CN102701303B

CN102701303B - 一种液膜低温蒸发式含盐废水零排放处理方法

Info

Publication number: CN102701303B
Application number: CN2012101708899A
Authority: CN
Inventors: 汪亮亮
Original assignee: Individual
Current assignee: HUBEI JIADE TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2012-05-29
Filing date: 2012-05-29
Publication date: 2013-11-13
Anticipated expiration: 2032-05-29
Also published as: CN102701303A

Abstract

一种负压液膜低温蒸发式含盐废水零排放处理方法，经过预处理并调整温度后的含盐废水，由分配水箱均匀分配到蒸发室内的多孔布水板上，多孔布水板上的孔和凸起组成负压液膜发生器，下部空穴形成负压，使得进入蒸发室的空气在液膜中气液充分接触形成饱和蒸汽，经引风机排出蒸发室后送到气雾回收塔回收蒸发的水分；浓缩液由浓缩液循环水箱收集，回分配水箱循环浓缩，或回调节池进行热量补偿；当浓缩液达到或接近饱和后，通过排放阀逐步排出，使固溶物析出，沉淀后上清液回到调节池重复浓缩。本发明方法在接近自然状态下浓缩物料，通过负压降低沸点和空气循环，加强水气蒸发，实现高含盐废水的零排放处理，达到工业废水回用和“零排放”的要求。

Description

一种液膜低温蒸发式含盐废水零排放处理方法

技术领域

本发明属于工业废水处理技术领域，涉及一种高含盐废水的处理方法，特别是涉及一种高效低能耗的负压液膜低温蒸发技术处理含盐废水的零排放处理方法。

背景技术

水资源短缺已成为制约我国经济和社会发展的重要因素，工业取水量占全国取水量的20%。近年来，我国煤化工、盐化工、医药、石化等行业非常活跃，产能大幅上升，随之产生的废水量也急速增加。这些行业产生废水的特点是浓度高、毒性强、含盐量大，因此治理难度较大，特别是在水资源短缺地区，废水综合回收利用受高含盐量限制，在经过膜法或闪蒸等工艺处理后，产生的高浓盐水不能得到妥善处置，大多采取直接排放的方式，对当地水环境造成污染。

为进一步加强工业节水，缓解我国水资源的供需矛盾，遏制水环境恶化，促进工业经济与水资源及环境的协调发展，《中国节水技术政策大纲》提出发展外排废水回用和“零排放”技术的要求。工业废水的“零排放”(ZLD，Zero Liquid Discharge)技术是综合应用膜分离、蒸发结晶和/或干燥等物理、化学或生化过程，将废水中的固体杂质浓缩至很高浓度，大部分水返回循环回用，剩下少量伴随固体废料的水，进一步采用结晶、蒸发、固体废料吸收等固化处理，或焚烧、掩埋等。

随着我国对环境保护的日益重视，废水循环利用在钢铁、电力、化工、煤炭等重点行业推广应用，逐渐要求对高浓盐水进行妥善处置，具备条件或水资源短缺的地区，应达到外排废水回用和零排放的水资源利用程度。

“零排放”技术通常采用反渗透膜（RO），电渗析（EDR），超滤（UF）和膜反应器（MBR）工艺等技术将生产废水充分回收利用后，所剩余的高含盐废水采用蒸发等工艺进行回收处理。高含盐废水经过蒸发工艺处理后，一般可回收90%-95%的水。“零排放”技术的关键是高浓盐水的蒸发（或其它处理）处理技术。

目前零排放技术以美国GE公司的晶种法为主导，同时澳大利亚、德国等国的环保公司也相继研发出零排放技术。目前我国零排放技术还以多级闪蒸为主导，但投资和运行成本高，整体来讲运行效果并不能达到预期。根据调研，晶种法投资高达150万元/吨水左右，运行成本约60-100元/吨水左右。

因此，开发经济可行的低能耗的高含盐废水蒸发技术，实现工业废水回用和“零排放”技术，可有效缓解企业环保设施的投资和运行压力，极大的改善水资源环境。

发明内容

本发明的目的是提供一种负压液膜低温蒸发式含盐废水零排放处理方法，能够在接近自然条件下，通过成膜提高气水接触效率，通过降压和空气循环，降低含盐废水的沸点，提高自然条件下空气的湿度和饱和空气中的水分，从而加强水气蒸发，使含盐废水得到浓缩。由于本发明的负压液膜低温蒸发式零排放处理技术是在接近自然状态下浓缩物料，与晶种法相比，投资和运行成本都大幅度降低。

本发明所采用的技术方案是：

一种负压液膜低温蒸发式含盐废水零排放处理方法，包括如下步骤：

1）、通过原液提升泵（5）将调节池（2）中调整温度后的含盐废水提升至分配水箱（6），均匀分配到蒸发室（14）内向下倾斜设置的多孔布水板（19）上，所述的多孔布水板（19）上布置负压液膜发生器（9），由多孔布水板（19）上的孔和孔上方的凸起组成；

2）、含盐废水在多孔布水板（19）上形成液膜，负压液膜发生器（9）下部形成空穴，空气从从进风口（8）进入蒸发室（14），进入蒸发室（14）的空气从多孔布水板（19）下部进入液膜，在液膜中气液充分接触形成饱和蒸汽，经引风机（13）从多孔布水板（19）上部空间排出蒸发室（14）；

3）、流经负压液膜发生器（9）后的液体在蒸发室（14）底部的浓缩液循环水箱（10）收集，一部分经循环泵（11）提升回到分配水箱（6），重复步骤2）进行循环浓缩，一部分回到调节池（2）进行热量补偿；

4)、蒸发室（14）中的空气经引风机（13）输送到气雾回收塔（15），与塔内填装的凝气填料（16）充分接触，水汽凝结，经凝液收集盘（17）收集后回收利用；

5)、当浓缩液循环水箱中的浓缩液达到或接近饱和后，通过浓缩液排放阀（12）排出，使固溶物析出，进入沉淀池（20）沉淀后，其上清液再返回到调节池，重复步骤1）至步骤4）。

负压液膜发生器（9）表面可设计成多种形式的孔隙，使物料与多孔布水板（19）之间形成空穴现象，提高气液接触能力。负压液膜发生器（9）下部的空穴现象形成一个轻微的负压，使得气体从多孔布水板（19）下部进入液流，形成的气泡在液体中停留足够长的时间使得其充分与液体接触并逐渐饱和，气液两相在此过程中完成组分和热量交换。引风机的抽吸作用可加强蒸发室（14）的空气流通和气液接触。可见，本发明方法的特征是在自然状态下利用负压降低沸点，低温蒸发，使液体浓缩，同时利用引风机强化气体循环，产生降低投资成本和运行费用的效果。

所述的分配水箱底部出液口（7）设有可调节挡板，挡板上均匀分布一组缝隙。

所述的含盐废水在进入调节池（2）前可进行预处理，如滤除悬浮物或调节pH值等。

所述的含盐废水在调节池（2）中由换热器（3）进行热量补偿，调节水温在50～70±5℃范围内。

所述的引风机出口空气相对湿度控制在55-95%。引风机出口空气相对湿度可通过调整引风机风量进行调节。

通常，进入蒸发室（14）的气水比控制在250~500：1之间。

步骤5）所述的浓缩液优选浓度在200000mg/L-饱和浓度后，通过浓缩液排放阀（12）排出。

浓缩液在沉淀池中析出固溶物并沉淀除去上清液后，得到含固溶物的浓缩盐卤可采用现有技术中的方法进行固化处理，如蒸发、固体废料吸收等，或进行焚烧、掩埋处理等。

有益效果：本发明的负压液膜低温蒸发式含盐废水零排放处理方法，其特点是在接近自然状态下浓缩物料，通过负压降低沸点和空气循环，提高空气湿度加强水气蒸发，同时利用引风机强化空气循环，饱和蒸汽由气雾回收塔回收蒸发的水分，综合利用，实现在低投资、低能耗条件下高含盐废水的零排放处理，达到工业废水回用和“零排放”的要求，极大地改善水资源环境；同时有效缓解企业环保设施的投资和运行压力，降低设备维护检修难度。本发明方法的规模化推广应用，具有重要意义和良好的经济和环境效益。

下面结合具体实施例对本发明进行详细描述。本发明的保护范围并不以具体实施方式为限，而是由权利要求加以限定。

附图说明

图1 负压液膜蒸发式含盐废水零排放处理工艺流程示意图；其中：1、进水口 2、调节池 3、换热器 4、加热器 5、原液提升泵 6、分配水箱 7、高位水箱出液口 8、进风口 9、负压液膜发生器 10、浓缩液循环水箱 11、循环泵 12、浓缩液排放阀 13、引风机 14、蒸发室 15、气雾回收塔 16、凝气填料 17、凝液收集盘 18、凝液出口 19、多孔布水板 20、沉淀池 21、污泥输送泵 22、污泥脱水机。

图2 负压液膜发生器结构示意图。

具体实施方式

参见图1和图2，本发明的负压液膜低温蒸发式含盐废水零排放处理方法，包括以下步骤：

1) 调节温度

原含盐废水预处理后进入调节池2，调节水质水量，调节池2中有连接加热器4的换热器3，通过温度自控系统保持调节池2中水温在50～70±5℃范围内。

2) 循环蒸发

调节温度后含盐废水经过原液提升泵5提升进入分配水箱6，从分配水箱6底部出液口7沿多孔布水板19斜面缓缓下流。蒸发室14内设有一个多个多孔布水板19，多孔布水板19上成行布置负压液膜发生器9。多孔布水板19上水流形成的液膜，在负压液膜发生器9上形成空穴现象，空气从多孔布水板19下部进入液膜，在引风机13的协同作用下，增强气液接触，使水分转移到空气中，形成饱和蒸汽，物料逐步得到浓缩。

沿多孔布水板19斜面流下的物料回到浓缩液循环水箱10，一部分经循环泵11回到分配水箱6，一部分到调节池2进行温度补偿，维持设计的蒸发温度。

3) 风量调节

空气从进风口8进入蒸发室14，可在自然状态下对流进入蒸发室14，或采用空气压缩泵泵入。根据引风机13出口空气湿度的检测结果，调整风量，保持空气相对湿度维持在55%-95%。如空气相对湿度低于55%，可通过变频方式调减引风机风量，反之调增引风机风量，以达到在良好的蒸发条件下节约能耗。

一般情况下气水比控制在250~500：1之间。

4) 凝液收集回用

引风机13出口饱和空气通过管道输入气雾回收塔15，在与凝气填料16接触时，大部分水分凝结成水滴落到凝液收集盘17，经凝液出口18回收，根据回用点水质要求回用。

5) 盐卤排放

根据浓缩液循环水箱10中浓度计的测定结果，控制盐卤排放量。浓缩液循环水箱10中液体逐步浓缩，达到饱和或接近饱和时，通过浓缩液排放阀12的控制，逐步排出，并使固溶物析出。包含固溶物的浓缩液进入沉淀池20沉淀后，其上清液再返回到调节池2，重复步骤1）至步骤4）。

沉淀池20中浓缩盐卤包含固溶物和少量饱和盐溶液，进行进一步固化处理。比如自然干化，或与生化段的剩余污泥合并，通过泥浆输送泵21输送到污泥脱水机22进行深度脱水，形成饼状含水率达30%左右的固体，然后可作为建材或燃料利用。

实施例1

设计处理能力2m³/h的负压液膜蒸发式含盐废水零排放处理系统，安装于某水处理项目二级反渗透装置后，按上述方法进行蒸发处理，浓缩后的盐卤（含固溶物）与生化段的剩余污泥一并脱水处理，凝液回收后进入二级反渗透进水箱处理后回收利用。

进水TDS浓度30204~37527mg/L，调节池温度控制在50±5℃，循环泵流量1.2~1.8m³/h（可变频调节），引风机风量500~650m³/h（可变频调节），多孔布水板19面积1m²，气雾回收塔直径1m，筒身高度1.5m，凝气填料高度1m。

装置经过6天调试，正常连续运行30天，共处理废液1440m³，累计耗电21.6kWh，浓缩盐卤排放量约7.0~7.7m³/d，回收凝液40.1~38.7m³/d，回收率约82.5%左右。

实施例2

设计处理能力2m³/h的负压液膜蒸发式含盐废水零排放处理系统，安装于某废水处理项目二级反渗透装置后，按上述方法进行蒸发处理，浓缩后的盐卤（含固溶物）与生化段的剩余污泥一并脱水处理，凝液回收后进入一级反渗透进水箱处理后回收利用。

进水TDS浓度40847~48662mg/L，调节池温度控制在60±5℃，循环泵流量1.2~1.8m³/h（可变频调节），引风机风量650~800m³/h（可变频调节），多孔布水板19面积1m²，气雾回收塔直径1m，筒身高度1.5m，凝气填料高度1m。

装置经过6天调试，正常连续运行30天，共处理废液1440m³，累计耗电18.3kWh，浓缩盐卤排放量约6.9~8.1m³/d，回收凝液39.1~37.5m³/d，回收率约79.2%左右。

实施例3

设计处理能力2m³/h的负压液膜蒸发式含盐废水零排放处理系统，安装于某脱盐水项目二级反渗透装置后，按上述方法进行蒸发处理，浓缩后的盐卤（含固溶物）自然干化，凝液进入二级反渗透进水箱处理后回收利用。

进水TDS浓度19204~29188mg/L，调节池温度控制在70±5℃，循环泵流量1.2~1.8m³/h（可变频调节），引风机风量800~1000m³/h（可变频调节），多孔布水板19面积1m²，气雾回收塔直径1m，筒身高度1.5m，凝气填料高度1m。

装置经过6天调试，正常连续运行30天，共处理废液1440m³，累计耗电24.4kWh，浓缩盐卤排放量约3.1~3.9m³/d，回收凝液41.9~42.6m³/d，回收率约87%左右。

由上述实施例可知，本发明的负压液膜蒸发式含盐废水零排放处理方法在浓盐水浓缩方面切实有效，浓缩倍率可达到15倍以上，可有效降低蒸发结晶的投资和运行成本，检修方便。

Claims

1.一种负压液膜低温蒸发式含盐废水零排放处理方法，包括如下步骤：

2）、含盐废水在多孔布水板（19）上形成液膜，负压液膜发生器（9）下部形成空穴，空气从进风口（8）进入蒸发室（14），进入蒸发室（14）的空气从多孔布水板（19）下部进入液膜，在液膜中气液充分接触形成饱和蒸汽，经引风机（13）从多孔布水板（19）上部空间排出蒸发室（14）；

2.根据权利要求1所述的含盐废水零排放处理方法，其特征在于，所述的含盐废水在进入调节池（2）前进行预处理。

3.根据权利要求1所述的含盐废水零排放处理方法，其特征在于，所述的含盐废水在调节池（2）中由换热器（3）进行热量补偿，调节水温在（50～70）±5℃范围内。

4.根据权利要求1所述的含盐废水零排放处理方法，其特征在于，所述的引风机（13）出口空气相对湿度控制在55-95%。

5.根据权利要求1所述的含盐废水零排放处理方法，其特征在于，进入蒸发室（14）的气水比控制在250~500：1之间。

6.根据权利要求1所述的含盐废水零排放处理方法，其特征在于，步骤5）所述的浓缩液浓度为200000mg/L～饱和浓度后，通过浓缩液排放阀（12）排出。