申請日2013.11.28

　　公開(公告)日2014.03.26

　　IPC分類號C02F1/44; C02F9/02

　　摘要

　　本發明公開了屬于水處理及資源循環利用技術領域的一種高回收率的含鹽廢水膜組合分離工藝及應用。首先使用纖維過濾器處理含鹽廢水;再經超濾膜處理，出水進入超濾水箱;超濾水箱的水再經反滲透膜處理，得到反滲透清水與反滲透濃水，清水回收利用，濃水經納濾膜處理進一步濃縮;納濾后得到納濾清水與納濾濃水，納濾清水進入超濾水箱，納濾濃水經收集后應用于建材或洗煤工業。本發明的分離工藝還可以包括物理沖洗和化學清洗單元，為了適應不同的處理出水水質要求還在一級反滲透產水后選配了二級反滲透膜組件。二級反滲透進水為一級反滲透產水，二級反滲透濃水則返回超濾水箱，在提高了脫鹽率的同時保證了較高的總回收率。

　　權利要求書

　　1.一種高回收率的含鹽廢水膜組合分離工藝，其特征在于，該組合分離工 藝包括纖維過濾前處理單元、超濾預處理單元、反滲透處理單元及納濾回收反 滲透濃水單元;首先使用纖維過濾器處理含鹽廢水;再經超濾膜處理，出水進 入超濾水箱;超濾水箱的水再經反滲透膜處理，得到反滲透清水與反滲透濃水， 反滲透清水回收利用，反滲透濃水經納濾膜處理進一步濃縮;納濾后得到納濾 清水與納濾濃水，納濾清水進入超濾水箱，納濾濃水進入濃水收集池。

　　2.根據權利要求1所述的高回收率的含鹽廢水膜組合分離工藝，其特征在 于，所述組合分離工藝還包括物理沖洗和化學清洗單元;

　　所述物理沖洗是指在含鹽廢水膜組合分離過程中，用原水水箱中的水反沖 洗纖維過濾器，用超濾水箱中的水反沖洗超濾膜;

　　所述化學清洗是指當反滲透進水和濃水壓差或納濾進水和濃水壓差超過正 常值的1.5倍，或反滲透與納濾產水量減小至正常值的1/3時，使用化學水清洗 反滲透膜和納濾膜。

　　3.根據權利要求2所述的高回收率的含鹽廢水膜組合分離工藝，其特征在 于，在含鹽廢水膜組合分離過程中，超濾每進行10-30min，物理沖洗10-30s。

　　4.根據權利要求2所述的高回收率的含鹽廢水膜組合分離工藝，其特征在 于，所述原水水箱中的水為含鹽廢水。

　　5.根據權利要求1所述的高回收率的含鹽廢水膜組合分離工藝，其特征在 于，所述反滲透清水又經二級反滲透膜處理進一步濃縮，得到二級反滲透清水 與二級反滲透濃水;二級反滲透清水回收利用，二級反滲透濃水返回超濾水箱。

　　6.根據權利要求1至5任一項所述的高回收率的含鹽廢水膜組合分離工藝， 其特征在于，所述含鹽廢水的pH在6-9之間，鹽含量在10000mg/L以下。

　　7.根據權利要求1至5任一項所述的高回收率的含鹽廢水膜組合分離工藝， 其特征在于，所述纖維過濾器為無約束纖維束過濾器，過濾后出水的濁度達到 1NTU以下。

　　8.根據權利要求1至5任一項所述的高回收率的含鹽廢水膜組合分離工藝， 其特征在于，所述超濾膜為中空纖維內壓式超濾膜，超濾膜的材料為改性PVDF， 纖維內徑為1.0mm，膜表面孔徑為0.01μm。

　　9.根據權利要求1至5任一項所述的高回收率的含鹽廢水膜組合分離工藝， 其特征在于，所述反滲透膜為卷式膜，反滲透膜材料為芳香族聚酰胺，膜表面 孔徑為0.5nm。

　　10.根據權利要求1至5任一項所述的高回收率的含鹽廢水膜組合分離工藝， 其特征在于，所述納濾膜為卷式膜，納濾膜材料為芳香族聚酰胺，膜表面孔徑 為1.0nm。

　　說明書

　　一種高回收率的含鹽廢水膜組合分離工藝及應用

　　技術領域

　　本發明屬于水處理及資源循環利用技術領域，特別涉及一種基于膜組合工 藝的含鹽廢水的處理與回收利用的方法及應用，特別適用于地下苦咸水、電廠 循環冷卻排污水以及化工含鹽廢水的處理。

　　背景技術

　　我國屬于淡水資源缺乏國家，人均淡水擁有量僅為世界平均水平的1/4，西 北地區缺水狀況則更為嚴重，人均淡水擁有量僅為全國人均水平的1/3，世界的 1/12。與此同時，西北地區鹽堿性地質條件和以煤炭開采及利用、氯堿等化工為 主的產業結構使得每年向環境中排放大量的含鹽廢水。因此，提供一種高效經 濟的含鹽廢水處理工藝和技術，加強水資源的循環利用具有較大的環境效應和 經濟價值。

　　目前，對含鹽廢水的處理方法很多，如電滲析法、膜分離法、蒸發法、生 物法、焚燒法等。其中電滲析法、蒸發法和焚燒法需要耗費大量的電能或熱能， 而生物法則存在對水質要求高，細菌培養周期長和脫鹽率低等問題。膜分離作 為一種有效篩分水中污染物的方法，在含鹽廢水的處理方面具有較大的開發應 用前景。

　　膜分離根據膜的過濾精度通常分為微濾、超濾、納濾及反滲透，其中以超 濾+反滲透為核心的“雙膜”系統在含鹽廢水處理中應用最為普遍。“雙膜”系 統通過超濾去除水中大部分懸浮顆粒和膠體離子，鹽離子則在通過反滲透膜時 被阻隔濃縮。由于超濾膜的過濾精度較高，大部分污染物在超濾過程中容易引 起膜的阻塞和污染。此外，由于反滲透膜對含鹽廢水的濃縮倍數限制，處理過 程中產生大量的含鹽濃水，造成淡水回收率低等問題。

　　趙鵬等(CN101734820A)采用在膜處理前增加混凝沉淀的方法對廢水進行 前處理，以去除水中的大部分懸浮顆粒，減輕膜處理的負擔和損傷，但是混凝 效果的好壞受到水質狀況和混凝劑種類和投量的嚴重制約，殘留的混凝劑形成 的膠狀沉淀更能加重膜的污染，因此，增加混凝前處理以減輕膜污染受到諸多 質疑。雍瑞生等(CN101219836A)采用經過脫酸脫脂處理的核桃殼作為濾料， 對含鹽量高的含油廢水進行前處理，以去除大部分油類及懸浮物，但存在原料 來源有限，處理工藝復雜，過濾精度低，反沖洗耗水量大等問題。

　　對于反滲透濃水目前多采用多效蒸發的方法進行處理，但存在能耗大等問 題。采用二級反滲透對一級反滲透濃水進行再過濾，以減少濃水排放量，但由 于一級反滲透濃水含鹽量高，使得二級反滲透需要較大的工作壓力，膜管、水 管的承壓能力都將提高，從而大大增加水處理成本。此外，反滲透濃水再回流 至前段超濾或納濾雖然可以提高回收率，增大膜表面沖洗流速，減少污堵，但 回流率需控制在一定值，且這種不加處理的濃水直接回流，會使反滲透和其前 段納濾進水鹽濃度嚴重升高，增加膜的負擔，影響膜的壽命，降低了廢水處理 效率，加大了整個處理工藝的成本。

　　因此，穩定、高效、經濟是膜分離技術的重要研究內容，對膜處理工藝進 行合理的設計和巧妙組合將為含鹽廢水處理提供一條經濟有效的處理途徑。

　　發明內容

　　本發明的目的在于提供一種高回收率的含鹽廢水膜組合分離工藝及應用技 術。通過對膜處理工藝進行合理的設計和巧妙組合，形成高效節能的含鹽廢水 處理工藝與技術，確保水處理系統良好的分離效果和運行穩定性，增加含鹽廢 水回收率，并降低水處理的成本。

　　本發明的具體技術方案如下：

　　一種高回收率的含鹽廢水膜組合分離工藝，該組合分離工藝包括纖維過濾 前處理單元、超濾預處理單元、反滲透處理單元及納濾回收反滲透濃水單元; 首先使用纖維過濾器處理含鹽廢水;再經超濾膜處理，出水進入超濾水箱;超 濾水箱的水再經反滲透膜處理，得到反滲透清水與反滲透濃水，反滲透清水回 收利用，反滲透濃水經納濾膜處理進一步濃縮;納濾后得到納濾清水與納濾濃 水，納濾清水進入超濾水箱，納濾濃水進入濃水收集池。濃水經收集后可應用 于建材或洗煤工業。

　　一種優選的高回收率的含鹽廢水膜組合分離工藝，上述組合分離工藝還包 括物理沖洗和化學清洗單元;所述物理沖洗是指在含鹽廢水膜組合分離過程中， 用原水水箱中的水反沖洗纖維過濾器，超濾水箱中的水反沖洗超濾膜;所述化 學清洗是指當反滲透或納濾進水和濃水壓差超過正常值的1.5倍，或產水量減小 至正常值的1/3時，使用化學水清洗反滲透膜和納濾膜。

　　上述原水水箱中的水為含鹽廢水。

　　上述在含鹽廢水膜組合分離過程中，超濾每進行10-30min，物理沖洗10-30s; 物理沖洗可以通過繼電器設置運行與清洗時間后在水處理過程中自動進行。

　　上述化學水為鹽酸、氫氧化鈉或檸檬酸水溶液等。

　　另一種優選的高回收率的含鹽廢水膜組合分離工藝，上述反滲透清水又經 二級反滲透膜處理進一步濃縮，得到二級反滲透清水與二級反滲透濃水;二級 反滲透清水回收利用，二級反滲透濃水返回超濾水箱。

　　上述含鹽廢水是指pH在6-9，水溫4-40℃，鹽含量在10000mg/L以下的廢 水。本發明特別適用于西北地區地下苦咸水、電廠循環冷卻排污水以及化工含 鹽廢水的處理與回用。

　　上述纖維過濾器為無約束纖維束過濾器，過濾后出水的濁度達到1NTU以 下。

　　上述超濾膜為中空纖維內壓式超濾膜，超濾膜的材料為改性PVDF，纖維內 徑為1.0mm，膜表面孔徑為0.01μm。

　　上述反滲透膜為卷式膜，反滲透膜材料為芳香族聚酰胺，膜表面孔徑為0.5 nm。

　　上述納濾膜為卷式膜，納濾膜材料為芳香族聚酰胺，膜表面孔徑為1.0nm。

　　本發明的有益效果如下：

　　(1)本發明采用無約束纖維束過濾器為廢水前處理單元，對高濁度原水去濁 率高，操作簡單，沖洗方便，并且不存在水處理藥劑殘留引起的二次污染等問 題。良好的前處理過程更好地保護了后續超濾和反滲透膜，增強了系統的運行 穩定性和膜的使用壽命。

　　(2)本發明在反滲透處理單元后增加納濾單元，對反滲透濃水進行進一步的 濃縮，納濾清水返回超濾水箱，提高了系統總的回收率，濃水則經收集后應用 于建材或洗煤工業，達到廢水的零排放。納濾處理相比二級反滲透能夠在較低 壓力下運行，設備投資和運行成本均較二級反滲透低。

　　(3)為了適應不同的處理出水水質要求，本發明還在一級反滲透產水后選配 了二級反滲透膜組件。二級反滲透進水為一級反滲透產水，二級反滲透濃水則 返回超濾水箱，在提高了脫鹽率的同時保證了一定的總回收率。

　　總之，本發明通過對膜處理工藝進行合理的設計和巧妙組合，形成高效節 能的含鹽廢水處理工藝與技術，確保水處理系統良好的系統回收率和運行穩定 性，增加含鹽廢水的回收率并降低水處理成本。本發明工藝流程簡單，結構緊 湊，適用范圍廣，操作簡便、易于控制、確保了系統的運行穩定性和分離效果， 大大降低了處理的設備投資和運行成本，具有高效節能環保等技術優勢，有很 大的開發應用前景。