[发明专利]超高回收率废水处理工艺及其浓水高温反渗透处理设备

说明书

技术领域

本发明涉及工业废水的深度回收处理技术，具体地指一种超高回收率废水处理工艺及其浓水高温反渗透处理设备。

背景技术

在工业含盐废水的回收处理工艺中，反渗透作为当今世界最先进最有效的脱盐方式已被广泛运用于电力、冶金、石化、电子等各个行业，但利用其浓缩过程提取净水涉及到的回收水平不高已成为行业内外普遍关注的问题。例如某苦咸水(地表河水、地表湖泊水、地下水、厂内循环水、处理排放的中水等)在经过一系列预处理(包括混合、反应、沉淀、多级过滤、软化、吸附、脱碳、加药调节等)以后进入清水反渗透处理装置，其回收率大多在75％左右，即每小时反渗透进水100吨，得到的产品淡水约为75吨，还有盐分集中的浓缩水25吨被视为废水排放掉了。这种浓缩水的大量排放使得系统运行费用居高不下，也被视为是一种高能耗。

随着工业的发展和人民生活水平的提高，水资源的匮乏和污染已成为人类迫切需要解决的两大问题，其中对工业废水的回收处理显得越来越重要，75％左右的低回收率已经不能满足行业内外对清水反渗透作为初级脱盐装置的要求。这种对高回收率的期望在我国北方缺水地区、中水回用领域、废水零排放ZLD系统、以及果汁、医药等特殊溶质的浓缩领域尤为突出，如何提高反渗透的回收率一直是广大水处理科研人员重点关注的问题。

为了解决上述问题，科研人员设计采用了原水反渗透RO和浓水反渗透CRO的两段式工艺来浓缩废水中的盐份等污染物，或者采用由两者合并而成的多段浓水反渗透MCRO工艺来分离废水中的污染物，但受自身反渗透膜元件结构等的限制，其工业废水回收率的提高程度不大，大多数在85％左右。由于所分离出的浓缩水含盐量已很高，如果重复使用浓水反渗透CRO处理工艺，则会超出其反渗透膜元件的压力等级要求(最高83Bar)而产生安全问题，且运行中会产生难溶盐污染现象，故仍然有大量携带能量的浓缩水被白白排放掉了。

随着研究的深入，近年来科研人员推出了废水回收率更高的高效反渗透HERO工艺，并且在极少数工业介质粘度很高的状况下采用到了高温反渗透HTRO工艺。

高效反渗透HERO工艺通过对废水预处理流程的改善，可将废水回收率提高到接近90％的程度。但由于其反渗透膜加压力使得水分子逆渗透的机理存在多重性和不定性，自设计问世以来就一直没能得到很好的使用，特别是在电厂脱硫废水和化工废水的处理中很不稳定，表现在反渗透装置出力下降快、化学清洗频繁、膜元件污染堵塞严重等方面。频繁的化学清洗不仅会造成设备维护成本和人力成本的不断攀升，而且还对其工艺系统运行的稳定性和安全性构成隐患。

高温反渗透HTRO工艺具有抗污染性高、操作压力低、耐受温度高、运行pH值范围广、有机物和难溶盐分离度高等特点，可以处理含盐量极高(总溶解固体30000-80000ppm)的高浓盐水，但由于其需要使用价格昂贵的高温反渗透膜元件，而且与其配套的泵、管道、容器的压力等级及其耐腐蚀等级要求均高，所以设备的制造费用很高，同时也由于它在高温运行下的反渗透脱盐率相对低(只有95％)，使其产水水质相对较差，这些使得它以往仅限于介质粘度高的极少数小型反渗透浓缩场合，在废水回收处理上一直没能得到利用。在实施废水零排放时，浓水反渗透CRO和高效反渗透HERO的净化水回收率最高只能达到90％左右，故需要蒸发结晶的浓水量仍然很大。

发明内容

本发明的目的就是要设计一种不仅能够大幅提高废水回收率、而且能够有效降低投资和运行成本、同时确保系统运行稳定和安全的超高回收率废水处理工艺及其浓水高温反渗透处理设备。

为实现上述目的，本发明所提供的超高回收率废水处理工艺，是对经过预处理达到反渗透运行要求的废水进行连续分离处理的过程，该工艺包括如下步骤：

1)第一次反渗透：对总溶解固体浓度为TDS≤10000ppm的废水进行原水反渗透RO处理，分离出第一次浓水，控制第一次浓水的总溶解固体浓度在10000ppm＜TDS≤30000ppm，第一次浓水的重量占废水总重量的20～30％。

2)第二次反渗透：对所分离出的第一次浓水进行浓水反渗透CRO处理，分离出第二次浓水，控制第二次浓水的总溶解固体浓度在30000ppm＜TDS≤80000ppm，第二次浓水的重量缩减到废水总重量的10～15％。

3)第三次反渗透：对所分离出的第二次浓水进行高温反渗透HTRO处理，分离出第三次浓水，第三次浓水的重量缩减到废水总重量的2～5％，从而获得占废水总重量95～98％的净水。

进一步地，该工艺还包括如下处理步骤：