[發明專利]正滲透技術處理高含鹽廢水的裝置和方法

在審

• 申請號: 201610228771.5
• 申請日: 2016-04-13
• 公開（公告）號: CN105712560A
• 公開（公告）日: 2016-06-29
• 發明（設計）人: 張如意;徐愿堅;韓君;王獻德;溫琦;周建強;楊立鵬;呂學欠
• 申請（專利權）人: 北京新源國能科技集團股份有限公司
• 主分類號: C02F9/10
• 分類號: C02F9/10;C02F1/44
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司 11203
• 代理人: 張慧

技術領域

本發明涉及高含鹽廢水的處理工藝，特別涉及正滲透膜技術工藝，屬于水處理技術領域。

背景技術

高含鹽廢水主要來自化工廠及石油和天然氣的采集加工等。這種廢水含有多種物質(包括鹽、油、有機重金屬和放射性物質)。高含鹽廢水的產生途徑廣泛，包括頁巖氣和煤層氣開采廢水，硝酸銀廢水，二氧化鈦廢水，硫酸銅工業廢水，制藥廢水，印染廢水，油田廢水，空調冷卻水，煤氣洗滌廢水，除鹽水系統排水，回用水系統濃水排放，生化處理的有機廢水等。高含鹽量有機廢水的有機物根據生產過程不同，所含有機物的種類及化學性質差異較大，但所含鹽類物質多為Cl^-、SO₄^2-、Na⁺、Ca²⁺等鹽類物質。雖然這些離子都是微生物生長所必需的營養元素，在微生物的生長過程中起著促進酶反應，維持膜平衡和調節滲透壓的重要作用。但是若這些離子濃度過高，會對微生物產生抑制和毒害作用，主要表現：鹽濃度高、滲透壓高、微生物細胞脫水引起細胞原生質分離；鹽析作用使脫氫酶活性降低；氯離子高對細菌有毒害作用；鹽濃度高，廢水的密度增加，活性污泥易上浮流失，從而嚴重影響生物處理系統的凈化效果。

高含鹽廢水如果處理不當，不僅會污染環境，還會危害人類健康。因此，合理有效地去除高含鹽廢水至關重要。高含鹽有機廢水的處理是國內外研究的難點和熱點之一。國內外對高鹽廢水的研究主要有生物法和物理化學方法。生物法在處理高鹽廢水時表現出較高的有機物去除率，但采用生物法處理高鹽廢水通常需要較長的馴化期，且廢水中鹽分越高，馴化污泥所需的時間越長；另外，微生物對環境的改變敏感，鹽度的突變通常會對處理系統產生嚴重的干擾，而且高濃度的鹽類物質對微生物具有抑制作用。物理化學方法主要有蒸發法、電化學方法、離子交換法、吸附、膜分離技術等，在某些應用中能夠脫除廢水中的鹽分和有機物，但一般都投資大，運行費用高，且易造成再生廢水的二次污染，難以達到預期的凈化效果。針對高含鹽廢水的處理還沒有一個具有較廣適用范圍的經濟高效的技術方法。

正滲透的原理為利用選擇性半透膜為分離介質，以膜兩側的溶液的滲透壓差為推動力，在不需外加壓力的作用下，水從較高水化學勢(或較低滲透壓)側區域通過選擇透過性膜流向較低水化學勢(或較高滲透壓)一側區域的過程。在具有選擇透過性膜的兩側分別放置兩種具有不同滲透壓的溶液，一種為具有較低滲透壓的原料液(Feedsolution)，另一種為具有較高滲透壓的汲取液(Drawsolution)，正滲透正是應用了膜兩側溶液的滲透壓差作為驅動力，才使得水能自發地從原料液一側透過選擇透過性膜到達汲取液一側。相對于壓力驅動的膜分離過程如微濾、超濾和反滲透技術，這一技術從過程本質上講具有許多獨特的優點，如無壓操作，因而能耗較低；對許多污染物幾乎完全截留，分離效果好；低膜污染特征；膜過程和設備簡單等。在許多領域，特別是在海水淡化、飲用水處理和廢水處理中表現出很好的應用前景。

專利CN101798150A“高含鹽廢水的處理方法及其處理裝置”公布了一種以反滲透(RO)技術為核心的處理方法，為了達到RO系統進水要求，采用加酸調節pH值及碳酸鹽硬度，采用鈉離子交換器去除永久硬度、采用弱酸離子交換器去除碳酸鹽硬度、去除溶解性的CO₂的方法來滿足RO的進水指標要求，該方法在處理較高含量溶解性鹽類廢水時離子交換的成本太高，也不適應于高COD含量的廢水，應用范圍窄，而且處理成本高。專利CN102583876公布了一種“高含鹽污水的處理裝置及其處理方法”，采用電滲析的方法降低鹽濃度，采用生化池降低廢水中的COD，該方法在廢水中鹽濃度很高時電滲析成本很高，脫鹽效率降低，在廢水可生化性較低時去除COD的效果很差，同樣具有很多的局限性；專利CN105084587A“一種高含鹽廢水的處理方法及設備”中涉及了納濾、反滲透和正滲透技術，但是單一的膜分離技術處理效果較差，而且步驟繁瑣，設備復雜。專利CN104021834A“一種用于核工業濃縮液減量的方法及系統”中采用電滲析技術處理核工業放射性廢水，得到的電滲析濃縮液作為原料液，用正滲透技術來處理，由于濃縮液滲透壓較高，因此需要正滲透汲取液的濃度要更高，提供足夠的滲透壓差來保證滲透過程的進行，這樣對汲取液提出了更高的要求，回收也造成不便。

發明內容