申请日2015.12.23
公开(公告)日2016.05.25
IPC分类号C02F9/04; C02F11/12
摘要
本发明涉及一种高含盐废水的减量化处理方法，所述方法是对高含盐废水进行预处理后再进行减量化处理，所述减量化处理包括初步减量化处理和深度浓缩处理，其中，所述初步减量化处理是将经过预处理的废水通过中压反渗透装置和高压反渗透装置进行初步减量化处理后得到反渗透产水和反渗透浓盐液，所述反渗透浓盐液经进水调整监测装置处理后送至一级电驱动离子膜单元和二级电驱动离子膜单元进行深度浓缩处理后得到高浓度盐液。本发明的高含盐废水的减量化处理方法，能实现回收废水溶液95%以上至淡水箱，实现废水再利用。
摘要附图
权利要求书
1.一种高含盐废水的减量化处理方法，其特征在于，所述方法是对高含盐废水(101)进行预处理后再进行初步减量化处理和深度浓缩处理，所述深度浓缩处理的进水控制系统是将经过初步减量化处理生成的高压反渗透浓溶液中的余氯、重金属离子和胶体经活性炭过滤器(118)和树脂罐(119)吸附后，经第三保安过滤器(122)将微小悬浮物和胶体过滤掉，并将过滤后的废水送至进水调整监测装置(200)，
基于深度浓缩处理过程中一级电驱动离子膜单元(123)进水指标和所述进水调整监测装置(200)监测的所述过滤后的废水信息，在进水调整监测装置(200)的控制下，使用水温调节器(205)、活性炭过滤器(118)、树脂罐(119)和第三保安过滤器(122)中的至少一个处理装置对过滤后的废水进行至少一次循环处理，直至所述过滤后的废水达到所述一级电驱动离子膜单元(123)进水指标。
2.如权利要求1所述的高含盐废水的减量化处理方法，其特征在于，所述进水调整监测装置(200)包括：用于监测废水温度的温度探测器(201)、用于监测废水氯离子浓度的氯离子探测器(202)、用于监测重金属离子浓度的重金属离子探测器(203)、用于监测胶体和微小悬浮物含量的微小粒子探测器(204);
用于调节废水温度的水温调节器(205)、用于控制废水流入一级电驱动离子膜单元(123)的第一排水阀(206)、用于控制废水流水活性炭过滤器(118)的第二排水阀(207)、用于控制废水流入树脂罐(119)的第三排水阀(208)、用于控制废水流入第三保安过滤器(122)的第四排水阀(209);
用于接收监测数据的分布式A/D采集模块(210)、用于数据处理的单片机(212)、用于控制所述单片机(212)的PC终端(213)以及反馈控制信息的分布式数字输入输出模块(211)。
3.如权利要求2所述的高含盐废水的减量化处理方法，其特征在于，所述进水调整监测装置(200)通过分布式A/D采集模块(210)将所述温度探测器(201)、氯离子探测器(202)、重金属离子探测器(203)以及微小粒子探测器(204)探测到的信息传输至所述单片机(212)，由所述单片机(212)基于PC终端(213)输入的一级电驱动离子膜单元(123)的进水要求对所述监测信息进行数据处理，并将处理结果经分布式数字输入输出模块(211)反馈至所述水温调节器(205)、第一排水阀(206)、第二排水阀(207)、第三排水阀(208)、第四排水阀(209)。
4.如权利要求3所述的高含盐废水的减量化处理方法，其特征在于，所述一级电驱动离子膜单元(123)进水指标为：进水温度5～40℃;余氯含量不大于0.05mg/L;重金属离子含量不大于0.1mg/L;污水水质指标SDI不大于3.0。
5.如权利要求1所述的高含盐废水的减量化处理方法，其特征在于，所述初步减量化处理包括如下步骤：
经过预处理的废水通过第一保安过滤器(110)过滤后送入所述中压反渗透装置(111);
废水经所述中压反渗透装置(111)处理后得到中压反渗透产水和中压反渗透浓溶液，其中，所述中压反渗透产水送入二级反渗透装置(128)，所述中压反渗透浓溶液经第二保安过滤器(114)过滤后送至所述高压反渗透装置(115);
所述经过滤的中压反渗透浓溶液经所述高压反渗透装置(115)处理后得到高压反渗透产水和高压反渗透浓溶液，其中，所述高压反渗透产水送入二级反渗透装置(128)，所述高压反渗透浓溶液进行深度浓缩处理。
6.如权利要求5所述的高含盐废水的减量化处理方法，其特征在于，所述深度浓缩处理包括如下步骤：
所述高压反渗透浓溶液经进水控制系统处理后送至一级电驱动离子膜单元(123)进行深度浓缩处理;
经所述一级电驱动离子膜单元(123)处理后得到一级电驱动浓盐液和一级电驱动产水，其中，所述一级电驱动产水进入二级反渗透装置(128)，所述一级电驱动浓盐液经第三增压水泵(125)送入二级电驱动离子膜单元(126);
经所述二级电驱动离子膜单元(126)处理后得到二级电驱动浓盐液和二级电驱动产水，所述二级电驱动产水送入中压水池(112)，所述二级电驱动浓盐溶液送入第二浓盐水箱(127)。
7.如权利要求5或6所述的高含盐废水的减量化处理方法，其特征在于，送入所述二级反渗透装置(128)的产水经处理后得到二级反渗透产水和二级反渗透浓盐液，其中，所述二级反渗透产水送入淡水水箱(129)，所述二级反渗透浓盐液送至第一中间水池(108)。
8.如权利要求5所述的高含盐废水的减量化处理方法，其特征在于，所述中压反渗透装置(111)采用流道宽度为1.524～1.778mm的中压膜元件，所述高压反渗透装置(115)采用流道宽度为1.905～2.159mm的高压膜元件。
9.如权利要求3所述的高含盐废水的减量化处理方法，其特征在于，所述活性炭过滤器(118)用于吸附初步减量化过程中未去除的氯，同时吸附小分子有机物、胶体和重金属离子;所述树脂罐(119)具有离子交换树脂，用于吸附经所述活性炭过滤器(118)处理后溶液中的重金属离子;所述第三保安过滤器(122)用于过滤溶液中的微小悬浮物和胶体。
10.如权利要求1所述的高含盐废水的减量化处理方法，其特征在于，所述废水预处理、初步减量化处理和深度浓缩处理包括如下步骤：
将高含盐废水(101)进行均质均量处理后加入石灰或氢氧化钠、碳酸钠、聚合氯化铝和聚丙烯酰胺中的一种以上的混凝剂和软化剂进行沉淀，并调整废水为碱性环境，沉淀物排入污泥池(133)，将沉淀后废水送入管式微滤器(106)进行过滤;
所述污泥池(133)中的沉淀物经污泥脱水装置(134)进行泥水分离后得到泥饼(135)和含盐废水，所述泥饼(135)进行干污泥处理，所述含盐废水送入调节池(102)中与废水原液混合;
经所述管式微滤器(106)过滤后的上清液送入滤芯过滤器(107)，经所述管式微滤器(106)过滤后的化学沉淀物排入高密池(104);
经所述滤芯过滤器(107)过滤后的产水送入第一中间水池(108)以进行减量化处理;
所述第一中间水池(108)中经过预处理的废水通过第一保安过滤器(110)滤除废水悬浮物和胶体后送入所述中压反渗透装置(111);
废水经所述中压反渗透装置(111)处理后得到中压反渗透产水和中压反渗透浓溶液，其中，所述中压反渗透产水送入二级反渗透装置(128)，所述中压反渗透浓溶液经第二保安过滤器(114)过滤后送至所述高压反渗透装置(115);
所述经过滤的中压反渗透浓溶液经所述高压反渗透装置(115)处理后得到高压反渗透产水和高压反渗透浓溶液，其中，所述高压反渗透产水送入二级反渗透装置(128)，所述高压反渗透浓溶液送至深度浓缩进水控制系统;
所述深度浓缩进水控制系统是将经过初步减量化处理生成的高压反渗透浓溶液中的余氯、重金属离子和胶体经活性炭过滤器(118)和树脂罐(119)吸附后，经第三保安过滤器(122)将微小悬浮物和胶体过滤掉，并将过滤后的废水送至进水调整监测装置(200);
基于深度浓缩处理过程中一级电驱动离子膜单元(123)进水指标和所述进水调整监测装置(200)监测到所述过滤后的废水信息，在进水调整监测装置(200)的控制下，使用水温调节器(205)、活性炭过滤器(118)、树脂罐(119)和第三保安过滤器(122)中的至少一个处理装置实现至少一次处理所述经过过滤后的废水，直至所述过滤后的废水达到所述一级电驱动离子膜单元(123)进水指标;
所述高压反渗透浓溶液经深度浓缩进水控制系统处理后送至一级电驱动离子膜单元(123)进行深度浓缩处理;
经所述一级电驱动离子膜单元(123)处理后得到一级电驱动浓盐液和一级电驱动产水，其中，所述一级电驱动产水进入二级反渗透装置(128)，所述一级电驱动浓盐液经第三增压水泵(125)送入二级电驱动离子膜单元(126);
经所述二级电驱动离子膜单元(126)处理后得到二级电驱动浓盐液和二级电驱动产水，所述二级电驱动产水送入中压水池(112)，所述二级电驱动浓盐溶液送入第二浓盐水箱(127);
送入所述二级反渗透装置(128)的产水经处理后得到二级反渗透产水和二级反渗透浓盐液，其中，所述二级反渗透产水送入淡水水箱(129)，所述二级反渗透浓盐液送至第一中间水池(108);
所述高含盐废水(101)经所述预处理、初步减量化处理和深度浓缩处理后，能回收所述废水溶液的95%以上至淡水水箱(129)，所述淡水水箱收集的产水送入回用水箱(130)以实现废水再利用。
说明书
一种高含盐废水的减量化处理方法
技术领域
本发明涉及工业废水处理领域，尤其涉及工业废水零排放技术中的一种高含盐废水的减量化处理方法。
背景技术
近年来，随着石化、电力、冶金、煤化工等行业的快速发展，工业生产过程中产生的反渗透浓水、工业污水、循环排污水及部分工艺排水等含盐成分复杂的污水量逐年增加，这些含盐成分复杂的污水最终如何处理和利用受到了广泛的重视。随着国家对企业污水排放控制力度日趋严格，特别是在水资源匮乏地区，如何合理处理和利用好这部分含盐成分复杂的污水，实现废水零排放，对保护我们赖以生存的周边环境和自然水体，以及进一步提高水资源的综合利用效率缓解水资源紧张状况具有重要意义。目前，污水处理回用技术中，反渗透膜法已经逐渐成为工业循环水处理、废水回用、减量化等领域中的一种非常重要处理手段。
目前用于处理废水的反渗透技术发展比较快，但该技术处理复杂成分废水存在的问题曰益凸显，主要问题表现在两个方面：
一是反渗透膜元件对含盐废水具有高脱盐率，通常情况下反渗透膜元件可以达到的脱盐率在98%以上，使得不发生相变水中的盐及杂质98%以上截留在系统产生的浓水中。反渗透制水系统一般水的回收利用率只能达到75%左右，制水系统仍有约25%的浓水不能回收利用需要排放。由于这些含盐复杂废水的浓水中含有包括大量钙离子、镁离子、重金属离子、硅离子以及胶体类物质，并且，一些化工废水含有数量较多的不可降解的有机物和无机盐以及和生产工艺密切相关的复杂成分，直接排放会对排入的河流造成水体污染。虽然反渗透处理实现了一定程度的减量化处理，但浓缩的盐类物质仍留在排除的浓水中，目前对该类废水处理方法一般采用简单处理后外排或直接排放，对周边环境影响日趋严重，最终这部分反渗透浓水的处置是一个难题。
二是经过低压、中压和高压反渗透浓缩的含盐复杂废水，再利用反渗透处理方式处理时存在膜元件的有机物污染和趋于饱和的无机盐钙镁化合物易在膜表面发生结垢问题。从而，导致盐类分离难度加大和分离能耗增加，经济性不佳和可靠性较低等问题。
例如中国专利CN102923876A公开了一种管式微滤膜法处理重金属废水重金属回收及废水回用系统。该系统通过对废水进行pH调节、管式微滤预处理，再经过反渗透装置进行废水回收。实现了滤除废水颗粒污染物质，并且不会发生透漏泥颗粒的现象;微滤膜可以承受酸性、碱性、漂白和氧化药剂的清洗，经过清洗的微滤膜膜管具有较长的使用期。该发明的流程比较简单，操作起来更加方便，容易实现自动化控制;占地面积小，能够节省基础建设期的投资，而且还能够节省药剂投入。但是，该系统仅仅对废水进行预处理和反渗透处理，废水的水资源回收利用率较低，存在较大的水资源浪费问题，同时待处理的尾液占废水比例较大，增加了处理尾液的能耗，增加了废水处理成本，以及环保问题。
发明内容
针对现有技术之不足，本发明提供了一种高含盐废水的减量化处理方法，所述方法是对高含盐废水进行预处理后再进行初步减量化处理和深度浓缩处理，所述深度浓缩处理的进水控制系统是将经过初步减量化处理生成的高压反渗透浓溶液中的余氯、重金属离子和胶体经活性炭过滤器和树脂罐吸附后，经第三保安过滤器将微小悬浮物和胶体过滤掉，并将过滤后的废水送至进水调整监测装置，基于深度浓缩处理过程中一级电驱动离子膜单元进水指标和所述进水调整监测装置监测的所述过滤后的废水信息，在进水调整监测装置的控制下，使用水温调节器、活性炭过滤器、树脂罐和第三保安过滤器中的至少一个处理装置对过滤后的废水进行至少一次循环处理，直至所述过滤后的废水达到所述一级电驱动离子膜单元进水指标。
根据一个优选实施方式，所述进水调整监测装置包括：用于监测废水温度的温度探测器、用于监测废水氯离子浓度的氯离子探测器、用于监测重金属离子浓度的重金属离子探测器、用于监测胶体和微小悬浮物含量的微小粒子探测器;用于调节废水温度的水温调节器、用于控制废水流入一级电驱动离子膜单元的第一排水阀、用于控制废水流水活性炭过滤器的第二排水阀、用于控制废水流入树脂罐的第三排水阀、用于控制废水流入第三保安过滤器的第四排水阀;用于接收监测数据的分布式A/D采集模块)、用于数据处理的单片机、用于控制所述单片机的PC终端以及反馈控制信息的分布式数字输入输出模块。
根据一个优选实施方式，所述进水调整监测装置通过分布式A/D采集模块将所述温度探测器、氯离子探测器、重金属离子探测器以及微小粒子探测器探测到的信息传输至所述单片机，由所述单片机基于PC终端输入的一级电驱动离子膜单元的进水要求对所述监测信息进行数据处理，并将处理结果经分布式数字输入输出模块反馈至所述水温调节器、第一排水阀、第二排水阀、第三排水阀、第四排水阀。
根据一个优选实施方式，所述一级电驱动离子膜单元进水指标为：进水温度5～40℃;余氯含量不大于0.05mg/L;重金属离子含量不大于0.1mg/L;污水水质指标SDI不大于3.0。
根据一个优选实施方式，所述初步减量化处理包括如下步骤：经过预处理的废水通过第一保安过滤器过滤后送入所述中压反渗透装置;废水经所述中压反渗透装置处理后得到中压反渗透产水和中压反渗透浓溶液，其中，所述中压反渗透产水送入二级反渗透装置，所述中压反渗透浓溶液经第二保安过滤器过滤后送至所述高压反渗透装置;所述经过滤的中压反渗透浓溶液经所述高压反渗透装置处理后得到高压反渗透产水和高压反渗透浓溶液，其中，所述高压反渗透产水送入二级反渗透装置，所述高压反渗透浓溶液进行深度浓缩处理。
根据一个优选实施方式，所述深度浓缩处理包括如下步骤：所述高压反渗透浓溶液经进水控制系统处理后送至一级电驱动离子膜单元进行深度浓缩处理;经所述一级电驱动离子膜单元处理后得到一级电驱动浓盐液和一级电驱动产水，其中，所述一级电驱动产水进入二级反渗透装置，所述一级电驱动浓盐液经第三增压水泵送入二级电驱动离子膜单元;经所述二级电驱动离子膜单元处理后得到二级电驱动浓盐液和二级电驱动产水，所述二级电驱动产水送入中压水池，所述二级电驱动浓盐溶液送入第二浓盐水箱。
根据一个优选实施方式，送入所述二级反渗透装置的产水经处理后得到二级反渗透产水和二级反渗透浓盐液，其中，所述二级反渗透产水送入淡水水箱，所述二级反渗透浓盐液送至第一中间水池。
根据一个优选实施方式，所述中压反渗透装置采用流道宽度为1.524～1.778mm的中压膜元件，所述高压反渗透装置采用流道宽度为1.905～2.159mm的高压膜元件。
根据一个优选实施方式，所述活性炭过滤器用于吸附初步减量化过程中未去除的氯，同时吸附小分子有机物、胶体和重金属离子;所述树脂罐具有离子交换树脂，用于吸附经所述活性炭过滤器处理后溶液中的重金属离子;所述第三保安过滤器用于过滤溶液中的微小悬浮物和胶体。
根据一个优选实施方式，所述废水预处理、初步减量化处理和深度浓缩处理包括如下步骤：将高含盐废水进行均质均量处理后加入石灰或氢氧化钠、碳酸钠、聚合氯化铝和聚丙烯酰胺中的一种以上的混凝剂和软化剂进行沉淀，并调整废水为碱性环境，沉淀物排入污泥池，将沉淀后废水送入管式微滤器进行过滤;
所述污泥池中的沉淀物经污泥脱水装置进行泥水分离后得到泥饼和含盐废水，所述泥饼进行干污泥处理，所述含盐废水送入调节池中与废水原液混合;
经所述管式微滤器过滤后的上清液送入滤芯过滤器，经所述管式微滤器过滤后的化学沉淀物排入高密池;经所述滤芯过滤器过滤后的产水送入第一中间水池以进行减量化处理;
所述第一中间水池中经过预处理的废水通过第一保安过滤器滤除废水悬浮物和胶体后送入所述中压反渗透装置;
废水经所述中压反渗透装置处理后得到中压反渗透产水和中压反渗透浓溶液，其中，所述中压反渗透产水送入二级反渗透装置，所述中压反渗透浓溶液经第二保安过滤器过滤后送至所述高压反渗透装置;
所述经过滤的中压反渗透浓溶液经所述高压反渗透装置处理后得到高压反渗透产水和高压反渗透浓溶液，其中，所述高压反渗透产水送入二级反渗透装置，所述高压反渗透浓溶液送至深度浓缩进水控制系统;
所述深度浓缩进水控制系统是将经过初步减量化处理生成的高压反渗透浓溶液中的余氯、重金属离子和胶体经活性炭过滤器和树脂罐吸附后，经第三保安过滤器将微小悬浮物和胶体过滤掉，并将过滤后的废水送至进水调整监测装置;
基于深度浓缩处理过程中一级电驱动离子膜单元进水指标和所述进水调整监测装置监测到所述过滤后的废水信息，再经水温调节器、活性炭过滤器、树脂罐和第三保安过滤器中的至少一个处理装置实现至少一次处理所述经过过滤后的废水，直至所述过滤后的废水达到所述一级电驱动离子膜单元进水指标;
所述高压反渗透浓溶液经深度浓缩进水控制系统处理后送至一级电驱动离子膜单元进行深度浓缩处理;经所述一级电驱动离子膜单元处理后得到一级电驱动浓盐液和一级电驱动产水，其中，所述一级电驱动产水进入二级反渗透装置，所述一级电驱动浓盐液经第三增压水泵送入二级电驱动离子膜单元;
经所述二级电驱动离子膜单元处理后得到二级电驱动浓盐液和二级电驱动产水，所述二级电驱动产水送入中压水池，所述二级电驱动浓盐溶液送入第二浓盐水箱;
送入所述二级反渗透装置的产水经处理后得到二级反渗透产水和二级反渗透浓盐液，其中，所述二级反渗透产水送入淡水水箱，所述二级反渗透浓盐液送至第一中间水池;
所述高含盐废水(经所述预处理、初步减量化处理和深度浓缩处理后，能回收所述废水溶液的95%以上至淡水水箱，所述淡水水箱收集的产水送入回用水箱以实现废水再利用。
本发明具有以下优点：
(1)本发明的废水初步减量化过程中，废水处于碱性条件下，在该条件下可以抑制膜表面硅结垢和有机污染问题。
(2)本发明高压膜原件具有超大流道的特点，特殊的流道和结构设计使得反渗透系统更不易发生离子结垢和有机物的污染问题。
(3)本发明的进水调整装置能够有效调节废水温度，实现一级电驱动离子膜单元在最适温度下工作，提高其产水率。
(4)本发明的进水调整装置能够有效避免电驱动离子膜钙镁离子污染问题和重金属离子在膜表面结垢问题。
(5)通过本废水减量化处理方法处理，可回收95%以上优质脱盐水回用于生产装置，为后续水量大幅度的减量处理创造有利条件。