專利名稱：一種液膜低溫蒸發(fā)式含鹽廢水零排放處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于工業(yè)廢水處理技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種高含鹽廢水的處理方法，特別是涉及一種高效低能耗的負(fù)壓液膜低溫蒸發(fā)技術(shù)處理含鹽廢水的零排放處理方法。
背景技術(shù)：
水資源短缺已成為制約我國(guó)經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展的重要因素，工業(yè)取水量占全國(guó)取水量的20%。近年來，我國(guó)煤化工、鹽化工、醫(yī)藥、石化等行業(yè)非常活躍，產(chǎn)能大幅上升，隨之產(chǎn)生的廢水量也急速增加。這些行業(yè)產(chǎn)生廢水的特點(diǎn)是濃度高、毒性強(qiáng)、含鹽量大，因此治理難度較大，特別是在水資源短缺地區(qū)，廢水綜合回收利用受高含鹽量限制，在經(jīng)過膜法或閃蒸等工藝處理后，產(chǎn)生的高濃鹽水不能得到妥善處置，大多采取直接排放的方式，對(duì)當(dāng)?shù)厮h(huán)境造成污染。為進(jìn)一步加強(qiáng)工業(yè)節(jié)水，緩解我國(guó)水資源的供需矛盾，遏制水環(huán)境惡化，促進(jìn)工業(yè)經(jīng)濟(jì)與水資源及環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展，《中國(guó)節(jié)水技術(shù)政策大綱》提出發(fā)展外排廢水回用和“零排放”技術(shù)的要求。工業(yè)廢水的“零排放”(ZLD, Zero Liquid Discharge)技術(shù)是綜合應(yīng)用膜分離、蒸發(fā)結(jié)晶和/或干燥等物理、化學(xué)或生化過程，將廢水中的固體雜質(zhì)濃縮至很高濃度，大部分水返回循環(huán)回用，剩下少量伴隨固體廢料的水，進(jìn)一步采用結(jié)晶、蒸發(fā)、固體廢料吸收等固化處理，或焚燒、掩埋等。隨著我國(guó)對(duì)環(huán)境保護(hù)的日益重視，廢水循環(huán)利用在鋼鐵、電力、化工、煤炭等重點(diǎn)行業(yè)推廣應(yīng)用，逐漸要求對(duì)高濃鹽水進(jìn)行妥善處置，具備條件或水資源短缺的地區(qū)，應(yīng)達(dá)到夕卜排廢水回用和零排放的水資源利用程度?！傲闩欧拧奔夹g(shù)通常采用反滲透膜(R0)，電滲析(EDR)，超濾(UF)和膜反應(yīng)器(MBR)工藝等技術(shù)將生產(chǎn)廢水充分回收利用后，所剩余的高含鹽廢水采用蒸發(fā)等工藝進(jìn)行回收處理。高含鹽廢水經(jīng)過蒸發(fā)工藝處理后，一般可回收90%-95%的水?！傲闩欧拧奔夹g(shù)的關(guān)鍵是高濃鹽水的蒸發(fā)(或其它處理)處理技術(shù)。目前零排放技術(shù)以美國(guó)GE公司的晶種法為主導(dǎo)，同時(shí)澳大利亞、德國(guó)等國(guó)的環(huán)保公司也相繼研發(fā)出零排放技術(shù)。目前我國(guó)零排放技術(shù)還以多級(jí)閃蒸為主導(dǎo)，但投資和運(yùn)行成本高，整體來講運(yùn)行效果并不能達(dá)到預(yù)期。根據(jù)調(diào)研，晶種法投資高達(dá)150萬(wàn)元/噸水左右,運(yùn)行成本約60-100元/噸水左右。因此，開發(fā)經(jīng)濟(jì)可行的低能耗的高含鹽廢水蒸發(fā)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)工業(yè)廢水回用和“零排放”技術(shù)，可有效緩解企業(yè)環(huán)保設(shè)施的投資和運(yùn)行壓力，極大的改善水資源環(huán)境。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種負(fù)壓液膜低溫蒸發(fā)式含鹽廢水零排放處理方法，能夠在接近自然條件下，通過成膜提高氣水接觸效率，通過降壓和空氣循環(huán)，降低含鹽廢水的沸點(diǎn)，提高自然條件下空氣的濕度和飽和空氣中的水分，從而加強(qiáng)水氣蒸發(fā)，使含鹽廢水得到濃縮。由于本發(fā)明的負(fù)壓液膜低溫蒸發(fā)式零排放處理技術(shù)是在接近自然狀態(tài)下濃縮物料，與晶種法相比，投資和運(yùn)行成本都大幅度降低。本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是
一種負(fù)壓液膜低溫蒸發(fā)式含鹽廢水零排放處理方法，包括如下步驟
1)、通過原液提升泵(5)將調(diào)節(jié)池(2)中調(diào)整溫度后的含鹽廢水提升至分配水箱(6)，均勻分配到蒸發(fā)室(14)內(nèi)向下傾斜設(shè)置的多孔布水板(19)上，所述的多孔布水板(19)上布置負(fù)壓液膜發(fā)生器(9)，由多孔布水板(19)上的孔和孔上方的凸起組成；
2)、含鹽廢水在多孔布水板(19)上形成液膜，負(fù)壓液膜發(fā)生器(9)下部形成空穴，空氣從從進(jìn)風(fēng)口(8)進(jìn)入蒸發(fā)室(14)，進(jìn)入蒸發(fā)室(14)的空氣從多孔布水板(19)下部進(jìn)入液 膜，在液膜中氣液充分接觸形成飽和蒸汽，經(jīng)引風(fēng)機(jī)(13)從多孔布水板(19)上部空間排出蒸發(fā)室(14)；
3)、流經(jīng)負(fù)壓液膜發(fā)生器(9)后的液體在蒸發(fā)室(14)底部的濃縮液循環(huán)水箱(10)收集，一部分經(jīng)循環(huán)泵(11)提升回到分配水箱(6)，重復(fù)步驟2)進(jìn)行循環(huán)濃縮，一部分回到調(diào)節(jié)池(2)進(jìn)行熱量補(bǔ)償；
4)、蒸發(fā)室(14)中的空氣經(jīng)引風(fēng)機(jī)(13)輸送到氣霧回收塔(15)，與塔內(nèi)填裝的凝氣填料(16)充分接觸，水汽凝結(jié)，經(jīng)凝液收集盤(17)收集后回收利用；
5)、當(dāng)濃縮液循環(huán)水箱中的濃縮液達(dá)到或接近飽和后，通過濃縮液排放閥(12)排出，使固溶物析出，進(jìn)入沉淀池(20)沉淀后，其上清液再返回到調(diào)節(jié)池，重復(fù)步驟I)至步驟4)。負(fù)壓液膜發(fā)生器(9)表面可設(shè)計(jì)成多種形式的孔隙，使物料與多孔布水板(19)之間形成空穴現(xiàn)象，提高氣液接觸能力。負(fù)壓液膜發(fā)生器(9)下部的空穴現(xiàn)象形成一個(gè)輕微的負(fù)壓，使得氣體從多孔布水板(19)下部進(jìn)入液流，形成的氣泡在液體中停留足夠長(zhǎng)的時(shí)間使得其充分與液體接觸并逐漸飽和，氣液兩相在此過程中完成組分和熱量交換。引風(fēng)機(jī)的抽吸作用可加強(qiáng)蒸發(fā)室(14)的空氣流通和氣液接觸。可見，本發(fā)明方法的特征是在自然狀態(tài)下利用負(fù)壓降低沸點(diǎn)，低溫蒸發(fā)，使液體濃縮，同時(shí)利用引風(fēng)機(jī)強(qiáng)化氣體循環(huán)，產(chǎn)生降低投資成本和運(yùn)行費(fèi)用的效果。所述的分配水箱底部出液口(7)設(shè)有可調(diào)節(jié)擋板，擋板上均勻分布一組縫隙。所述的含鹽廢水在進(jìn)入調(diào)節(jié)池(2)前可進(jìn)行預(yù)處理，如濾除懸浮物或調(diào)節(jié)pH值
坐寸ο所述的含鹽廢水在調(diào)節(jié)池(2)中由換熱器(3)進(jìn)行熱量補(bǔ)償，調(diào)節(jié)水溫在50 70±5°C范圍內(nèi)。所述的引風(fēng)機(jī)出口空氣相對(duì)濕度控制在55-95%。引風(fēng)機(jī)出口空氣相對(duì)濕度可通過調(diào)整引風(fēng)機(jī)風(fēng)量進(jìn)行調(diào)節(jié)。通常，進(jìn)入蒸發(fā)室(14)的氣水比控制在250 500 :1之間。步驟5)所述的濃縮液優(yōu)選濃度在200000mg/L_飽和濃度后，通過濃縮液排放閥
(12)排出。濃縮液在沉淀池中析出固溶物并沉淀除去上清液后，得到含固溶物的濃縮鹽鹵可采用現(xiàn)有技術(shù)中的方法進(jìn)行固化處理，如蒸發(fā)、固體廢料吸收等，或進(jìn)行焚燒、掩埋處理等。有益效果本發(fā)明的負(fù)壓液膜低溫蒸發(fā)式含鹽廢水零排放處理方法，其特點(diǎn)是在接近自然狀態(tài)下濃縮物料，通過負(fù)壓降低沸點(diǎn)和空氣循環(huán)，提高空氣濕度加強(qiáng)水氣蒸發(fā)，同時(shí)利用引風(fēng)機(jī)強(qiáng)化空氣循環(huán)，飽和蒸汽由氣霧回收塔回收蒸發(fā)的水分，綜合利用，實(shí)現(xiàn)在低投資、低能耗條件下高含鹽廢水的零排放處理，達(dá)到工業(yè)廢水回用和“零排放”的要求，極大地改善水資源環(huán)境；同時(shí)有效緩解企業(yè)環(huán)保設(shè)施的投資和運(yùn)行壓力，降低設(shè)備維護(hù)檢修難度。本發(fā)明方法的規(guī)?；茝V應(yīng)用，具有重要意義和良好的經(jīng)濟(jì)和環(huán)境效益。下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述。本發(fā)明的保護(hù)范圍并不以具體實(shí)施方式
為限，而是由權(quán)利要求加以限定。


圖I 負(fù)壓液膜蒸發(fā)式含鹽廢水零排放處理工藝流程示意圖；其中1、進(jìn)水口2、調(diào)節(jié)池3、換熱器4、加熱器5、原液提升泵6、分配水箱7、高位水箱出液口 8、進(jìn)風(fēng)口 9、負(fù)壓液膜發(fā)生器10、濃縮液循環(huán)水箱11、循環(huán)泵12、濃縮液排放閥13、引風(fēng)機(jī)14、蒸發(fā)室15、氣霧回收塔16、凝氣填料17、凝液收集 盤18、凝液出口 19、多孔布水板20、沉淀池21、污泥輸送泵22、污泥脫水機(jī)。圖2負(fù)壓液膜發(fā)生器結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式參見圖I和圖2，本發(fā)明的負(fù)壓液膜低溫蒸發(fā)式含鹽廢水零排放處理方法，包括以下步驟
I)調(diào)節(jié)溫度
原含鹽廢水預(yù)處理后進(jìn)入調(diào)節(jié)池2，調(diào)節(jié)水質(zhì)水量，調(diào)節(jié)池2中有連接加熱器4的換熱器3，通過溫度自控系統(tǒng)保持調(diào)節(jié)池2中水溫在50 70±5°C范圍內(nèi)。2)循環(huán)蒸發(fā)
調(diào)節(jié)溫度后含鹽廢水經(jīng)過原液提升泵5提升進(jìn)入分配水箱6，從分配水箱6底部出液口7沿多孔布水板19斜面緩緩下流。蒸發(fā)室14內(nèi)設(shè)有一個(gè)多個(gè)多孔布水板19，多孔布水板19上成行布置負(fù)壓液膜發(fā)生器9。多孔布水板19上水流形成的液膜，在負(fù)壓液膜發(fā)生器9上形成空穴現(xiàn)象，空氣從多孔布水板19下部進(jìn)入液膜，在引風(fēng)機(jī)13的協(xié)同作用下，增強(qiáng)氣液接觸，使水分轉(zhuǎn)移到空氣中，形成飽和蒸汽，物料逐步得到濃縮。沿多孔布水板19斜面流下的物料回到濃縮液循環(huán)水箱10，一部分經(jīng)循環(huán)泵11回到分配水箱6，一部分到調(diào)節(jié)池2進(jìn)行溫度補(bǔ)償，維持設(shè)計(jì)的蒸發(fā)溫度。3)風(fēng)量調(diào)節(jié)
空氣從進(jìn)風(fēng)口 8進(jìn)入蒸發(fā)室14，可在自然狀態(tài)下對(duì)流進(jìn)入蒸發(fā)室14，或采用空氣壓縮泵泵入。根據(jù)引風(fēng)機(jī)13出口空氣濕度的檢測(cè)結(jié)果，調(diào)整風(fēng)量，保持空氣相對(duì)濕度維持在55%-95%。如空氣相對(duì)濕度低于55%，可通過變頻方式調(diào)減引風(fēng)機(jī)風(fēng)量，反之調(diào)增引風(fēng)機(jī)風(fēng)量，以達(dá)到在良好的蒸發(fā)條件下節(jié)約能耗。一般情況下氣水比控制在250 500 :1之間。4)凝液收集回用
引風(fēng)機(jī)13出口飽和空氣通過管道輸入氣霧回收塔15，在與凝氣填料16接觸時(shí)，大部分水分凝結(jié)成水滴落到凝液收集盤17，經(jīng)凝液出口 18回收，根據(jù)回用點(diǎn)水質(zhì)要求回用。5)鹽鹵排放
根據(jù)濃縮液循環(huán)水箱10中濃度計(jì)的測(cè)定結(jié)果，控制鹽鹵排放量。濃縮液循環(huán)水箱10中液體逐步濃縮，達(dá)到飽和或接近飽和時(shí)，通過濃縮液排放閥12的控制，逐步排出，并使固溶物析出。包含固溶物的濃縮液進(jìn)入沉淀池20沉淀后，其上清液再返回到調(diào)節(jié)池2，重復(fù)步驟I)至步驟4)。沉淀池20中濃縮鹽鹵包含固溶物和少量飽和鹽溶液，進(jìn)行進(jìn)一步固化處理。比如自然干化，或與生化段的剩余污泥合并，通過泥漿輸送泵21輸送到污泥脫水機(jī)22進(jìn)行深度脫水，形成餅狀含水率達(dá)30%左右的固體，然后可作為建材或燃料利用。實(shí)施例I
設(shè)計(jì)處理能力2m3/h的負(fù)壓液膜蒸發(fā)式含鹽廢水零排放處理系統(tǒng)，安裝于某水處理項(xiàng)目二級(jí)反滲透裝置后，按上述方法進(jìn)行蒸發(fā)處理，濃縮后的鹽鹵(含固溶物)與生化段的剩余污泥一并脫水處理，凝液回收后進(jìn)入二級(jí)反滲透進(jìn)水箱處理后回收利用。
進(jìn)水TDS濃度30204 37527mg/L，調(diào)節(jié)池溫度控制在50 ± 5 °C，循環(huán)泵流量I. 2^1. 8mVh (可變頻調(diào)節(jié))，引風(fēng)機(jī)風(fēng)量50(T650m3/h (可變頻調(diào)節(jié))，多孔布水板19面積lm2，氣霧回收塔直徑lm，筒身高度I. 5m，凝氣填料高度lm。裝置經(jīng)過6天調(diào)試，正常連續(xù)運(yùn)行30天，共處理廢液1440m3，累計(jì)耗電21. 6kffh,濃縮鹽鹵排放量約7. (Γ7. 7m3/d,回收凝液40. Γ38. 7m3/d，回收率約82. 5%左右。實(shí)施例2
設(shè)計(jì)處理能力2m3/h的負(fù)壓液膜蒸發(fā)式含鹽廢水零排放處理系統(tǒng)，安裝于某廢水處理項(xiàng)目二級(jí)反滲透裝置后，按上述方法進(jìn)行蒸發(fā)處理，濃縮后的鹽鹵(含固溶物)與生化段的剩余污泥一并脫水處理，凝液回收后進(jìn)入一級(jí)反滲透進(jìn)水箱處理后回收利用。進(jìn)水TDS濃度40847 48662mg/L，調(diào)節(jié)池溫度控制在60 ± 5 °C，循環(huán)泵流量I. 2^1. 8m3/h (可變頻調(diào)節(jié))，引風(fēng)機(jī)風(fēng)量65(T800m3/h (可變頻調(diào)節(jié))，多孔布水板19面積lm2，氣霧回收塔直徑lm，筒身高度I. 5m，凝氣填料高度lm。裝置經(jīng)過6天調(diào)試，正常連續(xù)運(yùn)行30天，共處理廢液1440m3，累計(jì)耗電18. 3kffh,濃縮鹽鹵排放量約6. 9^8. lm3/d,回收凝液39. Γ37. 5m3/d，回收率約79. 2%左右。實(shí)施例3
設(shè)計(jì)處理能力2m3/h的負(fù)壓液膜蒸發(fā)式含鹽廢水零排放處理系統(tǒng)，安裝于某脫鹽水項(xiàng)目二級(jí)反滲透裝置后，按上述方法進(jìn)行蒸發(fā)處理，濃縮后的鹽鹵(含固溶物)自然干化，凝液進(jìn)入二級(jí)反滲透進(jìn)水箱處理后回收利用。進(jìn)水TDS濃度1920r29188mg/L，調(diào)節(jié)池溫度控制在70 ± 5 °C，循環(huán)泵流量I. 2^1. 8m3/h (可變頻調(diào)節(jié))，引風(fēng)機(jī)風(fēng)量80(Tl000m3/h (可變頻調(diào)節(jié))，多孔布水板19面積lm2，氣霧回收塔直徑lm，筒身高度I. 5m，凝氣填料高度lm。裝置經(jīng)過6天調(diào)試，正常連續(xù)運(yùn)行30天，共處理廢液1440m3，累計(jì)耗電24. 4kffh,濃縮鹽鹵排放量約3. Γ3. 9m3/d,回收凝液41. 9^42. 6m3/d，回收率約87%左右。由上述實(shí)施例可知，本發(fā)明的負(fù)壓液膜蒸發(fā)式含鹽廢水零排放處理方法在濃鹽水濃縮方面切實(shí)有效，濃縮倍率可達(dá)到15倍以上，可有效降低蒸發(fā)結(jié)晶的投資和運(yùn)行成本，檢修方便。
權(quán)利要求
1.一種負(fù)壓液膜低溫蒸發(fā)式含鹽廢水零排放處理方法，包括如下步驟 1)、通過原液提升泵(5)將調(diào)節(jié)池(2)中調(diào)整溫度后的含鹽廢水提升至分配水箱(6)，均勻分配到蒸發(fā)室(14)內(nèi)向下傾斜設(shè)置的多孔布水板(19)上，所述的多孔布水板(19)上布置負(fù)壓液膜發(fā)生器(9)，由多孔布水板(19)上的孔和孔上方的凸起組成； 2)、含鹽廢水在多孔布水板(19)上形成液膜，負(fù)壓液膜發(fā)生器(9)下部形成空穴，空氣從從進(jìn)風(fēng)口(8)進(jìn)入蒸發(fā)室(14)，進(jìn)入蒸發(fā)室(14)的空氣從多孔布水板(19)下部進(jìn)入液膜，在液膜中氣液充分接觸形成飽和蒸汽，經(jīng)引風(fēng)機(jī)(13)從多孔布水板(19)上部空間排出蒸發(fā)室(14)； 3)、流經(jīng)負(fù)壓液膜發(fā)生器(9)后的液體在蒸發(fā)室(14)底部的濃縮液循環(huán)水箱(10)收集，一部分經(jīng)循環(huán)泵(11)提升回到分配水箱(6)，重復(fù)步驟2)進(jìn)行循環(huán)濃縮，一部分回到調(diào)節(jié)池(2)進(jìn)行熱量補(bǔ)償； 4)、蒸發(fā)室(14)中的空氣經(jīng)引風(fēng)機(jī)(13)輸送到氣霧回收塔(15)，與塔內(nèi)填裝的凝氣填料(16)充分接觸，水汽凝結(jié)，經(jīng)凝液收集盤(17)收集后回收利用； 5)、當(dāng)濃縮液循環(huán)水箱中的濃縮液達(dá)到或接近飽和后，通過濃縮液排放閥(12)排出，使固溶物析出，進(jìn)入沉淀池(20)沉淀后，其上清液再返回到調(diào)節(jié)池，重復(fù)步驟I)至步驟4)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的含鹽廢水零排放處理方法，其特征在于，所述的含鹽廢水在進(jìn)入調(diào)節(jié)池(2)前進(jìn)行預(yù)處理。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的含鹽廢水零排放處理方法，其特征在于，所述的含鹽廢水在調(diào)節(jié)池(2 )中由換熱器(3 )進(jìn)行熱量補(bǔ)償，調(diào)節(jié)水溫在50 70 ± 5 °C范圍內(nèi)。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的含鹽廢水零排放處理方法，其特征在于，所述的引風(fēng)機(jī)(13)出口空氣相對(duì)濕度控制在55-95%。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的含鹽廢水零排放處理方法，其特征在于，進(jìn)入蒸發(fā)室(14)的氣水比控制在250 500 :1之間。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的含鹽廢水零排放處理方法，其特征在于，步驟5)所述的濃縮液濃度為200000mg/L 飽和濃度后，通過濃縮液排放閥(12)排出。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的含鹽廢水零排放處理方法，其特征在于，步驟5)中濃縮液在沉淀池中析出固溶物并沉淀除去上清液后，得到含固溶物的濃縮鹽鹵進(jìn)行蒸發(fā)、固體廢料、焚燒或掩埋處理。
全文摘要
一種負(fù)壓液膜低溫蒸發(fā)式含鹽廢水零排放處理方法，經(jīng)過預(yù)處理并調(diào)整溫度后的含鹽廢水，由分配水箱均勻分配到蒸發(fā)室內(nèi)的多孔布水板上，多孔布水板上的孔和凸起組成負(fù)壓液膜發(fā)生器，下部空穴形成負(fù)壓，使得進(jìn)入蒸發(fā)室的空氣在液膜中氣液充分接觸形成飽和蒸汽，經(jīng)引風(fēng)機(jī)排出蒸發(fā)室后送到氣霧回收塔回收蒸發(fā)的水分；濃縮液由濃縮液循環(huán)水箱收集，回分配水箱循環(huán)濃縮，或回調(diào)節(jié)池進(jìn)行熱量補(bǔ)償；當(dāng)濃縮液達(dá)到或接近飽和后，通過排放閥逐步排出，使固溶物析出，沉淀后上清液回到調(diào)節(jié)池重復(fù)濃縮。本發(fā)明方法在接近自然狀態(tài)下濃縮物料，通過負(fù)壓降低沸點(diǎn)和空氣循環(huán)，加強(qiáng)水氣蒸發(fā)，實(shí)現(xiàn)高含鹽廢水的零排放處理，達(dá)到工業(yè)廢水回用和“零排放”的要求。
文檔編號(hào)C02F1/08GK102701303SQ201210170889
公開日2012年10月3日 申請(qǐng)日期2012年5月29日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月29日
發(fā)明者汪亮亮 申請(qǐng)人:汪亮亮