申请日2017.12.12
公开(公告)日2018.05.11
IPC分类号C02F9/10; C01D3/14
摘要
本发明公开一种高含盐废水资源化处理系统及工艺，包括调节池、澄清软化装置、过滤装置、纳滤装置、高压反渗透装置、反渗透装置和蒸发结晶装置;调节池内设有曝气装置、搅拌装置和辅助加药系统;澄清软化装置采用两级澄清软化工艺，包括用于一级和二级澄清软化池;过滤装置采用双介质过滤装置;高压反渗透装置和反渗透装置的膜元件采用一级两段布置;一级澄清软化池和高压反渗透装置的进水口处设有管道混合器。通过该系统或工艺，产水回收率达到90%，废水中盐分资源化利用率达到85%，并能够浓缩进蒸发结晶单元的处理量，大大降低了蒸发热法出盐的能耗，节约投资与运行费用，是一种环境友好、资源节约型工艺系统。
权利要求书
1.一种高含盐废水资源化处理系统，其特征在于：包括调节池、澄清软化装置、过滤装置、纳滤装置、高压反渗透装置、反渗透装置、蒸发结晶装置和辅助加药系统;调节池、澄清软化装置、过滤装置、纳滤装置和高压反渗透装置顺序连接，高压反渗透装置的产水出口连接反渗透装置，浓水出口连接蒸发结晶装置，过滤装置的浓水出口通过管道连接至澄清软化装置的进水口连接;纳滤产水出口和反渗透装置的浓水出口分别通过管道连接至经反渗透装置的进水口;其中：调节池内设有曝气装置、搅拌装置和辅助加药系统;澄清软化装置包括用于一级澄清软化池和二级澄清软化池;过滤装置采用双介质过滤装置，介质选用无烟煤和粒径为0.5～1.2mm的石英砂;高压反渗透装置的膜元件采用一级两段布置，并采用耐50bar～160bar高压的反渗透膜;反渗透装置的膜元件采用一级两段布置;一级澄清软化池和高压反渗透装置的进水口处设有管道混合器。
2.一种高含盐废水资源化处理工艺，其特征在于：包括以下步骤：
高含盐废水进入调节池内，调节池内设有的曝气装置和搅拌装置，经调节池的均质作用降低废水中COD含量，减少水质波动，降低废水的水温;
经调节池均质后的废水进入澄清软化装置，澄清软化装置采用两级澄清软化工艺，通过一级澄清软化工艺软化去除废水中的重金属离子、氟离子和暂时硬度;通过二级软化澄清工艺软化去除废水中的镁离子和残留钙离子;
经澄清软化后的废水进入双介质过滤装置，介质选用无烟煤和粒径为0.5～1.2mm的石英砂，双介质过滤装置的产水达到纳滤装置的SDI进水水质要求;
过滤的产水进入纳滤装置，将过滤产水 中的二价离子与一价离子分离;
纳滤的产水进入高压反渗透装置，高压反渗透装置采用耐50bar～160bar高压的反渗透膜，给水压力为60～120bar，纳滤浓水部分回流至一级澄清软化池，部分外排至外部的处理系统;
高压反渗透装置的膜元件采用一级两段布置，高压反渗透的产水进入反渗透装置，浓水进行蒸发结晶;
反渗透装置的膜元件采用一级两段布置，反渗透的产水进入回收水箱，浓水作为高压反渗透装置的进水。
3.根据权利要求2所述的种高含盐废水资源化处理工艺，其特征在于：通过调节池内的辅助加药系统添加用于高含盐废水预处理的石灰、纯碱、混凝剂和絮凝剂。
4.根据权利要求2所述的高含盐废水资源化处理工艺，其特征在于：
一级澄清软化池的进水口处设有管道混合器，将部分纳滤浓水和调节池出水混合后进入一级澄清软化池，并在管道混合器的进水管道中添加阻垢剂和酸药剂;
高压反渗透装置的进水口处设有管道混合器，将纳滤产水和反渗透浓水混合后进入高压反渗透装置，并在管道混合器的进水管道中添加阻垢剂和酸药剂。
5.根据权利要求4所述的高含盐废水资源化处理工艺，其特征在于：酸药剂为2%～5%的盐酸溶液，阻垢剂为磷系列聚合物。
6.根据权利要求2所述的高含盐废水资源化处理工艺，其特征在于：澄清软化装置中，经混凝沉淀后得到的污泥通过外接的污泥池脱水处理后的水重新进入一级软化澄清池。
7.根据权利要求2所述的高含盐废水资源化处理工艺，其特征在于：
通过控制一级澄清软化工艺中石灰、混凝剂、絮凝剂和助凝剂的加药量，使产水中的SiO2含量小于8ppm，硬度降低为1.0mmol/L;
通过控制一级澄清软化工艺中有机硫的加药量，使得产水中的重金属离子的含量降低到0.2ppm以下，F离子的含量降低到5ppm;
通过控制二级澄清软化工艺中碱、混凝剂及絮凝剂的加药量，从而控制纳滤进水的钙镁离子配比，使得纳滤产水中至少98%的硫酸根和镁离子被去除，至少70%的钙离子被去除。
8.如权利要求7所述的高含盐废水资源化处理工艺，添加的混凝剂为聚合硫酸铁，助凝剂为APAM，絮凝剂为聚合硫酸铝。
9.根据权利要求2所述的高含盐废水资源化处理工艺，其特征在于：控制纳滤装置的回收率为55%～75%;控制高压反渗透装置的回收率为60%～80%;控制反渗透装置的回收率达到90%。
10.根据权利要求2至9任意一项所述的高含盐废水资源化处理工艺，其特征在于：所述高含盐废水含盐量为2000～200000ppm，硬度为100～10000ppm，碱度为100～10000ppm。
说明书
一种高含盐废水资源化处理系统及工艺
技术领域
本发明属于水处理领域，具体涉及一种高含盐废水资源化处理系统及工艺。
背景技术
随着我国经济的飞速发展，工业用水量激增。同时，产生废水量也在逐步增大，给当前的废水处理与回收利用技术带来了巨大挑战。对于高含盐废水，由于缺乏技术、经济上的可行性与可靠性，大多数采取稀释外排方法。此方法不仅不能真正减少污染物的排放总量，且造成了淡水的浪费，特别是高含盐废水的排放，势必造成淡水水资源矿化和土壤碱化。因此，如何开发经济有效的高含盐废水脱盐处理工艺技术，促进高含盐废水的资源化利用，也是解决水资源循环利用的严峻问题。
国外最早的高含盐废水处理方法有直接蒸发法，例如美国MERRIMACK电厂，Mayo电厂等，但该法能耗巨大，经济型太差。中国华东华能某电厂等采用反渗透与蒸发工艺，一定程度上减少耗量，但产生的固体废弃物仍需处理，势必带来昂贵的投资费用、运行费用，无法实现资源的利用最大化。
发明内容
本发明从资源利用化角度克服了现有技术的不足，提供了一种高含盐废水资源化处理工艺系统，具体技术方案如下：
本发明公开一种高含盐废水资源化处理系统，包括调节池、澄清软化装置、过滤装置、纳滤装置、高压反渗透装置、反渗透装置和蒸发结晶装置;调节池、澄清软化装置、过滤装置、纳滤装置和高压反渗透装置顺序连接，高压反渗透装置的产水出口连接反渗透装置，浓水出口连接蒸发结晶装置，过滤装置的浓水出口通过管道连接至澄清软化装置的进水口连接;纳滤产水出口和反渗透装置的浓水出口分别通过管道连接至经反渗透装置的进水口;其中：调节池内设有曝气装置、搅拌装置和辅助加药系统;澄清软化装置采用两级澄清软化工艺，包括用于一级澄清软化池和二级澄清软化池;过滤装置采用双介质过滤装置，介质选用无烟煤和粒径为0.5～1.2mm的石英砂;高压反渗透装置的膜元件采用一级两段布置，并采用耐50bar～160bar高压的反渗透膜;反渗透装置的膜元件采用一级两段布置;一级澄清软化池和高压反渗透装置的进水口处设有管道混合器。
本发明还公开一种高含盐废水资源化处理工艺，包括以下步骤：
高含盐废水进入调节池内，调节池内设有的曝气装置和搅拌装置，经调节池的均质作用降低废水中COD含量，减少水质波动，降低废水的水温;
经调节池均质后的废水进入澄清软化装置，澄清软化装置采用两级澄清软化工艺，通过一级澄清软化工艺软化去除废水中的重金属离子、氟离子和暂时硬度;通过二级软化澄清工艺软化去除废水中的镁离子和残留钙离子;
经澄清软化后的废水进入双介质过滤装置，介质选用无烟煤和粒径为0.5～1.2mm的石英砂，双介质过滤装置的产水达到纳滤装置的SDI进水水质要求;
过滤的产水进入纳滤装置，将过滤产水中的二价离子与一价离子分离;
纳滤的产水进入高压反渗透装置，高压反渗透装置采用耐50bar～160bar高压的反渗透膜，给水压力为60～120bar，纳滤浓水部分回流至一级澄清软化池，部分外排至外部的处理系统;
高压反渗透装置的膜元件采用一级两段布置，高压反渗透的产水进入反渗透装置，浓水进行蒸发结晶;
反渗透装置的膜元件采用一级两段布置，反渗透的产水进入回收水箱，浓水作为高压反渗透装置的进水。
作为一种优选方案，通过调节池内增的辅助加药系统，添加用于高含盐废水预处理的石灰、纯碱、混凝剂和絮凝剂。
作为一种优选方案，一级澄清软化池的进水口处设有管道混合器，将部分纳滤浓水和调节池出水混合后进入一级澄清软化池，并在管道混合器的进水管道中添加阻垢剂和酸药剂;
高压反渗透装置的进水口处设有管道混合器，将纳滤产水和反渗透浓水混合后进入高压反渗透装置，并在管道混合器的进水管道中添加阻垢剂和酸药剂。
作为一种优选方案，酸药剂为2%～5%的盐酸溶液，阻垢剂为磷系列聚合物。
作为一种优选方案，澄清软化装置中，经混凝沉淀后得到的污泥通过外接的污泥池脱水处理后的水重新进入一级软化澄清池。
作为一种优选方案，通过控制一级澄清软化工艺中石灰、混凝剂、絮凝剂和助凝剂的加药量，使产水中的SiO2含量小于8ppm，硬度降低为1.0mmol/L;通过控制一级澄清软化工艺中有机硫的加药量，使得产水中的重金属离子的含量降低到0.2ppm以下，F离子的含量降低到5ppm。
作为一种优选方案，通过控制二级澄清软化工艺中碱、混凝剂及絮凝剂的加药量，从而控制纳滤进水的钙镁离子配比，使得纳滤产水中至少98%的硫酸根和镁离子被去除，至少70%的钙离子被去除。
作为一种优选方案，控制纳滤装置的回收率为55%～75%;控制高压反渗透装置的回收率为60%～80%;控制反渗透装置的回收率达到90%。
作为一种优选方案，该系统中添加的混凝剂为聚合硫酸铁，助凝剂为APAM，絮凝剂为聚合硫酸铝。
作为一种优选方案，所述高含盐废水含盐量为2000～200000ppm，硬度为100～10000ppm，碱度为100～10000ppm。
有益效果：
本发明能有效的去除高含盐废水中的F离子及重金属离子等，产水回收率达到90%，废水中盐分资源化利用率达到85%，制得达到工业盐国家标准GB5462-2003中工业精制盐一级及以上标准的结晶盐，且是纯白色。
该工艺系统的实际产水指标TDS低于50ppm，氯离子含量低于20ppm，处理过程简便高效，运行费用较一般工艺低，操作自动化程度高，处理能力达到并超过设计能力。该工艺系统能够浓缩进蒸发结晶单元的处理量，大大降低了蒸发热法出盐的能耗，节约投资与运行费用，是一种环境友好、资源节约型工艺系统。
该系统尤其适用于含盐量为2000～200000ppm，硬度为100～10000ppm，碱度为100～10000ppm的含盐废水。