CN109775900A - 表面处理废水的近零排放处理工艺及其系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种表面处理废水的近零排放处理工艺及其系统，涉及废水处理工艺技术领域，其包括ZRF1系统处理、ZRF2系统处理、ZRF3系统处理、除硅处理、软化处理、ZRF4系统处理、ZRF5系统处理以及ZRF6系统处理。本发明主要解决如何提供表面处理废水的近零排放处理工艺及其系统，使表面处理废水达到“近零排放”的目标的问题；本发明使表面处理废水中的大部分水体适合回收再用，并使重金属离子和无机盐达到高倍浓缩，实现表面处理废水的资源化，达到表面处理废水的“近零排放”目标，可以节能减排，避免环境污染。
Description
技术领域
本发明涉及废水处理工艺技术领域，具体为一种表面处理废水的近零排放处理工艺及其系统。
背景技术
表面处理是在基体材料表面上人工形成一层与基体的机械、物理和化学性能不同的表层的工艺方法；表面处理行业的生产过程中会产生含有大量重金属和胶体的废水，目前，现有的废水处理技术大多是采取对表面处理废水进行处理，达到排放标准后进行排放。
达到排放标准后的表面处理废水的特点是可生化性差，盐分含量高，若将其排放到水环境中，仍然会对周边的土壤、地表水、地下水及水体中生物造成严重的破坏，且会严重影响到人们的身体健康。
近几年来，“近零排放”的提出备受关注，逐渐成为环保行业的一个新发展趋势。废水的近零排放处理工艺综合利用了多项水处理技术，经处理后的水有80%的比例可以回收再用，剩下含有高浓度盐的废水进行结晶化处理，或者进入蒸发塘进行无害化处理。
因此，目前亟待解决的是如何提供表面处理废水的近零排放处理工艺及其系统，使表面处理废水达到“近零排放”的目标。
发明内容
本发明的目的在于提供一种表面处理废水的近零排放处理工艺，将表面处理废水回收再用，使表面处理废水达到“近零排放”的目标。
本发明的另一目的在于提供一种表面处理废水的近零排放处理系统，以实现表面处理废水的近零排放处理工艺，从而将表面处理废水回收再用，使表面处理废水达到“近零排放”的目标。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种表面处理废水的近零排放处理工艺，包括以下步骤：
S1、ZRF1系统处理：表面处理废水进入ZRF1系统处理，通过ZRF1系统的功能膜去除废液中的部分悬浮颗粒和大分子胶体，获得预处理废水；
S2、ZRF2系统处理：预处理废水进入ZRF2系统处理，通过ZRF2系统的功能膜过滤预处理废水中的重金属离子以及无机盐，从ZRF2系统的高压侧获得第一浓缩液，从ZRF2系统的低压侧获得第一产水；
S3、ZRF3系统处理：第一浓缩液进入ZRF3系统处理，通过ZRF3系统的功能膜过滤第一浓缩液中的重金属离子以及无机盐，从ZRF3系统的高压侧获得第二浓缩液，从ZRF3系统的低压侧获得第二产水；
S4、除硅处理：从步骤S3获得的第二浓缩液进入第一离子交换系统，通过离子交换的方法去除第二浓缩液中的二氧化硅，从第一离子交换系统的出水口获得第一出水；
S5、软化处理：从步骤S4获得的第一出水进入第二离子交换系统，通过离子交换的方法去除第一出水中的钙离子和镁离子，从第二离子交换系统的出水口获得第二出水；
S6、ZRF4系统处理：从步骤S5获得的第二出水进入ZRF4系统处理，通过ZRF4系统的功能膜去除第二出水中的悬浮颗粒和胶体，获得第三出水；
S7、ZRF5系统处理：经步骤S6处理后的第三出水进入ZRF5系统处理，通过ZRF5系统的功能膜过滤第三出水中的重金属离子以及无机盐，从ZRF5系统的高压侧获得第三浓缩液，从ZRF5系统的低压侧获得第三产水；
S8、ZRF6系统处理：从ZRF2系统、ZRF3系统以及ZRF5系统中获得的第一产水、第二产水以及第三产水均进入ZRF6系统处理，通过ZRF6系统的功能膜进一步去除第一产水、第二产水以及第三产水中的残留重金属离子以及无机盐，从ZRF6系统的高压侧获得第四浓缩液，从ZRF6系统的低压侧获得第四产水；
S9、将第四产水回收再用。
上述技术方案中，所述ZRF1系统为超滤膜系统；所述ZRF2系统为反渗透系统；所述ZRF3系统为反渗透海水淡化系统；所述ZRF4系统为管式微滤膜系统；所述ZRF5系统为高压反渗透系统；所述ZRF6系统为反渗透系统。
上述技术方案中，从ZRF6系统获得的第四浓缩液进入ZRF2系统循环处理。
上述技术方案中，从ZRF5系统中获得的第三浓缩液回收处理。
一种表面处理废水的近零排放处理系统，包括ZRF1系统、ZRF2系统、ZRF3系统、第一离子交换系统、第二离子交换系统、ZRF4系统、ZRF5系统以及ZRF6系统；所述ZRF1系统的出水端和所述ZRF2系统的进水端连通，所述ZRF2系统的高压侧和所述ZRF3系统的进水端连通，所述ZRF3系统的高压侧和所述第一离子交换系统的进水端连通，所述第一离子交换系统的出水端和所述第二离子交换系统的进水端连通，所述第二离子交换系统的出水端和所述ZRF4系统的进水端连通，所述ZRF4系统的出水端和所述ZRF5系统的进水端连通，所述ZRF2系统的低压侧、所述ZRF3系统的低压侧以及所述ZRF5系统的低压侧与分别所述ZRF6系统的进水端连通。
上述技术方案中，所述ZRF1系统为超滤膜系统；所述ZRF2系统为反渗透系统；所述ZRF3系统为反渗透海水淡化系统；所述ZRF4系统为管式微滤膜系统；所述ZRF5系统为高压反渗透系统；所述ZRF6系统为反渗透系统。
上述技术方案中，所述ZRF6系统的高压侧和所述ZRF2系统的进水端连通。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、该种表面处理废水的近零排放处理工艺的步骤设置合理，通过ZRF1系统滤除表面处理废水中的部分悬浮颗粒和大分子胶体，获得预处理废水，然后依次通过ZRF2系统和ZRF3系统处理，获得富含重金属离子和无机盐的第二浓缩液，再通过除硅处理和软化处理，去除第二浓缩液中的二氧化硅、钙离子和镁离子，随后通过ZRF4系统处理，滤除悬浮颗粒和胶体，最后依次通过ZRF5系统和ZRF6系统处理，同时，从ZRF2系统、ZRF3系统以及ZRF5系统中获得的第一产水、第二产水以及第三产水均进入ZRF6系统处理，获得达到自来水标准的第四产水，使表面处理废水中的大部分水体适合回收再用，并使重金属离子和无机盐达到高倍浓缩，实现表面处理废水的资源化，达到表面处理废水的“近零排放”目标，可以节能减排，避免环境污染。
2、该种表面处理废水的近零排放处理系统，ZRF1系统的出水端和ZRF2系统的进水端连通，ZRF2系统的高压侧和ZRF3系统的进水端连通，ZRF3系统的高压侧和第一离子交换系统的进水端连通，第一离子交换系统的出水端和第二离子交换系统的进水端连通，第二离子交换系统的出水端和ZRF4系统的进水端连通，ZRF4系统的出水端和ZRF5系统的进水端连通，ZRF2系统的低压侧、ZRF3系统的低压侧以及ZRF5系统的低压侧与分别ZRF6系统的进水端连通，设备之间的连接顺序设置合理，实现了表面处理废水的近零排放处理工艺，可以节能减排，避免环境污染。
附图说明
图1为本发明的工艺流程图。
图2为本发明的结构示意图。
附图标记为：1、ZRF1系统；2、ZRF2系统；3、ZRF3系统；4、第一离子交换系统；5、第二离子交换系统；6、ZRF4系统；7、ZRF5系统；8、ZRF6系统。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1和2，一种表面处理废水的近零排放处理系统，包括ZRF1系统1、ZRF2系统2、ZRF3系统3、第一离子交换系统4、第二离子交换系统5、ZRF4系统6、ZRF5系统7以及ZRF6系统8。
其中，ZRF1系统1为超滤膜系统；超滤膜系统中的超滤膜（ultrafiltrationmembrane）是介于微滤与纳滤之间的一种膜分离技术，超滤膜的孔径在0.05μm -1nm之间，水分子和分子量小于300-500的溶质可以透过超滤膜，而大于超滤膜孔径的微粒以及大分子物质等由于筛分作用被截留，从而使水得以净化。所述超滤膜系统可以直接向苏州凯旭净化设备有限公司和东莞市大鹏水处理科技有限公司等企业购得。
ZRF2系统2和ZRF6系统8均为反渗透系统（Reverse Osmosis Systems，RO系统）；反渗透即以压力差为推动力，从溶液中分离出溶剂的膜分离操作；通过在反渗透膜的一侧施加压力，使水分子穿过反渗透膜，而水中的各种无机离子、胶体物质和大分子溶质则被反渗透膜截留，经此处理后，反渗透系统的低压侧为产水，高压侧则为浓缩液；所述反渗透系统可以直接向广东益民水处理科技有限公司和宁波金长江水处理设备有限公司等企业购得。
ZRF3系统3为反渗透海水淡化系统（Seawater Desalination Reverse OsmosisSystem，SWRO系统）；反渗透海水淡化系统的工作原理与反渗透系统相同，用于将液体中的无机盐和水分离；所述反渗透海水淡化系统可以直接向东莞市润德澳环保科技有限公司和苏州市嘉洲净化设备有限公司等企业购得。
ZRF4系统6为管式微滤膜系统；管式微滤膜系统是依靠管式微滤膜将固体从溶液中分离出来的低压分离工艺。管式微滤膜的结构包括HDPE材料烧结而成的支撑骨架，支撑骨架的内部结构为开室的多向孔网状结构。这些支撑骨架的孔中填充了PVDF过滤膜。采用低压条件（0.7-7 bar）下通过管式微滤膜过滤实现废水循环回用及物料回收，流过膜表面的水流能将截下来的颗粒物带走，而不聚集在膜表面。所述管式微滤膜系统可以直接向广东信丰达环保科技有限公司、广东威迪科技有限公司或河南天工环境科技有限公司等企业购得。
ZRF5系统7为高压反渗透系统；其相对于反渗透系统增加了高压泵组件，以提升操作压力。可以选择陶氏反渗透膜XUS180808、陶氏反渗透膜XUS180804或陶氏反渗透膜XUS180802，采用高压反渗透系统，更能提升脱盐效果。所述高压反渗透系统可以直接向西安聚方环境科技有限公司和北京世创凯捷水处理技术有限公司等企业购得。
第一离子交换系统4和第二离子交换系统5均是通过固体离子交换剂与溶解在水中的离子进行交换，使水中的离子被分离；其中，第一离子交换系统4是混床离子交换系统，即进入第一离子交换系统4中的水穿过装有氢型阳离子交换树脂的系统和装有氢氧型阴离子交换树脂的系统，以去除水中的阴离子和阳离子，经第一离子交换系统4处理后的氧化硅含量≤0.02mg/L；第一离子交换系统4可以直接向苏州市腾浪净化设备有限公司等企业购得。第二离子交换系统5是普通离子交换软水系统，其用于去除水中的钙离子和镁离子，可以直接向东莞市绿城水处理设备有限公司和东莞市科泰水处理器材有限公司等企业购得。
所述ZRF1系统1的出水端和所述ZRF2系统2的进水端连通，所述ZRF2系统2的高压侧和所述ZRF3系统3的进水端连通，所述ZRF3系统3的高压侧和所述第一离子交换系统4的进水端连通，所述第一离子交换系统4的出水端和所述第二离子交换系统5的进水端连通，所述第二离子交换系统5的出水端和所述ZRF4系统6的进水端连通，所述ZRF4系统6的出水端和所述ZRF5系统7的进水端连通，所述ZRF2系统2的低压侧、所述ZRF3系统3的低压侧以及所述ZRF5系统7的低压侧与分别所述ZRF6系统8的进水端连通。所述ZRF6系统8的高压侧和所述ZRF2系统2的进水端连通。
所述ZRF1系统1的进水端与表面处理废水排放管道连通，所述ZRF6系统8的低压侧通过加压泵后，与用水系统连通，以回收再用所述ZRF6系统8的低压侧的产水。
由于ZRF5系统7为高压反渗透系统，故所述ZRF4系统6和所述ZRF5系统7之间的管道以及所述ZRF5系统7和所述ZRF6系统8之间的管道为耐高压管道。
一种表面处理废水的近零排放处理工艺，应用了上述的表面处理废水的近零排放处理系统，其包括以下步骤：
S1、ZRF1系统处理：表面处理废水进入ZRF1系统1处理，通过ZRF1系统1的功能膜去除废液中的部分悬浮颗粒和大分子胶体，获得预处理废水。
本步骤中，通过ZRF1系统1的超滤膜滤除表面处理废水中的部分悬浮颗粒和大分子胶体，获得预处理废水，以满足ZRF2系统2的进水要求，避免悬浮颗粒和大分子胶体损坏ZRF2系统2的反渗透膜。
S2、ZRF2系统处理：预处理废水进入ZRF2系统2处理，通过ZRF2系统2的功能膜过滤预处理废水中的重金属离子以及无机盐，从ZRF2系统2的高压侧获得第一浓缩液，从ZRF2系统2的低压侧获得第一产水。
本步骤中，重金属离子以及无机盐无法通过ZRF2系统2的反渗透膜，而水分子可以通过ZRF2系统2的反渗透膜，因此，水分子在压力的作用下，穿过反渗透膜，到达ZRF2系统2的低压侧，成为第一产水，而重金属离子以及无机盐则被截留在在从ZRF2系统2的高压侧，成为第一浓缩液。
S3、ZRF3系统处理：第一浓缩液进入ZRF3系统3处理，通过ZRF3系统3的功能膜过滤第一浓缩液中的重金属离子以及无机盐，从ZRF3系统3的高压侧获得第二浓缩液，从ZRF3系统3的低压侧获得第二产水。
本步骤中，重金属离子以及无机盐无法通过ZRF3系统3的反渗透膜，而水分子可以通过ZRF3系统3的反渗透膜，因此，水分子在压力的作用下，穿过反渗透膜，到达ZRF3系统3的低压侧，成为第二产水，而重金属离子以及无机盐则被截留在在从ZRF3系统3的高压侧，成为第二浓缩液。
S4、除硅处理：从步骤S3获得的第二浓缩液进入第一离子交换系统4，通过离子交换的方法去除第二浓缩液中的二氧化硅，从第一离子交换系统4的出水口获得第一出水。
S5、软化处理：从步骤S4获得的第一出水进入第二离子交换系统5，通过离子交换的方法去除第一出水中的钙离子和镁离子，从第二离子交换系统5的出水口获得第二出水。
在步骤S4和步骤S5中，除去第二浓缩液中的二氧化硅、钙离子和镁离子，避免用水设备结水垢。
S6、ZRF4系统处理：从步骤S5获得的第二出水进入ZRF4系统6处理，通过ZRF4系统6的功能膜去除第二出水中的悬浮颗粒和胶体，获得第三出水。
ZRF4系统6为管式微滤膜系统，通过PVDF过滤膜，将第二出水中的悬浮颗粒和胶体完全滤去，获得无悬浮颗粒和胶体的第三出水。
S7、ZRF5系统处理：经步骤S6处理后的第三出水进入ZRF5系统7处理，通过ZRF5系统7的功能膜过滤第三出水中的重金属离子以及无机盐，从ZRF5系统7的高压侧获得第三浓缩液，从ZRF5系统7的低压侧获得第三产水。
本步骤中，重金属离子以及无机盐无法通过ZRF5系统7的反渗透膜，而水分子可以通过ZRF5系统7的反渗透膜，因此，水分子在压力的作用下，穿过反渗透膜，到达ZRF5系统7的低压侧，成为第三产水，而重金属离子以及无机盐则被截留在在从ZRF5系统7的高压侧，成为第三浓缩液。ZRF5系统7为高压反渗透系统；其相对于反渗透膜系统增加了高压泵组件，以提升操作压力，采用高压反渗透，更能提升去除重金属离子以及无机盐的效果。
S8、ZRF6系统处理：从ZRF2系统2、ZRF3系统3以及ZRF5系统7中获得的第一产水、第二产水以及第三产水均进入ZRF6系统8处理，通过ZRF6系统8的功能膜进一步去除第一产水、第二产水以及第三产水中的残留重金属离子以及无机盐，从ZRF6系统8的高压侧获得第四浓缩液，从ZRF6系统8的低压侧获得第四产水。
S9、将第四产水回收再用。
经过上述步骤，获得的第四产水达到自来水标准，可以通过管道和增压设备回输到用水系统中，完成回收再用。
进一步地，从ZRF6系统8获得的第四浓缩液进入ZRF2系统2循环处理，进一步提高表面处理废水的利用率。
进一步地，从ZRF5系统7中获得的第三浓缩液回收处理，从ZRF5系统7中获得的第三浓缩液后，通过蒸发结晶的方式，将第三浓缩液中的无机盐和重金属结晶并进行回收，进一步提高表面处理废水的利用率。
该种表面处理废水的近零排放处理工艺的步骤设置合理，通过ZRF1系统1滤除表面处理废水中的部分悬浮颗粒和大分子胶体，获得预处理废水，然后依次通过ZRF2系统2和ZRF3系统3处理，获得富含重金属离子和无机盐的第二浓缩液，再通过除硅处理和软化处理，去除第二浓缩液中的二氧化硅、钙离子和镁离子，随后通过ZRF4系统6处理，滤除悬浮颗粒和胶体，最后依次通过ZRF5系统7和ZRF6系统8处理，同时，从ZRF2系统2、ZRF3系统3以及ZRF5系统8中获得的第一产水、第二产水以及第三产水均进入ZRF6系统8处理，获得达到自来水标准的第四产水，使表面处理废水中的大部分水体适合回收再用，并使重金属离子和无机盐达到高倍浓缩，实现表面处理废水的资源化，达到表面处理废水的“近零排放”目标，节能减排，避免环境污染。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (7)
1.一种表面处理废水的近零排放处理工艺，其特征在于，包括以下步骤：
S1、ZRF1系统处理：表面处理废水进入ZRF1系统处理，通过ZRF1系统的功能膜去除废液中的部分悬浮颗粒和大分子胶体，获得预处理废水；
S2、ZRF2系统处理：预处理废水进入ZRF2系统处理，通过ZRF2系统的功能膜过滤预处理废水中的重金属离子以及无机盐，从ZRF2系统的高压侧获得第一浓缩液，从ZRF2系统的低压侧获得第一产水；
S3、ZRF3系统处理：第一浓缩液进入ZRF3系统处理，通过ZRF3系统的功能膜过滤第一浓缩液中的重金属离子以及无机盐，从ZRF3系统的高压侧获得第二浓缩液，从ZRF3系统的低压侧获得第二产水；
S4、除硅处理：从步骤S3获得的第二浓缩液进入第一离子交换系统，通过离子交换的方法去除第二浓缩液中的二氧化硅，从第一离子交换系统的出水口获得第一出水；
S5、软化处理：从步骤S4获得的第一出水进入第二离子交换系统，通过离子交换的方法去除第一出水中的钙离子和镁离子，从第二离子交换系统的出水口获得第二出水；
S6、ZRF4系统处理：从步骤S5获得的第二出水进入ZRF4系统处理，通过ZRF4系统的功能膜去除第二出水中的悬浮颗粒和胶体，获得第三出水；
S7、ZRF5系统处理：经步骤S6处理后的第三出水进入ZRF5系统处理，通过ZRF5系统的功能膜过滤第三出水中的重金属离子以及无机盐，从ZRF5系统的高压侧获得第三浓缩液，从ZRF5系统的低压侧获得第三产水；
S8、ZRF6系统处理：从ZRF2系统、ZRF3系统以及ZRF5系统中获得的第一产水、第二产水以及第三产水均进入ZRF6系统处理，通过ZRF6系统的功能膜进一步去除第一产水、第二产水以及第三产水中的残留重金属离子以及无机盐，从ZRF6系统的高压侧获得第四浓缩液，从ZRF6系统的低压侧获得第四产水；
S9、将第四产水回收再用。
2.根据权利要求1所述的表面处理废水的近零排放处理工艺，其特征在于：所述ZRF1系统为超滤膜系统；所述ZRF2系统为反渗透系统；所述ZRF3系统为反渗透海水淡化系统；所述ZRF4系统为管式微滤膜系统；所述ZRF5系统为高压反渗透系统；所述ZRF6系统为反渗透系统。
3.根据权利要求2所述的表面处理废水的近零排放处理工艺，其特征在于：从ZRF6系统获得的第四浓缩液进入ZRF2系统循环处理。
4.根据权利要求1所述的表面处理废水的近零排放处理工艺，其特征在于：从ZRF5系统中获得的第三浓缩液回收处理。
5.一种表面处理废水的近零排放处理系统，其特征在于，包括ZRF1系统、ZRF2系统、ZRF3系统、第一离子交换系统、第二离子交换系统、ZRF4系统、ZRF5系统以及ZRF6系统；
所述ZRF1系统的出水端和所述ZRF2系统的进水端连通，所述ZRF2系统的高压侧和所述ZRF3系统的进水端连通，所述ZRF3系统的高压侧和所述第一离子交换系统的进水端连通，所述第一离子交换系统的出水端和所述第二离子交换系统的进水端连通，所述第二离子交换系统的出水端和所述ZRF4系统的进水端连通，所述ZRF4系统的出水端和所述ZRF5系统的进水端连通，所述ZRF2系统的低压侧、所述ZRF3系统的低压侧以及所述ZRF5系统的低压侧分别与所述ZRF6系统的进水端连通。
6.根据权利要求5所述的表面处理废水的近零排放处理系统，其特征在于：所述ZRF1系统为超滤膜系统；所述ZRF2系统为反渗透系统；所述ZRF3系统为反渗透海水淡化系统；所述ZRF4系统为管式微滤膜系统；所述ZRF5系统为高压反渗透系统；所述ZRF6系统为反渗透系统。
7.根据权利要求6所述的表面处理废水的近零排放处理系统，其特征在于：所述ZRF6系统的高压侧和所述ZRF2系统的进水端连通。
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2019
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