基于膜分离与电渗析的含铍废水处理系统的制作方法

本实用新型涉及废水处理技术领域，具体而言，涉及一种基于膜分离与电渗析的含铍废水处理系统。

背景技术：

在工业生产中特别是有色金属生产所产生的综合含铍污水以及来自冶炼、采矿、特种材料、无线电器材和仪表零件的生产中往往排出大量含铍废水，甚至于有色金属生产员工衣服清洗废水中均含铍元素，以及生产中的碱洗废水、草酸洗涤废水等。这部分废水含有大量的的酸、碱和铍盐。铍是剧毒物质，环保排放要求严格，但是许多含铍废水中铍浓度非常低，回用价值不高，因此，处理技术难度非常大，形成极大的排放压力。

对于含铍废水的处理，传统的物理化学方法，如化学沉淀法、离子交换法、吸附法、电解法、凝聚法、氧化还原法和铁氧体法等，均要求用石灰乳对综合废水进行沉淀去除大部分铍盐，然后，采用沉降分离和絮凝的办法，并借助物理过滤进行分离去除。由于废水体积庞大，铍盐浓度很低，这样消耗掉大量石灰乳，甚至于借助絮凝剂的办法提升沉降效果，以稳定后续物理过滤运行工艺。以上传统的物理化学法不仅不能达到很好的分离效果，且工艺冗长，运行费用高，同时，传统的物理化学法添加大量的沉淀剂和絮凝剂又增加了新的环保压力。

近年来，在有色金属生产废水治理领域逐渐将生物法作为主要发展方向。但是由于菌体活性对环境要求高，而产生含铍污水的领域相当广泛，组分复杂。因此，需要庞大而苛刻的前处理作为最终生物法含铍废水治理的前提条件，甚至于根据污水的不同采用不同的菌种进行生物治理，很难适应不同领域排放的各种复杂含铍废水体系。另外，生物法菌体机械强度低、密度小、颗粒细，在吸附金属后，存在固液分离困难。对于工况复杂或含量低的含铍废水，菌体易失去活性或不易达到最佳的生物活性条件，使整个含铍废水治理工艺变得极不稳定。

因此亟需一种综合处理成本较低，能耗较小的含铍废水处理系统。

技术实现要素：

本实用新型的主要目的在于提供结合膜分离与电渗析技术的废水处理方法，以解决现有技术中出系统清水含盐量较高的问题。

为了实现上述目的，根据本实用新型提供了一种基于膜分离与电渗析的含铍废水处理系统，

包括依次连接的膜澄清单元、膜分离单元、膜浓缩单元；

所述膜分离单元包括去除部分二价无机盐的纳滤单元；

所述膜浓缩单元包括拦截小部分无机盐的精过滤单元、电渗析浓缩单元，所述纳滤单元的清液出口与所述精过滤单元的进液口相连，所述精过滤单元的浓液出口与电渗析浓缩单元的进液口相连；

所述膜澄清单元进液口还设有初步过滤单元，所述初步过滤单元包括板框过滤装置，所述初步过滤单元为为板框/布袋过滤装置，所述初步过滤单元、膜澄清单元之间设有循环罐。

进一步地，所述分离装置与膜澄清单元之间设有第一中间罐，所述纳滤单元浓液出口与第一中间罐相连；

所述纳滤单元与精过滤单元之间设有第一中间罐，所述精过滤单元的浓液出口与第一中间罐相连，所述电渗析浓缩单元的清液口与第一中间罐相连；

所述精过滤单元、电渗析浓缩单元之间设有第二中间罐；

所述膜澄清单元与纳滤单元之间设有第三中间罐。

进一步地，膜澄清单元为无机膜过滤装置、有机膜过滤装置、卷式膜过滤装置、蝶式膜过滤装置、板式膜过滤装置、中空纤维膜过滤装置、管式膜过滤装置中的一种，截留分子量为5000da、8000da、10000da、30000da、50000da、80000da、100000da、150000da、200000da、250000da中的一种。

进一步地，所述布袋过滤装置的过滤精度为5μm。

进一步地，所述纳滤单元包括卷式膜纳滤装置。

进一步地，精过滤单元为有机膜、无机膜、卷式膜、板式膜、蝶式膜、管式膜、中控纤维膜、微滤膜、超滤膜、纳滤膜、反渗透膜中的一种；截留分子量为1000da,800da,500da,300da,150da，100da，50da、40da、30da,20da、10da中的一种。

进一步地，电渗析浓缩单元为无机系离子交换膜电渗析、有机高分子系离子交换膜电渗析、均相离子交换膜电渗析、半均相离子交换膜电渗析、异相离子交换膜电渗析、凝胶性离子交换膜电渗析、多孔性离子交换膜电渗析、大孔性离子交换膜电渗析、阳离子交换膜电渗析、阴离子交换膜电渗析、特种机能离子交换膜电渗析、通用型水处理离子交换膜电渗析、特种用途离子交换膜电渗析、无网膜电渗析、有网膜电渗析、衬底膜电渗析中的一种。

可见，本实用新型与现有技术相比有点在于：

1)采用抗污染性能高的物料膜对各种含铍废水进行前处理，以满足后续精过滤膜分离技术的进料要求。膜的抗污染性能高，能适应任何复杂工况的需求，为后续工艺提供稳定的原水，适合于各种从简单到复杂工况含铍废水治理要求。整套技术适应范围非常广泛。

2)采用高抗污染的膜分离技术对污水进行预处理，属于物理分离方法，无需絮凝剂和冗长复杂的沉降工艺，没有新加入组分，不增加环保压力，环境友好。

3)采用先进的膜分离与电渗析技术相结合对原水进行浓缩，使需要处理的废水中各种组分浓度大幅度提高，根据浓缩组分价值的不同可直接回用于生存产或进行其他处理措施，也可根据回用和其他处理措施的不同以经济性为标准；选用单一膜分离技术和膜分离技术与电渗析相结合的综合处理方式。整套技术可根据不同的进料情况和治理要求不同组合，技术相当灵活。

4)采用本技术对原水浓缩后在治理，含铍废水经过浓缩后废水体积小、各种组分浓度高，后续化学处理反应效率高、药剂添加量少，整套技术非常经济、科学。

5)膜分离与电渗析在废水领域应用已有相当长的历史。因此，采用膜分离与电渗析技术相结合的方法治理含铍废水，利用膜分离的高精度保证清水出水达标排放或回用；利用电渗析的浓水出水浓度高，提高浓水回用价值或提高后续后处理效率和降低处理成本。整套技术工艺成熟、稳定，经济性好。

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型做进一步的说明。本实用新型附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

构成本实用新型的一部分的附图用来辅助对本实用新型的理解，附图中所提供的内容及其在本实用新型中有关的说明可用于解释本实用新型，但不构成对本实用新型的不当限定。

在附图中：

图1为本实用新型基于膜分离与电渗析的含铍废水处理系统的设备流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型进行清楚、完整的说明。本领域普通技术人员在基于这些说明的情况下将能够实现本实用新型。在结合附图对本实用新型进行说明前，需要特别指出的是：

本实用新型中在包括下述说明在内的各部分中所提供的技术方案和技术特征，在不冲突的情况下，这些技术方案和技术特征可以相互组合。

此外，下述说明中涉及到的本实用新型的实施例通常仅是本实用新型一分部的实施例，而不是全部的实施例。因此，基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本实用新型保护的范围。

关于本实用新型中术语和单位。本实用新型的说明书和权利要求书及有关的部分中的术语“包括”、“具有”以及它们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。

本实用新型基于膜分离与电渗析的含铍废水处理系统，包括依次连接的膜澄清单元12、膜分离单元、膜浓缩单元；

所述膜分离单元包括去除部分二价无机盐的纳滤单元3；

所述膜浓缩单元包括拦截小部分无机盐的精过滤单元41、电渗析浓缩单元42，所述纳滤单元3的清液出口与所述精过滤单元41的进液口相连，所述精过滤单元41的浓液出口与电渗析浓缩单元42的进液口相连；

所述膜澄清单元12进液口还设有初步过滤单元11，所述初步过滤单元11包括板框过滤装置，所述初步过滤单元11、膜澄清单元12之间设有循环罐8。

所述分离装置21与膜澄清单元12之间设有第一中间罐5，所述纳滤单元3浓液出口与第一中间罐5相连；

所述纳滤单元3与精过滤单元41之间设有第一中间罐6，所述精过滤单元41的浓液出口与第一中间罐6相连，所述电渗析浓缩单元42的清液口与第一中间罐6相连；

所述精过滤单元41、电渗析浓缩单元42之间设有第二中间罐7；

所述膜澄清单元12与纳滤单元3之间设有第三中间罐9。

膜澄清单元12为无机膜过滤装置、有机膜过滤装置、卷式膜过滤装置、蝶式膜过滤装置、板式膜过滤装置、中空纤维膜过滤装置、管式膜过滤装置中的一种，截留分子量为5000da、8000da、10000da、30000da、50000da、80000da、100000da、150000da、200000da、250000da中的一种。

所述膜澄清单元12进液口还设有初步过滤单元11，所述初步过滤单元11包括布袋过滤装置，所述初步过滤单元11、膜澄清单元12之间设有循环罐8。

所述布袋过滤装置的过滤精度为5μm。

精过滤单元41为有机膜、无机膜、卷式膜、板式膜、蝶式膜、管式膜、中控纤维膜、微滤膜、超滤膜、纳滤膜、反渗透膜中的一种；截留分子量为1000da,800da,500da,300da,150da，100da，50da、40da、30da,20da、10da中的一种。

电渗析浓缩单元42为无机系离子交换膜电渗析、有机高分子系离子交换膜电渗析、均相离子交换膜电渗析、半均相离子交换膜电渗析、异相离子交换膜电渗析、凝胶性离子交换膜电渗析、多孔性离子交换膜电渗析、大孔性离子交换膜电渗析、阳离子交换膜电渗析、阴离子交换膜电渗析、特种机能离子交换膜电渗析、通用型水处理离子交换膜电渗析、特种用途离子交换膜电渗析、无网膜电渗析、有网膜电渗析、衬底膜电渗析中的一种。

本具体实施方式中的处理对象含铍废水为中的铍浓度为0.005mg/l～80mg/100ml。含铍废水中：酸性废水含酸浓度为0.01％～80％；混合废水含无机盐及其他杂质总浓度为0.01％～20％；综合废水含无机盐及其他杂质总浓度为0.05％～30％。

含铍废水处理方法，其特征在于，包括以下步骤：

(a)将含铍废水原液通入到膜澄清单元12中拦截固体悬浮物和大分子杂质得到膜澄清液；

(b)将膜澄清液通入到膜浓缩单元中，先经过纳滤单元3去除部分二价无机盐，纳滤单元3过滤所得清液之后依次经过膜浓缩单元的精过滤单元41在压力＜2.5mpa的低压运行下进行膜分离拦截小部分无机盐，输出清液，精过滤单元41膜分离所得浓液经过电渗析浓缩单元42处理得到电渗析浓缩清液，该电渗析浓缩清液重新返回至精过滤单元41再次膜分离输出清液，电渗析浓缩单元42所得浓溶液排出系统。

所述纳滤单元3与精过滤单元41之间设有第一中间罐6，所述精过滤单元41的浓液出口与第一中间罐6相连，所述电渗析浓缩单元42的清液口与第一中间罐6相连；

所述精过滤单元41、电渗析浓缩单元42之间设有第二中间罐7；

所述膜澄清单元12与纳滤单元3之间设有第三中间罐9。

膜澄清单元12包括中空纤维膜过滤装置。

所述膜澄清单元12进液口还设有初步过滤单元11，所述初步过滤单元11包括布袋过滤装置，所述初步过滤单元11、膜澄清单元12之间设有循环罐8。

所述布袋过滤装置的过滤精度为5μm。

所述纳滤单元3包括卷式膜纳滤装置。

精过滤单元41截留分子量为1000da,800da,500da,300da,150da，100da，50da、40da、30da、20da、10da中的一种废水预处理

各个工艺生产环节的废水经过分类后进入到不同的收集池，废水在收集池中沉降之后，采用布袋/板框过滤装置过滤掉大部分的大颗粒杂质，在需要对废水进行ph调节的情况下，可以在之后进行ph值调节，一般采用在收集池后设置ph调节池，ph调节池中的上清液经过布袋/板框过滤得到预处理液。

膜澄清

经过精密过滤后的混合废水进入膜澄清工序：利用膜澄清系统高精度过滤截留料液中预处理无法处理的少量油脂、细微固体悬浮物和部分大分子杂质，形成清液进入膜分离装置中进行膜分离，膜分离所得清液进入精过滤，过滤所得膜分离浓液

膜澄清工序作用在于去除细微固体悬浮物和大分子杂质作用：一方面达到有机分离膜进料条件；另一方面去除部分大分子杂质后减轻后续工序负担，其优点在于与传统工艺预处理后絮凝，然后膜澄清相比：a.需要絮凝的废水体积不到原体积的10％，絮凝剂添加量大幅度减少，经济性好；b.添加剂大幅度减少，降低了后续环保处理压力，更减少的后续有机膜的污堵，运行陈本低，工艺稳定；c.经过膜澄清后的浓液，杂质含量高，更有利于絮凝沉降反应过程，工艺设计更加科学合理；d.膜澄清工艺属于精度控制，克服了絮凝沉降因原水水质和工艺条件波动，造成出水水质稳定性的工艺问题。

膜澄清装置采用的膜元件根据材料分为：无机膜和有机膜；根据过滤精度分为：微滤(mf)、超滤(uf)、纳滤(nf)和反渗透(ro)；根据膜结构形式的不同分为：办板式、浓缩阶段

经过膜澄清所得清液进入浓缩工序精过滤单元。

精过滤单元由于膜面浓度很低，所以出系统清液能够达到预期的技术标准回用于生产，达到节能降耗的目的：经过低压精过滤拦截小部分无机盐后形成浓液，被送到电渗析浓缩段进一步浓缩后浓水进入蒸发浓缩或干燥获得无机盐固体；电渗析清液则返回到精过滤浓缩段与膜分离装置后清液进入精过滤浓缩段；混合废水被拦截小部分无机盐后透过膜形成清液达到预定技术标准排放。

浓缩阶段工艺的作用在于：采用常压电渗析替代技术难度更高的高压膜浓缩，使整个系统浓水无机盐浓度更高。

浓缩阶段工艺与现有技术相比有点在于：第一点，出系统浓液无机盐含量提高50％左右，大幅度减少后续蒸发干燥设备的一次性投入和总运行费用；第二点，常压电渗析比高压膜浓缩的技术实施难度小，安全性能高；第三点，电渗析清液浓度低于低压精过滤进料，膜面运行浓度更低，出系统清液技术指标更优；第四点，电渗析清液浓度低于低压精过滤进料，膜面运行浓度更低，膜污染程度小，极大延迟的膜的使用寿命。

浓缩阶段采用的膜元件：截留分子量为1000da,800da,500da,300da,150da，100da，50da、40da、30da、20da、10da中的一种。根据废水不同的体系进行选择。

膜元件根据材料分为：无机膜和有机膜；根据过滤精度分为：微滤(mf)、超滤(uf)、纳滤(nf)和反渗透(ro)；根据膜结构形式的不同分为：办板式、卷式、碟片式、管式膜和中空纤维膜。根据膜运行压力不同可分为：低压膜(＜2.5mpa)和高压膜(≥2.5mpa)。

电渗析装置可采用的类型：

电渗析膜的种类繁多，可按基材、构造、机能、用途、组成、制备方法进行分类。

1)根据成膜的基材，可分为无机系离子交换膜和有机高分子系离子交换膜；

2)按膜体宏观结构可将离子交换膜分为均相离子交换膜、半均相离子交换膜和异相离子交换膜；

3)按膜体微观结构可将离子交换膜分为凝胶性离子交换膜、多孔性离子交换膜和大孔性离子交换膜。

4)按膜机能分类，就是按膜的选择透过性分类。可分为阳离子交换膜、阴离子交换膜和特种机能离子交换膜；

5)按照用途不同可将离子交换膜分为通用型水处理离子交换膜和特种用途离子交换膜；

6)按膜体组成分类可将离子交换膜分为无网膜、有网膜和衬底膜

操作指标

精过滤：

电渗析浓缩段：

膜澄清系统

澄清系统处于着整个工艺中负荷最重、污染最大的环境之中，因此，除了选取特殊结构提高膜的抗污染性能，还应从运行工艺上进行针对性的设计。鉴于澄清膜所处的工况，宜采用开放式运行工艺。开放式工艺最大的缺点是只能间歇式运行。因此，对于1300m³/h的处理量需要80m³的循环罐才能适应工艺的需要，清洗维护方便可以采用两个并联20m³和60m³循环罐各一个。

纳滤系统

纳滤系统的功能相对独立。由于纳滤对盐具有一定的拦截效率，因此，能够减轻后续工序的负荷，并保证后续工序持续稳定的运行。纳滤系统运行压力较高适合采用半开半闭工艺，由于纳滤系统相当庞大、管路特别复杂，因此，生产中采用两个15m³的中间罐作为盛装液体和清洗维护使用。

另外，为了降低整个系统浓液排放量，纳滤浓液不宜单独排放。从技术(不至于稀释分离段出液)和经济性，将纳滤浓液返回到拦截段入口较为合理。

精过滤由于膜面浓度很低，所以出系统清液能够达到预期的技术标准回用于生产，达到节能降耗的目的：经过低压精过滤拦截小部分无机盐后形成浓液，被送到电渗析浓缩段进一步浓缩后浓水进入蒸发浓缩或干燥获得无机盐固体；电渗析清液则返回到精过滤浓缩段与膜分离装置后清液进入精过滤浓缩段；混合废水被拦截小部分无机盐后透过膜形成清液达到预定技术标准排放。

精过滤段浓缩后形成的浓液作为电渗析的原液，浓度为0.1％-8％；膜分离浓缩液经过电渗析浓缩后浓度为1％-50％排出系统；电渗析清水浓度为0.1-7％与进入膜分离系统的原水混合进入膜分离系统，经过膜分离系统时被截留目标物后透过膜形成透过液浓度为0.0001％-6％排出系统；

以上对本实用新型的有关内容进行了说明。本领域普通技术人员在基于这些说明的情况下将能够实现本实用新型。基于本实用新型的上述内容，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本实用新型保护的范围。