申請日2015.07.13
公開(公告)日2015.10.28
IPC分類號C02F9/10; C01D5/16; C01D3/14
摘要
一種工業(yè)污水處理系統(tǒng)及污水處理方法，它包括一匯集污水的調(diào)節(jié)池，其后相接著主要由V型濾池構成的預處理系統(tǒng)，該預處理系統(tǒng)之后相接著一級“超濾+反滲透”系統(tǒng)，其特征在于所述一級“超濾+反滲透”系統(tǒng)中的反滲透單元之后，一路反滲透濃水進入與之相連的至少一級頻繁倒極電滲析系統(tǒng)并進行濃縮，另一路淡水連接回用水池或與回用水池的回用淡水出口管相通;所述頻繁倒極電滲析系統(tǒng)之后的濃水出口接于一可對一價和二價鹽進行分離的一二價分離電滲析系統(tǒng)，該一二價分離電滲析系統(tǒng)后面相連有一對一價鹽進行濃縮回收并得到結晶氯化鈉的MVR蒸發(fā)裝置，而所述一二價分離電滲析系統(tǒng)后面的淡水出口連接有至少另一級頻繁倒極電滲析系統(tǒng)，經(jīng)過該頻繁倒極電滲析系統(tǒng)之后的淡水出口連接回用水池，濃水出口相接有另一能夠得到硫酸鈉結晶鹽的MVR蒸發(fā)裝置。
權利要求書
1.一種工業(yè)污水處理系統(tǒng)，它包括一匯集污水的調(diào)節(jié)池，其后相接著主要由V型濾池構成的預處理系統(tǒng)，該預處理系統(tǒng)之后相接著一級“超濾+反滲透”系統(tǒng)，其特征在于所述一級“超濾+反滲透”系統(tǒng)中的反滲透單元之后，一路反滲透濃水進入與之相連的至少一級頻繁倒極電滲析系統(tǒng)并進行濃縮，另一路淡水連接回用水池或與回用水池的回用淡水出口管相通;
所述頻繁倒極電滲析系統(tǒng)之后的濃水出口接于一可對一價和二價鹽進行分離的一二價分離電滲析系統(tǒng)，該一二價分離電滲析系統(tǒng)后面相連有一對一價鹽進行濃縮回收并得到結晶氯化鈉的MVR蒸發(fā)裝置，而所述一二價分離電滲析系統(tǒng)后面的淡水出口連接有至少另一級頻繁倒極電滲析系統(tǒng)，經(jīng)過該頻繁倒極電滲析系統(tǒng)之后的淡水出口連接回用水池，濃水出口相接有另一能夠得到硫酸鈉結晶鹽的MVR蒸發(fā)裝置。
2.根據(jù)權利要求1所述的工業(yè)污水處理系統(tǒng)，其特征在于所述的一路反滲透濃水進入與之相連的、依次相接的二級頻繁倒極電滲析系統(tǒng)并進行濃縮，其中前一級頻繁倒極電滲析系統(tǒng)之后的濃水出口接于所述的一二價分離電滲析系統(tǒng)，淡水出口連接于后一級頻繁倒極電滲析系統(tǒng)，并由后一級頻繁倒極電滲析系統(tǒng)的淡水出口連接回用水池或與回用水池的回用淡水出口管相通，濃水出口相接于所述夠得到硫酸鈉結晶鹽的MVR蒸發(fā)裝置。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的工業(yè)污水處理系統(tǒng)，其特征在于所述的一二價分離電滲析系統(tǒng)后面的淡水出口連接有依次相接的另二級頻繁倒極電滲析系統(tǒng)，其中前一級頻繁倒極電滲析系統(tǒng)的淡水出口相接于后一級頻繁倒極電滲析系統(tǒng)，并且后一級頻繁倒極電滲析系統(tǒng)的淡水出口連接回用水池或與回用水池的回用淡水出口管相通;而所述二級依次相接的頻繁倒極電滲析系統(tǒng)后面的濃水出口分別相接于所述夠得到硫酸鈉結晶鹽的MVR蒸發(fā)裝置。
4.根據(jù)權利要求3所述的工業(yè)污水處理系統(tǒng)，其特征在于所述的頻繁倒極電滲析系統(tǒng)主要由一電滲析器構成，該電滲析器主要由陰、陽離子交換膜、隔板與電極組成，所述隔板構成的隔室為液流經(jīng)過的通道，且淡水經(jīng)過的隔室為脫鹽室，濃水經(jīng)過的隔室為濃縮室;
所述的一二價分離電滲析系統(tǒng)主要是在現(xiàn)有電滲析器的基礎上，選用一可達到一價二價離子分離的一價離子交換膜，并在一價離子交換膜的陰膜表面上附有一層極薄陽離子荷電層，陽膜表面上附有一層極薄的高度交聯(lián)膜;
所述的MVR蒸發(fā)裝置主要由進料泵、串聯(lián)的至少二級預熱器、加熱器、汽液分離器依次連接組成，其后物料經(jīng)出料泵送入的離心機進行固液分離，在所述加熱器至分離器排出的二次蒸汽被送入離心蒸汽壓縮機壓縮后，壓力蒸汽再送入加熱器加熱物料，在加熱物料的過程中，產(chǎn)生的蒸汽冷凝水有冷凝水泵排出。
5.一種利用權利要求1或2或3或4所述工業(yè)污水處理系統(tǒng)的污水處理方法，其特征在于所述的污水處理方法包括如下步驟：
a)預處理，各股污水首先進入調(diào)節(jié)池，均質(zhì)均量后提升進入V型濾池，經(jīng)砂濾去除污水中的懸浮物和膠體狀物質(zhì);
b)砂濾出水進入“超濾+反滲透”系統(tǒng)，超濾單元主要的作用是分離懸浮物大分子膠體、黏泥、微生物、有機物等能夠?qū)Ψ礉B透膜造成污堵的雜質(zhì)，反滲透裝置進行脫鹽處理;
c)反滲透濃鹽水進入“頻繁倒極電滲析系統(tǒng)(EDR)+一二價分離電滲析系統(tǒng)(ED)+頻繁倒極電滲析系統(tǒng)(EDR)+ MVR蒸發(fā)裝置”構成的組合處理單元，其中：
反滲透濃鹽水先進EDR單元進行濃縮和淡化處理，濃縮液濃度達到6%左右，淡水直接脫至500mg/L以下與反滲透產(chǎn)水混合達到回用標準回用;然后進入一二價分離電滲析單元對EDR濃水進行氯化鈉和硫酸鈉分離，從EDR濃水中分離出純度很高的氯化鈉，通過MVR蒸發(fā)結晶成品作為氯化鈉工業(yè)鹽，實現(xiàn)固廢減量化處理;淡水進后續(xù)頻繁倒極電滲析系統(tǒng)(EDR)處理;
一二價分離電滲析系統(tǒng)(ED)后的淡水再進EDR單元進行濃縮，濃度達到10%以上，淡水直接脫至500mg/L以下與反滲透產(chǎn)水混合達到回用標準回用;
d)最終濃鹽水有兩股，一股為氯化鈉溶液，氯化鈉含量在19%左右，水量17T/H，另外股為氯化鈉、硫酸酸鈉和部分COD混合溶液，含鹽量約10%左右，水量5T/H;
氯化鈉溶液直接設置一套處理量為20 T/H 的MVT蒸發(fā)裝置，濃縮結晶氯化鈉作為工業(yè)鹽;兩外的混合液根據(jù)當?shù)貧庀髼l件和節(jié)約運行成本的原則，在夏季高溫蒸發(fā)量大的時段，濃鹽水排入蒸發(fā)塘進行自然干化;在冬季冰凍期和蒸發(fā)量小的時段，濃鹽水進入另外一套處理量為5 T/H 的MVT蒸發(fā)裝置。
6.根據(jù)權利要求5所述的污水處理方法，其特征在于所述的污水處理方法中：
超濾前設置自清洗過濾器，防止管道和設備結垢，并對后續(xù)膜處理起保護作用;
反滲透濃鹽水先進入濃水處理單元，再進行電除垢器，保證后續(xù)濃縮過程系統(tǒng)不結垢;
所述V型濾池、過濾器以及超濾單元需要進行反洗，有部分產(chǎn)水作為反洗水，且反洗水需要收集后再處理;其中超濾反洗水來自自身產(chǎn)水池，反洗水收集后進入中水回用單元緩沖水池;
將中水回用總進水1200m3/h(TDS=4000ppm)，產(chǎn)生可回用的中水1000m3/h(TDS=500 ppm)，剩余的200 m3/h回流回污水處理系統(tǒng);固體鹽分進行分鹽，其中氯化鈉固體3.2T/H，氯化鈉與硫酸鈉混合固體0.48T/H;分鹽率為87%。
說明書
一種工業(yè)污水處理系統(tǒng)及污水處理方法
技術領域
本發(fā)明涉及的是一種可實現(xiàn)零排放的工業(yè)污水處理系統(tǒng)及污水處理方法，屬于環(huán)保水處理技術領域。
背景技術
污水“零排放”是指工業(yè)水經(jīng)過重復使用后，將這部分含鹽量和污染物高濃縮成污水全部(99%以上)回收再利用，無任何廢液排出工廠。水中的鹽類和污染物經(jīng)過濃縮結晶以固體形式排出廠送垃圾處理廠填埋或?qū)⑵浠厥兆鳛橛杏玫幕ぴ稀?/P>
目前采用的零排放污水處理技術主要包括：預處理+超濾+反滲透+多效蒸發(fā)，見圖1所示，具體的內(nèi)容是：
經(jīng)過生化處理后的各股進水首先進入回用水裝置調(diào)節(jié)池1，均質(zhì)均量后提升進入預處理系統(tǒng)，即V型濾池2中，經(jīng)砂濾去除污水中的懸浮物和膠體狀物質(zhì)，V型濾池中濾料采用專用濾料，具有去除鈷錳離子的功能;砂濾出水進入一級“超濾+反滲透”系統(tǒng)3，超濾單元11主要的作用是分離懸浮物大分子膠體、黏泥、微生物、有機物等能夠?qū)Ψ礉B透膜造成污堵的雜質(zhì)，反滲透單元12進行脫鹽處理，保證水質(zhì)達到回用要求;
超濾前設置軟化設備和自清洗過濾器4，防止管道和設備結構，并對后續(xù)膜處理起保護作用。
經(jīng)過反滲透單元12之后的反滲透濃水進入后面設置的RO濃水池5，而回用水送入回用水池6。
將一級反滲透濃水匯集到RO濃水池5后，將池中的反滲透濃水送入后面相連的生化處理單元7，去除水質(zhì)中被濃縮的COD、氨氮等物質(zhì)，為后續(xù)膜處理單元提供保證;生化后出水再次進入二級“超濾+反滲透”系統(tǒng)8，其中的超濾單元13主要的作用是分離懸浮物大分子膠體、黏泥、微生物、有機物等能夠?qū)Ψ礉B透膜造成污堵的雜質(zhì)，反滲透單元14進行脫鹽處理，保證水質(zhì)達到回用要求。超濾前同樣可以設置電除垢器和自清洗過濾器，防止管道和設備結構，并對后續(xù)膜處理起保護作用。
經(jīng)過二級“超濾+反滲透”系統(tǒng)8之后的反滲透濃水進入后續(xù)兩段OCRO，即開放式反滲透處理單元9進一步濃縮脫鹽;回用水同樣送入回用水池6。
最終濃鹽水含鹽量約10%，根據(jù)當?shù)貧庀髼l件和節(jié)約運行成本的原則，在夏季高溫蒸發(fā)量大的時段，濃鹽水排入蒸發(fā)塘進行自然干化;在冬季冰凍期和蒸發(fā)量小的時段，濃鹽水進入多效蒸發(fā)10結晶裝置進行處理。
超濾反洗水來自自身產(chǎn)水池，反洗水收集后進入前端污水生化處理單元。中水濃水生化處理單元污泥排入污水處理污泥濃縮池進行處理。
由于回用水處理裝置V型濾池、過濾器、超濾等單元需要進行反洗，有部分產(chǎn)水做為反洗水，反洗水需要收集后再處理，因此回用水裝置根據(jù)內(nèi)部反洗水量設置反洗水池。
上述現(xiàn)有零排放污水處理技術的優(yōu)點有：
1)采用超濾做為反滲透的預處理,出水水質(zhì)高,水質(zhì)穩(wěn)定,且基本不受源水變化的影響;能有效去除水中的顆粒、懸浮物、膠體、細菌、病毒,是一種可靠的水處理技術;做為反滲透的預處理,比常規(guī)預處理可大大降低反滲透進水的SDI值,延長反滲透裝置的使用壽命。
2)采用反滲透膜做為水的脫鹽處理只是對水中的鹽類進行了一定程度的濃縮,一級回收率大于75%,二級回收率大于90%,二級的濃鹽水做為一級的進水循環(huán)利用,一級濃鹽水直接去蒸發(fā)設備。整個系統(tǒng)99%水進行回用，沒有外排。避免了酸、堿、鹽的腐蝕及酸、堿廢液的外排,減少了對環(huán)境的污染。經(jīng)一級處理的水可做循環(huán)水的補水,二級的產(chǎn)水水質(zhì)穩(wěn)定, 完全滿足鍋爐、冷軋酸洗、漂洗等系統(tǒng)用水的水質(zhì)要求,且具有節(jié)能、環(huán)保等特點。
但上述現(xiàn)有零排放污水處理技術也存在著較為明顯的技術缺陷，主要有：
以上所述零排放污水處理中的所謂“零排放”并不是真正意義上的零排放，它無法實現(xiàn)污水中各種物質(zhì)的有效分離和利用;只是將污水進行了回用，而回用的水中離子、固形物在上述工藝過程中轉(zhuǎn)化為結晶固體，需作為危險固廢進行安全填埋處理， 要求配套建設高投資的危險固廢填埋場;此外，還需配套建設大容積的污水暫存池，污水暫存池的容量一般需要幾十萬甚至近百萬立方米，投資上億元;而且結晶固體處理不當可能產(chǎn)生的次生環(huán)境污染以及污水暫存池環(huán)境風險隱患;這部分廢渣需作為危險廢物進行安全填埋;另外結晶固體中含有高濃的金屬離子和有機物，一旦處理不當，被掩埋的固體物質(zhì)一旦溶解之后其所含的有毒重金屬離子就會污染我們的地下水系統(tǒng)， 所以這種技術只是在經(jīng)濟層次的“零排放”技術。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術存在的不足，而提供一種結構組成合理，使用方便可靠，能夠在現(xiàn)有污水處理的中水回用基礎上，進行雙膜法鹽的分離處理，實現(xiàn)污水的近零排放回收，減少對周邊生態(tài)環(huán)境影響和破壞的工業(yè)污水的處理系統(tǒng)及方法。
本發(fā)明的目的是通過如下技術方案來完成的，一種工業(yè)污水處理系統(tǒng)，它包括一匯集污水的調(diào)節(jié)池，其后相接著主要由V型濾池構成的預處理系統(tǒng)，該預處理系統(tǒng)之后相接著一級“超濾+反滲透”系統(tǒng)，所述一級“超濾+反滲透”系統(tǒng)中的反滲透單元之后，一路反滲透濃水進入與之相連的至少一級頻繁倒極電滲析系統(tǒng)并進行濃縮，另一路淡水連接回用水池或與回用水池的回用淡水出口管相通;
所述頻繁倒極電滲析系統(tǒng)之后的濃水出口接于一可對一價和二價鹽進行分離的一二價分離電滲析系統(tǒng)，該一二價分離電滲析系統(tǒng)后面相連有一對一價鹽進行濃縮回收并得到結晶氯化鈉的MVR蒸發(fā)裝置，而所述一二價分離電滲析系統(tǒng)后面的淡水出口連接有至少另一級頻繁倒極電滲析系統(tǒng)，經(jīng)過該頻繁倒極電滲析系統(tǒng)之后的淡水出口連接回用水池，濃水出口相接有另一能夠得到硫酸鈉結晶鹽的MVR蒸發(fā)裝置。
本發(fā)明優(yōu)選的是：所述的一路反滲透濃水進入與之相連的、依次相接的二級頻繁倒極電滲析系統(tǒng)并進行濃縮，其中前一級頻繁倒極電滲析系統(tǒng)之后的濃水出口接于所述的一二價分離電滲析系統(tǒng)，淡水出口連接于后一級頻繁倒極電滲析系統(tǒng)，并由后一級頻繁倒極電滲析系統(tǒng)的淡水出口連接回用水池或與回用水池的回用淡水出口管相通，濃水出口相接于所述夠得到硫酸鈉結晶鹽的MVR蒸發(fā)裝置。
本發(fā)明優(yōu)選的是：所述的一二價分離電滲析系統(tǒng)后面的淡水出口連接有依次相接的另二級頻繁倒極電滲析系統(tǒng)，其中前一級頻繁倒極電滲析系統(tǒng)的淡水出口相接于后一級頻繁倒極電滲析系統(tǒng)，并且后一級頻繁倒極電滲析系統(tǒng)的淡水出口連接回用水池或與回用水池的回用淡水出口管相通;而所述二級依次相接的頻繁倒極電滲析系統(tǒng)后面的濃水出口分別相接于所述夠得到硫酸鈉結晶鹽的MVR蒸發(fā)裝置。
本發(fā)明進一步優(yōu)選的是：所述的頻繁倒極電滲析系統(tǒng)主要由一電滲析器構成，該電滲析器主要由陰、陽離子交換膜、隔板與電極組成，所述隔板構成的隔室為液流經(jīng)過的通道，且淡水經(jīng)過的隔室為脫鹽室，濃水經(jīng)過的隔室為濃縮室;
所述的一二價分離電滲析系統(tǒng)主要是在現(xiàn)有電滲析器的基礎上，選用一可達到一價二價離子分離的一價離子交換膜，并在一價離子交換膜的陰膜表面上附有一層極薄陽離子荷電層，陽膜表面上附有一層極薄的高度交聯(lián)膜;
所述的MVR蒸發(fā)裝置主要由進料泵、串聯(lián)的至少二級預熱器、加熱器、汽液分離器依次連接組成，其后物料經(jīng)出料泵送入的離心機進行固液分離，在所述加熱器至分離器排出的二次蒸汽被送入離心蒸汽壓縮機壓縮后，壓力蒸汽再送入加熱器加熱物料，在加熱物料的過程中，產(chǎn)生的蒸汽冷凝水有冷凝水泵排出。
一種利用所述工業(yè)污水處理系統(tǒng)的污水處理方法，所述的污水處理方法包括如下步驟：
a)預處理，各股污水首先進入調(diào)節(jié)池，均質(zhì)均量后提升進入V型濾池，經(jīng)砂濾去除污水中的懸浮物和膠體狀物質(zhì);
b)砂濾出水進入“超濾+反滲透”系統(tǒng)，超濾單元主要的作用是分離懸浮物大分子膠體、黏泥、微生物、有機物等能夠?qū)Ψ礉B透膜造成污堵的雜質(zhì)，反滲透裝置進行脫鹽處理;
c)反滲透濃鹽水進入“頻繁倒極電滲析系統(tǒng)(EDR)+一二價分離電滲析系統(tǒng)(ED)+頻繁倒極電滲析系統(tǒng)(EDR)+ MVR蒸發(fā)裝置”構成的組合處理單元，其中：
反滲透濃鹽水先進EDR單元進行濃縮和淡化處理，濃縮液濃度達到6%左右，淡水直接脫至500mg/L以下與反滲透產(chǎn)水混合達到回用標準回用;然后進入一二價分離電滲析單元對EDR濃水進行氯化鈉和硫酸鈉分離，從EDR濃水中分離出純度很高的氯化鈉，通過MVR蒸發(fā)結晶成品作為氯化鈉工業(yè)鹽，實現(xiàn)固廢減量化處理;淡水進后續(xù)頻繁倒極電滲析系統(tǒng)(EDR)處理;
一二價分離電滲析系統(tǒng)(ED)后的淡水再進EDR單元進行濃縮，濃度達到10%以上，淡水直接脫至500mg/L以下與反滲透產(chǎn)水混合達到回用標準回用;
d)最終濃鹽水有兩股，一股為氯化鈉溶液，氯化鈉含量在19%左右，水量17T/H，另外股為氯化鈉、硫酸酸鈉和部分COD混合溶液，含鹽量約10%左右，水量5T/H;
氯化鈉溶液直接設置一套處理量為20 T/H 的MVT蒸發(fā)裝置，濃縮結晶氯化鈉作為工業(yè)鹽;兩外的混合液根據(jù)當?shù)貧庀髼l件和節(jié)約運行成本的原則，在夏季高溫蒸發(fā)量大的時段，濃鹽水排入蒸發(fā)塘進行自然干化;在冬季冰凍期和蒸發(fā)量小的時段，濃鹽水進入另外一套處理量為5 T/H 的MVT蒸發(fā)裝置。
本發(fā)明所述的污水處理方法中：
超濾前設置自清洗過濾器，防止管道和設備結構，并對后續(xù)膜處理起保護作用;
反滲透濃鹽水先進入濃水處理單元，再進行電除垢器，保證后續(xù)濃縮過程系統(tǒng)不結垢;
所述V型濾池、過濾器以及超濾單元需要進行反洗，有部分產(chǎn)水作為反洗水，且反洗水需要收集后再處理;其中超濾反洗水來自自身產(chǎn)水池，反洗水收集后進入中水回用單元緩沖水池;
將中水回用總進水1200m3/h(TDS=4000ppm)，產(chǎn)生可回用的中水1000m3/h(TDS=500 ppm)，剩余的200 m3/h回流回污水處理系統(tǒng);固體鹽分進行分鹽，其中氯化鈉固體3.2T/H，氯化鈉與硫酸鈉混合固體0.48T/H;分鹽率為87%。
原有的工業(yè)污水零排放技術已經(jīng)不能徹底解決污水排放問題，原有的零排放技術最終的混鹽排放會導致周邊環(huán)境的破壞, 影響生態(tài), 造成鹽資源的浪費, 此外隨著國家生產(chǎn)需求量增大, 零排放后的固態(tài)混鹽的排放量也逐年增大, 因此對于混鹽的處理是一件急需解決的問題。本發(fā)明汲取了原有工藝中中水回用的優(yōu)勢，采用雙膜法對污水進行污水的近零排放回收;對于原有的固體混鹽在工藝的源頭進行鹽的分離處理;采用膜技術的一二價分離技術與高溫蒸餾結晶技術的結合，將不同的鹽類分離出來，做到資源回收。
本發(fā)明具有結構組成合理，使用方便可靠，能夠在現(xiàn)有污水處理的中水回用基礎上，進行雙膜法鹽的分離處理，實現(xiàn)污水的近零排放回收，減少對周邊生態(tài)環(huán)境影響和破壞等特點。
