申请日2019.02.28
公开(公告)日2019.04.19
IPC分类号C02F9/10
摘要
本发明公开了一种中小型高盐废水处理系统和处理方法，该处理系统包括原水箱、膜蒸馏单元、真空冷凝单元和DTB结晶单元;膜蒸馏单元包括补水泵、加热装置、进水泵和膜蒸馏组件;真空冷凝单元包括汽水分离器、螺旋冷凝器、真空冷凝水罐和真空泵;DTB结晶单元包括浓水箱、加热器、进水循环泵和DTB结晶器;在膜蒸馏组件浓缩液出口设有盐分浓度检测仪，相应的在膜蒸馏组件浓缩液出口与加热装置之间的连接管道上以及浓水箱进口与膜蒸馏组件浓缩液出口之间的连接管道上各设有控制阀。通过膜蒸馏技术和DTB结晶技术结合处理高盐废水，实现高盐废水资源化处理，该处理方法操作简单，能利用工厂废热等热源，实用性强，具有较强的推广意义。
权利要求书
1.一种中小型高盐废水处理系统，其特征在于，该处理系统包括原水箱、膜蒸馏单元、真空冷凝单元和DTB结晶单元;所述原水箱用于储存经过预处理后的待处理高盐废水;
所述膜蒸馏单元包括补水泵、加热装置、进水泵和膜蒸馏组件，所述膜蒸馏组件的底部设有高盐废水进口和馏出液出口，顶部设有浓缩液出口;所述加热装置设置在原水箱和膜蒸馏组件之间，加热装置的进口与原水箱的出口连接，加热装置的出口与膜蒸馏组件的高盐废水进口连接;所述补水泵设置在原水箱与加热装置之间的连接管道上;所述进水泵设置在加热装置与膜蒸馏组件之间的连接管道上;所述膜蒸馏组件浓缩液出口与加热装置通过管道连接以形成循环管道;
所述真空冷凝单元包括汽水分离器、螺旋冷凝器、真空冷凝水罐和真空泵，所述膜蒸馏组件的馏出液出口与汽水分离器进口连接，所述汽水分离器的蒸汽出口与螺旋冷凝器的进口连接，所述螺旋冷凝器的冷凝水出口与真空冷凝水罐的进口连接，所述真空冷凝水罐与真空泵连接;所述汽水分离器的水份出口与真空冷凝水罐连接;
所述DTB结晶单元包括浓水箱、加热器、进水循环泵和DTB结晶器，所述DTB结晶器底部设有浓缩液进口和盐浆出口，顶部设有蒸汽出口和浓缩液回流出口;所述膜蒸馏组件的浓缩液出口与浓水箱进口连接，所述浓水箱出口与加热器进口连接，加热器出口与DTB结晶器浓缩液进口连接;所述进水循环泵设置在浓水箱和加热器之间的连接管道上，所述DTB结晶器蒸汽出口与螺旋冷凝器进口连接;所述DTB结晶器浓缩液回流出口通过管道与进水循环泵连接以形成循环管道;
在膜蒸馏组件浓缩液出口设有盐分浓度检测仪，相应的在所述膜蒸馏组件浓缩液出口与加热装置之间的连接管道上以及浓水箱进口与膜蒸馏组件浓缩液出口之间的连接管道上各设有控制阀。
2.根据权利要求1所述的一种中小型高盐废水处理系统，其特征在于，所述加热装置为加热水箱，在加热水箱内设有液位控制器，所述液位控制器与补水泵连接，用于控制补水泵的启停以控制加热水箱的液位。
3.根据权利要求1所述的一种中小型高盐废水处理系统，其特征在于，所述螺旋冷凝器冷介质进口与原水箱连接，螺旋冷凝器冷介质出口与加热装置连接。
4.根据权利要求1所述的一种中小型高盐废水处理系统，其特征在于，在原水箱与补水泵之间的连接管道上、加热装置和进水泵之间的连接管道上、膜蒸馏组件与汽水分离器之间的连接管道上、汽水分离器与螺旋冷凝器之间的连接管道上、螺旋冷凝器与真空冷凝水罐之间的连接管道上、真空冷凝水罐与真空泵之间的连接管道上、浓水箱与进水循环泵之间的连接管道上和加热器与DTB结晶器之间的连接管道上均设有控制阀。
5.根据权利要求1所述的一种中小型高盐废水处理系统，其特征在于，所述膜蒸馏组件的膜材料为聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯和聚丙烯中的一种。
6.一种高盐废水处理方法，其特征在于，利用权利要求1所述的一种中小型高盐废水处理系统对高盐废水进行处理，具体包括以下步骤：
(1)启动补水泵，原水箱内储存的待处理高盐废水进入加热装置中被加热，然后进入膜蒸馏组件进行膜分离得到馏出液和浓缩液;
(2)启动真空泵，步骤(1)得到的馏出液进入汽水分离器，水份和蒸汽被分离后，蒸汽进入螺旋冷凝器被冷凝成冷凝水，然后被真空冷凝水罐收集，最后被排放;
(3)当盐分浓度检测仪检测到步骤(1)得到浓缩液内的盐浓度低于25%时，浓缩液循环回流到步骤(1)中的加热装置内继续进行膜分离;当盐分浓度检测仪检测到浓缩液内的盐浓度大于或等于25%时，浓缩液进入浓水箱;
(4)启动进水循环泵，步骤(3)中浓水箱收集的浓缩液进入加热器中被加热，然后进入DTB结晶器进行蒸发结晶处理得到盐浆和蒸汽，蒸汽进入步骤(2)中的螺旋冷凝器中被冷凝，盐浆经固液分离得到固体盐和母液。
7.根据权利要求6所述的一种高盐废水处理方法，其特征在于，步骤(1)中加热装置内的高盐废水温度控制在60~90℃。
8.根据权利要求6所述的一种高盐废水处理方法，其特征在于，步骤(1)中进入膜蒸馏组件的高盐废水流速为0.5~2m3/h。
9.根据权利要求6所述的一种中小型高盐废水处理方法，其特征在于，步骤(1)中膜蒸馏组件的膜孔直径0.3~1.0μm，膜通量为6~12Kg/hQm2。
10.根据权利要求6所述的一种中小型高盐废水处理方法，其特征在于，步骤(2)中设置真空泵的真空度为85~90Kpa。
说明书
一种中小型高盐废水处理系统及处理方法
技术领域
本发明属于废水处理技术领域，特别涉及一种中小型高盐废水处理系统及处理方法。
背景技术
在油气田开采、脱盐水工作站、食品等工业生产过程中产生大量的含盐废水，其含盐量由几百毫克/升到上万毫克/升，过去，由于经济和技术原因，含盐废水直接向环境排放，造成淡水水资源矿化，土壤盐渍化，抑制植物生长甚至导致其死亡，近年来，由含盐废水的排放而引起的环境污染问题日趋严重，含盐废水的处理及资源化利用越来越受到重视。
废水中盐含量超过10000mg/L的废水称为高盐水，高盐水处理起来难度大，费用高，现阶段主要的处理技术包括膜浓缩技术和热蒸发结晶技术，膜浓缩技术可将水中盐含量浓缩到100000mg/L左右，减少高盐水的体积，但不能彻底解决高盐水问题，热蒸发结晶技术主要包括多效蒸发和机械式蒸汽再压缩蒸发(MVR)，高盐废水通过蒸发结晶，得到结晶产品和淡水，实现含盐废水的资源化和“零”排放。
目前，大多企业产生的高盐废水的量比较少，如果选用现有的高盐废水处理系统，其设备投资和处理费用都较高，对于高盐废水排放少的企业来讲无疑是一笔巨大的成本投入，因此开发更加经济的高盐废水处理技术具有重要意义。
发明内容
针对现有技术存在的上述不足，本发明的目的就在于提供一种高盐废水排放少，处理经济环保的中小型高盐废水处理系统，同时也提供一种操作简单、实用性强的高盐废水处理方法。
本发明的技术方案是这样实现的：
一种中小型高盐废水处理系统，该处理系统包括原水箱、膜蒸馏单元、真空冷凝单元和DTB结晶单元;所述原水箱用于储存经过预处理后的待处理高盐废水。
所述膜蒸馏单元包括补水泵、加热装置、进水泵和膜蒸馏组件，所述膜蒸馏组件的底部设有高盐水进口和馏出液出口，顶部设有浓缩液出口;所述加热装置设置在原水箱和膜蒸馏组件之间，加热装置的进口与原水箱的出口连接，加热装置的出口与膜蒸馏组件的高盐废水进口连接;所述补水泵设置在原水箱与加热装置之间的连接管道上;所述进水泵设置在加热装置与膜蒸馏组件之间的连接管道上;所述膜蒸馏组件浓缩液出口与加热装置通过管道连接以形成循环管道。
所述真空冷凝单元包括汽水分离器、螺旋冷凝器、真空冷凝水罐和真空泵，所述膜蒸馏组件的馏出液出口与汽水分离器进口连接，所述汽水分离器的蒸汽出口与螺旋冷凝器的进口连接，所述螺旋冷凝器的冷凝水出口与真空冷凝水罐的进口连接，所述真空冷凝水罐与真空泵连接;所述汽水分离器的水份出口与真空冷凝水罐连接。
所述DTB结晶单元包括浓水箱、加热器、进水循环泵和DTB结晶器，所述DTB结晶器底部设有浓缩液进口和盐浆出口，顶部设有蒸汽出口和浓缩液回流出口;所述膜蒸馏组件的浓缩液出口与浓水箱进口连接，所述浓水箱出口与加热器进口连接，加热器出口与DTB结晶器浓缩液进口连接;所述进水循环泵设置在浓水箱和加热器之间的连接管道上，所述DTB结晶器蒸汽出口与螺旋冷凝器进口连接;所述DTB结晶器浓缩液回流出口通过管道与进水循环泵连接以形成循环管道。
在膜蒸馏组件浓缩液出口设有盐分浓度检测仪，相应的在所述膜蒸馏组件浓缩液出口与加热装置之间的连接管道上以及浓水箱进口与膜蒸馏组件浓缩液出口之间的连接管道上各设有控制阀。
进一步地，所述加热装置为加热水箱，在加热水箱内设有液位控制器，所述液位控制器与补水泵连接，用于控制补水泵的启停以控制加热水箱的液位。
进一步地，所述螺旋冷凝器冷介质进口与原水箱连接，螺旋冷凝器冷介质出口与加热装置连接。
进一步地，在原水箱与补水泵之间的连接管道上、加热装置和进水泵之间的连接管道上、膜蒸馏组件与汽水分离器之间的连接管道上、汽水分离器与螺旋冷凝器之间的连接管道上、螺旋冷凝器与真空冷凝水罐之间的连接管道上、真空冷凝水罐与真空泵之间的连接管道上、浓水箱与进水循环泵之间的连接管道上和加热器与DTB结晶器之间的连接管道上均设有控制阀。
进一步地，所述膜蒸馏组件的膜材料为聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯和聚丙烯中的一种。
一种高盐废水处理方法，利用前面所述的一种中小型高盐废水处理系统对高盐水进行处理，具体包括以下步骤：
(1)启动补水泵，原水箱内储存的待处理高盐废水进入加热装置中被加热，然后进入膜蒸馏组件进行膜分离得到馏出液和浓缩液;
(2)启动真空泵，步骤(1)得到的馏出液进入汽水分离器，水份和蒸汽被分离后，蒸汽进入螺旋冷凝器被冷凝成冷凝水，然后被真空冷凝水罐收集，最后被排放;
(3)当盐分浓度检测仪检测到步骤(1)得到浓缩液内的盐浓度低于25%时，浓缩液循环回流到步骤(1)中的加热装置内继续进行膜分离;当盐分浓度检测仪检测到浓缩液内的盐浓度大于或等于25%时，浓缩液进入浓水箱;
(4)启动进水循环泵，步骤(3)中浓水箱收集的浓缩液进入加热器中被加热，然后进入DTB结晶器进行蒸发结晶处理得到盐浆和蒸汽，蒸汽进入步骤(2)中的螺旋冷凝器中被冷凝，盐浆经固液分离得到固体盐和母液。
进一步地，步骤(1)中加热装置内的高盐废水温度控制在60~90℃;
进一步地，步骤(1)中进入膜蒸馏组件的高盐废水流速为0.5~2m3/h。
进一步地，步骤(1)中膜蒸馏组件的膜孔直径0.3~1.0μm，膜通量为6~12Kg/hQm2。
进一步地，步骤(2)中设置真空泵的真空度为85~90Kpa。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
1、本发明利用膜蒸馏技术和DTB结晶技术处理中小型规模的高盐废水，膜蒸馏技术可以将高盐废水的盐浓度浓缩到25~30%，大大缩小高盐废水的体积，此盐浓度接近饱和，然后利用处理能力大、能耗低的DTB结晶器进行后续结晶处理，简化了处理流程，降低了高盐废水处理成本。
2、本发明的处理系统可以充分利用工厂废热和太阳能等热能，处理效率高、处理费用低。
3、本发明采用螺旋冷凝器冷凝蒸汽，冷凝效果好，真空度高，同时还可以以待处理的高盐废水为冷介质通入螺旋冷凝器中，以对高盐废水进行预加热。