CN110386695A - 一种中水处理系统 - Google Patents

Abstract

本发明属于废水处理领域，具体涉及一种中水处理系统。该系统包括以下装置：排水池，自清洗过滤器，浸没式超滤装置，超滤产水箱，锰砂滤池，锰砂产水箱，保安过滤器，反渗透装置；各装置通过管道依次连接；通过设置合理地加药点，添加合适的处理药剂，能够很好地将中水处理后进行回收再利用。该系统具有过程简单，节能减耗的优势。

Description

一种中水处理系统

技术领域

本发明属于废水处理领域，具体涉及一种中水处理系统。

背景技术

随着工业的快速发展，各行各业都开始引进先进技术，水处理技术也不例外。在发展工业的同时，还面临着水污染问题，因此，积极引进水处理技术势在必行，其不仅可以有效控制水污染，还能够避免水资源严重浪费。

造纸废水在造纸企业中排放量比较大，随着纸机车速的提升、产能的提高，对成品纸的要求也越来越严格，导致排放水的外排量增加。

目前，我国造纸工业的总体水平还不高，能耗高、产品质量低、企业规模小、污染重。据不完全统计，我国县及县以上造纸企业排放废水约占我国工业废水排放量的11％，居第三位；COD排放占我国COD排放量的42％，居第一位。为了保护环境，节约资源，控制污染，迫切需要解决造纸工业同环境保护协调可持续发展的问题。现代造纸程序可分为制浆、调制、抄造、加工等主要步骤。造纸废水主要来自于其中制浆和抄纸两个生产过程。若根据生产需要有脱墨工序的话，则还有脱墨废水等。在制浆的过程中，需要分离出植物原料中的纤维来制成浆料，除渣、洗浆漂洗等过程中排出称作“黑水”的黑褐色洗涤废水，其中含有大量无机盐、色素及纤维，污染物浓度高。接下来的漂白过程中也会排出大量含酸碱物质的废水。在抄纸中浆料所经历的稀释、成型、压榨、烘干等生产过程，也会产生称作“白水”的造纸废水，含有生产过程中添加的胶料和填料，大量纤维。总之，废水主要成分是细小悬浮性纤维、造纸填料、废纸杂质和少量果胶、蜡、糖类以及造纸生产过程中添加的各类有机及无机化合物。其水质的基本特征是：化学需氧量高、悬浮物多、可生化性相对较差。通常纸产品的排水量在100～200m³/t，低者小于50m³/t，高者超过200m3/t。废水水质因排水量而异。

中水，也称再生水。它的水质介于污水和自来水之间，是造纸过程中产生的污水、废水经净化处理后达到国家标准，能在一定范围内使用的非饮用水。第一，可用于厂区景观、园林绿化、车辆冲洗、厂内建筑冲厕等；第二，可直接作为回用水，用于漂洗、除渣、洗浆等对水质要求不高的工段；第三，处理后的中水可直接通过离子交换或反渗透脱盐，减免了反

渗透工艺中多级保安过滤和超滤等繁琐工艺。之所以叫“中水”，是因为它的水质指标低于生活饮用水的水质标准，但又高于允许排放的污水的水质标准，处于二者之间。简而言之，中水回用即污水的再生利用。造纸中水回用即废水的循环回用，就是将造纸工业中各工艺过程的排出水经一定的处理或者直接回用于对水质要求较低的工艺段。

造纸行业是用水大户，面对日益紧张的水资源，中水回用正成为造纸行业开源的一条根本途径。中水回用是以废水、污水作为水源，经过适当处理后作为再生资源回用。对于淡水资源缺乏的北方地区，采用中水回用技术既能节约水源，又能使污水无害化，是防治水污染的重要途径，也是我国目前及将来长时间内重点推广的节水举措。造纸中水回用要着重解决两个问题，一是脱盐，二是脱色。针对不同的水质要求和回用部位来选择最经济适用合理的处理工艺分质回用，做到优质优用、低质低用。这是推广中水回用技术、降低回用成本的关键。

水处理过程中，造纸废水虽然经过预处理，但盐分并未去除，不能满足回用要求，需要对其进行脱盐处理。中国专利申请CN201410580324.7公开了一种高硬度高盐分废水零排放的处理方法，该方法未有详细的预处理过程和要求，膜处理装置在更大规模上的水处理过程中将遇瓶颈，对大规模造纸尾水的处理及零排放的要求不合适；中国专利申请CN201310311089.9公开了一种膜与蒸发结晶集成对高盐度废水的处理方法，该方法中只用超滤对废水进行预处理，对造纸尾水的处理不合适。

其次，中国专利申请CN105236627A公开了一种造纸尾水中水回用零排放处理方法，采用冷却塔降温、机械加速澄清池除硬、锰砂滤池、除固除锰铁、臭氧接触氧化、活性炭吸附脱色、超滤、反渗透膜系统处理、电渗析浓缩处理、蒸发结晶深度处理，虽有效地解决了造纸企业达标尾水排放对环境污染的问题，但是工艺流程较多，过程复杂，并不是一种节能减耗的技术。

发明内容

为克服以上技术问题，本发明提供了一种中水处理系统，该系统具有过程简单，节能减耗的优势，能高效地将中水处理后回收利用。

为实现以上目的，本发明提供的技术方案如下：

一种中水处理系统，包括以下装置：排水池，自清洗过滤器，浸没式超滤装置，超滤产水箱，锰砂滤池，锰砂产水箱，保安过滤器，反渗透装置；各装置通过管道依次连接；

优选地，所述反渗透装置上还并列连接有反渗透产水箱和反渗透浓水箱；其中，反渗透产水箱通过管道连接至用水点，反渗透浓水箱通过废水池再连接至芬顿系统；优选地，所述自清洗过滤器和超滤装置之间管道上设置加药点1；

优选地，在所述加药点1处添加氢氧化钠和混凝剂；优选地，所述混凝剂为三氯化铁或硫酸铝；

优选地，所述氢氧化钠的浓度为20-40％，优选为30％；所述氢氧化钠用于调节水的pH值至7-8.5；

优选地，所述混凝剂的用量为3-6ppm；优选为5ppm，用于混凝水中胶体颗粒及微小悬浮物；

优选地，所述自清洗过滤器和超滤装置之间管道上还设有pH值检测仪；

优选地，所述超滤装置和超滤产水箱之间管道上设有浊度仪；

优选地，所述超滤装置和超滤产水箱之间管道上还设有反冲洗装置A，反冲洗装置A运行过程中产生的废水为超滤反洗水进入超滤产水箱，超滤反洗水可直接经过管道排放至废水池；

优选地，所述超滤装置和超滤产水箱之间管道上还设有化学冲洗装置；

优选地，在反冲洗装置A中添加次氯酸钠，在化学冲洗装置中添加盐酸、柠檬酸；

优选地，所述盐酸的添加量为100-500ppm，优选为300ppm，次氯酸钠添加量为200-1500ppm，柠檬酸添加量为1000-3000ppm，优选为2000ppm。

优选地，所述超滤产水箱还设有旁通管直接与锰砂产水箱连通；

优选地，所述锰砂滤池与锰砂产水箱之间管道上设有反冲洗装置B，反冲洗装置B运行过程中产生的废水为锰砂反洗水进入锰砂产水箱，锰砂反洗水可直接经过管道排放至废水池；

优选地，所述锰砂产水箱与保安过滤器之间管道上设有OPR仪；

优选地，所述锰砂产水箱与保安过滤器之间管道上设有pH值检测仪；

优选地，所述锰砂产水箱与保安过滤器之间管道上设有温度变送器；

优选地，所述锰砂产水箱与保安过滤器之间管道上设有加药点2；

优选地，在所述加药点2处添加还原剂、阻垢剂、非氧化杀菌剂；所述还原剂的添加量为1-5ppm；所述阻垢剂的添加量为1-5ppm、非氧化杀菌剂的添加量为1-15ppm；

所述还原剂为亚硫酸氢钠或亚硫酸钠；

所述阻垢剂为有机磷酸酯盐和有机多元膦酸的混合物；优选地，有机磷酸酯盐和有机多元膦酸的用量比为1:1-4；优选地，所述有机磷酸酯盐为单烷基磷酸酯或双烷基磷酸酯；所述有机多元膦酸为ATMP或羟基亚乙基二磷酸。

所述非氧化杀菌剂为二溴次氮基丙烯酰胺或苯扎溴铵。

优选地，所述反渗透装置与反渗透产水箱之间管道上设有反冲洗装置C；

优选地，所述反渗透装置与反渗透产水箱之间管道上设有电导率表；

优选地，所述保安过滤器和反渗透装置之间的管道设有高压泵；

优选地，所述锰砂滤池采用多介质过滤；

优选地，所述锰砂滤池的多介质为锰砂与石英砂的混合物；

优选地，所述锰砂滤池的多介质的填料过程为：将锰砂滤池分为高度比为0.5：0.5：0.5-1的上层、中间层、下层；所述上层用锰砂填料；中间层使用粒径为0.5-1.2mm的石英砂填料；下层使用粒径为0.3-0.5mm的石英砂填料。

优选地，所述中水处理系统的具体工作过程为：

将达标排放的外排水由排水池经过自清洗过滤器过滤后送至浸没式超滤装置，浸没式超滤产水送至超滤产水箱，超滤产水箱泵送至锰砂滤池进行过滤，过滤后的水送至锰砂产水箱，锰砂产水箱将水送至保安过滤器，由保安过滤器经高压泵送至反渗透装置；反渗透装置产水送至反渗透产水箱最终泵送至用水点，浓水经过反渗透浓水箱泵送至废水池再送至芬顿系统处理；

当系统二价铁低于反渗透进水指标时，打开超滤产水箱和锰砂产水箱之间的旁通阀，将超滤产水箱产水自流至锰砂产水箱，以便降低系统能耗。

与现有技术比，本发明的技术优势在于：

(1)达标排放的外排水经过浸没式超滤、锰砂滤池、保安过滤器和反渗透装置处理后，得到用水点所需要的产水，该系统属于是对废水的精细处理过程，处理后的废水能够重新利用，是一种简单高效的废水处理回收利用系统；

(2)本发明合理地设置加药点，一方面能高效地处理中水，另一方面能很好地保护设备；本发明中加入的化学品能更好的通过中和、混凝、还原等作用将水中的污染物除去，在产水时多余的化学品或经过除杂反应产生的化学品会被反渗透膜隔离掉，同时，在反渗透冲洗时残留的化学品会反冲到废水池送至废水池再送至芬顿系统，且化学品的添加量可根据水质调整，不会对芬顿造成影响；

(3)本申请中使用的非氧化性杀菌灭藻剂不是以氧化作用杀死微生物，而是以致毒作用于微生物的特殊部位，因而，它不受水中还原物质的影响，使用过程中合理控制其用量能很好地起到杀菌作用，还不会对水质造成二次污染。

(4)本发明锰砂滤池采用多介质过滤，可以确保在冲洗和气洗过程中避免锰砂粉脱落污染后端保安过滤器的滤芯，可以有效防止过滤器堵塞问题，起到更好地过滤作用；减少了系统运行过程中出现故障的可能性。

(5)浸没式超滤反洗水采用超滤产水进行反洗，锰砂滤池反洗水采用锰砂滤池产水进行反洗，反渗透系统清洗采用反渗透产水箱进行反洗。各级反洗水均利用自身产水进行反洗，降低外排废水量，对节约水资源有着重要的意义；

(6)本方案采用多介质过滤去除二价铁离子，当铁离子低于系统要求指标时，可通过旁通阀，由超滤产水池自流至锰砂产水池，从而减少锰砂冲洗外排水量，节约系统能耗；同时还保护了设备，提高废水处理效率；

(7)本发明中超滤产水箱还设有旁通管直接与锰砂产水箱连通，当系统二价铁低于反渗透进水指标时，可以关闭锰砂滤池的进水口，开通超滤产水箱的旁通管；使系统中的水直接进入锰砂产水箱，一方面提高了工作效率，另一方面增加了锰砂滤池的使用寿命；

(8)本申请中将氢氧化钠和混凝剂一起加入，混凝剂在碱性条件下能更好的发挥作用；同时，氢氧化钠能提前中和一部分铁离子，在进入系统前经自清洗过滤器排掉。

附图说明

图1：中水过滤系统；

附图中标记的具体含义如下：1：达标外排水池；2：自清洗过滤器；3：浸没式超滤装置；4：超滤产水箱；5：锰砂滤池；6：锰砂产水箱；7：保安过滤器；8：反渗透装置；9：反渗透产水箱；10：反渗透浓水箱；11：旁通管；12：浊度仪；13：ORP仪；14：电导率表；15：pH检测仪；16：温度变送器；17：化学冲洗装置；18：反冲洗装置A；19：反冲洗装置B；20：反冲洗装置C。

现结合附图和实施例对本发明作进一步说明：

具体实施方式

如图1所述，本发明提供一种中水处理系统，包括以下装置：排水池1，自清洗过滤器2，浸没式超滤装置3，超滤产水箱4，锰砂滤池5，锰砂产水箱6，保安过滤器7，反渗透装置8；各装置通过管道依次连接；

自清洗过滤器2和超滤装置3之间管道上设置加药点1和pH值检测仪15；超滤装置和超滤产水箱之间管道上设有浊度仪12；

浸没式超滤装置3和超滤产水箱4之间管道上还设有反冲洗装置A 18和化学冲洗装置17；当系统二价铁低于反渗透进水指标时，打开超滤产水箱和锰砂产水箱之间的旁通阀，将超滤产水箱产水自流至锰砂产水箱，以便降低系统能耗。

超滤产水箱4还设有旁通管11直接与锰砂产水箱6连通；

锰砂滤池5与锰砂产水箱6之间管道上设有反冲洗装置B 19；

锰砂产水箱6与保安过滤器7之间管道上依次设有OPR仪13、pH值检测仪15、温度变送器16、加药点2；

保安过滤器7和反渗透装置8之间的管道设有高压泵；反渗透装置8出水口设置两条出水管路，一条与反渗透产水箱9，另一条与反渗透浓水箱10连接；

反渗透装置8与反渗透产水箱9之间管道上设有反冲洗装置C 20和电导率表14；反渗透产水箱9出水口连接用水点管道；

反渗透浓水箱10出水口连接废水池，废水池出口连接芬顿系统。

所述中水处理系统的具体工作过程为：

将达标排放的外排水由排水池1经过自清洗过滤器2过滤后送至浸没式超滤装置3，浸没式超滤产水送至超滤产水箱4，超滤产水箱泵送至锰砂滤池5进行过滤，过滤后的水送至锰砂产水箱6，锰砂产水箱6将水送至保安过滤器7，再由保安过滤器7经高压泵送至反渗透装置8；反渗透装置8产水送至反渗透产水箱9最终泵送至用水点，浓水经过反渗透浓水箱10泵送至废水池再送至芬顿系统处理。

实施例1

将锰砂滤池进行多介质填充，具体填料过程为：将锰砂滤池分为高度比为0.5：0.5：0.5的上层、中间层、下层；所述上层用锰砂填料；中间层使用粒径为1.0mm的石英砂填料；下层使用粒径为0.3mm的石英砂填料；

将中水通入中水处理系统，在加药点1处添加浓度为30％的氢氧化钠将水质调节pH值至7；再添加5ppm的三氯化铁作混凝剂；在加药点2处添加3ppm的亚硫酸氢钠、1ppm的单烷基磷酸酯和2ppm ATMP、10ppm的二溴次氮基丙烯酰胺；

系统运行过程中，检测超滤产水箱出水口的二价铁含量，并同时保安过滤器检测进出口压差；超滤产水箱出口水含量低于0.2mg/L时，关闭锰砂滤池的进水口，开通超滤产水箱的旁通管；

中水处理系统运行24h后，开启反冲洗装置A，添加800ppm次氯酸钠，将反冲洗装置的清洗泵以10L/h的流量运行45天，关闭反冲洗装置开启化学清洗装置，添加300ppm的盐酸和2000ppm的柠檬酸，浸泡6h，并且每2小时曝气10分钟，总曝气时间为30分钟，化学清洗装置的清洗泵以10L/h的流量运行30min；

实施例2

将锰砂滤池进行多介质填充，具体填料过程为：将锰砂滤池分为高度比为0.5：0.5：0.5的上层、中间层、下层；所述上层用锰砂填料；中间层使用粒径为1.2mm的石英砂填料；下层使用粒径为0.3mm的石英砂填料；

将中水通入中水处理系统，在加药点1处添加浓度为40％的氢氧化钠将水质调节pH值至8.0；再添加6ppm的三氯化铁作混凝剂；

在加药点2处添加1ppm的亚硫酸钠、0.5ppm的双烷基磷酸酯和0.5ppm ATMP、15ppm的二溴次氮基丙烯酰胺；

系统运行过程中，检测超滤产水箱出水口的二价铁含量，并同时保安过滤器检测进出口压差；超滤产水箱出口水含量低于0.2mg/L时，关闭锰砂滤池的进水口，开通超滤产水箱的旁通管；

中水处理系统运行24h后，开启反冲洗装置，添加次氯酸钠1500ppm，将反冲洗装置的清洗泵以6L/h的流量运行45天，关闭反冲洗装置开启化学清洗装置，添加300ppm的盐酸和2000ppm的柠檬酸，浸泡6h，并且每2小时曝气10分钟，总曝气时间为30分钟，化学清洗装置的清洗泵以16L/h的流量运行30min。

实施例3

将锰砂滤池进行多介质填充，具体填料过程为：将锰砂滤池分为高度比为0.5：0.5：1的上层、中间层、下层；所述上层用锰砂填料；中间层使用粒径为0.5mm的石英砂填料；下层使用粒径为0.5mm的石英砂填料；

将中水通入中水处理系统，在加药点1处添加浓度为20％的氢氧化钠将水质调节pH值至8.5；再添加3ppm的硫酸铝作混凝剂；

在加药点2处添加5ppm的亚硫酸氢钠、1ppm单烷基磷酸酯和4ppm的羟基亚乙基二磷酸、1ppm的苯扎溴铵；

系统运行过程中，检测超滤产水箱出水口的二价铁含量，并同时保安过滤器检测进出口压差；超滤产水箱出口水含量低于0.2mg/L时，关闭锰砂滤池的进水口，开通超滤产水箱的旁通管；

中水处理系统运行24h后，开启反冲洗装置，添加次氯酸钠200ppm，将反冲洗装置的清洗泵以10L/h的流量运行45天，关闭反冲洗装置开启化学清洗装置，添加300ppm的盐酸和2000ppm的柠檬酸，浸泡6h，并且每2小时曝气10分钟，总曝气时间为30分钟，化学清洗装置的清洗泵以20L/h的流量运行30min。

对比例1

与实施例1相比，差别在于：锰砂滤池仅采用锰砂填充；其余操作过程相同，并在系统运行过程中，检测保安过滤器检测进出口压差。

对比例2

与实施例1相比，加药点1处不添加氢氧化钠，水质pH值为6.1。

对比例3

与实施例1相比，采用单一阻垢剂；

本实施例1与对比例的区别在于：在加药点2处添加3ppm的亚硫酸氢钠、3ppm的单烷基磷酸酯、10ppm的二溴次氮基丙烯酰胺。

效果试验

1.系统运行情况

通过实施例1-3及对比例1-3运行过程中对保安过滤器的进出口压差检测，得系统运行情况见表1：

表1 系统运行情况表

由此可知，对锰砂滤池进行改造后，系统的运行情况更加稳定，水处理更加高效。而使用均质锰砂滤池的系统运行时，保安过滤器初期运行时，进出口压差比较稳定基本在20kpa左右，两天后开始有轻微上升，第四天会达到50kpa以上，第五天到80-120kpa，从而导致反渗透系统供水量不足，必须进行更换方可正常使用；第六天压差会大于150kpa，连锁设置压差大于150kpa，系统开启自我保护停止运行。

2.水处理效果

采用实施例1-3及对比例1-3记载的方法对处理水前后水质进行测试，测试方法及测试结果见下表2所示：

Claims (10)

1.一种中水处理系统，包括以下装置：排水池，自清洗过滤器，浸没式超滤装置，超滤产水箱，锰砂滤池，锰砂产水箱，保安过滤器，反渗透装置；各装置通过管道依次连接；所述超滤产水箱还设有旁通管与锰砂产水箱连通；所述反渗透装置上还并列连接有反渗透产水箱和反渗透浓水箱；其中，反渗透产水箱通过管道连接至用水点，反渗透浓水箱通过废水池再连接至芬顿系统；

所述自清洗过滤器和超滤装置之间管道上设置加药点1；所述锰砂产水箱与保安过滤器之间管道上设有加药点2。

2.如权利要求1所述的中水处理系统，其特征在于，在所述加药点1处添加氢氧化钠和混凝剂；所述氢氧化钠的浓度为20-40％；所述氢氧化钠用于调节水的pH值，所述pH值为7-8.5；混凝剂的用量为3-6ppm。

3.如权利要求1所述的中水处理系统，其特征在于，在所述加药点2处添加还原剂、阻垢剂、非氧化杀菌剂；所述还原剂的添加量为1-5ppm所述阻垢剂的添加量为1-5ppm、非氧化杀菌剂的添加量为1-15ppm。

4.如权利要求3所述的中水处理系统，其特征在于，所述还原剂为亚硫酸氢钠或亚硫酸钠；所述阻垢剂为有机磷酸酯盐和有机多元膦酸的混合物；所述非氧化杀菌剂为二溴次氮基丙烯酰胺或苯扎溴铵。

5.如权利要求1所述的中水处理系统，其特征在于，所述超滤装置和超滤产水箱之间管道上设有化学冲洗装置。

6.如权利要求5所述的中水处理系统，其特征在于，在所述自清洗装置中添加次氯酸钠，在所述化学冲洗装置中添加盐酸、柠檬酸；所述次氯酸钠添加量为200-1500ppm，盐酸的添加量为100-500ppm，柠檬酸添加量为1000-3000ppm。

7.如权利要求1-6任一所述中水处理系统，其特征在于，所述自清洗过滤器和超滤装置之间管道上还设有pH值检测仪；

所述超滤装置和超滤产水箱之间管道上设有浊度仪；

所述超滤装置和超滤产水箱之间管道上还设有反冲洗装置A，反冲洗装置A运行过程中产生的废水为超滤反洗水进入超滤产水箱，超滤反洗水可直接经过管道排放至废水池；

所述锰砂滤池与锰砂产水箱之间管道上设有反冲洗装置B，反冲洗装置B运行过程中产生的废水为锰砂反洗水进入锰砂产水箱，锰砂反洗水可直接经过管道排放至废水池；

所述锰砂产水箱与保安过滤器之间管道上设有OPR仪；

所述锰砂产水箱与保安过滤器之间管道上设有pH值检测仪和温度变送器；

所述保安过滤器和反渗透装置之间的管道设有高压泵；

所述反渗透装置与反渗透产水箱之间管道上设有反冲洗装置C；

所述反渗透装置与反渗透产水箱之间管道上设有电导率表。

8.如权利要求7所述的中水处理系统，其特征在于，所述锰砂滤池采用多介质过滤。

9.如权利要求8所述的中水处理系统，其特征在于，所述锰砂滤池的多介质为锰砂与石英砂的混合物；

其中，所述锰砂滤池的多介质的填料过程为：将锰砂滤池分为高度比为0.5：0.5：0.5-1的上层、中间层、下层；所述上层用锰砂填料；中间层使用粒径为0.5-1.2mm的石英砂填料；下层使用粒径为0.3-0.5mm的石英砂填料。

10.如权利要求9所述的中水处理系统，其特征在于，所述中水处理系统的具体工作过程为：

将达标排放的外排水由排水池经过自清洗过滤器过滤后送至浸没式超滤装置，浸没式超滤产水送至超滤产水箱，超滤产水箱泵送至锰砂滤池进行过滤，过滤后的水送至锰砂产水箱，锰砂产水箱将水送至保安过滤器，由保安过滤器经高压泵送至反渗透装置；反渗透装置产水送至反渗透产水箱最终泵送至用水点，浓水经过反渗透浓水箱泵送至废水池再送至芬顿系统处理；

当系统二价铁低于反渗透进水指标时，打开超滤产水箱和锰砂产水箱之间的旁通阀，将超滤产水箱产水自流至锰砂产水箱。