公布日：2022.12.23
申请日：2022.10.20
分类号：C02F9/14(2006.01)I;C02F101/20(2006.01)N;C02F3/30(2006.01)N;C02F1/72(2006.01)N;C02F1/66(2006.01)N;C02F1/467(2006.01)N;
C02F1/44(2006.01)N;C02F1/38(2006.01)N;C02F1/28(2006.01)N;C02F1/04(2006.01)N
摘要
本发明涉及一种含重金属废水的减量化处理系统及方法，系统包括使用至少两个减量化模块和至少一个渗透模块对重金属废水进行减量化处理，至少两个减量化模块设为第一减量化模块和第二减量化模块。第一减量化模块和渗透模块的来水流通方向串联回流设置，构成梯级减量化结构。本发明通过第一减量化模块和第二减量化模块共同构成减量化体系，在保障反渗透装置正常运行的情况下，使得减量化后的产水水质达到进入制超纯水装置要求，针对反渗透膜水回收率低的问题，能够减小减量化处理的投资，提高减量化效率，增加单位时间内的废水处理量，同时实现对废水的高度减量化，增加水回收率。
权利要求书
1.一种含重金属废水的减量化处理系统，其特征在于，包括使用至少两个减量化模块和至少一个渗透模块(303)对重金属废水进行减量化处理，所述至少两个减量化模块设为第一减量化模块(301)和第二减量化模块(302)，其中，经过预处理和再处理的重金属废水进入所述渗透模块(303)的来水侧，并从所述渗透模块(303)的来水出口进入所述第一减量化模块(301)，所述第一减量化模块(301)将来水进行减量化处理得到第一产水和第一浓水，所述第一浓水作为驱动液泵入所述渗透模块(303)的浓水侧，由所述渗透模块(303)的来水侧的来水稀释并经过所述渗透模块(303)的浓水出口进入所述第二减量化模块(302)，所述第二减量化模块(302)将来水进行减量化处理得到第二产水和第二浓水，所述第一减量化模块(301)和渗透模块(303)的来水流通方向串联回流设置，构成梯级减量化结构。
2.如权利要求1所述的含重金属废水的减量化处理系统，其特征在于，经过预处理和再处理的重金属废水直接进入所述渗透模块(303)的来水侧以实现对来水的初级减量化，所述重金属废水的流动方式包括连续式或间断式，以控制在所述渗透模块(303)的来水侧和/或在所述渗透模块(303)的浓水侧的流速保持在阈值范围内。
3.如权利要求2所述的含重金属废水的减量化处理系统，其特征在于，经过预处理和再处理的重金属废水送至三通阀，所述三通阀将重金属废水选择性送入所述渗透模块(303)的来水侧或所述第一减量化模块(301)。
4.如权利要求3所述的含重金属废水的减量化处理系统，其特征在于，当所述三通阀将重金属废水送入所述渗透模块(303)的来水侧时，重金属废水的流动路径为：所述渗透模块(303)的来水侧、所述第一减量化模块(301)、所述渗透模块(303)的浓水侧、所述第二减量化模块(302)；其中，所述渗透模块(303)用于减轻所述第一减量化模块(301)的减量化处理压力，并用于缓冲重金属废水；当所述三通阀将重金属废水送入所述第一减量化模块(301)，重金属废水的流动路径为：所述第一减量化模块(301)、所述渗透模块(303)的浓水侧、所述第二减量化模块(302)；其中，所述渗透模块(303)的浓水侧作为所述第一减量化模块(301)和第二减量化模块(302)之间的缓冲池。
5.如权利要求4所述的含重金属废水的减量化处理系统，其特征在于，单个所述渗透模块(303)对重金属废水进行初级减量化或对所述第一减量化模块(301)排水进行缓冲处理；或者两个及两个以上的所述渗透模块(303)串联对重金属废水进行多层初级减量化或对所述第一减量化模块(301)排水进行多层缓冲处理。
6.如权利要求5所述的含重金属废水的减量化处理系统，其特征在于，所述系统还包括预处理单元(1)和再处理单元(2)，其中，所述预处理单元(1)包括对重金属废水的两股废水分别进行预处理的第一预处理模块和第二预处理模块，所述第一预处理模块包括至少两个PH调整池(101)和至少一个物化沉淀池(102)，所述第二预处理模块包括至少两个PH调节池(103)、芬顿模块(104)和至少一个物化沉淀池(102)，所述第一预处理模块用于处理低金属离子浓度和低有机物含量的重金属废水，所述第二预处理模块用于处理高金属离子浓度和高有机物含量的重金属废水。
7.如权利要求6所述的含重金属废水的减量化处理系统，其特征在于，所述再处理单元(2)串联若干个模块以将预处理后的重金属废水再处理为符合所述第一减量化模块(301)、第二减量化模块(302)和渗透模块(303)处理指标的原水，其中，所述再处理单元(2)包括物化沉淀模块(201)、高密度澄清池(202)、厌氧好氧模块(203)和活性炭过滤器(204)，所述重金属废水依次经过所述再处理单元(2)的若干个模块后排入所述三通阀以选择性进入所述渗透模块(303)的来水侧或所述第一减量化模块(301)。
8.如权利要求7所述的含重金属废水的减量化处理系统，其特征在于，所述系统还包括用于处理所述第一产水和第二产水的反渗透膜单元(4)和用于蒸发结晶第二浓水的蒸发单元(5)。
9.一种含重金属废水的减量化处理方法，其特征在于，所述方法包括：至少两个减量化模块和至少一个渗透模块(303)对重金属废水进行减量化处理，通过耦合连接减量化处理过程，同时实现减小减量化模块减量化处理的压力和对排水的缓冲处理；其中，所述方法的处理过程包括：所述至少两个减量化模块设为第一减量化模块(301)和第二减量化模块(302)，经过预处理和再处理的重金属废水进入所述渗透模块(303)的来水侧，并从所述渗透模块(303)的来水出口进入所述第一减量化模块(301)，所述第一减量化模块(301)将来水进行减量化处理得到第一产水和第一浓水，所述第一浓水作为驱动液泵入所述渗透模块(303)的浓水侧，由所述渗透模块(303)的来水侧的来水稀释并经过所述渗透模块(303)的浓水出口进入所述第二减量化模块(302)，所述第二减量化模块(302)将来水进行减量化处理得到第二产水和第二浓水，所述第一减量化模块(301)和渗透模块(303)的来水流通方向串联回流设置，构成梯级减量化结构。
10.如权利要求9所述的含重金属废水的减量化处理方法，其特征在于，经过预处理和再处理的重金属废水直接进入所述渗透模块(303)的来水侧以实现对来水的初级减量化，所述重金属废水的流动方式包括连续式或间断式，以控制在所述渗透模块(303)的来水侧和/或在所述渗透模块(303)的浓水侧的流速保持在阈值范围内。
发明内容
针对现有技术之不足，本发明的技术方案是提供一种含重金属废水的减量化处理系统，包括使用至少两个减量化模块和至少一个渗透模块对重金属废水进行减量化处理，所述至少两个减量化模块设为第一减量化模块和第二减量化模块，其中，经过预处理和再处理的重金属废水进入所述渗透模块的来水侧，并从所述渗透模块的来水出口进入所述第一减量化模块，所述第一减量化模块将来水进行减量化处理得到第一产水和第一浓水，所述第一浓水作为驱动液泵入所述渗透模块的浓水侧，由所述渗透模块的来水侧的来水稀释并经过所述渗透模块的浓水出口进入所述第二减量化模块，所述第二减量化模块将来水进行减量化处理得到第二产水和第二浓水。所述第一减量化模块和渗透模块的来水流通方向串联回流设置，构成梯级减量化结构。本发明通过第一减量化模块、第二减量化模块和渗透模块的配合设置，将来水先通过渗透模块进行初级减量化，使进入第一减量化模块的来水已具有一定浓缩效果，减轻第一减量化模块的浓缩压力，减小第一减量化模块使用时间长后，需要进行深度清理的频率，达到提高减量化效率、节省减量化能耗的效果。本发明的技术方案能够减小减量化处理的投资，提高减量化效率，增加单位时间内的废水处理量，同时实现对废水的高度减量化。
根据一种优选的实施方式，经过预处理和再处理的重金属废水直接进入所述渗透模块的来水侧以实现对来水的初级减量化，所述重金属废水的流动方式包括连续式或间断式，以控制在所述渗透模块的来水侧和/或在所述渗透模块的浓水侧的流速保持在阈值范围内。上述阈值范围应该在0.1m/s-10m/s内。优选地，阈值范围设置为1m/s-5m/s。重金属废水的流动方式优选为间断式。
根据一种优选的实施方式，经过预处理和再处理的重金属废水送至三通阀，所述三通阀将重金属废水选择性送入所述渗透模块的来水侧或所述第一减量化模块。本发明的三通阀，在重金属废水的含盐量较低时，三通阀将重金属废水通入渗透模块的来水侧，对来水进行初级减量化处理，再通入第一减量化模块，以减小第一减量化模块的减量化处理压力，提供整个装置减量化处理的效率，并且提高对减量化排水的利用率，无需对渗透模块进行加热以提高减量化效果，废水最终脱盐效果好，具有有效的经济价值。该技术方案结构设计紧凑、占地少、运行简单、能耗低，适用于对电子工业重金属废水的大批量工业处理。
根据一种优选的实施方式，当所述三通阀将重金属废水送入所述渗透模块的来水侧时，重金属废水的流动路径为：所述渗透模块的来水侧、所述第一减量化模块、所述渗透模块的浓水侧、所述第二减量化模块；其中，所述渗透模块用于减轻所述第一减量化模块的减量化处理压力，并用于缓冲重金属废水；当所述三通阀将重金属废水送入所述第一减量化模块，重金属废水的流动路径为：所述第一减量化模块、所述渗透模块的浓水侧、所述第二减量化模块；其中，所述渗透模块的浓水侧作为所述第一减量化模块和第二减量化模块之间的缓冲池。在本发明中，第一减量化模块采用中压进行减量化处理，而第二减量化模块采用高压进行减量化处理。所以第一减量化模块的减量化效果更低，出水量更多。在大流量废水通入第一减量化模块中时，缓冲池能够将减量化产生的第一浓水存储其中，防止过多流量的第一浓水进入第二减量化模块，导致第二减量化模块的处理效率降低，从而使得整个零排放过程效率降低，甚至导致最终产水无法达到回用水标准，浓水的蒸发处理效率低，需要过多能耗才能处理为杂盐。
根据一种优选的实施方式，单个所述渗透模块对重金属废水进行初级减量化或对所述第一减量化模块排水进行缓冲处理；或者两个及两个以上的所述渗透模块串联对重金属废水进行多层初级减量化或对所述第一减量化模块排水进行多层缓冲处理。
根据一种优选的实施方式，所述系统还包括预处理单元和再处理单元。其中，所述预处理单元包括对重金属废水的两股废水分别进行预处理的第一预处理模块和第二预处理模块，所述第一预处理模块包括至少两个PH调整池和至少一个物化沉淀池，所述第二预处理模块包括至少两个PH调节池、芬顿模块和至少一个物化沉淀池，所述第一预处理模块用于处理低金属离子浓度和低有机物含量的重金属废水，所述第二预处理模块用于处理高金属离子浓度和高有机物含量的重金属废水。芬顿模块能够去除较高难降解COD的能力，所以能够作为废水处理前，对高金属离子浓度和高有机物含量的重金属废水的预处理工艺，而低金属离子浓度和低有机物含量的重金属废水预处理时仅需进行PH调整和物化沉淀。第二预处理模块的设置减小了废水处理的预处理单元设施负荷，节省了建设成本和后期的运行成本。芬顿模块还能够依进流水水质的好坏来改变操作条件，提高处理量。
根据一种优选的实施方式，所述再处理单元串联若干个模块以将预处理后的重金属废水再处理为符合所述第一减量化模块、第二减量化模块和渗透模块处理指标的原水。其中，所述再处理单元包括物化沉淀模块、高密度澄清池、厌氧好氧模块和活性炭过滤器，所述重金属废水依次经过所述再处理单元的若干个模块后排入所述三通阀以选择性进入所述渗透模块的来水侧或所述第一减量化模块。
根据一种优选的实施方式，所述系统还包括用于处理所述第一产水和第二产水的反渗透膜单元和用于蒸发结晶第二浓水的蒸发单元。反渗透膜单元设为一级反渗透模块和二级反渗透模块，一级反渗透模块将第一产水和第二产水利用反渗透膜的特性来除去水中绝大部分可溶性盐分、氯离子并得到第三产水和第三浓水，第三产水进入二级反渗透模块并得到第四产水和第四浓水，其中第四产水经由EDI技术处理后作为回用水。第三浓水和第四浓水排入上级减量化模块或进行处理排放。蒸发单元5选择三效强制循环混流蒸发工艺结晶为杂盐。蒸发单元蒸发过程中产生的冷凝水进入冷凝水管路降温后排入厌氧好氧模块中。
本发明还涉及一种含重金属废水的减量化处理方法，所述方法包括：至少两个减量化模块和至少一个渗透模块对重金属废水进行减量化处理，通过耦合连接减量化处理过程，同时实现减小减量化模块减量化处理的压力和对排水的缓冲处理；其中，所述方法的处理过程包括：所述至少两个减量化模块设为第一减量化模块和第二减量化模块，经过预处理和再处理的重金属废水进入所述渗透模块的来水侧，并从所述渗透模块的来水出口进入所述第一减量化模块，所述第一减量化模块将来水进行减量化处理得到第一产水和第一浓水，所述第一浓水作为驱动液泵入所述渗透模块的浓水侧，由所述渗透模块的来水侧的来水稀释并经过所述渗透模块的浓水出口进入所述第二减量化模块，所述第二减量化模块将来水进行减量化处理得到第二产水和第二浓水。所述第一减量化模块和渗透模块的来水流通方向串联回流设置，构成梯级减量化结构。
根据一种优选的实施方式，经过预处理和再处理的重金属废水直接进入所述渗透模块的来水侧以实现对来水的初级减量化，所述重金属废水的流动方式包括连续式或间断式，以控制在所述渗透模块的来水侧和/或在所述渗透模块的浓水侧的流速保持在阈值范围内。
本发明的有益技术效果：
(1)本发明通过第一减量化模块、第二减量化模块和渗透模块的配合设置，将来水先通过渗透模块进行初级减量化，使进入第一减量化模块的来水已具有一定浓缩效果，减轻第一减量化模块的浓缩压力，减小第一减量化模块使用时间长后，需要进行深度清理的频率，达到提高减量化效率、节省减量化能耗的效果。本发明的技术方案针对反渗透膜水回收率低的问题，能够减小减量化处理的投资，提高减量化效率，增加单位时间内的废水处理量，同时实现对废水的高度减量化，增加水回收率；
(2)本发明的三通阀，在重金属废水的含盐量较低时，三通阀将重金属废水通入渗透模块的来水侧，对来水进行初级减量化处理，再通入第一减量化模块，以减小第一减量化模块的减量化处理压力，提供整个装置减量化处理的效率，并且提高对减量化排水的利用率，无需对渗透模块进行加热以提高减量化效果，废水最终脱盐效果好，具有有效的经济价值。该技术方案结构设计紧凑、占地少、运行简单、能耗低，适用于对电子工业重金属废水的大批量工业处理。
（发明人：权思影;元西方;高路强;董海彬）