(chǎn)品水儲罐儲存，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)管道上排至離心機進 行液固分離。離心母液收集在母液罐內(nèi)返回結(jié)晶器。從離心機排出的固體鹽回收或進行其 它處置。

[0116] 2、機械蒸汽再壓縮結(jié)晶技術(shù)優(yōu)勢

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

[0118] (2)采用機械蒸汽再壓縮結(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)自動化程度高，基本實現(xiàn)全自動運行。

[0122] 3、多種結(jié)晶工藝比較

[0123] 多效強制循環(huán)蒸發(fā)結(jié)晶工藝、機械蒸汽再壓縮結(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，但其裝 機功率較大，運行電耗也相對較高，會較大的影響電廠廠用電率指標。多效強制循環(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、運行費用高的問題。機械蒸汽再壓縮結(jié) 晶工藝相較于多效強制循環(huán)蒸發(fā)結(jié)晶工藝具有占地面積小，投資和運行成本低的優(yōu)點，廣 泛應(yīng)用于廢水處理領(lǐng)域。雖然機械蒸汽再壓縮結(jié)晶工藝的運行成本稍高于低溫常壓蒸發(fā)結(jié) 晶，但機械蒸汽再壓縮結(jié)晶系統(tǒng)整套設(shè)備的國產(chǎn)化率較高，后續(xù)維護方便。同時，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，幾乎無利用價值，且產(chǎn)水的水質(zhì)較其他工 藝差。因此，采用機械蒸汽再壓縮結(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。回用水含鹽量明顯偏低，硬度也較低，可以用于冷卻塔補充 水，廢水產(chǎn)水回用于冷卻塔后，綜合進水水質(zhì)較原來具有一定程度的改善，完全可以滿足冷 卻塔補充水的要求。

[0130] 采用本實用新型的裝置對廢水進行處理后，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)原料進行外售處理。

[0131] 綜上，采用本實用新型的裝置處理后，*終產(chǎn)品可以實現(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] 本實用新型的有益之處在于:本實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水進行高效處理，對廢水中液體和鹽成分進行有效分離，廢水處理后的產(chǎn) 物可以進行循環(huán)使用或者作為其他工業(yè)產(chǎn)品出售，從而實現(xiàn)對廢水的零排放。本實用新型 的裝置簡單易實現(xiàn)，處理效率高，能耗小，采用本實用新型的裝置，不僅避免了對環(huán)境造成 污染，對改善區(qū)域水環(huán)境質(zhì)量具有積極作用，同時提高了廢水利用效率，節(jié)約了生產(chǎn)成本， 環(huán)境和社會效益非常顯著。本實用新型的裝置運行效率高，組裝方便，成本低，耗能小。