[发明专利]一种多级膜结晶综合处理含盐废水的系统

说明书

本发明提供了一种多级膜结晶综合处理含盐废水的系统。其技术方案是，将预处理后的含盐废水送入初级膜蒸馏器，废水中的水以水蒸气形态透过疏水膜，在膜的另一侧凝结成液态水，其各盐分被浓缩至过饱和。在各盐分结晶前，浓缩液进入结晶釜，通过晶体接种法或降温冷却诱导盐分结晶，上清液送至次级膜蒸馏器再浓缩，浓缩液进入次级结晶釜发生结晶，如此循环。结晶物从结晶釜下部引出进行固液分离。根据各盐分在不同温度下的溶解度差异，实现各盐分在不同级结晶釜内分别结晶的目的。本发明产水水质好可继续回用；能够分级精分结晶产品，结晶盐纯度高于工业二级标准，实现了矿物资源回收，从而实现含盐废水零排放。

技术领域

本发明涉及工业含盐废水中盐分及水资源的综合处理和回收系统，属于环保技术领域。

背景技术

长久以来，工业企业如钢铁、石化、采矿、燃煤电厂等产生的高盐废水一直是个处理难题，尽管经过常规化学沉淀、混凝澄清、过滤等可有效去除高盐废水中的悬浮物、重金属等，但难以有效去除Na+、Cl-、SO42-、Ca2+和Mg2+等溶解性无机离子，出水含盐量仍很高，回用困难，外排更是对环境造成严重污染。含盐废水常用脱盐方法有反渗透、电渗析、多效蒸发等，虽然各自具有其自身的优势，但也具有相应的局限性，如反渗透和电渗析处理的含盐量有限、多效蒸发投资和运行成本高昂等。2015年4月，国务院发布《水污染防治行动计划》（简称“水十条”），对各类水体污染的治理提出了更为严格的要求；同时，国家“十三五”规划进一步严控水资源使用，要求工业生产尽可能回收和循环使用生产过程产生的废水。为了符合相关法律法规和相关产业政策，处理含盐废水亟需开发新型的处理方法和系统。

膜结晶是一种基于耦合膜蒸馏与结晶的新型分离提纯技术，利用膜蒸馏技术去除料液中的溶剂，料液中溶质不断被浓缩直至过饱和状态，再通过向结晶器添加一定量相应的晶种或是采用降温冷却诱导料液中溶质结晶析出。其中，膜蒸馏无需将料液加热至沸腾，只需维持膜两侧适当的温度差，在非挥发溶质的水溶液的膜蒸馏过程中，仅料液中的水以水蒸气的形式能透过膜孔，从而使料液被不断浓缩，甚至达到过饱和状态，同时在渗透侧获得非常纯净的渗透液。膜蒸馏的渗透液可作为工业用水直接回用，极大地提高了废水的回收率。此外，膜蒸馏可常压操作、设备简单、操作方便、适用范围广、耐高浓度盐，可采用太阳能、工厂废热等低品热源供热，组件也极易被设计成潜热回收形式，这大大降低了膜结晶系统的投资与运行成本。多级结晶釜根据各盐分达到过饱和状态的顺序，通过接晶种或降温冷却分级结晶各盐分，一方面根据需要可分级精化提纯分离各种盐分；另一方面，最大程度保障结晶盐的纯度，以便回收与资源化利用。

中国专利CN102295378A涉及了一种处理高氨氮催化剂废水的处理方法，采用“调酸+微滤+膜蒸馏+冷却结晶”工艺，该工艺采用常规单级膜蒸馏器，缺少能量回收、预处理除硬步骤，仅适用于处理低硬度废水，且所得结晶盐为复合盐限制盐的回用；中国专利CN103466872A涉及一种生产重油加氢催化剂的废水处理方法，该方法采用“加碱除硬+澄清+微滤+离子交换+调酸+膜蒸馏+蒸发结晶”工艺，该工艺采用蒸发结晶，投资成本与运行成本高、能耗高，且蒸发结晶过程的结晶母液表面与母液主体区域存在温差，这使得蒸发结晶过程母液中存在温度梯度，过饱和度不均一，生长的晶体粒度不均一，所得结晶盐为复合盐，限制结晶盐资源回收利用。

发明内容

针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的旨在提供一种适用范围广、产水水质好、废水回收率高、结晶盐纯度高、运行与投资成本低、操作简单的多级膜结晶综合处理含盐废水的系统。

本发明的目的是通过以下技术方案实现：一种多级膜结晶综合处理含盐废水的系统，其特征在于：根据含盐废水中各溶质的溶解度不同，含盐废水的各溶质被膜蒸馏相继浓缩至过饱和状态，在膜蒸馏器内每种溶质开始结晶前，送至结晶釜内诱导结晶，上清液再进次级膜蒸馏器内进行循环浓缩，再浓缩的上清液送至下一级结晶器诱导结晶，如此循环。

其具体步骤为：（1）初级膜蒸馏：将预处理后的含盐废水送至膜蒸馏器中，含盐废水被浓缩至达过饱和状态，得到浓缩液和渗透液。