[發明專利]一種多級膜結晶綜合處理含鹽廢水的系統

在審

• 申請號: 201710158867.3
• 申請日: 2017-03-17
• 公開（公告）號: CN108623062A
• 公開（公告）日: 2018-10-09
• 發明（設計）人: 鄭煜銘;楊躍傘;苑志華
• 申請（專利權）人: 中國科學院城市環境研究所
• 主分類號: C02F9/10
• 分類號: C02F9/10
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明提供了一種多級膜結晶綜合處理含鹽廢水的系統。其技術方案是，將預處理后的含鹽廢水送入初級膜蒸餾器，廢水中的水以水蒸氣形態透過疏水膜，在膜的另一側凝結成液態水，其各鹽分被濃縮至過飽和。在各鹽分結晶前，濃縮液進入結晶釜，通過晶體接種法或降溫冷卻誘導鹽分結晶，上清液送至次級膜蒸餾器再濃縮，濃縮液進入次級結晶釜發生結晶，如此循環。結晶物從結晶釜下部引出進行固液分離。根據各鹽分在不同溫度下的溶解度差異，實現各鹽分在不同級結晶釜內分別結晶的目的。本發明產水水質好可繼續回用；能夠分級精分結晶產品，結晶鹽純度高于工業二級標準，實現了礦物資源回收，從而實現含鹽廢水零排放。

技術領域

本發明涉及工業含鹽廢水中鹽分及水資源的綜合處理和回收系統，屬于環保技術領域。

背景技術

長久以來，工業企業如鋼鐵、石化、采礦、燃煤電廠等產生的高鹽廢水一直是個處理難題，盡管經過常規化學沉淀、混凝澄清、過濾等可有效去除高鹽廢水中的懸浮物、重金屬等，但難以有效去除Na+、Cl-、SO42-、Ca2+和Mg2+等溶解性無機離子，出水含鹽量仍很高，回用困難，外排更是對環境造成嚴重污染。含鹽廢水常用脫鹽方法有反滲透、電滲析、多效蒸發等，雖然各自具有其自身的優勢，但也具有相應的局限性，如反滲透和電滲析處理的含鹽量有限、多效蒸發投資和運行成本高昂等。2015年4月，國務院發布《水污染防治行動計劃》（簡稱“水十條”），對各類水體污染的治理提出了更為嚴格的要求；同時，國家“十三五”規劃進一步嚴控水資源使用，要求工業生產盡可能回收和循環使用生產過程產生的廢水。為了符合相關法律法規和相關產業政策，處理含鹽廢水亟需開發新型的處理方法和系統。

膜結晶是一種基于耦合膜蒸餾與結晶的新型分離提純技術，利用膜蒸餾技術去除料液中的溶劑，料液中溶質不斷被濃縮直至過飽和狀態，再通過向結晶器添加一定量相應的晶種或是采用降溫冷卻誘導料液中溶質結晶析出。其中，膜蒸餾無需將料液加熱至沸騰，只需維持膜兩側適當的溫度差，在非揮發溶質的水溶液的膜蒸餾過程中，僅料液中的水以水蒸氣的形式能透過膜孔，從而使料液被不斷濃縮，甚至達到過飽和狀態，同時在滲透側獲得非常純凈的滲透液。膜蒸餾的滲透液可作為工業用水直接回用，極大地提高了廢水的回收率。此外，膜蒸餾可常壓操作、設備簡單、操作方便、適用范圍廣、耐高濃度鹽，可采用太陽能、工廠廢熱等低品熱源供熱，組件也極易被設計成潛熱回收形式，這大大降低了膜結晶系統的投資與運行成本。多級結晶釜根據各鹽分達到過飽和狀態的順序，通過接晶種或降溫冷卻分級結晶各鹽分，一方面根據需要可分級精化提純分離各種鹽分；另一方面，最大程度保障結晶鹽的純度，以便回收與資源化利用。

中國專利CN102295378A涉及了一種處理高氨氮催化劑廢水的處理方法，采用“調酸+微濾+膜蒸餾+冷卻結晶”工藝，該工藝采用常規單級膜蒸餾器，缺少能量回收、預處理除硬步驟，僅適用于處理低硬度廢水，且所得結晶鹽為復合鹽限制鹽的回用；中國專利CN103466872A涉及一種生產重油加氫催化劑的廢水處理方法，該方法采用“加堿除硬+澄清+微濾+離子交換+調酸+膜蒸餾+蒸發結晶”工藝，該工藝采用蒸發結晶，投資成本與運行成本高、能耗高，且蒸發結晶過程的結晶母液表面與母液主體區域存在溫差，這使得蒸發結晶過程母液中存在溫度梯度，過飽和度不均一，生長的晶體粒度不均一，所得結晶鹽為復合鹽，限制結晶鹽資源回收利用。

發明內容

針對現有技術中存在的缺陷，本發明的目的旨在提供一種適用范圍廣、產水水質好、廢水回收率高、結晶鹽純度高、運行與投資成本低、操作簡單的多級膜結晶綜合處理含鹽廢水的系統。

本發明的目的是通過以下技術方案實現：一種多級膜結晶綜合處理含鹽廢水的系統，其特征在于：根據含鹽廢水中各溶質的溶解度不同，含鹽廢水的各溶質被膜蒸餾相繼濃縮至過飽和狀態，在膜蒸餾器內每種溶質開始結晶前，送至結晶釜內誘導結晶，上清液再進次級膜蒸餾器內進行循環濃縮，再濃縮的上清液送至下一級結晶器誘導結晶，如此循環。

其具體步驟為：（1）初級膜蒸餾：將預處理后的含鹽廢水送至膜蒸餾器中，含鹽廢水被濃縮至達過飽和狀態，得到濃縮液和滲透液。