CN111704310A - 一种不锈钢综合废水零排放系统及工艺方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种不锈钢综合废水零排放系统及工艺方法，属于不锈钢废水控制领域，将不锈钢综合废水泵入调节池，调匀水质和水量；(2)出水至混凝/絮凝池；(3)再进入物化沉淀池，将重金属离子沉淀分离；上清液进入生化处理单元；(4)通过缺氧+好氧+MBR的组合工艺进一步降解SS、COD、氮磷和可生化污染物；(5)出水经多级过滤器去除杂质；(6)送至反渗透系统浓缩，产水回用；(7)浓水在MVR蒸发系统作用下结晶化处理，蒸汽冷凝回用，浓盐委外处理。本发明解决了不锈钢综合废水处理工艺中重金属离子不回收，处理效率低等问题，不仅去除了污染物指标，还提高废水回用率，减少新鲜水使用量，在达到废水零排放目的的同时使得企业效益最大化。
Description
技术领域
本发明属于不锈钢废水控制领域，特指一种不锈钢综合废水零排放系统及工艺方法。
背景技术
不锈钢生产加工过程中需要用酸洗除去表面的氧化膜或者需要冷却处理，提高不锈钢的性能。这些工艺将会产生大量的不锈钢废水。目前，现有的废水处理技术大多是采用中和法对不锈钢废水进行处理，达到排放标准后进行排放。
不锈钢综合废水的特点是：(1)高酸度，pH为1左右；(2)高毒性，有Cr6+、Ni2+等重金属离子和F-、NO3 -等阴离子；(3)产生量大：1-3m3/t；(4)处理难度大：成分复杂，药剂消耗量大。若将其排放到水环境中，会对周边的建筑物、土壤、水体及水体中的生物造成严重的破坏，且会严重影响到人体健康。
近年来，随着环保政策的陆续出台和废水处理要求的提高，废水“零排放”逐渐成为水处理行业的一个新趋势。废水零排放是指利用多种组合处理工艺，将经过重复使用的工业废水处理后全部回收再利用(回收率90％以上)，水中的盐类和污染物经过浓缩结晶以固体形式排出厂送垃圾处理厂填埋或将其回收作为有用的化工原料。
目前已有的专利及文献资料显示，还没有针对不锈钢综合废水零排放技术方面的报道，现有的不锈钢废水处理技术还存在一些问题：
例如，专利CN104030502A钢铁酸洗废水资源化与零排放工艺，通过氧化中和絮凝，再通过膜组件回收淡水。此工艺芬顿反应污泥量大，反应效果难控制，另一方面，H2O2利用率不高，使得处理成本很高。
例如，专利CN 105601015 B一种钢材酸洗废水的零排放处理方法，通过过滤、氧化、加热、过滤、结晶的循环工艺将酸洗废水处理回用，并得到七水硫酸亚铁晶体，实现废水零排放。此工艺通过铁将Fe3+转化成Fe2+，一方面需要消耗大量的铁，造成浪费；同时，此工艺并不能去除废水中的其他重金属离子，处理污染物单一。
因此，目前亟待解决的问题是如何提供高效的不锈钢综合废水零排放处理工艺及系统，使不锈钢综合废水达到“零排放”的目标。
发明内容
本发明的目的在于提供一种不锈钢综合废水的零排放处理系统及工艺方法，通过设计反渗透系统和MVR蒸发系统以实现不锈钢综合废水处理后回收再利用，使不锈钢综合废水达到“零排放”的目标。
一种不锈钢综合废水零排放系统，包括通过管道依次相通的预处理系统和反渗透系统；所述预处理系统包括依次设置的调节池、混凝/絮凝池、物化沉淀池、缺氧池、第一好氧池、MBR池、石英砂过滤器、活性炭过滤器和树脂软化器；所述反渗透系统包括依次设置的一级反渗透膜装置和二级反渗透膜装置。
进一步的，还包括MVR蒸发系统，所述MVR蒸发系统包括依次设置的加热器、分离器和压缩机，其中，压缩机与加热器相通。
进一步的，所述混凝/絮凝池上设置有混凝/絮凝加药装置，且氢氧化钙加药装置设置均分别设置在混凝/絮凝池和物化沉淀池上。
进一步的，所述物化沉淀池还连接有重金属过滤器。
进一步的，所述反渗透系统上均连接有回用水箱；一级反渗透膜装置和二级反渗透膜装置结构相同。
进一步的，所述加热器还通过管道连接有冷凝器。
一种不锈钢综合废水零排放系统的工艺方法，包括如下步骤：
步骤一：将不锈钢废水通过泵输送至调节池，将水质和水量调节均匀；
步骤二：然后泵提至混凝/絮凝池，可将SS、COD、总磷污染物去除；
步骤三：进入物化沉淀池，将重金属离子以氢氧化物的形式沉淀；沉淀后上清液进入缺氧池，底部污泥送至污泥处理系统经重金属过滤器过滤重金属污泥，过滤后将液体回收，重金属浓液干燥后回收使用，剩余污泥经压滤机压缩后委外处理；
步骤四：通过缺氧+好氧+MBR的组合工艺进一步降解SS、COD、氨氮、总磷和可生化污染物；
步骤五：进入过滤器去除剩余泥沙、胶体、余氯，并软化水质；
步骤六：处理后的废水送至反渗透系统；其中，废水一级反渗透膜装置后，得到一级淡水和一级浓水，其中，一级淡水流入回用水箱，一级浓水进入二级反渗透膜装置浓缩；得到二级浓水和二级淡水；二级淡水流入回用水箱。
进一步的，经过反渗透系统的二级浓水送至MVR蒸发系统，MVR蒸发系统将二级浓水中的盐分蒸干，并将得到的淡水输送至回用水箱。
进一步的，混凝/絮凝池中将废水的pH调整为8～10，物化沉淀池pH为10～13；物化沉淀池中的沉淀时间为3～4小时。
进一步的，一级反渗透装置和二级反渗透装置的操作压力均控制在＜3.0MPa。
与现有不锈钢综合废水处理工艺技术相比，本发明提供的不锈钢废水零排放工艺及系统，具有以下优点：
(1)该预处理系统中首先采用物化+生化处理单元对不锈钢综合废水进行初步降解，充分去除废水中重金属离子(Fe3+、Cr6+、Ni2+)、COD和SS等，同时，污泥处理系统可将重金属分离回收，实现重金属的资源化。
(2)在预处理系统中多级过滤单元采用石英砂过滤+活性炭过滤+树脂软化，除去泥沙、胶体、悬浮物、余氯、钙镁离子等，软化废水，使得SDI＜5，降低膜结垢导致膜使用寿命降低的影响，为反渗透系统提供较好的进水水质。
(3)采用反渗透系统将废水高倍率浓缩得到含盐率较高的浓水，大幅减少了浓水的体积(回收率90％以上)，很大程度上减轻了MVR蒸发系统的处理量和运行成本。同时，反渗透系统只需在较低的压力下运行即可，降低了反渗透系统的运行能耗。
(4)采用预处理系统+反渗透系统+MVR蒸发系统组合工艺及系统，废水经过物化+生化+多级过滤处理单元后，降低了不锈钢综合废水的处理难度；反渗透系统大幅降低了MVR蒸发系统的处理量；蒸发结晶后浓盐委外处理，蒸发冷凝水回收再利用，实现不锈钢综合废水的零排放。
(5)本发明解决了不锈钢综合废水处理工艺中重金属离子不回收，处理效率低等问题，不仅去除了污染物指标，还提高废水回用率，减少新鲜水使用量，在达到废水零排放目的的同时使得企业效益最大化。
(6)通过设计反渗透系统，通过串联的一级反渗透膜装置和二级反渗透膜装置实现了不锈钢废水通过两级浓缩后，可将90％以上的废水回用，再通过MVR蒸发系统，通过加热器、空气压缩机和分离器等结构，从而实现了不锈钢废水的零排放。
附图说明
图1为本发明一种不锈钢综合废水零排放工艺及系统的结构示意图。
附图标记如下：
1-调节池；2-混凝/絮凝池；3-重金属过滤器；4-缺氧池；5-好氧池；6-MBR池，7-石英砂过滤器，8-树脂软化器，9-一级反渗透膜装置，10-回用水箱，11-二级反渗透膜装置，12-加热器，13-冷凝器，14-压缩机，15-分离器，16-活性炭过滤器，17-好氧池，18-物化沉淀池，19-氢氧化钙加药装置，20-混凝、絮凝加药装置。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“轴向”、“径向”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面首先结合附图具体描述根据本发明实施例的
结合附图1所示，本发明的一种不锈钢综合废水零排放系统，包括预处理系统、反渗透系统和MVR蒸发系统；所述预处理系统包括调节池1，混凝/絮凝池2，物化沉淀池18，缺氧池4，好氧池5，MBR池6，石英砂过滤器7，活性炭过滤器16，树脂软化器8；所述反渗透系统包括一级反渗透膜装置9、二级反渗透膜装置11；所述MVR蒸发系统包括加热器12，冷凝器13，压缩机14，分离器15，压缩机14将气体压缩口输送给加热器12，从而降低了加热器12内液体的沸点，提高了分离器15用来分离气液混合物的效率，另外，冷凝器13用来冷凝进入的气体蒸发物；所述重金属过滤器3与物化沉淀池18连通，所述化沉淀池18上设置氢氧化钙加药装置19，混凝/絮凝池设置氢氧化钙加药装置19和PAC、PAM加药装置20。
不锈钢综合废水零排放工艺及系统包括：来自生产加工车间的不锈钢综合废水通过泵输送至调节池1调节水质和水量；出水泵提至混凝/絮凝池2，加入氢氧化钙调节pH并加入PAC和PAM将SS、COD、总磷等污染物去除；出水进入物化沉淀池18，加氢氧化钙将重金属离子以氢氧化钙的形式沉淀，沉淀后上清液进入生化处理单元，底部污泥送至污泥处理单元经过重金属过滤装置3过滤重金属污泥，过滤后将液体回收，重金属浓液干燥后回收使用，剩余污泥经压滤机压缩后委外处理；生化处理单元内采用缺氧池4+好氧池5+MBR池6组合工艺去除废水中的有机污染物；出水泵提至多级过滤系统；经过石英砂过滤器7+活性炭过滤器16+树脂软化器8的作用，除去泥沙、胶体、悬浮物、余氯、钙镁离子等，软化废水。自多级过滤系统流出的废水由泵输送至反渗透系统。废水经过一级反渗透膜装置9后，得到一级淡水和一级浓水，其中，一级淡水流入回用水箱10，一级浓水进入二级反渗透膜装置11装置浓缩；得到二级浓水和二级淡水；二级淡水流入回用水箱10浓水进入二级反渗透膜装置11浓缩，二级反渗透膜装置11浓水送至MVR蒸发系统蒸发结晶，二级浓水在加热器12中，并在压缩机14压缩气体的作用下低沸点蒸发，经过加热器12后液体蒸发，进入分离器15实现浓盐与蒸汽的分离，蒸汽送至冷凝器13冷凝，最终冷凝水回流至回用水箱10，浓盐委外处理，实现了不锈钢综合废水的零排放。
本发明中采用一级反渗透膜装置9和二级反渗透膜装置11结构相同，对于处理不锈钢废水，则需要一级反渗透膜装置9和二级反渗透膜装置11串联起来，这样不锈钢废水通过两级浓缩后，可将90％以上的废水回用，这样的话，可以减轻后续MVR蒸发系统的蒸发压力，从而提高工作效率，降低成本。
实施例1，某企业产线新建不锈钢综合废水处理工程采用本发明的不锈钢废水零排放工艺及系统，废水具体处理方法如下：
(1)首先将不锈钢综合废水通过泵输送至调节池1，调节水质和水量，使出水水质保持稳定；
(2)然后泵提至混凝/絮凝池2，将废水pH调制到8-10，并加入混凝剂(PAC)和助凝剂(PAM)，将SS、COD、总磷等污染物去除；
(3)再进入物化沉淀池18，主要去除重金属离子；沉淀后上清液进入生化处理单元，底部污泥送至污泥处理系统经过滤装置过滤重金属污泥，过滤后将液体回收，重金属浓液干燥后回收使用，剩余污泥经压滤机压缩后委外处理；
(4)生化处理单元中通过缺氧+好氧+MBR的组合工艺进一步降解SS、COD、氨氮、总磷和可生化污染物；
(5)出水进入多级过滤软化装置去除剩余泥沙、胶体、余氯等杂质，并软化水质；
(6)处理后的废水送至反渗透系统；废水经过一级反渗透膜装置9后，得到一级淡水和一级浓水，其中，一级淡水流入回用水箱10，一级浓水进入二级反渗透膜装置11装置浓缩；得到二级浓水和二级淡水；二级淡水流入回用水箱10。
(7)一级反渗透膜装置9的操作压力为1.42MPa，二级反渗透膜装置11的操作压力为1.63MPa。
(8)MVR蒸发系统将浓水中的盐分蒸干，液体冷凝后流至回用水箱，浓盐蒸干后委外处理，MVR蒸发器蒸发温度为85℃。
不锈钢综合废水处理前后的水质参数表如表1所示。
表1 本实施例某企业不锈钢综合废水处理前后水质
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
Claims (10)
1.一种不锈钢综合废水零排放系统，其特征在于，包括通过管道依次相通的预处理系统和反渗透系统；所述预处理系统包括依次设置的调节池(1)、混凝/絮凝池(2)、物化沉淀池(18)、缺氧池(4)、第一好氧池(17)、MBR池(6)、石英砂过滤器(7)、活性炭过滤器(16)和树脂软化器(8)；所述反渗透系统包括依次设置的一级反渗透膜装置(9)和二级反渗透膜装置(12)。
2.根据权利要求1所述的不锈钢综合废水零排放系统，其特征在于，还包括MVR蒸发系统，所述MVR蒸发系统包括依次设置的加热器(12)、分离器(15)和压缩机(14)，其中，压缩机(14)与加热器(12)相通。
3.根据权利要求1所述的不锈钢综合废水零排放系统，其特征在于，所述混凝/絮凝池(2)上设置有混凝/絮凝加药装置(20)，且氢氧化钙加药装置(19)设置均分别设置在混凝/絮凝池(2)和物化沉淀池(18)上。
4.根据权利要求1所述的不锈钢综合废水零排放系统，其特征在于，所述物化沉淀池(18)还连接有重金属过滤器(3)。
5.根据权利要求1所述的不锈钢综合废水零排放系统，其特征在于，所述反渗透系统上均连接有回用水箱(10)；一级反渗透膜装置(9)和二级反渗透膜装置(12)结构相同。
6.根据权利要求1所述的不锈钢综合废水零排放系统，其特征在于，所述加热器(12)还通过管道连接有冷凝器(13)。
7.一种不锈钢综合废水零排放系统的工艺方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一：将不锈钢废水通过泵输送至调节池(1)，将水质和水量调节均匀；
步骤二：然后泵提至混凝/絮凝池(2)，可将SS、COD、总磷污染物去除；
步骤三：进入物化沉淀池(18)，将重金属离子以氢氧化物的形式沉淀；沉淀后上清液进入缺氧池(4)，底部污泥送至污泥处理系统经重金属过滤器(3)过滤重金属污泥，过滤后将液体回收，重金属浓液干燥后回收使用，剩余污泥经压滤机压缩后委外处理；
步骤四：通过缺氧+好氧+MBR的组合工艺进一步降解SS、COD、氨氮、总磷和可生化污染物；
步骤五：进入过滤器去除剩余泥沙、胶体、余氯，并软化水质；
步骤六：处理后的废水送至反渗透系统；废水经过一级反渗透膜装置(9)后，得到一级淡水和一级浓水，其中，一级淡水流入回用水箱(10)，一级浓水进入二级反渗透膜装置(11)装置浓缩；得到二级浓水和二级淡水；二级淡水流入回用水箱(10)。
8.根据权利要求7所述的不锈钢综合废水零排放系统的工艺方法，其特征在于，经过反渗透系统的二级浓水送至MVR蒸发系统，MVR蒸发系统将二级浓水中的盐分蒸干，并将得到的淡水输送至回用水箱(10)。
9.根据权利要求7所述的不锈钢综合废水零排放系统的工艺方法，其特征在于，混凝/絮凝池(2)中将废水的pH调整为8～10，物化沉淀池(18)pH为10～13；物化沉淀池(18)中的沉淀时间为3～4小时。
10.根据权利要求7所述的不锈钢综合废水零排放系统的工艺方法，其特征在于，一级反渗透装置(9)和二级反渗透装置(11)的操作压力均控制在＜3.0MPa。
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