CN112174419A - 一种用于减少废水蒸发量的废水处理系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于减少废水蒸发量的废水处理系统，包括依次通过管道连接的机械过滤部（1）、超滤部（3）、低压反渗透部（5）、高压反渗透部（6）和蒸发结晶部（7），所述的超滤部（3）包括超滤装置（31）和超滤水箱（32），所述的低压反渗透部（5）包括进水口（53）、一级低压反渗透装置（51）和二级低压反渗透装置（52）、低压反渗透产水箱（54）和低压反渗透浓水箱（55），所述的高压反渗透部（6）包括第三进水口（61）、高压反渗透装置（62）、第三产水口（63）和第三浓水出口（64）。以及一种用于减少废水蒸发量的废水处理的方法。本发明有效增加废水的回用率，减少反渗透浓水中的含水量，减少了废水蒸发量，减少了能耗。

Description

一种用于减少废水蒸发量的废水处理系统及方法

技术领域

本发明涉及废水处理技术领域，具体涉及一种用于减少废水蒸发量的废水处理系统及方法。

背景技术

反渗透水处理技术因具有脱盐率高、操作简便和对环境污染小的优点被广泛应用于水的深度处理中。经过反渗透技术处理后产生的浓水将被送至蒸发系统进行脱盐处理，在蒸发系统中由于反渗透浓水依旧具有较高的含水量，蒸发处理所述反渗透浓水所需要的能耗仍然巨大，并且还会造成大量的水资源被蒸发不能回用，造成大量的资源浪费。

申请号为CN201420446218.5的实用新型专利公开了一种多段式高倍浓缩中水回用设备，包括具有原水泵和输送管道的原水输送装置，还包括依次与原水泵相连、并且相互之间串联的至少两段反渗透膜装置，反渗透膜装置包括浓缩液出口和透过液出口，上段反渗透膜装置的浓缩液作为相邻下段反渗透装置的原水，至少一反渗透膜装置自身的浓缩液出口与自身进口或者与任意上一反渗透膜装置的进口相连通，最终段反渗透膜装置的浓缩液出口连通多效蒸发装置或排水管道。该实用新型的中水回用设备，不同于传统，采用一个以上相互串联的反渗透膜装置，而且对一定量的浓缩液进行回流，循环处理，达到高效浓缩的效果。大大提高整个设备对废水的回收率，且浓缩液回流会增加膜前错流，减少膜的污堵。但是在实际操作过程中，二级反渗透装置组合的反渗透废水处理装置的废水的回用率为65~75%，直接将所述二级反渗透装置过滤后产生的水通入多效蒸发器中，仍然会导致大量的水不能回用直接被蒸发掉，依旧有大量的水资源和能源被浪费。

综上所述，如何将反渗透浓水进行进一步的浓缩处理，增加废水处理的产水量，减少反渗透浓水蒸发处理时的水分蒸发量，降低蒸发能耗，成为了亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的是解决上述技术问题，提出可以有效增加废水的回用率，减少反渗透浓水中的含水量的一种用于减少废水蒸发量的废水处理系统及方法。

为了实现上述目的，本发明采用技术方案如下：

一种用于减少废水蒸发量的废水处理系统，包括依次通过管道连接的机械过滤部、超滤部、低压反渗透部、高压反渗透部和蒸发结晶部；

所述的超滤部包括超滤装置和设置于所述超滤装置与所述的低压反渗透部之间的超滤水箱，所述的超滤水箱与所述的低压反渗透部之间设置有第一加压泵；

所述的低压反渗透部包括进水口、串联连接的一级低压反渗透装置和二级低压反渗透装置、低压反渗透产水箱和低压反渗透浓水箱；所述的低压反渗透浓水箱通过管道与所述的高压反渗透部连接；

所述的高压反渗透部包括第三进水口、高压反渗透装置、第三产水口和第三浓水出口，所述的第三产水口通过管道与所述的超滤水箱连接。

本发明以减少废水蒸发处理时的蒸发量为主要目的，提出一种用于减少废水蒸发量的废水处理系统，包括依次通过管道连接的机械过滤部、超滤部、低压反渗透部、高压反渗透部和蒸发结晶部。首先由所述的机械过滤部对废水进行过滤处理，将大颗粒的污染物及杂质进行过滤去除；然后通过超滤部对废水中的悬浮物、胶体、微粒、细菌和病毒大分子物质，避免低压反渗透部中的反渗透膜的污堵、结垢；再经过所述的低压反渗透部的过滤处理，对废水进行一段除盐和二段除盐后，由高压泵泵入高压反渗透部，进行进一步的浓缩后送入蒸发结晶部进行处理。

优选地，所述的机械过滤部包括粗过滤器、活性炭过滤器和精密过滤器；所述的活性炭过滤器与精密过滤器间设置有杀菌剂加药装置。

优选地，所述的一级低压反渗透装置包括通过管道连接的多个并联设置的第一低压反渗透组件、分别设置于所述第一低压反渗透组件上的多个第一进水口、第一产水口和第一浓水出口，所述的第一进水口与所述的进水口连接，所述的第一产水口与所述的低压反渗透产水箱连接；所述的二级低压反渗透装置包括通过管道连接的多个并联设置的第二低压反渗透组件、分别设置于多个第二低压反渗透组件上的第二进水口、第二产水口和第二浓水出口，所述的第二进水口与所述的第一浓水出口连接，所述的第二产水口与所述的低压反渗透产水箱连接，所述的第二浓水出口与所述的低压反渗透浓水箱连接。

优选地，所述低压反渗透部采用的反渗透膜元件包括纳滤膜、疏松型反渗透膜或海水淡化反渗透膜中的一种或多种。

优选地，所述的超滤装置与所述的超滤水箱之间设置有投放阻垢剂的阻垢剂加药装置。

优选地，所述的浓水反渗透装置采用的反渗透膜元件包括碟管式反渗透膜、开放式通道反渗透膜或海水淡化反渗透膜中的一种或多种。

优选地，所述的超滤装置的超滤膜孔径为0.05μm~1nm。

优选地，所述的机械过滤部与超滤装置之间设置有超滤加压泵。

一种利用所述的用于减少废水蒸发量的废水处理系统减少废水蒸发量的方法，包括步骤：

S1：废水经过机械过滤部去除大颗粒物质后，由所述的超滤加压泵泵入所述的超滤装置进行处理以去除废水中的悬浮物、胶体、微粒、细菌和病毒等大分子物质；废水由超滤装置排出后与阻垢剂加药装置中添加的阻垢剂混合后在超滤水箱内暂存；

S2：所述超滤水箱中的废水在第一加压泵的推动下由进水口进入一级低压反渗透装置，分别通入多个第一进水口，在多个在第一低压反渗透组件中进行一段除盐，产水经多个第一产水口后经过管道流入反渗透水箱中；

S3：产生的一级反渗透浓水经过第一浓水出口经过第二加压泵加压泵入多第二进水口，进入二级低压反渗透装置中进行二段除盐，产水经过第二产水口通过管道流入所述的反渗透水箱，产生的二级反渗透浓水由第二浓水出口通过管道流入所述的反渗透浓水箱中；

S4：所述反渗透浓水箱中的反渗透浓水由所述的高压泵送入所述的高压浓水反渗透装置中进行进一步的浓缩，获得的产水经过管道流回所述的超滤水箱再次进行除盐处理，获得的浓缩水经过第三浓水出口进入蒸发结晶部进行蒸发结晶处理。

本发明产生的有益效果包括：

1. 本发明一种用于减少废水蒸发量的废水处理系统及方法，通过低压反渗透部和高压反渗透部相配合对废水进行处理，最终产生的浓缩浓水的含盐量高、含水率低，从而降低了蒸发浓缩系统的负荷，节约了运行成本。

2. 本发明所述的低压反渗透部不需要过大的渗透压差即可实现对废水的反渗透处理，减少了能耗，降低了反渗透处理的难度，所述的高压反渗透部有效的对反渗透浓水进行进一步浓缩，提高了废水中的水的回收率，减少了废水在蒸发结晶部处理时的蒸发量，增加了资源的回收利用率的同时减少了蒸发时的能耗。

3. 本发明所述的机械过滤部和超滤部的设置，去除了废水中的大颗粒废物和大分子的物质，有效控制了浓水中成垢离子、细菌、藻类对反渗透膜的不良影响，减轻了反渗透膜元件的污堵、结垢，延长了二段反渗透膜元件的使用寿命。

附图说明

图1为一种用于减少废水蒸发量的废水处理系统的示意图；

其中，1为机械过滤部，11为粗过滤器，12为活性炭过滤器，13为精密过滤器，14为杀菌剂加药装置；2为超滤加压泵；3为超滤部，31为超滤装置，32为超滤水箱，33为阻垢剂加药装置；4为第一加压泵；5为低压反渗透部，51为一级低压反渗透装置，514为第一低压反渗透组件，511为第一进水口，512为第一产水口，513为第一浓水出口，52为二级低压反渗透装置，521为第二进水口、522为第二产水口，523为第二浓水出口，524为第二低压反渗透组件，53为进水口，54为低压反渗透产水箱，55为低压反渗透浓水箱；6为高压反渗透部，61为第三进水口，62为高压反渗透装置，63为第三产水口，64为第三浓水出口；7为蒸发结晶部。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行进一步地详细说明。

此外术语“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或隐含指明所指示的技术特征的数量。

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。

一种用于减少废水蒸发量的废水处理系统，包括依次通过管道连接的机械过滤部1、超滤部3、低压反渗透部5、高压反渗透部6和蒸发结晶部7；

所述的超滤部3包括超滤装置31和设置于所述超滤装置31与所述的低压反渗透部5之间的超滤水箱32，所述的超滤水箱32与所述的低压反渗透部5之间设置有第一加压泵4；

所述的低压反渗透部5包括进水口53、串联连接的一级低压反渗透装置51和二级低压反渗透装置52、低压反渗透产水箱54和低压反渗透浓水箱55；所述的低压反渗透浓水箱55通过管道与所述的高压反渗透部6连接；

所述的高压反渗透部6包括第三进水口61、高压反渗透装置62、第三产水口63和第三浓水出口64，所述的第三产水口63通过管道与所述的超滤水箱32连接。

所述的机械过滤部1包括粗过滤器11、活性炭过滤器12和精密过滤器13；所述的活性炭过滤器12与精密过滤器13间设置有杀菌剂加药装置14。

所述的一级低压反渗透装置51包括通过管道连接的多个并联设置的第一低压反渗透组件514、分别设置于所述第一低压反渗透组件514上的多个第一进水口511、第一产水口512和第一浓水出口513，所述的第一进水口511与所述的进水口连接，所述的第一产水口512与所述的低压反渗透产水箱54连接；所述的二级低压反渗透装置包括通过管道连接的多个并联设置的第二低压反渗透组件524、分别设置于多个第二低压反渗透组件524上的第二进水口521、第二产水口522和第二浓水出口523，所述的第二进水口521与所述的第一浓水出口513连接，所述的第二产水口522与所述的低压反渗透产水箱54连接，所述的第二浓水出口523与所述的低压反渗透产水箱54连接。所述的第一低压反渗透组件和第二低压反渗透组件的个数比为2:1~3:1。

所述低压反渗透部5采用的反渗透膜元件包括纳滤膜、疏松型反渗透膜或海水淡化反渗透膜中的一种或多种，本发明实施例中不对所述的反渗透元件类型进行限定，本领域技术人员可根据具体生产情况进行选择。

所述的超滤装置31与所述的超滤水箱32之间设置有投放阻垢剂的阻垢剂加药装置33。

所述的浓水反渗透装置62采用的反渗透膜元件包括碟管式反渗透膜、开放式通道反渗透膜或海水淡化反渗透膜中的一种或多种。

所述的超滤装置31的超滤膜孔径为0.05μm~1nm，所述的超滤膜可截留去除水中的悬浮物、胶体、微粒、细菌和病毒等大分子物质。

所述的机械过滤部1与超滤装置31之间设置有超滤加压泵2。

一种利用所述的用于减少废水蒸发量的废水处理系统减少废水蒸发量的方法，包括步骤：

S1：废水经过机械过滤部1去除大颗粒物质后，由所述的超滤加压泵2泵入所述的超滤装置31进行处理以去除废水中的悬浮物、胶体、微粒、细菌和病毒等大分子物质；废水由超滤装置31排出后与阻垢剂加药装置33中添加的阻垢剂混合后在超滤水箱32内暂存；

S2：所述超滤水箱32中的废水在第一加压泵4的推动下由进水口进入一级低压反渗透装置，分别通入多个第一进水口511，在多个在第一低压反渗透组件51中进行一段除盐，产水经多个第一产水口512后经过管道流入反渗透水箱中；

S3：产生的一级反渗透浓水经过第一浓水出口513经过第二加压泵加压泵入多第二进水口521，进入二级低压反渗透装置中进行二段除盐，产水经过第二产水口522通过管道流入所述的反渗透水箱，产生的二级反渗透浓水由第二浓水出口523通过管道流入所述的反渗透浓水箱中；

S4：所述反渗透浓水箱中的反渗透浓水由所述的高压泵送入所述的高压浓水反渗透装置中进行进一步的浓缩，获得的产水经过管道流回所述的超滤水箱32再次进行除盐处理，获得的浓缩水经过第三浓水出口64进入蒸发结晶部7进行蒸发结晶处理。

为了延长设备的使用寿命，需要对所述的超滤部的超滤膜组件进行反洗维护时，抽取所述超滤水箱32中的水进行冲洗，冲洗后产生的清洗水可返回所述的机械过滤部1重新进行处理。同样对所述的低压反渗透部进行反洗维护时，抽取所述的低压反渗透产水箱54中的产水对所述的低压反渗透部进行反洗维护，反洗后产生的清洗水返回所述的超滤部3进行重新处理。对高压反渗透部进行反洗维护时，在所述的第三产水口63处连接冲洗装置，反洗后产生的清洗水返回所述的低压反渗透部5重新进行处理。采用各装置产生的对应的产水对其进行反洗维护，保证了各自的膜元件两侧的压力差不发生变化，保持了系统运行的稳定性，延长膜元件的使用寿命。

为了测试第三产水口63与所述的超滤水箱32连通后，高压反渗透部6的产生的含盐量较高的产水对所述的超滤水箱32内的水的电导率的影响，在所述的超滤水箱32内设置水电导率仪，分别测试所述的超滤水箱32初始的水的电导率，通入高压反渗透部6的产水后水的电导率，结果显示电导率增加2~4us/cm，说明对所述的超滤水箱的内的水的电导率的影响甚微，在可以控制的范围内。

在相同的废水处理量2m³/h的条件下，以处理量为2000m³计，若将废水经过低压反渗透部5处理后，存储在所述低压反渗透浓水箱55内的废水直接通入蒸发结晶部7，此时需蒸发的废水体积为680m³，回用率为66%；本发明实施例1最终通入所述蒸发结晶部7内的高压反渗透浓水量为340m³，回用率为83%。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种用于减少废水蒸发量的废水处理系统，其特征在于：包括依次通过管道连接的机械过滤部（1）、超滤部（3）、低压反渗透部（5）、高压反渗透部（6）和蒸发结晶部（7）；

所述的超滤部（3）包括超滤装置（31）和设置于所述超滤装置（31）与所述的低压反渗透部（5）之间的超滤水箱（32），所述的超滤水箱（32）与所述的低压反渗透部（5）之间设置有第一加压泵（4）；

所述的低压反渗透部（5）包括进水口（53）、串联连接的一级低压反渗透装置（51）和二级低压反渗透装置（52）、低压反渗透产水箱（54）和低压反渗透浓水箱（55）；所述的低压反渗透浓水箱（55）通过管道与所述的高压反渗透部（6）连接；

所述的高压反渗透部（6）包括第三进水口（61）、高压反渗透装置（62）、第三产水口（63）和第三浓水出口（64），所述的第三产水口（63）通过管道与所述的超滤水箱（32）连接。

2.根据权利要求1所述的一种用于减少废水蒸发量的废水处理系统，其特征在于：所述的机械过滤部（1）包括粗过滤器（11）、活性炭过滤器（12）和精密过滤器（13）；所述的活性炭过滤器（12）与精密过滤器（13）间设置有杀菌剂加药装置（14）。

3.根据权利要求1所述的一种用于减少废水蒸发量的废水处理系统，其特征在于：所述的一级低压反渗透装置（51）包括通过管道连接的多个并联设置的第一低压反渗透组件（514）、分别设置于所述第一低压反渗透组件（514）上的多个第一进水口（511）、第一产水口（512）和第一浓水出口（513），所述的第一进水口（511）与所述的进水口连接，所述的第一产水口（512）与所述的低压反渗透产水箱（54）连接；所述的二级低压反渗透装置包括通过管道连接的多个并联设置的第二低压反渗透组件（524）、分别设置于多个第二低压反渗透组件（524）上的第二进水口（521）、第二产水口（522）和第二浓水出口（523），所述的第二进水口（521）与所述的第一浓水出口（513）连接，所述的第二产水口（522）与所述的低压反渗透产水箱（54）连接，所述的第二浓水出口（523）与所述的低压反渗透浓水箱（55）连接。

4.根据权利要求1所述的一种用于减少废水蒸发量的废水处理系统，其特征在于：所述低压反渗透部（5）采用的反渗透膜元件包括纳滤膜、疏松型反渗透膜或海水淡化反渗透膜中的一种或多种。

5.根据权利要求1所述的一种用于减少废水蒸发量的废水处理系统，其特征在于：所述的超滤装置（31）与所述的超滤水箱（32）之间设置有投放阻垢剂的阻垢剂加药装置（33）。

6.根据权利要求1所述的一种用于减少废水蒸发量的废水处理系统，其特征在于：所述的浓水反渗透装置（62）采用的反渗透膜元件包括碟管式反渗透膜、开放式通道反渗透膜或海水淡化反渗透膜中的一种或多种。

7.根据权利要求1所述的一种用于减少废水蒸发量的废水处理系统，其特征在于：所述的超滤装置（31）的超滤膜孔径为0.05μm~1nm。

8.根据权利要求1所述的一种用于减少废水蒸发量的废水处理系统，其特征在于：所述的机械过滤部（1）与超滤装置（31）之间设置有超滤加压泵（2）。

9.一种利用权利要求1所述的用于减少废水蒸发量的废水处理系统减少废水蒸发量的方法，包括步骤：

S1：废水经过机械过滤部（1）去除大颗粒物质后，由所述的超滤加压泵（2）泵入所述的超滤装置（31）进行处理以去除废水中的悬浮物、胶体、微粒、细菌和病毒大分子物质；废水由超滤装置（31）排出后与阻垢剂加药装置（33）中添加的阻垢剂混合后在超滤水箱（32）内暂存；

S2：所述超滤水箱（32）中的废水在第一加压泵（4）的推动下由进水口进入一级低压反渗透装置，分别通入多个第一进水口（511），在多个在第一低压反渗透组件（51）中进行一段除盐，产水经多个第一产水口（512）后经过管道流入反渗透水箱中；

S3：产生的一级反渗透浓水经过第一浓水出口（513）经过第二加压泵加压泵入多第二进水口（521），进入二级低压反渗透装置中进行二段除盐，产水经过第二产水口（522）通过管道流入所述的反渗透水箱，产生的二级反渗透浓水由第二浓水出口（523）通过管道流入所述的反渗透浓水箱中；

S4：所述反渗透浓水箱中的反渗透浓水由所述的高压泵送入所述的高压浓水反渗透装置中进行进一步的浓缩，获得的产水经过管道流回所述的超滤水箱（32）再次进行除盐处理，获得的浓缩水经过第三浓水出口（64）进入蒸发结晶部（7）进行蒸发结晶处理。

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