公布日：2023.04.04
申请日：2022.12.23
分类号：C02F9/00(2023.01)I;C02F1/44(2023.01)N;C02F1/461(2023.01)N;C02F1/66(2023.01)N;C02F1/42(2023.01)N
摘要
本发明提供一种高盐废水处理系统和方法，包括：对高盐废水进行盐水一次精制，得到较高纯度的盐水溶液；对所述较高纯度的盐水溶液采用膜法浓缩，再采用物理方法使盐分和水分离，得到较高纯度的盐水浓缩液；对所述较高纯度的盐水浓缩液进行盐水二次精制，得到高纯度母液；对所述高纯度母液进行双极膜电解。本发明提供的一种高盐废水处理系统和方法，是一种高效回收利用技术，可生产一定浓度的酸、碱产品，产品附加值高，存在显著的经济效益，实现废水资源的循环利用，具有较好的推广前景。
权利要求书
1.一种高盐废水处理方法，其特征在于，包括：对高盐废水进行盐水一次精制，得到较高纯度的盐水溶液；对所述较高纯度的盐水溶液采用膜法浓缩，再采用物理方法使盐分和水分离，得到较高纯度的盐水浓缩液；对所述较高纯度的盐水浓缩液进行盐水二次精制，得到高纯度母液；对所述高纯度母液进行双极膜电解。
2.根据权利要求1所述的一种高盐废水处理方法，其特征在于，对高盐废水进行盐水一次精制，得到较高纯度的盐水溶液，包括：对高盐废水自动添加液碱和精制药剂调节PH；经多级过滤精制提纯，得到较高纯度的盐水溶液。
3.根据权利要求1所述的一种高盐废水处理方法，其特征在于，对所述较高纯度的盐水溶液采用膜法浓缩，再采用物理方法使盐分和水分离，得到较高纯度的盐水浓缩液，包括：先采用膜法浓缩，再采用物理方法使盐分和水分离，分离为高浓度盐水浓缩液和高纯度透析水；盐水浓缩液经精密过滤净化，得到较高纯度的盐水浓缩液。
4.根据权利要求1所述的一种高盐废水处理方法，其特征在于，对所述较高纯度的盐水浓缩液进行盐水二次精制，得到高纯度母液，包括：盐水二次精制由离子交换树脂塔组成的离子交换系统组成；盐水浓缩液进入离子交换系统，经离子交换进一步除去盐水中钙、镁、铁重金属离子；处理后的二次精制盐水再次精密过滤净化，得到高纯度母液；其中，所述离子交换系统中三个树脂塔串联运行，每个树脂塔都具有100％的交换能力；树脂塔充填以苯乙烯和二乙烯共聚物为骨架带氨基磷酸功能团的螯合树脂；所述离子交换系统其交换能力有—定限制，在达到交换容器的80％前，就必须再生处理以恢复其交换能力；离子交换柱运行步骤为：盐水倒空及置换，纯水或纯水加空气反洗；用4％盐酸再生；纯水漂洗；用4％Na0H转型；纯盐水漂洗；投入立交使用；每个交换柱根据工艺要求定期再生一次，再生之后串入流程后端运行。
5.根据权利要求1所述的一种高盐废水处理方法，其特征在于，对所述高纯度母液进行双极膜电解，包括：经过双极膜电解发生相应的电极反应，当电流通过电极时，双极膜能够在水解离催化层中发生水解离，使得水分子在线地转化为H+和OH-，并在电场的驱动下分别透过阳离子交换膜层及阴离子交换膜层，定向迁移至与双极膜接触的两侧溶液中；Na+以水合离子形式穿过阴离子交换膜定向迁移至阴极室，与在双极膜产生的OH-离子结合生成氢氧化钠，从阴极液管排出，在阴极室得到NaOH溶液；阴离子穿过阳离子交换膜定向迁移至阳极室，与在双极膜产生的H+离子结合，生成硫酸从阳极液管排出，在阳极室得到酸溶液。
6.一种高盐废水处理系统，其特征在于，包括：盐水一次精制装置、浓缩处理装置、盐水二次精制装置以及双极膜电解装置，所述盐水一次精制装置、浓缩处理装置、盐水二次精制装置以及双极膜电解装置沿着高盐废水的处理方向依次连接；所述盐水一次精制装置，用于对高盐废水进行盐水一次精制，得到较高纯度的盐水溶液；所述浓缩处理装置，用于对所述较高纯度的盐水溶液采用膜法浓缩，再采用物理方法使盐分和水分离，得到较高纯度的盐水浓缩液；所述盐水二次精制装置，用于对所述较高纯度的盐水浓缩液进行盐水二次精制，得到高纯度母液；所述双极膜电解装置，用于对所述高纯度母液进行双极膜电解。
7.根据权利要求6所述的一种高盐废水处理系统，其特征在于，所述盐水一次精制装置，用于对高盐废水自动添加液碱和精制药剂调节PH；经多级过滤精制提纯，得到较高纯度的盐水溶液。
8.根据权利要求6所述的一种高盐废水处理系统，其特征在于，所述浓缩处理装置，用于先采用膜法浓缩，再采用物理方法使盐分和水分离，分离为高浓度盐水浓缩液和高纯度透析水；盐水浓缩液经精密过滤净化，得到较高纯度的盐水浓缩液。
9.根据权利要求6所述的一种高盐废水处理系统，其特征在于，所述盐水二次精制装置，用于盐水二次精制由离子交换树脂塔组成的离子交换系统组成；盐水浓缩液进入离子交换系统，经离子交换进一步除去盐水中钙、镁、铁重金属离子；处理后的二次精制盐水再次精密过滤净化，得到高纯度母液；其中，所述离子交换系统中三个树脂塔串联运行，每个树脂塔都具有100％的交换能力；树脂塔充填以苯乙烯和二乙烯共聚物为骨架带氨基磷酸功能团的螯合树脂；所述离子交换系统其交换能力有—定限制，在达到交换容器的80％前，就必须再生处理以恢复其交换能力；离子交换柱运行步骤为：盐水倒空及置换，纯水或纯水加空气反洗；用4％盐酸再生；纯水漂洗；用4％Na0H转型；纯盐水漂洗；投入立交使用；每个交换柱根据工艺要求定期再生一次，再生之后串入流程后端运行。
10.根据权利要求6所述的一种高盐废水处理系统，其特征在于，所述双极膜电解装置，用于经过双极膜电解发生相应的电极反应，当电流通过电极时，双极膜能够在水解离催化层中发生水解离，使得水分子在线地转化为H+和OH-，并在电场的驱动下分别透过阳离子交换膜层及阴离子交换膜层，定向迁移至与双极膜接触的两侧溶液中；Na+以水合离子形式穿过阴离子交换膜定向迁移至阴极室，与在双极膜产生的OH-离子结合生成氢氧化钠，从阴极液管排出，在阴极室得到NaOH溶液；阴离子穿过阳离子交换膜定向迁移至阳极室，与在双极膜产生的H+离子结合，生成硫酸从阳极液管排出，在阳极室得到酸溶液。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高盐废水处理系统和方法，以解决现有的高盐废水处理方法会产生二次污染，副产产品品质和附加值较低的问题。
一方面，本发明提供一种高盐废水处理方法，包括：
对高盐废水进行盐水一次精制，得到较高纯度的盐水溶液；
对所述较高纯度的盐水溶液采用膜法浓缩，再采用物理方法使盐分和水分离，得到较高纯度的盐水浓缩液；
对所述较高纯度的盐水浓缩液进行盐水二次精制，得到高纯度母液；
对所述高纯度母液进行双极膜电解。
进一步地，对高盐废水进行盐水一次精制，得到较高纯度的盐水溶液，包括：
对高盐废水自动添加液碱和精制药剂调节PH；
经多级过滤精制提纯，得到较高纯度的盐水溶液。
进一步地，对所述较高纯度的盐水溶液采用膜法浓缩，再采用物理方法使盐分和水分离，得到较高纯度的盐水浓缩液，包括：
先采用膜法浓缩，再采用物理方法使盐分和水分离，分离为高浓度盐水浓缩液和高纯度透析水；
盐水浓缩液经精密过滤净化，得到较高纯度的盐水浓缩液。
进一步地，对所述较高纯度的盐水浓缩液进行盐水二次精制，得到高纯度母液，包括：
盐水二次精制由离子交换树脂塔组成的离子交换系统组成；盐水浓缩液进入离子交换系统，经离子交换进一步除去盐水中钙、镁、铁重金属离子；
处理后的二次精制盐水再次精密过滤净化，得到高纯度母液；
其中，所述离子交换系统中三个树脂塔串联运行，每个树脂塔都具有100％的交换能力。树脂塔充填以苯乙烯和二乙烯共聚物为骨架带氨基磷酸功能团的螯合树脂；
离子交换树脂其交换能力有—定限制，在达到交换容器的80％前，就必须再生处理以恢复其交换能力。离子交换柱运行步骤为：盐水倒空及置换，纯水或纯水加空气反洗；用4％盐酸再生；纯水漂洗；用4％Na0H转型；纯盐水漂洗；投入立交使用；每个交换柱根据工艺要求定期再生一次，再生之后串入流程后端运行。
进一步地，对所述高纯度母液进行双极膜电解，包括：
经过双极膜电解发生相应的电极反应，当电流通过电极时，双极膜能够在水解离催化层中发生水解离，使得水分子在线的转化为H+和OH-，并在电场的驱动下分别透过阳离子交换膜层及阴离子交换膜层，定向迁移至与双极膜接触的两侧溶液中；
Na+以水合离子形式穿过阴离子交换膜定向迁移至阴极室，与在双极膜产生的OH-离子结合生成氢氧化钠，从阴极液管排出，在阴极室得到NaOH溶液；
阴离子穿过阳离子交换膜定向迁移至阳极室，与在双极膜产生的H+离子结合，生成硫酸从阳极液管排出，在阳极室得到酸溶液。
另一方面，本发明提供一种高盐废水处理系统，包括：盐水一次精制装置、浓缩处理装置、盐水二次精制装置以及双极膜电解装置，所述盐水一次精制装置、浓缩处理装置、盐水二次精制装置以及双极膜电解装置沿着高盐废水的处理方向依次连接；
所述盐水一次精制装置，用于对高盐废水进行盐水一次精制，得到较高纯度的盐水溶液；
所述浓缩处理装置，用于对所述较高纯度的盐水溶液采用膜法浓缩，再采用物理方法使盐分和水分离，得到较高纯度的盐水浓缩液；
所述盐水二次精制装置，用于对所述较高纯度的盐水浓缩液进行盐水二次精制，得到高纯度母液；
所述双极膜电解装置，用于对所述高纯度母液进行双极膜电解。
进一步地，所述盐水一次精制装置，用于对高盐废水自动添加液碱和精制药剂调节PH；经多级过滤精制提纯，得到较高纯度的盐水溶液。
进一步地，所述浓缩处理装置，用于先采用膜法浓缩，再采用物理方法使盐分和水分离，分离为高浓度盐水浓缩液和高纯度透析水；盐水浓缩液经精密过滤净化，得到较高纯度的盐水浓缩液。
进一步地，所述盐水二次精制装置，用于盐水二次精制由离子交换树脂塔组成的离子交换系统组成；盐水浓缩液进入离子交换系统，经离子交换进一步除去盐水中钙、镁、铁重金属离子；处理后的二次精制盐水再次精密过滤净化，得到高纯度母液；其中，所述离子交换系统中三个树脂塔串联运行，每个树脂塔都具有100％的交换能力；树脂塔充填以苯乙烯和二乙烯共聚物为骨架带氨基磷酸功能团的螯合树脂；所述离子交换系统其交换能力有—定限制，在达到交换容器的80％前，就必须再生处理以恢复其交换能力；离子交换柱运行步骤为：盐水倒空及置换，纯水或纯水加空气反洗；用4％盐酸再生；纯水漂洗；用4％Na0H转型；纯盐水漂洗；投入立交使用；每个交换柱根据工艺要求定期再生一次，再生之后串入流程后端运行。
进一步地，所述双极膜电解装置，用于经过双极膜电解发生相应的电极反应，当电流通过电极时，双极膜能够在水解离催化层中发生水解离，使得水分子在线地转化为H+和OH-，并在电场的驱动下分别透过阳离子交换膜层及阴离子交换膜层，定向迁移至与双极膜接触的两侧溶液中；Na+以水合离子形式穿过阴离子交换膜定向迁移至阴极室，与在双极膜产生的OH-离子结合生成氢氧化钠，从阴极液管排出，在阴极室得到NaOH溶液；阴离子穿过阳离子交换膜定向迁移至阳极室，与在双极膜产生的H+离子结合，生成硫酸从阳极液管排出，在阳极室得到酸溶液。
本发明的有益效果如下：本发明提供的一种高盐废水处理系统和方法，通过自主研发低浓度盐水溶液的梯度回收技术，采用多级回收高盐水溶液，大幅度提高盐水溶液浓度，通过多级梯度回收高浓度盐水替代膜浓缩精制方案，减少浓缩成本；通过自主研发高浓度盐水溶液的一次、二次精制净化技术，工艺简化，高效，使电解前盐水满足进电解槽的高纯度要求；通过自主开发高效电流转化的双极膜及应用技术，通过增强双极膜的跨膜电压降、水解离速率、膜层稳定性、耐酸碱及耐温性等性能，使双极膜结构紧密、具有极好的化学稳定性和机械稳定性，而且制作成本较低。实现双极膜电解的高效率、低电耗，获得较高浓度和纯度的产品(氢氧化钠和硫酸)；高盐废水的回收利用技术实现DCS电脑集成控制，自动化生产，快速响应，实现稳定的生产工艺控制，降低劳动强度，改善工作环境。本发明提供的一种高盐废水处理系统和方法，技术难度低，是一种高效回收利用技术，可生产一定浓度的酸、碱产品，产品附加值高，存在显著的经济效益，实现废水资源的循环利用，适用领域广泛，具有较好的推广前景。
（发明人：韩金林;孙林清）