生態(tài)環(huán)保產(chǎn)業(yè)作為支撐生態(tài)文明建設和高質量發(fā)展的關鍵力量，正面臨著轉型升級的迫切需求。環(huán)保新質生產(chǎn)力，正成為推動產(chǎn)業(yè)向前發(fā)展的核心力量。本欄目將聚焦生態(tài)環(huán)保產(chǎn)業(yè)的新技術、新裝備、新材料、新模式，深入宣傳推廣科技創(chuàng)新成果，及時發(fā)布環(huán)境技術進步獎項，全面介紹行業(yè)內的實用技術裝備和示范工程，引導行業(yè)持續(xù)創(chuàng)新，加快數(shù)字、智慧、科技的融合賦能，為經(jīng)濟社會全面綠色轉型貢獻力量。
 

　　生態(tài)環(huán)境保護實用裝備
 

　　2023-Z-7
 

　　申報單位
 

　　南京萬德斯環(huán)保科技股份有限公司
 

　　推薦單位
 

　　南京環(huán)境保護產(chǎn)業(yè)協(xié)會
 

　　一、技術簡介
 

　　適用范圍
 

　　本技術裝備適用于高含鹽、高有機物含量、高污染等工業(yè)廢水深度處理與資源化利用，包括石化、冶金、造紙、煤化工、紡織、制藥、垃圾焚燒發(fā)電等行業(yè)。可根據(jù)不同行業(yè)廢水的特點，針對性地制定最佳工藝流程及運行參數(shù)，實施應用本技術裝備。
 

　　技術原理
 

　　針對高含鹽礦井水具有礦化程度高、高含鹽量、高污染等特點，本技術裝備采用預處理(膜應用技術)+化學軟化+膜濃縮+結晶分鹽，利用膜因其對離子的選擇透過性，采用不同的功能膜為分離組件，采用物化沉淀、超/微濾及納濾等不同功能的膜組合技術，選擇性脫除鈣、鎂等易結垢離子，實現(xiàn)一、二價含鹽廢水分離分流，再通過低溫、多效蒸發(fā)結晶等技術，實現(xiàn)水資源的回用與廢鹽資源回收，同時降低能耗與成本。
 

　　工藝路線
 

　　高含鹽礦井水的處理流程主要包括預處理、多級膜濃縮和蒸發(fā)結晶。礦井水收集至調節(jié)池均質均量后，利用曝氣系統(tǒng)氧化廢水中的鐵錳等離子，通過過濾器/格柵、混凝沉淀等物理方法，過濾去除水中殘留懸浮物、膠體及鐵錳沉淀物。一級濃縮采用超濾+BW反滲透工藝，二級濃縮采用BW反滲透工藝，三級濃縮采用DTRO反滲透工藝，并且在各級膜濃縮過程添加不同的化學藥劑，利用藥劑軟化水中的鈣、鎂、硅等無機離子，形成特殊的化學沉淀物，通過管式微濾去除鈣、鎂沉淀物后利用離子交換系統(tǒng)，去除鋇離子及少量鈣、鎂離子，脫碳后等待蒸發(fā)結晶。多級膜高效濃縮產(chǎn)生的產(chǎn)品水混合后收集到產(chǎn)品水池回用。管式微濾的濃縮液、離子交換的再生廢液收集經(jīng)管式微濾、化學沉淀處理后，產(chǎn)生的泥渣壓濾處理，上清液返回至各級濃水預處理系統(tǒng)，循環(huán)處理利用。
 

　　經(jīng)過預處理與膜濃縮產(chǎn)生的濃鹽水進入由多個單效蒸發(fā)器組成的多效蒸發(fā)系統(tǒng)，在蒸發(fā)器循環(huán)泵中的加熱室和分離室進行循環(huán)濃縮，進一步濃縮濃鹽水，最終獲得飽和的結晶鹽，并通過離心機進行脫水，提高結晶鹽的純度。加設雜鹽干化系統(tǒng)，為系統(tǒng)內的雜質離子找一個出口，使系統(tǒng)內的雜質離子維持在一定水平，以保證結晶鹽的品質。
 

　　裝備性能參數(shù)及執(zhí)行標準
 

　　(1)調節(jié)凈化處理系統(tǒng)，出水濁度≤5NUT、鐵≤0.03mg/L、錳≤0.03mg/L、鋁≤0.01mg/L；(2)一級濃縮預處理超濾系統(tǒng)，出水濁度≤1NTU；SDI15≤3；(3)一級濃縮反滲透系統(tǒng)，產(chǎn)品水含鹽量≤200mg/L；(4))二級濃縮預處理TMF系統(tǒng)，產(chǎn)品水濁度≤3NTU、SDI15≤5、鈣≤15mg/L、鎂≤15mg/L、硅≤10mg/L；(5)二級濃縮反滲透系統(tǒng)，產(chǎn)品水含鹽量≤250mg/L；(6)三級濃縮預處理TMF系統(tǒng)，產(chǎn)品水濁度≤3NTU、SDI15≤5、鈣≤15mg/L、鎂≤15mg/L、硅≤10mg/L；(7)三級濃縮預處理離子交換系統(tǒng)，產(chǎn)品水濁度≤3NTU、SDI15≤5、鈣+鎂≤0.03mmol/L；(8)三級濃縮反滲透系統(tǒng)，產(chǎn)品水含鹽量≤3500mg/L；(9)蒸發(fā)結晶系統(tǒng)，工藝冷凝水含鹽量≤200mg/L，結晶鹽分為硫酸鈉及雜鹽。
 

　　本技術裝備嚴格按照《工業(yè)廢水處理與回用技術評價導則》(GB/T 32327-2015)。
 

　　應用效果
 

　　出水水質滿足《地表水環(huán)境質量標準》(GB3838-2002)表1III類水質(非湖、庫)和表2水質指標標準要求，且系統(tǒng)回收率≥96%；并且雜鹽率≤8%，雜鹽含水率≤5%，產(chǎn)生的硫酸鈉達到《工業(yè)無水硫酸鈉》(GB/T6009-2014)標準中Ⅱ類鹽一等品標準，氯化鈉的質量達到《工業(yè)鹽》(GB/T5462-2015)標準中精制工業(yè)鹽工業(yè)干鹽二級標準。
 

　　研發(fā)背景
 

　　我國作為世界上的工業(yè)大國，工業(yè)用水量和排污量增長幅度很大，特別是高濃、高鹽有機廢水總量近年來以每年以2%的速率逐年增加。全球“雙碳”目標下，綠色低碳轉型已然成為發(fā)展大趨勢，“十四五”時期我國生態(tài)文明建設進入以降碳為重點戰(zhàn)略方向，推動“減污降碳”協(xié)同增效的關鍵時期。國家綠色可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略提出到2025年基本建立綠色制造體系，2050年實現(xiàn)資源消耗“零增長”、生態(tài)占用“零赤字”和環(huán)境污染“零排放”。因此生化-物化聯(lián)用的高濃度有機廢水處理技術，將為廢水達標排放及資源化奠定堅實的基礎，推動相關行業(yè)綠色發(fā)展進程，具有重大的發(fā)展應用前景。
 

　　技術特點
 

　　(1)多軸旋轉膜過濾裝置采用了獨創(chuàng)的雙旋流清洗技術工藝，在運行過程中膜片處于運動狀態(tài)，減少了污染物的沉積與濃差極化效應，抗污染性更強。相比傳統(tǒng)膜處理裝備，通過研發(fā)的雙旋流自清洗工藝和動態(tài)膜旋轉過濾裝置，實現(xiàn)了高通量、低污染的膜處理過程，抗污染性更強，進水要求更低，操作壓力更小，使用壽命更長，工藝產(chǎn)水率達80%以上，濃縮液減少30%以上，處理成本降低20%，并延長了膜組件清洗周期(2-7倍)。
 

　　(2)“化學軟化+管式超濾膜”代替常規(guī)的“化學軟化+高效沉淀+超濾”工藝，0.1μm的過濾精度使得出水可直接進到反滲透系統(tǒng)，簡化工藝流程；500LMH的通量可大幅節(jié)省占地面積；5%的剩余污泥濃度可直接進到污泥脫水機，省略污泥濃縮過程；結晶理論值的藥劑利用率可大幅節(jié)省藥劑消耗，并減少剩余污泥產(chǎn)量；產(chǎn)水水質優(yōu)于傳統(tǒng)工藝，可穩(wěn)定保持 Ca2+<10ppm，Mg2+<10ppm，SiO2<20ppm；自動化程度高。
 

　　(3)采用多級膜高效濃縮組合工藝，開發(fā)出經(jīng)濟高效的膜濃縮技術及裝備，將膜濃縮回收率提高至65%——75%，濃縮后濃鹽水濃度達100000mg/L以上，解決濃液減量化的難題，并采用化學除硬，避免了結垢的問題。
 

　　(4)采用多效強制蒸發(fā)結晶技術，充分利用熱能，即通過蒸發(fā)過程中二次蒸汽的再次利用，減少生蒸汽的消耗，提高了蒸發(fā)系統(tǒng)的經(jīng)濟性，并解決了結晶鹽純度較低難以資源化利用的難題。
 

　　二、典型應用案例
 

　　案例名稱
 

　　鄂爾多斯營盤壕煤礦7.2萬t/d礦井水深度處理工程
 

　　案例簡介
 

　　營盤壕煤礦礦井水深度處理工程EPC總承包，處理規(guī)模為3000m3/h，工程承包范圍包括設計、采購、施工、安裝、調試、聯(lián)合試運行、竣工驗收。設計由煤科集團杭州環(huán)保研究院有限公司承擔，其他由南京萬德斯環(huán)保科技股份有限公司承擔，并提供專項運營服務，運營范圍包括按照設計處理要求對整個水處理工程進行托管運營，負責對整個系統(tǒng)的運行管理及運營過程中產(chǎn)生的污泥、分鹽、雜鹽等副產(chǎn)品的處置，運營時間為2020年5月至2023年5月，為期三年。
 

　　達到的標準或性能要求
 

　　膜濃縮過程的產(chǎn)物為淡水和濃鹽水，濃鹽水經(jīng)蒸發(fā)結晶后產(chǎn)物為物料冷凝水和結晶鹽。膜濃縮產(chǎn)生的淡水和蒸發(fā)結晶的冷凝水混合形成產(chǎn)品水。主要副產(chǎn)品完全達到相應標準要求：(1)雜鹽率≤8%，雜鹽含水率≤5%；(2)工業(yè)硫酸鈉達到《工業(yè)無水硫酸鈉》(GB/T6009-2014)標準中Ⅱ類鹽一等品標準；(3)氯化鈉的質量達到《工業(yè)鹽》(GB/T5462-2015)標準中精制工業(yè)鹽工業(yè)干鹽二級標準。
 

　　業(yè)主單位
 

　　鄂爾多斯市營盤壕煤炭有限公司
 

　　投運時間
 

　　2019年11月
 

　　工藝流程
 

　　(1)預處理與膜濃縮工藝流程
 

　　井下處理后的礦井水提升上來后先進入調節(jié)池，調節(jié)池內設曝氣系統(tǒng)，氧化水中鐵錳離子，出水進入V型濾池，過濾去除水中殘留懸浮物、膠體及鐵錳沉淀物，出水進入一級預處理系統(tǒng)，一級膜濃縮預處理采用自清洗過濾器和超濾工藝，進一步提高反滲透進水水質，減少污染堵塞，延長膜使用壽命，一級膜濃縮回收率70%；一級膜濃縮的濃水作為二級膜濃縮的進水，該濃水經(jīng)過藥劑軟化去除鈣、鎂、硅，通過管式微濾去除鈣、鎂、硅的沉淀物，進入二級膜濃縮的反滲透單元，進一步濃縮，回收率80%；二級膜濃縮的濃水濃縮后含鹽量40000mg/L左右，加藥進一步軟化去除鈣、鎂，通過管式微濾去除鈣、鎂沉淀物后進入離子交換系統(tǒng)，去除鋇離子及少量鈣、鎂離子，脫碳后進入三級膜濃縮，回收率55%，濃縮后濃鹽水濃度達100000mg/L以上，待蒸發(fā)結晶。三級膜濃縮產(chǎn)生的產(chǎn)品水混合后收集到產(chǎn)品水池，待回用。管式微濾的濃縮液、離子交換的再生廢液收集經(jīng)管式微濾、化學沉淀處理后，產(chǎn)生的泥渣壓濾處理，上清液返回至各級濃水預處理系統(tǒng)，循環(huán)處理利用，產(chǎn)生的固廢委托有相關資質的部門處理。濾池反沖洗水經(jīng)澄清處理后清水回至調節(jié)池，污泥水送至洗煤廠濃縮池處理。
 

　　(2)蒸發(fā)結晶工藝流程
 

　　濃鹽水經(jīng)上料泵經(jīng)二次汽冷凝水預熱后首先進入到三效蒸發(fā)器中，經(jīng)三效蒸發(fā)器循環(huán)泵在三效加熱室和分離室中循環(huán)濃縮，部分濃縮液由轉料泵排入二效分離室中，經(jīng)二效蒸發(fā)器循環(huán)泵在二效加熱室和分離室中循環(huán)，進水得到進一步濃縮，部分濃縮液由轉料泵排入一效結晶分離室中，經(jīng)一效蒸發(fā)器循環(huán)泵在一效加熱室和結晶器中循環(huán)，進水最終濃縮達到過飽和結晶出硫酸鈉，關鍵是控制蒸發(fā)終點濃度在硫酸鈉的結晶區(qū)。一效蒸發(fā)的部分濃縮液經(jīng)出料泵排入稠厚器，使一效結晶器固液處于平衡狀態(tài)。
 

　　運行情況
 

　　膜濃縮過程產(chǎn)生的淡水和濃鹽水，濃鹽水經(jīng)蒸發(fā)結晶后產(chǎn)物為物料冷凝水和結晶鹽，膜濃縮產(chǎn)生的淡水和蒸發(fā)結晶的冷凝水混合形成產(chǎn)品水，其中產(chǎn)品水一部分去生態(tài)蓄水池作為農(nóng)業(yè)、畜牧業(yè)灌溉，水產(chǎn)養(yǎng)殖用水，剩余部分并入鄂爾多斯工業(yè)供水管網(wǎng)，供給周邊工業(yè)園區(qū)作工業(yè)用水；濃鹽水作井下灌漿用水，也可作為養(yǎng)殖或水稻種植用水；硫酸鈉作為化工原料銷售供給周邊生產(chǎn)企業(yè)；產(chǎn)生的雜鹽和膜濃縮過程中加藥去除鈣鎂硅時產(chǎn)生的污泥最終回收利用或委托有處理資質的相關單位處置。最終實現(xiàn)了廢水零排放，避免二次污染環(huán)境。
 

　　技術應用產(chǎn)生的碳減排效果
 

　　該項目的實施減少含鹽礦井水外排對生態(tài)環(huán)境的破壞，工程實施后，硫酸鈉產(chǎn)量為4.9t/h，按照每天運行22h計算，每年可減少鹽排量約3.9萬t，避免礦井水外排對周圍環(huán)境造成污染。礦井水的處理利用改善了礦區(qū)環(huán)境衛(wèi)生，保護了礦區(qū)水資源環(huán)境，產(chǎn)品水量為2954.5t/h，按照每天運行22h計算，每天最多可為礦區(qū)及周邊企業(yè)、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供65000m3以上的可利用水源，減少了地下水的取水量，保護了地區(qū)地下水資源的自然平衡，解決地區(qū)用水量日益增加和水資源越來越短缺的矛盾。
 

　　三、技術申報單位聯(lián)系信息
 

　　單位名稱：南京萬德斯環(huán)保科技股份有限公司
 

　　單位地址：南京市江寧區(qū)干德路57號
 

　　聯(lián)系人：沈妍
 

　　原標題：環(huán)保新質生產(chǎn)力 | 高含鹽礦井水深度處理與分鹽資源化裝備