CN110590040A - 一种废水处理方法和废水处理系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及废水处理装置技术领域，更具体地说，它涉及一种废水处理方法和废水处理系统。本方案的废水先进过调节池调酸碱度，然后通过混凝沉淀池进行双碱法除硬，然后进行纳滤。纳滤后产物分两支，产水去反渗透纳米膜进一步浓缩，反渗透纳米膜后产水在进行蒸发结晶产出NaCl工业级纯盐；浓水返回混凝沉淀池或者调节池，浓水中含有的SO4 2‑离子返回源头再利用。另一方面，之前产物之一的硫酸钠的变成氯化钠，进一步帮助提高氯化钠产量，减少硫酸钠的形成，减少或完全不产生滞销产物硫酸钠。

Description

一种废水处理方法和废水处理系统
技术领域
本发明涉及废水处理装置技术领域，更具体地说，它涉及一种废水处理方法和废水处理系统。
背景技术
高盐废水零排放技术是环境保护的必然要求，特别是部分产业部门的高盐废水排放已经严重制约了当前企业的发展情况，是当前和今后一段时间国内外关注度极高的问题之一。在传统的高盐废水处理技术基础上充分吸收国内外先进技术，主要工艺包括：药剂软化、弱酸树脂离子交换软化、反渗透浓缩、正渗透及蒸发结晶。在前期，目前主要采用钠钙双碱对废水进行除硬处理比较普遍。
现有中国专利CN108675466A公开了一种预防煤化工循环水回用中膜污染的预处理方法，主要针对煤化工循环水循环中产生的排污水以及浓盐水。该方法包括水体软化和废水脱硅，其中，水体软化采用双碱法脱除煤化工循环水排污水的钙离子和镁离子，试剂是碳酸钠和氢氧化钠；废水脱硅采用结晶氯化铝絮凝沉淀去除水体中的硅；经过水体软化和废水脱硅处理后的水样中钙离子浓度为29～45mg/L，镁离子浓度为4～10mg/L，二氧化硅浓度为6～9mg/L。对结垢离子的去除率达90％以上，效率高、操作简单，解决了煤化工循环水回用中的钙、镁以及硅离子所引起的膜结垢问题，较大程度地提升膜的寿命，提高污水处理效率。
但在现在的诸多实践中发现，常规的双碱法软化存在如下缺点：常规的双碱法除硬或软化理论上可以经济的运行，但在实际市场需求中，其产物硫酸钠现在市场需求量少，出现滞销现象，而厂家的厂内区域有限，无法允许长期堆放，反而需要废水处理厂家每隔一段时间需要花费用请处理车辆将产品硫酸钠拖走。针对现有的双碱法除硬存在的问题，在不大拆大改的前提下，需要提供一种可以对双碱法处理后的带有硫酸根离子的硫酸钠进一步处理的废水处理方法。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种废水处理方法，具有对双碱法处理后的带有硫酸根离子的硫酸钠进一步处理，加强软化废水的效果。
为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：
一种废水处理方法，其步骤如下：
步骤一，将废水通入调节池，并根据测定的废水pH情况投入石灰石或硫酸，调节废水的酸碱值至8～12；
步骤二，将步骤一处理过的水通入混凝沉淀池，并投入氢氧化钙和碳酸钠对废水进行除硬处理，该过程中废水中物质与氢氧化钙和碳酸钠的反应如下：
CaSO4+Na2CO3 = CaCO3↓+ Na2 SO4
CaCl2+ Na2CO3 = CaCO3↓+ NaCl
MgSO4+ Na2CO3 = MgCO3↓+2 NaCl
MgCO3 +Ca(OH)2= CaCO3↓+ Mg(OH)2↓
Ca(OH)2 + Ca(HCO3)2= 2CaCO3↓+2H2O
Mg(HCO3)2 + 2Ca(OH)2= 2CaCO3↓+ Mg(OH)2↓+2H2O
形成的碳酸钙和氢氧化镁均为难溶物从废水中沉淀析出，获得除硬后的废水，除硬后废水的硬度范围控制在100mg/L～120mg/L；
步骤三，将步骤二除硬后的废水通过纳滤膜渗透分离，渗透分离后获得浓水和产水；
步骤四，获得的产水通过反渗透膜进一步浓缩，获得浓缩液，将浓缩液蒸发结晶获得NaCl工业级纯盐；同时浓水返回步骤一或步骤二进行再处理，浓水中含有SO4 2-离子，对步骤一或步骤二的废水进行除硬处理。
通过采用上述技术方案，本方案的废水先进过调节池调酸碱度，然后通过混凝沉淀池进行双碱法除硬，然后进行纳滤。纳滤后产物分两支，产水去反渗透纳米膜进一步浓缩，反渗透纳米膜后产水在进行蒸发结晶产出NaCl工业级纯盐；浓水返回混凝沉淀池或者调节池，浓水中含有的SO4 2-离子返回源头再利用，另一方面，之前产物之一的硫酸钠的也可以变成氯化钠，进一步帮助提高氯化钠产量，减少硫酸钠的形成，减少或完全不产生滞销产物硫酸钠。
进一步的，所述步骤四：浓水返回步骤一或步骤二后，调节调节池或混凝沉淀池内废水的酸碱度，调节酸碱值至11～12；在调节池或混凝沉淀池中投入氯化铝，浓水中含有SO4 2-，SO4 2-与石灰石、氯化铝反应形成硫酸根的复合沉淀物，硫酸根的复合沉淀物将浓水中SO4 2-离子去除，且反应产品含有氯化钠，对步骤一或步骤二的废水进行除硬处理。
通过采用上述技术方案，硫酸根返回源头去除硬，同时双碱法新加入的Na+离子也变成了氯化钠，提高氯化钠产量。硫酸根离子可以与钙离子和铝离子形成不溶性沉淀钙矾石，得以软化废水。将调节酸碱值至11～12，此情况下，沉淀效果最好。
进一步的，所述氯化铝投加量为15mg/L～25mg/L。
通过采用上述技术方案，这样的情况下，沉淀率是最好的。
进一步的，所述步骤二中，氢氧化钙投药量为500mg/L～800 mg/L, 碳酸钠投药量为600mg/L～900 mg/L，所述氢氧化钙和碳酸钠的投药量比值控制在1：1-1：1.2之间。
通过采用上述技术方案，这样的配比下，硬度一般可从1380 mg/L降到115mg/L左右，硬度去除率为95.42%。
进一步的，所述步骤三中，纳滤膜为复合膜、聚酰胺类纳滤膜、芳香杂环聚合物类纳滤膜或黄化聚砜纳滤膜的一种。
通过采用上述技术方案，纳滤膜选择以上三种均可。
一种废水处理系统，依次包括连通的废水收集池、调节池、混凝沉淀池、纳滤膜分离设备、膜浓缩设备以及三效蒸发器，所述纳滤膜分离设备上设有两支分管分别连接至调节池和混凝沉淀池，两只所述分管上设有单向阀。
通过采用上述技术方案，构成了一套与废水处理方法相对应的处理系统，可实现硫酸根离子再利用的效果。
进一步的，所述纳滤膜分离设备包括分离筒和纳滤膜，所述纳米膜安装在分离筒中心，所述分离筒外侧设置有移动式的加热装置。
通过采用上述技术方案，通过在分离筒外部增加加热装置，可以使得在冬天情况下，产水量保持相对恒定。
进一步的，所述加热装置包括底座、水平移动组件、两个活动支架和两组加热板组件，两个所述活动支架通过水平移动组件与底座连接，且两个活动支架垂直于底座设置，所述加热板组件安装在活动支架朝向分离筒的一侧，每组加热板组件整体为半圆形，两组加热板组件包围分离筒设置，所述底座内部中空，底座内部设有加热板组件的电源线和控制器，底座外部设有开关按钮。
通过采用上述技术方案，提供了一种和分离筒之间的距离可以调整的加热装置，以实现对分离筒加热距离的调整。
进一步的，所述水平移动组件包括两个底座固定块、双头螺纹丝杆、两个滑动块和一个安装在底座外壁面上驱动件，两个所述底座固定块分别固定在底座下表面的两端，底座固定块上设有安装孔，双头螺纹丝杆的两端分别穿设在底座固定块上，两个滑动块分别位于双头螺纹丝杆的两个螺纹段上，所述双头螺纹丝杆的一端与驱动件的输出轴固定连接；所述底座位于双头螺纹丝杆上方设有限位槽，所述活动支架一端与滑动块固定连接，另一端伸出限位槽，活动支架伸出限位槽的一端上安装加热板组件。
通过采用上述技术方案，水平移动组件可以带动加热板组件进行水平方向的相对运动，进而实现加热板组件与分离筒之间距离的相对调整。
进一步的，述加热板组件包括加热板、铁块、弹簧、电磁铁、电磁铁调节开关和半圆形抱箍；所述半圆形抱箍与活动支架固定连接，所述半圆形远离活动支架的一面设有若干凹槽，凹槽内设有弹簧，弹簧一端与凹槽槽底固定连接，另一端与加热板固定连接；所述加热板与控制器电连接；所述半圆形抱箍中间设有电磁铁，所述加热板朝向半圆形抱箍的一端设有铁板，所述电磁铁和所述铁板相互靠近或远离，所述电磁铁与所述电磁铁调节开关电连接，所述电磁铁调节开关位于所述底座内部。
通过采用上述技术方案，加热板为分离筒提供恒定的热量，以避免在冬天温度降低的情况下分离筒的产水量下降，减少温度对纳滤分离设备产水的影响。
综上所述，本发明具有以下有益效果：
1.通过将硫酸根离子返回源头的设置，能够起到减少非必要产物、帮助企业降低成本，提高废水去硬效果，并提高钠盐的产量的作用；
2.通过加热装置的设置，能够起到减少温度对纳滤膜的影响，提高产水的产量的效果。
附图说明
图1是实施例中整体系统示意图；
图2是实施例中分离筒与加热装置整体结构示意图；
图3是实施例中加热筒内部结构示意图；
图4是实施例中加热组件部分组件示意图。
图中，1、废水收集池；2、调节池；3、混凝沉淀池；4、纳滤膜分离设备；41、分离筒；42、纳滤膜；5、膜浓缩设备；6、三效蒸发器；7、加热装置；71、底座；72、水平移动组件；721、固定块；722、双头螺纹丝杆；723、滑动块；724、驱动件；73、活动支架；74、加热板组件；741、加热板；742、铁块；743、弹簧；744、电磁铁；745、电磁铁调节开关；756、半圆形抱箍；75、固定支架；76、开关按钮；77、滚轮； 8、支撑架。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步详细说明。
实施例1：
一种废水处理方法,其步骤如下：
步骤一，将废水通入调节池，并根据测定的废水pH情况投入石灰石或硫酸，调节废水的酸碱值至8～12；
步骤二，将步骤一处理过的水通入混凝沉淀池，并投入氢氧化钙和碳酸钠对废水进行除硬处理，该过程中废水中物质与氢氧化钙和碳酸钠的反应如下：
CaSO4+Na2CO3 = CaCO3↓+ Na2 SO4
CaCl2+ Na2CO3 = CaCO3↓+ NaCl
MgSO4+ Na2CO3 = MgCO3↓+2 NaCl
MgCO3 +Ca(OH)2= CaCO3↓+ Mg(OH)2↓
Ca(OH)2 + Ca(HCO3)2= 2CaCO3↓+2H2O
Mg(HCO3)2 + 2Ca(OH)2= 2CaCO3↓+ Mg(OH)2↓+2H2O
形成的碳酸钙和氢氧化镁均为难溶物从废水中沉淀析出，获得除硬后的废水，除硬后废水的硬度范围在100mg/L～120mg/L；
氢氧化钙投药量为500mg/L～800 mg/L, 碳酸钠投药量为600mg/L～900 mg/L，所述氢氧化钙和碳酸钠的投药量比值控制在1：1-1：1.2之间。
步骤三，将步骤二除硬后的废水通过纳滤膜渗透分离，渗透分离后获得浓水和产水；纳滤膜可以优选为复合膜、聚酰胺类纳滤膜、芳香杂环聚合物类纳滤膜或黄化聚砜纳滤膜的一种。
步骤四，获得的产水通过反渗透膜进一步浓缩，获得浓缩液，将浓缩液蒸发结晶获得NaCl工业级纯盐；同时浓水返回步骤一或步骤二进行再处理，浓水中含有SO42-离子，对步骤一或步骤二的废水进行除硬处理。
浓水返回步骤一或步骤二后，调节调节池或混凝沉淀池内废水的酸碱度，调节酸碱值至11～12；在调节池或混凝沉淀池中投入氯化铝，浓水中含有SO4 2-，SO4 2-与石灰石、氯化铝反应形成硫酸根的复合沉淀物，硫酸根的复合沉淀物将浓水中SO4 2-离子去除，且反应产品含有氯化钠，对步骤一或步骤二的废水进行除硬处理。其中，氯化铝投加量为15mg/L～25mg/L。
实施例2：
如图1所示，一种废水处理系统，依次包括连通的废水收集池1、调节池2、混凝沉淀池3、纳滤膜分离设备4、膜浓缩设备5以及三效蒸发器6。本实施例采用的废水收集池1、调节池2、混凝沉淀池3为废水处理领域常用的废水收集池1、调节池2、混凝沉淀池3、膜浓缩设备5和三效蒸发器6。纳滤膜分离设备4可以选用上海格翎所采用的纳滤膜分离设备4。纳滤膜分离设备4上设有两个分管分别连接至调节池2和混凝沉淀池3，两只分管上设有单向阀，以方便进行分别控制。
如图2、3所示，本实施例纳滤膜分离设备4包括分离筒41和纳滤膜42，纳米膜安装在分离筒41中心，分离筒41外侧设置有移动式的加热装置7。加热装置7旁有用于支撑分离筒41的支撑架8。
如图2所示，加热装置7包括底座71、水平移动组件72、两个活动支架73和两组加热板组件74。两个活动支架73通过水平移动组件72与底座71连接，且两个活动支架73垂直于底座71设置，两个活动支架73可相对靠近或远离。加热板组件74安装在活动支架73朝向分离筒41的一侧。每组加热板组件74整体为半圆形，两组加热板组件74包围分离筒41设置，对分离筒41周围进行加热。底座71内部中空，底座71内部设有加热板组件74的电源线和控制器，底座71外部设有开关按钮76。底座71下方四角设有带有止停结构的滚轮77，滚轮77可以方便加热装置7在不使用时的移出。
如图2所示，水平移动组件72包括两个底座71固定块721、双头螺纹丝杆722、两个滑动块723和一个安装在底座71外壁面上驱动件724。两个底座71固定块721分别固定在底座71下表面的两端，底座71固定块721上设有安装孔，双头螺纹丝杆722的两端分别穿设在底座71固定块721上。两个滑动块723分别位于双头螺纹丝杆722的两个螺纹段上，双头螺纹丝杆722的其中一端与驱动件724的输出轴固定连接，驱动件724带动双头螺纹丝杆722运动，从而带动两个滑动块723的相对靠近或远离。底座71位于双头螺纹丝杆722上方设有限位槽，活动支架73一端与滑动块723固定连接，另一端伸出限位槽，活动支架73伸出限位槽的一端上安装加热板组件74。为让活动支架73的保持相对稳定的运动，底座71上表面位于两个活动支架73的外侧位置还分别设有与活动支架73平行的固定支架75，固定支架75上设有水平设置的伸缩杆组件，伸缩杆组件远离固定支架75的一端与活动支架73固定连接，以对活动支架73进行支撑。
如图2、4所示，本实施例的加热板组件74包括加热板741、铁块742、弹簧743、电磁铁744、电磁铁调节开关745和半圆形抱箍756。半圆形抱箍756与活动支架73固定连接。半圆形抱箍756的一端设有插槽，另一端设有插柱，这样两边的半圆形抱箍756可以更稳固的连接起来。半圆形远离活动支架73的一面设有若干凹槽，凹槽内设有弹簧743，弹簧743一端与凹槽槽底固定连接，另一端与加热板741固定连接，弹簧743对加热板741起到连接以及弹性支撑的作用。加热板741与控制器电连接，优选的控制器可连接外部的电脑控制端，以实现远程控制加热板741的加热。半圆形抱箍756中间设有电磁铁744，加热板741朝向半圆形抱箍756的一端设有铁板，电磁铁744与电磁铁调节开关745电连接，在电磁铁744通电和不通电的情况下，电磁铁744可和铁板相互靠近或远离，进而带动加热板741和半圆形抱箍756相互靠近或远离。本实施例的电磁铁调节开关745可设置于位于底座71外部。
具体实施过程：
废水先进过调节池2调酸碱度，然后通过混凝沉淀池3进行双碱法除硬，然后进行纳滤。纳滤后产物分两支，产水去反渗透纳米膜进一步浓缩，反渗透纳米膜后产水在进行蒸发结晶产出NaCl工业级纯盐；浓水返回混凝沉淀池3或者调节池2，浓水中含有的SO42-离子返回源头再利用，另一方面，之前产物之一的硫酸钠的也可以变成氯化钠，进一步帮助提高氯化钠产量，减少硫酸钠的形成，减少或完全不产生滞销产物硫酸钠。
当冬天气温较低时，可以将加热装置7移动到分离筒41周围，首先将分离筒41两端的加热板组件74通过水平移动组件72调整到合适位置，主要为靠近分离筒41设置。当需要微调加热板组件74与分离筒41之间的距离时，可以控制电磁铁744的通电量，进而控制电磁铁744的吸力，让加热板741靠近或远离，同时这样为距离调整也可以进行微小的温度控制，避免分离筒41表面过烫。调整好距离后，启动加热板741，进行加热。
当冬天温度变低的时候，水的粘度增加，水的扩散性减弱，产水量也会随着温度的下降而减低，一般产水量可减小3%-4%。而本实施例在冬天，在同一压力下，相对于其它废水处理系统，可保持产水量的稳定。
本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (10)

1.一种废水处理方法,其特征在于，其步骤如下：
步骤一，将废水通入调节池，并根据测定的废水pH情况投入石灰石或硫酸，调节废水的酸碱值至8～12；
步骤二，将步骤一处理过的水通入混凝沉淀池，并投入氢氧化钙和碳酸钠对废水进行除硬处理，该过程中废水中物质与氢氧化钙和碳酸钠的反应如下：
CaSO4+Na2CO3 = CaCO3↓+ Na2 SO4
CaCl2+ Na2CO3 = CaCO3↓+ NaCl
MgSO4+ Na2CO3 = MgCO3↓+2 NaCl
MgCO3 +Ca(OH)2= CaCO3↓+ Mg(OH)2↓
Ca(OH)2 + Ca(HCO3)2= 2CaCO3↓+2H2O
Mg(HCO3)2 + 2Ca(OH)2=2CaCO3↓+ Mg(OH)2↓+2H2O
形成的碳酸钙和氢氧化镁均为难溶物从废水中沉淀析出，获得除硬后的废水，除硬后废水的硬度范围在100mg/L～120mg/L；
步骤三，将步骤二除硬后的废水通过纳滤膜渗透分离，渗透分离后获得浓水和产水；
步骤四，获得的产水通过反渗透膜进一步浓缩，获得浓缩液，将浓缩液蒸发结晶获得NaCl工业级纯盐；同时浓水返回步骤一或步骤二进行再处理，浓水中含有SO4 2-离子，对步骤一或步骤二的废水进行除硬处理。
2.根据权利要求1所述的一种废水处理方法,其特征在于：所述步骤四：浓水返回步骤一或步骤二后，调节调节池或混凝沉淀池内废水的酸碱度，调节酸碱值至11～12；在调节池或混凝沉淀池中投入氯化铝，浓水中含有SO4 2-，SO4 2-与石灰石、氯化铝反应形成硫酸根的复合沉淀物，硫酸根的复合沉淀物将浓水中SO4 2-离子去除，且反应产品含有氯化钠，对步骤一或步骤二的废水进行除硬处理。
3.根据权利要求1所述的一种废水处理方法，其特征在于：所述氯化铝投加量为15mg/L～25mg/L。
4.根据权利要求1所述的一种废水处理方法,其特征在于，所述步骤二中，氢氧化钙投药量为500mg/L～800 mg/L, 碳酸钠投药量为600mg/L～900 mg/L，所述氢氧化钙和碳酸钠的投药量比值控制在1：1-1：1.2之间。
5.根据权利要求1所述的一种废水处理方法，其特征在于：所述步骤三中，纳滤膜为复合膜、聚酰胺类纳滤膜、芳香杂环聚合物类纳滤膜或黄化聚砜纳滤膜的一种。
6.一种权利要求1-5任一项所述废水处理方法专用的废水处理系统，其特征在于：依次包括连通的废水收集池（1）、调节池（2）、混凝沉淀池（3）、纳滤膜分离设备（4）、膜浓缩设备（5）以及三效蒸发器（6），所述纳滤膜分离设备（4）上设有两支分管分别连接至调节池（2）和混凝沉淀池（3），两只所述分管上设有单向阀。
7.根据权利要求6所述的废水处理系统，其特征在于：所述纳滤膜分离设备（4）包括分离筒（41）和纳滤膜（42），所述纳米膜安装在分离筒（41）中心，所述分离筒（41）外侧设置有移动式的加热装置（7）。
8.根据权利要求7所述的废水处理系统，其特征在于：所述加热装置（7）包括底座（71）、水平移动组件（72）、两个活动支架（73）和两组加热板组件（74），两个所述活动支架（73）通过水平移动组件（72）与底座（71）连接，且两个活动支架（73）垂直于底座（71）设置，所述加热板组件（74）安装在活动支架（73）朝向分离筒（41）的一侧，每组加热板组件（74）整体为半圆形，两组加热板组件（74）包围分离筒（41）设置，所述底座（71）内部中空，底座（71）内部设有加热板组件（74）的电源线和控制器，底座（71）外部设有开关按钮（76）。
9.根据权利要求8所述的一种废水处理系统，其特征在于：所述水平移动组件（72）包括两个底座（71）固定块（721）、双头螺纹丝杆（722）、两个滑动块（723）和一个安装在底座（71）外壁面上驱动件（724），两个所述底座（71）固定块（721）分别固定在底座（71）下表面的两端，底座（71）固定块（721）上设有安装孔，双头螺纹丝杆（722）的两端分别穿设在底座（71）固定块（721）上，两个滑动块（723）分别位于双头螺纹丝杆（722）的两个螺纹段上，所述双头螺纹丝杆（722）的一端与驱动件（724）的输出轴固定连接；所述底座（71）位于双头螺纹丝杆（722）上方设有限位槽，所述活动支架（73）一端与滑动块（723）固定连接，另一端伸出限位槽，活动支架（73）伸出限位槽的一端上安装加热板组件（74）。
10.根据权利要求9所述的一种废水处理系统，其特征在于：所述加热板组件（74）包括加热板（741）、铁块（742）、弹簧（743）、电磁铁（744）、电磁铁调节开关（745）和半圆形抱箍（756）；所述半圆形抱箍（756）与活动支架（73）固定连接，所述半圆形远离活动支架（73）的一面设有若干凹槽，凹槽内设有弹簧（743），弹簧（743）一端与凹槽槽底固定连接，另一端与加热板（741）固定连接；所述加热板（741）与控制器电连接；所述半圆形抱箍（756）中间设有电磁铁（744），所述加热板（741）朝向半圆形抱箍（756）的一端设有铁板，所述电磁铁（744）和所述铁板相互靠近或远离，所述电磁铁（744）与所述电磁铁调节开关（745）电连接，所述电磁铁调节开关（745）位于所述底座（71）外部。
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