[发明专利]一种基于正渗透和膜蒸馏的废水处理方法及装置

说明书

技术领域

本发明属于污水处理领域，具体涉及一种基于正渗透和膜蒸馏的废水处理方法及装置。

背景技术

目前高含盐废水是一种工业生产面临的很难有效处理达标排放的废水，主要代表性废水包括页岩气压裂废水，草甘膦工业废水，硝酸银废水，二氧化钛废水，硫酸铜工业废水，制药废水，印染废水，油田废水等，这些废水不仅具有很高的含盐量，常常也含有很高的化学耗氧量COD，且具有很低的可生化性。针对高含盐高COD浓度的废水的处理还没有一个具有较广范适用范围的经济高效的处理技术方法。

目前高含盐废水的主要处理方法包括化学药剂进行处理，调节废水的酸碱性，蒸馏，或沉淀、离子交换，电渗析以及多效蒸发，反渗透，膜生物反应器等联合使用，多步骤出去废水中的盐度，达到排放的标准。这些处理方法投资大、工艺复杂、能耗高，处理成本高。例如中国专利CN101798150A“高含盐废水的处理方法及其处理装置”公布了一种以RO处理方法为核心的处理方法，为了达到RO系统进水要求，采用加酸调节pH值及碳酸盐硬度，采用钠离子交换器去除永久硬度、采用弱酸离子交换器去除碳酸盐硬度、去除溶解性的CO₂的方法来满足RO的进水指标要求，该方法在处理较高含量溶解性盐类废水时离子交换的成本太高，也不适应于高COD含量的废水，应用范围窄，而且处理成本高。专利CN101857321“反渗透浓水和高含盐复杂废水处理与回用方法及设备”公布了采用管式膜分离再经过RO装置处理的方法，该方法需要大量化学药剂，处理成本高，不适用于重金属离子较低的高含盐废水和高COD废水。专利CN102001776公布了一种“高含盐有机废水的回用处理方法和装置”，采用加入化学药剂沉淀过滤的方法去除水中重金属离子，采用电吸附脱盐、电解氯技术降低水中盐浓度的方法，该方法处理成本高、能耗高，而且同样应用范围较窄；专利CN102583876公布了一种“高含盐污水的处理装置及其处理方法”，采用电渗析的方法降低盐浓度，采用生化池降低废水中的COD，该方法在废水中盐浓度很高时电渗析成本很高，脱盐效率降低，在废水可生化性较低时去除COD的效果很差，同样具有很多的局限性；专利CN102092887“高浓度高含盐工业废水处理系统与方法”中，采用调节池、中和池、沉淀池、电凝聚、A/O生物接触氧化池、沉淀迟、活性炭过滤消毒等一系列处理工艺，工艺流程复杂，占地大，投资和运行成本高，也不适合于可生化性较差的高含盐高COD废水的处理；专利CN102616973“高含盐有机废水的处理方法及其处理装置”中，采用多效蒸发与MVR系统结合的工艺技术，相对于一般多效蒸发可以有效降低能耗，但对于腐蚀性高的高含盐废水，设备投资高昂，能耗仍然很高；专利CN102390902“高含盐浓水干化处理系统”中，采用多效蒸发结晶的处理工艺，设备投资高，运行能耗高，适用范围小；专利CN102616996“一种处理高含盐量的混合废水的方法和专用系统”中，采用A2/O生化处理工艺后再经过超滤膜过滤后采用RO处理的工艺，设备投资较高，占地面积大，对于可生化性低的高含盐废水无法有效运行；专利CN102642947“高含盐有机废水的超临界水氧化处理系统”、专利CN102249461“高含盐高含氯有机废水的超临界水氧化处理系统”中，采用超临界水氧化处理系统（SCWO）与蒸发相结合的处理技术，设备投资高，运行能耗高；专利CN102363546“一种高含盐制药废水的处理系统”中，采用催化微电解+双氧水催化氧化+光合菌厌氧系统+光合菌好氧系统+混凝脱色池的处理工艺，主要针对的制药行业特定的某些具有一定含盐量的高COD废水的处理；专利CN101402509“处理高含盐废水的污水处理系统及处理方法”中，采用生化处理系统与盐结晶系统相结合，其中盐结晶系统采用膜生物反应器（MBR）+超滤+二级反渗透的工艺，整体工艺流程长，占地面积大，投资及运行费用高，而且对于盐含量超过5%的废水或可生化性差的废水处理效果差。

总体来看，以上方法分别存在处理成本高、投资大、RO膜污染严重、处理水源盐浓度偏低等缺点，对于可生化性差的废水效果差等不足，在高含盐高COD浓度废水的处理上不能得到大范围的推广。特别是反渗透过程已经广泛应用于海水淡化，锅炉水处理，由于其大规模应用，成本逐年降低。但是反渗透过程必须克服废水的高渗透压，所以直接利用反渗透过程处理高含盐废水无论从实践和能耗上均是不可行的。另外反渗透的浓水排放问题已经越来越引起关注，因为该类浓排水已经成为新一类的污染源。因此，寻找反渗透的替代方法已经成为新的研究方向。

正渗透和膜蒸馏过程膜法水处理技术的新研究成果。相比于反渗透，正渗透和膜蒸馏被誉为新一代、低能耗海水淡化技术。