CN112624446A - 有机废水零排放处理工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种有机废水零排放处理工艺，依次包括高效沉淀单元、软化单元、过滤单元、离子交换单元、超滤过滤单元、反渗透单元、臭氧催化氧化单元、电渗析浓缩单元和双极膜电渗析系统。本发明通过全处理工段集成优化，建立有机废水深度处理与脱盐回用处理新工艺，大幅度提高淡水回收率和减少浓水排放量，实现有机废水的低成本深度处理与脱盐回用，形成有机废水深度处理与脱盐回用工艺。
Description
技术领域
本发明涉及水处理零排放领域，具体涉及一种有机废水零排放处理工艺。
背景技术
有机废水主要来源于生产过程中的煤气洗涤废水、循环水系统排水、化学水站排水等，有时还包括生化处理后的有机废水，其特点是含盐量高、污染物以总含盐量为主，部分废水中还含有难降解的有机物。这类废水TDS通常在5000 mg/L左右，甚至更高，无法直接回用，高盐废水对生物降解，造成很大压力。
有机废水的处理国内外已经有很多人在研究，目前已有很多公开文献，例如CN107651794A公开了一种工业废水生化出水的处理系统及方法；CN105174585A提供了一种高含盐工业废水零排放处理工艺，都是采用膜分离或热浓缩工艺富集废水中的杂质，清水回用于循环水系统，浓水外排。这样造成大量水资源的浪费，同时通过蒸发结晶得到的盐为混盐，无法直接利用，属于危废，对环境危害较大。因此如何开发运行成本低、处理效果好的有机废水处理工艺及能够产生经济效益的工艺路线成为整个焦化企业的研究重点。
发明内容
本发明提出了一种有机废水零排放处理工艺，能够高效回收水资源，同时将水中的高盐制成酸碱。
实现本发明的技术方案是：
一种有机废水零排放处理工艺，依次包括高效沉淀单元、软化单元、过滤单元、离子交换单元、超滤过滤单元、反渗透单元、臭氧催化氧化单元、电渗析浓缩单元和双极膜电渗析系统。
所述的高效沉淀单元由顶部一端设有进水口，废水从高效沉淀单元的一端流入，在进水口处有一个布水器，通过布水器的作用，能够有效降低进水对整个水面的扰动。废水沿着水平方向在池内流动，从混凝单元的一端流向另一端，在高效混凝池的进口底部设计有一个锥形储泥斗。
所述的高效沉淀池为平流式沉淀池，沉淀池包括进水区、沉淀区、出水区和污泥区组成。沉淀池的个数或者分格数应该不少于2个，以便在发生故障时切换工作。沉淀池的长宽比例不小4，如果长宽比例不合适，会严重影响沉降效果。有效水深1-1.5 m，污泥斗斜坡坡度小于45°~50°。沉淀池周围超高部分不小于0.3 m，以控制水位异常，造成水溢出。排泥管一般采用不锈钢材质，直径不小于300 mm。经过高效沉淀池处理的水进入软化单元，应该通过自流溢出，以减少水面波动对沉淀效果的影响。
优选地，沉淀池的直径或者边长一般不超过10米，材质由304不锈钢构成，防止酸碱的腐蚀。在高效沉淀池一侧设有人工通道和取样点，以便于取样观察。在整个高效沉淀池中布有在线的液位、温度、pH监测器，以便于中控室对高效沉淀池的实时在线监测。
所述的软化单元为带机械搅拌的反应器，反应器为3~4个通过自溢相连的水池，池内设有3~4个搅拌机，搅拌机采用垂直式搅拌。通过计量泵向水池内投药，向所述的通过自溢相连的第一个进水槽添加1×104~1×107 ppm的氢氧化钠，通过自溢相连的第二个进水槽添加1×104~1×107 ppm的碳酸钠，通过自溢相连的第三个进水槽添加1×103~1×106 ppm的阳离子型凝聚剂，主要包括无机盐类、聚合无机盐、金属氧化物等。通过自溢相连的第四个进水槽添加1×102~1×106 ppm聚丙烯酰胺、聚丙烯酸钠、聚乙烯亚胺等水溶性长链化合物的一种或者几种。
所述过滤单元包括砂滤罐和活性炭罐，砂滤罐直径一般不超过3 m，滤速一般为3-10 m/s，在砂滤罐顶部进水口有布水器以此提高水的分散效果。砂滤罐填充四种规格的石子，砂滤罐从下到上依次为直径0.5-1 mm的石英砂，直径1-2 mm的石英砂，直径2-4 mm的石英砂，直径4-8 mm的石英砂，整体石英砂填充高度不高于砂滤罐的四分之三。活性炭罐直径一般不超过3 m，滤速一般为2-6 m/s，在活性炭罐的顶部进水口有布水器以此提高水的分散效果。活性炭罐填充三种规格的活性炭，活性炭罐从下到上依次为直径0.5-1 mm的活性炭颗粒，直径1-2 mm的活性炭颗粒，直径2-4 mm的活性炭颗粒，活性炭耐磨强度大于95%，活性炭填充高度不高于活性炭罐的四分之三。在活性炭出口出，配备一个溢流池，通过溢流池将把从活性炭罐中带出来的少量的活性炭沉淀下来，以此减少活性炭对后续离子交换树脂的影响。
所述的离子交换树脂由三级串联组合而成，水由树脂柱的下方流进树脂柱，经过布水器布水后均匀流入树脂柱中。树脂柱直径在0.4-0.7 m，填充高度约占整个树脂柱的三分之二到四份之三高度，保证树脂在有水流过时充满整个树脂柱。
经过离子交换树脂处理后，有机废水进入超滤系统，控制产水与回水比例在1-2，注意观察超滤系统膜前膜后压力差，控制压力差在0.2 MPa以内。所述超滤过滤单元采用中空纤维膜，壁厚为0.01μm，膜丝内径为0.7-0.9 mm，膜丝外径为1.0-1.3 mm，使用温度为5-45℃，使用pH范围在2-11，最大进水压力0.2-0.4 Mpa。
当超滤系统压力超过正常工作压力时，对超滤系统进行反洗与清洗，反洗是通过超滤系统的大功率反洗泵将反洗液注入超滤系统，通过大流量的反洗液，将超滤系统中膜上的污染物冲洗掉。清洗采用酸碱清洗液，其中酸性清洗液为稀盐酸、醋酸、稀硫酸、碳酸或磷酸中的一种或者几种按一定比例与热水混合而成，酸性洗液pH值范围为3～5，混合后的溶液温度为45-55℃；碱性清洗液为氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钡或氨水中的一种或者几种按一定比例与热水混合而成，碱性清洗液pH值范围为9～11，混合后的溶液温度为45-55℃。经过酸碱清洗后，再用清水清洗，将超滤系统清洗至中性，完成了超滤系统的清洗。
所述的反渗透系统，经过超滤处理后，悬浮物与大分子有机物被拦截，有机废水进入反渗透系统，控制浓水与淡水比例在1左右，注意观察反渗透系统膜前膜后压力差，控制压力差在0.3-0.5 MPa以内。反渗透单元采用的中空纤维膜使用温度5-45℃，使用pH范围在3-10，最大进水压力3-4.1 Mpa；所述臭氧催化氧化单元中臭氧浓度在50-120 mg/L。当进水压力超过正常使用压力时，需要停机进行清洗。
优选地，经过反渗透系统处理后，反渗透的浓水进入臭氧处理系统，臭氧浓度在100-150 mg/L。臭氧和经过反渗透处理的浓水进入臭氧催化塔中，反渗透浓水由塔顶进入，在塔顶布有布水器，提高焦化水在臭氧催化塔中的分散效果。臭氧从臭氧催化塔的侧面分级进入，臭氧催化塔塔高在3-5米，通过布水器将整个催化塔分成5-10级。在相连的两个布水器中间位置为臭氧进气处，臭氧通过曝气装置，均匀分布在催化塔两个布水器中间。通过多次布水与多级布气，能够实现有机废水与臭氧的充分混合，达到较好的臭氧催化效果。
经过臭氧催化氧化后的有机废水，其中大部分有机物都已经被氧化。经过氧化后的有机废水作为电渗析的进水，经过多级电渗析处理，有机废水中大部分盐进入电渗析的浓水中。电渗析系统淡水与浓水比例在1左右，极水流量为电渗析浓水与淡水流量之和。电渗析浓缩单元电流保持恒流状态，膜上电流密度为25-55 mA/cm2，电渗析膜前与膜后压力差保持在0.2 Mpa以内，淡水电导率保持在10-15 ms/cm，浓水电导率保持在180-190 ms/cm。
优选地，所述电渗析浓缩单元由三组膜堆组成，每组膜堆由阴阳合金膜100对组成，三组膜堆串联而成；膜堆中淡水与浓水进水压力在1.2-1.4 Mpa，出口压力在0.5-0.9Mpa，极水进水压力在0.8 -1 Mpa，出水压力在0.5-0.8 Mpa，浓水进水流量在5-8m3/h，淡水进水流量在5-8 m 3/h，极水进水流量在10-15 m 3/h；膜堆中的变压器将交流电转变成直流电，电压在操作电压在70-90V，在操作过程中，先保持浓水、淡水、极水流量和压力稳定后，再打开电源。
所述双极膜电渗析系统由三组膜堆组成，每组膜堆由阳膜、阴膜和双极膜100对组成，三组膜堆串联而成构成酸室、碱室和盐室。
三种膜依次排列，双极膜、阴膜和阳膜，双极膜阴膜，阴、阳膜之间形成盐室，阴膜和双极膜的阳面相对形成酸室，阳膜和另外一个双极膜的阴面向对形成碱室。这些酸室、碱室、盐室通过隔板和导水槽，将其汇集在一起。
优选地，酸室、碱室和盐室的进水压力为1.0-1.2 Mpa，出口压力为0.4-0.8 Mpa，极水进水压力为0.8 -1 Mpa，出水压力为0.5-0.8 Mpa，酸室、碱室和盐室的进水流量为3-4m3/h，极水进水流量为10-15 m 3/h，膜堆中的变压器将交流电转变成直流电，操作电压为90-120V，在操作过程中，先保持酸室、碱室、盐室与极室流量和压力稳定后，再打开电源。
优选地，酸室的起始酸浓度为0.03-0.05 mol∙L-1的HCl，碱室的起始碱浓度为0.03-0.05 mol∙L-1的NaOH，盐室为0.2-0.4 mol∙L-1的Na2SO4，再生单元中酸、碱和盐的比例为1：1：1，极水流量为酸与碱流量之和。
优选地，双极膜电渗析系统操作电流保持恒流状态，膜上电流密度为30-60 mA/cm2，双极膜电渗析膜前与膜后压力差保持在0.2 Mpa以内，盐室电导率保持在8 -10 ms/cm。
本发明有机废水处理工艺，步骤如下：
1) 利用采用高效沉淀单元，将有机废水中的有机物、微生物、胶体、颗粒悬浮物等大分子有机物沉淀到储泥斗中，减少大颗粒悬浮物与有机物对后续电渗析工艺中的膜污染。
2)采用软化单元，通过向有机废水中添加沉淀剂，与水中的Ca2+、Mg2+、Fe3+等金属离子形成沉淀。通过向水中添加絮凝剂，将水中的胶体和和细小的悬浮物凝聚成尺寸较大、更加有利于沉积的絮凝体。
3)采用过滤单元，经过软化单元后的有机废水，先经过砂滤，通过砂滤能够拦截未沉淀的大多数悬浮物。经过砂滤过滤后的有机废水进入活性炭过滤罐中，活性过滤罐能够有效吸附有机废水的有机物，从而降低有机废水中有机物对后续工艺的干扰。
4)利用离子交换树脂，能够有效去除未被软化单元沉淀的Ca2+、Mg2+、Fe3+等金属阳离子，通过树脂的吸附，Ca2+、Mg2+、Fe3+等金属阳离子浓度能够降低至5-10 ppm。通过离子交换树脂的吸附，有效地降低了金属阳离子对膜系统的无机物污染，保证了膜系统高效运行。
5)利用超滤系统，能够将有机废水经过砂滤、活性炭过滤、树脂吸附后水中的粉碎的砂砾、活性炭、树脂和悬浮物有效的截留。通过超滤系统的压力膜过滤后的有机废水，降低了后续工艺的压力。
6)通过反渗透系统，够将有机废水分成两股水，一股是淡水，一股浓水。淡水能够直接回用，浓水作为臭氧催化氧化的进水。通过反渗透系统能够将二分之一的水回用至系统，大大降低了运行成本。
7)利用臭氧催化氧化单元，将经过反渗透处理过的浓水中的有机物通过臭氧催化氧化的作用降解，有效地降低了有机物对电渗析膜系统的污染，保证电渗析系统和双极膜酸碱再生系统的高效有序运行。
8)通过电渗析系统，能够将经过臭氧催化氧化处理过的有机废水浓缩。通过电渗析浓缩后，大部分钠盐与钾盐在电场的作用下由电渗析的淡水池进入浓水池，钠盐与钾盐不断地被浓缩。
9)通过双极膜电渗析系统，将经过电渗析系统产生的钠盐与钾盐通过双极膜酸碱再生，生成氢氧化钠、氢氧化钾与盐酸。
本发明的有益效果是：通过本发明的处理工艺处理后，有机废水大部分作为淡水回用，剩下的废水经过双极膜酸碱再生，制备成酸碱可作为清洗膜系统以及用于生产中，真正实现废水零排放。本发明开发低成本的产业化成套脱盐技术、浓缩液资源化技术及关键核心设备。结合开发适用于有机废水处理过程中产生的反渗透和电渗析浓水处理的高效混凝药剂、臭氧氧化催化剂、催化设备，开发超滤-反渗透-电渗析脱盐配套设备，并通过全处理工段集成优化，建立有机废水深度处理与脱盐回用处理新工艺，大幅度提高淡水回收率和减少浓水排放量，实现有机废水的低成本深度处理与脱盐回用，形成有机废水深度处理与脱盐回用工艺包。对有机废水进行有效处理，通过双极膜酸碱再生，不仅可回收水资源实现循环利用，而且将废水制备成酸和碱，市场需求巨大且应用前景广阔。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为有机废水零排放工艺流程图；
图2电渗析脱盐连续运行过程电导率变化；
图3双极膜电渗析酸碱再生。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，本发明提出了一种用于有机废水零排放的处理工艺，有机废水先进入高效沉淀池沉降，然后上层污水由污水泵输入到软化单元，通过在线监测装置，实现在线加药，每一个加药槽中的水通过溢流到下一个加药槽中，每一个加药槽上端都有一个机械搅拌桨。经过软化单元后的污水，上层清液进入砂滤罐，然后进入活性炭罐，进而去除大颗粒悬浮物。经过处理后的污水，进入离子交换树脂柱，进一步去除钙、镁、铁等离子与有机物，经过离子交换树脂柱后，有机废水进入超滤系统，进一步去除细小的悬浮物与固体小颗粒。经过超滤处理后的有机废水，进入高压反渗透系统，经过高压反渗透系统的处理，淡水回用，浓水进入臭氧催化氧化单元，经过臭氧催化氧化处理以后，浓水中的有机物被催化降解成短链的小分子。经过臭氧催化氧化处理以后的有机废水进入到电渗析单元，经过电渗析系统的不断浓缩，浓水中的盐度不断增加。经过电渗析浓缩后的浓水进入到双极膜电渗析系统中，经过双极膜电渗析的处理，能够将浓盐水制备成碱和酸，最终有机废水能够被充分利用，回水率达到百分之九十以上，并且制得相应的酸和碱。
实施例1
某钢厂有机废水在曝气生物池后，采用本发明的处理系统和处理方法，有机废水由泵从曝气生物池中抽至高效沉淀池中，高效沉淀池为平流式沉淀池，沉淀池包括，进水区、沉淀区、出水区和污泥区组成。沉淀池的个数为3个，以便在发生故障时切换工作。沉淀池的长宽比例为5。有效水深1m，污泥斗斜坡坡度小于42°。沉淀池周围超高部分为0.4 m，以控制水位异常，造成水溢出。排泥管一般采用不锈钢材质，直径为400 mm。经过高效沉淀池处理的水进入软化单元，应该通过自流溢出，以减少水面波动对沉淀效果的影响。
经过高效沉淀池处理后，有机废水进入软化单元。软化单元为带机械搅拌的反应器，反应器为4个通过自溢相连的水池，池内设有4个搅拌机，搅拌机采用垂直式搅拌。通过计量泵向水池内投药，向所述的通过自溢相连的第一个进水槽添加1×104 ppm的氢氧化钠，通过自溢相连的第二个进水槽添加1×104 ppm的碳酸钠，通过自溢相连的第三个进水槽添加1×103 ppm的硫酸铝，通过自溢相连的第四个进水槽添加1×102 ppm聚丙烯酰胺。经过软化单元处理以后的有机废水，进入砂滤罐，砂滤罐直径一般在3m，滤速一般为3 m/s，在砂滤罐顶部进水口有布水器以此提高水的分散效果。砂滤罐填充四种规格的石子，从下到上依次倒入为直径0.5 mm规格的石英砂，直径1 mm规格的石英砂，直径2 mm规格的石英砂，直径4 mm规格的石英砂，整体石英砂填充高度为砂滤罐的四分之三。
经过砂滤处理后的有机废水，进入活性炭罐处理，活性炭罐直径3 m，滤速为2 m/s，在活性炭罐的顶部进水口有布水器以此提高水的分散效果。活性炭罐填充三种规格的活性炭，从下到上依次倒入为直径0.5 mm规格的活性炭颗粒，直径1 mm规格的活性炭颗粒，直径2 mm规格的活性炭颗粒，活性炭耐磨强度为96%。整体活性炭填充高度为活性炭罐的四分之三。
经过活性炭处理后的有机废水进入离子交换树脂柱，离子交换树脂由三级串联组合而成，树脂柱直径在0.4 m，填充高度约占整个树脂柱的三分之二高度，保证树脂在有水流过时充满整个树脂柱。
经过离子交换树脂处理后，有机废水进入超滤系统，控制产水与回水比例在1，注意观察超滤系统膜前膜后压力差，控制压力差在0.3 MPa以内。
经过超滤处理后，悬浮物与大分子有机物被拦截，有机废水进入反渗透系统，控制浓水与淡水比例在1.5，注意观察反渗透系统膜前膜后压力差，控制压力差在0.3MPa以内。
经过反渗透系统处理后，反渗透的浓水进入臭氧处理系统，臭氧浓度在100 mg/L。臭氧催化塔塔高在3米，通过布水器将整个催化塔分成5级。
经过臭氧催化氧化后的有机废水，进入电渗析系统。电渗析系统淡水与浓水比例在1，极水流量为电渗析浓水与淡水流量之和。电渗析系统操作电流保持恒流状态，膜上电流密度为55 mA/cm2，电渗析膜前与膜后压力差保持在0.2 Mpa以内。淡水电导率保持在10ms/cm，浓水电导率保持在190 ms/cm。
经过电渗析系统处理后的浓水电导率在190 ms/cm。浓水中含有大量的钠离子、钾离子，氯等离子，电渗析酸碱再生系统，起始酸浓度为0.03 mol∙L-1 HCl，起始碱浓度为0.03mol∙L-1 NaOH，极室为0.2 mol∙L-1 Na2SO4。双极膜酸碱再生系统中，酸、碱、盐比例在1左右，极水流量为酸与碱流量之和。双极膜电渗析系统操作电流保持恒流状态，膜上电流密度为30 mA/cm2，双极膜电渗析膜前与膜后压力差保持在0.2 Mpa以内，盐室电导率保持在190ms/cm。经过双极膜酸碱再生后，制备得到1.4 mol/L的酸和1.2 mol/L的碱。
实施例2
某钢厂有机废水在曝气生物池后，采用本发明的处理系统和处理方法，有机废水由泵从曝气生物池中抽至高效沉淀池中，高效沉淀池为平流式沉淀池，沉淀池包括，进水区、沉淀区、出水区和污泥区组成。沉淀池的个数为4个，以便在发生故障时切换工作。沉淀池的长宽比例为6。有效水深1.2m，污泥斗斜坡坡度小于45°。沉淀池周围超高部分为0.5 m，以控制水位异常，造成水溢出。排泥管一般采用不锈钢材质，直径为500 mm。经过高效沉淀池处理的水进入软化单元，应该通过自流溢出，以减少水面波动对沉淀效果的影响。
经过高效沉淀池处理后，有机废水进入软化单元。软化单元为带机械搅拌的反应器，反应器为4个通过自溢相连的水池，池内设有4个搅拌机，搅拌机采用垂直式搅拌。通过计量泵向水池内投药，向所述的通过自溢相连的第一个进水槽添加1×105 ppm的氢氧化钠，通过自溢相连的第二个进水槽添加1×105 ppm的碳酸钠，通过自溢相连的第三个进水槽添加1×104 ppm的明矾，通过自溢相连的第四个进水槽添加1×103 ppm聚丙烯酸钠。经过软化单元处理以后的有机废水，进入砂滤罐，砂滤罐直径一般在2.5m，滤速一般为5 m/s，在砂滤罐顶部进水口有布水器以此提高水的分散效果。砂滤罐填充四种规格的石子，从下到上依次倒入为直径0.8 mm规格的石英砂，直径1.5 mm规格的石英砂，直径3 mm规格的石英砂，直径5 mm规格的石英砂，整体石英砂填充高度为砂滤罐的八分之五。
经过砂滤处理后的有机废水，进入活性炭罐处理，活性炭罐直径2.5 m，滤速为5m/s，在活性炭罐的顶部进水口有布水器以此提高水的分散效果。活性炭罐填充三种规格的活性炭，从下到上依次倒入为直径0.8 mm规格的活性炭颗粒，直径1.5 mm规格的活性炭颗粒，直径3 mm规格的活性炭颗粒，活性炭耐磨强度为97%。整体活性炭填充高度为活性炭罐的八分之五。
经过活性炭处理后的有机废水进入离子交换树脂柱，离子交换树脂由三级串联组合而成，树脂柱直径在0.6 m，填充高度约占整个树脂柱的二十四分之十七高度，保证树脂在有水流过时充满整个树脂柱。
经过离子交换树脂处理后，有机废水进入超滤系统，控制产水与回水比例在1.5，注意观察超滤系统膜前膜后压力差，控制压力差在0.15 MPa以内。
经过超滤处理后，悬浮物与大分子有机物被拦截，有机废水进入反渗透系统，控制浓水与淡水比例在1.2，注意观察反渗透系统膜前膜后压力差，控制压力差在0.4MPa以内。
经过反渗透系统处理后，反渗透的浓水进入臭氧处理系统，臭氧浓度在120 mg/L。臭氧催化塔塔高在4米，通过布水器将整个催化塔分成8级。
经过臭氧催化氧化后的有机废水，进入电渗析系统。电渗析系统淡水与浓水比例在1，极水流量为电渗析浓水与淡水流量之和。电渗析系统操作电流保持恒流状态，膜上电流密度为45 mA/cm2，电渗析膜前与膜后压力差保持在0.2 Mpa以内。淡水电导率保持在12ms/cm，浓水电导率保持在185 ms/cm。
经过电渗析系统处理后的浓水电导率在185 ms/cm。浓水中含有大量的钠离子、钾离子，氯等离子，电渗析酸碱再生系统，起始酸浓度为0.04 mol∙L-1 HCl，起始碱浓度为0.04mol∙L-1 NaOH，极室为0.3 mol∙L-1 Na2SO4。双极膜酸碱再生系统中，酸、碱、盐比例在1左右，极水流量为酸与碱流量之和。双极膜电渗析系统操作电流保持恒流状态，膜上电流密度为40 mA/cm2，双极膜电渗析膜前与膜后压力差保持在0.2 Mpa以内，盐室电导率保持在185ms/cm。经过双极膜酸碱再生后，制备得到1.4 mol/L的酸和1.2 mol/L的碱。
实施例3
某钢厂有机废水在曝气生物池后，采用本发明的处理系统和处理方法，有机废水由泵从曝气生物池中抽至高效沉淀池中，高效沉淀池为平流式沉淀池，沉淀池包括，进水区、沉淀区、出水区和污泥区组成。沉淀池的个数为5个，以便在发生故障时切换工作。沉淀池的长宽比例为7。有效水深1.5m，污泥斗斜坡坡度小于50°。沉淀池周围超高部分为0.6 m，以控制水位异常，造成水溢出。排泥管一般采用不锈钢材质，直径为600 mm。经过高效沉淀池处理的水进入软化单元，应该通过自流溢出，以减少水面波动对沉淀效果的影响。
经过高效沉淀池处理后，有机废水进入软化单元。软化单元为带机械搅拌的反应器，反应器为3个通过自溢相连的水池，池内设有3个搅拌机，搅拌机采用垂直式搅拌。通过计量泵向水池内投药，向所述的通过自溢相连的第一个进水槽添加1×107 ppm的氢氧化钠，通过自溢相连的第二个进水槽添加1×107 ppm的碳酸钠，通过自溢相连的第三个进水槽添加1×106 ppm聚丙稀酰胺。经过软化单元处理以后的有机废水，进入砂滤罐，砂滤罐直径一般在3m，滤速一般为10 m/s，在砂滤罐顶部进水口有布水器以此提高水的分散效果。砂滤罐填充四种规格的石子，从下到上依次倒入为直径1 mm规格的石英砂，直径2 mm规格的石英砂，直径4 mm规格的石英砂，直径8 mm规格的石英砂，整体石英砂填充高度为砂滤罐的四分之三。
经过砂滤处理后的有机废水，进入活性炭罐处理，活性炭罐直径3 m，滤速为6 m/s，在活性炭罐的顶部进水口有布水器以此提高水的分散效果。活性炭罐填充三种规格的活性炭，从下到上依次倒入为直径1 mm规格的活性炭颗粒，直径2 mm规格的活性炭颗粒，直径4 mm规格的活性炭颗粒，活性炭耐磨强度为98%。整体活性炭填充高度为活性炭罐的四分之三。
经过活性炭处理后的有机废水进入离子交换树脂柱，离子交换树脂由三级串联组合而成，树脂柱直径在0.7 m，填充高度约占整个树脂柱的四分之三高度，保证树脂在有水流过时充满整个树脂柱。
经过离子交换树脂处理后，有机废水进入超滤系统，控制产水与回水比例在2，注意观察超滤系统膜前膜后压力差，控制压力差在0.2 MPa以内。
经过超滤处理后，悬浮物与大分子有机物被拦截，有机废水进入反渗透系统，控制浓水与淡水比例在1，注意观察反渗透系统膜前膜后压力差，控制压力差在0.5MPa以内。
经过反渗透系统处理后，反渗透的浓水进入臭氧处理系统，臭氧浓度在150 mg/L。臭氧催化塔塔高在5米，通过布水器将整个催化塔分成10级。
经过臭氧催化氧化后的有机废水，进入电渗析系统。电渗析系统淡水与浓水比例在1，极水流量为电渗析浓水与淡水流量之和。电渗析系统操作电流保持恒流状态，膜上电流密度为55 mA/cm2，电渗析膜前与膜后压力差保持在0.2 Mpa以内。淡水电导率保持在15ms/cm，浓水电导率保持在180 ms/cm。
经过电渗析系统处理后的浓水电导率在180 ms/cm。浓水中含有大量的钠离子、钾离子，氯等离子，电渗析酸碱再生系统，起始酸浓度为0.05 mol∙L-1 HCl，起始碱浓度为0.05mol∙L-1 NaOH，极室为0.4 mol∙L-1 Na2SO4。双极膜酸碱再生系统中，酸、碱、盐比例在1左右，极水流量为酸与碱流量之和。双极膜电渗析系统操作电流保持恒流状态，膜上电流密度为60 mA/cm2，双极膜电渗析膜前与膜后压力差保持在0.2 Mpa以内，盐室电导率保持在180ms/cm。经过双极膜酸碱再生后，制备得到1.4 mol/L的酸和1.2 mol/L的碱。
本发明提出的有机废水的处理工艺，大幅度提高淡水回收率和减少浓水排放量，实现有机废水中的低成本深度处理与脱盐回用，形成有机废水等行业高含盐废水深度处理与脱盐回用工艺包。对焦化行业高盐废水进行有效处理，不仅可回收水资源实现循环利用，而且将有机废水中的盐经过双极膜酸碱再生制备出酸和碱，将危废的盐制备成有价值的酸和碱，此技术市场需求巨大且应用前景广阔。本发明的实施必将有利于促进有机废水等高盐废水的资源化与循环利用，实现水污染治理与节能减排。
实施例1各段工艺处理后的水质见表1
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，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、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种有机废水零排放处理工艺，其特征在于：依次包括高效沉淀单元、软化单元、过滤单元、离子交换单元、超滤过滤单元、反渗透单元、臭氧催化氧化单元、电渗析浓缩单元和双极膜电渗析系统。
2.根据权利要求1所述的有机废水零排放处理工艺，其特征在于：所述高效沉淀单元为高效沉淀池，高效沉淀池的长宽比例不小4，有效水深1~1.5 m，污泥斗斜坡坡度小于45°~50°。
3.根据权利要求1所述的有机废水零排放处理工艺，其特征在于：所述软化单元为带机械搅拌的反应器，反应器为3~4个通过自溢相连的水池，池内设有3~4个搅拌机，搅拌机采用垂直式搅拌；
优选地，通过计量泵向水池内投药，向自溢相连的第一个进水槽添加1×104~1×107ppm的氢氧化钠，第二个进水槽添加1×104~1×107 ppm的碳酸钠，第三个进水槽添加1×103~1×106 ppm的阳离子型凝聚剂，第四个进水槽添加1×102~1×106 ppm的聚丙烯酰胺、聚丙烯酸钠或聚乙烯亚胺中的一种或者几种。
4.根据权利要求1所述的有机废水零排放处理工艺，其特征在于：所述过滤单元包括砂滤罐和活性炭罐，砂滤罐从下到上依次为直径0.5-1 mm的石英砂，直径1-2 mm的石英砂，直径2-4 mm的石英砂，直径4-8 mm的石英砂，整体石英砂填充高度不高于砂滤罐的四分之三；活性炭罐从下到上依次为直径0.5-1 mm的活性炭颗粒，直径1-2 mm的活性炭颗粒，直径2-4mm的活性炭颗粒，活性炭耐磨强度大于95%，活性炭填充高度不高于活性炭罐的四分之三。
5.根据权利要求1所述的有机废水零排放处理工艺，其特征在于：所述离子交换单元由三级串联组合而成，树脂柱直径在0.4-0.7 m，填充高度约占整个树脂柱的三分之二到四份之三高度。
6.根据权利要求1所述的有机废水零排放处理工艺，其特征在于：所述超滤过滤单元采用中空纤维膜，壁厚为0.01μm，膜丝内径为0.7-0.9 mm，膜丝外径为1.0-1.3 mm，使用温度为5-45℃，使用pH范围在2-11，最大进水压力0.2-0.4 Mpa。
7.根据权利要求1所述的有机废水零排放处理工艺，其特征在于：反渗透单元采用的中空纤维膜使用温度5-45℃，使用pH范围在3-10，最大进水压力3-4.1 Mpa；所述臭氧催化氧化单元中臭氧浓度在50-120 mg/L。
8.根据权利要求1所述的有机废水零排放处理工艺，其特征在于：所述电渗析浓缩单元由三组膜堆组成，每组膜堆由阴阳合金膜100对组成，三组膜堆串联而成；膜堆中淡水与浓水进水压力在1.2-1.4 Mpa，出口压力在0.5-0.9 Mpa，极水进水压力在0.8 -1 Mpa，出水压力在0.5-0.8 Mpa，浓水进水流量在5-8m3/h，淡水进水流量在5-8 m 3/h，极水进水流量在10-15 m 3/h；膜堆中的变压器将交流电转变成直流电，电压在操作电压在70-90V；电渗析浓缩单元电流保持恒流状态，膜上电流密度为25-55 mA/cm2，电渗析膜前与膜后压力差保持在0.2 Mpa以内，淡水电导率保持在10-15 ms/cm，浓水电导率保持在180-190 ms/cm。
9.根据权利要求1所述的有机废水零排放处理工艺，其特征在于：所述双极膜电渗析系统由三组膜堆组成，每组膜堆由阳膜、阴膜和双极膜100对组成，三组膜堆串联而成构成酸室、碱室和盐室；
优选地，酸室、碱室和盐室的进水压力为1.0-1.2 Mpa，出口压力为0.4-0.8 Mpa，极水进水压力为0.8 -1 Mpa，出水压力为0.5-0.8 Mpa，酸室、碱室和盐室的进水流量为3-4m3/h，极水进水流量为10-15 m 3/h，膜堆中的变压器将交流电转变成直流电，操作电压为90-120V；
优选地，酸室的起始酸浓度为0.03-0.05 mol∙L-1的HCl，碱室的起始碱浓度为0.03-0.05 mol∙L-1的NaOH，盐室为0.2-0.4 mol∙L-1的Na2SO4，再生单元中酸、碱和盐的比例为1：1：1；
优选地，双极膜电渗析系统操作电流保持恒流状态，膜上电流密度为30-60 mA/cm2，双极膜电渗析膜前与膜后压力差保持在0.2 Mpa以内，盐室电导率保持在8 -10 ms/cm。
10.根据权利要求6所述的有机废水零排放处理工艺，其特征在于：当超滤系统压力超过正常工作压力时，对超滤系统进行反洗与清洗，清洗采用酸碱清洗液，其中酸性清洗液为稀盐酸、醋酸、稀硫酸、碳酸或磷酸中的一种或者几种按一定比例与热水混合而成，酸性洗液pH值范围为3～5，混合后的溶液温度为45-55℃；碱性清洗液为氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钡或氨水中的一种或者几种按一定比例与热水混合而成，碱性清洗液pH值范围为9～11，混合后的溶液温度为45-55℃。
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