申请日2015.07.13
公开(公告)日2015.10.28
IPC分类号C02F9/10; C01D5/16; C01D3/14
摘要
一种工业污水处理系统及污水处理方法，它包括一汇集污水的调节池，其后相接着主要由V型滤池构成的预处理系统，该预处理系统之后相接着一级“超滤+反渗透”系统，其特征在于所述一级“超滤+反渗透”系统中的反渗透单元之后，一路反渗透浓水进入与之相连的至少一级频繁倒极电渗析系统并进行浓缩，另一路淡水连接回用水池或与回用水池的回用淡水出口管相通;所述频繁倒极电渗析系统之后的浓水出口接于一可对一价和二价盐进行分离的一二价分离电渗析系统，该一二价分离电渗析系统后面相连有一对一价盐进行浓缩回收并得到结晶氯化钠的MVR蒸发装置，而所述一二价分离电渗析系统后面的淡水出口连接有至少另一级频繁倒极电渗析系统，经过该频繁倒极电渗析系统之后的淡水出口连接回用水池，浓水出口相接有另一能够得到硫酸钠结晶盐的MVR蒸发装置。
权利要求书
1.一种工业污水处理系统，它包括一汇集污水的调节池，其后相接着主要由V型滤池构成的预处理系统，该预处理系统之后相接着一级“超滤+反渗透”系统，其特征在于所述一级“超滤+反渗透”系统中的反渗透单元之后，一路反渗透浓水进入与之相连的至少一级频繁倒极电渗析系统并进行浓缩，另一路淡水连接回用水池或与回用水池的回用淡水出口管相通;
所述频繁倒极电渗析系统之后的浓水出口接于一可对一价和二价盐进行分离的一二价分离电渗析系统，该一二价分离电渗析系统后面相连有一对一价盐进行浓缩回收并得到结晶氯化钠的MVR蒸发装置，而所述一二价分离电渗析系统后面的淡水出口连接有至少另一级频繁倒极电渗析系统，经过该频繁倒极电渗析系统之后的淡水出口连接回用水池，浓水出口相接有另一能够得到硫酸钠结晶盐的MVR蒸发装置。
2.根据权利要求1所述的工业污水处理系统，其特征在于所述的一路反渗透浓水进入与之相连的、依次相接的二级频繁倒极电渗析系统并进行浓缩，其中前一级频繁倒极电渗析系统之后的浓水出口接于所述的一二价分离电渗析系统，淡水出口连接于后一级频繁倒极电渗析系统，并由后一级频繁倒极电渗析系统的淡水出口连接回用水池或与回用水池的回用淡水出口管相通，浓水出口相接于所述够得到硫酸钠结晶盐的MVR蒸发装置。
3.根据权利要求1或2所述的工业污水处理系统，其特征在于所述的一二价分离电渗析系统后面的淡水出口连接有依次相接的另二级频繁倒极电渗析系统，其中前一级频繁倒极电渗析系统的淡水出口相接于后一级频繁倒极电渗析系统，并且后一级频繁倒极电渗析系统的淡水出口连接回用水池或与回用水池的回用淡水出口管相通;而所述二级依次相接的频繁倒极电渗析系统后面的浓水出口分别相接于所述够得到硫酸钠结晶盐的MVR蒸发装置。
4.根据权利要求3所述的工业污水处理系统，其特征在于所述的频繁倒极电渗析系统主要由一电渗析器构成，该电渗析器主要由阴、阳离子交换膜、隔板与电极组成，所述隔板构成的隔室为液流经过的通道，且淡水经过的隔室为脱盐室，浓水经过的隔室为浓缩室;
所述的一二价分离电渗析系统主要是在现有电渗析器的基础上，选用一可达到一价二价离子分离的一价离子交换膜，并在一价离子交换膜的阴膜表面上附有一层极薄阳离子荷电层，阳膜表面上附有一层极薄的高度交联膜;
所述的MVR蒸发装置主要由进料泵、串联的至少二级预热器、加热器、汽液分离器依次连接组成，其后物料经出料泵送入的离心机进行固液分离，在所述加热器至分离器排出的二次蒸汽被送入离心蒸汽压缩机压缩后，压力蒸汽再送入加热器加热物料，在加热物料的过程中，产生的蒸汽冷凝水有冷凝水泵排出。
5.一种利用权利要求1或2或3或4所述工业污水处理系统的污水处理方法，其特征在于所述的污水处理方法包括如下步骤：
a)预处理，各股污水首先进入调节池，均质均量后提升进入V型滤池，经砂滤去除污水中的悬浮物和胶体状物质;
b)砂滤出水进入“超滤+反渗透”系统，超滤单元主要的作用是分离悬浮物大分子胶体、黏泥、微生物、有机物等能够对反渗透膜造成污堵的杂质，反渗透装置进行脱盐处理;
c)反渗透浓盐水进入“频繁倒极电渗析系统(EDR)+一二价分离电渗析系统(ED)+频繁倒极电渗析系统(EDR)+ MVR蒸发装置”构成的组合处理单元，其中：
反渗透浓盐水先进EDR单元进行浓缩和淡化处理，浓缩液浓度达到6%左右，淡水直接脱至500mg/L以下与反渗透产水混合达到回用标准回用;然后进入一二价分离电渗析单元对EDR浓水进行氯化钠和硫酸钠分离，从EDR浓水中分离出纯度很高的氯化钠，通过MVR蒸发结晶成品作为氯化钠工业盐，实现固废减量化处理;淡水进后续频繁倒极电渗析系统(EDR)处理;
一二价分离电渗析系统(ED)后的淡水再进EDR单元进行浓缩，浓度达到10%以上，淡水直接脱至500mg/L以下与反渗透产水混合达到回用标准回用;
d)最终浓盐水有两股，一股为氯化钠溶液，氯化钠含量在19%左右，水量17T/H，另外股为氯化钠、硫酸酸钠和部分COD混合溶液，含盐量约10%左右，水量5T/H;
氯化钠溶液直接设置一套处理量为20 T/H 的MVT蒸发装置，浓缩结晶氯化钠作为工业盐;两外的混合液根据当地气象条件和节约运行成本的原则，在夏季高温蒸发量大的时段，浓盐水排入蒸发塘进行自然干化;在冬季冰冻期和蒸发量小的时段，浓盐水进入另外一套处理量为5 T/H 的MVT蒸发装置。
6.根据权利要求5所述的污水处理方法，其特征在于所述的污水处理方法中：
超滤前设置自清洗过滤器，防止管道和设备结垢，并对后续膜处理起保护作用;
反渗透浓盐水先进入浓水处理单元，再进行电除垢器，保证后续浓缩过程系统不结垢;
所述V型滤池、过滤器以及超滤单元需要进行反洗，有部分产水作为反洗水，且反洗水需要收集后再处理;其中超滤反洗水来自自身产水池，反洗水收集后进入中水回用单元缓冲水池;
将中水回用总进水1200m3/h(TDS=4000ppm)，产生可回用的中水1000m3/h(TDS=500 ppm)，剩余的200 m3/h回流回污水处理系统;固体盐分进行分盐，其中氯化钠固体3.2T/H，氯化钠与硫酸钠混合固体0.48T/H;分盐率为87%。
说明书
一种工业污水处理系统及污水处理方法
技术领域
本发明涉及的是一种可实现零排放的工业污水处理系统及污水处理方法，属于环保水处理技术领域。
背景技术
污水“零排放”是指工业水经过重复使用后，将这部分含盐量和污染物高浓缩成污水全部(99%以上)回收再利用，无任何废液排出工厂。水中的盐类和污染物经过浓缩结晶以固体形式排出厂送垃圾处理厂填埋或将其回收作为有用的化工原料。
目前采用的零排放污水处理技术主要包括：预处理+超滤+反渗透+多效蒸发，见图1所示，具体的内容是：
经过生化处理后的各股进水首先进入回用水装置调节池1，均质均量后提升进入预处理系统，即V型滤池2中，经砂滤去除污水中的悬浮物和胶体状物质，V型滤池中滤料采用专用滤料，具有去除钴锰离子的功能;砂滤出水进入一级“超滤+反渗透”系统3，超滤单元11主要的作用是分离悬浮物大分子胶体、黏泥、微生物、有机物等能够对反渗透膜造成污堵的杂质，反渗透单元12进行脱盐处理，保证水质达到回用要求;
超滤前设置软化设备和自清洗过滤器4，防止管道和设备结构，并对后续膜处理起保护作用。
经过反渗透单元12之后的反渗透浓水进入后面设置的RO浓水池5，而回用水送入回用水池6。
将一级反渗透浓水汇集到RO浓水池5后，将池中的反渗透浓水送入后面相连的生化处理单元7，去除水质中被浓缩的COD、氨氮等物质，为后续膜处理单元提供保证;生化后出水再次进入二级“超滤+反渗透”系统8，其中的超滤单元13主要的作用是分离悬浮物大分子胶体、黏泥、微生物、有机物等能够对反渗透膜造成污堵的杂质，反渗透单元14进行脱盐处理，保证水质达到回用要求。超滤前同样可以设置电除垢器和自清洗过滤器，防止管道和设备结构，并对后续膜处理起保护作用。
经过二级“超滤+反渗透”系统8之后的反渗透浓水进入后续两段OCRO，即开放式反渗透处理单元9进一步浓缩脱盐;回用水同样送入回用水池6。
最终浓盐水含盐量约10%，根据当地气象条件和节约运行成本的原则，在夏季高温蒸发量大的时段，浓盐水排入蒸发塘进行自然干化;在冬季冰冻期和蒸发量小的时段，浓盐水进入多效蒸发10结晶装置进行处理。
超滤反洗水来自自身产水池，反洗水收集后进入前端污水生化处理单元。中水浓水生化处理单元污泥排入污水处理污泥浓缩池进行处理。
由于回用水处理装置V型滤池、过滤器、超滤等单元需要进行反洗，有部分产水做为反洗水，反洗水需要收集后再处理，因此回用水装置根据内部反洗水量设置反洗水池。
上述现有零排放污水处理技术的优点有：
1)采用超滤做为反渗透的预处理,出水水质高,水质稳定,且基本不受源水变化的影响;能有效去除水中的颗粒、悬浮物、胶体、细菌、病毒,是一种可靠的水处理技术;做为反渗透的预处理,比常规预处理可大大降低反渗透进水的SDI值,延长反渗透装置的使用寿命。
2)采用反渗透膜做为水的脱盐处理只是对水中的盐类进行了一定程度的浓缩,一级回收率大于75%,二级回收率大于90%,二级的浓盐水做为一级的进水循环利用,一级浓盐水直接去蒸发设备。整个系统99%水进行回用，没有外排。避免了酸、碱、盐的腐蚀及酸、碱废液的外排,减少了对环境的污染。经一级处理的水可做循环水的补水,二级的产水水质稳定, 完全满足锅炉、冷轧酸洗、漂洗等系统用水的水质要求,且具有节能、环保等特点。
但上述现有零排放污水处理技术也存在着较为明显的技术缺陷，主要有：
以上所述零排放污水处理中的所谓“零排放”并不是真正意义上的零排放，它无法实现污水中各种物质的有效分离和利用;只是将污水进行了回用，而回用的水中离子、固形物在上述工艺过程中转化为结晶固体，需作为危险固废进行安全填埋处理， 要求配套建设高投资的危险固废填埋场;此外，还需配套建设大容积的污水暂存池，污水暂存池的容量一般需要几十万甚至近百万立方米，投资上亿元;而且结晶固体处理不当可能产生的次生环境污染以及污水暂存池环境风险隐患;这部分废渣需作为危险废物进行安全填埋;另外结晶固体中含有高浓的金属离子和有机物，一旦处理不当，被掩埋的固体物质一旦溶解之后其所含的有毒重金属离子就会污染我们的地下水系统， 所以这种技术只是在经济层次的“零排放”技术。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术存在的不足，而提供一种结构组成合理，使用方便可靠，能够在现有污水处理的中水回用基础上，进行双膜法盐的分离处理，实现污水的近零排放回收，减少对周边生态环境影响和破坏的工业污水的处理系统及方法。
本发明的目的是通过如下技术方案来完成的，一种工业污水处理系统，它包括一汇集污水的调节池，其后相接着主要由V型滤池构成的预处理系统，该预处理系统之后相接着一级“超滤+反渗透”系统，所述一级“超滤+反渗透”系统中的反渗透单元之后，一路反渗透浓水进入与之相连的至少一级频繁倒极电渗析系统并进行浓缩，另一路淡水连接回用水池或与回用水池的回用淡水出口管相通;
所述频繁倒极电渗析系统之后的浓水出口接于一可对一价和二价盐进行分离的一二价分离电渗析系统，该一二价分离电渗析系统后面相连有一对一价盐进行浓缩回收并得到结晶氯化钠的MVR蒸发装置，而所述一二价分离电渗析系统后面的淡水出口连接有至少另一级频繁倒极电渗析系统，经过该频繁倒极电渗析系统之后的淡水出口连接回用水池，浓水出口相接有另一能够得到硫酸钠结晶盐的MVR蒸发装置。
本发明优选的是：所述的一路反渗透浓水进入与之相连的、依次相接的二级频繁倒极电渗析系统并进行浓缩，其中前一级频繁倒极电渗析系统之后的浓水出口接于所述的一二价分离电渗析系统，淡水出口连接于后一级频繁倒极电渗析系统，并由后一级频繁倒极电渗析系统的淡水出口连接回用水池或与回用水池的回用淡水出口管相通，浓水出口相接于所述够得到硫酸钠结晶盐的MVR蒸发装置。
本发明优选的是：所述的一二价分离电渗析系统后面的淡水出口连接有依次相接的另二级频繁倒极电渗析系统，其中前一级频繁倒极电渗析系统的淡水出口相接于后一级频繁倒极电渗析系统，并且后一级频繁倒极电渗析系统的淡水出口连接回用水池或与回用水池的回用淡水出口管相通;而所述二级依次相接的频繁倒极电渗析系统后面的浓水出口分别相接于所述够得到硫酸钠结晶盐的MVR蒸发装置。
本发明进一步优选的是：所述的频繁倒极电渗析系统主要由一电渗析器构成，该电渗析器主要由阴、阳离子交换膜、隔板与电极组成，所述隔板构成的隔室为液流经过的通道，且淡水经过的隔室为脱盐室，浓水经过的隔室为浓缩室;
所述的一二价分离电渗析系统主要是在现有电渗析器的基础上，选用一可达到一价二价离子分离的一价离子交换膜，并在一价离子交换膜的阴膜表面上附有一层极薄阳离子荷电层，阳膜表面上附有一层极薄的高度交联膜;
所述的MVR蒸发装置主要由进料泵、串联的至少二级预热器、加热器、汽液分离器依次连接组成，其后物料经出料泵送入的离心机进行固液分离，在所述加热器至分离器排出的二次蒸汽被送入离心蒸汽压缩机压缩后，压力蒸汽再送入加热器加热物料，在加热物料的过程中，产生的蒸汽冷凝水有冷凝水泵排出。
一种利用所述工业污水处理系统的污水处理方法，所述的污水处理方法包括如下步骤：
a)预处理，各股污水首先进入调节池，均质均量后提升进入V型滤池，经砂滤去除污水中的悬浮物和胶体状物质;
b)砂滤出水进入“超滤+反渗透”系统，超滤单元主要的作用是分离悬浮物大分子胶体、黏泥、微生物、有机物等能够对反渗透膜造成污堵的杂质，反渗透装置进行脱盐处理;
c)反渗透浓盐水进入“频繁倒极电渗析系统(EDR)+一二价分离电渗析系统(ED)+频繁倒极电渗析系统(EDR)+ MVR蒸发装置”构成的组合处理单元，其中：
反渗透浓盐水先进EDR单元进行浓缩和淡化处理，浓缩液浓度达到6%左右，淡水直接脱至500mg/L以下与反渗透产水混合达到回用标准回用;然后进入一二价分离电渗析单元对EDR浓水进行氯化钠和硫酸钠分离，从EDR浓水中分离出纯度很高的氯化钠，通过MVR蒸发结晶成品作为氯化钠工业盐，实现固废减量化处理;淡水进后续频繁倒极电渗析系统(EDR)处理;
一二价分离电渗析系统(ED)后的淡水再进EDR单元进行浓缩，浓度达到10%以上，淡水直接脱至500mg/L以下与反渗透产水混合达到回用标准回用;
d)最终浓盐水有两股，一股为氯化钠溶液，氯化钠含量在19%左右，水量17T/H，另外股为氯化钠、硫酸酸钠和部分COD混合溶液，含盐量约10%左右，水量5T/H;
氯化钠溶液直接设置一套处理量为20 T/H 的MVT蒸发装置，浓缩结晶氯化钠作为工业盐;两外的混合液根据当地气象条件和节约运行成本的原则，在夏季高温蒸发量大的时段，浓盐水排入蒸发塘进行自然干化;在冬季冰冻期和蒸发量小的时段，浓盐水进入另外一套处理量为5 T/H 的MVT蒸发装置。
本发明所述的污水处理方法中：
超滤前设置自清洗过滤器，防止管道和设备结构，并对后续膜处理起保护作用;
反渗透浓盐水先进入浓水处理单元，再进行电除垢器，保证后续浓缩过程系统不结垢;
所述V型滤池、过滤器以及超滤单元需要进行反洗，有部分产水作为反洗水，且反洗水需要收集后再处理;其中超滤反洗水来自自身产水池，反洗水收集后进入中水回用单元缓冲水池;
将中水回用总进水1200m3/h(TDS=4000ppm)，产生可回用的中水1000m3/h(TDS=500 ppm)，剩余的200 m3/h回流回污水处理系统;固体盐分进行分盐，其中氯化钠固体3.2T/H，氯化钠与硫酸钠混合固体0.48T/H;分盐率为87%。
原有的工业污水零排放技术已经不能彻底解决污水排放问题，原有的零排放技术最终的混盐排放会导致周边环境的破坏, 影响生态, 造成盐资源的浪费, 此外随着国家生产需求量增大, 零排放后的固态混盐的排放量也逐年增大, 因此对于混盐的处理是一件急需解决的问题。本发明汲取了原有工艺中中水回用的优势，采用双膜法对污水进行污水的近零排放回收;对于原有的固体混盐在工艺的源头进行盐的分离处理;采用膜技术的一二价分离技术与高温蒸馏结晶技术的结合，将不同的盐类分离出来，做到资源回收。
本发明具有结构组成合理，使用方便可靠，能够在现有污水处理的中水回用基础上，进行双膜法盐的分离处理，实现污水的近零排放回收，减少对周边生态环境影响和破坏等特点。