CN112679002A - 一种疏干水的零排放处理方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明属于疏干水处理技术领域，具体涉及一种疏干水的零排放处理方法及系统。本发明提供的疏干水的零排放处理系统，包括通过管路依次连通的第一澄清装置、第二澄清装置、多介质过滤装置、第一超滤装置、阳离子交换装置、SWRO反渗透装置、电渗析装置、高级氧化反应装置、第二超滤装置、BWRO反渗透装置和蒸发装置。本发明提供的疏干水的零排放处理系统可大大提高淡水水质，实现废盐再次利用，同时生产成本较低，实现了疏干水零排放处理工艺。

Description

一种疏干水的零排放处理方法及系统

技术领域

本发明属于疏干水处理技术领域，具体涉及一种疏干水的零排放处理方法及系统。

背景技术

我国西北和北方地区煤炭储量丰富，煤矿开采时产生的大量矿井疏干水未加综合利用被白白排放掉，造成资源浪费和环境问题，而火电厂生产耗费大量水资源。在淡水资源缺乏的地区，一些煤电一体化项目，将矿井疏干水深度处理后作为火电厂水源，回用具有很好的环境效益，既可以解决煤矿疏干水排放，又能符合国家鼓励火电厂使用疏干水的号召，缓解火电厂对当地水资源高度依赖的问题。

现有疏干水的处理工艺主要包括膜分离技术和热蒸发技术。由于采用热蒸发技术得到回用水的方式能耗巨大，因此膜分离技术是本领域的主流技术。然而采用膜分离技术分离疏干水，由于疏干水中成分复杂，难以避免对膜的污染和损耗，使工艺成本大大提高。同时现有疏干水的处理工艺生产成本较高，无法有效提高淡水水质，进而影响淡水的回用，浓水经过粗处理直接排放，无法实现疏干水零排放工艺需求。

鉴于此，急需设计开发一种生产成本低、可有效提高淡水水质的疏干水零排放处理方法和系统。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题是现有疏干水处理工艺生产成本较高，无法有效提高淡水水质，进而影响淡水的回用，浓水经过粗处理直接排放，无法实现疏干水零排放工艺需求的缺陷，从而提供一种疏干水的零排放处理方法及系统。

为此，本申请采取的技术方案为，

一种疏干水的零排放处理系统，包括通过管路依次连通的第一澄清装置、第二澄清装置、多介质过滤装置、第一超滤装置、阳离子交换装置、SWRO反渗透装置、电渗析装置、高级氧化反应装置、第二超滤装置、BWRO反渗透装置和蒸发装置。

可选的，还包括浓水储存装置，所述浓水储存装置设置于电渗析装置和高级氧化反应装置之间。

可选的，还包括淡水储存装置，所述淡水储存装置的进水口与BWRO反渗透装置的淡水出口连接。

可选的，所述SWRO反渗透装置具有浓水出口和淡水出口，所述SWRO反渗透装置的浓水出口与电渗析装置的进水口连接。

可选的，所述电渗析装置具有浓水出口和淡水出口，所述电渗析装置的浓水出口与浓水储存装置的进水口连接。

可选的，所述多介质过滤装置为立式双介质过滤器，所述阳离子交换装置为弱酸阳床。

可选的，还包括，

碳酸钠加料装置和第一氢氧化钠加料装置，所述碳酸钠加料装置的出料口和第一氢氧化钠加料装置的出料口分别与第一澄清装置连接；

聚丙烯酰胺加料装置，所述聚丙烯酰胺加料装置的出料口与第二澄清装置连接。

可选的，还包括搅拌装置，设置于所述第二澄清装置内。

可选的，所述蒸发装置的入水口与BWRO反渗透装置的浓水出口连接。

本发明还提供一种疏干水的零排放处理方法，包括如下步骤：

1)将疏干水进行预处理，预处理包括第一沉淀处理、第二沉淀处理、粗滤、超滤和阳离子交换过程，预处理出水进行反渗透处理；

2)预处理出水通过SWRO反渗透装置进行反渗透处理，得到第一浓水和第一淡水；

3)将第一浓水进行电渗析，得到第二淡水和第二浓水；

4)将第二浓水依次进行氧化处理和超滤处理，经过氧化处理和超滤处理的第二浓水通过BWRO反渗透装置进行反渗透处理，得到第三淡水和第三浓水；

5)将第三浓水进行结晶，回收无机盐，实现疏干水零排放。

本发明技术方案，具有如下优点：

本发明提供的疏干水的零排放处理系统，包括通过管路依次连通的第一澄清装置、第二澄清装置、多介质过滤装置、第一超滤装置、阳离子交换装置、SWRO反渗透装置、电渗析装置、高级氧化反应装置、第二超滤装置、BWRO反渗透装置和蒸发装置。本发明通过第一澄清装置、第二澄清装置、多介质过滤装置、第一超滤装置、阳离子交换装置对疏干水进行预处理，预处理出水经过SWRO反渗透装置进行脱盐、浓缩，浓水再经过电渗析装置进行进一步浓缩，得到的浓缩依次经过高级氧化反应装置、第二超滤装置、BWRO反渗透装置，获得的淡水可直接淡水回用，浓水在蒸发装置中浓缩结晶，获得无机盐。本发明通过上述器件相互配合可大大提高淡水水质，提高水的有效利用率，减少新鲜水的使用，浓水不再以废水的形式排到自然水体中，对水环境造成污染，而是可回收无机盐，实现废盐再次利用，同时生产成本较低，实现了疏干水零排放处理工艺。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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是本发明疏干水的零排放处理系统的流程图。

其中附图标记表示为：

1、第一澄清装置；2、第二澄清装置；3、多介质过滤装置；4、第一超滤装置；5、阳离子交换装置；6、SWRO反渗透装置；7、电渗析装置；8、浓水储存装置；9、高级氧化反应装置；10、第二超滤装置；11、BWRO反渗透装置；12、蒸发装置；13、淡水储存装置。

具体实施方式

下面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做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。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“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”、“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。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”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，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

实施例1

如图1所示，本实施例提供了一种疏干水的零排放处理系统，包括通过管路依次连通的第一澄清装置1、第二澄清装置2、多介质过滤装置3、第一超滤装置4、阳离子交换装置5、SWRO反渗透装置6、电渗析装置7、高级氧化反应装置9、第二超滤装置10、BWRO反渗透装置11和蒸发装置12。

本发明通过第一澄清装置1、第二澄清装置2、多介质过滤装置3、第一超滤装置4、阳离子交换装置5对疏干水进行预处理，预处理出水经过SWRO反渗透装置6进行脱盐、浓缩，浓水再经过电渗析装置7进行进一步浓缩，得到的浓缩依次经过高级氧化反应装置9、第二超滤装置10、BWRO反渗透装置11，获得的淡水可直接淡水回用，浓水在蒸发装置12中浓缩结晶，获得无机盐。本发明通过上述器件相互配合可大大提高淡水水质，提高水的有效利用率，减少新鲜水的使用，浓水不再以废水的形式排到自然水体中，对水环境造成污染，而是可回收无机盐，实现废盐再次利用，同时生产成本较低，实现了疏干水零排放处理工艺。

在一可选实施例中，还包括浓水储存装置8，所述浓水储存装置8设置于电渗析装置7和高级氧化反应装置9之间。

在一可选实施例中，还包括淡水储存装置13，所述淡水储存装置13的进水口与BWRO反渗透装置11的淡水出口连接。

在一可选实施例中，所述SWRO反渗透装置6具有浓水出口和淡水出口，所述SWRO反渗透装置6的浓水出口与电渗析装置7的进水口连接。

在一可选实施例中，所述电渗析装置7具有浓水出口和淡水出口，所述电渗析装置7的浓水出口与浓水储存装置8的进水口连接。

在一可选实施例中，还包括，

碳酸钠加料装置和第一氢氧化钠加料装置，所述碳酸钠加料装置的出料口和第一氢氧化钠加料装置的出料口分别与第一澄清装置1连接；

在一可选实施例中，连接第一澄清装置1和第二澄清装置2的管路上设置有聚合氯化铝进料口。

在一可选实施例中，还包括聚合氯化铝加料装置，所述聚合氯化铝加料装置的出料口与聚合氯化铝进料口连接。

还包括聚丙烯酰胺加料装置，所述聚丙烯酰胺加料装置的出料口与第二澄清装置2连接。

在一可选实施例中，还包括搅拌装置，设置于所述第二澄清装置2内，以使碳酸钠与水中钙离子充分反应。

在一可选实施例中，所述蒸发装置12的入水口与BWRO反渗透装置11的浓水出口连接。所述蒸发装置12可为三效蒸发器、板式蒸发器。

在一可选实施例中，所述第一澄清装置1和第二澄清装置2均为澄清池。所述浓水储存装置8可为浓水池，所述淡水储存装置13可为淡水池。

所述多介质过滤装置3为立式双介质过滤器，可选的，所述双介质过滤器中滤料为石英砂和无烟煤，可选的，所述石英砂为海砂。

在一可选实施例中，所述第一超滤装置4和第二超滤装置10为超滤机。疏干水进入超滤装置中水、溶解固体及小分子量物质可透过滤膜，而胶体、悬浮颗粒、高分子量有机物、细菌、病毒和原生动物将被过滤去除。

在一可选实施例中，所述阳离子交换装置5为弱酸阳床。超滤产水进入弱酸阳床，以去除水中的Ca²⁺、Mg²⁺、Ba²⁺、Sr²⁺等离子，进一步软化水质，并将水中的多价阳离子全部去除。当弱酸阳床持续处于工作状态时，弱酸阳树脂将继续交换更多的Ca²⁺、Mg²⁺离子，直至达到耗尽状态，当大部分的阳树脂达至失效状态时，水中的Ca²⁺、Mg²⁺等离子将会穿透树脂层而使出水水质下降。本发明弱酸阳床为现有常规装置，可通过市售购买。可选的，所述弱酸阳床包括弱酸阳床罐体、弱酸阳树脂、弱酸阳床供水泵、自动阀门、在线仪表、控制系统。

本发明中的SWRO反渗透装置6、电渗析装置7、高级氧化反应装置9和BWRO反渗透装置11均为现有常规装置，可通过市购获得，或者通过现有设计方案制备得到。可选的，SWRO反渗透装置6、电渗析装置7、高级氧化反应装置9和BWRO反渗透装置11相应的可为SWRO反渗透器、电渗析器、高级氧化反应器和BWRO反渗透器。

由于疏干水水质特点为硬度较高、碱度低、硫酸根含量很高、含盐量也很高，针对上述疏干水的特点，本发明提供了上述疏干水的零排放处理系统，疏干水原水首先进入第一澄清装置1，通过向第一澄清装置1中投加碳酸钠和氢氧化钠，使水中钙离子生成碳酸钙沉淀，第一澄清装置1出水通过输水管路输送至第二澄清装置2，并在输送过程中由管路上的聚合氯化铝进料口向第一澄清装置1出水中投加聚合氯化铝，通过第二澄清装置2向水中投加聚丙烯酰胺，使水中镁离子生成氢氧化镁污泥产物，第二澄清装置2出水依次进入多介质过滤装置3和第一超滤装置4，进一步去除水中的悬浮物和胶体，使超滤出水水质满足后续膜处理系统进水水质要求；经过第一超滤装置4处理的疏干水然后进入弱酸阳床，以去除水中的Ca²⁺、Mg²⁺、Ba²⁺、Sr²⁺等离子，进一步软化水质，并将水中的多价阳离子全部去除；经过弱酸阳床处理的疏干水进入SWRO反渗透装置6，并在SWRO反渗透装置6中进行脱氧、浓缩，得到第一淡水和第一浓水，第一淡水可作为淡水资源应用，第一浓水进入电渗析装置7，并在电渗析作用下分离为第二淡水和第二浓水，第二淡水可作为淡水资源应用，第二浓水进入浓水储存装置8进行缓存，然后进入高级氧化装置以去除水中的COD、BOD等杂质，经过高级氧化装置处理的疏干水进入第二超滤装置10以进一步降低水中浊度和杂质，经过第二超滤装置10处理的疏干水进入BWRO反渗透装置11将疏干水分离为第三浓水和第三淡水，第三淡水进入淡水储存装置13中储存，可作为淡水资源回用。第三浓水可进入蒸发装置12中以回收浓水中的无机盐。

实施例2

本实施例提供了一种疏干水的零排放处理方法，包括如下步骤：

1)将疏干水原水通入第一澄清装置1，通过向第一澄清装置1中投加碳酸钠和氢氧化钠(碳酸钠的摩尔用量是钙离子的1.1倍，氢氧化钠的摩尔用量是碳酸钠的1.0倍)，使水中钙离子生成碳酸钙沉淀，第一澄清装置1出水通过输水管路输送至第二澄清装置2，并在输送过程中由管路上的聚合氯化铝进料口向第一澄清装置1出水中投加聚合氯化铝(聚合氯化铝的摩尔用量为50mg/L)，通过第二澄清装置2向水中投加聚丙烯酰胺(聚丙烯酰胺的摩尔用量为50mg/L)，使水中镁离子生成氢氧化镁污泥产物，第二澄清装置2出水依次进入多介质过滤装置3和第一超滤装置4，进一步去除水中的悬浮物和胶体，使超滤出水水质满足后续膜处理系统进水水质要求；经过第一超滤装置4处理的疏干水然后进入弱酸阳床，以去除水中的Ca²⁺、Mg²⁺、Ba²⁺、Sr²⁺等离子，进一步软化水质，并将水中的多价阳离子全部去除，完成疏干水的预处理；

2)预处理出水进入SWRO反渗透装置6，并在SWRO反渗透装置6中进行脱氧、浓缩，得到第一淡水和第一浓水，第一淡水可作为淡水资源应用；

3)第一浓水进入电渗析装置7，并在电渗析作用下分离为第二淡水和第二浓水，第二淡水可作为淡水资源应用；

4)第二浓水进入浓水储存装置8进行缓存，然后进入高级氧化装置以去除水中的COD、BOD等杂质，经过高级氧化装置处理的第二浓水进入第二超滤装置10以进一步降低水中浊度和杂质，经过第二超滤装置10处理的第二浓水进入BWRO反渗透装置11将疏干水分离为第三浓水和第三淡水；

5)将第三浓水进入蒸发装置12中进行结晶，回收无机盐，实现疏干水零排放。

分别检测步骤1)中原水水质、步骤4)中第三淡水水质和第三浓水水质，检测结果如表1所示。

表1水质检测结果

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种疏干水的零排放处理系统，其特征在于，包括通过管路依次连通的第一澄清装置、第二澄清装置、多介质过滤装置、第一超滤装置、阳离子交换装置、SWRO反渗透装置、电渗析装置、高级氧化反应装置、第二超滤装置、BWRO反渗透装置和蒸发装置。

2.根据权利要求1所述的疏干水的零排放处理系统，其特征在于，还包括浓水储存装置，所述浓水储存装置设置于电渗析装置和高级氧化反应装置之间。

3.根据权利要求1或2所述的疏干水的零排放处理系统，其特征在于，还包括淡水储存装置，所述淡水储存装置的进水口与BWRO反渗透装置的淡水出口连接。

4.根据权利要求1-3任一项所述的疏干水的零排放处理系统，其特征在于，所述SWRO反渗透装置具有浓水出口和淡水出口，所述SWRO反渗透装置的浓水出口与电渗析装置的进水口连接。

5.根据权利要求1-4任一项所述的疏干水的零排放处理系统，其特征在于，所述电渗析装置具有浓水出口和淡水出口，所述电渗析装置的浓水出口与浓水储存装置的进水口连接。

6.根据权利要求1-5任一项所述的疏干水的零排放处理系统，其特征在于，所述多介质过滤装置为立式双介质过滤器，所述阳离子交换装置为弱酸阳床。

7.根据权利要求1-6任一项所述的疏干水的零排放处理系统，其特征在于，还包括，

碳酸钠加料装置和第一氢氧化钠加料装置，所述碳酸钠加料装置的出料口和第一氢氧化钠加料装置的出料口分别与第一澄清装置连接；

聚丙烯酰胺加料装置，所述聚丙烯酰胺加料装置的出料口与第二澄清装置连接。

8.根据权利要求1-7任一项所述的疏干水的零排放处理系统，其特征在于，还包括搅拌装置，设置于所述第二澄清装置内。

9.根据权利要求1-8任一项所述的疏干水的零排放处理系统，其特征在于，所述蒸发装置的入水口与BWRO反渗透装置的浓水出口连接。

10.一种疏干水的零排放处理方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)将疏干水进行预处理，预处理包括第一沉淀处理、第二沉淀处理、粗滤、超滤和阳离子交换过程，预处理出水进行反渗透处理；

2)预处理出水通过SWRO反渗透装置进行反渗透处理，得到第一浓水和第一淡水；

3)将第一浓水进行电渗析，得到第二淡水和第二浓水；

4)将第二浓水依次进行氧化处理和超滤处理，经过氧化处理和超滤处理的第二浓水通过BWRO反渗透装置进行反渗透处理，得到第三淡水和第三浓水；

5)将第三浓水进行结晶，回收无机盐，实现疏干水零排放。

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