一种多物理场强化高电解质废水处理的方法和装置与流程

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本发明属于废水处理技术领域，具体涉及一种多物理场强化调控高电解质废水处理的方法和装置。


背景技术：

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高盐废水是指达标排放水通过采用反渗透技术回收大部分“淡水”之后，产生的浓盐水再经过蒸发、或者其他脱盐技术处理，得到总溶解固体（tds）的质量分数大于8%的难于生化处理的浓废液；或者是化工生产过程中直接产生的高cod含量、总溶解固体（tds）的质量分数大于15%和无法生化处理的废水。为了彻底根治这类高盐废水的污染，不仅要降低其cod 的含量，而且更为重要的是实现可溶解盐类物质从废水中的完全分离。只有这样，才能真正地达到高盐废水的处理目标。药物生产过程也会产生大量的高盐废水。据统计，全国农药生产厂已达1600家左右，农药年产量达47.6万吨。其中，有机磷农药的生产占农药工业的50%以上。该种农药废水的特点是：有机物浓度高、污染成分复杂、毒性大、难 降解、水质不稳定等。比如，在除草剂草甘膦的生产过程中，浓缩母液过程会产生浓度很高的磷酸盐和氯化钠废水，其cod为 50000mg/l左右，盐类的含量可达150g/l。对于此类高cod、高盐农药废水，必须采取有效处理措施进行处理。否则，必将造成严重的环境污染。
[0003]
由于合成制药废水中含有大量的盐，如：硫酸盐、碳酸盐、硝酸盐、磷酸盐、有机盐等，在制药废水处理过程中除盐技术成为整个过程成本最高的阶段，目前常见的高含盐废水的处理技术有膜蒸馏技术、焚烧工艺技术、蒸发浓缩-冷却结晶工艺技术、蒸发-热结晶工艺技术，这些技术处理含盐废水除得到一部分淡水外，还得到部分高盐废水，需要进一步处理，以实现可溶性盐类物质的彻底分离，废水中的含盐量能够影响微生物活性，对有机的降解有显著影响，随着盐度的升高，有机物降解速率下降；目前含盐废水处理方法有蒸馏、分步沉淀等传统物化处理法，好氧颗粒污泥、生物滤池等生物处理法，也有物化-生化组合处理方法。随着膜工艺技术的逐步提高，含盐废水的膜分离处理方法正受到越来越多的关注。膜分离的方法包括电渗析膜、微滤膜、超滤膜、反渗透膜等工艺类型，由于膜装备的特殊性，一般需要对来水进行预处理，以防止膜面受损、膜孔堵塞等影响膜系统正常运行的故障出现。而制药废水除盐技术是制药废水处理的关键技术，制药废水成分复杂，如果运用膜分离技术，会造成严重的膜污染，且后续被污染膜的处理问题难以解决。所以制药废水中盐的去除成为当前制药废水处理的关键技术问题。
[0004]
专利cn201610316243.5发明了一种通过电渗析技术从煤化工废水中分离盐的方法，该方法运用电渗析可分离和浓缩盐的特性进行分离盐，该除盐技术应用范围不广，特别是不适用于成分复杂的高浓度有机废水；专利cn201710440084.4发明了一种高盐易结垢废水的盐分离及浓缩固化处理系统及方法，该方法采用多种过滤和多种电渗析耦合除盐，工艺复杂繁琐，成本较高。


技术实现要素：

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针对现有高盐废水处理技术存在除盐效率低、除盐不完全、成本高、在除盐过程中容易造成二次污染等问题，特别是成分复杂的合成制药废水，该方法主要采用膜分离、电化学技术和超声清洗耦合除盐，把高电解质废水通过具有一定间距的阴阳离子选择性透过膜，而膜是通过两片导电筛网所固定，形成过滤组件，保持一定的水头压力，并在导电筛网上施加电场，电压为1~36v，在膜作用、电压和一定水力压头的作用下，流过的高电解质废水中的阴阳离子以及难溶物质迅速被隔离在膜的废水侧，并附着在膜上，通过超声的手段使附着在膜上的物质下沉，从而达到高电解质废水处理达到良好效果；该技术除盐效果高，成本低，技术操作简单，易于实现，有助于合成制药废水的再生循环利用，该设备属于一体化设备，方便作为移动式组件应用。
[0006]
本发明方法具体是0.5~1.5m/s的流速，将高电解质废水通入设置有一个以上阴离子过滤组件、一个以上阳离子过滤组件的反应器，阴离子过滤组件或阳离子过滤组件是由两片导电筛网夹着一片阴离子选择性透过膜或阳离子选择性透过膜组成，反应器中阴离子过滤组件和阳离子过滤组件交替间隔设置，由于膜对电解质阴阳离子以及难溶物具有截留作用，使过滤组件的两端保持一定的水头压力，同时向阴离子过滤组件、阳离子过滤组件上施加电场，使废水通过阴离子过滤组件、阳离子过滤组件，完成高电解质废水处理的净化处理，待过滤组件上附着物较多时，通过超声进行膜清洗。
[0007]
所述膜分离主要是采用阴、阳离子选择性透过膜，隔离高盐废水中的阴阳离子，提高高盐废水的处理效果，本发明中使用的阴离子选择性透过膜或阳离子选择性透过膜均为常规市售产品，阳离子交换膜为cmx、cims、cmb中的一种，阴离子交换膜为amx、aha、acs、afn、afx、acm中的一种。
[0008]
所述电化学处理技术，主要是运用电场强化高盐废水中阴阳离子的隔离效果，电场电压为1~36v。
[0009]
所述超声清洗技术主要是应用超声的方法使附着在膜上的物质脱落，防止膜污染，增强其使用寿命和处理效率，减少膜的更换频次。
[0010]
所述废水流速为0.5~1.5m/s，在水头压力的作用下通过过滤组件，防止由于压力过大促使膜破裂。
[0011]
所述反应器中废水一侧的膜为阴离子选择性透过膜，净水侧为阳离子选择性透过膜，阴离子过滤组件、阳离子过滤组件的间距为5cm~150cm。
[0012]
所述阴离子过滤组件、阳离子过滤组件分别与电源连接，进水侧接正极，出水侧接负极。
[0013]
所述导电网筛的网格大小为100~500目。
[0014]
所述处理废水的温度为0~100℃，ph=2~11。
[0015]
本发明另一目的是提供一种多物理场强化高电解质废水处理装置，其包括阴离子过滤组件、阳离子过滤组件、出水口ⅱ、出水口ⅰ、隔板、排盐口、超声发生器、进水池、进水口、壳体、出水池，阴离子过滤组件或阳离子过滤组件是由两片导电筛网夹着一片阴离子选择性透过膜或阳离子选择性透过膜组成，壳体内通过隔板分隔为进水池、出水池，隔板上部开有出水口ⅱ并将进水池、出水池连通，阳离子过滤组件设置在出水口ⅱ处并与其紧密配合，阴离子过滤组件设置在阳离子过滤组件左侧并与进水池侧壁紧密配合，进水池上部一
侧开有进水口，进水口上设置有流量控制阀，进水池底部向出水池方向倾斜设置且开有排盐口，出水池底部开有出水口ⅰ，阴离子过滤组件、阳离子过滤组件分别与电源连接。
[0016]
所述阴离子过滤组件、阳离子过滤组件安装处均设置有卡槽，阴离子过滤组件、阳离子过滤组件通过胶条与卡槽紧密配合；当过滤组件为多个时，采用阴阳阴阳的交替设置方式。
[0017]
上述装置使用方法如下：（1）过滤组件安装，保证过滤组件与反应器侧壁紧密结合，防止废水泄露；（2）调节废水流量减小膜的冲击负荷，以防膜破坏，保证出水水质；（3）向过滤组件施加电压；分离盐类阴阳离子；（4）超声清洗膜，防止膜污染和堵塞，影响处理效果；（5）即时排盐。
[0018]
所述多物理场强化调控高电解质废水处理的方法和装置的工作原理：高电解质废水低速流入反应器，反应器用过滤组件隔开，过滤组件是高电解质废水的处理核心，该组件为两片导电筛网夹着一张离子选择性透过膜组成，反应器中的过滤组件由两个该组件组成，其中废水一侧的膜为阴离子选择性透过膜，净水侧为阳离子选择性透过膜，两组件间保持一定的距离5cm~150cm，分别在阴阳离子选择性透过膜的两片导电筛网上连接电源正负电，废水通过阴离子选择性透过膜时，阳离子和其他难容物质被隔离在废水区，且在电场的作用下，由于电场作用力，使带正电物质排斥在废水区，无法靠近组件，阴离子在电场和水力压头的共同作用下快速通过阴离子选择性透过膜进入中间区域；在通过阳离子选择性透过膜组件时，带负电物质吸附于膜表面，整个过程中，由于分别施加电场，发生了电沉积原理和氧化还原作用，使整个体系电荷守恒；通过间歇式超声使附着在膜上的物质脱落，由于反应器废水区底部的斜式构造，使废水中难容物质易于沉降和收集，从而达到高盐废水的高效率处理。
[0019]
本发明方法的优点和技术效果：（1）促使高含盐废水废水中盐的回收，降低废水的处理成本；（2）出水水质盐含量较少，有助于水的进一步深度处理；（3）盐的回收率高；（4）所需条件简单易达；（5）操作简单，便于废水的进一步处理；（6）装置是一体化设备，方便移动。
附图说明
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图1为本发明装置结构示意图；图2为过滤组件示意图；图中：1-阴离子过滤组件；2-阳离子过滤组件；3-出水口ⅱ；4-出水口ⅰ；5-隔板；6-排盐口；7-超声发生器；8-进水池；9-进水口；10-流量控制阀；11-壳体；12-出水池；13-阳（阴）离子选择性透过膜；14-导电筛网。
具体实施方式
[0021]
下面结合具体实施例进一步说明本发明的技术解决方案，但本发明保护范围不局限于所述内容。
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实施例1：某合成制药废水的含盐量为tds含量为35%，采用如图1所示的多物理场强化高电解质废水处理装置完成该合成制药废水的净化处理，该装置包括阴离子过滤组件1、阳离子过滤组件2、出水口ⅱ3、出水口ⅰ4、隔板5、排盐口6、超声发生器7、进水池8、进水口9、壳体11、出水池12，阴离子过滤组件是由两片导电筛网夹着一片阴离子选择性透过膜组成，阴离子过滤组件进水侧的导电筛网连接电源正极，出水侧的导电筛网连接电源负极；阳离子过滤组件由两片导电筛网14夹着一片阳离子选择性透过膜13组成，阳离子过滤组件进水侧的导电筛网连接电源正极，出水侧的导电筛网连接电源负极；阴离子过滤组件、阳离子过滤组件的间距为10cm；导电网筛的网格大小为200目；其中阳离子选择性透过膜为cims膜，阴离子膜为afn膜；壳体11内通过隔板5分隔为进水池8、出水池2，隔板上部开有出水口ⅱ3并将进水池8、出水池12连通，阳离子过滤组件12设置在出水口ⅱ13处，阴离子过滤组件1设置在阳离子过滤组件12左侧，阴离子过滤组件1、阳离子过滤组件12安装处均设置有卡槽，阴离子过滤组件1、阳离子过滤组件12通过胶条与卡槽紧密配合；进水池8上部一侧开有进水口9，进水口9上设置有流量控制阀10，进水池8底部向出水池12方向倾斜设置且开有排盐口6，出水池12底部开有出水口ⅰ4，阴离子过滤组件1、阳离子过滤组件2分别与电源连接，出水口ⅰ4、排盐口6上设置有阀门；上述合成制药废水中盐分离的的具体方法如下： （1）过滤组件安装，并检查过滤组件与反应器侧壁结合密闭性是否良好；（2）以0.8m/s的流速将高电解质废水通入进水池中，同时向阴离子过滤组件、阳离子过滤组件分别施加12v电压；（3）处理过程中间歇式超声，清除过滤组件上的附着物；从过滤组件上清理下来的附着物在重力作用下，下落到进水池底部，通过排盐口6进行收集，干燥；处理过后的水中tds含量为0.7%，除盐率能达到98%，表明该方法和装置能够实现高电解质废水的净化。
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实施例2：某高含盐量废水的含盐量为tds含量为45%，采用如图1所示的多物理场强化高电解质废水处理装置完成高含盐量废水的净化处理，该装置结构同实施例1，不同在于设置2个阴离子过滤组件、2个阳离子过滤组件，阴离子过滤组件和阳离子过滤组件交替间隔设置，间隔距离为5cm，导电网筛的网格大小为300目；其中阳离子选择性透过膜为cmx膜，阴离子膜为acm膜。
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上述合成制药废水中盐分离的的具体方法如下： （1）过滤组件安装，并检查过滤组件与反应器侧壁结合密闭性是否良好；（2）以1.2m/s的流速将高电解质废水通入进水池中，同时向阴离子过滤组件、阳离子过滤组件分别施加36v电压；（3）处理过程中间歇式超声，清除过滤组件上的附着物；从过滤组件上清理下来的附着物在重力作用下，下落到进水池底部，通过排盐口6进行收集，干燥；处理过后的水中tds含量为0.3%，除盐率能达到99.3%，表明该方法和装置能够实现高电解质废水的净化。