CN107055904A - 一种工业末端废水零排放处理系统及工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种工业末端废水零排放处理系统及工艺，包括预处理软化系统、膜处理系统和蒸发结晶系统：所述预处理软化系统包括预澄清池、废水箱、曝气风机、中和箱、沉降箱、絮凝箱、澄清池和板框压滤机；所述膜处理系统包括微滤、碟管式纳滤和碟管式反渗透，所述蒸发结晶系统包括蒸发结晶器和打包机。本发明使用NaOH、Na2CO3双碱法软化，与常规的石灰‑纯碱法相比，减少软化药剂投加量，运行成本显著下降；蒸发结晶盐为高纯度工业级氯化钠，纯度98.5%以上，达到一级工业盐标准，可作为商品销售回收一定成本，实现副产物资源化。

Description

一种工业末端废水零排放处理系统及工艺
技术领域
本发明涉及一种水处理系统及工艺，具体涉及一种工业末端废水零排放处理系统及工艺。
背景技术
当前，工业废水的污染已经成为我国经济发展的绊脚石，也给广大人民群众的生产及生活造成极大的伤害。在电力、煤化工等行业的大部分废水，已有相对应的处理方法，但其末端废水，如：反渗透浓水、电力行业的脱硫废水等，未能有效的处理，实现废水零排放。这类废水有同样的特征：高盐度、高硬度、水质波动大、不易处理。现有的处理技术及方法还不成熟，投运后存在各种问题：1、运行成本高，主要是：系统能耗高、软化处理用药剂多、污泥量大等；2、设备易结垢污堵、化学清洗周期短时间长。3、蒸发结晶产生的副产物属于固废、无再次利用价值。
发明内容
发明目的：本发明的目的是为了解决现有技术中的不足，提供一种运行成本、设备性能可靠、副产物资源化的工业末端废水零排放处理系统及工艺。
技术方案：本发明所述的一种工业末端废水零排放处理系统，包括预处理软化系统、膜处理系统和蒸发结晶系统：
所述预处理软化系统包括预澄清池、废水箱、曝气风机、中和箱、沉降箱、絮凝箱、澄清池和板框压滤机，所述预澄清池、废水箱、中和箱、沉降箱、絮凝箱、澄清池顺次连接，所述废水箱连接有曝气风机，所述预澄清池和澄清池底部均连接有板框压滤机；
所述膜处理系统包括微滤、碟管式纳滤和碟管式反渗透，所述微滤的输入端与所述澄清池的输出端连接，所述微滤的输出端顺次连接有碟管式纳滤和碟管式反渗透；
所述蒸发结晶系统包括蒸发结晶器和打包机，所述蒸发结晶器的输入端与所述碟管式反渗透的输出端连接，所述蒸发结晶器的输出端连接有打包机。
进一步的，所述预澄清池的上部与所述水箱的上部连接。
进一步的，所述中和箱内投加有氢氧化钠，沉降箱内投加有碳酸钠，絮凝箱内投加有絮凝剂。
进一步的，所述微滤和碟管式纳滤产生的浓水与预处理软化系统连接。
进一步的，所述碟管式反渗透和蒸发结晶器的产水与工业用水系统连接。
本发明还公开了上述一种工业末端废水零排放处理系统的处理工艺，包括如下步骤：
1)工业末端废水首先进入预澄清池，经过澄清降低SS，另外预澄清池起到缓冲调节工业末端废水的作用，沉泥至板框压滤机压滤；
2)预澄清池上清液自流进入废水箱，通过曝气风机向废水箱内曝气，已达到降低废水中的COD；
3)经曝气后的废水经废水箱自流进入中和箱，向中和箱内投加NaOH，在搅拌的条件下，调节pH值，铁、锌、铅、镍和铬生成氢氧化物析出，氟离子生成CaF2析出，硅形成CaSiO3析出，镁离子反应生成氢氧化镁析出；
4)废水经中和箱自流进入沉降箱，向沉降箱内投加Na2CO3，在搅拌的条件下，调节pH值，钙离子反应生成碳酸钙析出；
5)经中和箱和沉降箱加药反应后的废水自流进入絮凝箱，在搅拌的条件下与投加的絮凝剂形成易分离的大颗粒；
6)废水经絮凝箱形成易分离的大颗粒后自流进入澄清池，通过澄清达到出水软化、去除重金属的目的，沉淀物至板框压滤机压滤，泥饼外运处置；
7)澄清池上清液经微滤过滤，滤除废水中纳米级悬浮物、胶体、微粒、细菌和病毒大分子物质，产水至碟管式纳滤过滤，富含硫酸根的浓缩液浓水回流至预处理软化系统；
8)碟管式纳滤产水经碟管式反渗透(11)处理，浓水回流至软化系统；
9)碟管式反渗透产水用做工业用水，含盐的浓缩液供给后续蒸发结晶工艺系统浓水经蒸发结晶器蒸发；
10)结晶器蒸发产品水回用做工业用水，产品盐经打包机打包装袋。
有益效果：本发明的有益效果如下：
1)使用NaOH、Na2CO3双碱法软化，与常规的石灰-纯碱法相比，减少软化药剂投加量，运行成本显著下降；
2)蒸发结晶盐为高纯度工业级氯化钠，纯度98.5%以上，达到一级工业盐标准，可作为商品销售回收一定成本，实现副产物资源化；
3)系统没有混合盐产出，不需要额外的混合盐处置费用；
4)通过软化工艺，保障后续蒸发结晶系统除垢清洗周期不低于6个月；
5) 纳滤浓缩液中的硫酸根作为软化药剂参与预处理软化反应，减少了软化药剂的投加量；
6)蒸发结晶采用MVR工艺，蒸发结晶系统运行时不需要补给生蒸汽，减少了运行成本；
7)避免了工业末端废水因处理不当，对环境造成的危害，对广大人民群众的生产及生活造成伤害。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图。
具体实施方式
如图1所示的一种工业末端废水零排放处理系统，包括预处理软化系统、膜处理系统和蒸发结晶系统：
所述预处理软化系统包括预澄清池1、废水箱2、曝气风机3、中和箱4、沉降箱5、絮凝箱6、澄清池7和板框压滤机8，所述预澄清池1、废水箱2、中和箱4、沉降箱5、絮凝箱6、澄清池7顺次连接，所述废水箱2连接有曝气风机3，所述预澄清池1和澄清池7底部均连接有板框压滤机8；
所述膜处理系统包括微滤9、碟管式纳滤10和碟管式反渗透11，所述微滤9的输入端与所述澄清池7的输出端连接，所述微滤9的输出端顺次连接有碟管式纳滤10和碟管式反渗透11；
所述蒸发结晶系统包括蒸发结晶器12和打包机13，所述蒸发结晶器12的输入端与所述碟管式反渗透11的输出端连接，所述蒸发结晶器12的输出端连接有打包机13。
所述预澄清池1的上部与所述水箱2的上部连接。
所述中和箱4内投加有氢氧化钠，沉降箱5内投加有碳酸钠，絮凝箱6内投加有絮凝剂。
所述微滤9和碟管式纳滤10产生的浓水与预处理软化系统连接。
所述碟管式反渗透11和蒸发结晶器12的产水与工业用水系统连接。
上述一种工业末端废水零排放处理系统的处理工艺，包括如下步骤：
1) 工业末端废水首先进入预澄清池1，经过澄清降低SS，另外预澄清池1起到缓冲调节工业末端废水的作用，沉泥至板框压滤机8压滤；
2) 预澄清池1上清液自流进入废水箱2，通过曝气风机3向废水箱2内曝气，已达到降低废水中的COD；
3)经曝气后的废水经废水箱2自流进入中和箱4，向中和箱4内投加NaOH，在搅拌的条件下，调节pH值，铁、锌、铅、镍和铬生成氢氧化物析出，氟离子生成CaF2析出，硅形成CaSiO3析出，镁离子反应生成氢氧化镁析出；
4)废水经中和箱4自流进入沉降箱5，向沉降箱5内投加Na2CO3，在搅拌的条件下，调节pH值，钙离子反应生成碳酸钙析出；
5)经中和箱4和沉降箱5加药反应后的废水自流进入絮凝箱6，在搅拌的条件下与投加的絮凝剂形成易分离的大颗粒；
6)废水经絮凝箱6形成易分离的大颗粒后自流进入澄清池7，通过澄清达到出水软化、去除重金属的目的，沉淀物至板框压滤机8压滤，泥饼外运处置；
7)澄清池7上清液经微滤9过滤，滤除废水中纳米级悬浮物、胶体、微粒、细菌和病毒大分子物质，产水至碟管式纳滤10过滤，富含硫酸根的浓缩液浓水回流至预处理软化系统；
8)碟管式纳滤 10产水经碟管式反渗透 11处理，浓水回流至软化系统；
9)碟管式反渗透 11产水用做工业用水，含盐的浓缩液供给后续蒸发结晶工艺系统浓水经蒸发结晶器12蒸发；
10)结晶器12蒸发产品水回用做工业用水，产品盐经打包机13打包装袋。
工业末端废水水质性质大多是：高盐度、高硬度、水质波动大，其中含有高浓度的Cl-、SO4 2-、Na+、Ca2+、Mg2+等离子。这类废水一般采用蒸发处理，在处理过程中需要实现：低运行成本、设备性能可靠、副产物资源化的技术问题。
为保障蒸发结晶系统稳定运行，需要先对其进行软化预处理。目前，用于软化处理的药剂有多种：石灰、纯碱、氢氧化钠等，由于使用Ca(OH)2 会导致废水中的Ca2+浓度升高，及增加了处理Ca2+药剂量，且产生的污泥量大，在软化过程中使用NaOH和Na2CO3的双碱法软化。
为实现副产物资源化的技术问题，在流程中使用了膜系统，微滤滤除废水中纳米级悬浮物、胶体、微粒、细菌和病毒大分子物质、DTNF截留了富含硫酸根的浓缩液、DTRO截留含有Cl-的浓缩液，以实现副产物NaCl的纯度。
为实现设备性能可靠的技术问题，在流程中使用的各段工艺相对都是成熟的、有较多实际应用案例、关键过流材质选用钛材，设备使用寿命能达30年、系统的控制采用DCS或PLC自动控制，实现无人值守。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (6)

1.一种工业末端废水零排放处理系统，其特征在于：包括预处理软化系统、膜处理系统和蒸发结晶系统：
所述预处理软化系统包括预澄清池（1）、废水箱（2）、曝气风机（3）、中和箱（4）、沉降箱（5）、絮凝箱（6）、澄清池（7）和板框压滤机（8），所述预澄清池（1）、废水箱（2）、中和箱（4）、沉降箱（5）、絮凝箱（6）、澄清池（7）顺次连接，所述废水箱（2）连接有曝气风机（3），所述预澄清池（1）和澄清池（7）底部均连接有板框压滤机（8）；
所述膜处理系统包括微滤（9）、碟管式纳滤(10)和碟管式反渗透(11)，所述微滤（9）的输入端与所述澄清池（7）的输出端连接，所述微滤（9）的输出端顺次连接有碟管式纳滤(10)和碟管式反渗透(11)；
所述蒸发结晶系统包括蒸发结晶器（12）和打包机（13），所述蒸发结晶器（12）的输入端与所述碟管式反渗透(11)的输出端连接，所述蒸发结晶器（12）的输出端连接有打包机（13）。
2.根据权利要求1所述的一种工业末端废水零排放处理系统，其特征在于：所述预澄清池（1）的上部与所述水箱（2）的上部连接。
3.根据权利要求1所述的一种工业末端废水零排放处理系统，其特征在于：所述中和箱（4）内投加有氢氧化钠，沉降箱（5）内投加有碳酸钠，絮凝箱（6）内投加有絮凝剂。
4.根据权利要求1所述的一种工业末端废水零排放处理系统，其特征在于：所述微滤（9）和碟管式纳滤(10)产生的浓水与预处理软化系统连接。
5.根据权利要求1所述的一种工业末端废水零排放处理系统，其特征在于：所述碟管式反渗透(11)和蒸发结晶器（12）的产水与工业用水系统连接。
6.根据权利要求1-5任一一项所述的一种工业末端废水零排放处理系统的处理工艺，其特征在于：包括如下步骤：
1)工业末端废水首先进入预澄清池（1），经过澄清降低SS，另外预澄清池（1）起到缓冲调节工业末端废水的作用，沉泥至板框压滤机（8）压滤；
2) 预澄清池（1）上清液自流进入废水箱（2），通过曝气风机（3）向废水箱（2）内曝气，已达到降低废水中的COD；
3)经曝气后的废水经废水箱（2）自流进入中和箱（4），向中和箱（4）内投加NaOH，在搅拌的条件下，调节pH值，铁、锌、铅、镍和铬生成氢氧化物析出，氟离子生成CaF2析出，硅形成CaSiO3析出，镁离子反应生成氢氧化镁析出；
4)废水经中和箱（4）自流进入沉降箱（5），向沉降箱（5）内投加Na2CO3，在搅拌的条件下，调节pH值，钙离子反应生成碳酸钙析出；
5)经中和箱（4）和沉降箱（5）加药反应后的废水自流进入絮凝箱（6），在搅拌的条件下与投加的絮凝剂形成易分离的大颗粒；
6)废水经絮凝箱（6）形成易分离的大颗粒后自流进入澄清池（7），通过澄清达到出水软化、去除重金属的目的，沉淀物至板框压滤机（8）压滤，泥饼外运处置；
7)澄清池（7）上清液经微滤（9）过滤，滤除废水中纳米级悬浮物、胶体、微粒、细菌和病毒大分子物质，产水至碟管式纳滤（10）过滤，富含硫酸根的浓缩液浓水回流至预处理软化系统；
8)碟管式纳滤（10）产水经碟管式反渗透(11)处理，浓水回流至软化系统；
9)碟管式反渗透(11)产水用做工业用水，含盐的浓缩液供给后续蒸发结晶工艺系统浓水经蒸发结晶器（12）蒸发；
10)结晶器（12）蒸发产品水回用做工业用水，产品盐经打包机（13）打包装袋。
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