CN109205717A - 一种废水的非晶种法蒸发处理方法和处理系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种废水的非晶种法蒸发处理方法和处理系统。该方法包括：对废水进行预处理，得到硬度小于5mg/L、碱度小于5mg/L的预处理水；对预处理水进行非晶种蒸发处理，且控制蒸发过程中预处理水的pH值在10～12，得到第一冷凝液和浓缩液；以及对浓缩液进行结晶处理，得到结晶盐和结晶水。采用非晶种法蒸发处理方案，首先通过预处理将硬度、碱度控制在不出现硫酸钙/碳酸钙结垢的条件，然后适当提高pH以保证浓缩后硅不析出，保证了蒸发器可以在不投加盐种的方式下保持长周期稳定运行；此外还能将含盐污水全部处理，达到全部回用，真正意义上实现污水零排放。

Description

一种废水的非晶种法蒸发处理方法和处理系统

技术领域

本发明涉及废水处理技术领域，具体而言，涉及一种废水的非晶种法蒸发处理方法和处理系统。

背景技术

随着环保技术的进步，目前对浓盐水也有一些处理方法，比如膜浓缩、蒸发结晶等。但目前蒸发结晶主要采用晶种法运行模式。晶种法蒸发技术通常采用石膏(硫酸钙)作为晶种，要求废水中有一定量的硫酸根和钙离子存在，在硫酸根和钙离子含量不足的情况下，需额外添加硫酸钙，使废水中硫酸根和钙离子含量达到适当的水平，含盐种的浓液在蒸发器换热管束内连续循环。废水开始蒸发时，浓盐水成为超饱和盐水薄膜，水里开始结晶的钙、镁、磷酸钙、硫酸钙、硅等离子开始沉淀并附着在这些“种子”上，悬浮在水中，而不是附着在换热器管束的表面，这种现象称为“选择性结晶”，以防止蒸发器在高浓度盐水运行的情况下结垢。这些沉淀的物质附着在结晶盐上，也就形成了新的盐种，所以蒸发器在正常运行时不需要另外添加盐种。对于晶种法的运行，需要控制蒸发系统中有合适浓度的硫酸根和钙离子，如果浓度偏低，需要额外投加药剂提高浓度。石膏晶种法的目的是减缓加热管结垢，以延长蒸发器运行时间。

由于晶种法蒸发器对运行管理要求比较高，从目前国内很多晶种法蒸发系统运行来看，经常出现蒸发系统运行指标波动、蒸发器降膜管/布水器/旋流分离器等严重堵塞问题。在蒸发系统中，由于溶液中钙镁离子、硅、碱度、硫酸根离子的存在，如果控制不当就会发生换热管结垢从而造成换热系数的下降以及管道堵塞的情况。据有关资料显示，结垢0.5mm，传热系数下降30％，结垢1mm则传热系数降低50％，由于结垢，造成热量损失，产量降低，严重影响蒸发过程连续化及自动化运行。一旦晶种法蒸发出现问题，处理起来费时费力，影响零排放系统长周期稳定运行。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种废水的非晶种法蒸发处理方法和处理系统，以解决现有技术中晶种法蒸发处理废水容易结垢导致运行不稳定的问题。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种废水的非晶种法蒸发处理方法，包括：对废水进行预处理，得到硬度小于5mg/L、碱度小于5mg/L的预处理水；对预处理水进行非晶种蒸发处理，且控制蒸发过程中预处理水的pH值在10～12，得到第一冷凝液和浓缩液；以及对浓缩液进行结晶处理，得到结晶盐和结晶水。

进一步地，上述对预处理水进行非晶种蒸发处理的过程包括：将预处理水进行预热，得到预热水，优选预热水的温度为85～95℃；对预热水进行除气，以除去预热水中的二氧化碳、氧气和不凝气，得到除气水；对除气水进行非晶种蒸发处理，得到第一冷凝液和浓缩液。

进一步地，上述对除气水进行非晶种蒸发处理的过程包括：使除气水进入蒸发器本体后，使除气水与蒸汽进行循环换热，得到第一二次蒸汽、第一冷凝液和浓缩液，第一二次蒸汽经压缩后继续与除气水进行换热，优选在除气水进行蒸发处理的过程中向除气水中加入消泡剂。

进一步地，上述对浓缩液进行结晶处理的过程包括：使浓缩液与蒸汽进行循环换热，得到第二二次蒸汽和含结晶盐的浆液；对浆液进行脱水，得到分离水和结晶盐，优选采用离心分离的方式对浆液进行脱水，优选将分离水与浓缩液混合后进行循环换热。

进一步地，上述对浓缩液进行结晶处理的过程还包括：对第二二次蒸汽进行换热，得到第二冷凝液。

进一步地，上述处理方法还包括：对第一冷凝液和/或第二冷凝液进行降温并调整第一冷凝液的pH值在10～12后，得到调整冷凝液，优选通过将第一冷凝液和/或第二冷凝液与预处理水进行换热实现降温。

进一步地，上述处理方法还包括：对调整冷凝液进行吹脱处理去除调整冷凝液中的氨氮，得到脱氨氮水；调整脱氨氮水的pH值至6～7后对其进行过滤，得到过滤出水；对过滤出水进行除氨，得到再生水和高氨水；对高氨水进行吹脱，得到再生废水；将再生废水与预处理水混合后进行蒸发处理。

进一步地，上述对废水进行预处理的过程包括：利用高密度沉淀池对废水进行处理，得到高密度沉淀池出水；对高密度沉淀池出水进行中和，得到pH值为6～7的中和水；使中和水依次经过石英砂过滤器、阳离子树脂交换器，得到前处理水；将前处理水的pH值调整至3.5～4.5后进行脱碳处理，得到脱碳水；对脱碳水依次进行超滤和反渗透，得到预处理水。

进一步地，上述对脱碳水依次进行超滤和反渗透的过程包括：对脱碳水进行超滤，得到超滤产水和滤除物，优选超滤中采用的反洗水与废水混合；将超滤产水的pH值调整至9～11并向超滤产水投加还原剂、非氧化性杀菌剂和阻垢剂后进行反渗透处理，得到预处理水和再生回用水。

根据本发明的另一方面，提供了一种废水的非晶种法蒸发处理系统，包括：预处理单元，用于对废水进行预处理以得到硬度小于5mg/L、碱度小于5mg/L的预处理水；非晶种蒸发单元，与预处理单元相连，用于对预处理水进行非晶种蒸发处理以得到第一冷凝液和浓缩液，非晶种蒸发单元设置有碱性调节剂加入口以控制蒸发过程中预处理水的pH值在10～12；结晶单元，与非晶种蒸发单元相连，用于对浓缩液进行结晶处理以得到结晶盐和结晶水；碱性调节剂供应单元，与碱性调节剂加入口相连。

进一步地，上述碱性调节剂加入口包括第一加入口和第二加入口，非晶种蒸发单元包括：预热器，与预处理单元相连，具有预热水出口和第一加入口；除气器，具有预热水入口和除气水出口，预热水入口与预热水出口相连；非晶种蒸发器，具有除气水入口、第一冷凝液出口、浓缩液出口和第二加入口，除气水入口与除气水出口相连，浓缩液出口与结晶单元(30)相连。

进一步地，上述非晶种蒸发器包括：非晶种蒸发器本体，用于除气水与蒸汽进行循环换热得到第一二次蒸汽、第一冷凝液和浓缩液，除气水入口、第一冷凝液出口、浓缩液出口和第二加入口均设置在蒸发器本体上；蒸汽压缩机，与蒸发器本体相连以压缩第一二次蒸汽使其返回蒸发器本体与除气水进行循环换热；循环泵，与蒸发器本体相连以使除气水与蒸汽在蒸发器本体内循环换热。

进一步地，上述结晶单元包括：结晶器本体，用于浓缩液与蒸汽进行循环换热得到第二二次蒸汽和含结晶盐的浆液，具有浓缩液入口、二次蒸汽出口和浆液出口，浓缩液入口与浓缩液出口相连；强制循环换热器，与结晶器本体相连用于对换热后的蒸汽进行加热并使蒸汽在结晶器本体中循环使用；脱水器，与浆液出口相连用于对浆液进行脱水得到分离水和结晶盐，优选脱水器与浓缩液入口相连以将分离水输送至结晶器本体内。

进一步地，上述结晶单元还包括结晶冷凝器，与二次蒸汽出口相连用于对第二二次蒸汽进行换热得到第二冷凝液，结晶冷凝器具有第二冷凝液出口。

进一步地，上述预热器与第一冷凝液出口和/或第二冷凝液出口相连，以利用第一冷凝液和/或第二冷凝液的热量对预处理水进行预热得到降温冷凝水，预热器具有降温冷凝水出口。

进一步地，上述处理系统还包括：第一吹脱单元，用于对降温冷凝水进行吹脱得到脱氨氮水，具有调整冷凝液入口和脱氨氮水出口，降温冷凝水入口与降温冷凝水出口通过第一管线相连，且碱性调节剂供应单元与管线相连以对降温冷凝水进行调整得到调整冷凝液；过滤器，用于对脱氨氮水进行过滤得到过滤出水，具有脱氨氮水入口和过滤出水口，脱氨氮水入口与脱氨氮水出口通过第二管线相连，第二管线与酸性调节剂供应装置相连以将脱氨氮水的pH值调整至6～7；除氨单元，用于对过滤出水进行除氨得到再生水和高氨水，具有过滤出水入口和高氨水出口，过滤出水入口与过滤出水出口相连；第二吹脱单元，用于对高氨水进行吹脱得到再生废水，具有高氨水入口和再生废水出口，高氨水入口与高氨水出口相连，再生废水出口与预热器相连。

进一步地，上述预处理单元包括依次相连的高密度沉淀池、中和池、石英砂过滤器、阳离子树脂交换器、脱碳器、超滤装置和反渗透装置，得到预处理水。

进一步地，上述阳离子树脂交换器和脱碳器之间的管线与酸性调节剂供应装置相连，超滤装置和反渗透装置之间的管线分别与碱性调节剂供应单元、还原剂供应单元、非氧化性杀菌剂供应单元和阻垢剂供应单元相连。

应用本发明的技术方案，采用非晶种法蒸发处理，首先通过预处理将硬度、碱度控制在不出现硫酸钙/碳酸钙结垢的条件，然后适当提高pH以保证浓缩后硅不析出，保证了蒸发器可以在不投加盐种的方式下保持长周期稳定运行；此外还能将含盐污水全部处理，达到全部回用，真正意义上实现污水零排放。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1示出了根据本发明的一种优选实施例的提供的处理系统的结构框图；以及

图2示出了根据本发明一种优选实施例提供的处理系统的结构示意图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

10、预处理单元；101、高密度沉淀池；102、中和池；103、石英砂过滤器；104、阳离子树脂交换器；105、脱碳器；106、超滤装置；107、反渗透装置；108、酸性调节剂供应装置；109、还原剂供应单元；110、非氧化性杀菌剂供应单元；111、阻垢剂供应单元；

20、非晶种蒸发单元；21、预热器；22、除气器；23、非晶种蒸发器；231、非晶种蒸发器本体；232、蒸汽压缩机；233、循环泵；

30、结晶单元；31、结晶器本体；32、强制循环换热器；33、脱水器；34、结晶冷凝器；

40、碱性调节剂供应单元；41、第一加入口；42、第二加入口；

50、第一吹脱单元；60、过滤器；70、除氨单元；80、第二吹脱单元。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

根据背景技术中所分析的，现有技术中废水采用晶种法蒸发结晶技术，需要控制蒸发系统中有合适浓度的硫酸根和钙离子，如果浓度偏低，需要额外投加药剂提高浓度。而在蒸发系统中，由于溶液中钙镁离子、硅、碱度、硫酸根离子的存在，如果控制不当就会发生换热管结垢从而造成换热系数的下降以及管道堵塞的情况。为了解决该问题，本申请提供了一种废水的非晶种法蒸发处理方法和处理系统。

在本申请的一种典型的实施方式中，提供了一种废水的非晶种蒸发处理方法，该方法包括对废水进行预处理，得到硬度小于5mg/L、碱度小于5mg/L的预处理水；对预处理水进行非晶种蒸发处理，且控制蒸发过程中预处理水的pH值在10～12，得到第一冷凝液和浓缩液；以及对浓缩液进行结晶处理，得到结晶盐和结晶水。

采用非晶种法蒸发处理方案，首先通过预处理将硬度、碱度控制在不出现硫酸钙/碳酸钙结垢的条件，然后适当提高pH以保证浓缩后硅不析出，保证了蒸发器可以在不投加盐种的方式下保持长周期稳定运行；此外还能将含盐污水全部处理，达到全部回用，真正意义上实现污水零排放。

为了更方便的除去预处理水中的二氧化碳、氧气和不凝气，以防止设备腐蚀。在本申请的另一种优选的实施例中，上述制备方法还包括：将预处理水进行预热，得到预热水，优选预热水的温度为85～95℃；对预热水进行除气，以除去预热水中的二氧化碳、氧气和不凝气，得到除气水；对除气水进行非晶种蒸发处理，得到第一冷凝液和浓缩液。

在本申请的另一种优选的实施例中，对除气水进行非晶种蒸发处理的过程中还包括：使除气水进入蒸发器本体后，使除气水与蒸汽进行循环换热，得到第一二次蒸汽、第一冷凝液和浓缩液，第一二次蒸汽经压缩后继续与除气水进行换热，优选在除气水进行蒸发处理的过程中向除气水中加入消泡剂。

上述过程中，通过循环换热，既可以减少蒸汽的消耗，还能减少电耗，而且二次蒸发能进一步去除小的杂质；另外，加入消泡剂能加快蒸发的速度。

为了进一步减少电耗，同时减少结晶盐的含量。在本申请的另一种优选的实施例中，对浓缩液进行结晶处理的过程包括：使浓缩液与蒸汽进行循环换热，得到第二二次蒸汽和含结晶盐的浆液；对浆液进行脱水，得到分离水和结晶盐，优选采用离心分离的方式对浆液进行脱水，优选将分离水与浓缩液混合后进行循环换热。

进一步地，上述过程还可以包括：对第二二次蒸汽进行换热，得到第二冷凝液。一方面可以回收第二二次蒸汽的热量，另一方面便于对第二二次蒸汽进行进一步的回收处理。

为了保持冷凝液中硅的高溶解性，避免由于硅的析出而造成结垢，在本申请的另一种优选的实施例中，对浓缩液进行结晶处理的过程包括：对第一冷凝液和/或第二冷凝液进行降温并调整第一冷凝液的pH值在10～12后，得到调整冷凝液。当pH值在10～12时，还可以将冷凝液中的氨氮转变为氨气，便于去除。同时为了减少电耗，优选通过将第一冷凝液和/或第二冷凝液与预处理水进行换热实现所述降温。

进一步地，优选上述处理方法还包括：对调整冷凝液进行吹脱处理去除调整冷凝液中的氨氮，得到脱氨氮水；调整脱氨氮水的pH值至6～7后对其进行过滤，得到过滤出水；对过滤出水进行除氨，得到再生水和高氨水；对高氨水进行吹脱，得到再生废水；将再生废水与预处理水混合后进行所述蒸发处理。通过上述过程，使用吹脱方式处理冷凝水，不但简化了流程、节约了能耗，而且可以产生可回用的优质再生水。

在本申请的另一种优选的实施例中，对废水进行预处理的过程还包括：利用高密度沉淀池对废水进行处理，得到高密度沉淀池出水；对高密度沉淀池出水进行中和，得到pH值为6～7的中和水；使中和水依次经过石英砂过滤器过滤器、阳离子树脂交换器，得到前处理水；将前处理水的pH值调整至3.5～4.5后进行脱碳处理，得到脱碳水；对脱碳水依次进行超滤和反渗透，得到预处理水。

上述对废水进行预处理的过程中，将废水通过高密度池沉淀处理，可以去除废水中大部分硬度和悬浮物；再调节高密度沉淀池出水pH为6～7的中和水，通过石英砂过滤器过滤可以进一步去除悬浮物；中和水再通过阳离子树脂交换器，此时可以将其硬度和碱度基本去除，得到前处理水。脱碳处理能将水中的碳酸盐以二氧化碳的形式脱除；超滤处理能将水中小的悬浮物和胶体物质去除；反渗透能有效截留所有溶解盐份及分子量大于100的有机物，同时允许水分子通过，可脱除97％以上的盐分。最终得到的预处理水可以保证硬度小于2mg/L、碱度小于2mg/L。上述阳离子树脂交换器可以包括依次相连的钠阳床和弱酸阳床。

进一步地，优选上述对脱碳水依次进行超滤和反渗透的过程包括：对脱碳水进行超滤，得到超滤产水和滤除物，优选超滤中采用的反洗水与废水混合；将超滤产水的pH值调整至9～11并向超滤产水投加还原剂、非氧化性杀菌剂和阻垢剂后进行反渗透处理，得到预处理水和再生回用水。在反渗透进水线上投加还原剂可以防止反渗透膜被氧化，投加非氧化性杀菌剂可以防止膜系统滋生微生物，投加阻垢剂可以减缓膜系统的结垢趋势，进而可以增加反渗透系统中反渗透膜的使用寿命。投加氢氧化钠可以将pH调整至9～11，可以有效防止超滤产水中硅的析出、结垢。该反渗透系统回收率为90％，产品水可作为优质再生水回用。

在本申请的另一种典型的实施方式中，提供了一种废水的非晶种法蒸发处理系统，如图1所示，该处理系统包括预处理单元10、非晶种蒸发单元20、结晶单元30和碱性调节剂供应单元40，预处理单元10用于对废水进行预处理以得到硬度小于2mg/L、碱度小于2mg/L的预处理水；非晶种蒸发单元20与预处理单元10相连，用于对预处理水进行非晶种蒸发处理以得到第一冷凝液和浓缩液，非晶种蒸发单元20设置有碱性调节剂加入口以控制蒸发过程中预处理水的pH值在10～12；结晶单元30与非晶种蒸发单元20相连，用于对浓缩液进行结晶处理以得到结晶盐和结晶水；碱性调节剂供应单元40与碱性调节剂加入口相连。

采用非晶种法蒸发处理方案，首先采用预处理单元10对废水进行预处理，将废水的硬度、碱度控制在不出现硫酸钙/碳酸钙结垢的条件，然后通过碱性调节剂供应单元40向非晶种单元提供碱性调节剂以适当提高预处理水的pH以保证浓缩后硅不析出，保证了非晶种蒸发单元20中蒸发器和结晶单元30可以在不投加盐种的方式下保持长周期稳定运行；此外还能将含盐污水全部处理，达到全部回用，真正意义上实现污水零排放。由于将各处理单元进行连接，可以采用更精简的流程对废水进行长周期稳定运行。

为了实现系统长时间的稳定运行，进一步地，如图2所示，优选上述碱性调节剂加入口包括第一加入口41和第二加入口42，优选上述非晶种蒸发单元20包括预热器21、除气器22和非晶种蒸发器23，预热器21与预处理单元10相连，具有预热水出口和第一加入口41；除气器22具有预热水入口和除气水出口，预热水入口与预热水出口相连；非晶种蒸发器23具有除气水入口、第一冷凝液出口、浓缩液出口和第二加入口42，除气水入口与除气水出口相连，浓缩液出口与结晶单元30相连。利用预热器21对预处理水进行预热，得到预热水；然后利用除气器22对预热水进行除气，以除去预热水中的二氧化碳、氧气和不凝气得到除气水，以防止设备腐蚀；接着利用非晶种蒸发器23对除气水进行非晶种蒸发处理，得到第一冷凝液和浓缩液。

为了将循环蒸发器小型化并提高非晶种蒸发效率，进一步地，如图2所示，上述非晶种蒸发器23包括非晶种蒸发器23本体、蒸汽压缩机232和循环泵233，非晶种蒸发器23本体用于除气水与蒸汽进行循环换热得到第一二次蒸汽、第一冷凝液和浓缩液，除气水入口、第一冷凝液出口、浓缩液出口和第二加入口42均设置在蒸发器本体上；蒸汽压缩机232与蒸发器本体相连以压缩第一二次蒸汽使其返回蒸发器本体与除气水进行循环换热；循环泵233与蒸发器本体相连以使除气水与蒸汽在蒸发器本体内循环换热。

除气水与蒸汽在非晶种蒸发器23本体内进行循环换热得到第一二次蒸汽、第一冷凝液和浓缩液，非晶种蒸发器23本体的底槽产生的第一二次蒸汽进入蒸汽压缩机232后被压缩升温然后循环进入非晶种蒸发器23本体内壳层与换热管中的除气水进行继续换热，上述第一二次蒸汽在进入蒸汽压缩机232之前可以经过除雾器去除小的杂质后再进入蒸汽压缩机232；除气水经过循环泵233循环进入蒸发器本体内的换热管中进行上述的循环换热，直至蒸发至一定浓度，所得到的第一冷凝液和浓缩液再进行后续的处理。在上述蒸发过程中，通过第一加入口41和第二加入口42添加碱性调节剂，控制所处理水的pH值，以保证硅的高溶解性，避免浓缩后硅的析出、结垢。

进一步地，如图2所示，优选上述处理系统的结晶单元30包括结晶器本体31、强制循环换热器32和脱水器33，结晶器本体31用于浓缩液与蒸汽进行循环换热得到第二二次蒸汽和含结晶盐的浆液，具有浓缩液入口、二次蒸汽出口和浆液出口，浓缩液入口与浓缩液出口相连；强制循环换热器32与结晶器本体31相连用于对换热后的蒸汽进行加热并使蒸汽在结晶器本体31中循环使用；脱水器33与浆液出口相连用于对浆液进行脱水得到分离水和结晶盐脱水器33结晶器本体31。使利用强制循环换热器32使浓缩液与蒸汽在结晶器本体31内进行循环换热，得到第二二次蒸汽和含结晶盐的浆液；然后利用脱水器33对浆液进行脱水，得到分离水和结晶盐。为了进一步回收分离水中的杂质，优选脱水器33与浓缩液入口相连以将分离水输送至结晶器本体31内继续进行循环换热。

进一步地，如图2所示，优选上述处理系统的结晶单元30还包括结晶冷凝器34，结晶冷凝器34与二次蒸汽出口相连用于对对第二二次蒸汽进行换热得到第二冷凝液，结晶冷凝器34具有第二冷凝液出口。利用结晶冷凝器34对第二二次蒸汽进行换热得到第二冷凝液。一方面可以回收第二二次蒸汽的热量，另一方面便于对第二二次蒸汽进行进一步的回收处理。

上述所得到的第一冷凝液和/或第二冷凝液的还存在一定的可利用热量，优选如图2所示，上述预热器21与第一冷凝液出口和/或第二冷凝液出口相连，以利用第一冷凝液和/或第二冷凝液的热量对预处理水进行预热得到降温冷凝水，预热器21具有降温冷凝水出口。通过上述预热器21的设置方式减少了电耗。

为了实现对上述冷凝水的进一步回用，优选如图2所示，上述处理系统还包括第一吹脱单元50、过滤器60、除氨单元70和第二吹脱单元80，第一吹脱单元50用于对降温冷凝水进行吹脱得到脱氨氮水，具有调整冷凝液入口和脱氨氮水出口，降温冷凝水入口与降温冷凝水出口通过第一管线相连，且碱性调节剂供应单元40与管线相连以对降温冷凝水进行调整得到调整冷凝液；过滤器60用于对脱氨氮水进行过滤得到过滤出水，具有脱氨氮水入口和过滤出水口，脱氨氮水入口与脱氨氮水出口通过第二管线相连，第二管线与酸性调节剂供应装置108相连以将脱氨氮水的pH值调整至6～7；除氨单元70用于对过滤出水进行除氨得到再生水和高氨水，具有过滤出水入口和高氨水出口，过滤出水入口与过滤出水出口相连；第二吹脱单元80用于对高氨水进行吹脱得到再生废水，具有高氨水入口和再生废水出口，高氨水入口与高氨水出口相连，再生废水出口与预热器21相连。利用第一吹脱单元50对调整冷凝液进行吹脱处理去除调整冷凝液中的氨氮，得到脱氨氮水；调整脱氨氮水的pH值至6～7后利用过滤器60对其进行过滤，得到过滤出水；利用除氨单元70对过滤出水进行除氨，得到再生水和高氨水；利用第二吹脱单元80对高氨水进行吹脱，得到再生废水；将再生废水与预处理水混合后进行蒸发处理。通过上述设备的联用，使用吹脱方式处理冷凝水，不但简化了流程、节约了能耗，而且可以产生可回用的优质再生水。

在本申请一种优选的实施例中，如图2所示，上述处理系统的预处理单元10包括依次相连的高密度沉淀池101、中和池102、石英砂过滤器103过滤器60、阳离子树脂交换器104、脱碳器105、超滤装置106和反渗透装置107，得到预处理水。将废水通过高密度池沉淀处理，可以去除废水中大部分硬度和悬浮物；再利用中和池102调节高密度沉淀池101出水pH为6～7的中和水，通过石英砂过滤器103过滤器60可以进一步去除悬浮物；中和水再通过阳离子树脂交换器104，此时可以将其硬度和碱度基本去除，得到前处理水。利用脱碳器105能将水中的碳酸盐以二氧化碳的形式脱除；利用超滤装置106能将水中小的悬浮物和胶体物质去除；利用反渗透装置107能有效截留所有溶解盐份及分子量大于100的有机物，同时允许水分子通过，可脱除97％以上的盐分。最终得到的预处理水可以保证硬度小于2mg/L、碱度小于2mg/L。上述阳离子树脂交换器104可以包括依次相连的钠阳床和弱酸阳床。

为了增加反渗透装置107中反渗透膜的使用寿命，优选如图2所示，上述处理系统的阳离子树脂交换器104和脱碳器105之间的管线与酸性调节剂供应装置108相连，超滤装置106和反渗透装置107之间的管线分别与碱性调节剂供应单元、还原剂供应单元109、非氧化性杀菌剂供应单元110和阻垢剂供应单元111相连。在反渗透进水线上投加还原剂可以防止反渗透膜被氧化，投加非氧化性杀菌剂可以防止膜系统滋生微生物，投加阻垢剂可以减缓膜系统的结垢趋势，进而可以增加反渗透系统中反渗透膜的使用寿命。投加碱性调节剂可以将pH调整至9～11，可以有效防止产水中硅的析出、结垢。

应用本发明的废水的非晶种法蒸发处理系统，可以保证在不投加盐种的方式下保持长周期稳定运行，而且还能将含盐污水全部处理回收，产生的产品水可以作为优质再生水回用。

以下将结合实施例和对比例，进一步说明本申请的有益效果。

实施例1：煤质烯烃浓盐废水处理

废水预处理水工艺：

上述废水进入进料罐，匀质后进入高密度沉淀池进行预处理，在此投加熟石灰、碳酸钠、聚丙烯酰胺PAM，去除大部分硬度及悬浮物，高密度沉淀池产生的无机沉淀污泥送至脱水机脱水后填埋处理。高密度沉淀池出水进入中和池，在此投加硫酸，将pH调整至6～7，出水进入石英砂过滤器，进一步去除悬浮物，其出水依次进钠阳床、弱酸阳床两级离子交换树脂，将其硬度和碱度基本去除，然后进入脱碳器，在此投加硫酸将其pH调整至3.5～4.5，将水中的碳酸盐以二氧化碳的形式脱除。脱碳后产水进入超滤装置，超滤装置的筛分孔径为0.005～0.1μm，能筛出小于孔径的溶质分子，以分离分子量大于500(道尔顿原子质量单位)、粒径大于10纳米的颗粒，截留有机物的分子量大约为200～400。超滤和石英砂过滤器的反洗水回流至进料罐进行内循环处理。超滤产水进入到反渗透装置进行脱盐处理，在反渗透进水线上投加还原剂(亚硫酸氢钠)防止反渗透膜被氧化，投加非氧化性杀菌剂(双溴代次氮基丙酰胺)防止膜系统滋生微生物，投加阻垢剂(二胺四甲叉膦酸钾盐)减缓膜系统的结垢趋势，投加氢氧化钠将pH调整至9～11。反渗透装置首先进水通过进水泵预提升并经精密过滤器去除水中可能存在的直径大于5μm的颗粒，以免大颗粒物质进入RO系统损伤膜元件，然后由反渗透高压泵增压后送入一级两段反渗透系统；反渗透是脱盐的核心部分，表面微孔的直径一般在0.1～10nm之间，能截留大于0.0001微米的物质，其能有效截留所有溶解盐份及分子量大于100的有机物，同时允许水分子通过，可脱除97％以上的盐分。该反渗透系统回收率为90％，反渗透的产水送至反渗透水箱，反渗透的产水作为优质再生水回用。

经过反渗透的高效反渗透浓水送至浓水箱，同时将钠离子交换器和弱酸阳离子交换器再生废液泵送到进料罐进行循环处理。

废水水质如下表

非晶种法蒸发处理工艺：

蒸发器的进水为经过反渗透的高效反渗透浓水，该高效反渗透浓水基本上不含硬度、碱度，其水质指标如下表。

高效反渗透浓水水质指标

预处理水进入到蒸发器进水罐，在出水管线上可添加阻垢剂(二胺四甲叉膦酸钾盐)用于防止设备结垢，在此加入氢氧化钠pH调整至11左右，保证硅的高溶解性，避免浓缩后硅的析出、结垢。蒸发器进水罐出水通过预热器加热至90℃后进入除气器，除去水中的二氧化碳，氧气和不凝气，防止设备腐蚀。除气后的水进入蒸发器本体内，循环泵通过循环使进水和蒸汽在降膜管束内间接换热，蒸发器本体加入氢氧化钠保证pH在11左右，加入消泡剂消除泡沫。蒸发器本体底槽产生的二次蒸汽经过除雾器去除小的杂质后进入蒸汽压缩机。蒸汽压缩机压缩后的蒸汽进入蒸发器壳层进行换热。换热完成后蒸汽转变为冷凝液进入混合蒸馏水罐，与进料换热降温后送至吹脱单元吹脱，在此加入氢氧化钠pH调整至11左右，使水中的氨氮转变为氨气通过鼓风吹脱除去，出水进入活性炭过滤器，进一步去除残留的有机物，在活性炭过滤器前加入硫酸，将pH调整至6～7。活性炭出水进入除氨单元，通过强酸阳离子交换树脂，将残留的氨去除，其产水可作为优质再生水回用。除氨单元离子交换产生的再生废水里铵离含量子非常高，通过设置一个小的空气吹脱塔，将水中的氨氮去除。经过吹脱后的再生废水再进入到蒸发器进水罐，这样既可以降低进入蒸发器的氨氮含量，也可以降低蒸馏水吹脱单元的氨氮负荷，从而提高蒸馏水产品水水质。蒸发器定期需排放浓盐液至结晶器进水罐，然后进入结晶器本体，通过结晶器循环泵进行强制循环换热器与蒸汽换热，结晶器本体内的水分加热后闪蒸产生二次蒸汽，经过结晶器冷凝器与循环水换热后转变为冷凝液，进入混合蒸馏水罐。强制循环换热器的热源蒸汽换热后变为冷凝液进一步回收处理。在结晶器本体内加入消泡剂消除泡沫，当结晶器本体内料液浓度达到一定值时，可开启离心机进行离心脱水，其产品是固体杂盐。其分离水回到结晶器进水罐循环处理。蒸发结晶系统产生的产品水可作为优质再生水回用，其水质指标如下：

对比例1：煤质烯烃浓盐废水处理

废水预处理水工艺：

上述废水进入进料罐，匀质后进入高密度沉淀池进行预处理，在此投加熟石灰、碳酸钠、聚丙烯酰胺PAM，去除大部分硬度及悬浮物，高密度沉淀池产生的无机沉淀污泥送至脱水机脱水后填埋处理。高密度沉淀池出水进入中和池，在此投加硫酸，将pH调整至6～7，出水进入石英砂过滤器，进一步去除悬浮物，其出水进入脱碳器，在此投加硫酸将其pH调整至3.5～4.5，将水中的碳酸盐以二氧化碳的形式脱除。脱碳后产水进入超滤装置，超滤装置的筛分孔径为0.005～0.1μm，能筛出小于孔径的溶质分子，以分离分子量大于500(道尔顿原子质量单位)、粒径大于10纳米的颗粒，截留有机物的分子量大约为200～400。超滤和石英砂过滤器的反洗水回流至进料罐进行内循环处理。超滤产水进入到反渗透装置进行脱盐处理，在反渗透进水线上投加还原剂(亚硫酸氢钠)防止反渗透膜被氧化，投加非氧化性杀菌剂(双溴代次氮基丙酰胺)防止膜系统滋生微生物，投加阻垢剂(二胺四甲叉膦酸钾盐)减缓膜系统的结垢趋势，投加氢氧化钠将pH调整至9～11。反渗透装置首先进水通过进水泵预提升并经精密过滤器去除水中可能存在的直径大于5μm的颗粒，以免大颗粒物质进入RO系统损伤膜元件，然后由反渗透高压泵增压后送入一级两段反渗透系统；反渗透是脱盐的核心部分，表面微孔的直径一般在0.1～10nm之间，能截留大于0.0001微米的物质，其能有效截留所有溶解盐份及分子量大于100的有机物，同时允许水分子通过，可脱除97％以上的盐分。该反渗透系统回收率为90％，反渗透的产水送至反渗透水箱，反渗透的产水作为优质再生水回用。

经过反渗透的高效反渗透浓水送至浓水箱，同时将钠离子交换器和弱酸阳离子交换器再生废液泵送到进料罐进行循环处理。

非晶种法蒸发处理工艺同实施例1，蒸发器的进水为经过反渗透的高效反渗透浓水，该高效反渗透浓水的水质指标如下表。

高效反渗透浓水水质指标

非晶种法蒸发处理工艺同实施例1，最终得到的水质指标如下：

对比例2

废水预处理水工艺同实施例1，非晶种法蒸发处理工艺的进水以及蒸发和结晶过程中没有控制pH值。蒸发结晶系统产生的产品水可作为优质再生水回用，其水质指标如下：

本工艺的优点是能将含盐污水全部处理，达到全部回用，真正意义上实现污水零排放。污水不外排周边水体，固体污泥安全填埋，基本上无任何污染。三个系统产生的优质再生水各项指标(有机物、无机盐等)平均值均低于新鲜水指标，完全可以取代生产水用于工业生产，减少了大量新鲜水的使用，在缺水地区应用意义巨大。特别是采用非晶种法的运行方式，将高效膜的离子再生液返回到系统前端进料罐循环处理，避免对后续工艺产生影响。采用非晶种法运行照比晶种法运行一年节省的药剂费用为：氯化钙：0.798*70*8000＝446880元；硫酸钙：3.139*1846＝5794元，减少固体废弃物的量为：1.33/1000*70*8000+3.139＝748吨，每吨的处置费用为80元，则减少处置费用为748*80＝59840元，再生液返回到前端的处理费用为每年10万元，一年总的节省费用为446880+5794+59840-100000＝412514元。

但是对比例1和2的蒸发器和结晶器经常发生结垢现象，导致系统运行不稳定。

从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：

能将含盐污水全部处理，达到全部回用，真正意义上实现污水零排放。污水不外排周边水体，固体污泥安全填埋，基本上无任何污染。三个系统产生的优质再生水各项指标有机物、无机盐等)平均值均低于新鲜水指标，完全可以取代生产水用于工业生产，减少了大量新鲜水的使用，在缺水地区应用意义巨大。特别是采用非晶种法的运行方式，节省了氯化钙、硫酸钙的投加，减少了化学药剂的消耗，同时也减少了药剂转化为固体污泥的产生量。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (18)

1.一种废水的非晶种法蒸发处理方法，其特征在于，包括：

对废水进行预处理，得到硬度小于5mg/L、碱度小于5mg/L的预处理水；

对所述预处理水进行非晶种蒸发处理，且控制蒸发过程中所述预处理水的pH值在10～12，得到第一冷凝液和浓缩液；以及

对所述浓缩液进行结晶处理，得到结晶盐和结晶水。

2.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于，所述对预处理水进行非晶种蒸发处理的过程包括：

将所述预处理水进行预热，得到预热水，优选所述预热水的温度为85～95℃；

对所述预热水进行除气，以除去所述预热水中的二氧化碳、氧气和不凝气，得到除气水；

对所述除气水进行非晶种蒸发处理，得到第一冷凝液和浓缩液。

3.根据权利要求2所述的处理方法，其特征在于，所述对除气水进行非晶种蒸发处理的过程包括：

使所述除气水进入蒸发器本体后，使所述除气水与蒸汽进行循环换热，得到第一二次蒸汽、所述第一冷凝液和所述浓缩液，所述第一二次蒸汽经压缩后继续与所述除气水进行换热，优选在所述除气水进行蒸发处理的过程中向所述除气水中加入消泡剂。

4.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于，所述对浓缩液进行结晶处理的过程包括：

使所述浓缩液与蒸汽进行循环换热，得到第二二次蒸汽和含所述结晶盐的浆液；

对所述浆液进行脱水，得到分离水和所述结晶盐，优选采用离心分离的方式对所述浆液进行脱水，优选将所述分离水与所述浓缩液混合后进行所述循环换热。

5.根据权利要求4所述的处理方法，其特征在于，所述对浓缩液进行结晶处理的过程还包括：

对所述第二二次蒸汽进行换热，得到第二冷凝液。

6.根据权利要求5所述的处理方法，其特征在于，所述处理方法还包括：

对所述第一冷凝液和/或第二冷凝液进行降温并调整所述第一冷凝液的pH值在10～12后，得到调整冷凝液，优选通过将所述第一冷凝液和/或第二冷凝液与所述预处理水进行换热实现所述降温。

7.根据权利要求6所述的处理方法，其特征在于，所述处理方法还包括：

对所述调整冷凝液进行吹脱处理去除所述调整冷凝液中的氨氮，得到脱氨氮水；

调整所述脱氨氮水的pH值至6～7后对其进行过滤，得到过滤出水；

对所述过滤出水进行除氨，得到再生水和高氨水；

对所述高氨水进行吹脱，得到再生废水；

将所述再生废水与所述预处理水混合后进行所述蒸发处理。

8.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于，所述对废水进行预处理的过程包括：

利用高密度沉淀池(101)对所述废水进行处理，得到高密度沉淀池(101)出水；

对所述高密度沉淀池(101)出水进行中和，得到pH值为6～7的中和水；

使所述中和水依次经过石英砂过滤器(103)、阳离子树脂交换器(104)，得到前处理水；

将所述前处理水的pH值调整至3.5～4.5后进行脱碳处理，得到脱碳水；

对所述脱碳水依次进行超滤和反渗透，得到所述预处理水。

9.根据权利要求8所述的处理方法，其特征在于，所述对脱碳水依次进行超滤和反渗透的过程包括：

对所述脱碳水进行超滤，得到超滤产水和滤除物，优选所述超滤中采用的反洗水与所述废水混合；

将所述超滤产水的pH值调整至9～11并向所述超滤产水投加还原剂、非氧化性杀菌剂和阻垢剂后进行反渗透处理，得到所述预处理水和再生回用水。

10.一种废水的非晶种法蒸发处理系统，其特征在于，包括：

预处理单元(10)，用于对所述废水进行预处理以得到硬度小于5mg/L、碱度小于5mg/L的预处理水；

非晶种蒸发单元(20)，与所述预处理单元(10)相连，用于对所述预处理水进行非晶种蒸发处理以得到第一冷凝液和浓缩液，所述非晶种蒸发单元(20)设置有碱性调节剂加入口以控制蒸发过程中所述预处理水的pH值在10～12；

结晶单元(30)，与所述非晶种蒸发单元(20)相连，用于对所述浓缩液进行结晶处理以得到结晶盐和结晶水；

碱性调节剂供应单元(40)，与所述碱性调节剂加入口相连。

11.根据权利要求10所述的处理系统，其特征在于，所述碱性调节剂加入口包括第一加入口(41)和第二加入口(42)，所述非晶种蒸发单元(20)包括：

预热器(21)，与所述预处理单元(10)相连，具有预热水出口和所述第一加入口(41)；

除气器(22)，具有预热水入口和除气水出口，所述预热水入口与所述预热水出口相连；

非晶种蒸发器(23)，具有除气水入口、第一冷凝液出口、浓缩液出口和所述第二加入口(42)，所述除气水入口与所述除气水出口相连，所述浓缩液出口与所述结晶单元(30)相连。

12.根据权利要求11所述的处理系统，其特征在于，所述非晶种蒸发器(23)包括：

非晶种蒸发器本体(231)，用于除气水与蒸汽进行循环换热得到第一二次蒸汽、所述第一冷凝液和所述浓缩液，所述除气水入口、所述第一冷凝液出口、所述浓缩液出口和所述第二加入口(42)均设置在所述蒸发器本体上；

蒸汽压缩机(232)，与所述蒸发器本体相连以压缩所述第一二次蒸汽使其返回所述蒸发器本体与所述除气水进行循环换热；

循环泵(233)，与所述蒸发器本体相连以使所述除气水与所述蒸汽在所述蒸发器本体内循环换热。

13.根据权利要求11所述的处理系统，其特征在于，所述结晶单元(30)包括：

结晶器本体(31)，用于浓缩液与蒸汽进行循环换热得到第二二次蒸汽和含所述结晶盐的浆液，具有浓缩液入口、二次蒸汽出口和浆液出口，所述浓缩液入口与所述浓缩液出口相连；

强制循环换热器(32)，与所述结晶器本体(31)相连用于对换热后的蒸汽进行加热并使所述蒸汽在所述结晶器本体(31)中循环使用；

脱水器(33)，与所述浆液出口相连用于对所述浆液进行脱水得到分离水和所述结晶盐，优选所述脱水器(33)与所述浓缩液入口相连以将所述分离水输送至所述结晶器本体(31)内。

14.根据权利要求13所述的处理系统，其特征在于，所述结晶单元(30)还包括结晶冷凝器(34)，与所述二次蒸汽出口相连用于对所述第二二次蒸汽进行换热得到第二冷凝液，所述结晶冷凝器(34)具有第二冷凝液出口。

15.根据权利要求14所述的处理系统，其特征在于，所述预热器(21)与所述第一冷凝液出口和/或所述第二冷凝液出口相连，以利用第一冷凝液和/或所述第二冷凝液的热量对所述预处理水进行预热得到降温冷凝水，所述预热器(21)具有降温冷凝水出口。

16.根据权利要求15所述的处理系统，其特征在于，所述处理系统还包括：

第一吹脱单元(50)，用于对所述降温冷凝水进行吹脱得到脱氨氮水，具有调整冷凝液入口和脱氨氮水出口，所述降温冷凝水入口与所述降温冷凝水出口通过第一管线相连，且所述碱性调节剂供应单元(40)与所述管线相连以对所述降温冷凝水进行调整得到调整冷凝液；

过滤器(60)，用于对所述脱氨氮水进行过滤得到过滤出水，具有脱氨氮水入口和过滤出水口，所述脱氨氮水入口与所述脱氨氮水出口通过第二管线相连，所述第二管线与酸性调节剂供应装置(108)相连以将所述脱氨氮水的pH值调整至6～7；

除氨单元(70)，用于对所述过滤出水进行除氨得到再生水和高氨水，具有过滤出水入口和高氨水出口，所述过滤出水入口与所述过滤出水出口相连；

第二吹脱单元(80)，用于对所述高氨水进行吹脱得到再生废水，具有高氨水入口和再生废水出口，所述高氨水入口与所述高氨水出口相连，所述再生废水出口与所述预热器(21)相连。

17.根据权利要求10所述的处理系统，其特征在于，所述预处理单元(10)包括依次相连的高密度沉淀池(101)、中和池(102)、石英砂过滤器(103)、阳离子树脂交换器(104)、脱碳器(105)、超滤装置(106)和反渗透装置(107)，得到所述预处理水。

18.根据权利要求17所述的处理系统，其特征在于，所述阳离子树脂交换器(104)和所述脱碳器(105)之间的管线与酸性调节剂供应装置(108)相连，所述超滤装置(106)和所述反渗透装置(107)之间的管线分别与所述碱性调节剂供应单元(40)、还原剂供应单元(109)、非氧化性杀菌剂供应单元(110)和阻垢剂供应单元(111)相连。