申请日 20200918
公开（公告）日 20201208
IPC分类号 C02F9/10; C02F103/36
摘要
本发明公开了一种PTA高盐废水处理回用及零排放系统及方法。所述系统包括用于对待处理废水依次进行处理的预处理单元、膜浓缩单元、蒸发结晶单元和污泥处理单元，所述预处理单元包括调节池、高效沉淀池、过滤器和超滤设备，所述膜浓缩单元包括第一反渗透设备、膜化学反应器、离子交换器和第二反渗透设备，所述蒸发结晶单元包括Ⅲ效蒸发结晶器和喷雾干燥设备，所述污泥处理单元包括污泥池、污泥脱水设备和废水收集池。本发明提供的处理PTA高盐废水回用及零排放系统及方法运行安全可靠，增加废水回收率的同时可以减少膜系统的运行故障，系统产生杂盐的含水率小于8％。
权利要求书
1.一种PTA高盐废水处理回用及零排放系统，其特征在于包括用于对待处理废水依次进行处理的预处理单元、膜浓缩单元、蒸发结晶单元和污泥处理单元，其中，
所述预处理单元包括调节池、高效沉淀池、多介质过滤器和超滤设备，所述膜浓缩单元包括第一反渗透设备、膜化学反应器、离子交换器和第二反渗透设备，所述蒸发结晶单元包括Ⅲ效蒸发结晶设备和喷雾干燥设备，所述污泥处理单元包括污泥池、污泥脱水设备和废水收集池，其中，所述调节池、高效沉淀池、多介质过滤器、超滤设备、第一反渗透设备、膜化学反应器、离子交换器、第二反渗透设备、Ⅲ效蒸发结晶设备和喷雾干燥设备依次连接；
所述高效沉淀池、膜化学反应器还与所述污泥池连接，所述污泥池还与废水收集池连接，所述废水收集池的出水口还与所述调节池的物料入口连通，并且，所述高效沉淀池的一个污泥排放口还与所述高效沉淀池的絮凝段的废水入口连通，以使所述高效沉淀池排放的部分污泥与待处理的废水在高效沉淀池的絮凝段中混合，废水收集池收集来自污泥水，多介质过滤器、超滤设备、离子交换器及反渗透膜反洗再生产生的废水。
2.根据权利要求1所述的PTA高盐废水处理回用及零排放系统，其特征在于：所述过滤器、超滤设备、第一反渗透设备、膜化学反应器、离子交换器、第二反渗透设备与蒸发结晶设备中的至少两者之间还设置有中间水池，所述中间水池至少用于容置经所述过滤器、超滤设备、第一反渗透设备、膜化学反应器、离子交换器或第二反渗透设备处理后输出的产水。
3.根据权利要求1所述的PTA高盐废水处理回用及零排放系统，其特征在于：所述Ⅲ效蒸发结晶单元包括预热器、Ⅰ效蒸发器加热室、Ⅰ效蒸发器分离室、Ⅱ效蒸发器加热室、Ⅱ效蒸发器分离室、Ⅲ效蒸发器加热室、Ⅲ效蒸发器分离室及喷雾干燥设备，所述预热器、Ⅰ效蒸发器加热室、Ⅰ效蒸发器分离室、Ⅱ效蒸发器加热室、Ⅱ效蒸发器分离室、Ⅲ效蒸发器加热室、Ⅲ效蒸发器分离室和喷雾干燥设备依次连接；
和/或，所述Ⅲ效蒸发结晶单元还包括冷凝水余热利用设备，所述冷凝水余热利用设备包括Ⅰ效平衡桶、Ⅱ效平衡桶和Ⅲ效平衡桶，所述Ⅰ效平衡桶、Ⅱ效平衡桶、Ⅲ效平衡桶还分别与Ⅰ效蒸发器加热室、Ⅱ效蒸发器加热室、Ⅲ效蒸发器加热室对应连接，并且，所述Ⅰ效平衡桶、Ⅱ效平衡桶、Ⅲ效平衡桶依次连接，所述Ⅰ效平衡桶、Ⅲ效平衡桶还与所述预热器连接，从而形成可供冷凝液循环流动的回路，上一级蒸发器中的冷凝水作为下一级蒸发器的加热热源。
4.根据权利要求2所述的PTA高盐废水处理回用及零排放系统，其特征在于：所述第一反渗透设备和第二反渗透设备的至少一个出水口还与回用水池连接。
5.根据权利要求2所述的PTA高盐废水处理回用及零排放系统，其特征在于：所述第二反渗透设备的出水口还与所述预热器的物料入口连接。
6.根据权利要求3所述的PTA高盐废水处理回用及零排放系统，其特征在于：所述Ⅲ效蒸发器分离室的至少一物料出口还与离心设备的物料入口连接，所述离心设备的物料出口与所述喷雾干燥设备的物料入口连接。
7.根据权利要求1所述的PTA高盐废水处理回用及零排放系统，其特征在于：所述调节池中设置有射流循环泵，和/或，所述过滤器为多介质过滤器，和/或，所述超滤设备包括超滤自清洗过滤器和超滤装置，所述超滤自清洗过滤器和超滤装置沿废水的传输方向依次连接设置，和/或，所述的第一反渗透设备和二反渗透设备均包括保安过滤器和反渗透装置，所述保安过滤器和反渗透装置依次连接；和/或，所述的离子交换设备包括离子交换器和脱碳器，所述喷雾干燥设备还与除尘设备连接。
8.一种PTA高盐废水处理回用及零排放处理方法，其特征在于包括：
提供如权利要求1-7中任一项所述的PTA高盐废水处理回用及零排放系统；
使待处理的废水、混凝剂、助凝剂和由高效沉淀池排放的部分污泥在高效沉淀池中混合，并将高效沉淀池中的混合物的pH调节至中性；使所述高效沉淀池的软化产水输入多介质过滤器，并使高效沉淀池排放的一部分污泥自高效沉淀池的入口回流至高效沉淀池内，另一部分污泥进入污泥池，其中，所述多介质过滤器的产水输入过滤产水池；
将所述过滤产水池中的废水输入超滤设备，并使超滤设备产生的超滤产水进入超滤产水池，使超滤设备产生的超滤浓水排放至废水收集池，同时，所述超滤产水池中的超滤产水可作为过滤器和超滤设备反洗用水；
通过反渗透给水泵将超滤产水池中的超滤产水依次输送至第一反渗透设备，同时在保安过滤器进水侧投加还原剂、非氧化性杀菌剂及阻垢剂，以减少反渗透膜的污染；经过第一反渗透设备膜分离之后，在第一反渗透设备的反渗透膜浓水侧产生浓水并进入膜化学反应器中，在产水侧产生回用水，并使回用水进入回用水池备用；
使第一反渗透设备排放的部分废水输入膜化学反应器，并使膜化学反应器排放的污泥输入污泥池，使膜化学反应器排放的废水依次输入离子交换器，使所述离子交换器中的浓水输入第一反渗透浓水池，并将第一反渗透浓水池中的产水输入第二反渗透设备，同时在第二反渗透设备的保安过滤器进水侧投加还原剂、非氧化性杀菌剂及阻垢剂；
使第二反渗透设备的一部分产水进入回用水池，另一部分浓水进入第二反渗透浓水池；
将第二反渗透浓水池中的浓水输入预热器中，所述预热器将废水的温度调节至70℃后依次输入Ⅰ效蒸发器加热室、Ⅰ效蒸发器分离室、Ⅱ效蒸发器加热室、Ⅱ效蒸发器分离室、Ⅲ效蒸发器加热室、Ⅲ效蒸发器分离室，以及，使所述Ⅰ效蒸发器加热室产生的冷凝液依次输入Ⅰ效平衡桶、Ⅱ效平衡桶、Ⅲ效平衡桶、预热器；
使Ⅲ效蒸发器分离室排放的一部分污水依次输入离心设备、预热器，另一部分废水输入喷雾干燥设备。
9.根据权利要求1所述的PTA高盐废水处理回用及零排放处理方法，其特征在于：所述还原剂、非氧化性杀菌剂及阻垢剂分别为NaHSO3、异噻唑啉酮及聚马来酸酐；优选的，所述还原剂、非氧化性杀菌剂及阻垢剂的投加量分别为第一反渗透设备或第二反渗透设备中废水中的质量的1～2wt％、1～2wt％、2～10wt％；和/或，所述PTA高盐废水处理回用及零排放处理方法还包括向所述膜化学反应器及离子交换器中投加盐酸或氢氧化钠；优选的，所述盐酸、氢氧化钠的投加量分别为膜化学反应器或离子交换器中废水质量的5～10wt％、4～10wt％。
10.根据权利要求3所述的PTA高盐废水处理回用及零排放处理方法，其特征在于：所述Ⅰ效蒸发器加热室蒸汽温度为106～118℃，Ⅰ效蒸发器分离室产生的二次蒸汽的温度为104～110℃，所述Ⅱ效蒸发器加热室蒸汽温度为104～110℃，Ⅱ效蒸发器分离室产生的二次蒸汽的温度为88.7～98℃，所述Ⅲ效蒸发器加热室的加热温度为88.7～98℃，Ⅲ效蒸发器分离室产生的二次蒸汽的温度为60～70℃。
说明书
PTA高盐废水处理回用及零排放系统及方法
技术领域
本发明涉及一种PTA高盐废水处理回用及零排放系统及方法，属于污水处理技术领域。
背景技术
新疆地区矿产资源丰富，但水资源比较匮乏，生态环境脆弱，化工园区的节能减排，提高水资源的利用率是所有化工企业在新疆发展需要攻克的难题。
PTA生产装置产生的高盐废水，通常为回用之后剩余的浓水，主要包含PTA废水站反渗透浓水、脱盐水站排水和锅炉岛脱硫废水等混合废水，这种废水通常含盐量高，成分复杂、易产生结垢和腐蚀现象，并且具有一定量的难降解有机物，如何增加这些废水的回收率，做到零排放，实现水资源的高效利用，同时减少蒸发结晶水量，减少投资成为目前企业面临的难题。
结合国内关于高盐废水零排放的处理工艺，反渗透技术(RO)凭借其达到98％的稳定脱盐率已成为主流的高盐废水减量化技术，但同时仍有部分浓水无法利用，通常的几种做法：第一种是利用干旱的气候条件自然蒸发；第二种是利用离子交换和化学药剂的方法除去废水中硬度，再利用浓水反渗透进一步浓缩，或者利用电渗析除盐，提高水的回收率，剩余少量的浓水进行煤场抑尘或通过烟道喷雾蒸发处理；第三种是基于蒸发和结晶工艺直接做到零排放，产生固体盐和回用水。
分析上述三种做法，第一种直接做自然蒸发虽然节省能耗，但初期投资不低，同时可能污染地下水。第二种做法可以减少废水的排放量，但浓水的盐及各种离子均最终进入粉尘，对粉尘的后续处理带来难度，同时电渗析脱盐设备结构严重，系统运行故障率高。第三种做法是最常用，也是工艺比较成熟的技术，但需要对膜浓缩系统做好预处理，减少膜结垢和膜污染，同时蒸发结晶设备缺点是能耗较高，如何减少蒸发结晶的能耗成为经济运行的关键。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种PTA高盐废水处理回用及零排放系统及方法，以克服现有技术中的不足。
为实现前述发明目的，本发明采用的技术方案包括：
本发明实施例一方面提供了一种PTA高盐废水处理回用及零排放系统，其包括用于对待处理废水依次进行处理的预处理单元、膜浓缩单元、蒸发结晶单元和污泥处理单元，其中，
所述预处理单元包括调节池、高效沉淀池、多介质过滤器和超滤设备，所述膜浓缩单元包括第一反渗透设备、膜化学反应器、离子交换器和第二反渗透设备，所述蒸发结晶单元包括Ⅲ效蒸发结晶设备和喷雾干燥设备，所述污泥处理单元包括污泥池、污泥脱水设备和废水收集池，其中，所述调节池、高效沉淀池、多介质过滤器、超滤设备、第一反渗透设备、膜化学反应器、离子交换器、第二反渗透设备、Ⅲ效蒸发结晶设备和喷雾干燥设备依次连接；
所述高效沉淀池、膜化学反应器还与所述污泥池连接，所述污泥池还与废水收集池连接，所述废水收集池的出水口还与所述调节池的物料入口连通，并且，所述高效沉淀池的一个污泥排放口还与所述高效沉淀池的絮凝段的废水入口连通，以使所述高效沉淀池排放的部分污泥与待处理的废水在高效沉淀池的絮凝段中混合，废水收集池收集来自污泥水，多介质过滤器、超滤设备、离子交换器及反渗透膜反洗再生产生的废水。
本发明实施例还提供了一种PTA高盐废水处理回用及零排放处理方法，其包括：
提供所述的PTA高盐废水处理回用及零排放系统；
使待处理的废水、混凝剂、助凝剂和由高效沉淀池排放的部分污泥在高效沉淀池中混合，并将高效沉淀池中的混合物的pH调节至中性；使所述高效沉淀池的软化产水输入多介质过滤器，并使高效沉淀池排放的一部分污泥自高效沉淀池的入口回流至高效沉淀池内，另一部分污泥进入污泥池，其中，所述多介质过滤器的产水输入过滤产水池；
将所述过滤产水池中的废水输入超滤设备，并使超滤设备产生的超滤产水进入超滤产水池，使超滤设备产生的超滤浓水排放至废水收集池，同时，所述超滤产水池中的超滤产水可作为过滤器和超滤设备反洗用水；
通过反渗透给水泵将超滤产水池中的超滤产水依次输送至第一反渗透设备，同时在保安过滤器进水侧投加还原剂、非氧化性杀菌剂及阻垢剂，以减少反渗透膜的污染；经过第一反渗透设备膜分离之后，在第一反渗透设备的反渗透膜浓水侧产生浓水并进入膜化学反应器中，在产水侧产生回用水，并使回用水进入回用水池备用；
使第一反渗透设备排放的部分废水输入膜化学反应器，并使膜化学反应器排放的污泥输入污泥池，使膜化学反应器排放的废水依次输入离子交换器，使所述离子交换器中的浓水输入第一反渗透浓水池，并将第一反渗透浓水池中的产水输入第二反渗透设备，同时在第二反渗透设备的保安过滤器进水侧投加还原剂、非氧化性杀菌剂及阻垢剂；
使第二反渗透设备的一部分产水进入回用水池，另一部分浓水进入第二反渗透浓水池；
将第二反渗透浓水池中的浓水输入预热器中，所述预热器将废水的温度调节至70℃后依次输入Ⅰ效蒸发器加热室、Ⅰ效蒸发器分离室、Ⅱ效蒸发器加热室、Ⅱ效蒸发器分离室、Ⅲ效蒸发器加热室、Ⅲ效蒸发器分离室，以及，使所述Ⅰ效蒸发器加热室产生的冷凝液依次输入Ⅰ效平衡桶、Ⅱ效平衡桶、Ⅲ效平衡桶、预热器；
使Ⅲ效蒸发器分离室排放的一部分污水依次输入离心设备、预热器，另一部分废水输入喷雾干燥设备。
与现有其他技术相比，本发明提供的处理PTA高盐废水回用及零排放系统及方法，采用了高效沉淀池工艺、过滤工艺、超滤工艺、第一反渗透膜工艺、膜化学反应器工艺、离子交换器工艺、第二反渗透膜工艺及蒸发结晶工艺的集成工艺；本发明提供的处理PTA高盐废水回用及零排放系统及方法运行安全可靠，增加废水回收率的同时可以减少膜系统的运行故障，Ⅲ效蒸发工艺可以根据不同的离子浓度，为实施分盐工艺时大大减少分盐的规模，减少投资费用，回用水可以用于循环水补充水，大大降低PTA生产消耗的水量，系统产生杂盐的含水率小于8％。
发明人 （宋志民;康彦顺;杨建军;黄金锋;贾蕾;韩强;谭瀚茗;廖新伟;王凤健;海阳;刘冰;姚元宏;解松源;何凡;）