CN104445714B - 煤化工清净废水高倍回用工艺及其专用装置 - Google Patents
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Abstract
一种煤化工清净废水高倍回用工艺及其专用装置，将煤化工清净废水进行多级澄清、超滤、渗透处理，最终能使清净废水的水回收率达到95％以上，实现了煤化工清净废水高倍回用的目标，节约了水资源，解决了淡水资源缺乏的难题。
Description
技术领域
本发明属于煤化工废水处理环保技术领域，具体讲就是涉及一种煤化工清净废水高倍回用工艺及其专用装置。
背景技术
现代煤化工业是以煤为原料,经化学加工使煤转化为气体、液体和固体产品,并进一步加工成一系列化工产品的新型工业。它主要包括煤的气化、煤的液化、焦油化学、电石乙炔化学，近几年来，煤化工产业发展迅速，但是由于煤化工产业需要耗费大量用水，随之带来的水资源再利用与环境保护问题日益突出，尤其是处于多旱少雨的地区较为突出。因此，煤化工的环保问题亟待需要解决。
煤化工清净废水(也称高含盐废水)主要包括循环排污水、化学水站排水等，其特点是悬浮固体(SS)和总溶解固体(TDS)浓度较高，而氨氮和COD浓度相对较低。废水TDS浓度较高的主要原因是循环水系统、化学水系统对新鲜水的浓缩和给排水系统化学药剂的添加。随着人们环保意识的逐渐提高，早已不再满足废水的达标排放，而是更多地关注废水的回收利用，保护水资源的问题，这就使得高含盐量废水处理成为了煤化工企业的重点研究问题。
目前，常用的清净废水处理技术主要有：热浓缩、膜技术及生物法。
(1)热浓缩工艺:将高含盐量废水利用热能浓缩后得到浓水和清水，常用的技术为膜蒸馏技术、机械浓缩蒸发以及多效蒸发。该工艺能耗较大，通常需要在大型浓缩设备中运用。工艺中高含盐废水中的钙、镁离子结垢对热浓缩装置的堵塞以及氯离子对装置的腐蚀问题是热浓缩工艺的主要技术问题。
(2)膜分离技术:主要有反渗透膜分离技术、纳滤膜分离技术、超滤膜分离技术和微滤膜分离技术等。纳滤膜分离技术具有能耗低、操作压力小等特点，但截留效果相比以往的反渗透技术来说稍微逊色一些。反渗透膜分离技术处理获得的清水回收率能达到65％～82％。膜分离技术成熟、处理规模大、工艺成本较低，但浓缩倍数相对热浓缩技术来说要小得多，一般只浓缩2.5倍，且废水中的含量很高的盐会对膜装置产生腐蚀。同时高浓度的无机盐和微生物，会堵塞分离膜，采取提高废水进水压力来冲开无机盐和微生物，但高水压会提高废水处理成本，缩短分离膜的使用寿命。
(3)生物处理法:具有经济、高效、无害的特点，是处理各类废水的首选方法，目前炼厂产生的高盐废水的处理也广泛采用该处理方法。然而含盐废水中的Ca2+、Mg2+、Cl-及SO4 2-等无机离子对生物有较强的抑制作用，生化法处理常常无法达到理想的处理效果。
因此，如何解决上述现有的煤化工清净废水处理中存在的回收率低，浓水产生量大，容易发生装置堵塞的问题成为亟待解决的难题。
发明内容
本发明的目的是针对上述现有的煤化工清净废水处理过程中回收率低，浓水产生量大的技术难题，提供煤化工清净废水高倍回用工艺及其专用装置，将煤化工清净废水进行多级澄清、超滤、渗透处理，最终能使清净废水的水回收率达到95％以上，实现了煤化工清净废水高倍回用的目标，节约了水资源，解决了淡水资源缺乏的难题。
技术方案
为了实现上述技术目的，本发明设计一种煤化工清净废水高倍回用工艺，其特征在于，它包括以下几个步骤：
(1)将清净废水进行沉淀处理，去除清净废水中的SS、COD、氟、总硅、钙镁金属离子，得到澄清出水；
(2)将步骤(1)得到的澄清出水进行超滤截留分离处理，进行截留SS、胶体污染物质得到超滤产水和浓水；
(3)将步骤(2)得到的超滤产水进行反渗透处理得到反渗透浓水和反渗透浓水产水；
(4)将步骤(3)得到的反渗透浓水先后两次进行物理化学沉淀，去除废水中的SS、COD、氟、总硅、钙镁金属离子得到两级澄清出水
(5)将步骤(4)得到两级澄清池出水进一步进行超滤截留分离处理，进行截留SS、胶体污染物质得到两级超滤产水和两级超滤浓水；
(6)将步骤(5)的得到的两级超滤产水进行深度除杂得到深度除杂出水；
(7)将步骤(6)得到深度除杂系统出水进一步反渗透浓缩分离得到反渗透浓水和步反渗透产水；
(8)将步骤(7)得到反渗透浓水进一步浓缩分离。
进一步，所述步骤(2)的工作压力为1～6bar，所述步骤(3)的工作压力为10～20bar，所述步骤(5)的工作压力为1～6bar，所述步骤(7)的工作压力为10～30bar，所述步骤(8)的工作压力为25～60bar.
用于上述所述的煤化工清净废水高倍回用工艺的专用装置，其特征在于：它包括组合澄清池、超滤膜单元一、反渗透单元一、两级澄清池、超滤膜单元二、深度除杂设备、反渗透单元二、反渗透单元三。
原水池与组合澄清池连接，连接管路上装有第一进水泵，组合澄清池的清液输出端连接超滤膜单元一，污泥输出端连接污泥处理系统一，污泥处理系统一的清液输出端连接回原水池，所述超滤膜单元一的产水端连接反渗透单元一，清液输出端连接回原水池，反渗透单元一清液输出端连接第一产水箱，浓水输出端连接调节池，调节池与两级澄清池连接，连接管路上装有第二进水泵，两级澄清池的清液输出端连接超滤膜单元二，污泥输出端连接污泥处理系统二，超滤膜单元二产水输出端连接深度除杂设备，浓水输出端连接回调节池，深度除杂设备清液输出端连接反渗透单元二，再生废水输出端连接回调节池，反渗透单元二产水端连接产水池，浓水输出端连接反渗透单元三，反渗透单元三产水端连接产水池，浓水输出端连接回高盐水处理系统。
进一步，所述组合澄清池与两级澄清池均装有搅拌与反应设备、加药泵、污泥循环泵、刮泥机、堰板、溢流槽。
进一步，所述超滤膜单元一与超滤膜单元二装有保安过滤器、超滤膜组件、加药泵以及流量计、压力传感器，其中，保安过滤器输出端连接超滤膜组件。
进一步，所述反渗透单元一与反渗透系统二、反渗透系统三均装有精密过滤器、高压泵、膜组件，其中，精密过滤器输出端连接高压泵，高压泵输出端连接膜组件。
进一步，所述深度除杂设备包括离子交换树脂、脱气设备。
有益效果
本发明提供煤化工清净废水高倍回用工艺及其专用装置，将煤化工清净废水进行多级澄清、超滤、渗透处理，最终能使清净废水的水回收率达到95％以上，实现了煤化工清净废水高倍回用的目标，节约了水资源，解决了淡水资源缺乏的难题。
附图说明
附图1是本发明的工艺流程图。
附图2是本发明专用装置的连接示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明做进一步说明。
实施例
如附图2所示，一种煤化工清净废水高倍回用工艺的专用装置，其特征在于：它包括组合澄清池1、超滤膜单元一2、反渗透单元一3、两级澄清池4、超滤膜单元二5、深度除杂设备6、反渗透单元二7、反渗透单元三8。
原水池9与组合澄清池1连接，连接管路上装有第一进水泵10，组合澄清池1的清液输出端连接超滤膜单元一2，污泥输出端连接污泥处理系统一23，污泥处理系统一23的清液输出端连接回原水池9，所述超滤膜单元一2的产水端连接反渗透单元一3，清液输出端连接回原水池9；反渗透单元一3清液输出端连接第一产水箱17，浓水输出端连接调节池18；调节池18与两级澄清池4连接，连接管路上装有第二进水泵19；两级澄清池4的清液输出端连接超滤膜单元二5，污泥输出端连接污泥处理系统二22；超滤膜单元二5产水输出端连接深度除杂设备6，浓水输出端连接回调节池18；深度除杂设备6清液输出端连接反渗透单元二7，再生废水输出端连接回调节池18；反渗透单元二7产水端连接产水池21，浓水输出端连接反渗透单元三8；反渗透单元三8产水端连接产水池21，浓水输出端连接回高盐水处理系统20。
所述组合澄清池1与两级澄清池4均装有搅拌与反应设备11、加药泵、污泥循环泵、刮泥机、堰板、溢流槽。
所述超滤膜单元一2与超滤膜单元二5装有保安过滤器12、超滤膜组件13、加药泵以及流量计、压力传感器，其中，保安过滤器12输出端连接超滤膜组件13。
所述反渗透单元一3与反渗透系统二7、反渗透系统三8均装有精密过滤器14、高压泵15、膜组件16，其中，精密过滤器14输出端连接高压泵15，高压泵15输出端连接膜组件16。
所述深度除杂设备6包括离子交换树脂、脱气设备。
如附图1所示，利用上述专用装置进行煤化工清净废水高倍回用的处理过程如下：
第一步：煤化工清净废水泵入组合澄清池，在常温条件下，通过pH/ORP自动控制投加氧化剂、氢氧化钠、碳酸钠、混凝剂、絮凝剂，将清净废水中的SS、COD、氟、总硅、钙镁等金属离子进行沉淀，沉淀物以污泥的形式进入污泥处理系统，经脱水处理后的滤液并入原进水循环处理。
第二步：调节废水pH为中性，在1-6bar的压力条件下，进行截留SS、胶体等污染物质，水回收率达到90％-95％以上。其中，超滤Ⅰ浓水并入原进水循环处理，超滤Ⅰ产水SDI值小于3，重金属及铁等金属离子降低到一个极限低的值，COD也降低到后续膜的进水要求，以利于延长后续膜的使用寿命。
第三步：在10-30bar的压力条件下，水分子能透过膜，而大量的盐及小分子有机物等物质截留在浓水中，浓水依次进入两级澄清池，产水可回用，该单元水回收率为70-80％。
第四步：先通过pH/ORP自动控制投加氧化剂，通过投加氧化剂、氢氧化钙、混凝剂、絮凝剂进行沉淀，以去除废水中的SS、COD、氟、总硅、钙镁等金属离子，然后向上清液中投加碳酸钠、混凝剂、絮凝剂，去除废水中的SS、COD、钙，两级澄清的杂质均以污泥的形式进入污泥处理系统Ⅱ，经脱水处理后的滤液回两级澄清池的进水，进行循环处理。
第五步：调节废水pH为中性，在1-6bar的压力条件下，进行截留SS、胶体等污染物质，水回收率达到90％-95％以上。其中，超滤Ⅱ浓水并入两级澄清池的进水，进行循环处理；超滤Ⅱ出水SDI值小于3，重金属及铁等金属离子降低到一个极限低的值，COD也降低到后续膜的进水要求，以利于延长后续膜的使用寿命。
第六步：首先截留SS、胶体、有机物等，然后通过物理吸附作用，吸附废水中的钙、镁等金属离子，最后通过脱气方式去CO2等酸性气体，系统除杂产生的再生废水并入两级澄清池的进水，进行循环处理。
第七步：在10-30bar的压力条件下，水分子能透过膜，而低浓度的盐与小分子有机物等物质截留在浓水中，浓水进入反渗透系统三，产水达到回用水标准，该单元水回收率为50-80％。
第八步：在25-60bar的压力条件下，进一步浓缩分离，截留剩余盐、小分子有机物等，产水达到回用水标准，此单元水回收率为35-70％。
本发明的目的是针对上述现有的煤化工清净废水处理过程中回收率低，浓水产生量大的问题，提供了煤化工清净废水高倍回用技术，将煤化工清净废水进行组合澄清、超滤、反渗透Ⅰ、两级澄清、超滤Ⅱ、深度除杂、反渗透Ⅱ、反渗透三过程的处理，最终能使清净废水的水回收率达到95％以上，实现了煤化工清净废水高倍回用的目标，节约了水资源，解决了淡水资源缺乏的难题。
Claims (7)
1.一种煤化工清净废水高倍回用工艺，其特征在于，它包括以下几个步骤：
(1)将清净废水进行沉淀处理，去除清净废水中的SS、COD、氟、总硅、钙镁金属离子，得到澄清出水；
(2)将步骤(1)得到的澄清出水进行超滤截留分离处理，进行截留SS、胶体污染物质得到超滤产水和浓水；
(3)将步骤(2)得到的超滤产水进行反渗透处理得到反渗透浓水和反渗透浓水产水；
(4)将步骤(3)得到的反渗透浓水先后两次进行物理化学沉淀，去除废水中的SS、COD、氟、总硅、钙镁金属离子得到两级澄清出水
(5)将步骤(4)得到两级澄清池出水进一步进行超滤截留分离处理，进行截留SS、胶体污染物质得到两级超滤产水和两级超滤浓水；
(6)将步骤(5)的得到的两级超滤产水进行深度除杂得到深度除杂出水；
(7)将步骤(6)得到深度除杂系统出水进一步反渗透浓缩分离得到反渗透浓水和步反渗透产水；
(8)将步骤(7)得到反渗透浓水进一步浓缩分离。
2.如权利要求1所述的一种煤化工清净废水高倍回用工艺，其特征在于：所述步骤(2)的工作压力为1～6bar，所述步骤(3)的工作压力为10-20bar，所述步骤(5)的工作压力为1～6bar，所述步骤(7)的工作压力为10-30bar，所述步骤(8)的工作压力为25～60bar。
3.用于上述任一项权利要求所述的煤化工清净废水高倍回用工艺的专用装置，其特征在于：它包括组合澄清池(1)、超滤膜单元一(2)、反渗透单元一(3)、两级澄清池(4)、超滤膜单元二(5)、深度除杂设备(6)、反渗透单元二(7)、反渗透单元三(8)；
原水池(9)与组合澄清池(1)连接，连接管路上装有第一进水泵(10)，组合澄清池(1)的清液输出端连接超滤膜单元一(2)，污泥输出端连接污泥处理系统一(23)，污泥处理系统一(23)的清液输出端连接回原水池(9)，所述超滤膜单元一(2)的产水端连接反渗透单元一(3)，清液输出端连接回原水池(9)，反渗透单元一(3)清液输出端连接第一产水箱(17)，浓水输出端连接调节池(18)，调节池(18)与两级澄清池(4)连接，连接管路上装有第二进水泵(19)，两级澄清池(4)的清液输出端连接超滤膜单元二(5)，污泥输出端连接污泥处理系统二(22)，超滤膜单元二(5)产水输出端连接深度除杂设备(6)，浓水输出端连接回调节池(18)，深度除杂设备(6)清液输出端连接反渗透单元二(7)，再生废水输出端连接回调节池(18)，反渗透单元二(7)产水端连接产水池(21)，浓水输出端连接反渗透单元三(8)，反渗透单元三(8)产水端连接产水池(21)，浓水输出端连接回高盐水处理系统(20)。
4.如权利要求3所述的煤化工清净废水高倍回用工艺的专用装置，其特征在于：所述组合澄清池(1)与两级澄清池(4)均装有搅拌与反应设备(11)、加药泵、污泥循环泵、刮泥机、堰板、溢流槽。
5.如权利要求3所述的煤化工清净废水高倍回用工艺的专用装置，其特征在于：所述超滤膜单元一(2)与超滤膜单元二(5)装有保安过滤器(12)、超滤膜组件(13)、加药泵以及流量计、压力传感器，其中，保安过滤器(12)输出端连接超滤膜组件(13)。
6.如权利要求3所述的煤化工清净废水高倍回用工艺的专用装置，其特征在于：所述反渗透单元一(3)与反渗透系统二(7)、反渗透系统三(8)均装有精密过滤器(14)、高压泵(15)、膜组件(16)，其中，精密过滤器(14)输出端连接高压泵(15)，高压泵(15)输出端连接膜组件(16)。
7.如权利要求3所述的煤化工清净废水高倍回用工艺的专用装置，其特征在于：所述深度除杂设备(6)包括离子交换树脂、脱气设备。
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