一种含盐废液的浓缩装置和方法

技术领域

本发明涉及一种含盐废液的浓缩装置和方法，属于环保和资源化技术领域。

背景技术

随着工业化发展，生产过程中排放出大量的废水废液，一般性工业废水处理经过常规的物化、生化处理后可实现达标排放，但某些行业产生的含盐废液处理难度较大，特别在精细化工、医药化工等行业，均会产生一定量的含盐废液，这类含盐废液中成分复杂，一般废水处理工艺均较难处理。随着环境保护的要求越来越高，对这类废液的处理工艺也越来越复杂。目前，对于成本复杂的含盐废液多数进行外运安全处置，但此方式单价较高，企业负担较重。与此同时，这类企业在生产工程中产生大量的废热资源，如废热水、低品蒸汽等，不仅造成环境的热污染，热源能量严重浪费。

渗透汽化技术是在蒸汽压差驱动推动下，利用各组分在膜内溶解（或表面吸附）与扩散速率的不同实现分离的过程。渗透汽化和分离应用技术虽发展较晚，但与传统精馏、吸附、萃取等浓缩分离工艺相比，具有分离效率高、设备简单、操作方便、能耗低的优点，作为一种新型的浓缩分离技术，被誉为21世纪最有前途的分离技术。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提供一种含盐废液的浓缩装置和方法，解决了现有技术存在的浓缩工艺繁琐、能耗高、资源化低等技术问题。

为达到上述目的，本发明提供了一种含盐废液的浓缩装置，包括原液槽、第一输送泵、批处理系统、第二输送泵、过滤器、预热槽、第三输送泵、浓缩系统、冷凝器、气水分离器、真空泵、清水槽、浓液槽；其中，批处理系统由批处理反应器、加药机、排泥泵组成；原废液槽通过第一输送泵连接批处理反应器进液口，批处理反应器出液口与过滤器的进液口通过第二输送泵连接；过滤器的出液口连接预热槽的进液口，预热槽的出液口与浓缩系统8的进液口通过第三输送泵连接，浓缩系统的出汽口连接冷凝器进水口，气水分离器10的进口分别连接冷凝器9的出水口和真空泵11的进气口，气水分离器10的出水口连接清水槽12的进液口，浓缩系统8的排液口连接浓液槽的进液口。其中，加药机302的投药口接入批处理反应器301进口，排泥泵303的进口连接批处理反应器301的出泥口。

在上述一种含盐废液的浓缩装置中，所述的批处理系统由批处理反应器、加药机、排泥泵组成，批处理反应器内设机械搅拌装置，加药机根据原料液的水质情况采用多种组合，包括但不限于酸、碱、絮凝剂、助凝剂、氧化剂等。

在上述一种含盐废液的浓缩装置中，所述的预热槽6内设置盘管式热交换器，进出口与废热源相连接，并内置机械搅拌，以均匀进料水的水质水温。所述的浓缩系统8内设置盘管式热交换器，进出口与废热源相连接，以控制浓缩系统的水温。所述的换热器9为间壁式热交换器，形式可以为管式或板式，壳层进出口与循环冷却水相连接。

在上述一种含盐废液的浓缩装置中，所述的浓缩系统内设置渗透汽化膜组件，膜片可以采用有机复合膜或无机复合膜，主要特性包括耐高温、亲水性。渗透汽化膜组件采用浸没式。

本发明还提供了一种含盐废液的浓缩方法，包括以下步骤：

原料液预处理：将原料液定批量泵入批处理系统处理去除有机物及其他杂质，然后泵入过滤器去除悬浮物以获取经过预处理的进料液；批处理系统产生的污泥泵出处理。

进料液预热调节：将步骤（1）预处理后的进料液采用废热源进行热交换后达到工艺所需温度范围，并通过搅拌作用充分混合均匀，以提供浓缩系统稳定的进料液。

进料液浓缩分离：将步骤（2）中得到进料液经过浓缩系统中渗透汽化膜组件分离出汽化水，从而实现进料液的浓缩，并定量排出浓缩液。

汽化水冷凝：将步骤（3）中分离出的汽化水与循环冷却水进行热交换后实现冷凝并回收清净水，实现中水回用。

浓缩水收集：将步骤（3）中排出的浓缩液进行收集后可进行再浓缩成盐或外运安全处置。

在上述一种含盐废液的浓缩方法中，原料液的水量范围为100吨/日（含）以下，水质范围为，水温≤100℃， TDS≤300000mg/L, CODc≤100000mg/L,SS≤2000mg/L的各类含多种复杂成本的含盐废水。

在上述一种含盐废液的浓缩方法中，在步骤（1）中，批处理系统可根据料液情况进行运行设定，可对料液进入、依次加药、搅拌反应、静置沉淀、污泥外排、料液排出时间进行相应调整，每批次全周期时间控制在8h内，确保每批次料液排出的水质满足后续工艺单元需要；过滤器出口料液水质SS≤20mg/L。

在上述一种含盐废液的浓缩方法中，在步骤（2）中，进料液的预热所需温度范围为通过热交换将预热后的进料液温度控制在低于浓缩系统所需工作温度的-5℃范围内。

在上述一种含盐废液的浓缩方法中，在步骤（3）中，浓缩系统的浓缩分离采用蒸汽压差驱动的渗透汽化技术进行料液的汽化分离，从而实现进料液的浓缩。进料液的加热控制温度，根据进料液的水质、浓缩液的浓缩倍数、清净水的水质的要求不同控制设定温度介于55℃—95℃之间。

在上述一种含盐废液的浓缩方法中，在步骤（4）中，回收获得的清净水水质TDS≤100mg/L。

在上述一种含盐废液的浓缩方法中，在步骤（5）中，可根据需求获取不同浓缩倍数要求的浓废液，该浓废液可通过蒸发再浓缩或直接外运安全处置。

本发明的有益效果是：

针对含盐废液的浓缩，充分考虑其小水量、水质复杂的特征，采用批处理的方式进行预处理，可有效去除废液中的各类杂质，为后续进一步浓缩减量化提供可靠进料水质。

充分利用低品位废热资源对进料液进行预加热，有效降低运行能耗，并为后续渗透汽化膜分离技术提供热量均匀的水质。

将渗透汽化膜分离技术应用于浓缩减量领域，充分利用膜的选择透过性等特点进行料液的有效的分离脱水，工艺路线简单，运行成本低，具有较好的经济性。

渗透汽化膜分离产出的回用水水质好，可用于厂内回用，回用效益好，具有良好的环保性和经济性。

本发明提供的一种含盐废液的浓缩装置和方法有效的将厂区废热资源充分利用，将企业难以处理处置含盐废液进行有效缩减，既降低企业此类废液的综合处理成本，又回收了水资源，还节约了能源，为工矿企业存在的含盐废液减量及资源化提供了较为实用装置和方法。

附图说明

图1是本发明提供的结构示意图。

图中：原液槽1、第一输送泵2、批处理反应器301、加药机302、排泥泵303、第二输送泵4、过滤器5、预热槽6、第三输送泵7、浓缩系统8、冷凝器9、气水分离器10、真空泵11、清水槽12、浓液槽13。

具体实施方式

如图1所示，包括原液槽1、第一输送泵2、批处理系统3、第二输送泵4、过滤器5、预热槽6、第三输送泵7、浓缩系统8、冷凝器9、气水分离器10、真空泵11、清水槽12、浓液槽13；其中，批处理系统3由批处理反应器301、加药机302、排泥泵303组成；原废液槽1通过第一输送泵2连接批处理反应器301进液口，批处理反应器301出液口与过滤器5的进液口通过第二输送泵4连接；过滤器5的出液口连接预热槽6的进液口，预热槽6的出液口与浓缩系统8的进液口通过第三输送泵7连接，浓缩系统8的出汽口连接冷凝器9出水口，气水分离器10的进口分别连接冷凝器9的出水口和真空泵11的进气口，气水分离器10的出水口连接清水槽12的进液口，浓缩系统8的排液口连接浓液槽的进液口。其中，加药机302的投药口接入批处理反应器301进口，排泥泵303的进口连接批处理反应器301的出泥口。

所述的一种含盐废液的浓缩装置装置，其特征在于，所述的批处理系统3由批处理反应器301、加药机302、排泥泵303组成，批处理反应器301内设机械搅拌装置，加药机根据原料液的水质情况采用多种组合，包括但不限于酸、碱、絮凝剂、助凝剂、氧化剂等。

所述的一种含盐废液的浓缩装置装置，其特征在于，所述的预热槽6内设置盘管式热交换器，进出口与废热源相连接，并内置机械搅拌，以均匀进料水的水质水温。

所述的浓缩系统8内设置盘管式热交换器，进出口与废热源相连接，以控制浓缩系统的水温。所述的换热器9为间壁式热交换器，形式可以为管式或板式，壳层进出口与循环冷却水相连接。

所述的一种含盐废液的浓缩装置装置，其特征在于，所述的浓缩系统8内设置渗透汽化膜组件，膜片可以采用有机复合膜或无机复合膜，主要特性包括耐高温、亲水性。渗透汽化膜组件采用浸没式。

设备之间采用管阀件连接。与料液直接接触的所有设备和部件，除原废水槽、清净水槽和浓废水槽外，包括输送泵、管道、阀门、膜、膜壳、混合器、热交换器、冷凝器、汽水分离器应是耐温、耐腐蚀材质，如UPVC材质。

一种含盐废液的浓缩方法，包括以下步骤：

原料液预处理：将原料液定批量泵入批处理系统处理去除有机物及其他杂质，然后泵入过滤器去除悬浮物以获取经过预处理的进料液；批处理系统产生的污泥泵出处理。

进料液预热调节：将步骤（1）预处理后的进料液采用废热源进行热交换后达到工艺所需温度范围，并通过搅拌作用充分混合均匀，以提供浓缩系统稳定的进料液。

进料液浓缩分离：将步骤（2）中得到进料液经过浓缩系统中渗透汽化膜组件分离出汽化水，从而实现进料液的浓缩，并定量排出浓缩液。

汽化水冷凝：将步骤（3）中分离出的汽化水与循环冷却水进行热交换后实现冷凝并回收清净水，实现中水回用。

浓缩水收集：将步骤（3）中排出的浓缩液进行收集后进行再浓缩成盐或外运安全处置。

所述的一种含盐废液的浓缩方法中，原料液的水量范围为100吨/日（含）以下，水质范围为，水温≤100℃， TDS≤300000mg/L, CODc≤100000mg/L,SS≤2000mg/L的各类含多种复杂成本的含盐废水。

所述的一种含盐废液的浓缩方法中，在步骤（1）中，批处理系统可根据料液情况进行运行设定，可对料液进入、依次加药、搅拌反应、静置沉淀、污泥外排、料液排出时间进行相应调整，每批次全周期时间控制在8h内，确保每批次料液排出的水质满足后续工艺单元需要；过滤器出口料液水质SS≤20mg/L。

所述的一种含盐废液的浓缩方法中，在步骤（2）中，进料液的预热所需温度范围为通过热交换将预热后的进料液温度控制在低于浓缩系统所需工作温度的-5℃范围内。

所述的一种含盐废液的浓缩方法，在步骤（3）中，浓缩系统的浓缩分离采用蒸汽压差驱动的渗透汽化技术进行料液的汽化分离，从而实现进料液的浓缩。进料液的加热控制温度，根据进料液的水质、浓缩液的浓缩倍数、清净水的水质的要求不同控制设定温度介于55℃—95℃之间。

所述的一种含盐废液的浓缩方法中，在步骤（4）中，回收获得的清净水水质TDS≤100mg/L。

所述的一种含盐废液的浓缩方法中，在步骤（5）中，可根据需求获取不同浓缩倍数要求的浓废液，该浓废液可通过蒸发再浓缩或直接外运安全处置。

下面结合实施例，对本发明的工作过程做进一步说明：

原液槽1、第一输送泵2、批处理反应器301、加药机302、排泥泵303、第二输送泵4、过滤器5、预热槽6、第三输送泵7、浓缩系统8、冷凝器9、气水分离器10、真空泵11、清水槽12、浓液槽13。

实施例一

原液槽1内原料液为一医药化工厂某生产工段排水，常温、pH2.0、CODcr 12200mg/L、TDS 185000mg/L，SS500mg/L，经第一输送泵2进入批处理系统3处理后再经过第二输送泵4泵过精密过滤器5除杂后获得进料液，pH7.0，CODcr3000mg/L，SS10mg/L；进料液进入预热槽6内与厂区低品热蒸汽进行热交换后升温至58℃-62℃，经第三输送泵7进入浓缩系统8进行浓缩分离，浓缩系统8内控制温度在65℃，浓缩系统8内渗透汽化膜组件分离出的汽化水经过冷凝器9与厂区循环冷却水进行热交换后冷凝，冷凝水经气水分离器10分离并排至清净水槽12，真空泵11操作压力为100Pa、浓缩系统8每15min定量排放一次浓缩液至浓液槽13。清水槽pH值6.5，CODcr 18mg/L，TDS 60 mg/L，收集的浓缩液减量至进料液的1/3。

实施例二

原液槽1内原料液为一工业企业的反渗透浓缩水，常温， CODcr 4500mg/L、TDS56000mg/L，经第一输送泵2进入批处理系统3处理后再经过第二输送泵4泵过精密过滤器5除杂后的进料液，pH7.0，CODcr1000mg/L，SS10mg/L；进入预热槽6内与厂区废热水进行热交换后升温至55℃-60℃，经第三输送泵7进入浓缩系统8进行浓缩分离，浓缩系统8内控制温度在63℃，浓缩系统8内渗透汽化膜组件分离出的汽化水经过冷凝器9与厂区循环冷却水进行热交换后冷凝，冷凝水经气水分离器10分离并排至清净水槽12，真空泵11操作压力为100Pa、浓缩系统8每20min定量排放一次浓缩液至浓液槽13。清水槽pH值6.5，CODcr 8mg/L，TDS 20 mg/L，收集的浓缩液减量至进料液的30%。

实施例三

原液槽1内原料液为一医药化工厂某生产工段排水，常温、pH11.0、CODcr 7200mg/L、TDS 160000mg/L，SS100mg/L，经第一输送泵2进入批处理系统3处理后再经过第二输送泵4泵过精密过滤器5除杂后的进料液pH7.0，CODcr2500mg/L，SS10mg/L；进入预热槽6内与厂区低品热蒸汽进行热交换后升温至60℃-63℃，经第三输送泵7进入浓缩系统8进行浓缩分离，浓缩系统8内控制温度在67℃，浓缩系统8内渗透汽化膜组件分离出的汽化水经过冷凝器9与厂区循环冷却水进行热交换后冷凝，冷凝水经气水分离器10分离并排至清净水槽12，真空泵11操作压力为80Pa、浓缩系统8每20min定量排放一次浓缩液至浓液槽13。清水槽pH值6.5，CODcr 20mg/L，TDS 35 mg/L，收集的浓缩液减量至进料液的40%。