CN109422383A - 一种中水回用处理工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种中水回用处理工艺,将中水收集池内的中水泵送至絮凝池内进行絮凝沉淀,沉淀后上层清水依次通过砂滤、活性炭吸附、微滤和透析,透析清水作为循环水装置补水;絮凝沉淀泥水进入脱泥机脱泥,脱泥机出来的污泥进行填埋处理,脱泥机出来的污水与反渗膜排放的浓水一起进入软化池软化处理,软化池内的上层清水返回中水收集池,软化池内的底部沉淀返回脱泥机。该方法能实现中水中盐类、悬浮颗粒、COD、氨氮等污染物高效去除的净化处理,且操作简单、生产及设备投资低、中水回用率高以及经济环保,不仅能解决现有处理方法中水质差异大、成本高、后续排污处理难的问题,而且可有效提高中水回收率。

Description

一种中水回用处理工艺
技术领域
本发明涉及一种中水处理工艺,特别涉及一种将水汽车间中水包含的盐类、悬浮颗粒、COD、氨氮等污染物净化处理,实现中水回用处理的工艺,属于化工废水处理技术领域。
背景技术
中水是介于一次水和废水之间的一种水质,包括达标污水、雨水、工艺反洗水、循环水排污水等,这种水质具有特殊性,它比各种生产废水和生活废水干净,但是比新鲜水(即一次水)水质差,它的含盐量通常是一次水的2~4倍,在工业化生产中来源比较复杂。由于工厂生产中将生活废水和几乎所有的生产废水都集中到污水处理装置进行了生化处理,因此我们所指的中水主要就是达标污水和少量清净下水。这股水不能直接回用到工业生产中,但是排放又会导致水资源浪费,甚至可能导致自然水体污染。中水回用处理就成为解决这一问题的一个有效途径。
中水回用处理方法有多种,不同的地域,不同性质的生产工厂,不同水质的中水,回用方法是有较大差异的,应用最多的是传统的澄清过滤处理法、全膜处理法、离子交换处理法等,这些处理方法各有各的优势和劣势,回用成本和回收率都差别较大,回用后的中水应用的领域也有所不同。
常用的几种中水回用处理法特点及存在的问题:
1)、传统的澄清过滤处理法
特点:这种处理法工艺简单,中水通过澄清池加药石灰软化、絮凝、沉淀、胶体吸附部分钙镁硬度和有机物杂质后,再经过砂滤池过滤后,悬浮物浊度可以降低到比较低,清洁度比较高,可以用在要求不是很高的工业用水。如消防水补充水、卫生清洁水、绿化用水等。
问题:因为仅仅经过简单处理,虽然悬浮物浊度大大下降,清洁度可以达到较好水平,但是含盐量并没有降低多少,回用后的中水应用价值低,应用范围小,用量也受到了制约。并且澄清池排泥水中COD含量浓缩,会污染水体。
2)、全膜处理法
特点:这是一种目前新建生产企业应用最广的一种中水回用处理法,中水(达标污水+清净下水)经过微滤+超滤去除绝大部分悬浮物杂质后,再经过两级以上反渗透膜处理除去盐类矿物质杂质,所得到的产品非常纯净,相当于一级除盐水标准,可以回用到要求高的工艺生产领域用水,或者再经过二级除盐后直接应用于锅炉生产蒸汽。这种回用水应用价值大,可使用范围广。
问题:全膜法处理成本高,每吨产品水处理成本达到8元甚至更高,回用率只有60%以下,并且全膜法处理后超滤、反渗透排出的浓水处理难度大,排放则造成二次污染。
3)、离子交换法
特点:这是一种离子交换除盐的回用方法,中水经过絮凝过滤降低浊度后,经过固定阳床除去阳离子、固定阴床除去阴离子,然后再经过混合床进一步除去残余的矿物质离子,得到二级除盐水,直接回用到锅炉产生蒸汽。这种方法回用处理得到的产品水质好,价值高。但是回收率也不高,且成本比较高。
问题:不仅回收率低,而且会产生大量酸碱废水,并且由于中水水质比一次水差,离子交换树脂使用寿命短,是正常寿命的三分之一;离子交换床再生比正常情况要频繁三倍,会产生大量酸碱废水,并且这些酸碱废水不仅pH值低,而且含有大量难降解的COD,氨氮等污染物,重新排污水装置很难处理。
中国专利公开了(CN105417791A)公开了一种中水处理机,包括:蓄水池、多功能口、废水收集调节池、输水装置和水箱,其中,所述蓄水池底部连接有所述多功能口;所述多功能口通过过滤器与所述废水收集调节池相连接;所述废水收集调节池通过提升泵、止回阀和入水口与所述蓄水池相连接;所述废水收集调节池通过所述输水装置与所述水箱相连接。中水处理机能够对废水经过滤、消毒处理即可重复利用,既节约了水资源,又减少了污水排放量。该装置只是将生活用水简单地经过过滤和消毒后再利用,难以对中水中的盐类等去除。
发明内容
针对现有技术中处理中水过程中存在的疑难问题,本发明的目的是在于提供的一种能实现中水中盐类、悬浮颗粒、COD、氨氮等污染物高效去除的净化处理工艺,该工艺操作简单、生产及设备投资低、中水回用率高以及经济环保,不仅能解决现有处理方法中水质差异大、成本高、后续排污处理难的问题,而且可有效提高中水回收率。
为了实现上述技术目的,本发明提供了一种中水回用处理工艺,该工艺是将中水收集池内的中水泵送至絮凝池内进行絮凝沉淀;絮凝池内的上层清水依次进入砂滤池过滤、活性炭吸附池吸附、微滤池过滤和反渗透膜透析,反渗透膜排出的清水作为循环水装置补水;絮凝池内的下层泥水进入脱泥机脱泥,脱泥机出来的污泥进行填埋处理,脱泥机出来的污水与反渗膜排放的浓水一起进入软化池软化处理,软化池内的上层清水返回中水收集池,软化池内的底部沉淀返回脱泥机。
优选的方案,所述絮凝沉淀采用聚合硫酸铁和聚丙烯酰胺组合絮凝剂。
较优选的方案,所述聚合硫酸铁和聚丙烯酰胺的质量比为2:1~3:1。
较优选的方案,所述絮凝沉淀控制上层清水的出水浊度≤3.0ppm,pH值为6.5~8.5。
优选的方案,所述微滤池采用的微滤芯为1~5微米滤芯或5~10微米滤芯。
较优选的方案,所述微滤池污染指数小于5.0。
优选的方案,所述反渗透膜采取过滤精度为0.001微米的纳滤膜。
优选的方案,所述软化处理采用的软化药剂由纯碱加入至石灰乳溶液中调节石灰乳溶液的pH在8.5~11.5范围内得到;所述软化药剂更优选的pH值为9.0~10.5。采用适当的软化药剂,能使脱泥机出来的污水与反渗膜排放的浓水充分软化,达到中水的排放要求。
较优选的方案,所述软化药剂的总碱度为150±15ppm。
进一步优选的方案,所述软化药剂中P碱与M碱的摩尔比为1:2.5~3.5。最优选的摩尔比为1:3。
优选的方案,软化处理后出水浊度≤10ppm。
本发明的技术方案中砂滤池对砂滤芯没有特殊要求,采用常规砂滤芯即可。
本发明的技术方案中活性炭为市售的常规活性碳。
本发明的技术方案中从污水处理装置排放出来的达标污水、工艺装置反洗排放的清净下水收集到中水收集池,经过搅拌均匀后通过提升泵送到絮凝沉淀池,同时往絮凝沉淀池中加入聚合硫酸铁絮凝剂和聚丙烯酰胺助凝剂,通过絮凝和助凝作用使中水中的悬浮物沉淀、泥水分离,中水中大部分悬浮物得到去除。从絮凝池出来的清水依次进入砂滤池、活性炭吸附池,砂滤池除去水中细小沉淀,活性炭吸附水中部分有机沉淀和氧化性物质,然后进入微滤池进一步降低污染因子,达到反渗透进水水质条件后,进入反渗透膜处理,通过反渗透膜处理后水质优于一次水,代替一次水作为循环水装置补充水。絮凝池底排放的泥水进入脱泥机;反渗透排放的浓水首先进入软化处理池,软化液返回中水收集池,软化处理池底排出的沉淀物质也进入脱泥机,脱泥机脱水后污泥送外淹埋,脱泥机排水返回中水收集池与中水一起再进入下一道工序。
相对现有技术,本发明的技术方案带来的有益技术效果:
本发明的技术方案关键是将絮凝、砂滤、吸附、微滤和反渗透等工艺进行优化组合进行协同处理中水,不但减少中水处理过程排放,而且可以提高中水处理回用率,降低处理成本。主要优点如下:
1.利用将絮凝沉淀、砂滤、活性炭过滤等预处理系统流程与半膜法处理工艺相结合,合理优化工艺流程,经生化处理、杀菌、絮凝、过滤、吸附过程处理后,直接用反渗透装置膜法除盐处理,使处理后水质达到甚至优于一次水水质,完全可以代替一次水作为循环水补充水。
2.中水絮凝沉淀+过滤+吸附所形成的预处理相对全膜法中“微滤+超滤”的工艺过程,既减少了超滤设备投资费用,又精简了处理工艺流程,同时避免了超滤排放所带来的回收效率低问题。
3.预处理+半膜法处理过程排水量少,预处理排泥和半膜法排浓水软化后排泥都进入脱泥机处理,减少了二次污染;软化池出水以及脱泥机排水送回中水收集池,可以减少排放,提高中水回收利用率。根据目前大量的应用实践证明,采用本发明的处理工艺流程,中水回收利用率比全膜法处理工艺提高20~25%。
4.采用本处理工艺不仅设备投资和维护费用少,而且运行费用低,经优化利用装置的动能,减少水的多次加压以及排放,从而节约运行成本30%左右。
5.经处理后的水质稳定,比一次水水质好,可以直接应用于循环水的补水,也可以进一步除盐处理后作为工业锅炉水的补水。水质应用价值高,用途较广。
6.本发明解决了膜法浓水处理的难题。膜法所得浓水中钙镁等矿物质盐类含量非常大,并且还含有浓缩后的COD、氨氮、磷酸盐等物质,直接排放水体会造成污染,回到污水装置处理难度又非常大,因此浓水处理一直反渗透膜除盐需要解决的难题,不少厂家想了不少办法都没有办法达到“零排放”处理。常规做法是冲洗马路、消防水补充水等,但冲洗马路会带来二次污染,用作消防补充水会导致消防水管道结垢腐蚀。有些企业将浓水收集后利用热蒸发浓缩,水分挥发掉后剩余残渣送污泥填埋场处理,这个方法对有大量废热的企业可行,且投资不大,但是对于一般废热不足的企业而言需要新上加热炉,投资大且能耗高,很不经济。本发明的技术方案中利用沉淀软化法结合硫酸铁、聚丙烯酰胺助凝剂协同作用,在沉淀池中将浓水中硬度石灰浆软化,铁剂絮凝、PM助凝成胶团,并使大部分COD、氨氮被胶体吸附从水中除去,在经过泥水分离,将水返送到中水收集池回用处理,将沉淀下来的泥巴通过污泥脱水处理,送污泥填埋场处理。通过这一处理工序,完全可以解决膜法处理中水排浓水问题。
综上所述,本发明的技术方案克服了传统絮凝沉淀+过滤处理工艺进行中水处理时水质差、不彻底的缺陷,也克服了全膜法处理中水时投资大、维护费用高、排浓水处理难度大、回收效率低等一系列问题,更是避免了离子交换处理法所带来的二次污染的问题。通过预处理工艺和半膜法处理、浓水石灰软化相结合的综合工艺方法,既减少了中水回用投资和运行维护费用,又大大提高了中水回收利用率,同时也减少了中水处理过程中带来的二次污染。
附图说明
【图1】为本发明的工艺流程图。
具体实施方式
以下实施例旨在进一步说明本发明内容,而不是限制本发明权利要求的保护范围。
本发明的一种中水回用处理工艺流程如图1所示。企业在生产过程中产生的废水经过净化处理后一般进行直接排放,本发明的工艺将从污水处理装置排放出来的达标污水、工艺装置反洗排放的清净下水收集到中水收集池,经过搅拌均匀后,通过提升泵送到絮凝沉淀池内,同时往絮凝沉淀池中加入聚合硫酸铁絮凝剂和聚丙烯酰胺助凝剂(比较适宜的质量比为2.5:1),通过絮凝和助凝作用使中水中的悬浮物沉淀、泥水分离,中水中大部分悬浮物得到去除,保证控制上层清水的出水浊度≤3.0ppm,pH值为6.5~8.5。从絮凝池出来的清水依次进入砂滤池除去水中细小沉淀(微滤芯根据实际情况可选择1~5微米滤芯或5~10微米滤芯,微滤池污染指数小于5.0)、活性炭吸附池采用活性炭吸附水中部分有机沉淀和氧化性物质,然后进入微滤池进一步降低污染因子,达到反渗透进水水质条件后,进入反渗透膜处理,反渗透膜采用滤精度为0.001微米的纳滤膜,通过反渗透膜处理后水质优于一次水,代替一次水作为循环水装置补充水。絮凝池底排放的泥水进入脱泥机脱泥处理;反渗透排放的浓水首先进入软化处理池,软化液是纯碱加入至石灰乳溶液中调节石灰乳溶液的pH值9.0~10.5,150±15ppm,其中,P碱与M碱的摩尔比为1:3,软化处理后出水浊度≤10ppm,返回中水收集池,软化处理池底排出的沉淀物质也进入脱泥机,脱泥机脱水后污泥送外淹埋,脱泥机排水返回中水收集池与中水一起再进入下一道工序。
本发明的工艺在化肥公司中水回用处理中的应用:
某化肥公司用水量大,工业水累计总消耗(总取水量)649.20万吨,其中化肥自耗约545万。其拥有的两套大型循环水装置蒸发量大导致补水多,节水减排压力大。同时化肥公司的达标污水(约150~180t/h)及砂滤池反冲洗水和碳过滤器反冲洗水等(约70~90t/h)直接外排。该化肥公司通过建立中水回用系统对这两股水进行深度处理后回用至循环水站作为补充水。其主要利用现有的废水处理系统进行改造,将中水进行深度处理,具体的工艺流程如图1所示。
表1化肥达标污水水质分析
通过对排放污水的取样分析,如表1所示,可以发现,污水中含盐量非常高,电导高达3281us/cm,是一次水(新鲜水)的10倍以上,是循环水电导的3倍。如果不经过任何处理设施进行脱盐处理,是无法回用到循环水作为补水的。因此,要回用这些中水就必须优化处理,避免高COD、高盐度的水污染、恶化循环水的水质,给循环水管道及主装置换热器带来严重的腐蚀与结垢。通过本发明的中水回收处理工艺后,循环补水水质标准如表2所示。
表2中水回用于循环水补水水质标准
采用中水回收工艺的年化效益:
(1)正效益:
每小时可以回用处理150-180吨达标污水和约70吨清净下水,按照反渗透回收率80%计算,每小时可以获得176-200吨达标中水代替一次水作为循环水补充水,全年可以节约一次水136-160万吨同时可以减少排污84.8-130万吨
按照回用中水到一循补水136-160万吨,节约136-160万吨一次水,减少排污84.8-130万吨计算,一次水价格1.3元/吨、外排污水排污费2.14元/吨,节水减排效益:[(136~160)*1.3+(84.8~130)*2.14]*8000=286.6~389万元(不含税)。
(2)负效益:
运行成本计算:
①2014年1~10月份反渗透装置处理新鲜水共用药剂费用38.22万元,反渗透产水72万吨,吨水药剂成本费0.53元/吨,今后处理供排水事业部七里山生化车间达标污水难度较之处理新鲜水大,因此预计处理中水后吨水药剂成本费将上升至1.0元/吨左右;
②中水回用项目投用后,投运两台反渗透机组,需相应投用两台中间水泵(18.5KW)、两台高压泵(37KW),一台污水装置提升泵70KW,吨水电费为0.51元/吨;
③保安过滤器滤芯每2个月更换一次,每次更换费用为16支*2500元/支=4万元,年更换滤芯费用为24万元(含税);
④反渗透装置216根膜管更换4年一次,每根膜管价格约为7500元,年费用约为40.5万元(含税)(在此需要说明的是,目前化肥事业部反渗透装置处理新鲜水,总共8年运行周期膜管仅更换1/3)。
⑤污水装置提升泵电37KW
年总运行费用约为:(0.51+1.0)*(136~160)*8000+(24+40.5)/1.17=202~228万元(不含税)
(3)总效益:
(286.6~389)-(202~238)=77.2~140.6万元
3、项目投资回报期:
投资回报期=项目总投资/项目年化效益
=44.5/(77.2~140.6)
=0.57~0.32年。

Claims (13)

1.一种中水回用处理工艺,其特征在于:中水收集池内的中水泵送至絮凝池内进行絮凝沉淀;絮凝池内的上层清水依次进入砂滤池过滤、活性炭吸附池吸附、微滤池过滤和反渗透膜透析,反渗透膜排出的清水作为循环水装置补水;絮凝池内的下层泥水进入脱泥机脱泥,脱泥机出来的污泥进行填埋处理,脱泥机出来的污水与反渗膜排放的浓水一起进入软化池软化处理,软化池内的上层清水返回中水收集池,软化池内的底部沉淀返回脱泥机。
2.根据权利要求1所述的中水回用处理工艺,其特征在于:所述絮凝沉淀采用聚合硫酸铁和聚丙烯酰胺组合絮凝剂。
3.根据权利要求2所述的中水回用处理工艺,其特征在于:所述聚合硫酸铁和聚丙烯酰胺的质量比为2:1~3:1。
4.根据权利要求1~3任一项所述的中水回用处理工艺,其特征在于:所述絮凝沉淀控制上层清水的出水浊度≤3.0ppm,pH值为6.5~8.5。
5.根据权利要求1~3任一项所述的中水回用处理工艺,其特征在于:所述微滤池采用的微滤芯为1~5微米滤芯或5~10微米滤芯。
6.根据权利要求5所述的中水回用处理工艺,其特征在于:所述微滤池污染指数小于5.0。
7.根据权利要求1~3任一项所述的中水回用处理工艺,其特征在于:所述反渗透膜采取过滤精度为0.001微米的纳滤膜。
8.根据权利要求1~3、6任一项所述的中水回用处理工艺,其特征在于:所述软化处理采用的软化药剂由纯碱加入至石灰乳溶液中调节石灰乳溶液的pH在8.5~11.5范围内得到。
9.根据权利要求8所述的中水回用处理工艺,其特征在于:所述软化药剂的pH值为9.0~10.5。
10.根据权利要求8所述的中水回用处理工艺,其特征在于:所述软化药剂的总碱度为150±15ppm。
11.根据权利要求10所述的中水回用处理工艺,其特征在于:所述软化药剂中P碱与M碱的摩尔比为1:2.5~3.5。
12.根据权利要求10所述的中水回用处理工艺,其特征在于:所述软化药剂中P碱与M碱的摩尔比为1:3。
13.根据权利要求1、9~12任一项所述的中水回用处理工艺,其特征在于:软化处理后出水浊度≤10ppm。
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