[發明專利]超高回收率廢水處理工藝及其濃水高溫反滲透處理設備

有效

• 申請號: 201110108618.6
• 申請日: 2011-04-28
• 公開（公告）號: CN102249434A
• 公開（公告）日: 2011-11-23
• 發明（設計）人: 崔成華;韓顯斌;張安輝;陳龍
• 申請（專利權）人: 武漢凱迪水務水處理有限公司
• 主分類號: C02F9/02
• 分類號: C02F9/02;C02F9/10
• 代理公司: 武漢開元知識產權代理有限公司 42104
• 代理人: 胡鎮西

技術領域

本發明涉及工業廢水的深度回收處理技術，具體地指一種超高回收率廢水處理工藝及其濃水高溫反滲透處理設備。

背景技術

在工業含鹽廢水的回收處理工藝中，反滲透作為當今世界最先進最有效的脫鹽方式已被廣泛運用于電力、冶金、石化、電子等各個行業，但利用其濃縮過程提取凈水涉及到的回收水平不高已成為行業內外普遍關注的問題。例如某苦咸水(地表河水、地表湖泊水、地下水、廠內循環水、處理排放的中水等)在經過一系列預處理(包括混合、反應、沉淀、多級過濾、軟化、吸附、脫碳、加藥調節等)以后進入清水反滲透處理裝置，其回收率大多在75％左右，即每小時反滲透進水100噸，得到的產品淡水約為75噸，還有鹽分集中的濃縮水25噸被視為廢水排放掉了。這種濃縮水的大量排放使得系統運行費用居高不下，也被視為是一種高能耗。

隨著工業的發展和人民生活水平的提高，水資源的匱乏和污染已成為人類迫切需要解決的兩大問題，其中對工業廢水的回收處理顯得越來越重要，75％左右的低回收率已經不能滿足行業內外對清水反滲透作為初級脫鹽裝置的要求。這種對高回收率的期望在我國北方缺水地區、中水回用領域、廢水零排放ZLD系統、以及果汁、醫藥等特殊溶質的濃縮領域尤為突出，如何提高反滲透的回收率一直是廣大水處理科研人員重點關注的問題。

為了解決上述問題，科研人員設計采用了原水反滲透RO和濃水反滲透CRO的兩段式工藝來濃縮廢水中的鹽份等污染物，或者采用由兩者合并而成的多段濃水反滲透MCRO工藝來分離廢水中的污染物，但受自身反滲透膜元件結構等的限制，其工業廢水回收率的提高程度不大，大多數在85％左右。由于所分離出的濃縮水含鹽量已很高，如果重復使用濃水反滲透CRO處理工藝，則會超出其反滲透膜元件的壓力等級要求(最高83Bar)而產生安全問題，且運行中會產生難溶鹽污染現象，故仍然有大量攜帶能量的濃縮水被白白排放掉了。

隨著研究的深入，近年來科研人員推出了廢水回收率更高的高效反滲透HERO工藝，并且在極少數工業介質粘度很高的狀況下采用到了高溫反滲透HTRO工藝。

高效反滲透HERO工藝通過對廢水預處理流程的改善，可將廢水回收率提高到接近90％的程度。但由于其反滲透膜加壓力使得水分子逆滲透的機理存在多重性和不定性，自設計問世以來就一直沒能得到很好的使用，特別是在電廠脫硫廢水和化工廢水的處理中很不穩定，表現在反滲透裝置出力下降快、化學清洗頻繁、膜元件污染堵塞嚴重等方面。頻繁的化學清洗不僅會造成設備維護成本和人力成本的不斷攀升，而且還對其工藝系統運行的穩定性和安全性構成隱患。

高溫反滲透HTRO工藝具有抗污染性高、操作壓力低、耐受溫度高、運行pH值范圍廣、有機物和難溶鹽分離度高等特點，可以處理含鹽量極高(總溶解固體30000-80000ppm)的高濃鹽水，但由于其需要使用價格昂貴的高溫反滲透膜元件，而且與其配套的泵、管道、容器的壓力等級及其耐腐蝕等級要求均高，所以設備的制造費用很高，同時也由于它在高溫運行下的反滲透脫鹽率相對低(只有95％)，使其產水水質相對較差，這些使得它以往僅限于介質粘度高的極少數小型反滲透濃縮場合，在廢水回收處理上一直沒能得到利用。在實施廢水零排放時，濃水反滲透CRO和高效反滲透HERO的凈化水回收率最高只能達到90％左右，故需要蒸發結晶的濃水量仍然很大。

發明內容

本發明的目的就是要設計一種不僅能夠大幅提高廢水回收率、而且能夠有效降低投資和運行成本、同時確保系統運行穩定和安全的超高回收率廢水處理工藝及其濃水高溫反滲透處理設備。

為實現上述目的，本發明所提供的超高回收率廢水處理工藝，是對經過預處理達到反滲透運行要求的廢水進行連續分離處理的過程，該工藝包括如下步驟：

1)第一次反滲透：對總溶解固體濃度為TDS≤10000ppm的廢水進行原水反滲透RO處理，分離出第一次濃水，控制第一次濃水的總溶解固體濃度在10000ppm＜TDS≤30000ppm，第一次濃水的重量占廢水總重量的20～30％。

2)第二次反滲透：對所分離出的第一次濃水進行濃水反滲透CRO處理，分離出第二次濃水，控制第二次濃水的總溶解固體濃度在30000ppm＜TDS≤80000ppm，第二次濃水的重量縮減到廢水總重量的10～15％。

3)第三次反滲透：對所分離出的第二次濃水進行高溫反滲透HTRO處理，分離出第三次濃水，第三次濃水的重量縮減到廢水總重量的2～5％，從而獲得占廢水總重量95～98％的凈水。

進一步地，該工藝還包括如下處理步驟：