公布日：2023.10.31
申请日：2023.08.17
分类号：C02F9/00(2023.01)I;C02F1/04(2023.01)N;C02F1/44(2023.01)N;C02F1/60(2023.01)N;C02F1/58(2023.01)N;C02F1/66(2023.01)N;C02F1/52(2023.01)N;C02F1
/56(2023.01)N
摘要
本发明公开了一种天然石墨纯化废水零排工艺系统，除氟除硅反应池、絮凝池和沉淀池顺序对废水供水装置供给的废水进行预处理，超滤膜反应器对预处理水进行超滤处理，超滤膜反应器的超滤浓水口和超滤产水口分别与废水供水装置和高压反渗透模块连通，高压反渗透模块内高压反渗透膜对超滤产水进行高压反渗透处理，压反渗透模块的高压反渗透产水口和高压反渗透浓水出水口分别与反渗透模块和蒸发模块连通，反渗透模块内反渗透膜对高压反渗透产水进行反渗透处理，反渗透模块的反渗透产水口和反渗透浓水口分别与中水回用装置和废水供水装置连通，蒸发模块对高压反渗透浓水蒸发结晶，本发明的工艺流程简单，处理成本低，运行效果稳定，污染物去除率高。
权利要求书
1.一种天然石墨纯化废水零排工艺系统，其特征在于：包括预处理模块(1)、超滤模块(2)、高压反渗透模块(3)、反渗透模块(4)、蒸发模块(5)、废水供水装置和中水回用装置，所述预处理模块包括除氟除硅反应池(11)、絮凝池(12)和沉淀池(13)，所述除氟除硅反应池的进水口与废水供水装置连通，除氟除硅反应池的出水口与絮凝池进水口连通，絮凝池的出水口与沉淀池进水口连通，沉淀池的上层清液排出口与超滤模块的进水口连通，超滤模块内设有超滤膜反应器(21)，所述超滤膜反应器能够对进入其内的中间处理水进行超滤处理，超滤膜反应器的超滤浓水口与废水供水装置连通，超滤膜反应器的超滤产水口与高压反渗透模块进水口连通，高压反渗透模块内设有高压反渗透膜(31)，所述高压反渗透膜能够对进入高压反渗透模块的超滤产水进行高压反渗透处理，高压反渗透模块的高压反渗透产水口与反渗透模块的进水口连通，高压反渗透模块的高压反渗透浓水出水口与蒸发模块的进水口连通，蒸发模块内设有蒸发器(51)，蒸发器能够将高压反渗透浓水进行蒸发结晶处理，蒸发模块的冷凝水出水口与中水回用装置连通，反渗透模块内设有反渗透膜(41)，所述反渗透膜能够对进入其内的高压反渗透产水进行反渗透处理，反渗透模块的反渗透产水口与中水回用装置连通，反渗透模块的反渗透浓水口与废水供水装置连通。
2.根据权利要求1所述的天然石墨纯化废水零排工艺系统，其特征为：所述废水供水装置包括废水供水管道(6)和废水调节池(7)，所述废水供水管道与废水调节池进水口连通，废水调节池的出水口与除氟除硅反应池连通，所述废水调节池内设有曝气器，所述曝气器能够对废水调节池内废水进行均质化处理。
3.根据权利要求1所述的天然石墨纯化废水零排工艺系统，其特征为：所述超滤模块还包括砂滤炭滤罐(22)、中间水桶(23)和自吸泵，所述沉淀池的上层清液排出口与砂滤炭滤罐的进水口连通，所述自吸泵能够将沉淀池的上层清液吸入砂滤炭滤罐内，砂滤炭滤罐的出水口与中间水桶连通，中间水桶通过管道与超滤膜反应器进水口连通，所述中间水桶内还设有第一增压泵，所述第一增压泵能够将中间水桶的水经管道打入超滤膜反应器内。
4.根据权利要求2所述的天然石墨纯化废水零排工艺系统，其特征为：还设有第一水泵、第二水泵、第三水泵、第二增加泵、第三增压泵和浓水桶(32)，所述第一水泵和第二水泵分别能够将超滤膜反应器的超滤浓水和反渗透模块的的反渗透浓水打入废水调节池内，第二增压泵能够将超滤膜反应器的超滤产水打入高压反渗透模块内，第三增压泵能够将高压反渗透模块的高压反渗透产水送入反渗透模块内，所述高压反渗透模块的高压反渗透浓水出水口通过重力管道与浓水桶连通，浓水桶通过管道与蒸发模块的进水口连通，第三水泵能够将浓水桶中的高压反渗浓水送入蒸发模块。
5.根据权利要求1所述的天然石墨纯化废水零排工艺系统，其特征为：所述中水回用装置包括产水桶(8)，所述反渗透模块的反渗透产水口与产水桶通过管道连通，蒸发模块的冷凝水出水口通过重力流管道与产水桶连通，所述产水桶内设有回用水泵，所述回用水泵能够通过产水回用管道将产水桶内产水送入车间回用。
6.一种天然石墨纯化废水零排工艺方法，其特征在于：包括以下工艺步骤：步骤一：将向废水中投加除氟除硅剂对废水进行除氟和除硅反应；步骤二：对除氟和除硅反应后的废水进行pH调节，将废水的pH调节到5.0-8.0范围内；步骤三：向废水中投加絮凝剂，并对废水进行沉淀处理；步骤四：将经过沉淀处理后的上层清液送入超滤单元，由超滤膜反应器对其进行超滤处理，超滤膜反应器产生超滤产水(211)和超滤浓水(212)；步骤五：超滤产水送入高压反渗透模块，通过高压反渗透模块的反渗透膜进行高压反渗透处理，高压反渗透模块产生高压反渗透产水(33)和高压反渗透浓水(34)；步骤六：高压反渗透产水送入反渗透模块，由反渗透模块的反渗透膜进行反渗透处理，反渗透模块产生反渗透产水(42)和反渗透浓水(43)，反渗透产水用于中水回用；步骤七：将高压反渗透浓水送入蒸发模块，采用蒸发器对高压反渗透浓水进行蒸发，蒸发模块的蒸发冷凝水(52)用于中水回用，蒸发模块蒸发蒸出的结晶(53)作为固废处理。
7.根据权利要求6所述的天然石墨纯化废水零排工艺方法，其特征为：所述步骤一中，将废水送入除氟除硅反应池，向除氟除硅反应池投加含铝铁盐复合物的除氟除硅剂，每升废水投加除氟除硅剂为0.5-5g，并通过搅拌器对除氟除硅反应池内废水进行搅拌使除氟除硅剂与废水充分反应，废水与除氟除硅剂反应5-60分钟后，将废水送入絮凝池，先向絮凝池投加石灰对废水进行pH调节，然后向絮凝池投加质量分数为1-2‰的阴离子聚丙烯酰胺(PAM)进行絮凝反应至少10分钟，每升废水投加质量分数为1-2‰的阴离子聚丙烯酰胺1-5mg。
8.根据权利要求6所述的天然石墨纯化废水零排工艺方法，其特征为：所述超滤产水通过第二增压泵送入高压反渗透模块，高压反渗透模块运行压力为2.8-4.2MPa，所述高压反渗透产水通过第三增压泵送入反渗透模块，反渗透模块运行压力为0.1-2.0MPa。
9.根据权利要求6所述的天然石墨纯化废水零排工艺方法，其特征为：步骤一中先将废水送入调节池，通过调节池对废水进行均质化处理，再将废水送入除氟除硅池。
10.根据权利要求6所述的天然石墨纯化废水零排工艺方法，其特征为：步骤四中，先通过自吸泵将沉淀池上层清水抽吸进入砂滤炭滤罐进行过滤，然后将过滤后的废水送入中间水桶，再通过第一增压泵将中间水桶的水送入超滤膜反应器。
发明内容
为了弥补以上不足，本发明提供了一种天然石墨纯化废水零排工艺系统和方法，该天然石墨纯化废水零排工艺系统和方法能够实现天然石墨纯化废水零排放，且本工艺简单，污染物去除率高，处理成本低，废水最终能够作为水资源回用，节约水资源。
本发明为了解决其技术问题所采用的技术方案是：一种天然石墨纯化废水零排工艺系统，包括预处理模块、超滤模块、高压反渗透模块、反渗透模块、蒸发模块、废水供水装置和中水回用装置，所述预处理模块包括除氟除硅反应池、絮凝池和沉淀池，所述除氟除硅反应池的进水口与废水供水装置连通，除氟除硅反应池的出水口与絮凝池进水口连通，絮凝池的出水口与沉淀池进水口连通，沉淀池的上层清液排出口与超滤模块的进水口连通，超滤模块内设有超滤膜反应器，所述超滤膜反应器能够对进入其内的中间处理水进行超滤处理，超滤膜反应器的超滤浓水口与废水供水装置连通，超滤膜反应器的超滤产水口与高压反渗透模块进水口连通，高压反渗透模块内设有高压反渗透膜，所述高压反渗透膜能够对进入高压反渗透模块的超滤产水进行高压反渗透处理，高压反渗透模块的高压反渗透产水口与反渗透模块的进水口连通，高压反渗透模块的高压反渗透浓水出水口与蒸发模块的进水口连通，蒸发模块内设有蒸发器，蒸发器能够将高压反渗透浓水进行蒸发结晶处理，蒸发模块的冷凝水出水口与中水回用装置连通，反渗透模块内设有反渗透膜，所述反渗透膜能够对进入其内的高压反渗透产水进行反渗透处理，反渗透模块的反渗透产水口与中水回用装置连通，反渗透模块的反渗透浓水口与废水供水装置连通。石墨纯化废水经过预处理模块进行除氟除硅处理后，再进行超滤处理、高压反渗透处理和反渗透处理，处理过程中废水不会损伤超滤膜、高压反渗透膜和反渗透膜，废水通过膜技术处理后，能够将废水浓缩减量，进而降低蒸发成本；废水经一些列膜处理后，最终产水可以作为水资源回用，可以降低生产成本，节约水资源，整个工艺系统简洁，废水处理效率高。
作为本发明的进一步改进，所述废水供水装置包括废水供水管道和废水调节池，所述废水供水管道与废水调节池进水口连通，废水调节池的出水口与除氟除硅反应池连通，所述废水调节池内设有曝气器，所述曝气器能够对废水调节池内废水进行均质化处理。废水先进入废水调节池内，经过均质化处理后，有利于后续除氟除硅反应充分，有效避免氟和硅离子损伤后续的膜材。
作为本发明的进一步改进，所述超滤模块还包括砂滤炭滤罐、中间水桶和自吸泵，所述沉淀池的上层清液排出口与砂滤炭滤罐的进水口连通，所述自吸泵能够将沉淀池的上层清液吸入砂滤炭滤罐内，砂滤炭滤罐的出水口与中间水桶连通，中间水桶通过管道与超滤膜反应器进水口连通，所述中间水桶内还设有第一增压泵，所述第一增压泵能够将中间水桶的水经管道打入超滤膜反应器内。废水通过膜处理前，先经过砂滤炭滤罐进行处理，可以先将废水中大颗粒固体物进行过滤去除，防止堵塞膜系统。
作为本发明的进一步改进，还设有第一水泵、第二水泵、第三水泵、第二增加泵、第三增压泵和浓水桶，所述第一水泵和第二水泵分别能够将超滤膜反应器的超滤浓水和反渗透模块的的反渗透浓水打入废水调节池内，第二增压泵能够将超滤膜反应器的超滤产水打入高压反渗透模块内，第三增压泵能够将高压反渗透模块的高压反渗透产水送入反渗透模块内，所述高压反渗透模块的高压反渗透浓水出水口通过重力管道与浓水桶连通，浓水桶通过管道与蒸发模块的进水口连通，第三水泵能够将浓水桶中的高压反渗浓水送入蒸发模块。高压反渗浓水先送入浓水桶进行储存，当高压反渗浓水达到一定的量后，再排入蒸发模块内，由蒸发器进行蒸发结晶处理，有利于节能蒸发器能源。
作为本发明的进一步改进，所述中水回用装置包括产水桶，所述反渗透模块的反渗透产水口与产水桶通过管道连通，蒸发模块的冷凝水出水口通过重力流管道与产水桶连通，所述产水桶内设有回用水泵，所述回用水泵能够通过产水回用管道将产水桶内产水送入车间回用。由产水桶对经过处理后水进行收集，比那与根据需要送到车间进行回用，节省水资源。
一种天然石墨纯化废水零排工艺方法，包括以下工艺步骤：
步骤一：将向废水中投加除氟除硅剂对废水进行除氟和除硅反应；
步骤二：对除氟和除硅反应后的废水进行pH调节，将废水的pH调节到5.0-8.0范围内；
步骤三：向废水中投加絮凝剂，并对废水进行沉淀处理；
步骤四：将经过沉淀处理后的上层清液送入超滤单元，由超滤膜反应器对其进行超滤处理，超滤膜反应器产生超滤产水和超滤浓水；
步骤五：超滤产水送入高压反渗透模块，通过高压反渗透模块的反渗透膜进行高压反渗透处理，高压反渗透模块产生高压反渗透产水和高压反渗透浓水；
步骤六：高压反渗透产水送入反渗透模块，由反渗透模块的反渗透膜进行反渗透处理，反渗透模块产生反渗透产水和反渗透浓水，反渗透产水用于中水回用；
步骤七：将高压反渗透浓水送入蒸发模块，采用蒸发器对高压反渗透浓水进行蒸发，蒸发模块的蒸发冷凝水用于中水回用，蒸发模块蒸发蒸出的结晶作为固废(委外)处理。
作为本发明的进一步改进，所述步骤一中，将废水送入除氟除硅反应池，向除氟除硅反应池投加含铝铁盐复合物的除氟除硅剂，每升废水投加除氟除硅剂为0.5-5g，并通过搅拌器对除氟除硅反应池内废水进行搅拌使除氟除硅剂与废水充分反应，废水与除氟除硅剂反应5-60分钟后，将废水送入絮凝池，先向絮凝池投加石灰对废水进行pH调节，然后向絮凝池投加质量分数为1-2‰的阴离子聚丙烯酰胺(PAM)进行絮凝反应至少10分钟，每升废水投加质量分数为1-2‰的阴离子聚丙烯酰胺1-5mg。
作为本发明的进一步改进，所述超滤产水通过第二增压泵送入高压反渗透模块，高压反渗透模块运行压力为2.8-4.2MPa，所述高压反渗透产水通过第三增压泵送入反渗透模块，反渗透模块运行压力为0.1-2.0MPa。
作为本发明的进一步改进，步骤一中先将废水送入调节池，通过调节池对废水进行均质化处理，再将废水送入除氟除硅池。
作为本发明的进一步改进，步骤四中，先通过自吸泵将沉淀池上层清水抽吸进入砂滤炭滤罐进行过滤，然后将过滤后的废水送入中间水桶，再通过第一增压泵将中间水桶的水送入超滤膜反应器。
本发明的有益技术效果是：本发明通过超滤膜反应器、高压反渗透模块和反渗透模块形成了一套中水回用膜系统，废水经过该套中水回用膜系处理后可回用于生产，降低了企业生产成本，节约了水资源；且本发明的工艺处理过程中无需针对总氮指标进行处理，并且废水的高硬度也不会对膜系统造成影响；本发明的中水回用膜系统通过高压反渗透，使得进入蒸发器内的浓水蒸发水量缩减到废水的20％以内，降低了蒸发成本；本发明的工艺中还考虑到废水中的氟和硅对中水回用膜系统的影响，在前端预处理步骤中先将氟和硅降至无风险水平，再进行中水回用膜处理系统进行处理，有效降低了中水回用膜处理系统运行风险，且本发明的工艺流程简单，运行效果稳定，污染物去除率高。
（发明人：徐子颖;张柯;何一群;付培清;刘存阳;唐家磊）