CN103342432A - 一种含盐废水的近零排放工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种含盐废水的近零排放工艺，具体步骤为：1)预处理：去除原水中的部分COD、悬浮物、硬度等；2)电吸附：去除经过预处理的部分产水中的无机盐；该过程产生浓水与氧化未经电吸附处理的部分废水一起进入膜过滤系统；3)膜处理系统：膜处理系统主要包括超滤、反渗透和电渗析工艺；4)蒸发结晶及盐泥处理工艺。对电渗析产水浓盐水进行蒸发结晶处理，产生淡水进入供水系统，产生固体进入盐泥处理系统。该工艺的水综合回收率可以达到99.5%，实现了含盐废水的资源化和无害化处理。
Description
技术领域
本发明涉及一种含盐废水的近零排放工艺，属于含盐废水处理技术领域。
背景技术
含盐废水的成分十分复杂，导致处理工艺复杂，且每年排放量巨大。以造纸制浆尾水为例，就是一种水量大、色度高、悬浮物含量大、有机物浓度高、组分复杂的难处理有机含盐废水。因此迫切需要开发出适合用于这一类高含盐废水的回用技术
根据回用水的要求采用不同的处理方法或者不同工艺的组合，综合各种污水处理手段获得合格的回用水，应用于冷却循环水、锅炉补给水以及其他工业用水等。
目前含盐废水处理工艺主要有热法、膜法以及电吸附等方法。上述工艺一般还包括预处理工艺。预处理工艺主要去除废水中的悬浮物、部分有机物和石油类污染物。预处理的方法有气浮、混凝、沉淀、过滤等。预处理的目的主要是满足膜工艺、热法工艺和电吸附等工艺的进水条件。单纯使用膜法水回收率较低，一般在60%以下。单纯使用热法投资运行费用较高。而单纯使用电吸附工艺出水很难达到回用标准。因此需要开发一种将上述几种工艺结合的新工艺实现既可以达到回用水标准又能最小化投资和运行费用。
中国专利（申请号：201210042077.6）公开了一种膜与蒸发工艺集成用于含盐废水深度净化工艺。包括格栅、调节池、气浮、离子交换、反渗透以及蒸发等。中国专利（申请号：200810225941.X）公开了一种经过降低硬度后进行纳滤和反渗透处理并对反渗透浓水进行蒸发的处理高含盐废水的工艺。包括混凝、纳滤、反渗透和蒸发等工艺过程。中国专利（申请号：201110123654.X）公开了一种先进行预处理后采用电渗析和反渗透组合的膜集成工艺处理高含盐废水的工艺，包括前处理、过滤预处理、电渗析和反渗透工艺。
发明内容
本发明的目的是为了解决含盐废水处理过程水回收率较低，投资运行成本较高的问题而提出了一种含盐废水的近零排放工艺。通过设计出特定的组合工艺实现提高水回收率，减小污水处理过程的环境影响，降低投资运行费用。本发明处理的盐水是工业废水处理能达标排放的污水。经过该工艺处理后达到作为工业用水回用于工业过程的目的。
本发明的技术方案为：一种含盐废水的近零排放工艺，包括预处理工艺、电吸附工艺、膜处理工艺和热蒸发工艺四个部分,其具体步骤如下：
1)预处理工艺：含盐废水经均质后进入气浮，气浮产水全部进行氧化，氧化产水经过活性炭滤池处理后根据供水水质要求分成两股，其中体积分数为0～70%的废水进入电吸附处理，其它废水与电吸附浓水混合后进入pH调整池；上述两股水水量由原水水质及供水水质要求控制；
2)电吸附工艺：原水经预处理后进入电吸附工艺；电吸附产水直接进入供水系统，电吸附过程产生的浓水与活性炭过滤后未经电吸附处理的废水一起进入膜过滤系统；
3)膜处理工艺：包括超滤、反渗透和电渗析；第一超滤1作为反渗透的预处理工艺去除部分COD，第一超滤1浓水返回步骤1）中进行均质；第一超滤1后出水进入反渗透系统；反渗透浓水经软化处理后进入搅拌澄清池，产生的沉渣进行渣处理，渣处理得到的废液返回到第一超滤1，搅拌澄清池上清液经第二超滤2处理后返回反渗透；反渗透产水进入供水系统，反渗透浓水进入电渗析工艺进一步提浓；电渗析产水进入供水系统，浓水进入后续热蒸发工艺；
4)热蒸发工艺：热蒸发产水进入供水系统，其余部分进行盐泥处理，获得盐泥。
步骤1）中的预处理包括均质、气浮和氧化等三个部分。气浮包括溶气系统系统、释气系统系统和分离系统。气浮工艺对COD的去除率在40%～60%之间，氧化及活性炭过滤对COD的去除率控制在20%左右。
优选氧化为臭氧氧化、高锰酸钾氧化、氯气氧化或二氧化氯氧化。优选活性炭滤池所用活性炭采用颗粒活性炭或者粉末活性炭。
步骤2）中的电吸附进水量受供水水质的要求，提高供水水质需减少电吸附工艺的进水量。电吸附对二价盐的去除率在30%～60%，对一价盐的去除率在38%～68%之间。
步骤3）中的膜过滤工艺包括超滤、反渗透和电渗析。超滤出水需要满足反渗透进水水质要求。反渗透产水电导率低于300μs/cm，COD低于5mg/L。电渗析进一步提高反渗透浓水的TDS浓度减小总蒸发量。
优选第一超滤和第二超滤所采用的超滤膜均是管式膜、卷式膜或中空纤维膜；膜孔径均为10～100nm；一般超滤出水浊度小于0.3NTU。优选反渗透系统包括2～6段反渗透；反渗透膜材料为聚酰胺或醋酸纤维膜；每一段反渗透的产水进入供水系统，浓水经软化处理后进入超滤系统去除沉渣，最终得到的浓水进入电渗析工段。
优选软化方法为加入NaOH或Na2CO3调节废水的pH值为9～12。优选渣处理采用板框压滤的方式，产生的清液返回超滤系统或均质过程。
步骤4）中的热蒸发主要是提高水回收率。所述的蒸发过程所选用的蒸发器的类型是自然循环型蒸发器或强制环流蒸发器，其中自然循环型蒸发器包括中央循环管式蒸发器、悬框式蒸发器、外加热式蒸发器、列文蒸发器；强制环流蒸发器包括单程型蒸发器、升膜式，降膜式和刮板式蒸发器。蒸发过程为1～8效蒸发，蒸汽温度为120～180℃，压力为0.2～0.4MPa。
盐泥的处理方法是指对盐泥进行深加工用做脱硫吸收剂。
本发明还可根据供水水质的要求可以调节集成工艺中的部分工艺。当原水中CODCr含量较高时可以减小电吸附的进水量或者减小电渗析工艺的进水量，反渗透部分浓水直接进行蒸发，提高供水系统的水质。
有益效果：
本发明的有益效果主要有两个方面，一是通过综合运用电吸附、反渗透和电渗析以及蒸发等工艺可以根据进水水质和供水需求调节各工艺进水量，从而降低吨水处理成本；二是本发明可以获得更高的水回收率，可以实现浓水的零排放，仅产生少量固体废弃物。
本发明可避免传统方法的缺点和不足，把各种含盐废水处理技术进行了组合并优化各工艺的进水量，从而降低吨水处理成本，提高排放量，该工艺水综合回收率可以达到99.5%。本发明可以根据供水系统的水质要求，调节电吸附、反渗透、电渗析和蒸发四种净化工艺的进水量，调节供水系统的水质并适应原水水质的变化，达到降低吨水处理成本的目的。
附图说明
图1是含盐废水的近零排放工艺流程图。
具体实施方式
实施例1
制浆尾水回用做工业循环冷却水，工艺流程图如图1。未经均质前原水水质为TDS为2684mg/L，CODCr为90mg/L，SO4 2-浓度为682mg/L，Cl-浓度为797mg/L，SS为30mg/L，进水量为400m3/d。经过均质后进水量为419.4m3/d。经过气浮处理后水质为TDS为2648mg/L，CODCr为54mg/L，SO4 2-浓度为682mg/L，Cl-浓度为797mg/L，SS为5mg/L。气浮产水全部进行氧化，同时少量浓水进入渣处理工艺，经过臭氧氧化和颗粒活性炭过滤后废水TDS为2640mg/L，CODCr为46mg/L，SO4 2-浓度为682mg/L，Cl-浓度为797mg/L，Ca2+浓度为132mg/L，Mg2+浓度为15mg/L。臭氧产水中体积分数的40%进入电吸附处理，其余产水与电吸附浓水一起进入超滤工艺。电吸附产水TDS为1582mg/L，CODCr为46mg/L，SO4 2-浓度为409mg/L，Cl-浓度为462mg/L，Ca2+浓度为77mg/L，Mg2+浓度为8.7mg/L。电吸附产水进入供水系统。经过超滤1预处理的废水进入反渗透系统，反渗透系统采用四段反渗透，其中一、二段采用醋酸纤维膜，三、四段采用聚酰胺膜，在二、三段反渗透之间加入NaOH调节pH值9.6进行软化，软化后的水进入超滤2处理后进入第三、四段反渗透继续浓缩，其中超滤1采用膜孔径为50nm的卷式有机膜，超滤2采用膜孔径为100nm的板式陶瓷膜。反渗透产水TDS为150mg/L，CODCr为3mg/L，SO4 2-浓度为10mg/L，Cl-浓度为65mg/L。反渗透产水进入供水系统均质，浓水进入电渗析系统。电渗析产水水质为TDS3000mg/L，CODCr为1030mg/L，SO4 2-浓度为876mg/L，Cl-浓度为948mg/L。电渗析浓水进入单效降膜式蒸发器，蒸汽为135℃饱和蒸汽，蒸汽压力为0.22MPa，蒸发清液进入供水系统均质。经过均质后送用户的水质为TDS为632mg/L，CODCr为44mg/L，SO4 2-浓度为145mg/L，Cl-浓度为215mg/L，供水量为399.35m3/d。满足工业循环冷却水水质标准，水综合回收率为99.84%。
实施例2
印染废水深度处理回用，工艺流程图如图1。原水TDS为1860mg/L，CODCr为115mg/L，SO4 2-浓度为306mg/L，Cl-浓度为559mg/L，进水量为2000m3/d。经过气浮后CODCr降至75mg/L。该工艺产生浓水22m3/d返回至进水部分进行均质，浓水排放2m3/d。经高锰酸钾深度氧化和粉末活性炭过滤后CODCr降至60mg/L。废水经氧化后体积分数的65%进入电吸附处理，其余废水进入超滤系统处理，超滤1和超滤2均采用膜孔径为10nm的中空纤维膜；电吸附产水TDS为760mg/L，CODCr为56mg/L，SO4 2-浓度为102mg/L，Cl-浓度为245mg/L，经超滤处理后TDS降至1684μS/cm，CODCr降至51mg/L。超滤浓水进入气浮前进行均质处理。该部分日排放浓水量为3m3。经反渗透处理电导率降至34μs/cm，CODCr降至6mg/L。浓水TDS为33034mg/L，CODCr为946mg/L。反渗透系统采用六段反渗透，其中反渗透膜全部采用聚酰胺膜，在三、四段反渗透之间加入NaOH调节pH值10.8进行软化，软化后的水进入超滤2处理后进入第五段反渗透继续浓缩，反渗透系统水回收率95%，反渗透产水TDS为90mg/L，CODCr为5mg/L，SO4 2-浓度为10mg/L，Cl-浓度为25mg/L。产生的约100m3/d反渗透浓水进入电渗析工艺，该工艺产生的64m3/d的清液进入供水系统，清液TDS为2331mg/L，CODCr为1352mg/L。36m3/d的浓液进入蒸发系统，蒸发系统采用三效降膜式蒸发器，蒸汽为150℃饱和蒸汽，蒸汽压力为0.32MPa。蒸发清液进入供水系统，产生盐泥进入盐泥处理系统。经混合后供用户使用的水水质为TDS为106mg/L，COD为49mg/L。水回收率99.7%，每日产生固体盐泥及废渣共计7吨。
实施例3
煤制油含盐废水的深度净化，工艺流程如图1。原水TDS为4500mg/L，CODCr为140mg/L，SO4 2-浓度为910mg/L，Cl-浓度为1250mg/L，进水量为200m3/h。经过气浮后产水水质为TDS为4400mg/L，CODCr为77mg/L，SO4 2-浓度为895mg/L，Cl-浓度为1190mg/L。气浮产水进行氯气氧化后进入颗粒活性炭过滤，该部分主要是为降低后续工艺的进水COD，经氧化后CODCr为30mg/L。氧化产水全部进入超滤处理，超滤工艺产水水质为TDS为4300mg/L，CODCr为26mg/L，SO4 2-浓度为870mg/L，Cl-浓度为1220mg/L，其中超滤1采用膜孔径为20nm的中空纤维有机膜。超滤产水进入反渗透工艺，反渗透系统采用二段反渗透，其中反渗透膜全部采用聚酰胺膜，在一、二段反渗透之间加入Na2CO3调节pH值11.6进行软化，软化后的水进入超滤2处理后进入第二段反渗透继续浓缩，其中超滤2采用膜孔径为50nm的管式陶瓷膜。反渗透产水TDS为210mg/L，CODCr为3mg/L，SO4 2-浓度为35mg/L，Cl-浓度为95mg/L。反渗透产生的7m3/h浓水进入电渗析工艺，再进入蒸发工艺，蒸发系统采用八效刮板式蒸发器，蒸汽为180℃饱和蒸汽，蒸汽压力为0.4MPa，蒸发产生的清液与电吸附工艺以及反渗透工艺产生的清液混合供用户使用。供水水质为TDS为739mg/L，CODCr为11mg/L，Ca2+浓度为24.8mg/L，Mg2+浓度为6.7mg/L。该产水水质指标优于工业循环冷却水水质标准，可以供用户使用。该工艺水回收率可以达到99.5%。
Claims (8)
1.一种含盐废水的近零排放工艺，其具体步骤如下：
1)预处理工艺：含盐废水经均质后进入气浮，气浮产水全部进行氧化，氧化产水经过活性炭滤池处理后根据供水水质要求分成两股，其中体积分数为0～70%的废水进入电吸附处理，其它废水与电吸附浓水混合后进入pH调整池；
2)电吸附工艺：电吸附产水直接进入供水系统，电吸附过程产生的浓水与活性炭过滤后未经电吸附处理的废水一起进入膜过滤系统；
3)膜处理工艺：包括超滤、反渗透和电渗析；第一超滤1作为反渗透的预处理工艺去除部分COD，第一超滤1浓水返回步骤1）中进行均质；第一超滤1后出水进入反渗透系统；反渗透浓水经软化处理后进入搅拌澄清池，产生的沉渣进行渣处理，渣处理得到的废液返回到第一超滤1，搅拌澄清池上清液经第二超滤2处理后返回反渗透；反渗透产水进入供水系统，反渗透浓水进入电渗析工艺进一步提浓；电渗析产水进入供水系统，浓水进入后续热蒸发工艺；
4)热蒸发工艺：热蒸发产水进入供水系统，其余部分进行盐泥处理，获得盐泥。
2.如权利要求1所述的一种含盐废水的近零排放工艺，其特征在于氧化为臭氧氧化、高锰酸钾氧化、氯气氧化或二氧化氯氧化。
3.如权利要求1所述的一种含盐废水的近零排放工艺，其特征在于活性炭滤池所用活性炭采用颗粒活性炭或者粉末活性炭。
4.如权利要求1所述的一种含盐废水的近零排放工艺，其特征在于第一超滤和第二超滤所采用的超滤膜均是管式膜、卷式膜或中空纤维膜；膜孔径均为10～100nm。
5.如权利要求1所述的一种含盐废水的近零排放工艺，其特征在于反渗透系统包2～6段反渗透；反渗透膜材料为聚酰胺或醋酸纤维膜。
6.如权利要求1所述的一种含盐废水的近零排放工艺，其特征在于软化方法为加入NaOH或Na2CO3调节废水的pH值为9～12。
7.如权利要求1所述的一种含盐废水的近零排放工艺，其特征在于渣处理采用板框压滤的方式。
8.如权利要求1所述的一种含盐废水的近零排放工艺，其特征在于所述的热蒸发过程采用降膜式蒸发器或刮板蒸发器；热蒸发过程为1～8效蒸发；蒸汽温度为120～180℃；压力为0.2～0.4MPa。
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