本發(fā)明涉及水處理領(lǐng)域，尤指一種膜分離法濃縮含鹽水的處理裝置和方法。

背景技術(shù)：

近年來，隨著人們對(duì)于水資源的需求隨著人口數(shù)量的劇增不斷增大，水資源短缺現(xiàn)象日益加重。而且社會(huì)經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展，勢(shì)必伴隨著大量的生活和工業(yè)廢水的產(chǎn)生。其中含有一定量溶解性無機(jī)鹽離子(如Na⁺,Ca²⁺-Cl^-,SO₄^2-體系)的廢水為含鹽廢水，當(dāng)鹽濃度≥1％時(shí)，我們可以稱之為高鹽廢水。含鹽廢水的任意排放，不僅會(huì)影響人們生活飲用水質(zhì)量，還會(huì)危害工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，加大生物法處理有機(jī)廢水的難度等等。

膜分離是指在外界能量或者化學(xué)位差的作用下，利用膜對(duì)不同物質(zhì)的選擇透過能力存在差異的性質(zhì)來達(dá)到對(duì)物質(zhì)分離提純的方法。膜分離技術(shù)作為最近發(fā)展起來的提純方法和分離技術(shù)，與傳統(tǒng)的分離操作相比，具有節(jié)能、高效、操作簡(jiǎn)單、成本低和清潔等優(yōu)點(diǎn)。另外，膜分離技術(shù)和其他技術(shù)的結(jié)合利用在廢水處理方面具有非常好的效果，可以很好的解決廢水處理的一系列相關(guān)問題。

因此，本申請(qǐng)人致力于提供一種新型的膜分離法濃縮含鹽水的處理裝置和方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種膜分離法濃縮含鹽水的處理裝置和方法，裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，處理方法操作便捷，可用于對(duì)含Na⁺,Ca²⁺-Cl^-,SO₄^2-體系的工業(yè)廢水/海水/地下鹵水/鹽湖水的濃縮減量過程，同時(shí)對(duì)水中的組分進(jìn)行回收利用。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種膜分離法濃縮含鹽水的處理裝置，包括：含鹽水原水箱，用于儲(chǔ)存含鹽水；電滲析裝置，與所述含鹽水原水箱連通，用于對(duì)所述含鹽水進(jìn)行電滲析處理；含鹽水泵，與所述含鹽水原水箱連通，用于將所述含鹽水原水箱中的含鹽水輸送至所述電滲析裝置中；NaCl產(chǎn)水箱，與所述電滲析裝置的濃水室連通，用于接收所述電滲析裝置中的NaCl產(chǎn)水；CaSO₄產(chǎn)水箱，與所述電滲析裝置的淡水室連通，用于接收所述電滲析裝置中的CaSO₄產(chǎn)水；蒸發(fā)結(jié)晶裝置，與所述NaCl產(chǎn)水箱連通，用于對(duì)NaCl產(chǎn)水進(jìn)行蒸發(fā)結(jié)晶；石膏旋流器，與所述CaSO₄產(chǎn)水箱連通，用于石膏初級(jí)脫水；真空皮帶脫水機(jī)，與所述石膏旋流器的底流出口連通，用于石膏進(jìn)一步脫水；所述電滲析裝置的陽離子交換膜采用單價(jià)選擇性陽離子交換膜。

優(yōu)選地，所述電滲析裝置采用頻繁倒極電滲析裝置，每隔15-20分鐘轉(zhuǎn)換直流電源正負(fù)電極極性，使離子流動(dòng)反向進(jìn)行。

優(yōu)選地，所述膜分離法濃縮含鹽水的處理裝置還包括：反滲透裝置，與所述NaCl產(chǎn)水箱連通，用于對(duì)所述NaCl產(chǎn)水進(jìn)行反滲透處理；高壓泵，分別與所述NaCl產(chǎn)水箱和反滲透裝置連通，用于將所述NaCl產(chǎn)水箱中的NaCl產(chǎn)水輸送至所述反滲透裝置中；NaCl濃縮水水箱，與所述反滲透裝置連通，用于接收所述反滲透裝置中的NaCl濃縮水。

優(yōu)選地，所述膜分離法濃縮含鹽水的處理裝置還包括：板式換熱器，設(shè)置在所述NaCl產(chǎn)水箱和NaCl濃縮水水箱之間，其進(jìn)水端與所述NaCl濃縮水水箱連通，其出水端與所述NaCl產(chǎn)水箱連通，用于對(duì)所述NaCl濃縮水進(jìn)行降溫并將降溫后的NaCl濃縮水輸送至所述NaCl產(chǎn)水箱中；循環(huán)泵，設(shè)置在所述板式換熱器和所述NaCl產(chǎn)水箱之間，用于將所述板式換熱器中降溫后的NaCl濃縮水回流至所述NaCl產(chǎn)水箱中。

優(yōu)選地，所述膜分離法濃縮含鹽水的處理裝置還包括：石灰加藥箱，所述石灰加藥箱的出口與所述CaSO₄產(chǎn)水箱連通，用于向所述CaSO₄產(chǎn)水箱投放石灰使石灰與CaSO₄產(chǎn)水箱中的多余SO₄^2-反應(yīng)，生成CaSO₄。

本發(fā)明還公開了一種膜分離法濃縮含鹽水的處理方法，包括步驟：

S10：先對(duì)含鹽水進(jìn)行預(yù)處理，降低含鹽水中的懸浮物，達(dá)到電滲析裝置進(jìn)水條件；

S20：對(duì)預(yù)處理后的含鹽水進(jìn)行電滲析處理得到NaCl產(chǎn)水及CaSO₄產(chǎn)水；

S30：對(duì)NaCl產(chǎn)水進(jìn)行蒸發(fā)結(jié)晶處理，得到高純度的NaCl結(jié)晶鹽；

S40：對(duì)CaSO₄產(chǎn)水進(jìn)行兩級(jí)脫水處理，得到含水率小于10％的石膏。

優(yōu)選地，在所述步驟S20中，通過單價(jià)選擇性陽離子交換膜對(duì)預(yù)處理后的含鹽水進(jìn)行電滲析處理。

優(yōu)選地，所述膜分離法濃縮含鹽水的處理方法還包括步驟：

S50：對(duì)所述NaCl產(chǎn)水進(jìn)行反滲透處理得到凈化水和NaCl濃縮水；

優(yōu)選地，所述膜分離法濃縮含鹽水的處理方法還包括步驟：

S60：對(duì)所述NaCl濃縮水進(jìn)行降溫處理；

S70：將降溫處理后的NaCl濃縮水與所述NaCl產(chǎn)水混合后再進(jìn)行反滲透處理，從而形成NaCl產(chǎn)水的內(nèi)循環(huán)反滲透。

優(yōu)選地，所述膜分離法濃縮含鹽水的處理方法還包括步驟：

S80：向所述CaSO₄產(chǎn)水中加入石灰，所述石灰與CaSO₄產(chǎn)水中的多余SO₄^2-反應(yīng)，提高CaSO₄產(chǎn)水濃度。

本發(fā)明的膜分離法濃縮含鹽水的處理裝置和方法可以實(shí)現(xiàn)以下任意一種有益效果。

1、本發(fā)明的膜分離法濃縮含鹽水的處理裝置通過使用單價(jià)選擇性陽離子交換膜的電滲析裝置處理含鹽水得到CaSO₄產(chǎn)水和NaCl產(chǎn)水，從而有效回收利用含鹽水中的鈣離子和鈉離子，通過后續(xù)的NaCl產(chǎn)水蒸發(fā)結(jié)晶、CaSO₄產(chǎn)水二次脫水等處理步驟可得到NaCl固體和石膏，處理裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、造價(jià)低，處理方法步驟少、易操作，實(shí)現(xiàn)了含鹽水的濃縮減量。

2、本發(fā)明通過采用頻繁倒極電滲析裝置，每隔15-20分鐘轉(zhuǎn)換直流電源正負(fù)電極極性，使離子流動(dòng)反向進(jìn)行，可自動(dòng)清洗電滲析裝置離子交換膜和電極表面形成的污垢，以確保離子交換膜效率的長(zhǎng)期穩(wěn)定性及裝置產(chǎn)水的水質(zhì)水量。

3、在通過電滲析裝置處理后得到的NaCl產(chǎn)水濃度較低時(shí)，先將NaCl產(chǎn)水先送入反滲透裝置濃縮減量后再進(jìn)入蒸發(fā)結(jié)晶系統(tǒng)，減少后續(xù)蒸發(fā)結(jié)晶單元的蒸發(fā)水量，降低蒸發(fā)結(jié)晶單元能耗和投資；并將反滲透后的NaCl濃縮水按照一定比例回流，形成內(nèi)循環(huán)反滲透單元，提高膜元件表面橫向流速來沖洗膜表面的沉積物，防止在反滲透過程中膜表面產(chǎn)生結(jié)垢現(xiàn)象。

4、在NaCl濃縮水內(nèi)循環(huán)反滲透單元中，先使NaCl濃縮水經(jīng)過換熱器冷卻降低水溫，避免NaCl濃縮水由于循環(huán)次數(shù)過多，經(jīng)過高壓泵擠壓受熱導(dǎo)致溫度上升過快而對(duì)設(shè)備造成損壞；冷卻水經(jīng)換熱器換熱后可回收濃縮水循環(huán)過程中產(chǎn)生的無用熱能，可用于蒸發(fā)結(jié)晶單元熱源的初級(jí)加熱過程，也可用于其它加熱工段，實(shí)現(xiàn)能源的梯級(jí)利用和循環(huán)利用。

5、在通過電滲析裝置處理后得到的CaSO₄產(chǎn)水濃度較低，而SO₄^2-離子濃度較高時(shí)，可在CaSO₄產(chǎn)水中加入石灰與SO₄^2-反應(yīng)，提高CaSO₄產(chǎn)水濃度，增加石膏的回收率。

附圖說明

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明：

圖1是本發(fā)明的膜分離法濃縮含鹽水的處理裝置的一種具體實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2、圖3、圖4是本發(fā)明的膜分離法濃縮含鹽水的處理裝置的另三種具體實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。

附圖標(biāo)號(hào)說明：

含鹽水原水箱1，含鹽水泵2，電滲析裝置3，NaCl產(chǎn)水箱4，CaSO₄產(chǎn)水箱5，蒸發(fā)結(jié)晶裝置6，NaCl結(jié)晶鹽7，石膏旋流器8，真空皮帶脫水機(jī)9，石膏10，高壓泵11，反滲透裝置12，NaCl濃縮水水箱13，換熱器14，循環(huán)泵15，石灰加藥箱16。

具體實(shí)施方式

為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

實(shí)施例一

本實(shí)施例公開了一種反滲透濃縮含鹽水的處理裝置，如圖1所示，本實(shí)施例中的反滲透濃縮含鹽水的處理裝置包括：含鹽水原水箱1，用于儲(chǔ)存含鹽水；電滲析裝置3，與含鹽水原水箱1連通，用于對(duì)含鹽水進(jìn)行電滲析處理；CaSO₄產(chǎn)水箱5，與電滲析裝置3連通，用于接收電滲析裝置3中的CaSO₄產(chǎn)水；NaCl產(chǎn)水箱4，與電滲析裝置3連通，用于接收電滲析裝置3中的NaCl產(chǎn)水；蒸發(fā)結(jié)晶裝置6，與NaCl產(chǎn)水箱4連通，用于對(duì)NaCl產(chǎn)水進(jìn)行蒸發(fā)結(jié)晶；石膏旋流器8，與CaSO₄產(chǎn)水箱5連通，用于石膏初級(jí)脫水；真空皮帶脫水機(jī)9，與石膏旋流器8底流出口連通，用于石膏進(jìn)一步脫水。

具體的，電滲析裝置3設(shè)有均相單價(jià)離子交換膜，均相單價(jià)離子交換膜用于處理含鹽水原水箱內(nèi)的含鹽水并形成NaCl產(chǎn)水及CaSO₄產(chǎn)水。

具體的，電滲析裝置3采用頻繁倒極電滲析裝置，每隔15-20分鐘轉(zhuǎn)換直流電源正負(fù)電極極性，使離子流動(dòng)反向進(jìn)行，自動(dòng)清洗電滲析裝置離子交換膜和電極表面形成的污垢，確保離子交換膜效率的長(zhǎng)期穩(wěn)定性及裝置產(chǎn)水的水質(zhì)水量。

另外，CaSO₄產(chǎn)水箱中的CaSO₄產(chǎn)水后續(xù)經(jīng)過石膏旋流器和真空皮帶脫水機(jī)的二次脫水處理得到石膏10，NaCl產(chǎn)水箱中的NaCl產(chǎn)水經(jīng)過蒸發(fā)結(jié)晶單元處理可以得到NaCl結(jié)晶鹽7，石膏10和NaCl結(jié)晶鹽7均可以進(jìn)行再次利用，從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)含鹽水組分的二次利用，節(jié)約了能源。

實(shí)施例二

如圖2所示，本實(shí)施例公開了反滲透濃縮含鹽水的處理裝置的另外一種具體實(shí)施例，其結(jié)構(gòu)與實(shí)施例一基本相同，不同之處在于，在本實(shí)施例中，增加了NaCl產(chǎn)水的反滲透濃縮單元，包括：反滲透裝置12，與NaCl產(chǎn)水箱4連通，用于對(duì)所述NaCl產(chǎn)水進(jìn)行反滲透處理；高壓泵11，分別與NaCl產(chǎn)水箱4和反滲透裝置連通12，用于將所述NaCl產(chǎn)水箱4中的NaCl產(chǎn)水輸送至所述反滲透裝置12中；NaCl濃縮水水箱13，與反滲透裝置12連通，用于接收反滲透裝置12中的NaCl濃縮水。

實(shí)施例三

如圖3所示，本實(shí)施例公開了反滲透濃縮含鹽水的處理裝置的另外一種具體實(shí)施例，其結(jié)構(gòu)與實(shí)施例二的基本相同，不同之處在于，在本實(shí)施例中，增加了NaCl濃縮水內(nèi)循環(huán)反滲透單元，包括換熱器14，換熱器14設(shè)置在NaCl濃縮水水箱13和NaCl產(chǎn)水箱4之間，且其進(jìn)水口與NaCl濃縮水水箱13連通，出水口與NaCl產(chǎn)水箱4連通，用于對(duì)NaCl濃縮水進(jìn)行降溫并將降溫后的NaCl濃縮水輸送至NaCl產(chǎn)水箱4中。在本實(shí)施例中，換熱器10通過冷卻水與NaCl濃縮水進(jìn)行熱量交換，從而實(shí)現(xiàn)NaCl濃縮水的降溫。

具體的，反滲透濃縮含鹽水的處理裝置還包括循環(huán)泵15，循環(huán)泵15設(shè)置在換熱器14和NaCl產(chǎn)水箱4之間，用于將換熱器14中降溫后的NaCl濃縮水送至NaCl產(chǎn)水箱4中。

本實(shí)施例中的反滲透濃縮含鹽水的處理裝置通過將NaCl濃縮水按照一定比例(按照實(shí)際需要確定)回流，在反滲透裝置中進(jìn)行循環(huán)濃縮，從而可以減少后續(xù)蒸發(fā)結(jié)晶單元蒸發(fā)水量，降低蒸發(fā)結(jié)晶單元能耗和投資，通過設(shè)置換熱器可以有效避免NaCl濃縮水由于循環(huán)次數(shù)過多，并且經(jīng)過高壓泵擠壓受熱導(dǎo)致溫度上升過快而對(duì)設(shè)備造成損壞；冷卻水經(jīng)換熱器換熱后可回收濃縮水循環(huán)過程中產(chǎn)生的無用熱能，可用于蒸發(fā)結(jié)晶單元熱源的初級(jí)加熱過程，也可用于其它加熱工段，實(shí)現(xiàn)能源的梯級(jí)利用和循環(huán)利用。

當(dāng)然了，在其他具體實(shí)施例中，本發(fā)明的電滲析裝置還可以采用其他種類的離子交換膜；反滲透裝置的種類型號(hào)均可以根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行選擇；含鹽水泵、高壓泵和循環(huán)泵均可以根據(jù)需要進(jìn)行選擇；降溫后的NaCl濃縮水可以在通過換熱器后直接輸入至反滲透裝置中；此外，NaCl濃縮水可以不通過換熱器直接輸入到NaCl產(chǎn)水箱或者反滲透裝置中，也就是說換熱器可以選擇性設(shè)置，換熱器的換熱方試也可以根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行調(diào)整，此處不再贅述。

實(shí)施例四

如圖4所示，本實(shí)施例公開了反滲透濃縮含鹽水的處理裝置的另外一種具體實(shí)施例，其結(jié)構(gòu)與實(shí)施例一基本相同，不同之處在于，在本實(shí)施例中，增加了CaSO₄產(chǎn)水的石灰加藥單元，包括：石灰加藥箱16，出口與CaSO₄產(chǎn)水箱5連通，用于向CaSO₄產(chǎn)水箱5中添加石灰，使石灰與CaSO₄產(chǎn)水箱5中的多余SO₄^2-反應(yīng)，生成CaSO₄。

實(shí)施例五

本發(fā)明還公開了一種反滲透濃縮含鹽水的處理方法，包括步驟：

S10：先對(duì)含鹽水進(jìn)行預(yù)處理，降低含鹽水中的懸浮物，達(dá)到電滲析裝置進(jìn)水條件；S20：對(duì)預(yù)處理后的含鹽水進(jìn)行電滲析處理得到NaCl產(chǎn)水及CaSO₄產(chǎn)水；S30：對(duì)NaCl產(chǎn)水進(jìn)行蒸發(fā)結(jié)晶處理，得到高純度的NaCl結(jié)晶鹽；S40：對(duì)CaSO₄產(chǎn)水進(jìn)行兩級(jí)脫水處理，得到含水率小于10％的石膏。

具體的，在所述步驟S20中，通過單價(jià)選擇性陽離子交換膜對(duì)預(yù)處理后的含鹽水進(jìn)行電滲析處理。

具體的，所述膜分離法濃縮含鹽水的處理方法還包括步驟：S50：對(duì)所述NaCl產(chǎn)水進(jìn)行反滲透處理得到凈化水和NaCl濃縮水；

具體的，所述膜分離法濃縮含鹽水的處理方法還包括步驟：S60：對(duì)所述NaCl濃縮水進(jìn)行降溫處理；S70：將降溫處理后的NaCl濃縮水與所述NaCl產(chǎn)水混合后再進(jìn)行反滲透處理，從而形成NaCl產(chǎn)水的內(nèi)循環(huán)反滲透。

具體的，所述膜分離法濃縮含鹽水的處理方法還包括步驟：S80：對(duì)所述CaSO₄產(chǎn)水中加入石灰，與CaSO₄產(chǎn)水箱中的多余SO₄^2-反應(yīng)，提高CaSO₄產(chǎn)水濃度。

當(dāng)然了，在其他具體實(shí)施例中，本發(fā)明的反滲透濃縮含鹽水的處理方法還可以采用其他形式的冷卻方式對(duì)NaCl濃縮水進(jìn)行降溫處理；降溫后的NaCl濃縮水可以不與NaCl產(chǎn)水混合，而是直接進(jìn)行蒸發(fā)濃縮處理；此外，本方法也適用于Li⁺,Mg²⁺-Cl^-,SO₄^2-等體系的一、二價(jià)金屬離子的分離方法。

以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。