CN102942279A - 一种循环水排污水和反渗透浓水的处理方法及其装备 - Google Patents

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丁友清
张吉刚
王太松
王昌敏
向新红
毛雪明
童红柱
罗汉东
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Abstract

本发明提供一种循环水排污水和反渗透浓水的处理方法及其装备。它先在废水中加入软化药剂，沉淀后将污泥经压滤，泥渣填埋或资源化利用；再对软化沉淀后的废水进行过滤和纳滤；然后，将纳滤后的废水进行电渗析处理；最后，将收集的纳滤浓水和电渗析浓水进行蒸发结晶，结晶物外排填埋处理；结晶水和电渗析产水用于循环水的补充水或作为脱盐水预处理用水。本发明由于采用了纳滤与和电渗析的双膜法叠加工艺以及蒸汽结晶技术，避免了膜组件的结垢和易损,无需经常清洗，运行时间长且稳定，提高了废水的回收率，降低了废水处理的运行成本，实现了废水的回收利用，且无二次污染的发生；并且，处理装备设置合理、高效，运行稳定、长效。

Description

一种循环水排污水和反渗透浓水的处理方法及其装备
技术领域
本发明属于水处理技术中的污水再生利用技术领域，具体地说，涉及一种循环水排污水和反渗透浓水的处理方法及其装备。
背景技术
近年来，反渗透技术已广泛用于化工、食品、冶金等行业的污水处理工艺中。反渗透处理会产生30%左右的浓水，反渗透浓水的盐分、硬度较高，直接排放将严重污染环境，并造成水资源的浪费。
循环冷却系统是工业用水大户，约占工业生产有水总量的70%。由于循环水是在水循环系统中长期反复使用，使水中的溶解盐和悬浮物等要质浓度不断增加，导致循环水的腐蚀和结垢倾向加剧、微生物大量繁殖，为了达到水质稳定的目的，通常采用投入水质稳定剂并排出部分污水的方法。
目前，反渗透浓水和循环水排污水的处理方法，主要是超滤和反渗透与离子交换叠加两种方法。反渗透对原水的水质要求较为严格，且反渗透的废水回收率一般只有60%左右；离子交换技术需要定期的对离子交换树脂进行再生，并用脱盐水冲洗干净，消耗大量的酸碱和脱盐水，树脂易中毒，大量的化学清洗也易造成环境的二次污染等一系列缺点，导致其不能够广泛的市场应用。此外，超滤和反渗透经过近几年相关实施的工程案例来看，存在着相当严重的膜堵塞和膜组件结垢的问题，以及膜清洗后出力和出水水质不能够达到设计值，运行成本增加等诸多问题。因此，采用现有的超滤和反渗透与离子交换叠加两种处理方法，对反渗透浓水和循环水排污水等高浓度含盐废水的处理效果都不理想。
中国专利申请号为200910180979.4的发明专利申请公开了一种循环水排污水和反渗透浓水的处理方法，它是将污水送入混凝池，加入混凝剂和助凝剂以促进胶体颗粒的凝聚，之后送入沉淀池沉淀、分离；再经纤维过滤器过滤、加臭氧过氧化氢氧化处理、活性炭过滤器过滤。采用该方法处理的循环水排污水和反渗透浓水，其COD可达到外排水的标准，可直接排入河道。但该处理方法并未对废水中含盐物质进行有效的降解或处理，废水中的无机盐含量比较高，TDS不符合排放或回用标准，若直接排放，会对受纳水体环境造成不良影响。
发明内容
为克服现有技术的不足之处，本发明提供一种循环水排污水和反渗透浓水的处理方法，降低废水的含盐量和其他有害有毒物质，实现废水的再回收利用或废水的达标排放，以提高废水的回收率。同时提供一种实现上述循环水排污水和反渗透浓水的处理方法的装备。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种循环水排污水和反渗透浓水的处理方法，包括以下步骤：
（1）软化沉淀：将废水收集池内的循环水排污水和/或反渗透浓水排入软化池内,加入软化药剂，将废水的硬度降到25mg/L（以CaCO3计）；经沉淀后，将沉积池底的污泥排入污泥浓缩池，污泥经压滤后，泥渣填埋或资源化利用；压滤产生的滤液和污泥浓缩池中的上清液回流至废水收集池内；
（2）过滤：对软化沉淀后的废水进行过滤，去除废水中粒径5um以上的杂质；
（3）纳滤：将过滤后的废水通入纳滤器中，去除废水中粒径为纳米级以上的杂质，截留分子量大于100的有机物以及多价离子，将废水的硬度降至10mg/L以下（以CaCO3计）；纳滤浓水进入浓水收集罐；
（4）电渗析：将纳滤后的废水通入电渗析装置中，电渗析处理后的出水排入回用水池，出水的电导率降至500us/cm以下、COD降至10mg/L以下、TDS降至300mg/L以下；电渗析处理产生的浓水排入浓水收集罐；
（5）脱盐处理：将浓水收集罐所收集的纳滤浓水和电渗析浓水通入蒸发结晶器进行蒸发结晶，结晶物外排填埋处理；结晶水排入回用水池，用于循环水的补充水或作为脱盐水预处理用水。
进一步地，所述步骤（1）中的软化药剂为20～30%浓度的石灰水和20～30%浓度的碳酸钠，首先将石灰水加入废水中，30～60min后再加入碳酸钠。
更进一步地，所述步骤（2）中的过滤为二级过滤，先采用多介质过虑器去除废水中粒径10um以上的杂质，再采用精密过滤器去除废水中粒径5um以上的杂质，SID在5以下。
一种实现上述循环水排污水和反渗透浓水的处理方法的装备，包括废水收集池、软化沉淀池、污泥浓缩池、压滤机、过滤器、纳滤器、电渗析装置、浓水收集罐、蒸发结晶器和回用水池；
所述废水收集池用于循环水排污水和/或反渗透浓水的收集；
所述软化沉淀池用于废水的软化和沉淀，其进水口与废水收集池的出口相通连，并配备有软化药剂箱；
所述污泥浓缩池通过污泥泵与软化沉淀池相连，用于收集软化沉淀池中经软化沉淀的废水所产生的污泥；污泥浓缩池配备有对污泥进行压滤的压榨机；污泥浓缩池上端的溢流管与废水收集池相连，将污泥浓缩池中的上清液及压榨机压出的滤液排回废水收集池内；
所述过滤器用于软化沉淀后废水的过滤，其进水口与软化沉淀池的出水口相连；
所述纳滤器用于过滤后废水的纳滤，其进水口与过滤器的出水口相连，其出水口与所述电渗析装置的进水口相连，其浓水出口与浓水收集罐相通连；  
所述电渗析装置用于纳滤后的废水的处理，其进水口与纳滤器的出水口相连，其浓水出口与浓水收集罐相连，其出水口与回用水池相通连；
所述浓水收集罐与蒸发结晶器相连，蒸发结晶器的出水口与回用水池相连。
进一步地，所述软化沉淀池包含依次相连的一级软化池、二级软化池和沉淀池，以对废水依次进行加石灰水的一级软化、加碳酸钠的二级软化和沉淀；一级软化池和二级软化池均配有软化药剂箱，一级软化池的进水口与废水收集池相连，沉淀池的出水口与过滤器的进水口相连。
进一步地，所述过滤器包含相连的多介质过滤器和精密过滤器，多介质过滤器的进水口与沉淀池的出水口相连，精密过滤器的出水口与纳滤器的进水口相连。
更进一步地，所述多介质过滤器和精密过滤器均配备反冲洗机构，以提高过滤器设备的过滤性能和出水水质。
本发明的有益效果在于：由于采用了纳滤与和电渗析的双膜法叠加工艺以及蒸汽结晶技术，避免了膜组件的结垢和易损,无需经常清洗，运行时间长且稳定，提高了废水的回收率，降低了废水处理的运行成本，实现了废水的回收利用，且无二次污染的发生；并且，处理装备设置合理、高效，运行稳定、长效。
附图说明
图1为本发明所述的循环水排污水和反渗透浓水的处理装备的结构示意框图。
图中：1为废水收集池、21为一级软化池、211为软化药剂箱、22为二级软化池、221为软化药剂箱、23为沉淀池、3为污泥浓缩池、31为压榨机、32为污泥泵、33为污泥泵、41为多介质过滤器、411为反冲洗机构、42为精密过滤器、421为反冲洗机构、5为纳滤器、6为电渗析装置、7为浓水收集罐、8为蒸发结晶器、9为回用水池。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步详述。
实施例一： 
本实施例以处理合成氨生产企业的循环水排污水和/或反渗透浓水为例。
本实施例所采用的装备，包括废水收集池1、软化沉淀池、污泥浓缩池、过滤器、纳滤器5、电渗析装置6、浓水收集池7、蒸发结晶器8和回用水池9；
所述软化沉淀池包含依次相连的一级软化池21、二级软化池22和沉淀池23；一级软化池21和二级软化池22分别配有软化药剂箱211和221，一级软化池21的进水口与废水收集池1相连；
所述污泥浓缩池通过污泥泵32与沉淀池23相连，污泥浓缩池3配备有对污泥进行压滤的压榨机31；污泥浓缩池31上端的溢流管与废水收集池1相连；
所述过滤器4包含相连的多介质过滤器41和精密过滤器42，多介质过滤器41和精密过滤器42分别配备反冲洗机构411和421，多介质过滤器41的进水口与沉淀池23的出水口相连；
所述纳滤器5的进水口与精密过滤器42的出水口相连，其浓水出口与浓水收集罐7相通连；
所述电渗析装置6的进水口与纳滤器5的出水口相连，其浓水出口与浓水收集罐7相连，其出水口与回用水池9相通连；
所述浓水收集罐7与蒸发结晶器8相连，蒸发结晶器8的出水口与回用水池9相连。
本实施例需处理的循环水排污水和反渗透浓水，其TDS约5000mg/L，Ca2+约500mg/L，Mg2+约450mg/L，COD约60mg/L，处理水量为120t/h。
本实施例采用的方法，包括以下步骤：
（1）软化沉淀：将废水收集池1内的循环水排污水和反渗透浓水以120t/h流量排入一级软化池21内, 将软化药剂箱211内的20%浓度的石灰水按照800l/h的量加入一级软化池内，废水经35min后流入二级软化池22内；将软化药剂箱221内的20%浓度的碳酸钠按照600l/h的量再加入二级软化池22内，废水经35min后流入沉淀池23 内；废水在沉淀池23中沉淀60min后流入多介质过滤器41内。软化沉淀后的废水的硬度降到25mg/L（以CaCO3计）、SS降到100mg/L、TDS降到3000mg/L。将沉积于沉淀池23池底的污泥通过污泥泵32排入污泥浓缩池3中，浓缩后的污泥由污泥泵33提供给压滤机31压滤后，泥渣填埋或作为建材原料进行资源化利用；压滤产生的滤液和污泥浓缩池3中的上清液以3t/h的流速回流至废水收集池1内；
（2）过滤：软化沉淀后的废水经多介质过滤器41过滤后，去除废水中粒径10um以上的杂质；然后经精密过滤器42过滤后，去除废水中粒径5um以上的杂质，废水SS降至10mg/L以下，SID在5以下；
（3）纳滤：将过滤后的废水通入纳滤器5中，去除废水中粒径1nm以上的杂质，并截留分子量大于100的有机物以及多价离子，纳滤后的废水TDS降至1200mg/L，电导率降至2000us/cm以下，铁、锰的含量小于0.4mg/L，游离性余氯小于0.5mg/L，硬度降至10mg/L以下（以CaCO3计）；纳滤产生的浓水排入浓水收集罐7；
（4）电渗析：将纳滤后的废水通入电渗析装置6中，主要是氯、钠以及绝大部分一价离子得以转移；电渗析处理后的出水排入回用水池9，可用于循环水补充水或作为脱盐水处理装置原水进水；出水的电导率降至500us/cm以下，TDS降至300mg/l，COD在10mg/l以下，pH在6.5～9之间；电渗析产生的浓水排入浓水收集罐7；
（5）脱盐处理：将浓水收集罐7内的浓水通入蒸发结晶器进行蒸发结晶器8中，结晶水排入回用水池9中，结晶物外排填埋处理。
实施二：
本实施例以处理某钢铁生产企业生产中的循环水排污水为例。
本实施例所采用的装备，同实施例一。
本实施例需处理的循环水排污水，其TDS约3000mg/L，Ca2+约800mg/L，Mg2+约750mg/L，COD约60mg/L，处理水量为200t/h。
本实施例采用的方法，包括以下步骤：
（1）软化沉淀：将废水收集池1内的循环水排污水，以200t/h流量排入一级软化池21内, 将软化药剂箱211内的30%浓度的石灰水按照1000l/h的量加入一级软化池内，废水经30min后流入二级软化池22内；将软化药剂箱221内的30%浓度的碳酸钠按照800l/h的量再加入二级软化池22内，废水经30min后流入沉淀池23 内；废水在沉淀池23中沉淀90min后流入多介质过滤器41内。软化沉淀后的废水的硬度降到25mg/L（以CaCO3计）、SS降到50mg/L、TDS降到2000mg/L。将沉积于沉淀池23池底的污泥通过污泥泵32排入污泥浓缩池3中，浓缩后的污泥经压滤机31压滤后，泥渣填埋或作为建材原料进行资源化利用；压滤产生的滤液和污泥浓缩池3中的上清液以6t/h的流速回流至废水收集池1内；
（2）过滤：软化沉淀后的废水经多介质过滤器41过滤后，去除废水中粒径10um以上的杂质；然后经精密过滤器42过滤后，去除废水中粒径5um以上的杂质，废水SS降至10mg/L以下；
（3）纳滤：将过滤后的废水通入纳滤器5中，去除废水中粒径1nm以上的杂质，并截留分子量大于100的有机物以及多价离子，纳滤后的废水TDS降至1000mg/L，电导率降至1500us/cm以下，铁、锰的含量小于0.4mg/L，游离性余氯小于0.5mg/L，硬度降至10mg/L以下（以CaCO3计）；纳滤产生的浓水排入浓水收集罐7；
（4）电渗析：将纳滤后的废水通入电渗析装置6中，主要是氯、钠以及绝大部分一价离子得以转移；电渗析处理后的出水排入回用水池9，可用于循环水补充水或作为脱盐水处理装置原水进水；出水的电导率降至400us/cm以下，TDS降至200mg/l，COD在10mg/l以下，pH在6～9之间；电渗析产生的浓水排入浓水收集罐7；
（5）脱盐处理：将浓水收集罐7内的浓水通入蒸发结晶器进行蒸发结晶器8中，结晶水排入回用水池9中，结晶物外排填埋处理。
实施例三：
本实施例以处理某煤制油公司生产中的反渗透浓水为例。
本实施例所采用的装备，同实施例一。
本实施例需处理的循环水排污水和反渗透浓水，其TDS约8000mg/L，Ca2+约1200mg/L，Mg2+约860mg/L，COD约90mg/L，处理水量为300t/h。
本实施例采用的方法，包括以下步骤：
（1）软化沉淀：将废水收集池1内的循环水排污水和反渗透浓水以300t/h流量排入一级软化池21内, 将软化药剂箱211内的25%浓度的石灰水按照1100l/h的量加入一级软化池内，废水经40min后流入二级软化池22内；将软化药剂箱221内的25%浓度的碳酸钠按照850l/h的量再加入二级软化池22内，废水经40min后流入沉淀池23 内；废水在沉淀池23中沉淀80min后流入多介质过滤器41内。软化沉淀后的废水的硬度降到25mg/L（以CaCO3计）、SS降到150mg/L、TDS降到6000mg/L。将沉积于沉淀池23池底的污泥通过污泥泵32排入污泥浓缩池3中，浓缩后的污泥经压滤机31压滤后，泥渣填埋；压滤产生的滤液和污泥浓缩池3中的上清液以10t/h的流速回流至废水收集池1内；
（2）过滤：软化沉淀后的废水经多介质过滤器41过滤后，去除废水中粒径10um以上的杂质；然后经精密过滤器42过滤后，去除废水中粒径5um以上的杂质，废水SS降至10mg/L以下；
（3）纳滤：将过滤后的废水通入纳滤器5中，去除废水中粒径1nm以上的杂质，并截留分子量大于100的有机物以及多价离子，纳滤后的废水TDS降至3000mg/L，电导率降至5000us/cm以下，铁、锰的含量小于0.4mg/L，游离性余氯小于0.5mg/L，硬度降至10mg/L以下（以CaCO3计）；纳滤产生的浓水排入浓水收集罐7；
（4）电渗析：将纳滤后的废水通入电渗析装置6中，主要是氯、钠以及绝等大部分一价离子得以转移；电渗析处理后的出水排入回用水池9，用于循环水补充水；出水的电导率降至800us/cm以下，TDS降至400mg/l，COD在10mg/l以下，pH在6～9之间，电渗析产生的浓水排入浓水收集罐7；
（5）脱盐处理：将浓水收集罐7内的浓水通入蒸发结晶器进行蒸发结晶器8中，结晶水排入回用水池9中，结晶物外排填埋处理。

Claims (7)

1.一种循环水排污水和反渗透浓水的处理方法，其特征在于：包括以下步骤：
（1）软化沉淀：将废水收集池内的循环水排污水和/或反渗透浓水排入软化池内,加入软化药剂，将废水的硬度降到25mg/L（以CaCO3计）；经沉淀后，将沉积池底的污泥排入污泥浓缩池，污泥经压滤后，泥渣填埋或资源化利用；压滤产生的滤液和污泥浓缩池中的上清液回流至废水收集池内；
（2）过滤：对软化沉淀后的废水进行过滤，去除废水中粒径5um以上的杂质；
（3）纳滤：将过滤后的废水通入纳滤器中，去除废水中粒径为纳米级以上的杂质，截留分子量大于100的有机物以及多价离子，将废水的硬度降至10mg/L以下（以CaCO3计）；纳滤浓水进入浓水收集罐；
（4）电渗析：将纳滤后的废水通入电渗析装置中，电渗析处理后的出水排入回用水池，出水的电导率降至500us/cm以下、COD降至10mg/L以下、TDS降至300mg/L以下；电渗析处理产生的浓水排入浓水收集罐；
（5）脱盐处理：将浓水收集罐所收集的纳滤浓水和电渗析浓水通入蒸发结晶器进行蒸发结晶，结晶物外排填埋处理；结晶水排入回用水池，用于循环水的补充水或作为脱盐水预处理用水。
2.根据权利要求1所述的一种循环水排污水和反渗透浓水的处理方法，其特征在于：所述步骤（1）中的软化药剂为20～30%浓度的石灰水和20～30%浓度的碳酸钠，首先将石灰水加入废水中，30～60min后再加入碳酸钠。
3.一种循环水排污水和反渗透浓水的处理方法，其特征在于：所述步骤（2）中的过滤为二级过滤，先采用多介质过虑器去除废水中粒径10um以上的杂质，再采用精密过滤器去除废水中粒径5um以上的杂质，SID在5以下。
4.一种实现权利要求1所述的循环水排污水和反渗透浓水的处理方法的装备，其特征在于：包括废水收集池、软化沉淀池、污泥浓缩池、压滤机、过滤器、纳滤器、电渗析装置、浓水收集罐、蒸发结晶器和回用水池；
所述废水收集池用于循环水排污水和/或反渗透浓水的收集；
所述软化沉淀池用于废水的软化和沉淀，其进水口与废水收集池的出口相通连，并配备有软化药剂箱；
所述污泥浓缩池通过污泥泵与软化沉淀池相连，用于收集软化沉淀池中经软化沉淀的废水所产生的污泥；污泥浓缩池配备有对污泥进行压滤的压榨机；污泥浓缩池上端的溢流管与废水收集池相连，将污泥浓缩池中的上清液及压榨机压出的滤液排回废水收集池内；
所述过滤器用于软化沉淀后废水的过滤，其进水口与软化沉淀池的出水口相连；
所述纳滤器用于过滤后废水的纳滤，其进水口与过滤器的出水口相连，其出水口与所述电渗析装置的进水口相连，其浓水出口与浓水收集罐相通连；  
所述电渗析装置用于纳滤后的废水的处理，其进水口与纳滤器的出水口相连，其浓水出口与浓水收集罐相连，其出水口与回用水池相通连；
所述浓水收集罐与蒸发结晶器相连，蒸发结晶器的出水口与回用水池相连。
5.根据权利要求4所述的一种循环水排污水和反渗透浓水的处理的装备，其特征在于：所述软化沉淀池包含依次相连的一级软化池、二级软化池和沉淀池，以对废水依次进行加石灰水的一级软化、加碳酸钠的二级软化和沉淀；一级软化池和二级软化池均配有软化药剂箱，一级软化池的进水口与废水收集池相连，沉淀池的出水口与过滤器的进水口相连。
6.根据权利要求4所述的一种循环水排污水和反渗透浓水的处理的装备，其特征在于：所述过滤器包含相连的多介质过滤器和精密过滤器，多介质过滤器的进水口与沉淀池的出水口相连，精密过滤器的出水口与纳滤器的进水口相连。
7.根据权利要求6所述的一种循环水排污水和反渗透浓水的处理的装备，其特征在于：所述多介质过滤器和精密过滤器均配备反冲洗机构。
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