申请日2019.08.14
公开(公告)日2019.10.18
IPC分类号C02F9/12; C02F11/127; C02F11/125; C02F11/123; C02F11/122; C02F11/121
摘要
本发明涉及一种高浓度工业有机废水零排放处理系统及其工艺，该系统包括预处理系统，磁催化氧化系统，超滤膜系统，纳滤膜系统，软化膜系统，两级高压反渗透膜系统，蒸发浓缩系统，污泥处理系统;预处理系统的输入端设置原水泵，原水泵的输入端连接原水箱，预处理系统的输出端的一端连接污泥处理系统、预处理系统的输出端的另一端连接磁催化氧化系统，该预处理系统的输出端的另一端与磁催化氧化系统的输入端之间的管路上依次设置酸加药口和双氧水加药口;磁催化氧化系统的输出端连接超滤膜系统，超滤膜系统的产水端依次布置超滤产水箱、增压泵、过滤器、高压泵，超滤膜系统的浓水端连接至原水箱;高压泵的输出端连接纳滤膜系统。
权利要求书
1.一种高浓度工业有机废水零排放处理系统，其特征在于：包括预处理系统(10)，磁催化氧化系统(20)，超滤膜系统(80)，纳滤膜系统(30)，软化膜系统(40)，两级高压反渗透膜系统(70)，蒸发浓缩系统(50)，污泥处理系统(60);
预处理系统(10)的输入端设置原水泵(11)，原水泵(11)的输入端连接原水箱(12)，预处理系统(10)的输出端的一端连接污泥处理系统(60)、预处理系统(10)的输出端的另一端连接磁催化氧化系统(20)，该预处理系统(10)的输出端的另一端与磁催化氧化系统(20)的输入端之间的管路上依次设置酸加药口和双氧水加药口;磁催化氧化系统(20)的输出端连接超滤膜系统(80)，超滤膜系统(80)的产水端依次布置超滤产水箱(81)、增压泵(82)、过滤器(83)、高压泵(84)，超滤膜系统(80)的浓水端连接至原水箱(12);高压泵(84)的输出端连接纳滤膜系统(30);纳滤膜系统(30)的产水端设置纳滤产水箱(32)、纳滤膜系统(30)的浓水端设置纳滤浓水箱(31);纳滤产水箱(32)的输出端设置再次高压泵(33)，再次高压泵(33)的输出端设置两级高压反渗透膜系统(70);
纳滤浓水箱(31)的输出端设置进水泵(34)，进水泵(34)的输出端设置软化膜系统(40);软化膜系统(40)的输出端的一端为产水端，软化膜系统(40)的产水端设置软化产水箱(41)，软化膜系统(40)的输出端的另一端连接污泥处理系统(60);软化产水箱(41)的输出端连接蒸发浓缩系统(50);蒸发浓缩系统(50)输出端的一端连接污泥处理系统(60)，蒸发浓缩系统(50)输出端的另一端设置蒸发冷凝水管道连接至超滤产水箱(81)上;
所述的两级高压反渗透膜系统(70)包括依次布置的一级反渗透膜系统(71)、二级反渗透膜系统(72)，一级反渗透膜系统(71)、二级反渗透膜系统(72)之间设置一级反渗透浓水箱，一级反渗透膜系统(71)、二级反渗透膜系统(72)的产水端均连接反渗透产水箱(73)，一级反渗透膜系统(71)的浓水端连接至二级反渗透膜系统(72)的输入端，二级反渗透膜系统(72)的浓水端连接至纳滤产水箱(32)上。
2.根据权利要求1所述的一种高浓度工业有机废水零排放处理系统，其特征在于：所述的污泥处理系统(60)包括依次布置的污泥泵和污泥脱水装置(61)。
3.根据权利要求1所述的一种高浓度工业有机废水零排放处理系统，其特征在于：所述的磁催化氧化系统(20)中的催化剂为一种高浓度有机废水处理的高效催化剂，且该磁催化氧化系统(20)中的高效催化剂为颗粒状，以填料的形式装载在催化氧化柱内。
4.根据权利要求1所述的一种高浓度工业有机废水零排放处理系统，其特征在于：所述的预处理系统(10)是斜板混凝沉淀装置、磁混凝沉淀装置、多介质过滤器、气浮装置中的一种或几种组合;所述的超滤膜系统(80)中的超滤膜是管式膜、中空纤维膜、平板膜中的一种;所述的纳滤膜系统(30)中的纳滤膜是普通卷式纳滤膜、卷式高压纳滤膜中的一种;所述的两级高压反渗透膜系统(70)中的一级反渗透膜(71)是普通卷式反渗透膜、高压卷式反渗透膜(STRO)和碟管式反渗透膜(DTRO)中的一种，二级反渗透膜(72)是卷式反渗透膜或者是普通卷式反渗透膜、高压卷式反渗透膜(STRO)和碟管式反渗透膜(DTRO)中的一种;所述的软化膜系统(40)的软化膜是无机管式软化膜和有机管式软化膜中的一种，其过滤精度为30-50nm;所述的蒸发浓缩系统(50)是MVR蒸发器、膜蒸馏中的一种或两种组合。
5.根据权利要求2所述的一种高浓度工业有机废水零排放处理系统，其特征在于：所述的污泥脱水装置(61)是板框压滤机、带式压滤机、叠螺污泥脱水机、离心机中的一种。
6.根据权利要求3所述的一种高浓度工业有机废水零排放处理系统，其特征在于：所述的高效催化剂包括以下质量组分原料：碳化硅40-50份、四氧化三铁10-20份、二氧化钛10-20份、氧化锆5-10份、氧化铈1-5份、石墨烯0.5-2.0份、聚苯乙烯纳米微球0.2-1份、氯化铁5-10份、去离子水50-100份。
其制备方法如下，包括以下步骤：
(1)准备原料：取质量组分：碳化硅40-50份、四氧化三铁10-20份、二氧化钛10-20份、氧化锆5-10份、氧化铈1-5份、石墨烯0.5-2.0份、聚苯乙烯纳米微球0.2-1份、氯化铁5-10份、去离子水50-100份，其中去离子水50-100份分成第一份去离子水30-60份和第二份去离子水20-40份;
(2)取第一份去离子水与二氧化钛配置二氧化钛浆液，调节pH为3.0-3.5，然后将FeCl3溶液加入到二氧化钛的浆液中，在二氧化钛表面形成包覆，洗涤过滤备用;
(3)将碳化硅、四氧化三铁、氧化锆、氧化铈、石墨烯、聚苯乙烯纳米微球、第二份去离子水和包覆后的二氧化钛按比例配置成浆料;
(4)将配置后的浆料进行高速分散1-3h，洗涤过滤后在400-600℃来进行热处理，然后在高于800℃的温度煅烧，最后粉碎得到催化剂。
7.一种高浓度工业有机废水零排放处理系统的处理工艺，其特征在于，包括如下步骤：
(1)首先，高浓度有机废水收集到原水池中，经过原水箱(12)，再经过原水泵(11)打入到预处理系统(10)进行预处理，预处理产生的污泥直接进入到污泥处理系统(60)，以去除悬浮物、大颗粒杂质等污染物;
(2)其次，预处理后的水进入到磁催化氧化系统(20)，加酸调节pH，并加入氧化剂，酸性条件下，有机物在氧化剂和催化剂的共同作用下，将废水中的难降解有机物、氨氮等指标进行氧化降解，分解为二氧化碳和水，高效去除水中污染物;
(3)经过磁催化氧化系统(20)催化氧化后产水进入到超滤膜系统(80)进行净化处理，去除水中细小颗粒等不溶物，少量的超滤浓水回到原水箱(12)，进入原水箱(12)至原水池中循环处理，超滤产水进入到超滤产水箱(81)中;
(4)超滤产水再经过增压泵(82)、过滤器(83)和高压泵(84)后，进入到纳滤膜系统(30)，纳滤膜系统(30)的纳滤膜对废水中的有机物和无机盐进行分离，纳滤浓水进入到纳滤浓水箱(31)，纳滤产水进入到纳滤产水箱(32);
(5)纳滤产水经过再次高压泵(33)进入到两级高压反渗透膜系统(70)，进一步脱除废水中的盐分、溶解性小分子有机污染物等其他杂质，两级高压反渗透膜系统(70)浓水进入到纳滤浓水箱(31)中，产水进入到反渗透产水箱(73)，由反渗透产水箱(73)产水可以回用到生产中;
(6)纳滤浓水经过进水泵(34)进入到软化膜系统(40)处理，以去除浓水中的钙、镁离子，产水进入到软化产水箱(41);
(7)软化产水箱(41)中的水进入到蒸发浓缩系统(50)进行蒸发浓缩，固体盐分和污泥一起经过污泥脱水后外运处理，冷凝水蒸发进入到超滤产水箱(81)中，合并进行处理，以步骤(4)为始进行循环。
8.根据权利要求7所述的一种高浓度工业有机废水零排放处理系统的处理工艺，其特征在于，步骤(2)中的氧化剂为双氧水。
说明书
一种高浓度工业有机废水零排放处理系统及其工艺
技术领域
本发明属于高浓度工业有机废水处理技术领域，具体是涉及一种高浓度工业有机废水零排放处理系统及其工艺。
技术背景
高浓度有机废水主要具有以下特点：一是有机物浓度高，化学需氧量(COD)一般在5000mg/L以上，有的甚至高达几万乃至几十万毫克每升，相对而言，生化需氧量(BOD)较低，可生化性比较差;二是废水中污染物成分复杂，含有毒性物质废水中有机物以芳香族化合物和杂环化合物居多，还多含有硫化物、氮化物、重金属和有毒有机物;三是色度高，有异味，有些废水散发出刺鼻恶臭，给周围环境造成不良影响;四是具有强酸强碱性。
由于高浓度有机废水的上述特点，现有的高浓度工业有机废水处理要达到基本零排放很难完成，不仅是采用的系统通常结构繁琐而且流程复杂且难度也较大。
发明内容
本发明提供一种高浓度工业有机废水零排放处理系统及其工艺，系统结构简单实用且高效;工艺流程简单、效率高、效果好。
为解决上述技术问题，本发明提供的系统的技术方案为：一种高浓度工业有机废水零排放处理系统，包括预处理系统，磁催化氧化系统，超滤膜系统，纳滤膜系统，软化膜系统，两级高压反渗透膜系统，蒸发浓缩系统，污泥处理系统;
预处理系统的输入端设置原水泵，原水泵的输入端连接原水箱，预处理系统的输出端的一端连接污泥处理系统、预处理系统的输出端的另一端连接磁催化氧化系统，该预处理系统的输出端的另一端与磁催化氧化系统的输入端之间的管路上依次设置酸加药口和双氧水加药口;磁催化氧化系统的输出端连接超滤膜系统，超滤膜系统的产水端依次布置超滤产水箱、增压泵、过滤器、高压泵，超滤膜系统的浓水端连接至原水箱;高压泵的输出端连接纳滤膜系统;纳滤膜系统的产水端设置纳滤产水箱、纳滤膜系统的浓水端设置纳滤浓水箱;纳滤产水箱的输出端设置再次高压泵，再次高压泵的输出端设置两级高压反渗透膜系统;
纳滤浓水箱的输出端设置进水泵，进水泵的输出端设置软化膜系统;软化膜系统的输出端的一端为产水端，软化膜系统的产水端设置软化产水箱，软化膜系统的输出端的另一端连接污泥处理系统;软化产水箱的输出端连接蒸发浓缩系统;蒸发浓缩系统输出端的一端连接污泥处理系统，蒸发浓缩系统输出端的另一端设置蒸发冷凝水管道连接至超滤产水箱上;
所述的两级高压反渗透膜系统包括依次布置的一级反渗透膜系统、二级反渗透膜系统，一级反渗透膜系统、二级反渗透膜系统之间设置一级反渗透浓水箱，一级反渗透膜系统、二级反渗透膜系统的产水端均连接反渗透产水箱，一级反渗透膜系统的浓水端连接至二级反渗透膜系统的输入端，二级反渗透膜系统的浓水端连接至纳滤产水箱上。
进一步的，所述的污泥处理系统包括依次布置的污泥泵和污泥脱水装置。
进一步的，所述的磁催化氧化系统中的催化剂为一种高浓度有机废水处理的高效催化剂，且该磁催化氧化系统中的高效催化剂为颗粒状，以填料的形式装载在催化氧化柱内。
进一步的，所述的预处理系统是斜板混凝沉淀装置、磁混凝沉淀装置、多介质过滤器、气浮装置中的一种或几种组合;所述的超滤膜系统中的超滤膜是管式膜、中空纤维膜、平板膜中的一种;所述的纳滤膜系统中的纳滤膜是普通卷式纳滤膜、卷式高压纳滤膜中的一种;所述的两级高压反渗透膜系统中的一级反渗透膜是普通卷式反渗透膜、高压卷式反渗透膜(STRO)和碟管式反渗透膜(DTRO)中的一种，二级反渗透膜是卷式反渗透膜或者是普通卷式反渗透膜、高压卷式反渗透膜(STRO)和碟管式反渗透膜(DTRO)中的一种;所述的软化膜系统的软化膜是无机管式软化膜和有机管式软化膜中的一种，其过滤精度为30-50nm;所述的蒸发浓缩系统是MVR蒸发器、膜蒸馏中的一种或两种组合。
再进一步的，所述的污泥脱水装置是板框压滤机、带式压滤机、叠螺污泥脱水机、离心机中的一种。
再进一步的，所述的高效催化剂包括以下质量组分原料：碳化硅40-50份、四氧化三铁10-20份、二氧化钛10-20份、氧化锆5-10份、氧化铈1-5份、石墨烯0.5-2.0份、聚苯乙烯纳米微球0.2-1份、氯化铁5-10份、去离子水50-100份。
其制备方法如下，包括以下步骤：
(1)准备原料：取质量组分：碳化硅40-50份、四氧化三铁10-20份、二氧化钛10-20份、氧化锆5-10份、氧化铈1-5份、石墨烯0.5-2.0份、聚苯乙烯纳米微球0.2-1份、氯化铁5-10份、去离子水50-100份，其中去离子水50-100份分成第一份去离子水30-60份和第二份去离子水20-40份;
(2)取第一份去离子水与二氧化钛配置二氧化钛浆液，调节pH为3.0-3.5，然后将FeCl3溶液加入到二氧化钛的浆液中，在二氧化钛表面形成包覆，洗涤过滤备用;
(3)将碳化硅、四氧化三铁、氧化锆、氧化铈、石墨烯、聚苯乙烯纳米微球、第二份去离子水和包覆后的二氧化钛按比例配置成浆料;
(4)将配置后的浆料进行高速分散1-3h，洗涤过滤后在400-600℃来进行热处理，然后在高于800℃的温度煅烧，最后粉碎得到催化剂。
本发明提供的工艺的技术方案为：一种高浓度工业有机废水零排放处理系统的处理工艺，包括如下步骤：
(1)首先，高浓度有机废水收集到原水池中，经过原水箱，再经过原水泵打入到预处理系统进行预处理，预处理产生的污泥直接进入到污泥处理系统，以去除悬浮物、大颗粒杂质等污染物;
(2)其次，预处理后的水进入到磁催化氧化系统，加酸调节pH，并加入氧化剂，酸性条件下，有机物在氧化剂和催化剂的共同作用下，将废水中的难降解有机物、氨氮等指标进行氧化降解，分解为二氧化碳和水，高效去除水中污染物;
(3)经过磁催化氧化系统催化氧化后产水进入到超滤膜系统进行净化处理，去除水中细小颗粒等不溶物，少量的超滤浓水回到原水箱，进入原水箱至原水池中循环处理，超滤产水进入到超滤产水箱中;
(4)超滤产水再经过增压泵、过滤器和高压泵后，进入到纳滤膜系统，纳滤膜系统的纳滤膜对废水中的有机物和无机盐进行分离，纳滤浓水进入到纳滤浓水箱，纳滤产水进入到纳滤产水箱;
(5)纳滤产水经过再次高压泵进入到两级高压反渗透膜系统，进一步脱除废水中的盐分、溶解性小分子有机污染物等其他杂质，两级高压反渗透膜系统浓水进入到纳滤浓水箱中，产水进入到反渗透产水箱，由反渗透产水箱产水可以回用到生产中;
(6)纳滤浓水经过进水泵进入到软化膜系统处理，以去除浓水中的钙、镁离子，产水进入到软化产水箱;
(7)软化产水箱中的水进入到蒸发浓缩系统进行蒸发浓缩，固体盐分和污泥一起经过污泥脱水后外运处理，冷凝水蒸发进入到超滤产水箱中，合并进行处理，以步骤(4)为始进行循环。
进一步的，步骤(2)中的氧化剂为双氧水。
本发明的技术效果：系统结构简单实用且高效;工艺流程简单、效率高、效果好。（发明人：张锋;张龙;陶杰;王旭东）