CN105523666A - 一种高含盐工业废水的强化预处理系统及其生产工艺 - Google Patents

Abstract

一种高含盐工业废水的强化预处理系统及其工艺属于水处理领域，是将高含盐工业废水通过管线进入调节池进行水质和水量调节，在进入反应池前端的管道混合器内加液碱调节pH值；在反应池前端加碳酸钠、菱苦土在反应池中有效去除大部分钙、镁、SiO₂、总碱度、悬浮物和部分有机物；再加聚合硫酸铁和PAM生成絮体进入管式微滤膜系统，通过错流过滤和膜的截留作用，实现絮体和液体的固液分离，管式微滤膜产水进入STRO系统，经过浓缩后，产水直接回用，浓水TDS达到120000mg/L进入纳滤分盐系统进行分盐；优点：管式微滤膜的设置，减少了沉淀池、滤池及超滤等系统的投资和占地面积；浓水的高TDS减小了纳滤膜系统的规模、投资成本，运行费用低。

Description

一种高含盐工业废水的强化预处理系统及其生产工艺

技术领域

本发明属于水处理领域，涉及一种高含盐工业废水的强化预处理系统及其处理工艺。

背景技术

近年来，我国的工业经济与水资源及环境的发展出现了极不协调的状况。为了解决该类问题，发挥外排废水回用和“零排放”技术第一次在2005年颁布的《中国节水技术政策大纲》中提出。对于煤化工废水“零排放”是将企业中产生的所有的工艺有机废水和含盐废水进行处理以实现重复使用。

煤化工高盐水的主要来源包括除盐水系统排水、循环水系统排污水、回用水处理系统浓水及锅炉排水等。这些含盐量和污染物浓度较高的高盐水需经过精密预处理、膜浓缩分离处理、蒸发/冷冻结晶分盐处理等一系列处理流程后，实现废水的全部达标回用以及结晶盐的分类回收利用，以实现高含盐工业废水真正意义上的“零排放”。

煤化工行业耗水量大，随之产生的高盐水量很大，水中无机盐种类较多(如典型的钙盐、镁盐、钠盐、氯化物、硫酸盐、硝酸盐、硅酸盐等)，污染物浓度高(原水的4～10倍)、成分复杂、水质外观清澈透明、无明显异味。浓盐水中含有的各种无机盐类，尤其是氯化钠和硫酸钠，二者所占总无机盐的比例超过90％，具有较高的利用价值。因此，如何实现高含盐工业废水最大的水回收率，以及废水中氯化钠、硫酸钠甚至是硝酸钠的回收利用，是实现高含盐工业废水真正意义上的“零排放”的关键所在。

本发明所述的高含盐工业废水主要来自煤化工行业。煤化工行业的高含盐废水主要来源于生产过程中的煤气洗涤废水、循环水系统排水、化学水站排水等。其特点是含盐量高、硬度高、硅含量高、成分复杂、含有难降解的有机物、水质波动幅度较大。近年来，很多地区的环保部门不仅仅关心废水的达标排放，还要求煤化工企业对高盐水进行最大限度的回用，尤其是环境敏感地区则要求实现废水不外排，同时实现结晶盐的分类回收利用。因此，如何实现高含盐工业废水真正意义上的“零排放”越来越紧迫。

根据项目建设运营情况来看，若直接将高盐水进行蒸发处理会产生高额的运行费用，若将高盐水初步浓缩后排至蒸发塘则会带来二次污染的风险，故需结合一些其他先进的处理技术，来降低能耗、资金投入及运行成本，提高水回收率、污染物去除效果及分盐效率。目前，常用的高盐水“零排放”处理工艺是：首先通过预处理系统去除高盐水中的硬度、硅、浊度等，保证后续处理系统的稳定运行；其次利用反渗透膜使高盐水进一步浓缩(TDS浓度达到50000～80000mg/L)，以减少后续的处理规模、投资和能源消耗；最后，利用多效蒸发或MVR蒸发器对浓缩后的高盐水进行蒸发结晶，产出混合杂盐作为危废进行处理处置。

目前常用的高盐水“零排放”处理工艺，存在诸多不足之处：预处理系统硬度、硅、浊度去除不彻底，导致后续膜系统、蒸发结晶系统污堵、结垢严重；膜浓缩系统浓缩倍数较低，增加后续蒸发结晶系统的投资和运行成本；蒸发结晶系统产出的混合杂盐无利用价值，有机物含量较高，只能作为危废进行处理处置，费用极高。

发明内容

针对目前煤化工高含盐工业废水含盐量高、污染物浓度高、成分复杂等特点，以及现有高盐水“零排放”处理工艺的诸多问题，本发明提供一种高含盐工业废水的强化预处理系统及其处理工艺。

为了实现本发明的目的，我们将采用如下技术方案予以实施：

一种高含盐工业废水的强化预处理系统，包括：调节池、潜水泵、液碱、管道混合器、反应池、碳酸钠和菱苦土，高含盐工业废水通过管线进入调节1，调节池中的高含盐工业废水通过潜水泵进入反应池，在进入反应池之前的管道混合器内加液碱调节pH值；并在反应池前端投加碳酸钠、菱苦土，经过反应池处理后，高含盐工业废水中的大部分钙、镁、SiO₂、总碱度、悬浮物和部分有机物与聚合硫酸铁和PAM进行混凝、絮凝反应形成絮体，从而得到有效去除，为后续系统连续、稳定和可靠的运行提供保障；其特征在于：经反应池处理后的高含盐工业废水通过管式微滤膜供料泵将高含盐工业废水供给管式微滤膜，管式微滤膜的产水流入管式微滤膜出水箱，管式微滤膜产生的浓液从排泥口排出；管式微滤膜出水箱中的高含盐工业废水通过STRO供料泵供给STRO保安过滤器，STRO保安过滤器的出水经STRO高压泵供给STRO膜组件，STRO膜组件的产水通过管道流入回用水池，STRO膜组件的浓水流入STRO浓水箱，STRO浓水箱通过管道进入纳滤分盐系统。

利用所述的一种高含盐工业废水的强化预处理系统处理高含盐工业废水的工艺，包括如下步骤：(1)高含盐工业废水通过管线进入调节池进行水质和水量调节之后进入反应池前端的管道混合器内投加液碱，使之与高含盐工业废水充分反应调节pH值；在反应池前端投加碳酸钠、菱苦土；经过反应池处理后，高含盐工业废水中的大部分钙、镁、SiO₂、总碱度、悬浮物和部分有机物与药剂反应形成絮体，从而得到有效去除，为后续系统连续、稳定和可靠的运行提供保障；

其特征在于：

(2)经反应池处理后的高含盐工业废水进入管式微滤膜系统，通过错流过滤和膜的截留作用，实现絮体和液体的固液分离，从而将废水中形成的污染物絮体转化成沉淀过滤去除，产水直接进入管式微滤膜产水箱；

(3)管式微滤膜产水进入STRO系统，经过STRO系统浓缩后，产水直接回用，浓水进入纳滤分盐系统进行初步分盐处理。

进一步，在步骤(1)中，进入调节池的高含盐工业废水：总硬度≤3500mg/L、SiO₂≤220、TDS≤50000mg/L；所述的菱苦土含MgO有效成分96％；所述的pH值：11.2-11.5之间。

进一步，在步骤(1)中，所述的液碱为32％的液碱；所述的碳酸钠和菱苦土分别为15％的碳酸钠和20％菱苦土；所述的药剂为聚合硫酸铁和PAM，聚合硫酸铁和PAM浓度分别为10％的聚合硫酸铁和1‰的PAM。

进一步，反应池的产水总硬度的去除率≥95％、SiO₂的去除率≥82％，水浊度≤1NTU。

进一步，在步骤(3)中，所述的浓水TDS达到120000mg/L。

有益效果

本发明所述的高含盐工业废水的强化预处理系统及利用该系统处理高含盐工业废水的工艺，通过管式微滤膜系统将进水进行除硬、除硅处理后，进一步降低水中的硬度、碱度、硅、浊度、颗粒物及大分子有机物，经预处理后的高含盐工业废水通过STRO系统将高含盐工业废水TDS浓缩到120000mg/L，浓缩后的高含盐工业废水进入纳滤系统进行分盐处理，氯化钠和硫酸钠分离率达到98％以上。

1、将管式微滤膜置于反应池之后，减少了沉淀池、滤池及超滤等预处理系统的投资和占地面积；

2、在高TDS下进行氯化钠和硫酸钠的分离，减小了纳滤膜系统的规模，减小投资成本；同时高浓度含氯化钠的浓盐水完全透过纳滤膜系统，使得分盐彻底，运行费用低；

3、采用蒸发分盐结晶和冷冻分盐结晶相结合的工艺，结晶盐纯度高，完全满足工业用盐标准。

附图说明

图1是本发明所述的系统的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图，进一步详述本发明的技术方案。

本发明主要解决的技术问题在于：首先，通过使用管式微滤膜系统减少了预处理系统的投资和占地面积；其次，在高TDS下进行氯化钠和硫酸钠的分离，减小了纳滤膜系统的规模，减小投资成本；同时高浓度含氯化钠的浓盐水完全透过纳滤膜系统，使得分盐彻底，氯化钠纯度更高；最后，冷冻结晶和蒸发结晶进行组合应用，大大减少了危废的产生量。

如图1所示，一种高含盐工业废水的强化预处理系统，包括：调节池1、潜水泵2、液碱3、管道混合器4、反应池5、碳酸钠8和菱苦土9，高含盐工业废水通过管线进入调节池1，调节池1中的高含盐工业废水通过潜水泵2进入反应池5，在进入反应池5之前的管道混合器4内投加液碱3调节pH值；并在反应池5前端投加碳酸钠8、菱苦土9，经过反应池5处理后，高含盐工业废水中的大部分钙、镁、SiO₂、总碱度、悬浮物和部分有机物与聚合硫酸铁和PAM进行混凝、絮凝反应形成絮体，从而得到有效去除，为后续系统连续、稳定和可靠的运行提供保障；经反应池5处理后的高含盐工业废水通过管式微滤膜供料泵12将高含盐工业废水供给管式微滤膜13，管式微滤膜13的产水流入管式微滤膜产水箱14，管式微滤膜13产生的浓液从排泥口排出至污泥池；管式微滤膜出水箱14中的高含盐工业废水通过STRO供料泵15供给STRO保安过滤器16，STRO保安过滤器16的出水经STRO高压泵17供给STRO膜组件18，STRO膜组件18的产水通过管道流入回用水池10，STRO膜组件18的浓水流入STRO浓水箱19，STRO浓水箱19与纳滤分盐系统的纳滤产水箱11相通。

如图1所示，利用一种高含盐工业废水的强化预处理系统处理高含盐工业废水的工艺，该工艺包括如下步骤：

(1)高含盐工业废水通过管线进入调节池1中进行水质和水量调节，之后通过潜水泵2进入反应池5，在反应池前端的管道混合器4投加液碱3，调pH至11.2-11.5之间；原水经过了调节pH后经布水器7进入反应池内，搅拌机6不断搅拌混合，在反应池内投加碳酸钠8和菱苦土9，以去除废水中的悬浮物、胶体、硬度、碱度、COD、二氧化硅；

(2)通过投加聚合硫酸铁和PAM进行混凝、絮凝充分反应后生成CaCO₃、Mg(OH)₂和Mg(HSiO₃)₂等沉淀物，通过供料泵12进入管式微滤膜13进行固液分离，悬浮颗粒、胶体微粒、大分子有机物，细菌被去除，出水SDI值小于≤2.5进入产水箱14，浓液直接至污泥池；

(3)经管式微滤产水通过供料泵15、保安过滤器16和高压泵17进入STRO18进一步浓缩，产水进入回用水池10，浓水进入浓水箱19，浓水箱19中的浓水流入纳滤分盐系统的纳滤产水箱11。

实施例

某煤化工企业排放的高硬度含硅浓盐废水，该废水COD≤100mg/L，TDS≤50000mg/L，NaCl≤7600mg/L，Na₂SO₄≤8000mg/L，总硬度≤3500mg/L，SiO₂≤220mg/L。

(1)化学软化

反应池投加液碱、碳酸钠和菱苦土的方式来脱除废水中的钙、镁和SiO₂。原水经浓度为32％的液碱、15％的碳酸钠和20％菱苦土进行沉淀后，加入浓度为10％的聚合硫酸铁(混凝剂)和1‰的PAM(助凝剂)在沉淀池中进行混凝、絮凝等反应后进入管式微滤膜系统进行固液分离，产水总硬度的去除率≥95％、SiO₂的去除率≥82％。使之出水浊度≤1NTU后进入膜系统，浓水直接去污泥池进行浓缩。

(2)STRO系统

采用STRO对管式微滤膜产水做进一步浓缩，产水TDS≤1500mg/L进入总产水池直接回用，浓水TDS≥120000mg/L进入纳滤膜系统进行分盐处理。

Claims (6)

1.一种高含盐工业废水的强化预处理系统，包括：调节池、潜水泵、液碱、管道混合器、反应池、碳酸钠和菱苦土，高含盐工业废水通过管线进入调节1，调节池中的高含盐工业废水通过潜水泵进入反应池，在进入反应池之前的管道混合器内加液碱调节pH值；并在反应池前端投加碳酸钠、菱苦土，经过反应池处理后，高含盐工业废水中的大部分钙、镁、SiO₂、总碱度、悬浮物和部分有机物与药剂反应形成絮体，从而得到有效去除，为后续系统连续、稳定和可靠的运行提供保障；其特征在于：经反应池处理后的高含盐工业废水通过管式微滤膜供料泵将高含盐工业废水供给管式微滤膜，管式微滤膜的产水流入管式微滤膜出水箱，管式微滤膜产生的浓液从排泥口排出；管式微滤膜出水箱中的高含盐工业废水通过STRO供料泵供给STRO保安过滤器，STRO保安过滤器的出水经STRO高压泵供给STRO膜组件，STRO膜组件的产水通过管道流入回用水池，STRO膜组件的浓水流入STRO浓水箱，STRO浓水箱通过管道进入纳滤分盐系统。

2.利用权利要求1所述的一种高含盐工业废水的强化预处理系统处理高含盐工业废水的工艺，包括如下步骤：(1)高含盐工业废水通过管线进入调节池进行水质和水量调节之后进入反应池前端的管道混合器内投加液碱，使之与高含盐工业废水充分反应调节pH值；在反应池前端投加碳酸钠、菱苦土；经过反应池处理后，高含盐工业废水中的大部分钙、镁、SiO₂、总碱度、悬浮物和部分有机物与药剂反应形成絮体，从而得到有效去除，为后续系统连续、稳定和可靠的运行提供保障；

其特征在于：

(2)经反应池处理后的高含盐工业废水进入管式微滤膜系统，通过错流过滤和膜的截留作用，实现絮体和液体的固液分离，从而将废水中形成的污染物絮体转化成沉淀过滤去除，产水直接进入管式微滤膜产水箱；

(3)管式微滤膜产水进入STRO系统，经过STRO系统浓缩后，产水直接回用，浓水进入纳滤分盐系统进行初步分盐处理。

3.根据权利要求2所述的利用权利要求1所述的一种高含盐工业废水的强化预处理系统处理高含盐工业废水的工艺，其特征在于：在步骤(1)中，进入调节池的高含盐工业废水：总硬度≤3500mg/L、SiO₂≤220、TDS≤50000mg/L；所述的菱苦土含MgO有效成分96％；所述的pH值：11.2-11.5之间。

4.根据权利要求2所述的利用权利要求1所述的一种高含盐工业废水的强化预处理系统处理高含盐工业废水的工艺，其特征在于：在步骤(1)中，所述的液碱为32％的液碱；所述的碳酸钠和菱苦土分别为15％的碳酸钠和20％菱苦土；所述的药剂为聚合硫酸铁和PAM，聚合硫酸铁和PAM浓度分别为10％的聚合硫酸铁和1‰的PAM。

5.根据权利要求2所述的利用权利要求1所述的一种高含盐工业废水的强化预处理系统处理高含盐工业废水的工艺，其特征在于：反应池的产水总硬度的去除率≥95％、SiO₂的去除率≥82％，水浊度≤1NTU。

6.根据权利要求1所述的利用权利要求1所述的一种高含盐工业废水的强化预处理系统处理高含盐工业废水的工艺，其特征在于：在步骤(3)中，所述的浓水TDS达到120000mg/L。