CN109824168B - 含氮浓盐废水处理装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种含氮浓盐废水处理装置，包括给水泵、与所述给水泵连接的单管反渗透设备、与所述单管反渗透设备连接的水压稳定平衡器、与所述水压稳定平衡器连接的电再生混床，所述给水泵用于向所述单管反渗透设备供给含氮浓盐废水，所述电再生混床用于处理含氮淡水。运行成本低、自控程度高、占地面积小、无酸碱废水。

Description

含氮浓盐废水处理装置

技术领域

本发明涉及废水处理领域，具体而言，涉及一种含氮浓盐废水处理装置。

背景技术

浓盐水最先产生于海水淡化中，是指在海水淡化过程中分离出淡水而后剩下的浓缩液叫作浓盐水。随着水资源的短缺，膜法已经成为再生水处理工艺的主要处理单元，而在再生水的生产过程中也会产生大量的浓盐水。浓盐水的特点是具有高含盐量，主要是Na⁺、Ca²⁺、Cl^-、SO₄ ^2-、NH₄ ⁺，等离子，含盐量约为500-12000mg/L。如果大量的浓盐水未经处理直接排入市政管道或直接倾倒大海,在排出的浓盐水中会含有一些铜、铁、镍、锌、铬、钼等金属污染物及氨氮超标，造成水体污染。此外，在有些浓盐水还会有多种药剂，如杀菌剂、混凝剂、阻垢剂、缓蚀剂、消泡剂、还原剂及酸碱等。这些药剂以及反应后的副产物最终随浓盐水排入水体中，可导致物种的迁移、物种的变异和赤潮等现象，会对水体环境与生态造成很严重的破坏，同时浓盐水中的大量淡水资源被浪费。所以含氮浓盐废水处理应用将更加广泛和重要。

垃圾渗滤液是指在堆放和填埋过程中由于压实、发酵等生物化学降解作用，同时在降水和地下水的渗流作用下产生了一种高浓度的有机或无机成份的液体，它具有氨氮含量高的特点，其中氨氮浓度随填满时间的延长而升高，最高可达到8000mg/L。氨氮的大量排放，不仅造成了水环境的污染、水体富营养化及水体发生赤潮等现象，而且在工业废水处理和回用工程中造成用水设备中微生物的繁殖而形成生物垢，堵塞管道和用水设备。目前，处理垃圾渗滤液中氨氮的方法主要有吹脱法、沸石脱氨法、膜分离技术等，但存在低温时氨氮去除率低，运行费用高等问题。

发明内容

本发明为了解决现有上述技术问题中的至少一个，提供了一种含氮浓盐废水处理装置，包括给水泵、与所述给水泵连接的单管反渗透设备、与所述单管反渗透设备连接的水压稳定平衡器、与所述水压稳定平衡器连接的电再生混床，所述给水泵用于向所述单管反渗透设备供给含氮浓盐废水，所述电再生混床用于处理含氮淡水。

进一步地，所述单管反渗透设备包括与所述给水泵连接的一级单管反渗透设备和与所述一级单管反渗透设备连接的二级单管反渗透设备，所述二级单管反渗透设备与所述水压稳定平衡器连接。

进一步地，所述电再生混床包括与所述水压稳定平衡器连接的一级电再生混床和所述一级电再生混床连接的二级电再生混床，所述二级电再生混床产生处理含氮淡水。

进一步地，所述电再生混床的电气单元为直流电源，电压300-600V，电流为10-20A，进水压力0.3-1.0Mpa。

进一步地，所述单管反渗透设备包括置于桶式容器中的高压碟片式膜组件或者宽流道卷式反渗透膜组件。

进一步地，所述电再生混床包括位于阴电极和阳电极之间的混合树脂，所述电再生混床在制水阶段，废水从所述电再生混床的上部流经所述混合树脂后到达所述电再生混床下部，所述电再生混床在电再生阶段，对所述混合树脂施加直流电，并用脱盐水对所述混合树脂进行反冲洗。

进一步地，含氮浓盐废水的电导率在经过单管反渗透设备处理后小于等于100μs/cm。

进一步地，还包括控制系统，所述控制系统，包括PLC控制器、与所述PLC控制器连接的用于控制所述处理装置中电动阀门的电动执行机构、与所述PLC控制器连接的用于控制所述处理装置中气动阀门的电磁阀单元、与所述PLC控制器连接的用于控制所述处理装置中的给水泵、水压稳定器的电气控制单元、与所述PLC控制器连接的用于与所述处理装置中电再生混床和单管反渗透设备上的工艺参数测点连接的压力变送器、流量变送器和分析仪表箱、与所述PLC控制器连接的用于连接所述处理装置中电再生混床的电压电流整流单元。

进一步地，所述控制系统还包括通过无线通信网络与所述PLC控制器连接的远程测控终端平台。

进一步地，所述控制系统还包括与所述远程测控终端平台连接的PC上位机或移动终端。

本发明中的含氮浓盐废水处理装置，通过单管反渗透进行除盐处理，然后运用电再生混床进一步进行脱盐脱氮处理，耦合了两者的优势；采用电再生混床对反渗透脱盐后的水进一步脱氮，耦合了电再生混床的特点和优势，要求进水电导率低，即电导率≤100μs/cm(25℃)，混床不需要装载大量树脂，又能有效脱除反渗透膜漏过的离子及分子态氨氮，保证出水化学需氧量COD≤50ppm，氨氮<1ppm。

附图说明

通过参考附图会更加清楚的理解本发明的特征和优点，附图是示意性的而不应理解为对本发明进行任何限制，在附图中：

图1为本发明一些实施例中的含氮浓盐废水处理装置的系统连接示意图；

图2为本发明一些实施例中的含氮浓盐废水处理装置中的控制系统的系统连接示意图。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。

如图1所示，本发明实施例提供了一种含氮浓盐废水处理装置，包括给水泵1、与所述给水泵1连接的单管反渗透设备2、与所述单管反渗透设备2连接的水压稳定平衡器4、与所述水压稳定平衡器4连接的电再生混床3，所述给水泵1用于向所述单管反渗透设备2供给含氮浓盐废水，所述电再生混床3用于处理含氮淡水，含氮浓盐废水经过所述单管反渗透设备2处理之后，有效去除了其中的盐，使得处理后的废水达到淡水的标准，所以所述电再生混床3处理的是含氮淡水。

本发明中的含氮浓盐废水处理装置，通过单管反渗透进行除盐处理，然后运用电再生混床进行深度的脱盐脱氮处理，耦合了两者的优势；采用电再生混床对反渗透脱盐后的水进一步脱盐脱氮，耦合了电再生混床的特点和优势，要求进水电导率低，即电导率≤100μs/cm(25℃)，混床不需要装载大量树脂，又能有效脱除反渗透膜漏过的离子及分子态氨氮，保证出水化学需氧量COD≤50ppm，氨氮<1ppm。

进一步地，所述单管反渗透设备2包括与所述给水泵连接的一级单管反渗透设备和与所述一级单管反渗透设备连接的二级单管反渗透设备，所述二级单管反渗透设备与所述水压稳定平衡器4连接。通过多级设备，提升脱盐效率，保证供给电再生混床的液体中导电粒子的浓度。

进一步地，所述电再生混床3包括与所述水压稳定平衡器连接的一级电再生混床和所述一级电再生混床连接的二级电再生混床，所述二级电再生混床处理含氮淡水，产生脱盐脱氮处理水。

进一步地，所述电再生混床3的电气单元为直流电源，电压300-600V，电流为10-20A，进水压力0.3-1.0Mpa。

进一步地，所述单管反渗透设备2包括置于立桶式容器中的高压碟片式膜组件或者宽流道卷式反渗透膜组件。

进一步地，所述电再生混床2包括位于阴电极和阳电极之间的混合树脂，所述电再生混床在制水阶段，废水从所述电再生混床的上部流经所述混合树脂后到达所述电再生混床下部，所述电再生混床在电再生阶段，对所述混合树脂施加直流电，并用脱盐水对所述混合树脂进行反冲洗。

进一步地，含氮浓盐废水的电导率在经过单管反渗透设备处理后小于等于100μs/cm。

进一步地，如图2所示，还包括控制系统，所述控制系统，包括PLC控制器、与所述PLC控制器连接的用于控制所述处理装置中电动阀门的电动执行机构、与所述PLC控制器连接的用于控制所述处理装置中气动阀门的电磁阀单元、与所述PLC控制器连接的用于控制所述处理装置中的给水泵、水压稳定器的电气控制单元、与所述PLC控制器连接的用于与所述处理装置中电再生混床和单管反渗透设备上的工艺参数测点连接的压力变送器、流量变送器和分析仪表箱、与所述PLC控制器连接的用于连接所述处理装置中电再生混床的电压电流整流单元。

进一步地，所述控制系统还包括通过无线通信网络与所述PLC控制器连接的远程测控终端平台。

进一步地，所述控制系统还包括与所述远程测控终端平台连接的PC上位机或移动终端。

本发明实施例中的含氮浓盐废水能够有效进行脱硫脱氮，由给水泵1、单管反渗透2、电再生混床3、水压稳定平衡器4及仪表、阀门和管道连接组成的一体化集成装置。所述含氮浓盐废水电再生混床耦合单管反渗透处理装置依次通过单管反渗透、电再生混床对进入的含氮浓盐原水进行除盐脱氮处理，处理后的水可满足废水达标排放标准或进行回用。采用电再生混床对反渗透脱盐后的水进一步脱盐脱氮，耦合了电再生混床的特点和优势，要求进水电导率低，即电导率≤100μs/cm(25℃)，混床不需要装载大量树脂，又能有效脱除反渗透膜漏过的离子及分子态氨氮，保证出水化学需氧量COD≤50ppm，氨氮<1ppm。采用的电再生混床，在电再生时树脂不需要反洗分层，不需要酸碱，设备结构简单。电再生混床耦合单管反渗透，充分利用单管反渗透耐有机物污染，水处理回收率高的特性。单管反渗透可以采用高压碟片式膜组件，也可以采用宽流道卷式反渗透膜组件。使用的单管反渗透和电再生混床都是立式筒状结构，并在组架上立式布置，设备集成体积小。单管反渗透采用下进水，上出水。电再生混床采用上进水，下出水。单管反渗透与电再生混床连接管路短，系统连接简单。单管反渗透出水管与电再生混床进水管之间安装有水压平衡器，保证由于单管反渗透运行及电再生混床再生切换时产生的压力稳定。

浓盐水处理技术主要包括：高效反渗透、蝶管式反渗透、正渗透、电渗析脱盐、多效蒸发浓缩结晶、蒸发塘(池)处置等。含盐量较低时，上述技术通常相互结合应用。高效反渗透(HERO)是在预处理过程中去除了所有硬度离子和胶体悬浮物，在高PH值条件下运行控制膜污染，回收率可由普通膜处理的70％提高至90％，大幅降低浓盐水的蒸发结晶处理量。

单管反渗透设备原理：本发明中的单管反渗透设备包括了采用高压碟片式膜组件，或采用宽流道卷式反渗透膜组件置于一个筒式容器内组成的处理单元，商业化产品一般称作DTRO和STRO。单管反渗透采用流道短、流道宽的膜元件，废水在膜柱中停留时间短、流向改变快、湍流强度大、抗污能力强、浓缩倍数大、回收效率高。其耐高压抗污染能力非常明显，即使在高浊度、高SDI值、高盐分、高COD的情况下也能有效稳定运行。对于城市生活垃圾渗滤液的处理，如果要达到国家一级排放标准，一般需要两级单管反渗透处理。单管反渗透的特殊结构及水力学设计使膜组易于清洗，避免了结垢和膜的污染，从而延长膜片寿命。

电再生混床原理：本发明中的电再生混床是一种利用电化学技术进行树脂再生的混合床离子交换技术。电再生混床单元主要由一对特殊的阴阳电极与位于电极间的阴阳混合树脂组成。电再生混床单元的运行分两个阶段：制水阶段和电再生阶段，两阶段交替运行。在制水阶段，电极不通电，水由上往下流动，如同普通的混合离子交换器一样，依靠离子交换树脂的强交换吸附能力来去除水中的阴离子和阳离子，离子交换过程如下：

在电再生阶段，对树脂层施加直流电，用脱盐水进行反冲洗，水分子在电场作用下快速电离，产生大量H⁺和OH^-离子，促使树脂得以原位再生，并排放浓水。

所以电再生混床不需要酸碱，并且电再生时树脂不需要反洗分层，也不需要树脂反洗膨胀空间。

处理装置集成后的设置在组架上，可以根据水量及布置要求安装多个单管反渗透膜柱和电再生混床单元。另外，可以根据来水的含盐量高低，确定单管反渗透采用一级或二级串联，电再生混床也可采用二级系统，系统组合如下。

(1)一级反渗透系统：一级单管反渗透+电再生混床

(2)二级反渗透系统：一级单管反渗透+二级单管反渗透+电再生混床

(3)一级反渗透系统：一级单管反渗透+一级电再生混床+二级电再生混床

(4)二级反渗透系统：一级单管反渗透+二级单管反渗透+一级电再生混床+二级电再生混床

电再生混床3的电气单元为直流电源，运行时，设置电压300-600V，电流为10-20A，进水压力0.3-1.0Mpa。

在单管反渗透设备2的出水管与电再生混床3进水管之间安装有水压平衡器4。电再生混床3耦合单管反渗透设备2，给水泵1压力的选择根据进水水质的含盐量和单管反渗透膜组件压力等级确定，一般为5-14Mpa。在此压力下如果出水压力超过1.0Mpa，需要水压平衡器4释压。另外水压平衡器4还起到电再生混床3再生切换时的稳压作用。

含氮浓盐废水依次经过给水泵、单管反渗透、水压稳定平衡器及电再生混床，装置出水可保证化学需氧量COD≤50ppm,氨氮<1ppm。

上述含氮浓盐废水电再生混床耦合单管反渗透处理装置在垃圾渗滤液或工业废水处理系统中的应用：根据来水系统的情况及来水水质，可经过混凝沉淀、软化、过滤、加酸等进行预处理，满足进入本装置水质要求，颗粒粒径<10μm，PH 6～6.5。

如果采用二级单管反渗透，第一级反渗透产出的净水直接进入第二级反渗透系统，产生的浓缩液在膜组内循环，达到设定的回收率后排放到浓缩液储存池。

电再生混床可以采用多个混床并联运行，系统运行时，每个电再生混床依次轮流再生，再生过程中产生的浓水可全部回用至进水箱。运行周期和再生时间根据进水水质和产水水质要求而定。

控制系统由无线(WIFI/4G)PLC(可编程控制器)、远程监控机、控制柜、就地仪表等硬件及系统软件组成。原理框图如图2所示。

控制装置本地设置，设置有无线PLC箱，通过PLC的IO输入模块采集该装置各工艺点参数,该PLC通过WIFI或4G网络把信号传送至远程测控终端平台，在远方通过控制室PC(计算机)或手机终端，显示装置运行状态，且能实时进行语音报警并生成报警记录，同时通过PC(计算机)或手机终端，向PLC发出控制命令，PLC通过IO输出模块对设备进行开关、启停控制，运行或再生控制。控制系统主要主要控制方式采用程控方式，即依据工艺参数和控制要求通过PLC程序对设备进行自动启停控制，并提供必要的保护和闭锁功能。

控制系统集成度高，可采用网络智能控制方式，通过Wi-Fi网络传送控制指令来控制负载的工作与不工作以及设置参数等。

本发明中处理装置运行成本低、自控程度高、占地面积小、无酸碱废水。

在本发明中，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。术语“多个”指两个或两个以上，除非另有明确的限定。

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 (5)

1.一种含氮浓盐废水处理装置，其特征在于，包括给水泵、与所述给水泵连接的单管反渗透设备、与所述单管反渗透设备连接的水压稳定平衡器、与所述水压稳定平衡器连接的电再生混床，所述给水泵用于向所述单管反渗透设备供给含氮浓盐废水，所述电再生混床用于处理含氮淡水；所述单管反渗透设备包括与所述给水泵连接的一级单管反渗透设备和与所述一级单管反渗透设备连接的二级单管反渗透设备，所述二级单管反渗透设备与所述水压稳定平衡器连接；所述电再生混床包括与所述水压稳定平衡器连接的一级电再生混床和所述一级电再生混床连接的二级电再生混床，所述二级电再生混床处理含氮淡水；所述电再生混床的电气单元为直流电源，电压300-600V，电流为10-20A，进水压力0.3-1.0Mpa；所述电再生混床包括位于阴电极和阳电极之间的混合树脂，所述电再生混床在制水阶段，废水从所述电再生混床的上部流经所述混合树脂后到达所述电再生混床下部，所述电再生混床在电再生阶段，对所述混合树脂施加直流电，并用脱盐水对所述混合树脂进行反冲洗；还包括控制系统，所述控制系统，包括PLC控制器、与所述PLC控制器连接的用于控制所述处理装置中电动阀门的电动执行机构、与所述PLC控制器连接的用于控制所述处理装置中气动阀门的电磁阀单元、与所述PLC控制器连接的用于控制所述处理装置中的给水泵、水压稳定器的电气控制单元、与所述PLC控制器连接的用于与所述处理装置中电再生混床和单管反渗透设备上的工艺参数测点连接的压力变送器、流量变送器和分析仪表箱、与所述PLC控制器连接的用于连接所述处理装置中电再生混床的电压电流整流单元。

2.根据权利要求1所述的含氮浓盐废水处理装置，其特征在于，所述单管反渗透设备包括置于立桶式容器中的高压碟片式膜组件或者宽流道卷式反渗透膜组件。

3.根据权利要求1所述的含氮浓盐废水处理装置，其特征在于，含氮浓盐废水的电导率在经过单管反渗透设备处理后小于等于100μs/cm。

4.根据权利要求1所述的含氮浓盐废水处理装置，其特征在于，所述控制系统还包括通过无线通信网络与所述PLC控制器连接的远程测控终端平台。

5.根据权利要求4所述的含氮浓盐废水处理装置，其特征在于，所述控制系统还包括与所述远程测控终端平台连接的PC上位机或移动终端。